類固醇又稱甾類激素或甾體，是一大類環戊稠全氫化菲衍生物的總稱，其核心結構是環戊烷多氫菲。
在19世紀后期，內分泌學的先驅查爾斯-愛德華·布朗-賽夸，曾用豚鼠類和狗的睪丸提取物在自己身上做過試驗。1941年，彼得·卡波維奇提出荷爾蒙療法。1944年，美國研究人員證實，激素療法確實可以增強中樞神經系統的反射時間，增強背部肌肉力量，并增加動態和靜態工作性能。1955年，一種自稱可以提高運動員成績的去氫甲睪酮——“大力補”（Dianabol）研制成功。
類固醇核心結構環戊烷多氫菲是由3個六元環和1個五元環稠合而成，帶有角甲基的環戊烷多氯菲稱為甾核。甾核是類固醇化合物的母體。類固醇根據結構組成可分為固醇類和固醇衍生物。類固醇具有多種生物學功能，作為激素，起某種代謝調節作用；作為乳化劑，有助于脂類的消化與吸收，還有抗炎癥作用。
類固醇在醫學上具有極重要的醫藥價值。在維持生命、調節性功能，對機體發展、免疫調節、皮膚疾病治療及生育控制方面有明確的作用。在競技體育中，許多國際組織和體育機構禁止使用類固醇。在健身文化中，類固醇的使用存在一定的爭議。
發現歷史
在19世紀后期，內分泌學的先驅查爾斯-愛德華·布朗-賽夸（Charles-édouard Brown-Séquard），曾用豚鼠類和狗的睪丸提取物在自己身上做過試驗。在第一次世界大戰和第二次世界大戰的間隔時期，科學家們對類固醇又做了進一步的針對性實驗，但進展緩慢。1935年，美國化學家佩西·朱利安成功地從加拉巴豆中分離并合成了毒扁豆堿，作為一種肌肉松弛劑來治療青光眼。過程中，他得到了一種油并用酸類物質對其進行清洗。幾周之后，朱利安發現油中出現了結晶。進一步的分析表明這種結晶其實是豆醇的水合物。類固醇是一種化學不飽和乙醇，例如膽固醇，這類物質可以在動植物的某些部位中發現。身體利用類固醇制造甾體激素，這種激素在人體的各種活動中都很重要，對于從新陳代謝到性的成熟和發育都有重要的調節作用。制藥業也利用類固醇來合成甾體激素。以前的方法是通過從動物的膽汁中提煉類固醇，需要殺死成千上萬的動物，這種辦法無疑是很昂貴的。
1940年的一天，朱利安注意到一桶醬油在與水混合后形成了一種白色物質，這使他想起了加拉巴豆中油中形成的結晶體。朱利安通過后來對這種油類物質的進一步的研究發現了從豆油中提取類固醇的方法。這種方法首先將類固醇轉化成一種多空的泡沫，然后再進一步分離。隨后，他發現了在實驗室里從大豆油中合成孕激素類黃體酮和睪丸素的最佳方法。孕激素類黃體酮是一種在懷孕情況下大量產生的激素，主要用于保持子宮的位置。所以孕激素類黃體酮當時被用來防止流產，現在孕激素類黃體酮被用來治療生殖系統的毛病，比如經前綜合征和月經失調，此外它還是控制生育藥物的一種成分。睪酮是一種男性激素,這種激素對于性的成熟、生殖能力的維持和性沖動的產生具有重要的調節作用。在此之前，這兩種物質只能從大量的睪丸或卵巢中提取，或者從牛的腦部和脊髓中的膽固醇中獲得。所以，朱利安的發現無疑是一個巨大的進步。
