การทำงานของอัณฑะและสรีรวิทยาของแอนโดรเจน

การทำงานของอัณฑะประกอบด้วยสองส่วนภายใต้การควบคุมของโกนาโดโทรปิน: เซลล์เลย์ดิก (Leydig cells) ซึ่งภายใต้การกระตุ้นของฮอร์โมนลูทิไนซิง (luteinizing hormone, LH) จะสังเคราะห์ฮอร์โมนเทสโทสเตอโรน และหลอดสร้างอสุจิ (seminiferous tubules) ซึ่งเซลล์เซอร์โทลี (Sertoli cells) จะสนับสนุนการสร้างอสุจิภายใต้การกระตุ้นของฮอร์โมนกระตุ้นรูขุมขน (follicle-stimulating hormone, FSH) และความเข้มข้นของเทสโทสเตอโรนในบริเวณนั้นที่เซลล์เลย์ดิกผลิตขึ้น สรีรวิทยาของแอนโดรเจนอธิบายถึงการผลิต การขนส่ง และการออกฤทธิ์ของเทสโทสเตอโรนและเมแทบอไลต์ที่มีฤทธิ์แรงกว่าคือ ไดไฮโดรเทสโทสเตอโรน

Definition

การทำงานของอัณฑะคือกิจกรรมของอัณฑะที่ถูกควบคุมโดยโกนาโดโทรปินในการผลิตแอนโดรเจน (จากเซลล์เลย์ดิก ภายใต้การกระตุ้นของ LH) และอสุจิ (จากเยื่อบุหลอดสร้างอสุจิ ภายใต้การกระตุ้นของ FSH และเทสโทสเตอโรนภายในอัณฑะ) โดยแอนโดรเจนจะออกฤทธิ์ผ่านตัวรับแอนโดรเจนและส่งสัญญาณย้อนกลับไปยังแกนการสืบพันธุ์

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงการสร้างสเตียรอยด์ของเซลล์เลย์ดิกและการควบคุมโดย LH การสนับสนุนเซลล์สืบพันธุ์โดยเซลล์เซอร์โทลี บทบาทเสริมของเทสโทสเตอโรนและ FSH ในการสร้างอสุจิ การย้อนกลับของแอนโดรเจนต่อแกนไฮโปทาลามัส-ต่อมใต้สมอง และการออกฤทธิ์ของแอนโดรเจนผ่านตัวรับแอนโดรเจน หัวข้อนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงทางสรีรวิทยาและไม่ได้ให้คำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• LH และ FSH แบ่งการควบคุมอัณฑะอย่างไร?
• เทสโทสเตอโรนและ FSH มีส่วนร่วมที่แตกต่างกันอย่างไรในการสร้างอสุจิ?
• เทสโทสเตอโรนภายในอัณฑะสนับสนุนเยื่อบุหลอดสร้างอสุจิอย่างไร?
• แอนโดรเจนออกฤทธิ์ต่อเนื้อเยื่อเป้าหมายและส่งสัญญาณย้อนกลับไปยังแกนอย่างไร?

Key concepts

• เซลล์เลย์ดิกและการสร้างสเตียรอยด์ที่ขับเคลื่อนโดย LH
• เซลล์เซอร์โทลีและอุปสรรคเลือด-อัณฑะ
• เทสโทสเตอโรนภายในอัณฑะ
• การออกฤทธิ์ของฮอร์โมนกระตุ้นรูขุมขน
• เทสโทสเตอโรนและไดไฮโดรเทสโทสเตอโรน
• ตัวรับแอนโดรเจน
• อินฮิบินและการย้อนกลับของสเตียรอยด์

Key theories

การควบคุมการสร้างอสุจิโดยเทสโทสเตอโรนและ FSH ที่เสริมกัน

เทสโทสเตอโรนและ FSH มีบทบาทที่เป็นอิสระและเสริมกันบางส่วนในการขับเคลื่อนและรักษากระบวนการสร้างอสุจิผ่านการออกฤทธิ์ต่อเซลล์เซอร์โทลี ดังนั้นการสร้างอสุจิที่สมบูรณ์ในเชิงคุณภาพจึงขึ้นอยู่กับแอนโดรเจนภายในอัณฑะที่เพียงพอ โดยมี FSH ช่วยเพิ่มผลผลิตอสุจิ

