Steroide

Typ

• Terpene
  • Triterpene

Definition

• Als Steroide bezeichnet man eine große Gruppe von Triterpen-Derivaten mit C₂₇-Grundkörper, aus der sich viele wichtige Verbindungen und Verbindungsklassen ableiten lassen.

Untertypen

• Sterole
• Steroidhormone
• Gallensäuren
• Herzglykoside
• Pheromone
• Steroidalkaloide
• Steroidsaponine
• Vitamin D

Bemerkungen

• Synthetische Steroide sind z.B. als Antirheumatika und Antiphlogistika, als Ovulationshemmer und Anabolika von pharmakologischer Bedeutung.
• Von den mehr als 100.000 bekannten Steriden sind ca. 2 % von medizinischem Interesse.

Nomenklatur

Struktur

• Steroide sind Derivate des Cyclopentanoperhydrophenanthrens, bestehend aus 3 Sechser- und 1 Fünfring mit 6 asymmetrischen C-Atomen (C-5, C-8, C-9, C-10, C-13, C-14).
• Von den 64 theoretisch möglichen Stereoisomeren sind tatsächlich nur wenige bekannt.
• Die Konfiguration am C-5 hängt von der Verknüpfung der Ringe A und B ab.
  • 5α-Steroide sind A/B-trans-, 5β-Steroide A/B-cis-konfiguriert.
• Aus (thermodynamischen) Stabilitätsgründen sind die Cyclohexanringe B/C und C/D in den meisten natürlichen Steroiden trans-verknüpft, was eine flache Form des Moleküls bedingt.
• Ausnahmen sind z.B. die Gallensäuren mit cis-verbundenen A/B-Ringen (cis-trans-trans); zusätzlich cis-verbundene C/D-Ringe haben die Herzglykoside (cis-trans-cis).
• Entsprechend den Substituenten an den C-Atomen 10, 13 und 17 lässt sich eine Einteilung in einige Grundtypen treffen:
  • Gonane (Sterane)
    • Die einfachsten Vertreter der Steroide sind die aus nur 17 C-Atomen bestehenden Gonane.

      
      

  • Estrane
    • Durch Substitution am C-13 entstehen die Estrane (18 C-Atome). Sie bilden die Grundstruktur der Estrogene.

      
      

  • Androstane
    • Durch weitere Einführung einer Methylgruppe am C-10 gelangt man zu den Androstanen (19 C-Atome). Androstan ist die Grundstruktur der natürlichen Androgene.

      
      

  • Pregnane
    • Die Pregnane enthalten 21 C-Atome. Zum Pregnantyp gehören z.B. die Glukokortikoide.

      
      

  • Cholane
    • Vom Cholantyp mit 24 C-Atomen leiten sich z.B. die Gallensäuren und die Solanum-Alkaloide ab.

      
      

  • Cholestane
    • Cholestane sind C₂₇-Verbindungen, zu denen z.B. auch das Cholesterol gehört.

      
      

  • Spirostane
    • Bei vielen Sapogeninen bildet Spirostan (ebenfalls 27 C-Atome) den Grundkörper.

      

• Die große Vielfalt der Steroide ist durch ihren Grundtyp, Anzahl, Position und Konfiguration der Substituenten und durch die Anzahl und Lage der Doppelbindungen bedingt.
• Substituenten mit Sauerstoff sind durch die Nachsilben -ol oder -on, Doppelbindungen durch -en, Ringverkleinerungen durch die Vorsilbe Nor-, Ringerweiterungen durch Homo- und Ringöffnungen durch Seco- im Namen des Grundtyps gekennzeichnet.

• Die in Pflanzen vorkommenden Steroide können frei, als Ester oder wie Herzglykoside und Steroidsaponine als Glykoside auftreten.
• In tierischen Organismuen liegen z.B. die Steroidhormone als Ester, Glucuronide oder als Konjugate mit Proteinen vor.

Biosynthese

• Die Reaktion wird von einer Cyclase katalysiert, die auch das Proton für die Reaktion gibt und es - nach der Faltung - wieder aufnimmt. Als "Coenzyme" dienen NADPH und O₂.
• Ausgehend vom offenkettigen Triterpen Squalen erfolgt zunächst die Faltung und dann die Oxidation zu 2,3-Epoxysqualen.

• Das Epoxid wird anschließend durch Protonierung geöffnet. Ausgehend vom Kation des 3-Hydroxysqualens kommt es nun zur stereospezifischen Ringbildung. Dabei entsteht die für die meisten Steroide charakteristische OH-Gruppe in Position 3:

   

• Wie bereits in der Strukturformel angedeutet, lagert sich auch dieses Zwischenprodukt noch um. Als Endprodukt der Hydrid- und Methyl-Verschiebung, sowie der Wiederaufnahme des Protons durch die Cyclase, entsteht in Pflanzen Cycloartenol, in Tieren und Pilzen das abgebildete Lanosterol:

• Die beiden Methylgruppen an C-4 und die einzelne an C-14 werden nacheinander aufoxidiert und als CO₂ abgespalten. Es entsteht Zymosterol:

• Umlagerung der Doppelbindung von 8,9 in Stellung 5,6 ergibt Desmosterol.

• Die nachfolgende Sättigung der Doppelbindung zwischen C-24 und C-25 führt schließlich zu Cholesterol:

• Cholesterol dient nun seinerseits als Ausgangssubstanz vieler der oben aufgeführten Steroid-Untertypen.

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