1941年，彼得·卡波維奇（Peter Karpovich）對潛在的增進身體功能物質做出評論，他提出荷爾蒙療法有可能提高身體的健康水平，但需要進一步的研究。四年后，備受爭議的美國科學家保羅·德·克魯伊夫（Paul de Kruif）也針對這一課題，出版了該領域的第一部專著。其中最出名的是他1926年發表中的一篇開創性文章，該文章回顧了微生物科學知識的發展歷程。1944年，一組美國研究人員給6名男性注射了由德國先靈（Schering）藥業公司生產的甲睪酮，名為“Oreton-M”，為期3~6周。該研究結果發表在《臨床內分泌學雜志》上，該研究證實了德·克魯伊夫（de Kruif）的假設，激素療法確實可以增強中樞神經系統的反射時間，增強背部肌肉力量，并增加動態和靜態工作性能。1945年，彼得·卡波維奇出版了《雄性激素》一書，引起了美國媒體的廣泛評論。書中他將這一新的研究領域與運動能力聯系起來。而在這個時期，激素療法的科學形容正在進行中。同年，美國《商業周刊》雜志宣稱，在所有種類的性激素中，睪丸素具有最大的市場潛力。
1948年，研究者們發現可松體能夠緩解關節炎的癥狀。可松體是一種在結構上與孕激素類黃體酮和睪酮十分相關的另外一種類固醇類激素。可松體是由副腎腺最外面的皮層分泌的（副腎腺位于腎臟的上面）。可松體能夠調節人體中糖和鹽的水平，并幫助身體在壓可松體能夠調節人體中糖和鹽的水平，并幫助身體在壓力下正常的反應。可松體能夠緩解發炎癥狀，對于治療由關節邊緣發炎而引發的風濕性關節炎很有療效。不幸的是要從膽汁酸中提純出可松體非常昂貴，要獲得一盎司的可松體要花上萬美元。朱利安以從豆類中提取孕激素類黃體酮為例向人們證明了只需要花很少的錢就能夠獲得這些有用的物質。后來，朱利安又從孕激素類黃體酮中合成了脫氧皮甾醇（也被稱為Reichstein的S物質），這種物質的分子與可松體的很相似，只是比可松體缺了一個氧原子。1952年，阿普約翰公司發現這個缺失的氧原子可以通過微生物學的方法添加上去，隨后對于孕激素類黃體酮和脫氧皮甾醇的需求急劇的上升。朱利安合成的脫氧皮甾醇為那些飽受各種疾病折磨的眾多患者提供了簡便而又便宜的治療機會。合成的可松體也被廣泛的用來制造那些用于治療由蚊蟲和有毒植物引發的瘙癢的高級藥膏上。
盡管有了德·克魯伊夫的著作和早期實驗，但直到20世紀50年代初，我們才發現在體育運動中有使用類固醇的證據，當時我們遇到了另一個關于這一問題起源的奇怪說法。1954年，在維也納舉行的世界舉重錦標賽期間，蘇聯隊承認，其隊員都使用了睪酮（睪丸素）。受此啟發，美國舉重隊隊醫約翰·齊格勒（John Zeigler）利用收集到的信息，開始與汽巴制藥公司和霍夫曼合作，將合成代謝雄激素類固醇推向美國市場，目標是開發出一種藥物，使其對身體產生的不良反應最小且可控。然而，現實似乎是直接迎合了高水平教練員和運動員們的競爭本能，以及制藥巨頭們的精明商業頭腦。他們合作的成果就是“大力補”（Dianabol），它是去氫甲睪酮的一種，該藥物于1955年首次被研發成功，1957年獲得專利，1958年開始銷售，成為一種在商業上很成功的合成代謝類固醇藥物。
分類
固醇類
固醇類在生物體中以游離態或以與脂肪酸結合成酯的形式存在，可分為動物固醇、植物固醇和酵母固醇。
動物固醇
動物固醇多以酯的形式存在，包括膽固醇、膽固醇酯、7-脫氫膽固醇等。
膽固醇
膽固醇是高等動物生物膜的重要成分，占質膜脂類的20%以上，占細胞器膜的5%。人體內發現的膽石癥，幾乎全由膽固醇構成。肝、腎和表皮組織中含量也相當多，它的結構如下圖。
