23.6: Esteroides
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- Identificar las funciones de los esteroides producidos en mamíferos.
Todos los lípidos discutidos hasta ahora son saponificables, reaccionando con álcali acuoso para producir componentes más simples, como glicerol, ácidos grasos, aminoalcoholes y azúcares. Las muestras lipídicas extraídas del material celular, sin embargo, también contienen una fracción pequeña pero importante que no reacciona con el álcali. Los lípidos no saponificables más importantes son los esteroides. Estos compuestos incluyen las sales biliares, colesterol y compuestos relacionados, y ciertas hormonas (como la cortisona y las hormonas sexuales).
Los esteroides ocurren en plantas, animales, levaduras y mohos pero no en bacterias. Pueden existir en forma libre o combinados con ácidos grasos o carbohidratos. Todos los esteroides tienen un componente estructural característico que consiste en cuatro anillos fusionados. Los químicos identifican los anillos por letras mayúsculas y numeran los átomos de carbono como se muestra en la Figura\(\PageIndex{1a}\). Las ligeras variaciones en esta estructura o en los átomos o grupos unidos a ella producen profundas diferencias en la actividad biológica.
Colesterol
El colesterol (Figura\(\PageIndex{1b}\)) no se presenta en las plantas, pero es el esteroide más abundante en el cuerpo humano (240 g es una cantidad típica). Se cree que el exceso de colesterol es un factor primario en el desarrollo de aterosclerosis y enfermedades cardíacas, que son los principales problemas de salud en los Estados Unidos hoy en día. Aproximadamente la mitad del colesterol del cuerpo se entremezcla en la bicapa lipídica de las membranas celulares. Gran parte del resto se convierte en ácido cólico, que se utiliza en la formación de sales biliares. El colesterol también es un precursor en la síntesis de hormonas sexuales, hormonas suprarrenales y vitamina D.
El exceso de colesterol no metabolizado por el cuerpo es liberado del hígado y transportado por la sangre a la vesícula biliar. Normalmente, permanece ahí en solución hasta ser secretada al intestino (como componente de la bilis) para ser eliminada. A veces, sin embargo, el colesterol en la vesícula biliar precipita en forma de cálculos biliares (Figura\(\PageIndex{2}\)). De hecho, el nombre colesterol se deriva del griego chole, que significa “bilis”, y estéreos, que significa “sólido”.
Las enfermedades cardíacas son la principal causa de muerte en Estados Unidos tanto para hombres como para mujeres. Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades reportaron que enfermedades cardíacas cobraron 631,636 vidas en Estados Unidos (26% de todas las muertes reportadas) en 2006.
Los científicos coinciden en que los niveles elevados de colesterol en la sangre, así como la presión arterial alta, la obesidad, la diabetes y el tabaquismo, están asociados con un mayor riesgo de enfermedades cardíacas. Una investigación a largo plazo de los Institutos Nacionales de Salud mostró que entre los hombres de 30 a 49 años, la incidencia de enfermedades cardíacas fue cinco veces mayor para aquellos cuyos niveles de colesterol estaban por encima de 260 mg/100 mL de suero que para aquellos con niveles de colesterol de 200 mg/100 mL o menos. El contenido de colesterol en la sangre varía considerablemente con la edad, la dieta y el sexo. Los adultos jóvenes promedian alrededor de 170 mg de colesterol por cada 100 mL de sangre, mientras que los varones a los 55 años pueden tener niveles de colesterol a 250 mg/100 mL o superiores debido a que la tasa de descomposición del colesterol disminuye con la edad. Las hembras tienden a tener niveles más bajos de colesterol en la sangre que los machos.
Para comprender el vínculo entre las enfermedades cardíacas y los niveles de colesterol, es importante entender cómo se transportan el colesterol y otros lípidos en el cuerpo. Los lípidos, como el colesterol, no son solubles en agua y por lo tanto no pueden transportarse en la sangre (un medio acuoso) a menos que estén complejados con proteínas que sean solubles en agua, formando ensamblajes llamados lipoproteínas. Las lipoproteínas se clasifican de acuerdo a su densidad, la cual depende de las cantidades relativas de proteínas y lípidos que contienen. Los lípidos son menos densos que las proteínas, por lo que las lipoproteínas que contienen una mayor proporción de lípidos son menos densas que las que contienen una mayor proporción de proteína.
