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| Figura 1. - Anillo de esterano, común al colesterol y a todas las hormonas esteroideas |
Una
de las funciones fundamentales del colesterol es la síntesis de Hormonas
Esteroideas. Éstas son una familia de hormonas con una estructura común: el
anillo de esterano o ciclopentano-perhidro-fenantreno característico del propio
colesterol.
Son
cinco las familias de hormonas esteroideas: progestágenos, estrógenos,
andrógenos, mineralocorticoides y glucocorticoides. Los precursores de la
vitamina D también se incluyen por provenir del colesterol, aunque su
estructura difiere del anillo de esterano.
A
diferencia de otros tipos de hormonas, las esteroideas se acumulan en cantidades
muy pequeñas en las célula en espera de la señal para ser liberadas al torrente
sanguíneo. Por lo tanto, cuando éstas son necesarias, deben ponerse en marcha
los mecanismos celulares de síntesis.
FORMACIÓN
DE HORMONAS ESTEROIDEAS (ESTEROIDOGENESIS)
La
síntesis de hormonas esteroideas se concentra mayoritamente en las glándulas
adrenales (corteza) y las gónadas (testículos y ovarios). Aproximadamente el 80%
del colesterol necesario para la síntesis de estas hormonas en humanos proviene de las
lipoproteínas LDL (llamado "colesterol malo"), que se internalizan en las células y liberan el colesterol
en su interior. El resto del colesterol utilizado se genera en la célula a
partir de acetil-CoA en el retículo endoplásmico, a través de un mecanismo finamente regulado (para saber más pulsa aquí).
Para la producción de hormonas esteroideas, el colesterol debe estar en su forma libre, de modo que el proveniente de las lipoproteínas LDL unido a un ácido graso (éster de colesterol) primero debe ser liberado (para saber más sobre el colesterol pulsa aquí).
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| Figura 2.- Tejidos mayoritarios de síntesis de Hormonas Esteroideas |
[La síntesis de vitamina
D se lleva a cabo siguiendo procesos diferentes a los del resto de hormonas
esteroideas (ver aquí)].
Una
vez el colesterol está disponible de cualquiera de las dos formas descritas, éste
debe acceder al interior de la mitocondria, la fábrica energética. En este
proceso es fundamental la participación de una familia de proteínas denominada
StAR, que se unen al colesterol y facilitan su transporte. De esta forma, el
colesterol pasa de la membrana externa a la membrana interna de la mitocondria,
donde se localiza la enzima fundamental en la síntesis de estas hormonas
(P450scc).
El
primer paso es la conversión de colesterol a pregnenolona gracias a la enzima
P450scc. Se considera que una célula es capaz de producir hormonas esteroideas
si expresa esta enzima. La síntesis de pregnenolona sucede a través de tres
reacciones químicas y constituye el paso común y limitante en la síntesis de
todas las demás hormonas esteroideas. A partir de aquí, el proceso toma caminos
diferentes dependiendo del tipo celular donde tiene lugar. Y es que, aunque se
suelen mostrar todos los procesos químicos que dan lugar a las diferentes
hormonas esteroideas en un mismo esquema, en realidad, no se producen en la
misma célula.
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| Figura 3.- Síntesis de Hormonas Esteroideas. (Ver más abajo para los créditos) |
OVARIO
La síntesis de hormonas esteroideas en el ovario es un
proceso que tiene lugar en dos fases, con la participación de dos tipos de
células. En la primera fase se sintetiza andrógenos en las células de la teca
gracias a la acción de la Hormona Luteinizante (LH) proveniente del cerebro.
A continuación, estos andrógenos viajan a las células de la granulosa próximas
y se convierten en estrógenos bajo la acción de la Hormona Estimuladora
del Folículo (FSH). Ambas LH y FSH provienen de la pituitaria anterior
(hipófisis).
En cuanto a la progesterona, ambos tipos celulares
(teca y granulosa) son capaces de sintetizarla a partir de colesterol. Sin embargo,
es en la segunda parte del ciclo menstrual, tras la ovulación, cuando la LH estimula a las células de la
granulosa para producir pregnenolona y progesterona. Estas células no tienen
las enzimas necesarias para producir andrógenos, al contrario de lo que sucede
con las células de la teca. Por esta razón, es probable que la mayor parte de
la progesterona producida provenga de las células de la granulosa.
