Экдистерон — природный стероидный гормон насекомых¶

Экдистерон — общий термин для группы полигидроксиловых стероидов (экдистероидов), которые выполняют функцию гормонов линьки у насекомых и других членистоногих, а также встречаются в растениях, где выполняют защитную роль. Наиболее известным представителем группы является 20-гидроксиэкдистерон (20E), один из основных активных метаболитов. Экдистероиды относятся к классу стероидов, но не обладают андрогенной или эстрогенной активностью у млекопитающих, что отличает их от классических стероидных гормонов позвоночных.

¶Структура и химические свойства

Экдистероиды — это производные холестерина с характерным для них набором гидроксильных групп в кольцах A, B, C и D стероидного ядра. Молекула 20-гидроксиэкдистерона содержит семь гидроксильных групп, что делает её достаточно полярной и растворимой в воде. Основное структурное отличие от гормонов позвоночных — наличие гидроксильной группы в положении C-25 и отсутствие характерной для андрогенов и эстрогенов двойной связи в кольце A.

В природе экдистероиды существуют в виде конъюгатов с сахарами (глюкозиды, агликоны), что повышает их растворимость и стабильность в тканях.

¶Биологическая роль

¶У членистоногих

У насекомых экдистероиды синтезируются в клетках проксимальных клеток кольцевой железы (гомолога гипофиза) и транспортируются гемолимфой к тканям-мишеням. Гормон линьки — экдизон (альфа-экдистерон) вырабатывается в кольцевой железе, после чего он гидроксилируется в периферических тканях до активной формы 20-гидроксиэкдистерона.

Механизм действия экдистероидов реализуется через связывание с ядерным рецептором EcR (Ecdysone Receptor), который формирует гетеродимер с ульпансенситивным белком USP. Комплекс EcR/USP является транскрипционным фактором, активирующим гены, ответственные за:

• линьку и метаморфоз;
• развитие эмбриона;
• репродуктивные процессы;
• диапаузу (состояние покоя) у ряда видов.

У личинок тутового шелкопряда (Bombyx mori) пик концентрации экдистероидов в гемолимфе непосредственно предшествует линьке, а резкое падение уровня гормона запускает процесс сброса старой кутикулы.

¶У растений

Экдистероиды обнаружены более чем у 100 видов растений, включая марь белую (Amaranthus), щавель (Rumex), лебеду (Chenopodium), спирулину и некоторые виды папоротников. В растениях они, по-видимому, выполняют защитную функцию — обладают инсектицидной активностью, нарушая линьку насекомых-фитофагов. Концентрации экдистероидов в растениях могут достигать 1–2% сухой массы, что делает их одними из самых распространённых растительных стероидов.

¶Получение и промышленное производство

Исторически основным источником экдистеронов для научных исследований был экстракт из марь белой (Amaranthus cruentus) и щавеля. В России и СССР с 1970-х годов велись работы по выделению экдистеронов из растительного сырья, прежде всего из маревых культур. В 1980-х годах в СССР был разработан промышленный способ получения 20-гидроксиэкдистерона из мари белой, которая культивировалась как высокобелковая кормовая культура.

В настоящее время основные методы получения:

¶Фармакологические свойства

Экдистерон не является гормоном человека и не связывается с рецепторами андрогенов, прогестерона или глюкокортикоидов. Тем не менее, ряд исследований указывает на наличие у 20-гидроксиэкдистерона анаболических свойств у млекопитающих, реализуемых через механизм, не связанный с классическими стероидными рецепторами. Предполагается участие в активации синтеза белка в мышечной ткани.

В России экдистерон входит в состав ряда биологически активных добавок к пище, предназначенных для спортсменов. В 2010-х годах продукция на основе экдистерона получила широкое распространение на рынке спортивного питания. В 2023 году Всемирное антидопинговое агентство (WADA) включило экдистерон в список запрещённых веществ, что отражает данные о его возможном анаболическом эффекте.

¶Исследования

Советский биохимик Николай Николаевич Сидоров и его сотрудники в 1960–1970-х годах впервые систематически изучили экдистероиды маревых растений и показали их высокую биологическую активность. В 1976 году группа Владимира Николаевича Болдырева в Институте биохимии им. А. Н. Баха установила структуру ряда природных экдистеронов.

В современной науке экдистероиды изучаются в контексте:

• регуляции развития насекомых и поиска новых инсектицидов;
• создания препаратов с анаболическим действием;
• понимания механизмов стероидной сигнализации у беспозвоночных.

Источники:

• «Экдистероиды: химия, биология, применение» (сборник, под ред. А. А. Мажарова)
• Болдырев В. Н. «Биохимия экдистеронов»
• Lafont R., Dinan L. «Practical uses for ecdysteroids in mammals including humans»
• Dinan L. «Phytoecdysteroids: an overview»
• ВАД. Список запрещённых веществ WADA (2023)