La investigación sobre el colesterol y su papel en las enfermedades cardíacas se ha centrado en los niveles séricos de lipoproteínas de baja densidad (LDL) y lipoproteínas de alta densidad (HDL). Uno de los descubrimientos más fascinantes es que los altos niveles de HDL reducen el riesgo de una persona de desarrollar enfermedades cardíacas, mientras que los niveles altos de LDL aumentan ese riesgo. Por lo tanto, la relación LDL:HDL en suero es un mejor predictor de riesgo de enfermedad cardíaca que el nivel general de colesterol sérico. Las personas que, por factores hereditarios o dietéticos, presentan altas proporciones de LDL:HDL en su sangre tienen una mayor incidencia de enfermedades cardíacas.
¿Cómo reducen los HDL el riesgo de desarrollar enfermedades cardíacas? Nadie lo sabe con certeza, pero un papel de los HDL parece ser el transporte del exceso de colesterol al hígado, donde se puede metabolizar. Por lo tanto, los HDL ayudan a eliminar el colesterol de la sangre y de las células del músculo liso de la pared arterial.
Las modificaciones dietéticas y el aumento de la actividad física pueden ayudar a disminuir el colesterol total y mejorar la relación LDL:HDL. El estadounidense promedio consume alrededor de 600 mg de colesterol de productos animales cada día y además sintetiza aproximadamente 1 g de colesterol cada día, principalmente en el hígado. La cantidad de colesterol sintetizado está controlada por el nivel de colesterol en la sangre; cuando el nivel de colesterol en sangre supera los 150 mg/100 mL, la tasa de biosíntesis de colesterol se reduce a la mitad. De ahí que si el colesterol está presente en la dieta, un mecanismo de retroalimentación suprime su síntesis en el hígado. Sin embargo, la relación de supresión no es una relación 1:1; la reducción en la biosíntesis no equivale a la cantidad de colesterol ingerido. Así, se recomiendan sustituciones dietéticas de grasas insaturadas por grasas saturadas, así como una reducción en el consumo de ácidos grasos trans, para ayudar a disminuir el colesterol sérico y el riesgo de enfermedades cardíacas.
Hormonas esteroides
Las hormonas son mensajeros químicos que se liberan en un tejido y se transportan a través del sistema circulatorio a uno o más de otros tejidos. Un grupo de hormonas se conoce como hormonas esteroides porque estas hormonas se sintetizan a partir del colesterol, que también es un esteroide. Existen dos grupos principales de hormonas esteroides: las hormonas adrenocorticales y las hormonas sexuales.
Las hormonas adrenocorticales, como la aldosterona y el cortisol (Tabla\(\PageIndex{1}\)), son producidas por la glándula suprarrenal, la cual se localiza adyacente a cada riñón. La aldosterona actúa sobre la mayoría de las células del cuerpo, pero es particularmente efectiva para mejorar la tasa de reabsorción de iones de sodio en los túbulos renales y aumentar la secreción de iones de potasio y/o iones de hidrógeno por los túbulos. Debido a que la concentración de iones sodio es el factor principal que influye en la retención de agua en los tejidos, la aldosterona promueve la retención de agua y reduce la producción de orina. El cortisol regula varias reacciones metabólicas clave (por ejemplo, aumentar la producción de glucosa y movilizar ácidos grasos y aminoácidos). También inhibe la respuesta inflamatoria del tejido a la lesión o al estrés. Por lo tanto, el cortisol y sus análogos se utilizan farmacológicamente como inmunosupresores después de las operaciones de trasplante y en el tratamiento de alergias cutáneas graves y enfermedades autoinmunes, como la artritis reumatoide.
