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Ob im Zusammenhang mit Doping im Sport oder im Biologieunterricht: viele Menschen haben schon einmal etwas von sogenannten Steroidhormonen gehört. Die wenigsten wissen jedoch, was Steroidhormone überhaupt sind und wie sie im Körper wirken.
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Leg kostenfrei losWarum sind Steroidhormone fettlöslich?
Wahr oder falsch?Steroidhormone können oral und über die Haut aufgenommen werden.
Wahr oder Falsch?Der Wirkeintritt von Steroidhormonen ist ziemlich rasch (im Sekunden bis Minutenbereich).
Was ist die Ausgangssubstanz aller Steroidhormone?
Wahr oder Falsch?Wenn Männer Östrogen bzw. Frauen Testosteron produzieren, liegt eine Krankheit vor.
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Feedback sendenDer Name lässt vermuten, dass es sich um Hormone handelt. Aber was genau sind Steroide und was haben die mit Hormonen zu tun?
Steroide sind eine Stoffklasse der Fette (Lipide), welche sich eine gemeinsame Grundstruktur (Steroid-Gerüst) teilen. Steroide, welche als Hormone fungieren, werden als Steroidhormone bezeichnet und werden in der Regel von Cholesterin abgeleitet.
Cholesterin ist ein in Tierzellen weitverbreiteter fettartiges Molekül, welches hauptsächlich in der Leber gebildet wird und essenzielle Aufgaben in unseren Körpern übernimmt. Cholesterin ist unter anderem wichtiger Bestandteil von Biomembranen und ist die Vorstufe für Steroidhormone und Gallensäure.
Es gibt natürliche Steroidhormone, wie z. B. Testosteron oder Östrogen, und synthetische - also künstliche - Steroidhormone. Hierzu gehören die anabolen Steroide, welche beim Doping eingesetzt werden.
Der Begriff “anabol” beschreibt Vorgänge, bei denen Moleküle bis hin zu Muskeln aufgebaut werden. Im Gegensatz dazu stehen katabole Vorgänge, bei denen Strukturen abgebaut werden.
Verschieden Steroidhormone wirken unterschiedlichen im Körper und übernehmen eine ganze Breite an Funktionen in den Zellen. Testosteron ist z. B. maßgeblich am Muskelaufbau beteiligt, während Östrogen für den Aufbau der Gebärmutterschleimhaut und des Brustgewebes zuständig ist.
Steroidhormone gehören zu den Lipidhormonen. Lipidhormone sein eine der drei Klassen von Hormonen im menschlichen Körper. Anhand des enthaltenen Steroid-Gerüsts ergeben sich bestimmte chemische Eigenschaften dieser Hormonklasse, die wiederum mit bestimmten biochemischen Eigenschaften einhergehen.
Lipidhormone leiten sich in ihrer Struktur von Fetten bzw. Lipiden ab und bilden eine Kategorien von Hormonklassen im menschlichen Körper.
Das vom Cholesterin abgeleitete Steroid-Gerüst besteht aus drei C6-Ringen (A, B und C) und einem C5-Ring (D). Durch dieses chemische Grundgerüst sind die Steroidhormone lipophil, also fettlöslich. Deswegen gehören sie auch zu der Klasse der Lipidhormone. Ergänzend dazu sind sie schlecht wasserlöslich (hydrophob).
Dadurch, dass es sich bei den Steroidhormonen um Lipidhormone handelt, können die Hormone durch die ebenfalls lipophile Lipidmembran hindurchtreten, ohne dass sie dafür einen Membran-Transporter benötigen. Um in der Zelle angekommen ihre Wirkung zu entfalten, müssen sie dann an Rezeptoren binden. Da die Steroidhormone also erst innerhalb der Zelle an Rezeptoren binden, bezeichnet man die entsprechenden Rezeptoren als intrazelluläre Rezeptoren.
Aufgrund ihrer hydrophoben Eigenschaft können die Steroidhormone jedoch nicht ohne Weiteres im wässrigen Blut transportiert werden. Zu Hilfe kommen Lipoproteine, an welche die Steroidhormone binden und so problemlos im Blut von A nach B transportiert werden können.
Peptidhormono können beispielsweise nicht ohne Weiteres die Biomembran durchqueren. Peptidhormone sind nämlich aufgrund der funktionellen Gruppen der Aminosäuren hydrophil, wodurch sie die im Inneren hydrophobe Doppellipidschicht nicht passieren können.
Peptidhormone sind Hormone, die aus 3-191 Aminosäuren bestehen und deswegen chemisch gesehen Proteine darstellen.
