أنواع الهرمونات الستيرويدية
الهرمونات هي جزيئات تنتجها وتفرزها الغدد الصماء في الجسم، ويتم إطلاق الهرمونات في الدم ونقلها إلى أجزاء أخرى من الجسم، حيث تحدث استجابات محددة في خلايا معينة، وتستمد الهرمونات الستيرويدية من الكوليسترول، وهي جزيئات قابلة للذوبان في الدهون.
تشمل الهرمونات المستخدمة في العلاج الستيرويدية والجنسية (مثل الأندروجينات والإستروجين والبروجسترون) التي تُنتجها الغدد التناسلية الذكرية والأنثوية، بالإضافة إلى هرمونات الغدد الكظرية مثل الألدوستيرون والكورتيزول والأندروجينات.
كيفية عمل الهرمونات الستيرويدية
تتسبب الهرمونات الستيرويدية في تغييرات داخل الخلية، حيث تتحرك أولاً عبر غشاء الخلية إلى الخلية المستهدفة، وعلى عكس الهرمونات غير الستيرويدية، يمكن للهرمونات الستيرويدية القيام بذلك لأنها قابلةللذوبان في الدهون.
يتكون غلاف الخلية من طبقتين من الفوسفوليبيد، والتي تحمي الخلية من انتشار المواد التي لا تذوب في الدهون. وعندما يدخل الهرمون الستيرويد إلى الخلية، فإنه يتصل بمستقبل محدد في السيتوبلازم الخلوي.
يتحرك هرمون الستيرويد المرتبط بالمستقبل إلى النواة، ويتصل بمستقبل محدد آخر على الكروماتين. وعندما يرتبط بالكروماتين، يحفز مركب مستقبلات الهرمونات الستيرويدية إنتاج جزيئات محددة من الرنا، وتسمى هذه الجزيئات RNA messenger (mRNA)، وتتم هذه العملية باسم النسخ.
يتم تعديل جزيئات المرنا ، ونقلها إلى السيتوبلازم، وترمز جزيئات المرنا لإنتاج البروتينات من خلال عملية تسمى الترجمة، ويمكن استخدام هذه البروتينات لبناء العضلات.
آلية عمل الهرمونات الستيرويدية
يمكن تلخيص آلية عمل هرمون الستيرويد على النحو التالي:
يتم نقل الهرمونات الستيرويدية من خلال غشاء الخلية إلى الخلية المستهدفة.
يتصل هرمون الستيرويد بمستقبل معين في السيتوبلازم.
يتحرك هرمون الستيرويد المرتبط بالمستقبل إلى النواة ويتصل بمستقبل آخر محدد على الكروماتين.
يهدف مجمع مستقبلات الهرمونات الستيرويدية إلى إنتاج جزيئات الحمض النووي الريبي (mRNA)، التي تترجم إلى إنتاج البروتينات.
أنواع الهرمونات الستيرويدية
يتم إنتاج الهرمونات الستيرويدية ، عن طريق الغدد الكظرية ، والغدد التناسلية ، وتجلس الغدد الكظرية فوق الكلى ، وتتكون من طبقة قشرة خارجية ، وطبقة نخاع داخلية ، كما يتم إنتاج الهرمونات الستيرويدية الكظرية في طبقة القشرة الخارجية ، الغدد التناسلية هي الخصيتين الذكور والإناث هي المبيضين.
هرمونات الغدة الكظرية الستيرويدية
1- الألدوستيرون
يعمل هرمون الألدوستيرون الموجود في الكظر الكلوي على تحفيز امتصاص الصوديوم والماء، ويساعد على تنظيم ضغط الدم بزيادة حجم الدم وضغطه.
2- الكورتيزول
يساعد الكورتيزون على تنظيم عملية التمثيل الغذائي من خلال تحفيز إنتاج الجلوكوز من مصادر غير كربوهيدراتية في الكبد، كما أن الكورتيزول يعد مادة مهمة مضادة للالتهابات وتساعد الجسم على التعامل مع الإجهاد.
3- الهرمونات الجنسية
تتمثل وظيفة الغدد الكظرية في إنتاج الهرمونات الجنسية، بما في ذلك كميات قليلة من هرمون التستوستيرون الذكري وهرمون الأستروجين الجنسي.