膽固醇是合成多種激素的前體物，如類固醇激素、維生素D3、膽汁酸等。動物能吸利用食物膽固醇，也能自行合成。其生理功能與生物膜的通透性、神經髓鞘的絕緣物質以及動物細胞對某種毒素的保護作用有關。
膽固醇易溶于乙醚、三氯甲烷、苯及熱乙醇，不能皂化。膽固醇上的羥基易與高級脂肪酸形成膽固醇酯，膽固醇易與毛地黃苷結合而沉淀，利用這一特性可以測定溶液中膽固醇含量。膽汁是肝細胞生成的，在非消化期進入膽囊儲存，如我們不吃早餐會導致膽汁沒有機會排出，使膽汁中膽固醇大量析出，沉積形成膽石癥，所以吃早餐很重要，這樣我們的身體才會將更加健康。
7-脫氫膽固醇
7-脫氫膽固醇存在于動物皮下，可能是由膽固醇轉化而來的。它在紫外線作用下可生成維生素D3，如下圖。
植物固醇
植物很少含有膽固醇，但含有其他固醇，稱為植物固醇，是植物細胞的重要組分，不能為動物吸收利用。植物固醇中以豆固醇和麥固醇含量較多，分別存在于大豆和麥芽中。
酵母固醇
酵母固醇以麥角固醇最多，廣泛存在于酵母菌及霉菌中,因最初從麥角中分離而得名，屬于霉菌固醇類。麥角固醇經紫外線照射可轉化為維生素D2，所以麥角固醇又稱為維生素D2原。
固醇衍生物
固醇衍生物包括膽汁酸、類固醇激素及部分植物固醇衍生物。
膽汁酸
膽汁酸在肝中合成，可由膽汁分離得到。人的膽汁含有三種不同的膽汁酸：膽酸、脫氧膽酸及鵝脫氧膽酸。膽酸可認為是固醇衍生的一類固醇酸，在生物體內與甘氨酸或牛磺酸結合生成甘氨膽酸或牛磺膽酸，它們是膽苦的主要原因。膽汁酸在堿性膽汁中以鈉鹽或鉀鹽形式存在，稱為膽汁酸鹽。膽汁酸可作為乳化劑，能促進脂肪消化吸收。
類固醇激素
類固醇激素又稱為甾類激素，是動物體內起代謝調節作用的一類固醇衍生物。根據類固醇激素發揮的生理作用可將其進行如下分類。
糖皮質激素
糖皮質激素有皮質醇，參與調節糖、蛋白質和脂的代謝，并影響很多其他重要機能，包括炎癥和應激反應。
醛固酮
醛固酮和其他鹽皮質激素調節腎臟鹽和水的排泄。
雄激素與雌激素
雄激素與雌激素影響性的發育和功能。睪丸激素是典型的雄激素。
植物固醇衍生物
植物固醇衍生物存在于植物中。有些植物固醇衍生物具有較強的生理活性及藥理學作用。如強心苷是來自玄參科及百合科植物中一類由葡萄糖、鼠李糖等低聚糖與固醇構成的糖苷，水解后產生糖和苷，它促使心率降低，使心肌收縮強度增加，可用于治療心律失常等疾病。
理化性質
類固醇又稱甾類激素或甾體，其核心結構是環戊烷多氫菲。環戊烷多氫菲是由3個六元環和1個五元環稠合而成，按其結構的從左到右順序，這些環分別為A、B、C、D環。在環戊烷多氫菲的A、B環之間和 C、D環之間（C18和C19）各有一個甲基，稱為角甲基。帶有角甲基的環戊烷多氯菲稱為甾核。甾核是類固醇化合物的母體。
固醇或植物固醇是類固醇中的一大類化合物。固醇結構的特點是在甾核的C3上有一個β取向的羥基，C17上含有8-10個碳的分支烴鏈，多數真核生物都能合成固醇，并存在于它們的細胞膜中。便細菌不能合成固醇，只有少數細菌能把外源的固醇結合到它們的細胞膜中。
膽固醇是一種常見的動物固醇。它有27個碳原子，C17上連接個8碳的分支烴鏈，C5、C6之間有1個雙鍵。膽固醇分子中只有C3上的羥基是親水的，其余部分都是由疏水的烴鏈組成，因此膽固醇是疏水性較強的兩親脂質。膽固醇主要參與動物細胞膜的組成，調節膜的流動性。它也是血液中脂蛋白復合體的成分，參與脂類的運輸，此外，膽固醇還是許多重要活性物質如維生素D、類固醇激素和膽汁酸的前體。植物很少含膽固醇，但含有其他固醇，這些固醇的結構與膽固醇非常類似。植物中含有的固醇主要為β-谷固醇，存在于谷物和大豆中，此外常見的還有豆固醇和油菜固醇等。真菌可產生麥角固醇，其功能相當于動物細胞中的膽固醇，用來調節膜的流動性。麥角固醇經加工處理可轉變為維生素D。
