Эстроген

1.1 Эстроген. Открытие Эстрона

Эстроген

Эстрогены – это группа ответственных за формирование и поддержание женской репродуктивности, а также за развитие вторичных половых характеристик гормонов. Эстроген рассматривают в качестве стероидного гормона, связанного с женскими репродуктивными органами и отвечающего за развитие женских половых признаков. Эстроген или эстрадиол – наиболее распространенная форма эстрогенового гормона, одобренная FDA в качестве заместительной гормональной терапии (HRT) для лечения симптомов, связанных с менопаузой. Его зачастую называют эстроном, эстрадиолом и эстриолом.

Эстроген является одним из основных половых гормонов, катализирующих процессы сексуального и репродуктивного здоровья у человека. Его концентрация естественно изменяется в течение менструального цикла, достигая пиков и спадов, и заметно снижается у женщин в период менопаузы. Нестабильность уровня эстрогена – при его длительном повышении или понижении – может указывать на наличие патологических состояний, требующих медицинского вмешательства.

Эстроген, наряду с прогестероном, выполняет функцию «гормонального строителя» женского организма, определяя развитие вторичных половых признаков, таких как формирование груди, распределение жировой ткани по бедрам и талии, а также регулируя менструальный цикл, возможность зачатия и беременности. Этот гормон не ограничивает свое влияние только репродуктивной системой; он активно участвует в работе сердечно-сосудистой системы, костной ткани и даже в мозговой деятельности, делая его важным для всех людей, независимо от пола.

Открытие Эстрона

Эстрон – первый синтезированный и изученный стероидный гормон, который был открыт в 1929 году. В этом научном достижении независимыми путями преуспели два американских исследователя – Эдвард Дойзи и Эдгар Аллен, а также немецкий биохимик Адольф Бутенандт.

Дойзи и Аллен смогли получить чистое вещество за два месяца до Бутенандта, выделив эстрон из мочи беременных женщин. Названия гормона различались – Дойзи и Аллен определили его как телин, в то время как Бутенандт сначала назвал его прогиноном, а затем, после уточнения структуры, – фолликулином. За свои исследования эстрона и вклад в изучение половых гормонов Бутенандт в 1939 году был удостоен Нобелевской премии.

1.2 Определение молекулярной формулы эстрона. Утверждение официального названия «эстрон»

Определение молекулярной формулы эстрона

В 1931 году уже была определена молекулярная формула эстрона. В 1932 году Адольф Бутенандт установил его химическую структуру, что привело к появлению дополнительных названий – кетогидроксиэстрин или оксогидроксиэстрин.

Утверждение официального названия «эстрон»

Официальное название «эстрон», основанное на наличии кетоновой группы в положении C17, было утверждено на первом заседании Международной конференции по стандартизации половых гормонов, проходившей в Лондоне в том же 1932 году.

1.3 Частичный синтез эстрона из эргостерола. Альтернативный частичный синтез эстрона

Частичный синтез эстрона из эргостерола

Впервые частичный синтез эстрона был реализован Расселом Эрлом Маркером в 1936 году из эргостерола, что стало историческим прорывом в химии.

Альтернативный частичный синтез эстрона

Существует и другой метод – альтернативный частичный синтез эстрона с использованием холестерина через промежуточную стадию DHEA (дегидроэпиандростерона), который был разработан Гансом Херлоффом Инхоффеном и Вальтером Хольвегом в 1939 или начале 40-х годов XX века.

1.4 Полное химическое синтезирование эстрона. Утверждение использования эстрона

Полное химическое синтезирование эстрона

Полное химическое синтезирование эстрона, как самостоятельное достижение, было осуществлено Аннером и Мишером лишь к 1948 году.

Утверждение использования эстрона

FDA (Американское агентство по контролю за пищевыми продуктами и лекарственными средствами) утвердило использование эстрона после тщательного изучения его безопасности и эффективности, что соответствует нормам, установленным в разделе 505 Федерального закона США о фармацевтических продуктах.

1.5 Этимология. Среда

Этимология

Этимология названия «эстроген» связана с древнегреческим словом «οἶστρος» (oîstros), которое в первоначальном значении обозначало «энергию» или «вдохновение», но в переносном – сексуальное влечение. Суффикс -gen подчеркивает его функцию как «производителя».

