Андрогенные гормоны

Андрогенные гормоны

Уже давно было известно, что при пересадке семенников молодым кастрированным петушкам у них восстанавливаются вторичные половые признаки, возобновляется рост гребня, изменяются голос и поведение. Отсюда был сделан правильный вывод, что в семенниках содержатся какие-то активные вещества, обусловливающие половые отличия и половую деятельность.

В 1927 г. были разработаны количественные методы определения активности экстрактов и было обнаружено, что активное начало содержится не только в семенниках, но и в моче половозрелых мужчин (до 1 мг в литре).

Общепринятым считается тест на рост гребня у молодых кастрированных петушков. Испытуемый экстракт вводят ежедневно инъекциями масляного раствора в течение 3—5 дней и замеряют увеличениегребня через сутки после последней инъекции. Единицей считается наименьшее количество вещества, вызывающее рост гребня на 15—20% (так называемая петушиная единица). Имеется и другой тест — на рост семенных пузырьков у кастрированных грызунов. Дегенерированные после кастрации пузырьки вновь вырастают при инъекции активного начала и возобновляют секреторную деятельность. Как и при определении эстрогенной активности, величины активности, определенные разными способами, могут сильно розниться между собой и приводимые далее цифры представляют собой средние величины, полученные на основании многих опытов.

Первый андрогенный гормон-андростерон (I) был выделен Бутенандтом в 1931 г. из мужской мочи, где этот гормон находится в связанном состоянии (возможно, в виде глюкуронидов). Ход выделения был следующий. Мочу подкисляли и оставляли на некоторое время для гидролиза связанных стероидов. В дальнейшем было установлено, что при этом часть гормонов разрушается и что лучше нагревать мочу при 100° несколько часов. Затем мочу упаривали и концентрат экстрагировали хлороформом. Экстракт обрабатывали разбавленной щелочью для удаления веществ кислого и фенольною характера, и затем паром для очистки от летучих примесей. Остаток подвергали еще раз двойному гидролизу — в кислой и щелочной среде, продукт гидролиза растворяли в смеси бензола и петролейного эфира и экстрагировали 60%-нымспиртом. Андрогены оставались в углеводородном слое и были превращены в оксимы. В течение всего ходавыделения процесс контролировался пробами на физиологическую активность. После гидролиза оксимов и перегонки в вакууме было выделено три вещества, одно из которых, обладающее наибольшей активностью, получило название андростерона (I). Из 5 т мочи Бутенандт выделил 15 мг гормона. На основании данных анализа и наличия оксии кетогрупп, а также на основании предположения о генетической связи с эстроном и холестерином (что оказалось правильным) он предложил для андростерона строение андростанол-3-она-17. В 1934 г. Ружичка подтвердил это строение и установил его пространственную конфигурацию, получив ацетат андростерона с выходом 0.2% окислением ацетата холестанола-3б (II), в свою очередь полученного из холестанона (III).

Активность андростерона составляет ~100г на петушиную единицу. Его 3-эпимер— эпиапдростерон (IV) имеет значительно меньшую активность (600—700у).

Вскоре Бутенандт предложил другой, более практический способ получения андростерона из доступного дегидроэпиандростерона (V). Взаимодействием этого кетола с пятихлористым фосфором он получил хлоркетон (VI), который после гидрирования и обменной реакции с ацетатом калия (эта реакция шла с Вальденовским обращением) дал ацетат андростерона (VII).

Несмотря на доступность, андростерон почти не нашел практического применения. Дело в том, что в 1935 г. Лакёр (Нидерланды) выделил из семенников быков, (а затем и других животных) гораздо более активный гормон, названный им тестостероном (VIII). Новый гормон оказался примерно в семь раз более активным, чем андростерон (I). Первоначально он был выделен в ничтожных количествах (10 мг вещества из 100 кг семенников быка), но и этого оказалось достаточно для установления его строения как Л⁴-андростенол-17р-она-3. Согласно спектральным данным, он содержал группировку СОСН=СН м гидроксильную группу (дал ацетат), а при окислении превращался в уже известный Д⁴-андростендион-3,17.