هرمونات الغدد التناسلية الستيرويدية
1- هرمون التستوستيرون
يتم إنتاج هرمون التستوستيرون في الخصيتين بكميات صغيرة، وفي المبيضين لدى الإناث، وهذا الهرمون يلعب دورًا في تطوير الأعضاء التناسلية الذكرية والخصائص الجنسية الثانوية للذكور.
2- هرمون الاستروجين
يتم إنتاج هرمون الاستروجين، الذي يعد أحد الهرمونات الأنثوية الجنسية، في المبيضين، ويساعد على تطوير الخصائص الجنسية الأنثوية ونمو الهيكل العظمي.
3- البروجسترون
يتم إنتاج هرمونالبروجسترون في المبيضين، وهو من الهرمونات الجنسية الأنثوية، ويعد مهمًا لإنتاج وصيانة بطانة الرحم، كما ينظم مستويات الاستروجين والبروجسترون الدورة الشهرية.
الهرمونات الستيرويدية المنشطة
تعد الهرمونات المنشطة مواد اصطناعية مرتبطة بالهرمونات الذكرية، ولديها نفس آلية العمل داخل الجسم، حيث تحفز إنتاج البروتين الذي يستخدم في بناء العضلات، وتؤدي أيضًا إلى زيادة إنتاج هرمون التستوستيرون.
بالإضافة إلى دوره في تطوير أجهزة الجهاز التناسلي والخصائص الجنسية، يلعب هرمون التستوستيرون دورًا مهمًا في تطوير كتلة العضلات الهزيلة، وبالإضافة إلى ذلك، تحفز الهرمونات المنشطة للستيرويد، إطلاق هرمون النمو الذي يؤدي إلى تحفيز نمو الهيكل العظمي.
تستخدم الستيرويدات الابتنائية في العلاج، ويمكن وصفها لعلاج مشاكل مثل تنكس العضلات المرتبط بالمرض ومشاكل هرمونية للذكور وتأخر البلوغ. ومع ذلك، يستخدم بعض الأفراد المنشطات بشكل غيرقانوني لتحسين أدائهم الرياضي وبناء كتلة العضلات.
استخدام الهرمونات الابتنائية مثل الستيرويدات يؤدي إلى تعطيل إنتاج الهرمونات الطبيعية في الجسم، ولذلك ينتج العديد من التأثيرات الصحية السلبية المرتبطة بتناول المنشطات، مثل العقم وتساقط الشعر وتطور الثدي لدى الذكور والنوبات القلبية وأورام الكبد. بالإضافة إلى ذلك، تؤثر المنشطات أيضا على الدماغ مما يتسبب في تقلبات المزاج والاكتئاب.
التمييز بين الهرمونات الستيرويدية من الذكور والإناث
أفاد العلماء في مختبر طوكيو تيك للكيمياء وعلوم الحياة ، أنهم صمموا وطوروا مستقبلات اصطناعية على شكل كبسولة ، يمكنها التمييز بين الهرمونات الستيرويدية الذكرية والأنثوية ، وعلى وجه التحديد يُظهر المستقبل تقاربًا غير عادي ، عالي الارتباط تجاه هرمونات الذكورة الذكورية في الماء.
يعتقد الباحثون أنه في المستقبل القريب، سيتم استخدام مستقبلاتهم الاصطناعية في تطوير أجهزة تحليلية عملية وفائقة الحساسية لهرمونات الجنس الستيرويدية، بما في ذلك الأدوات الطبية ورقابة المنشطات في الرياضة.
وتمثل الدراسة (مستقبل متعدد الأضداد مع تقارب عالي من الأندروجين) ، المنشورة في Science Advances ، مثالًا على تصميم المحاكاة الحيوية ، أي إنشاء أنظمة تحاكي الأفكار من الطبيعة ، ووفقًا لما صرح به الفريق ، فقال الباحثون: (يمكن للمستقبلات البيولوجية الطبيعية ، التعرف على الفروق الهيكلية الضئيلة بين هرمونات الستيرويد الذكرية والأنثوية ، باستخدام جيوب البروتين) ، ومع ذلك كان من الصعب محاكاة هذه الوظيفة بشكل مصطنع حتى الآن.