Среда

В современной экологии выделяют различные вещества, способные воздействовать на организм подобно эстрогену – это ксеноэстрогены. Среди них есть как синтетические соединения, такие как бисфенол А, так и металлы с подобными свойствами, к примеру, кадмий.

Растительный мир также богат эстрогеноподобными веществами. К фитоэстрогенам, которые содержатся в растениях, относятся куместрол, даидзеин, генистеин, мироэстрол и другие.

И грибы в том числе производят аналогичные соединения, известные как микоэстрогены, например, зеараленон.

Эстрогены классифицируются как эндокринно-разрушающие химические вещества (EDC), поскольку их активность существенно влияет на эндокринную систему. Попадание EDC в окружающую среду способно привести к серьезным нарушениям репродуктивной функции – как у диких животных, так и у человека.

Сельскохозяйственные животные, выделяющие эстрогены, способствуют загрязнению пресноводных систем, что особенно критично для рыб в период их развития. Низкие концентрации эстрогена в воде способны вызывать непропорционально значительные изменения в репродуктивной функции самцов рыб.

2.1 Эстрогены и гормон Эстроген. Основные эндогенные представители категории эстрогенов

Эстрогены и гормон Эстроген

Эстрогены являются белками плазмы, связанными с альбумином и/или глобулином, который связывает половые гормоны в кровотоке.

Гормон Эстроген (Estrogen) занимает особое место среди двух основных половых гормонов – он тесно связан с женским здоровьем и жизненными циклами. Взаимодействие с прогестероном обеспечивает фундамент для нормального репродуктивного функционирования, включая формирование вторичных характеристик (рост молочных желез, изменение контуров тела), регуляцию менструальных циклов, возможность зачатия и наступления климакса. Эстроген не ограничивается исключительно репродуктивными процессами; его воздействие охватывает различные органы и системы человеческого организма. В связи с этим, хотя эстроген ассоциируется в первую очередь с женским полом из-за его высокой концентрации в женском организме, синтез данного гормона происходит у представителей обоих биологических полов.

Основные эндогенные представители категории эстрогенов

Основные эндогенные представители категории эстрогенов включают три ключевых компонента и один особенный (E4):

1. Эстрон (E1) – базовый элемент,

2. Эстрадиол 17-бета (E2), обладающий наивысшей активностью и распространенностью.

3. Эстриоли́н (E3), также пишется как эстриол, является стероидом, слабым эстрогеном и второстепенным женским половым гормоном.

4. Эстетроли́н (E4) занимает особое место, он продуцируется исключительно в период беременности.

2.2 Наблюдаемость эстрогенной активности. Что делают эстрогены

Наблюдаемость эстрогенной активности

Эстрогенная активность наблюдается у всех позвоночных и некоторых видов насекомых. В кровотоке концентрация эстрогенов существенно ниже по сравнению с андроге́нами как для мужского, так и женского организмов; при этом, несмотря на значительное различие в уровнях между полами (существенно меньшие у мужчин), роль этих гормонов в физиологии обоих полов остается крайне важной.

Что делают эстрогены

Эстрогены, подобно другим стероидным гормонам, проникают через клеточные мембраны с легкостью, взаимодействуя внутри клеток с двумя типами рецепторов: ядерными (ER) и мембранными (mER), включая GPER (GPR30). При связывании с ядерными рецепторами они запускают процессы, влияющие на экспрессию множества генов, тем самым регулируя биохимические реакции в клетке.

2.3 Роль эстрогенов в медицинской практике. Основные эндогенные эстрогены

Роль эстрогенов в медицинской практике

В медицинской практике эстрогены играют ключевую роль: их применяют в менопаузальной гормонотерапии, контрацепции на гормональной основе и в процессах феминизации для необычных в отношении половой принадлежности людей, а также для поддержки здоровья особенных в плане секса индивидов.

Однако существует класс эстрогенов, известных как ксеноэстрогены, которые включают как синтетические, так и натуральные соединения, обнаруженные в окружающей среде. Эти гормоны, будучи частью эндокринно-активных химических веществ (EDC), способны вызывать нарушения здоровья и репродуктивные проблемы как у животных, так и у человека.

