下丘脑-垂体-睾丸轴

睾丸精子的产生主要受生殖内分泌激素的调控,在生理情况下,下丘脑、垂体及睾丸的内分泌激素形成完整的反馈调控系统,促进和调控精子的发生、成熟,这就是所谓的下丘脑-垂体-睾丸轴。该系统任何平面(部位)发生异常,都将影响精子的产生。

下丘脑位于脑底部丘脑之下,为神经内分泌调控系统,在神经递质及来自丘脑或丘脑以外神经元轴索的影响下,产生和分泌促性腺激素释放激素(gonadotropin-releasing hormone,GnRH),包括卵泡刺激素释放激素(FSH releasing hormone,FSHRH)和黄体生成素释放激素(LH releasing hormone,LHRH)。下丘脑产生的GnRH呈脉冲式分泌,大约每小时有一个脉冲,经垂体的门脉系统到达垂体,作用于腺垂体的促性腺激素细胞,分泌卵泡刺激素(follicle-stimulating hormone,FSH)和黄体生成素(luteinizing hormone,LH),二者通过其在睾丸内的特异性受体将激素信息传递至细胞内,促进细胞的活动。FSH和LH也是脉冲式分泌的。

一般认为,LH主要作用于Leydig细胞,与细胞膜受体结合后,引起并维持Leydig细胞产生睾酮(Testosterone,T)。FSH主要作用于睾丸生精小管生精上皮中的Sertoli细胞,使后者产生雄激素结合蛋白(androgen-binding protein,ABP)和抑制素(inhibin)。FSH的部分作用也有可能是通过刺激Sertoli细胞中雄激素受体间接实现的。ABP与睾酮有很强的结合力,两者结合后被转运到生精小管生精上皮及管腔中,在局部产生生精细胞分化成熟所必需的高浓度睾酮环境。

促性腺激素间相互作用促进精子发生。睾酮与LH间存在负反馈调节,同样抑制素与FSH间也存在负反馈调节,即睾酮浓度增高则LH减少;Sertoli细胞受损,则FSH水平增高。另外,LH还可引起Leydig细胞内的芳香化作用,使睾酮经芳香化转化为雌二醇(estradiol)。FSH也可使Sertoli细胞中的睾酮经芳香化酶的作用而转变为雌二醇。雌激素可能对睾酮的分泌有反馈调节作用,使睾酮分泌控制在一定水平。直接注射睾酮并不能反馈性控制FSH的分泌,反馈性控制FSH主要是靠睾丸分泌的抑制素,抑制素可使垂体失去对下丘脑分泌的GnRH的反应性,从而反馈性地抑制垂体FSH的分泌。Leydig细胞上还含有FSH受体,因此FSH也可作用于Leydig细胞,FSH能增加Leydig细胞上LH受体的数量从而增强LH引起的睾酮分泌功能,而LH则减少Leydig细胞膜上其自身受体的数量(下调作用)。由此可见,下丘脑、垂体及睾丸激素间相互联系,相互制约,相互控制,共同促进精子的正常发生。

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