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| Figura 4.- Síntesis de Hormonas Esteroideas en el ovario con la participación de las células de la teca y de la granulosa. |
TESTÍCULOS
Otro
órgano importante de síntesis de hormonas esteroideas son los testículos
masculinos. Se estima que el 95 % de la testosterona en plasma se produce en
los testículos, mientras que del resto se encargan las glándulas adrenales. La
producción diaria en los primeros asciende a 3-10 mg de testosterona diaria y
es de 0.5 mg en las glándulas adrenales. El otro andrógeno importante, DHT, se
produce mayoritariamente en el resto de tejidos a partir de la testosterona.
La
síntesis de testosterona en las células de Leydig sigue un mecanismo similar al
descrito para el ovario y está regulado por la hormona luteinizante (LH). En
humanos el mecanismo mayoritario pasa por la producción de DHEA, mientras que
la vía alternativa de la progesterona es minoritaria. A partir de DHEA se
pueden seguir dos caminos, a través de androstenediona o de androstenediol, que
finalmente pasan a testosterona.
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| Figura 5.- Síntesis de testosterona en los testículos. |
Un
fallo en alguno de los pasos de la síntesis de testosterona desde el colesterol
puede general síndromes de deficiencia en andrógenos. Un defecto en la proteína
StAR, que ayuda al transporte de colesterol en la mitocondria, impide que las
células de Leydig produzcan testosterona ya en etapa embrionaria. Como
consecuencia, no se forman los testículos y los fetos con los cromosomas XY
(niño) desarrollan genitales externos femeninos. Además, puesto que las células
de Sertoli de los testículos funcionan normalmente y producen la hormona
anti-mülleriana, no desarrollan tampoco los órganos reproductivos internos
femeninos (para saber más sobre el desarrollo embrionario, pulsar aquí).
GLÁNDULAS ADRENALES
Las
glándulas adrenales, situadas sobre los riñones, constituyen un tejido
importante de síntesis de hormonas esteroideas, tras los ovarios y los
testículos. No sólo producen mineralocorticoides y glucocorticoides, sino que
también una pequeña, aunque significativa, cantidad de andrógenos (enlace).
Las
glándulas adrenales tiene dos estructuras morfológicas diferenciadas: corteza y
médula. Es en la corteza donde se producen las hormonas esteroideas. En ella se
distinguen además tres zonas: la zona reticularis, próxima a la médula, la zona
fasciculata a continuación y la zona glomerulosa en la parte más externa. Cada
una de estas regiones está especializada en la producción de un tipo de hormona
esteroidea y esto se debe a que expresan diferentes tipos de enzimas.
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| Figura 6.- Morfología y partes de las glándulas adrenales. Imágenes de microscopía tomadas de la University of Oklahoma (enlace). |
El
mecanismo celular para la síntesis de andrógenos es similar al que tiene lugar
en ovarios y testículos, aunque en este caso es la hormona adrenocorticotrópica
(ACTH), secretada por la pituitaria anterior, la encargada de su regulación a
través de varios mecanismos. Esta hormona también regula la síntesis de
cortisol y corticosterona en la zona fasciculata, mientras que la producción de
aldosterona en la zona glomerulosa está regulada por el sistema de la
renina/angiotensina.
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| Figura 7.- Síntesis de Hormonas Esteroideas en diferentes zonas de las glándulas adrenales. Imagen de microscopía tomada de la University of Oklahoma (enlace). |
Imágenes
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Figura 3.- Modificado de David Richfield y Mikael
Häggström, previamente derivado de Hoffmeier y Settersr. En Wikipedia
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Figuras 4 y 5 – Pituitaria.-Modificado de Takumasa en Wikipedia.
- Figuras 6 y 7.- Imágenes de microscopía tomadas de la University of Oklahoma.
- Figuras 6 y 7.- Imágenes de microscopía tomadas de la University of Oklahoma.
Referencias
- "Williams Textbook of Endocrinology". Kronenberg. Saunders Elsevier. 2008
- "Medical Physiology". Boron, Boulpaep. elsevier Saunders. 2012
- “The Molecular Biology,
Biochemistry, and Physiology of Human Steroidogenesis and Its Disorders”. WL Miller, RJ Auchus. 2011. Endocrine
Reviews 32: 81–151.
- “Ovarian Steroids: The
Good, the Bad, and the Signals that Raise Them”. M Jamnongjit, SR Hammes. Cell Cycle. 2006 June ; 5(11):
1178–1183.
- “Endocrine-disrupting
chemicals in ovarian function: effects on steroidogenesis, metabolism and
nuclear receptor signalling”. ZR Craig, W Wang , JA Flaws. 2011. Reproduction, 142:
633–646.
- “Steroid hormone synthesis
in mitochondria”. WL Miller. 2013. Molecular and Cellular Endocrinology, 379:
62–73.