Основные эндогенные эстрогены

Химическое строение ключевых эндогенных эстрогенов – Эстрон (E1) – Эстрадиол (E2) – Эстриол (E3) – Эстетрол (E4) В репродуктивном периоде доминирующим эстрогеном по уровню содержания в крови и биологической активности является Эстрадиол (E2).

В период менопаузы преобладающим становится Эстрон (E1), а в течение беременности – Эстриол (E3), который достигает наивысших концентраций в сыворотке крови. Биологическая активность Эстрадиола (E2) значительно выше: он примерно в 10 раз активнее Эстрона (E1) и в 100 раз активнее Эстриола (E3), что было продемонстрировано в экспериментах с мышами.

Эстрадиол (E2) играет центральную роль в эстрогенной регуляции у женщин в репродуктивном возрасте, между менархе и менопаузой. Однако, в период беременности первенство переходит к Эстриолу (E3), а после наступления менопаузы – к Эстрону (E1). Эстетрол (E4), четвертый тип эстрогена, синтезируется исключительно во время беременности. Все эти формы эстрогенов образуются из андрогенов, в частности тестостерона и андростендиона, под действием фермента ароматазы.

2.4 Второстепенные эндогенные эстрогенные формы и их воздействие. Механизм действия эстрогенов

Второстепенные эндогенные эстрогенные формы и их воздействие

Внутренние эстрогенные вещества, синтез которых не затрагивает ароматазу, включают ряд соединений, таких как 27-гидроксихолестерин, дегидроэпиандростерон (DHEA), его метаболиты (7-оксо-DHEA, 7α- и 16α-гидрокси-DHEA, 7β-гидроксиэпиандростерон), а также андростендион, андростендиол и их изомеры 3α- и 3β-андростандиолы. Эстрогенным свойством также обладают катехолэстрогены (2-гидроксиэстрадиол, 2-гидроксиэстрон, 4-гидроксиэстрадиол, 4-гидроксиэстрон) и 16α-гидроксиэстрон, которые проявляют различную степень активности. Функции этих второстепенных эстрогенов остается предметом научных исследований.

Механизм действия эстрогенов

Эстрогены воздействуют на клетки через специфические рецепторы (ER), которые функционируют как димерные ядерные белки. Связывание эстрогена с рецептором происходит внутри клетки, после чего активированный комплекс регулирует экспрессию генов. Этот процесс включает взаимодействие с определенными участками DNA (ДНК или дезоксирибонуклеиновая кислота), известными как элементы гормонального ответа, что приводит к активации транскрипции множества генов (в частности, в эстроген-зависимых клетках рака молочной железы было идентифицировано 89 таких генов).

2.5 Влияние эстрогенов. Присутствие и роль эстрогенов

Влияние эстрогенов

Влияние эстрогенов зависит от наличия рецепторов в клетках, которые экспрессируются в ключевых тканях, таких как яичники, матка и молочные железы. У женщин в период после менопаузы метаболические эффекты эстрогенов могут быть модифицированы генетическими полиморфизмами рецепторов эстрогена.

Присутствие и роль эстрогенов

Эстрогены играют ключевую роль в разных аспектах как у мужчин, так и у женщин, но их концентрация значительно выше у женщин в репродуктивном периоде, что обуславливает развитие специфических женских характеристик. Данные гормоны стимулируют рост молочных желез, пигментацию и увеличение сосков, а также содействуют утолщению слизистой оболочки матки и регулированию менструального цикла. У мужчин эстрогены участвуют в процессах созревания сперматозоидов и способствуют поддержанию сексуального желания.

3.1 Свойства опорно-двигательного аппарата

Анаболическое свойство

Эстроген способствует росту мышечной массы и силы, ускоряет восстановление поврежденных мышц и улучшает минерализацию костей. Он повышает чувствительность организма к физическим нагрузкам, обеспечивая мышцам лучшую защиту от травм.