Weitere Informationen zu Peptidhormonen kannst Du im passenden StudySmarter Artikel nachlesen.
Gebunden an ihren intrazellulären Rezeptor, bilden die Steroidhormone einen Hormon-Rezeptor-Komplex, der nun in den Zellkern gelangt. Dort kann dieser Komplex die Transkription verschiedener Zielgene positiv oder negativ beeinflussen. Durch die Steroidhormone findet also eine Genregulation statt.
Über eine veränderte Transkriptionsaktivität mit anschließender Translation werden entsprechende Proteine vermehrt oder verringert produziert. Diese verstärkt oder geringer synthetisierten Proteine können z.B. Enzyme sein, wodurch die von diesem Enzym katalysierte Reaktion häufiger bzw. seltener stattfindet und bestimmte Stoffwechselvorgänge gefördert bzw. gehemmt werden.
Die Wirkung der Steroidhormone findet also über die regulierte Synthese von Proteinen statt. Bis zum Wirkungseintritt müssen also viele Schritte abgelaufen sein (Permeation durch die Membran, Bindung an intrazelluläre Rezeptoren, Permeation in den Zellkern, Binden an DNA, Transkription, Translation, Wirken der Proteine). Es dauert dementsprechend im Gegensatz zu den Peptidhormonen relativ lange (einige Stunden) bis die Steroidhormone letztlich ihre Wirkung entfalten.
Das liegt daran, dass die Rezeptoren der Peptidhormone nicht am Zellkern liegen, sondern in der Zellmembran gebunden sind. Diese Rezeptoren können direkt Stoffwechselwege innerhalb der Zelle bewirken. Das Peptidhormon muss also nicht erst in die Zelle eintreten, an den Rezeptor binden und so eine Genaktivierung hinter sich bringen. Es muss lediglich an den Rezeptor binden, welcher dann weitere Schritte anstößt, was die Wirkung mit verkürzter Verzögerung möglich macht.
Steroidhormone müssen - wie viele andere Moleküle im Körper - immer wieder abgebaut und wieder neu aufgebaut werden.
Am Anfang der Synthese von Steroidhormonen steht als Ausgangsprodukt das Cholesterin, welches zum größten Teil in der Leber und der Darmschleimhaut produziert wird.
Das Cholesterin wird nun in verschiedenen Schritten durch bestimmte chemische Reaktionen (z. B. Hydroxylierungen und Demethylierungen) in die verschiedenen Steroidhormone umgewandelt. So entsteht aus dem C27-Körper Cholesterin im ersten und wichtigsten Schritt der C21-Körper Pregnenolon, aus dem im Anschluss alle weiteren Steroidhormone gebildet werden.
Die Synthese findet unter anderem in den Eierstöcken, Hoden und in der Nebenniere statt.
Reguliert wird die Synthese der Hormone durch einen hierarchischen Kreislauf. Um zu signalisieren, dass genug von einem Steroidhormon vorliegt, kann das entsprechende Hormon die höher gelegenen Ebenen in diesem Regelsystem hemmen. Dieses generelle Schema der Stimulierung und des negativen Feedbacks des Zielmoleküls findet sich für viele wichtige Vorgänge im Körper wieder.
Abgebaut werden die Steroidhormone hauptsächlich in der Leber. Allerdings hat der Mensch keine Enzyme, die das Steroid-Gerüst gänzlich zersetzen können. Daher wird daraus ein anderer Stoff gebildet - die Galle. Diese wird teilweise ausgeschieden, der größte Teil wird allerdings immer wieder recycelt. Zu einem sehr geringen Anteil werden die Steroidhormone auch über die Nieren ausgeschieden.
Welche Hormone gehören nun zur Gruppe der Steroidhormone und was bewirken sie im Körper?
Es wird in drei Hauptgruppen unterschieden. Diese sind Glukokortikoide, Mineralkortikoide und Geschlechtshormone.
Die Glukokortikoide werden vor allem in der Nebennierenrinde gebildet und ihr wichtigster Vertreter ist der C21-Körper Cortisol. Glukokortikoide sind wichtig für den Stoffwechsel, allerdings sind sie unter anderem auch an der Stress- und Immunreaktion des Körpers beteiligt.
Mineralkortikoide werden ebenfalls v. a. in der Nebennierenrinde gebildet. Der bekannteste Vertreter dieser Untergruppe ist der C21-Körper Aldosteron, der für die Regulation des Wasser- und Elektrolyt-Haushalts sowie des Blutdrucks von enormer Wichtigkeit ist.
