在睾丸、附睾及其附件中,存在着一整套十分复杂的局部调节系统。这一局部调节系统主要由循环激素、旁分泌-自分泌激素、细胞因子、生长因子、代谢产物和局部分泌的特异性蛋白质物质组成。

雌激素旁分泌调节男性生殖功能

睾丸及其附件组织可合成雌激素,主要在局部起旁分泌调节作用。虽然男性血清中雌激素浓度较低,但其在睾丸网中却高达250pg/ml,甚至比女性血清雌激素含量还高,说明雌激素对男性生殖系统具有重要作用。

雌激素是雄性生殖所必需的,特别是幼年雄性动物雌激素缺失将直接影响其成年后的生殖能力,E2是人类睾丸生精细胞存活的保护因子,比雄激素更有效,并且可以抑制生精细胞凋亡。雌激素对睾丸组织甚至附睾和输精管的体液重吸收具有重要调节作用,管腔液中的中小分子物质和水分可通过主动转运、旁细胞扩散和液相胞饮作用重吸收进细胞间液。雌激素分别通过水孔蛋白-1(aquaporin-1)和水孔蛋白-9调节输出小管和附睾起始段的体液重吸收。Hess等将小鼠的雌激素受体α(ERα)基因敲除后,成年小鼠睾丸萎缩并伴有生精上皮损伤、精子数目减少、精子形态异常和生殖能力下降,证明由雌激素受体α(ERα)介导的雌激素对精子发生具有重要作用。ERα基因敲除小鼠输出小管重吸收功能受到破坏,进入附睾的精液稀释而不能浓缩,过多液体积聚该处并造成曲细精管压力升高,生精上皮断裂、破损,最终导致生殖力下降直至完全不育。

雌激素对Leydig细胞的发育及其功能也有调节作用。Leydig细胞存在促性腺激素调节的芳香化酶(aromatase),新生儿发育过程中,雌激素的合成从Sertoli细胞转由Leydig细胞合成。而Leydig细胞又是雌激素的靶细胞,含有ER,雌激素调节Leydig细胞的发育。在胎儿期,阻止其前体细胞发育成Leydig细胞,并抑制雄激素生成。

雄性动物体内的1/3雌激素来源于睾丸,2/3来源于睾丸外组织,并且都是由雄激素转化而来。睾丸Leydig细胞、Sertoli细胞和生精细胞中均含有芳香化酶。而Sertoli细胞的芳香化酶活性由FSH刺激,使cAMP增加而激活,围绕曲细精管和Sertoli细胞基底部类肌细胞分泌的调节Sertoli细胞功能的曲细精管管周因子(peritubular factor that modulates Sertoli cell function,PmodS)对Sertoli细胞合成雌激素具有调节作用。Leydig细胞中的芳香化酶活性随睾丸发育而增强,但在Sertoli细胞则随之减少。芳香化酶是雄性体内唯一将雄激素转化为雌激素的酶系,因此芳香化酶缺陷可造成雌激素减少,从而抑制雌激素对雄性生殖的作用。

其他激素/细胞因子/免疫因子影响睾丸功能

睾丸可生成血管紧张素-2(AT-2),含有合成肾素、血管紧张素和醛固酮的所有酶系,睾丸局部组织的肾素-血管紧张素系统除自身调节外,还受促性腺激素的调节。睾丸生殖细胞还含有睾丸特异性血管紧张素转换酶(angiotensin converting enzyme,ACE),与男性生育力有直接关系。睾丸局部的心房利钠肽(ANP)和脑钠肽(CNP)与鸟苷环化酶结合而激活此酶,一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)可激活可溶性鸟苷环化酶亚型。睾丸存在3种IL-1配体和IL-1α异构体,主要作为旁分泌调节因子而发挥作用,由IL-1、IL-1激动剂和拮抗剂组成局部调节轴。

肝再生增强因子(augmenter of liver regeneration,ALR)是一种小分子活性蛋白,通过促进氧化磷酸化和抑制NK细胞的杀伤等机制调节肝细胞再生,同时发现其参与精子生成。ALR 存在于不同的物种,且无组织特异性,其mRNA在各组织的表达强度有差异,哺乳动物以睾丸组织表达最高。动物实验研究表明,ALR刺激DNA合成,促进细胞从G0期转向G1期,促进精原细胞向精母细胞分化。肝再生过程中,ALR还发挥了免疫调节作用,ALR在受精过程中是否发挥了免疫调节作用,尚不清楚。

精子运动能力的形成、顶体功能的完善、代谢类型的转变、精卵的识别和融合等一系列程序化成熟功能的获得并非靠自身完成,而是在其通过附睾的过程中,与附睾微环境相互作用,按其特定的程序逐渐成熟的。附睾可分泌多种特异功能性蛋白质调节精子的发育和成熟,附睾分泌150~200种蛋白质进入附睾管腔中,这些蛋白质的主要功能是维持管腔液内环境稳定,其中有些特殊蛋白质参与了精子发育和成熟的调节。(肖新华 刘江华)

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