Первый синтез тестостерона был осуществлен также Бутенандтом. При гидрировании ацетата дегидроэпиандростерона (IX) получается 3-ацетат А⁵-андростендиола-3 В, 17 В (X), который бензоилируют в бензоат (XI) и частично омыляют до 17-бензоата Д⁵-андростендиола-3 В, 17 В (XII). Последний окисляют, предварительно защитив двойную связь бромом, и после дебромирования и омыления получают тестостерон (VIII).

Дегидроэпиандроетерон окисляют по Оппенауэру в андростендион (XIII), который под влиянием дрожжевых грибков восстанавливается до тестостерона (VIII).

Очень оригинален также чисто химический метод превращения андростендиона (XIII) в тестостерон (VIII). Дикетон восстанавливают алюмогидридом лития в смесь изомерных диолов (XIV), а последнюю окисляют перекисью марганца в нейтральном растворителе. Этот реагент селективно окисляет лишь аллильные спирты и в результате получается тестостерон.

В связи с доступностью других источников стероидов — сапогенинов и стероидных алкалоидов был разработан специальный способ перевода их в дегидроэпиандростерон (V), а следовательно, в тестостерон (VIII). Так, сапогенин диосгенин (XV) и продукт гидролиза алкалоида соланина соласодин (XVI) при нагревании с уксусным ангидридом и последующем окислении дают один и тот же ацетат дегидропрегненолона (XVII). Оксим последнего подвергают перегруппировке Бекмана (под влиянием хлорангидрида ацетосульфаниловой кислоты). При этом образуется ацетат дегидроэпиандростерона (IX)

Физиологическое действие андрогенов зависит от характера кислородных заместителей, но в еще более сильной степени от их пространственной конфигурации и характера сочленения колец в стероидной молекуле. Так, андростандион-3,17 (XVIII) обладает активностью (130г), почти равной активности андростерона, а андростандиол-3б, 17 В (XIX) даже значительно сильнее его (20—25 у). С другой стороны, эпизндростерон (IV) с другим пространственным расположением гидроксила в 5—6 раз менее активен, чем андростерон, а изомер последнего тестанол-3б-он-17 с цис-сочленением колец А и В вообще неактивен.

Аналогично, 17-изогестостерон (XXI) в 20 раз слабее тестостерона, а Д⁴-андростендион-3,17 (XIП) слабее его лишь в 5—6 раз. Дигидротестостерон (XXII) не отличается по аиле действия от тестостерона, а 5-эпимер активного андростандиона-3,17 (XXIII) с цис-сочленением колец, А и В неактивен.

Были предприняты синтезы различных гомологов андрогенов, причем наиболее плодотворные результаты получены с гомологами тестостерона. Так, 17-метилтестостерон (XXIV) лишь немного слабее тестостерона, но его преимущество перед последним состоит в том, что он высокоактивен также и при приеме внутрь. Он получается в промышленном масштабе из дегидроэпиандростерона (V).

Действием магнийметилиодида на дегидроэпиандростерон (V) получают диол (XXV), который при окислении третичнобутилатом алюминия в адетоне (или диклогексаноне) дает метил тестостерон.

Замена пятичленного кольца D на шестичленное ведет лишь к незначительному уменьшению активности и D -гомотестостерон (XXXVI) обладает активностью 20—30 г. Он получен из циангидрина дегидроэпиандростерона (XXXII), который при восстановлении дает оксиамин (XXVIII). При действии на него азотистой кислоты имеет место перегруппировка Демьянова с расширением кольца и образованием D-гомоаналога дегидроэпиандростерона (XXIX), который по способу Мамоли легко перевести в D-гомотестостерон (XXVI).

Интересно, что другой аналог тестостерона — 19-нортестостерон (XXX) также обладает андрогенной активностью (по разным данным от 30 до 100% активности тестостерона). Он получается из эстрона (XXXI) через метиловый эфир эстрадиола (XXXII) с последующим восстановлением ароматического кольца литием и спиртом в жидком аммиаке в метоксикарбинол (XXXIII).

