Tổng hợp hormone vỏ thượng thận và chức năng vùng

Vỏ thượng thận chuyển đổi cholesterol thành hormone steroid thông qua một chuỗi phản ứng enzyme có trật tự. Ba vùng mô học của nó biểu hiện các sự kết hợp khác nhau của enzyme steroidogenic, do đó mỗi vùng tạo ra một loại hormone đặc trưng: mineralocorticoid ở vùng ngoài, glucocorticoid ở vùng giữa và androgen ở vùng trong.

Definition

Tổng hợp hormone vỏ thượng thận là quá trình chuyển đổi cholesterol thành mineralocorticoid, glucocorticoid và androgen tuyến thượng thận bằng enzyme ở vỏ thượng thận, với mỗi trong ba vùng của nó (glomerulosa, fasciculata, reticularis) sản xuất một loại steroid riêng biệt tùy theo các enzyme mà nó biểu hiện.

Scope

Chủ đề này bao gồm hóa sinh của quá trình tạo steroid ở vỏ thượng thận và nguyên tắc phân vùng chức năng. Nó đề cập đến cơ chất cholesterol, bước cắt mạch nhánh giới hạn tốc độ, các enzyme cytochrome P450 và hydroxysteroid dehydrogenase, và cách biểu hiện enzyme đặc hiệu theo vùng định hướng con đường tổng hợp aldosterone, cortisol hoặc DHEA. Sự điều hòa glucocorticoid và mineralocorticoid cùng với tủy thượng thận được đề cập trong các chủ đề liên quan.

Core questions

• Cholesterol đi vào con đường tạo steroid như thế nào, và điều gì làm cho quá trình cắt mạch nhánh trở thành bước giới hạn tốc độ?
• Những enzyme nào được biểu hiện ở mỗi vùng vỏ thượng thận, và điều đó quyết định hormone được sản xuất như thế nào?
• Tại sao vùng cầu (zona glomerulosa) tạo ra aldosterone thay vì cortisol mặc dù chia sẻ hầu hết con đường?

Key concepts

• Cholesterol là tiền chất steroid
• Protein StAR và sự nhập cholesterol
• CYP11A1 (cắt mạch nhánh cholesterol)
• Phân vùng chức năng
• Vùng cầu, bó, lưới (Zona glomerulosa, fasciculata, reticularis)
• CYP11B1 (11-beta-hydroxylase) so với CYP11B2 (aldosterone synthase)
• CYP17A1 và nhánh cortisol/androgen
• Các chất trung gian pregnenolone và progesterone

Mechanisms

Quá trình tạo steroid bắt đầu bằng việc nhập cholesterol vào ty thể một cách có điều hòa, được tạo điều kiện bởi protein điều hòa cấp tính steroidogenic (StAR); tại đó enzyme cắt mạch nhánh CYP11A1 chuyển đổi cholesterol thành pregnenolone, đây là bước khởi đầu và giới hạn tốc độ chung cho tất cả các vùng vỏ thượng thận. Từ pregnenolone, con đường được thực hiện phụ thuộc vào các enzyme mà một vùng biểu hiện. Vùng cầu (zona glomerulosa) thiếu CYP17A1 và biểu hiện độc đáo aldosterone synthase (CYP11B2), định hướng steroid về phía aldosterone. Vùng bó (zona fasciculata) biểu hiện CYP17A1 với hoạt tính 17-alpha-hydroxylase và CYP11B1, sản xuất cortisol. Vùng lưới (zona reticularis) biểu hiện CYP17A1 với hoạt tính 17,20-lyase mạnh, ưu tiên các androgen DHEA và DHEA-sulfate. Sự phân bố enzyme đặc hiệu theo vùng này là cơ sở phân tử của sự phân vùng chức năng.

Clinical relevance

Các khiếm khuyết trong các enzyme steroidogenic cụ thể tạo ra các kiểu thừa và thiếu hụt hormone có thể nhận biết được, trong đó tăng sản tuyến thượng thận bẩm sinh là ví dụ kinh điển, khi một sự tắc nghẽn ở một bước sẽ làm chuyển hướng các tiền chất và làm thay đổi sản lượng glucocorticoid, mineralocorticoid và androgen. Việc nắm rõ con đường này giải thích tại sao các kiểu này lại phát sinh. Mục này mô tả hóa sinh bình thường và rối loạn để tham khảo và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc quản lý bất kỳ cá nhân nào.

Evidence & guidelines

Con đường và enzym học của nó đã được thiết lập và củng cố trong các đánh giá toàn diện (Miller & Auchus, 2011; Payne & Hales, 2004) và các sách giáo khoa nội tiết và sinh lý học tiêu chuẩn. Có sự đồng thuận rộng rãi về các bước enzyme và sự phân vùng; chủ đề này báo cáo sinh lý học đã được xác lập hơn là các phát hiện còn tranh cãi.

History

Các steroid vỏ thượng thận đã được phân lập và cấu trúc của chúng được xác định vào những năm 1930 và 1940, công trình mà Kendall, Reichstein và Hench đã chia sẻ giải Nobel. Enzym học đã được làm rõ trong suốt nửa sau thế kỷ XX khi các enzyme cytochrome P450 riêng lẻ được tinh chế và nhân bản, và việc phát hiện ra protein StAR vào những năm 1990 đã giải thích việc nhập cholesterol được điều hòa, giới hạn tốc độ khởi đầu con đường.

Key figures

• Walter Miller
• Richard Auchus
• Edward Kendall
• Tadeusz Reichstein

Seminal works

• miller-2011
• payne-2004

Frequently asked questions

Bước giới hạn tốc độ trong quá trình tạo steroid tuyến thượng thận là gì?

Sự vận chuyển cholesterol vào ty thể, được trung gian bởi protein StAR, sau đó là sự chuyển đổi nó thành pregnenolone bởi enzyme cắt mạch nhánh CYP11A1. Đây là bước khởi đầu chung cho cả ba vùng vỏ thượng thận.

Tại sao chỉ có vùng cầu (zona glomerulosa) tạo ra aldosterone?

Bởi vì vùng cầu biểu hiện độc đáo aldosterone synthase (CYP11B2) và thiếu CYP17A1; sự vắng mặt của quá trình 17-alpha-hydroxyl hóa ngăn chặn tổng hợp cortisol và định hướng con đường về phía aldosterone.