Hodenfunktion und Androgenphysiologie

Die Hodenfunktion koppelt zwei Kompartimente unter Gonadotropin-Kontrolle: die Leydig-Zellen, die unter dem Einfluss des Luteinisierenden Hormons (LH) Testosteron synthetisieren, und die Samenkanälchen, in denen die Sertoli-Zellen die Spermatogenese unter dem Einfluss des Follikel-stimulierenden Hormons (FSH) und der hohen lokalen Testosteronkonzentrationen, die von den Leydig-Zellen bereitgestellt werden, unterstützen. Die Androgenphysiologie beschreibt die Produktion, den Transport und die Wirkung von Testosteron und seinem potenteren Metaboliten Dihydrotestosteron.

Definition

Die Hodenfunktion ist die Gonadotropin-regulierte Aktivität des Hodens bei der Produktion von Androgenen (Leydig-Zellen, unter LH) und Spermien (Samenepithel, unter FSH und intratestikulärem Testosteron), wobei Androgene über den Androgenrezeptor wirken und eine Rückkopplung auf die reproduktive Achse ausüben.

Scope

Das Thema umfasst die Steroidogenese der Leydig-Zellen und die LH-Kontrolle, die Unterstützung der Keimzellen durch die Sertoli-Zellen, die komplementären Rollen von Testosteron und FSH bei der Spermatogenese, die Androgen-Rückkopplung auf die Hypothalamus-Hypophysen-Achse und die Androgenwirkung über den Androgenrezeptor. Es handelt sich um ein physiologisches Referenzthema und bietet keine klinische Anleitung.

Core questions

• Wie teilen sich LH und FSH die Kontrolle über den Hoden auf?
• Welche unterschiedlichen Beiträge leisten Testosteron und FSH zur Spermatogenese?
• Wie unterstützt intratestikuläres Testosteron das Samenepithel?
• Wie wirken Androgene auf Zielgewebe und wie erfolgt die Rückkopplung auf die Achse?

Key concepts

• Leydig-Zellen und LH-gesteuerte Steroidogenese
• Sertoli-Zellen und die Blut-Hoden-Schranke
• Intratestikuläres Testosteron
• Wirkung des Follikel-stimulierenden Hormons
• Testosteron und Dihydrotestosteron
• Androgenrezeptor
• Inhibin und Steroid-Rückkopplung

Key theories

Komplementäre Kontrolle der Spermatogenese durch Testosteron und FSH

Testosteron und FSH haben unabhängige und teilweise komplementäre Rollen bei der Steuerung und Aufrechterhaltung der Spermatogenese durch ihre Wirkungen auf die Sertoli-Zellen, sodass eine qualitativ vollständige Spermatogenese von einem adäquaten intratestikulären Androgen abhängt, wobei FSH die Spermienproduktion steigert.

Mechanisms

LH wirkt auf die Leydig-Zellen, um die Testosteronsynthese zu stimulieren, wodurch intratestikuläre Androgenkonzentrationen erzeugt werden, die weit über denen im Blut liegen. FSH und dieses lokale Testosteron wirken auf die Sertoli-Zellen, die die Blut-Hoden-Schranke bilden und die strukturelle und metabolische Unterstützung bereitstellen, die Keimzellen benötigen, um die Spermatogenese abzuschließen. Testosteron und FSH haben unterschiedliche, komplementäre Wirkungen: Intratestikuläres Testosteron ist essenziell für den Abschluss der Meiose und Spermiogenese, während FSH die Anzahl und Funktion der Sertoli-Zellen unterstützt und die Spermienproduktion erhöht (McLachlan et al., 1996; Walker, 2011; Ramaswamy & Weinbauer, 2014). Zirkulierendes Testosteron signalisiert nach der Umwandlung in Dihydrotestosteron in einigen Geweben über den Androgenrezeptor, einen nukleären Rezeptor, dessen Defekte Androgeninsensitivitäts-Phänotypen verursachen (Quigley et al., 1995). Testosteron und Sertoli-Zell-Inhibin wirken rückkoppelnd auf Hypothalamus und Hypophyse, um LH und FSH zu hemmen.

Clinical relevance

Diese Mechanismen bilden den physiologischen Hintergrund für das Verständnis der männlichen Reproduktionsfunktion und der Folgen einer gestörten Androgenproduktion oder -wirkung. Der Eintrag ist eine lehrreiche Referenz darüber, wie Hoden und Androgene funktionieren; er ist nicht präskriptiv und keine Grundlage für Diagnose oder Behandlung.

History

Die klassische Endokrinologie etablierte das Zwei-Kompartiment-Modell des Hodens, wobei LH die Androgenproduktion der Leydig-Zellen und FSH das Samenepithel kontrolliert. Spätere Arbeiten unter Verwendung selektiver Hormonentzugs- und -ersatztherapien klärten die unabhängigen Rollen von Testosteron und FSH bei der Spermatogenese (McLachlan et al., 1996), und molekulare Studien definierten die Androgenrezeptor-Signalübertragung und das Spektrum der Androgenrezeptor-Defekte (Quigley et al., 1995).

Debates

Wie essenziell ist FSH im Vergleich zu Testosteron für die Spermatogenese?

Es wurde diskutiert, ob FSH streng erforderlich ist oder hauptsächlich die Spermienproduktion quantitativ steigert, relativ zur essenziellen Rolle des intratestikulären Testosterons; die vorherrschende Ansicht weist Testosteron eine unverzichtbare Rolle zu, wobei FSH die Kapazität der Sertoli-Zellen und die Spermienzahl optimiert.

Key figures

• Robert McLachlan
• William H. Walker
• David de Kretser
• Frank French

Seminal works

• mclachlan-1996
• quigley-1995

Frequently asked questions

Warum ist intratestikuläres Testosteron so viel höher als Bluttestosteron?

LH-stimulierte Leydig-Zellen produzieren Testosteron im Hoden, und das Samenepithel benötigt diese hohen lokalen Konzentrationen, um die Spermatogenese zu unterstützen, sodass die intratestikulären Spiegel die zirkulierenden Spiegel stark übersteigen.

Was sind die getrennten Rollen von LH und FSH im Hoden?

LH stimuliert die Testosteronproduktion der Leydig-Zellen, während FSH auf die Sertoli-Zellen wirkt, um das Keimepithel zu unterstützen; zusammen mit intratestikulärem Testosteron erhalten sie die Spermatogenese aufrecht.