生理作用
合成類固醇又被稱為雄性合成類固醇激素、同化類固醇、促蛋白合成類固醇，包括睪酮及其衍生物，它具有多種生物學功能，作為激素，起某種代謝調節作用；作為乳化劑，有助于脂類的消化與吸收，還有抗炎癥作用。它與存在于機體性器官、肝、心、大腦 、肌肉等部位的雄性激受體（AR）結合，AR復合物進入細胞核，對靶組織具有很強的親和力，可迅速結合到染色體的脫氧核糖核酸上，使基因活化，產生效應 ，導致細胞核內的遺傳物質產生核糖核酸的速度加快，促進蛋白質的合成代謝，肌肉中產生的蛋白質有些是肌動蛋白和肌漿球蛋白，是促使力量增大的肌肉收縮蛋白，影響合成類固醇有效性的因素有游離辜酮的數量、靶細胞受體改變情況及其他類固醇特別是雄激素與皮質醇的對比關系。
應用領域
醫學領域
類固醇在醫學上具有極重要的醫藥價值。在維持生命、調節性功能，對機體發展、免疫調節、皮膚疾病治療及生育控制方面有明確的作用。類固醇激素藥物的發現與發展是藥物化學學科發展的重要階段。比如，糖皮質激素是重要的臨床一線抗炎藥用藥，在治療類風濕性關節炎、哮喘、腎病、新冠肺炎和皮膚類疾病中廣泛應用，其發現和對風濕性疾病的治療獲得了1950年諾貝爾獎。一種叫潑尼松或地塞米松的類固醇，可以用來針對病重患者，尤其是臨終患者的癌癥疼痛，也常常能促進患者的食欲，改善他們的情緒并提升舒適感。有時候，這些藥物可以降低腫瘤周圍的腫脹，緩解患者的癥狀。另外，一些類固醇激素可以對類風濕性關節炎、哮喘、慢性阻塞性肺病、紅斑狼瘡等自體免疫性疾病、多發性硬化癥等病癥起到緩解癥狀的作用，醫生也通常建議患者短期使用激素來治療過敏反應，比如嚴重的毒葛疹。
體育領域
類固醇通常指的是合成代謝類固醇，這類藥物能夠模擬人體內睪酮的作用，從而影響肌肉生長和代謝。類固醇可以促進蛋白質合成，增加肌肉量，幫助健身者更快地實現肌肉增長。通過增加肌肉質量和強度，類固醇可以幫助健身者提高力量水平，從而在力量訓練中獲得更好的效果。類固醇可以縮短肌肉恢復時間，使健身者能夠更頻繁地進行高強度的訓練。類固醇通過模擬睪丸素的作用，增加肌肉纖維的合成，從而在短時間內顯著增加肌肉體積。這對于追求快速增肌的健身者來說，是一個強烈的吸引力。類固醇的使用可以使健身者在更高強度和更高頻率的訓練下恢復，這對于追求極限性能的運動員來說是一個優勢。在競技體育中，類固醇的使用可能會導致運動員在比賽中獲得不公平的優勢，這也是為什么許多國際組織和體育機構禁止使用類固醇。在健身文化中，類固醇的使用存在一定的爭議。一方面，它被一些人視為提升訓練效果的“捷徑”；另一方面，它也被批評為不健康、不道德的行為。
安全事宜
健康危害
一般副作用