Mechanisms

LH ออกฤทธิ์ต่อเซลล์เลย์ดิกเพื่อกระตุ้นการสังเคราะห์เทสโทสเตอโรน ทำให้เกิดความเข้มข้นของแอนโดรเจนภายในอัณฑะที่สูงกว่าในเลือดมาก FSH และเทสโทสเตอโรนในบริเวณนี้ออกฤทธิ์ต่อเซลล์เซอร์โทลี ซึ่งทำหน้าที่เป็นอุปสรรคเลือด-อัณฑะ (blood-testis barrier) และให้การสนับสนุนโครงสร้างและเมแทบอลิซึมที่เซลล์สืบพันธุ์ต้องการเพื่อสร้างอสุจิให้สมบูรณ์ เทสโทสเตอโรนและ FSH มีการออกฤทธิ์ที่แตกต่างกันแต่เสริมกัน: เทสโทสเตอโรนภายในอัณฑะมีความจำเป็นสำหรับการสิ้นสุดการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสและการสร้างสเปิร์ม (spermiogenesis) ในขณะที่ FSH สนับสนุนจำนวนและการทำงานของเซลล์เซอร์โทลี และเพิ่มผลผลิตอสุจิ (McLachlan et al., 1996; Walker, 2011; Ramaswamy & Weinbauer, 2014) เทสโทสเตอโรนในกระแสเลือด หลังจากถูกเปลี่ยนเป็นไดไฮโดรเทสโทสเตอโรนในเนื้อเยื่อบางชนิด จะส่งสัญญาณผ่านตัวรับแอนโดรเจน ซึ่งเป็นตัวรับนิวเคลียร์ที่ความบกพร่องของมันทำให้เกิดฟีโนไทป์ของการไม่ตอบสนองต่อแอนโดรเจน (androgen-insensitivity phenotypes) (Quigley et al., 1995) เทสโทสเตอโรนและอินฮิบิน (inhibin) จากเซลล์เซอร์โทลีจะส่งสัญญาณย้อนกลับไปยังไฮโปทาลามัสและต่อมใต้สมองเพื่อยับยั้ง LH และ FSH

Clinical relevance

กลไกเหล่านี้เป็นพื้นฐานทางสรีรวิทยาสำหรับการทำความเข้าใจการทำงานของการสืบพันธุ์เพศชายและผลที่ตามมาของการผลิตหรือการออกฤทธิ์ของแอนโดรเจนที่ผิดปกติ ข้อมูลนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงทางการศึกษาเกี่ยวกับวิธีการทำงานของอัณฑะและแอนโดรเจน ไม่ได้มีลักษณะเป็นการสั่งยาหรือการรักษา และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษา

History

วิทยาต่อมไร้ท่อแบบดั้งเดิมได้สร้างแบบจำลองสองส่วนของอัณฑะ โดย LH ควบคุมการผลิตแอนโดรเจนของเซลล์เลย์ดิก และ FSH ออกฤทธิ์ต่อเยื่อบุหลอดสร้างอสุจิ งานวิจัยในภายหลังที่ใช้การถอนฮอร์โมนแบบเลือกและการทดแทนได้ชี้แจงบทบาทอิสระของเทสโทสเตอโรนและ FSH ในการสร้างอสุจิ (McLachlan et al., 1996) และการศึกษาทางโมเลกุลได้กำหนดการส่งสัญญาณของตัวรับแอนโดรเจนและสเปกตรัมของความบกพร่องของตัวรับแอนโดรเจน (Quigley et al., 1995)

Debates

FSH มีความจำเป็นมากน้อยเพียงใดเมื่อเทียบกับเทสโทสเตอโรนสำหรับการสร้างอสุจิ?

มีการถกเถียงกันว่า FSH มีความจำเป็นอย่างเคร่งครัดหรือเพียงแค่เพิ่มผลผลิตอสุจิในเชิงปริมาณเท่านั้น เมื่อเทียบกับบทบาทสำคัญของเทสโทสเตอโรนภายในอัณฑะ มุมมองที่แพร่หลายคือเทสโทสเตอโรนมีบทบาทที่ขาดไม่ได้ โดย FSH ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์เซอร์โทลีและจำนวนอสุจิ

Key figures

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

Seminal works

• mclachlan-1996
• quigley-1995

Frequently asked questions

ทำไมเทสโทสเตอโรนภายในอัณฑะจึงสูงกว่าเทสโทสเตอโรนในเลือดมาก?

เซลล์เลย์ดิกที่ถูกกระตุ้นด้วย LH จะผลิตเทสโทสเตอโรนภายในอัณฑะ และเยื่อบุหลอดสร้างอสุจิต้องการความเข้มข้นสูงในบริเวณนี้เพื่อสนับสนุนการสร้างอสุจิ ดังนั้นระดับภายในอัณฑะจึงสูงกว่าระดับในกระแสเลือดมาก

LH และ FSH มีบทบาทแยกกันอย่างไรในอัณฑะ?

LH กระตุ้นการผลิตเทสโทสเตอโรนของเซลล์เลย์ดิก ในขณะที่ FSH ออกฤทธิ์ต่อเซลล์เซอร์โทลีเพื่อสนับสนุนเยื่อบุสืบพันธุ์ โดยร่วมกับเทสโทสเตอโรนภายในอัณฑะ พวกมันจะรักษากระบวนการสร้างอสุจิ