Testiculaire fysiologie

De testikels (testikels) van een gezonde volwassene zijn gepaard, ovaal, 3,6-5,5 cm lang en 2,1-3,2 cm breed. Elk weegt ongeveer 20 g. Vanwege hun locatie in het scrotum hebben deze klieren een temperatuur die 2-2,5 C lager is dan de temperatuur van de buikholte, wat de warmte-uitwisseling van bloed tussen a. spermatica en het oppervlakkige veneuze systeem bevordert. De veneuze uitstroom van de testikels en hun aanhangsels vormt een plexus, waarvan het bloed de nierader aan de linkerkant en de onderste genitale ader aan de rechterkant binnenkomt. De testikel is omgeven door een dikke capsule die bestaat uit 3 lagen: viscerale, tunica vaginalis, eiwitmantel en interne, tunica vasculosa. De eiwitmantel heeft een vezelige structuur. De membranen bevatten gladde spiervezels, waarvan de samentrekking de beweging van sperma naar de bijbal bevordert. Onder de zaadleider bevinden zich ongeveer 250 piramidale lobben, van elkaar gescheiden door vezelachtige tussenschotten. Elke lob bevat verschillende gekronkelde zaadbuisjes van 30-60 cm lang. Deze buisjes nemen meer dan 85% van het volume van de testikel in beslag. Korte, rechte buisjes verbinden de buisjes rechtstreeks met het rete testis, van waaruit sperma de ductus epididymis binnenkomt. Deze laatste bereikt, wanneer rechtgetrokken, een lengte van 4-5 m en vormt, wanneer opgerold, de kop, het lichaam en de staart van de bijbal. Sertolicellen en spermatocyten bevinden zich in het epitheel rondom het lumen van de tubulus. Leydigcellen, macrofagen, bloedvaten en lymfevaten liggen in het interstitiële weefsel tussen de tubuli.

Cilindrische Sertoli-cellen vervullen vele functies: barrière (doordat ze nauw met elkaar in contact staan), fagocyteren, transporteren (deelnemen aan de verplaatsing van spermatocyten naar het lumen van de tubuli) en ten slotte endocrien (synthese en secretie van androgeenbindend eiwit en inhibine). Polygonale Leydig-cellen hebben een ultrastructuur (uitgesproken als glad endoplasmatisch reticulum) en enzymen die kenmerkend zijn voor steroïdeproducerende cellen.

De testikels spelen een belangrijke rol in de voortplantingsfysiologie bij mannen. Zo wordt het verkrijgen van het mannelijke fenotype door de foetus grotendeels bepaald door de productie van de Müller-remmende stof en testosteron door de embryonale testikels, terwijl het ontstaan van secundaire geslachtskenmerken tijdens de puberteit en het vermogen tot voortplanting worden bepaald door de steroïdogene en spermatogene activiteit van de testikels.

Synthese, secretie en metabolisme van androgenen. Bij de productie ervan spelen de testikels een belangrijkere rol dan de bijnierschors. Het volstaat te zeggen dat slechts 5% van T buiten de testikels wordt gevormd. Leydigcellen kunnen het synthetiseren uit acetaat en cholesterol. De synthese van laatstgenoemde in de testikels verschilt waarschijnlijk niet van het proces dat plaatsvindt in de bijnierschors. De belangrijkste fase in de biosynthese van steroïde hormonen is de omzetting van cholesterol in pregnenolon, waarbij de zijketen wordt afgebroken in aanwezigheid van NADH en moleculaire zuurstof. Verdere omzetting van pregnenolon in progesteron kan op verschillende manieren plaatsvinden. Bij mensen is de overheersende route blijkbaar de D5 ^- route, waarbij pregnenolon wordt omgezet in 17a-hydroxypregnenolon en vervolgens in dehydroepiandrosteron (DHEA) en T. De D4-route via 17-hydroxyprogesteron en androstenedione is echter ^ook mogelijk. De enzymen die dergelijke transformaties uitvoeren zijn 3β-oxysteroid dehydrogenase, 17a-hydroxylase, enz. In de testikels, net als in de bijnieren, worden ook steroïde conjugaten (voornamelijk sulfaten) geproduceerd. De enzymen die de zijketen van cholesterol afbreken, bevinden zich in de mitochondriën, terwijl de enzymen die cholesterol synthetiseren uit acetaat en testosteron uit pregnenolon zich in de microsomen bevinden. Substraat-enzymregulatie vindt plaats in de testikels. Bij mensen is de hydroxylering van steroïden op positie 20 dus vrij actief, en remmen 20a-oxymetabolieten van progesteron en pregnenolon de 17a-hydroxylering van deze verbindingen. Bovendien kan testosteron zijn eigen vorming stimuleren, wat de omzetting van androsteendion beïnvloedt.