Эстроген активизирует синтез коллагена, увеличивает его концентрацию в соединительных тканях, сухожилиях и связках, но при этом снижает их упругость

Эстроген активизирует синтез коллагена, увеличивает его концентрацию в соединительных тканях, сухожилиях и связках, но при этом снижает их упругость, особенно в период менструации. Изменение упругости сухожилий и связок снижает риск растяжений для женщин, однако, менее упругие ткани становятся более уязвимыми для разрывов. Так, разрывы передней крестообразной связки (Anterior Cruciate Ligament – ACL) у женщин происходят в 2—8 раз чаще по сравнению с разрывами у мужчин.

Эстроген замедляет процесс разрушения костной ткани и стимулирует ее образование

Эстроген замедляет процесс разрушения костной ткани и стимулирует ее образование, что особенно заметно в увеличении доли быстропротеолитических мышечных волокон типа IIX на 40% и более у мышей.

3.2 Метаболические эффекты. Поддержание сосудов и кожи

Противовоспалительное влияние и стимуляция метаболических процессов

Имеет место наличие противовоспалительного действия и стимуляции метаболических процессов.

Улучшение метаболизма

Имеет место изменение распределения жировых отложений, что характеризуется аккумуляцией жировой ткани в зоне груди, ягодиц и бедер, что соответствует гиноидному типу распределения, в то время как в области живота и внутренних органов наблюдается уменьшение жировых отложений, что типично для андрогенного ожирения.

Регуляция энергетического обмена и поддержание стабильности веса

Эстрадиол играет ключевую роль в регуляции энергетического обмена и поддержании стабильного веса, демонстрируя более мощное противожировое действие в сравнении с тестостероном.

Поддержание сосудов и кожи

Эстроген содействует поддержанию сосудов и кожи.

3.3 Синтез белка. Коагуляция

Синтез белка

Эстроген содействует увеличению выработки печенью связывающих белков. Он способствует увеличению выработки гепатокина адропина. Коагуляция

Эстроген содействует увеличению циркулирующего уровня факторов 2, 7, 9, 10, плазминогена Он способствует снижению антитромбина III. Эстроген способствует повышению адгезии тромбоцитов Эстроген содействует увеличению vWF (эстроген -> ангиотензин II -> вазопрессин). Он способствует увеличению PAI-1 и PAI-2 также через ангиотензин II.

3.4 Липиды. Баланс жидкости

Липиды

Эстроген содействует повышению уровня HDL (ЛПВП), триглицеридов. Эстроген способствует уменьшению LDL (ЛПНП), отложению жира.

Снижение уровня эстрогена связано с увеличением жировой массы, особенно во внутренней области, в сопоставлении с типичным распределением жира у женщин в фертильном состоянии.

Баланс жидкости

Из-за эстрогена (повышения его уровня) происходит появление отеков на ногах, животе и лице.

3.5 Меланин. Функция легких

Меланин

Эстроген, гормон, характерный для женского организма, приводит к усилию пигментации кожи, в частности, на лице и области вокруг сосков. Беременность, сопровождающаяся повышенным уровнем эстрогена, у женщин с первоначально светлой кожей вызывает ее потемнение и желтоватый оттенок – явление, известное как «маска беременности». Увеличение концентрации эстрогена может способствовать тому, что глаза у женщин часто кажутся более темными, чем у мужчин, и объясняет снижение риска развития рака кожи среди женского населения. Исследования в Европе подтверждают, что кожа у женщин обычно более пигментирована, чем у мужчин.

Функция легких

Эстроген способствует работе легких, поддерживая альвеолы (у грызунов, но, вероятно, и у людей).

3.6 Половая сфера. Овуляция. Сексуальное поведение

Половая сфера

Эстроген опосредуют формирование женских вторичных половых признаков. Он действует стимулирующе на рост эндометрия. Содействует усилению роста матки и вагинальной смазки, а также утолщению стенок влагалища.

Эстроген и прогестерон играют ключевую роль в подготовке и поддержании эндометрия (слизистой оболочки матки) на протяжении всего процесса, начиная с приготовления к возможному прикреплению оплодотворенной яйцеклетки и заканчивая обеспечением нормального функционирования матки в течение беременности.

Кроме того, гормоны способствуют оптимизации рецепторной активности окситоцина в миометрии.

Овуляция

Овуляционный процесс запускается благодаря резкому увеличению концентрации эстрогена, который стимулирует выброс лютеинизирующего гормона. Этот гормон, в свою очередь, инициирует высвобождение яйцеклетки из фолликула в яичнике.