類固醇，也可以叫做甾體、類固醇激素，通常指的是一種化學物質，也就是我們常說的由機體自我產生的激素，當然也有一部分是人工合成的。類固醇激素對于機體的器官、組織及細胞的功能活動起著重要的輔助作用。個體的生長發育需要機體內的激素維持在一定水平，也可以說是維持在一個平衡狀態。類固醇激素主要包括由腎上腺皮質分泌的腎上腺皮質激素和由性腺分泌的性激素。類固醇類激素的副作用主要取決于藥物劑量和使用時間。激素短期使用可以造成體重增加、顏面水腫、惡心、情緒多變以及睡眠困難。當然也可能會出現皮膚變薄、痤瘡、毛發異常生長以及出現異常的血糖血壓高峰。另外，由于激素對免疫系統的抑制作用，機體感染的幾率會加大。長期大量使用激素可以造成嚴重的副作用。大量使用激素超過3個月，可以造成骨質疏松癥，對于兒童則可造成生長遲緩。其他的一些副作用，如肌肉松弛無力、眼部疾患（如白內障），并且患糖尿病的風險增加。
類固醇因其有良好的抗發炎功效，因此廣泛用于自身免疫疾病、中重度過敏的病患上。類固醇的副作用算是相當出名，如滿月臉、水牛背、軀干肥胖、骨質疏松、皮膚變薄、腸胃出血等。但這些副作用多半是在長時間使用中高劑量的口服或針劑類固醇才會發生。如果只是短暫的使用藥物抑制炎癥，甚至單純只是皮膚外用的類固醇，就不需擔心副作用的問題。如果有任何對于類固醇的疑慮務必與醫生討論，對癥合理使用時，類固醇的使用是利大于弊的。
合成類固醇類體育違禁藥物危害
合成類固醇即蛋白同化雄性類固醇，是一種合成的結構及生物活性與雄性內源性激素睪丸素相似的化學物質，屬于世界反興奮劑條例中禁用的一類。
分類
合成類固醇如美曲勃龍、諾龍、美替諾龍、美雄諾龍、去氫甲睪酮、氟氫甲睪丸素、司坦唑醇、康復龍等，世界反興奮劑聯盟2013年出版的違禁物質名單中包括78種。其中，外源性AAS（指人體不能自然生成的物質）有46種，其他具有相似化學結構或相似生物作用的物質；內源性AAS（指人體能自然生成的物質）有27種，以及其他具有相似化學結構或相似生物作用的物質；其他蛋白同化制劑包括但不僅限于5種。
AAS按照不同的化學結構和代謝特點來分，主要有三類：第一類是可注射用的化合物，來自17β-羥羥基睪丸素酯化得來的，包括睪酮和丙酸睪丸素，其在芳香化酶的作用下，可代謝為雌激素，分解為二氫睪酮。第二類也是可注射的雄性激素，是19-nor-睪酮的派生物，相比于第一類類固醇，第二類類固醇有更長的半衰期和相對較少的雄激素活性。這些化合物，由一個氫原子替代甲基組的C19，其與另外的一個長側鏈基的部分相連。第二類AAS包括諾龍等和第一類AAS一樣，第二類AAS在芳香化酶的作用下，也可代謝為雌激素，分解為雙氫睪酮。第三類AAS是包括 在C17烷基化的一類AAS，包括17α-甲基睪丸素、康復龍、美雄酮和康力龍。因為通過肝臟，烷基化阻礙了代謝，所以這一類的AAS口服效果比較快速與活躍，也有部分的潛力芳構化。其中第二類和第三類AAS被青少年和運動員濫用的情況比較常見。
濫用危害
生理影響
合成類固醇對機體的不良影響是多方面的。對肝臟的影響與用藥時間、劑量有關，隨著用藥時間的延長，劑量的增加，對肝臟的影響就增加。長期大量濫用合成類固醇類藥物（常為治療劑的10~40倍，有的甚至達到100倍），對肝臟最嚴重的破壞是肝充血性囊腫和肝腫瘤，肝充血性囊腫是肝臟腫瘤的早期病變。對心血管系統的影響，長期使用合成類固醇，增加了患心血管疾病的危險性，易誘發心臟病（血中HDL膽固醇降低）和高血壓。對生殖系統的影響，長期使用合成類固醇，可使下丘腦——垂體一一性腺軸的精確調節產生暫時性紊亂，男性雄激素分泌下降，睪丸萎縮，精子數量減少和活力不足等。女性可導致月經紊亂或停經，面部毛發增多，聲音變粗等男性化特征。對其他方面的影響，青春期前兒童少年長期使用合成類固醇，可阻礙性器官和骨骼的發育，促使骨髓早期閉合，造成終身矮小癥，還可引起血糖升高，電解質平衡紊亂，肌肉痙攣、肌鍵易于撕裂、胃腸道紊亂、白血病等。