De volwassen testikels produceren 5 tot 12 mg testosteron per dag, evenals de zwakke androgenen dehydroepiandrosteron, androstenedione en androstene-3β,17β-diol. Testiculair weefsel produceert ook kleine hoeveelheden dihydrotestosteron en aromatiseringsenzymen zijn aanwezig, waardoor kleine hoeveelheden oestradiol en oestron in het bloed en de zaadvloeistof terechtkomen. Hoewel de Leydigcellen de belangrijkste bron van testiculair testosteron zijn, zijn steroïdogenese-enzymen ook aanwezig in andere cellen van de testikel (tubulair epitheel). Deze enzymen zijn mogelijk betrokken bij het creëren van de hoge lokale T-niveaus die nodig zijn voor een normale spermatogenese.

De testikels scheiden T episodisch af in plaats van continu, wat een van de redenen is voor de grote schommelingen in de spiegel van dit hormoon in het bloed (3-12 ng/ml bij een gezonde jonge man). Het circadiane ritme van de testosteronsecretie zorgt ervoor dat het gehalte in het bloed maximaal is in de vroege ochtend (rond 7 uur 's ochtends) en minimaal in de middag (rond 13 uur 's middags). T is voornamelijk in het bloed aanwezig als een complex met geslachtshormoonbindend globuline (SHBG), dat T en DHT met een grotere affiniteit bindt dan estradiol. De concentratie SHBG neemt af onder invloed van T en groeihormoon en neemt toe onder invloed van oestrogenen en schildklierhormonen. Albumine bindt androgenen minder sterk dan oestrogenen. Bij een gezond persoon bevindt ongeveer 2% van het serum-T zich in een vrije toestand, 60% is gebonden aan SHBG en 38% aan albumine. Zowel vrije T als T gebonden aan albumine (maar niet aan SHBG) ondergaan metabole transformaties. Deze transformaties beperken zich voornamelijk tot de reductie van de D4 ^- ketogroep met de vorming van 3α-OH- of 3β-OH-derivaten (in de lever). Daarnaast wordt de 17β-oxygroep geoxideerd tot de 17β-ketovorm. Ongeveer de helft van het geproduceerde testosteron wordt uitgescheiden in de vorm van androsteron, etiocholanolon en (in veel mindere mate) epiandrosteron. De concentratie van al deze 17-ketosteroïden in de urine laat geen oordeel toe over de productie van T, aangezien zwakke adrenale androgenen ook vergelijkbare metabole transformaties ondergaan. Andere uitgescheiden metabolieten van testosteron zijn het glucuronide (waarvan de concentratie in de urine van een gezond persoon goed correleert met de testosteronproductie), evenals 5α- en 5β-androstaan-Zalfa, 17β-diolen.

Fysiologische effecten van androgenen en hun werkingsmechanisme. Het fysiologische werkingsmechanisme van androgenen heeft kenmerken die hen onderscheiden van andere steroïde hormonen. Zo wordt T in de doelorganen van het voortplantingssysteem, de nieren en de huid, onder invloed van het intracellulaire enzym D4-5a ^- reductase omgezet in DHT, wat feitelijk androgene effecten veroorzaakt: een toename van de grootte en functionele activiteit van de accessoire geslachtsorganen, mannelijke haargroei en verhoogde secretie van de apocriene klieren. In skeletspieren is T echter zelf in staat de eiwitsynthese te verhogen zonder aanvullende transformaties. De receptoren van de tubuli seminiferi hebben blijkbaar een gelijke affiniteit voor T en DHT. Daarom behouden individuen met 5a-reductasedeficiëntie een actieve spermatogenese. Door omzetting in 5β-androsteen- of 53-pregnesteroïden kunnen androgenen, net als progestagenen, de hematopoëse stimuleren. De mechanismen van de invloed van androgeen op de lineaire groei en ossificatie van metafysen zijn nog niet voldoende onderzocht, hoewel de versnelde groei samengaat met een toename van de T-secretie tijdens de puberteit.

In doelorganen dringt vrij T door tot in het cytoplasma van cellen. Waar 5a-reductase in de cel aanwezig is, wordt het omgezet in DHT. T, of DHT (afhankelijk van het doelorgaan), bindt zich aan de cytosolische receptor, verandert de configuratie van het molecuul en daarmee de affiniteit voor de nucleaire acceptor. De interactie van het hormoon-receptorcomplex met laatstgenoemde leidt tot een toename van de concentratie van een aantal mRNA's, wat niet alleen te wijten is aan de versnelling van hun transcriptie, maar ook aan de stabilisatie van de moleculen. In de prostaatklier versterkt T ook de binding van methionine-mRNA aan ribosomen, waar grote hoeveelheden mRNA binnendringen. Dit alles leidt tot de activering van translatie met de synthese van functionele eiwitten die de toestand van de cel veranderen.