Esteroides

¿Qué son los esteroides?

Los esteroides son lípidos (grasas) y se clasifican como tales porque son compuestos hidrofóbicos y, por ende, son insolubles en agua. A diferencia de los otros lípidos conocidos, los esteroides están compuestos por un núcleo de 17 átomos de carbono formado por cuatro anillos fusionados o entrelazados, nombrados con las letras A, B, C y D, respectivamente.

El término “esteroide” fue introducido por Callow en 1936 para referirse a un grupo de compuestos que incluía los esteroles, las saponinas, los ácidos biliares, las hormonas sexuales y los cardiotóxicos.

Cientos de esteroides se encuentran en plantas, animales y hongos. Todos derivan de una misma molécula, llamada ciclopentanoperhidrofenantreno, esterano o gonane. Esta molécula es la que aporta los cuatro anillos, tres de los cuales están formados por 6 carbonos, cada uno llamado ciclohexano (A, B y C) y el último por cinco, el ciclopentano (D).

El colesterol es el esteroide de mayor importancia biológica. Es el precursor de la vitamina D, la progesterona, la testosterona, los estrógenos, el cortisol, la aldosterona y las sales biliares. Forma parte de la estructura de las membranas celulares animales y participa en los sistemas de señalización celular.

Los esteroides naturales son sustancias sintetizadas por los organismos vivos que cumplen diversas funciones.

En el ser humano, algunos esteroides forman parte de las membranas celulares donde cumplen funciones relacionadas con el grado de fluidez de la membrana; otros actúan como hormonas y otros participan en la emulsión de las grasas en los procesos digestivos.

En las plantas, los esteroides forman parte de las membranas, participan en el crecimiento de las raíces laterales, en el crecimiento y desarrollo de los brotes y en la floración.

Aunque en los hongos los esteroides no han sido muy estudiados, estos forman parte de la estructura de sus membranas, de sus hormonas sexuales y factores de crecimiento. En los insectos, aves y anfibios, forman parte de las hormonas, de las membranas y de algunos venenos.

Características de los esteroides

– Estructura de anillos. Poseen un núcleo formado por cuatro anillos de carbono fusionados, llamado ciclopentanoperhidrofenantreno.

– Son lípidos no saponificables. No contienen ácidos grasos, por lo que no forman jabón.

– Son insolubles en agua. Como la mayoría de los lípidos, no se disuelven en agua, pero sí en disolventes orgánicos.

– Tienen funciones reguladoras. Muchos actúan como hormonas que controlan procesos del organismo.

– Participan en la estructura celular. El colesterol forma parte de las membranas celulares y ayuda a darles estabilidad.

– Pueden actuar como precursores. A partir del colesterol se producen hormonas sexuales, vitamina D y sales biliares.

Estructura de los esteroides

Los esteroides son derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno, al que se le añaden algunos grupos funcionales y una cadena lateral en el carbono 17. Los grupos funcionales son grupos hidroxilo, metilo, carboxilo o carbonilo, entre otros. En algunos esteroides se añaden dobles enlaces.

La longitud y la estructura de la cadena lateral hace la diferencia entre los distintos esteroides. Los esteroides que poseen el grupo funcional hidroxilo (-OH) se clasifican como alcoholes y se llaman esteroles.

A partir de la estructura básica del esterano con cuatro anillos fusionados, tres ciclohexanos nombrados con las letras A, B y C y un ciclopentano nombrado con la letra D, se forman cientos de estructuras esteroideas naturales y sintéticas.

En el ser humano a partir del colesterol se sintetizan tres grupos hormonales: los mineralocorticoides como la aldosterona, los glucocorticoides como el cortisol, las hormonas sexuales como la testosterona y los estrógenos y los progestágenos como la progesterona.

El colesterol también se utiliza para la síntesis de la vitamina D y de las sales biliares.

Funciones de los esteroides

• Función estructural. El colesterol forma parte de las membranas celulares y les proporciona estabilidad y flexibilidad.
• Función hormonal. Muchos esteroides actúan como hormonas que regulan procesos del organismo.
  Ejemplos: testosterona, estrógenos, progesterona, cortisol.
• Función reguladora del metabolismo. Algunas hormonas esteroideas controlan el metabolismo, el crecimiento y la respuesta al estrés.
• Formación de sales biliares. A partir del colesterol se producen sales biliares que ayudan en la digestión y absorción de grasas.
• Producción de vitamina D. El colesterol es precursor de la vitamina D, importante para los huesos y la absorción de calcio.
• Función antiinflamatoria. Algunos esteroides, como los corticosteroides, ayudan a disminuir inflamaciones y reacciones inmunológicas.

Tipos de esteroides 

La estructura de cuatro anillos del ciclopentanoperhidrofenantreno común para todo los esteroides permite la posibilidad de cientos de sustituciones en cada posición, lo que hace muy difícil su clasificación.

Existen varias clasificaciones para los esteroides. La más sencilla de todas los agrupa en dos tipos: los naturales y los sintéticos. No obstante, en 1950 se ideó una clasificación basada en el número de átomos de carbono; esta clasificación incluye 5 tipos:

• Colestanos: con 27 carbonos, ejemplo: el colesterol.
• Colanos: con 24 carbonos, ejemplo: el ácido cólico.
• Pregnanos: con 21 carbonos, ejemplo: la progesterona.
• Androstanos: con 19 carbonos, ejemplo: la testosterona.
• Estranos: con 18 carbonos, ejemplo: el estradiol.

Posteriormente se estructuró una nueva clasificación que toma en cuenta el número de átomos de carbono de la cadena lateral y los grupos funcionales del carbono número 17.