心理影響
服藥期間表現為，自我表現欲望、敵意、暴力傾向、意識強度、精力、對疼痛的忍耐力、對訓練強度的欲望加強，減弱對失敗的可接受能力和一般忍耐性，睡眠失常或惡夢。停藥后，加強抑制、冷淡，減弱自我表現、欲望、敵意或暴力、意識強度、對訓練的欲望。長期服可導致突發性精神病，攻擊性格，幻想癥或其他精神紊亂。
環境危害
相關危害
在中國的調查顯示，超過90%的規模，化畜牧養殖場缺少必要的污染處理設施，導致大量畜禽糞尿在沒有經過處置的情況下，被直接排入環境。未經過處理的天然及人工合成的類固醇激素，隨著畜禽的糞尿進入土壤，對土壤環境、動物、植物產生了不同程度的負面影響，這一新型環境污染物引發的生態環境問題，已經受到世界范圍內學者的重視。據研究表明，類固醇激素在極低的濃度下（0.1ng/L）就可能對生物體及環境造成危害。過往大量的動物暴露實驗結果表明，外源類固醇激素與生物體內激素的結構功能類似，它能對生物體起到調節作用，引起生物體內分泌系統的紊亂與失調。還有之前提及的類固醇激素環境遷移能力，類固醇激素可能通過污染的水體或污水管道泄漏遷移到地下水，而地下水可能通過水管進入家庭用水，我們洗菜用的水，吃飯用的水，淋浴用的水，煮沸的水，可能都有類固醇激素的殘留，雖然含量不多，但是長期攝取對身體有一定的危害。
控制與治理
吸附處理法
天然類固醇雌激素對活性污泥系統的清除經歷了懸浮污泥吸附，微生物分解和底泥吸附這三個作用過程，由此一步步去除水中的天然類固醇雌激素。對于疏水性更高的類固醇雌激素，如EE2被活性污泥吸附去除的比例較高，可達到55%～65%。類固醇雌激素的去除效率與懸浮顆粒物濃度和鹽度正相關。懸浮顆粒物的尺寸大小和粗糙度可能影響對類固醇雌激素的吸附效果。
膜過濾法
膜分離技術是利用分離膜具有選擇性來達到兩相分離的目的，可以有效處理水中有害物質，有低成本和低能耗的優點。在眾多膜處理技術處理類固醇雌激素的研究里，被提及最廣泛的是納濾。研究發現，納濾膜對水中類固醇雌激素處理效率高。但是，不同種類的類固醇雌激素基團與膜之間的相互作用、膜材料的材質與尺寸大小、廢水水質等因素，可能導致納濾技術對水中類固醇雌激素的去除效果差異較大。
氧化法
光氧化降解法為當前較為流行的一種處理手段。該方法的主要優勢是低能耗和高可得性，適用于容易接觸到太陽或者UVC波段的人造光源的污水處理廠。該方法的主要過程是：在光照條件下，向水中添加能夠產生強氧化電子對的催化劑，通過破壞雌激素分子苯環上的羥基結構，并經過多個化學反應，將天然類固醇雌激素全部礦化成CO2。但是，光氧化降解法的代謝產物對環境的危害往往被忽視，其具有較高的雌激素活性，排入水環境中仍然具有較強的環境污染風險。
參考資料 >
深研類固醇激素 助力醫藥新研發——記山東大學高等醫學研究院常務副院長孫金鵬教授團隊.中國網.2024-10-03
全民健身之類固醇的愛與恨.?成都市第六人民醫院?.2024-10-04
類固醇是什么？.中華醫學.2024-10-03
類固醇是什么？.中華醫學會科普.2024-10-03