Die Geschlechtshormone werden zum Teil in der Nebennierenrinde gebildet, der wesentlich größere Anteil wird allerdings in den jeweiligen Geschlechtsorganen produziert, also entweder in den Eierstöcken oder in den Hoden. In den Eierstöcken wird vor allem der C18-Körper Östrogen und der C21-Körper Progesteron als weibliche Geschlechtshormone und in den Hoden wird insbesondere der C19-Körper Testosteron als männliches Geschlechtshormon synthetisiert.
Es ist völlig normal, dass beide Geschlechter einen gewissen Anteil an beiden Geschlechtshormonen produzieren. Bei Frauen entsteht das Östrogen sogar aus Testosteron.
Wenn Sportler*innen bessere Leistungen aufbringen und schnellere Fortschritte erzielen wollen, wird häufig zu Doping gegriffen. Hierbei werden Stoffe eingenommen oder gespritzt, die den Stoffwechsel zum Gunsten des Sportlers künstlich verändern.
Es werden jedoch nicht direkt Steroidhormone verwendet, sondern sogenannte anabole Steroide, welche umgangssprachlich auch als Anabolika bezeichnet werden. Sie leiten sich strukturell vom Testosteron ab und beschleunigen den Muskelaufbau stark.
Sie haben zum Teil schwere Nebenwirkungen und können zum Gunsten von sportlichen Leistungen ein gesundheitliches Risiko für die Sportler*innen mit sich bringen. Hierzu gehören:
Schäden am Herz-Kreislauf-System, z. B. durch vergrößerte, aber nicht besser durchblutete Herzmuskelfasern
Schäden an der Leber
übermäßiges Brustwachstum bei Männern
irreversible Veränderungen der Stimme, des Menstruationszyklus und der Behaarung bei Frauen
positive oder negative Beeinflussung der Stimmung (von Euphorie bis Gewaltbereitschaft)
Akne durch Veränderung der Talg-Produktion
Gewichtszunahme durch Wassereinlagerungen
Es gab schon zahlreiche Vorfälle, bei denen Gewinner internationaler Sportveranstaltungen später des Dopings überführt wurden und ihnen aufgrund dessen die Medaille aberkannt wurde.
So auch beim Bulgaren Walentin Christow, der 1976 mit gerade einmal 20 Jahren bei den Olympischen Sommerspielen im Gewichtsheben antrat, ganze 400 kg stemmte und so die Goldmedaille in seiner Gewichtsklasse gewann. Später wurde ihm als erster Gewichtsheber überhaupt die Goldmedaille aberkannt, da bei ihm der Gebrauch von anabolen Steroiden nachgewiesen wurde.1980 gewann er dann bei Olympia doch noch eine Silbermedaille, welche er auch behalten durfte.
Abbildung 3: Valentin Hristov (links) mit einer (diesmal) verdienten Silbermedaille
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Was ist ein Steroidhormon?
Ein Steroidhormon besitzt als Grundstruktur ein Steroidgerüst, welches dem Cholesterol ähnelt.
Welche Steroidhormone gibt es?
Es 3 Grundarten von Steroidhormonen: Glykokortikoide, Mineralkortikoide und Geschlechtshormone.
Wie wirken Steroidhormone?
Steroidhormone gelangen durch ihre fettlöslichen Eigenschaften einfach durch die Membran in die Zelle und binden an einem Steroid-Rezeptor, welcher am Zellkern sitzt. Dadurch werden Gene und ihre daraus resultierenden Proteine entweder vermehrt oder weniger produziert.
Wo werden Steroidhormone gebildet?
Steroidhormone werden hauptsächlich in den Geschlechtsorganen und in der Nebennierenrinde gebildet.
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Lily Hulatt ist Digital Content Specialist mit über drei Jahren Erfahrung in Content-Strategie und Curriculum-Design. Sie hat 2022 ihren Doktortitel in Englischer Literatur an der Durham University erhalten, dort auch im Fachbereich Englische Studien unterrichtet und an verschiedenen Veröffentlichungen mitgewirkt. Lily ist Expertin für Englische Literatur, Englische Sprache, Geschichte und Philosophie.
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Gabriel Freitas ist AI Engineer mit solider Erfahrung in Softwareentwicklung, maschinellen Lernalgorithmen und generativer KI, einschließlich Anwendungen großer Sprachmodelle (LLMs). Er hat Elektrotechnik an der Universität von São Paulo studiert und macht aktuell seinen MSc in Computertechnik an der Universität von Campinas mit Schwerpunkt auf maschinellem Lernen. Gabriel hat einen starken Hintergrund in Software-Engineering und hat an Projekten zu Computer Vision, Embedded AI und LLM-Anwendungen gearbeitet.
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