Steroidbiosynthese: Hormone aus Cholesterin
Die Steroidbiosynthese beschreibt die körpereigene Herstellung von Steroidhormonen aus Cholesterin. Sie findet vor allem in Nebennieren, Gonaden und der Leber statt.
Wissenswertes über "Steroidbiosynthese"
Die Steroidbiosynthese beschreibt die körpereigene Herstellung von Steroidhormonen aus Cholesterin. Sie findet vor allem in Nebennieren, Gonaden und der Leber statt.
Was ist die Steroidbiosynthese?
Die Steroidbiosynthese bezeichnet den biochemischen Prozess, durch den der menschliche Körper Steroidhormone aus dem Ausgangsstoff Cholesterin herstellt. Steroide sind eine Gruppe fettlöslicher Verbindungen mit einem charakteristischen Vierring-Kohlenstoffgerüst (dem Sterangerüst). Zu den wichtigsten Steroidhormonen gehören Glucocorticoide (z. B. Cortisol), Mineralocorticoide (z. B. Aldosteron), Sexualhormone (Östrogene, Androgene, Gestagene) sowie das aktive Vitamin D.
Wo findet die Steroidbiosynthese statt?
Die Steroidbiosynthese läuft in verschiedenen Geweben des Körpers ab:
- Nebennierenrinde: Bildung von Cortisol, Aldosteron und Nebennieren-Androgenen (z. B. DHEA)
- Gonaden (Hoden und Eierstöcke): Produktion von Testosteron, Östradiol und Progesteron
- Plazenta: Synthese von Progesteron und Östrogenen während der Schwangerschaft
- Leber und Haut: Beteiligung an der Aktivierung von Vitamin D
Ausgangsstoff und erster Schritt: Cholesterin
Alle Steroidhormone werden aus Cholesterin gebildet. Der erste und geschwindigkeitsbestimmende Schritt ist die Umwandlung von Cholesterin in Pregnenolon. Diese Reaktion findet in den Mitochondrien statt und wird vom Enzym Cytochrom P450scc (auch CYP11A1 genannt) katalysiert. Ein wichtiges Transportprotein, das StAR-Protein (Steroidogenic Acute Regulatory Protein), transportiert Cholesterin in die innere Mitochondrienmembran und ist daher für die Steuerung der Hormonproduktion essenziell.
Wichtige Stoffwechselwege der Steroidbiosynthese
Aus Pregnenolon entstehen durch weitere enzymatische Schritte verschiedene Steroidklassen. Die wichtigsten Wege sind:
Delta-5-Weg und Delta-4-Weg
In der Steroidbiosynthese gibt es zwei Hauptrouten: den Delta-5-Weg (über Pregnenolon, DHEA und Androstendiol) und den Delta-4-Weg (über Progesteron und Androstendion). Beide Wege führen letztlich zu den gleichen Endprodukten, sind aber in verschiedenen Geweben unterschiedlich aktiv.
Wichtige Enzyme der Steroidbiosynthese
Die Umwandlung der Zwischenprodukte wird durch eine Reihe spezialisierter Enzyme gesteuert:
- CYP11A1 (P450scc): Umwandlung von Cholesterin zu Pregnenolon
- 3β-Hydroxysteroid-Dehydrogenase (3β-HSD): Umwandlung von Delta-5- in Delta-4-Steroide
- CYP17A1: 17-Hydroxylierung und Lyase-Aktivität (Bildung von Androgenen)
- CYP21A2: 21-Hydroxylierung (Bildung von Cortisol und Aldosteron)
- CYP11B1: 11β-Hydroxylierung (Bildung von Cortisol)
- CYP11B2: Aldosteronsynthase (Bildung von Aldosteron)
- Aromatase (CYP19A1): Umwandlung von Androgenen zu Östrogenen
Regulation der Steroidbiosynthese
Die Steroidproduktion wird durch hormonelle Signale präzise gesteuert:
- ACTH (Adrenocorticotropes Hormon) aus der Hypophyse stimuliert die Cortisol- und Nebennierenandrogen-Synthese in der Nebennierenrinde.
- LH (Luteinisierendes Hormon) stimuliert die Testosteron-Produktion in den Hoden und die Progesteron- sowie Östrogen-Synthese in den Ovarien.
- Angiotensin II und der Kaliumspiegel regulieren die Aldosteron-Synthese.
Über negative Rückkopplungsschleifen reguliert der Körper die Hormonspiegel und verhindert eine Über- oder Unterproduktion.
Klinische Bedeutung: Störungen der Steroidbiosynthese
Defekte in einzelnen Enzymen der Steroidbiosynthese führen zu charakteristischen Erkrankungen:
- Kongenitale Nebennierenhyperplasie (CAH): Häufig durch einen Mangel an CYP21A2 verursacht; führt zu verminderter Cortisolproduktion und erhöhten Androgenspiegeln.
- Adrenogenitales Syndrom (AGS): Oberbegriff für Enzymdefekte in der Nebennierenrinde.
- Morbus Addison: Unterfunktion der Nebennierenrinde mit verminderter Cortisol- und Aldosteronproduktion.
- Cushing-Syndrom: Überschuss an Cortisol durch eine Überaktivität der Steroidbiosynthese.
Auch in der Onkologie spielt die Steroidbiosynthese eine Rolle: Beim hormonsensitiven Prostatakarzinom oder beim Mammakarzinom werden Hemmstoffe der Steroidbiosynthese (z. B. Abirateron, Aromatasehemmer) therapeutisch eingesetzt.
Therapeutische Eingriffe in die Steroidbiosynthese
Mehrere Medikamente greifen gezielt in die Steroidbiosynthese ein:
- Aromatasehemmer (z. B. Letrozol, Anastrozol): Blockieren die Östrogenproduktion bei östrogenrezeptorpositivem Brustkrebs.
- Abirateron: Hemmt CYP17A1 und reduziert die Androgen-Synthese bei kastrationsresistentem Prostatakarzinom.
- Metyrapon und Ketoconazol: Hemmen die Cortisolsynthese bei Cushing-Syndrom.
- Synthetische Glukokortikoide (z. B. Prednisolon, Dexamethason): Werden als Ersatztherapie bei Nebenniereninsuffizienz eingesetzt.
Quellen
- Miller WL, Auchus RJ. The molecular biology, biochemistry, and physiology of human steroidogenesis and its disorders. Endocr Rev. 2011;32(1):81-151. PubMed PMID: 21051590.
- Stocco DM. StAR protein and the regulation of steroid hormone biosynthesis. Annu Rev Physiol. 2001;63:193-213.
- Bhatt DL et al. (Hrsg.): Harrison's Principles of Internal Medicine, 21. Auflage. McGraw-Hill Education, 2022.
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