Сексуальное поведение

Эстроген является важным регулятором поведенческих реакций самок млекопитающих во время эструса, когда проявляется лордоз (изгиб спины). Это поведение, контролируемое вентромедиальным ядром гипоталамуса, способствует сексуальной доступности самок. Интересно, что половое влечение у женщин зависит от андрогенов только в присутствии эстрогена. Без эстрогена, даже высокий уровень свободного тестостерона может привести к снижению либидо, что подтверждается исследованиями женщин с гипоактивным половым влечением. Восстановление сексуального желания у таких пациенток возможно благодаря введению эстрогена, например, через оральные контрацептивы.

3.7 Женское половое развитие. Развитие груди

Женское половое развитие

В период полового созревания девушек ключевую роль играют гормоны – главным образом эстрогены. Они стимулируют формирование характерных для женского организма вторичных признаков, таких как увеличение груди и изменение пропорций тела (шире бедра), а также способствуют накоплению жира в типичных зонах – под кожей ягодиц, бедер и вокруг живота. В то время как андрогены – мужские гормоны, такие как тестостерон – определяют появление лобковых волос, акне (прыщей) и специфического потового запаха подмышек у женщин.

Развитие груди

Эстрогены косвенным образом влияют на развитие долек молочной железы: они повышают чувствительность к прогестерону и способствуют секреции пролактина, что необходимо для завершения формирования альвеолярной ткани во время беременности

Развитие груди происходит благодаря сложной работе эстрогенов в сочетании с гормоном роста (GH – ГР) и инсулиноподобным фактором роста 1 (IGF-1 – ИФР-1). Основная функция эстрогена заключается в стимуляции образования протоковой ткани, отложении жира вокруг груди и увеличении соединительных структур. Эстрогены также косвенно влияют на развитие долек молочной железы: они повышают чувствительность к прогестерону и способствуют секреции пролактина, что необходимо для завершения формирования альвеолярной ткани во время беременности. Андрогены оказывают противоположное действие на грудь – тестостерон снижает активность рецепторов эстрогена в молочной железе, тем самым препятствуя ее развитию и росту.

3.8 Женская репродуктивная система. Нейропротекция и восстановление DNA (ДНК). Мозг и поведение. Сексуальное влечение

Женская репродуктивная система

Эстриол, эстрадиол и другие виды женских половых гормонов – это эстрогены – имеют ключевое значение для развития репродуктивной системы женщины. Они обеспечивают:

– Созревание и оптимальное состояние влагалища – Правильную функцию матки.

К тому же, эстрогены активно влияют на работу яичников: поддерживая процесс созревания фолликулов до овуляции. Эти гормоны также регулируют секрецию гонадотропинов – важных для репродуктивной функции. Благодаря этому, эстрогены являются неотъемлемой частью женской фертильности.

Нейропротекция и восстановление DNA (ДНК)

Эстрогеновые механизмы способствуют восстановлению повреждений DNA (ДНК) в мозге. Они регулирует процессы репарации на уровне транскрипции генов, отвечающих за ремонт оснований DNA (ДНК). Таким образом, эстрогены играют значительную роль в нейропротекции.

Взаимосвязь с поведением

Эстрогеновые гормоны существенно влияют и на психологические аспекты. Они напрямую связаны с сексуальным влечением у представителей обоих полов, поддерживая либидо.

Таким образом, эстрогены – это многофункциональные регуляторы в женском организме, затрагивающие как репродуктивные процессы и фертильность, так и нейропсихологические аспекты.

3.9 Влияние эстрогена на познание. Обусловленность механизма защиты эстрогенами когнитивных функций

Влияние эстрогена на познание

Вербальная память как ключевой показатель высшего уровня познания тесно связана с колебаниями концентрации эстрогенов на протяжении менструального цикла, периода беременности и менопаузы. Примечательно, что заместительная терапия эстрогенами, начатая сразу после естественной или хирургической менопаузы, способна предотвратить ухудшение вербальной памяти. В отличие от этого, назначение эстрогенов спустя несколько лет после менопаузы оказывает лишь незначительное влияние на данную функцию.