Полученный карбинол (XXXIII) при кислом гидролизе переходит в 19-нортестостерон (XXX),

Следует особо отметить, что введение метальной группы в молекулу стероида вообще и андрогена в частности, часто усиливает физиологическое действие. Это было уже видно на примере 17-метилтестостерона, но еще ярче демонстрируется на примере 6б-метилдигидротестостерона (XXXIV), получаемого из Д⁵-андростендиола-3 В, 17 В (XXXV) по схеме.

Конечный кетол (XXXIV) оказался в 4 раза сильнее тестостерона. Такое благоприятное влияние 6-СН₃-группы было отмечено не только для андрогенных, но также и для гестагенных и кортикоидных гормонов, о чем будет сказано в дальнейшем. Приведенный на схеме метод введения СН₃-группы в положение б является классическим и был открыт в 1940 г. М. И. Ушаковым.

Андрогенное действие в высокой степени присуще именно стероидной молекуле, и все (попытки получить активные соединения восстановлением заменителей эстрогенов (стильбэстрола, гексэстрола, дойзинолевой кислоты) не дали результатов, хотя продукт гидрирования эстрона обладает заметной андрогенной активностью, не говоря уже о другом продукте восстановления эстрадиола — 19-нортестостерове. С другой стороны 4,4,14-триметил-5б-прегнанол-3в-он-20 (XXXVI), являющийся в сущности производным тритерпена ланостанола, обладает активностью всего лишь на 30% меньшей, чем активность тестостерона.

В свете изложенных фактов совсем неожиданным было сообщение А. М. Халецкого (Ленинград, 1956 г.) о высокой андрогенной активности (10—30% активности тестестерона) соединения (XXXVII), не имеющего ничего общего со стероидами. Возможно, что это лишь «первая ласточка» и в дальнейшем будут синтезированы и другие «синтетические» андрогены.

Ащдрогенные гормоны применяются при расстройствах мужской половой сферы, особенно если причиной являются переутомление, при раке молочной железы, при различных заболеваниях сосудистой системы (гипертонии, гипотонии) и т. д. Некоторые стероиды, близкие по строению к андрогенам, обладают так называемой анаболической активностью, т. е. свойством промотировать синтез белка в организме. При этом их андрогенные свойства являются излишними. Сейчас найден ряд соединений с высокой анаболической и малой андрогенной активностью, например, 17б-этилтестостерон и фенилпропионат 19-нортестостерона, которые предложены при терапии многих болезней (в том числе и рака), связанных с расстройством обмена белка.

Следует упомянуть об аналитическом определении стероидов, которое сейчас стало неотъемлемой частью клинического исследования больных. Количество эстрогенов и 17-кетостероидов в моче, соотношение 3би 3в-изомеров позволяют делать определенные заключения о патологическом состоянии половых желез «ли надпочечников. С целью наиболее полного извлечения стероидов гидролиз мочи проводят в две стадии. Сначала мочу нагревают при 100° в течение 8 часов и экстрагируют эфиром. Водный остаток гидролизуют в присутствии серной кислоты (0,1 объема 70%-ной кислоты) при 100° в течение 30 мин. и затем экстрагируют эфиром. Обе эфирные вытяжки объединяют и анализируют, причем для определения 17-кетостероидов пользуются тем, что м-динитробензол в щелочной среде дает с кетонами (типа СОСН₂) фиолетовую окраску (реакция Циммермана). Естественно, стероиды с кетогруппой в положении 3 и 20 тоже дают окраску, но она устойчива именно у соединений с 17-СО-группой. Дегидроэпиандростерон определяют по окрашиванию с серной кислотой (при 100°). Более точные результаты получают при хроматографировании эфирного раствора стероидов на окиси алюминия. Примером диагностической важности таких анализов служит тот факт, что у больных аддисоновой болезнью количество 17-кетостероидов снижается втрое против нормы, а при раке надпочечников увеличивается в 100—200 раз.

андрогенный гормон андростерон тестостерон