Esta clasificación incluye 11 tipos de esteroides, entre los que están: estrano, androstano, pregnano, colano, colestano, ergostano, estigmastano, lanostano, cardanólidos, bufanólidos y espirostanos.

• Estrano. Los esteroides con un esqueleto de estrano tienen 18 átomos de carbono y poseen, en la cadena lateral unida al carbono 17, un anillo A aromático sin grupo metilo en el carbono 10. Son esteroides naturales de esta clase los estrógenos y un ejemplo es el estradiol.

• Androstano. Los andrógenos son los esteroides naturales que poseen un esqueleto de androstano, también con 18 átomos de carbono y con un sustituyente ceto unido a la cadena lateral del átomo de carbono 17. Ejemplo de andrógenos son la testosterona y la androstenediona.

• Pregnano. Los esteroides con esqueleto de pregnano tienen 21 átomos de carbono y poseen dos átomos de carbono en la cadena lateral del carbono 17. A este grupo pertenecen la progesterona y los esteroides adrenales, el cortisol y la aldosterona.

• Colano. Las sales biliares poseen esteroides con esqueletos de colano, compuestos por 24 átomos de carbono y que poseen 5 átomos de carbono en la cadena lateral del carbono 17. Ejemplo de estos son el ácido cólico.
• Colestano. Los esteroles son esteroides con esqueletos de colestano. Poseen 27 átomos de carbono y 8 en la cadena lateral del carbono 17. El colesterol es, sin duda alguna, el esterol más ejemplar.

• Ergostano. Otros esteroles como el ergosterol son buenos ejemplos para los esteroides de este grupo, los cuales tienen un esqueleto de ergostano, con 28 átomos de carbono y 9 átomos del mismo elemento en la cadena lateral del carbono 17.

• Estigmastano. El estigmasterol, otro esterol de origen vegetal, tiene un esqueleto compuesto por 29 átomos de carbono conocido como estigmastano, el cual posee 10 átomos de carbono en la cadena lateral del carbono en posición 17.

• Lanostano. El lanosterol, que es el primer producto de ciclación del escualeno, precursor de todos los esteroides, está compuesto por un esqueleto de 27, 30-32 átomos de carbono, que posee dos grupos metilo en el carbono 4 y 8 átomos de carbono en la cadena lateral del carbono 17. Este esteroide pertenece a un grupo conocido como el de los trimeril esteroles.

• Cardanólidos. Los glicósidos cardíacos son esteroides compuestos por esqueletos cardanólidos, formados por 23 átomos de carbono y un anillo de lactona como sustituyente en el carbono 17. Ejemplo de estos compuestos es la digitoxigenina.
• Bufanólidos. El veneno de sapo es rico en bufotoxina, un compuesto formado por esteroides de tipo bufanólidos, caracterizados por una estructura de 24 carbonos y un anillo de lactona con un doble enlace en la cadena lateral del carbono 17.

• Espirostanos. La dioscina y la diosgenina, saponina esteroides producidas por algunas plantas, son sapogeninas con esqueletos esteroideos del tipo espirostanos. Estos tienen 27 átomos de carbono y un anillo espiroquetal en el carbono 22.

Ejemplos de esteroides

Al colesterol, por acción de la luz solar sobre la piel, se le rompe uno de los enlaces del ciclohexano B y forma un doble enlace que une un CH2, lo que lo transforma en colecalciferol o vitamina D3.

Esta vitamina es necesaria para el correcto metabolismo del calcio y fosfato en la formación y mantenimiento de estructura ósea y de los dientes de los animales.

• Los esteroides y las hormonas. Las hormonas esteroideas derivadas del colesterol son los progestágenos, los corticosteroides (mineralocorticoides y glucocorticoides) y las hormonas sexuales. La primera hormona que se produce a partir de colesterol es la pregnenolona, al perderse 6 carbonos de la cadena lateral unida al carbono número 17 del colesterol. La pregnenolona se transforma luego en progesterona, hormona cuya función es la de preparar la pared uterina para la implantación del óvulo fecundado. A partir de pregnenolona y de progesterona se sintetizan otras hormonas esteroideas. La corticosterona y la aldosterona se sintetizan a partir de hidroxilaciones sucesivas de la progesterona, proceso catalizado por unos complejos enzimáticos del citocromo P450. Luego, la hidroxilación y posterior oxidación del grupo metilo del C-18 de la corticosterona lo convierte en aldehído y forma la aldosterona. La corticosterona y la aldosterona son mineralocorticoides que regulan los niveles sanguíneos de sodio y potasio y regulan la reabsorción renal de sodio, cloro y agua; estas participan en la regulación de la osmolaridad plasmática. Las hormonas sexuales también son derivados de la progesterona. Los andrógenos se sintetizan en los testículos y en la corteza de las glándulas suprarrenales. Para ello, por acción enzimática, la progesterona se convierte en 17α hidroxiprogesterona, luego en androstenediona y, por último, se forma la testosterona. La testosterona, a través de múltiples pasos enzimáticos, termina formando β-estradiol, que es una hormona sexual femenina. El β-estradiol es el estrógeno más importante. Su síntesis ocurre principalmente en los ovarios y en menor grado en la corteza suprarrenal. Estas hormonas también pueden producirse en los testículos.

Referencias

1. Cusanovich, M.A. Biochemistry (Rawn, J. David).
2. Heftmann, E. R. I. C. H. Biochemistry of plant steroids. Annual Review of Plant Physiology.
3. Kasal, A. Structure and nomenclature of steroids. In Steroid Analysis. Springer, Dordrecht.
4. Mathews, C.K., van Holde, K.E. Biochemistry Benjamin/Cummings Pub.
5. Rasheed, A., Qasim, M. A review of natural steroids and their applications. International Journal of Pharmaceutical Sciences and Research.