| Hormona | Efecto |
|---|---|
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regula el metabolismo de la sal; estimula los riñones para retener sodio y excretar potasio |
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estimula la conversión de proteínas en carbohidratos |
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regula el ciclo menstrual; mantiene el embarazo |
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estimula las características sexuales femeninas; regula los cambios durante el ciclo menstrual |
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estimula y mantiene las características sexuales masculinas |
Las hormonas sexuales son una clase de hormonas esteroides secretadas por las gónadas (ovarios o testículos), la placenta y las glándulas suprarrenales. La testosterona y la androstenediona son las principales hormonas sexuales masculinas, o andrógenos, que controlan las características sexuales primarias de los machos, o el desarrollo de los órganos genitales masculinos y la producción continua de esperma. Los andrógenos también son responsables del desarrollo de características masculinas secundarias, como vello facial, voz profunda y fuerza muscular. Dos tipos de hormonas sexuales son de particular importancia en las hembras: la progesterona, que prepara el útero para el embarazo y previene la liberación posterior de óvulos de los ovarios durante el embarazo, y los estrógenos, que son los principales responsables del desarrollo de las características sexuales secundarias femeninas, tales como el desarrollo mamario y aumento de la deposición de tejido adiposo en los senos, las nalgas y los muslos. Tanto machos como hembras producen andrógenos y estrógenos, difiriendo en las cantidades de hormonas secretadas más que en la presencia o ausencia de una u otra.
Las hormonas sexuales, tanto naturales como sintéticas, a veces se usan terapéuticamente. Por ejemplo, a una mujer a la que le han extirpado los ovarios se le pueden administrar hormonas femeninas para compensar. Algunos de los primeros compuestos químicos empleados en la quimioterapia contra el cáncer fueron las hormonas sexuales. Por ejemplo, los estrógenos son una opción de tratamiento para el cáncer de próstata porque bloquean la liberación y actividad de la testosterona. La testosterona mejora el crecimiento del cáncer de próstata. También se administran hormonas sexuales en preparación para operaciones de cambio de sexo, para promover el desarrollo de las características sexuales secundarias adecuadas. Los anticonceptivos orales son derivados sintéticos de las hormonas sexuales femeninas; funcionan previniendo la ovulación.
Sales biliares
La bilis es un líquido verde amarillento (pH 7.8—8.6) producido en el hígado. Los constituyentes más importantes de la bilis son las sales biliares, que son sales sódicas de combinaciones similares a amidas de ácidos biliares, como el ácido cólico (parte (a\(\PageIndex{3}\)) de la Figura) y una amina como el aminoácido glicina (parte (b) de la Figura\(\PageIndex{3}\)). Se sintetizan a partir del colesterol en el hígado, se almacenan en la vesícula biliar, y luego se secretan en la bilis hacia el intestino delgado. En la vesícula biliar, la composición de la bilis cambia gradualmente a medida que se absorbe el agua y los demás componentes se concentran más.
Debido a que contienen tanto grupos hidrofóbicos como hidrofílicos, las sales biliares son detergentes y agentes emulsionantes altamente efectivos; descomponen los glóbulos de grasa grandes en otros más pequeños y mantienen esos glóbulos más pequeños suspendidos en el ambiente digestivo acuoso. Las enzimas pueden entonces hidrolizar las moléculas de grasa de manera más eficiente. Así, la función principal de las sales biliares es ayudar en la digestión de los lípidos de la dieta.
La extirpación quirúrgica a menudo se recomienda para una vesícula biliar que se infecta, se inflama o se perfora. Esta cirugía no afecta seriamente la digestión debido a que la bilis sigue siendo producida por el hígado, pero la bilis del hígado está más diluida y su secreción en el intestino delgado no está tan estrechamente ligada a la llegada de alimentos.
Resumen
Los esteroides tienen una estructura de cuatro anillos fusionados y tienen una variedad de funciones. El colesterol es un esteroide que se encuentra en los mamíferos que es necesario para la formación de membranas celulares, ácidos biliares y varias hormonas. Las sales biliares se secretan en el intestino delgado para ayudar en la digestión de las grasas.