تميز وارتباط المستقبلات البيولوجية بالهرمونات الجنسية الستيرويدية مثل هرمونات الأندروجين والبروجستيرون والإستروجين ذات الانتقائية العالية. حتى الآن، لم يتمكن المستقبلات الجزيئية الاصطناعية من التفريق بين هذه الفئات المختلفة من المكونات الحيوية. وهنا نشير إلى أن المستقبل الاصطناعي متعدد العطور يرتبط بشكل تفضيلي بجزء واحد من هرمونات الأندروجين، التي تعرف بأنها هرمونات الذكور (المشار إليها بالـ م)، فوق البروجستيرون والإستروجين، المعروفة بأنها هرمونات الإناث (المشار إليها بالـ و) في هذا السياق.
أظهرت التجارب التنافسية الانتقائية الضرورية للمستقبلات الاصطناعية أن العديد من الهرمونات الجنسية تتبع الترتيب التالي: هرمون التستوستيرون (ذكر)> الأندروستيرون (ذكر) >> البروجسترون (أنثى)> β استراديول (أنثى)> بريغنينولون (أنثى)> استريول (أنثى).
تتميز هذه الروابط بالانتقائية الملاحظة بسبب تأثير الماء المعادي، وتنشأ اتصالات متعددة من هذا النوع
في التجويف شبه الصلب العطري، تحدث تفاعلات رابطة الهيدروجين وCH-، بالإضافة إلى اكتشاف الفلور الميكروي للأندروجين باستخدام مستقبلات تحتوي على صبغة فلورسنت في المحلول.
ولاحظ الباحثون أن مفتاح تقدمهم كان التصميم الفريد للتجويف ، (تقليد الجيب الطبيعي ولكن باستخدام مكونات غير طبيعية) ، داخل المستقبل ، ومكّن هذا التجويف ، المحاط بأطر متعددة الأطوار مثبتة مع أيونات معدنية ، المستقبل من العمل كحاوية شبه صلبة ، واحدة مرنة بما يكفي لاستكمال شكل الهرمون ، ولحث تفاعلات الترابط الفعالة.
أجرى فريق من الباحثين دراسة تستمر على عملهم السابق في تطوير كبسولات نانوية للاستشعار البيولوجي في المجالات الطبية والبيئية، والتي تضمنت الدكتوراه ميتشيتو يوشيزاوا والدكتوراه ماساهيرو ياماشينا وزملائهم، وتهدف الدراسة إلى مواصلة تطوير هذه التقنية.
تشير التجارب إلى أن المستقبل الاصطناعي يرتبط بشكل فعال بالهرمونات الجنسية الستيرويدية، وتتبع نفس ترتيب المستقبلات الأندروجينية الطبيعية، حيث تأتي الهرمونات الذكرية مثل التستوستيرون والأندروستيرون في المقدمة، تليها الهرمونات الأنثوية مثل البروجسترون والبيتا استراديول.
وعند وضعها في مزيج من الهرمونات الذكرية والأنثوية ، المعلقة في محلول مائي عند 60 درجة مئوية ، لمدة عشر دقائق ، يرتبط المستقبل بشكل حصري بهرمون التستوستيرون بأكثر من 98٪ انتقائية ، وقد تم تحقيق هذا المستوى العالي من الانتقائية ، حتى عندما احتوى الخليط على فائض كبير من الهرمونات الأنثوية.
باستخدام تحليل الأشعة السينية البلورية، لاحظ الباحثون أن التجويف الكروي يتحول إلى شكل بيضاوي عند تغليف التستوستيرون، ويقولون إن هذا التغيير يساهم في تعزيز التفاعلات بين الجزيئات للهرمون والمستقبل
وقد ابتكر الفريق أيضا طريقة لاستخدام المستقبل للكشف عن كميات صغيرة جدا من هرمون الذكورة، حيث قاموا بتحضير مركب صبغة مستقبلات، ينبعث منه ضوء أخضر مزرق بدون وجود هرمون التستوستيرون، وأوضح الباحثون أن إضافة كمية نانوجرام من هرمون التستوستيرون قد أدى إلى انخفاض كبير في التألق الضوئي عند الاستخدام، وهذا يمثل طريقة جديدة للكشف عن الحساسية.