Fizjologia jąder

Jądra (testicles) zdrowego dorosłego człowieka są parzyste, jajowate, mają 3,6-5,5 cm długości i 2,1-3,2 cm szerokości. Każde waży około 20 g. Ze względu na położenie w mosznie gruczoły te mają temperaturę o 2-2,5 C niższą od temperatury jamy brzusznej, co sprzyja wymianie ciepła krwi między a. spermatica a powierzchownym układem żylnym. Odpływ żylny z jąder i ich przydatków tworzy splot, z którego krew wpływa do żyły nerkowej po lewej stronie i do żyły płciowej dolnej po prawej stronie. Jądro jest otoczone grubą torebką składającą się z 3 warstw: trzewnej, osłonki pochwowej, osłonki białkowej i wewnętrznej, osłonki naczyniowej. Osłonka białkowa ma strukturę włóknistą. Błony zawierają włókna mięśni gładkich, których skurcz sprzyja przemieszczaniu się plemników do najądrza. Pod torebką znajduje się około 250 piramidalnych płatów oddzielonych od siebie włóknistymi przegrodami. Każdy płat zawiera kilka krętych kanalików nasiennych o długości 30-60 cm. Kanaliki te stanowią ponad 85% objętości jądra. Krótkie, proste rurki łączą kanaliki bezpośrednio z siecią jądra, skąd plemniki wchodzą do przewodu najądrza. Ten ostatni, po wyprostowaniu, osiąga długość 4-5 m, a po zwinięciu tworzy głowę, ciało i ogon najądrza. Komórki Sertoliego i spermatocyty znajdują się w nabłonku otaczającym światło kanalika. Komórki Leydiga, makrofagi, naczynia krwionośne i naczynia limfatyczne znajdują się w tkance śródmiąższowej między kanalikami.

Komórki cylindryczne Sertoliego pełnią wiele funkcji: barierową (dzięki bliskim kontaktom ze sobą), fagocytarną, transportową (udział w przemieszczaniu się spermatocytów do światła kanalika) i wreszcie endokrynną (synteza i wydzielanie białka wiążącego androgeny i inhibiny). Poligonalne komórki Leydiga mają ultrastrukturę (czyt. gładkie retikulum endoplazmatyczne) i enzymy charakterystyczne dla komórek produkujących steroidy.

Jądra odgrywają ważną rolę w fizjologii rozrodu u mężczyzn. Tak więc nabycie męskiego fenotypu przez płód jest w dużej mierze zdeterminowane przez produkcję substancji hamującej Müllera i testosteronu przez jądra zarodkowe, a pojawienie się drugorzędnych cech płciowych w okresie dojrzewania i zdolność do reprodukcji są zdeterminowane przez aktywność steroidogenną i spermatogenną jąder.

Synteza, wydzielanie i metabolizm androgenów. W ich produkcji jądra odgrywają ważniejszą rolę niż kora nadnerczy. Wystarczy powiedzieć, że tylko 5% T powstaje poza jądrami. Komórki Leydiga są zdolne do syntezy go z octanu i cholesterolu. Synteza tego ostatniego w jądrach prawdopodobnie nie różni się od procesu zachodzącego w korze nadnerczy. Kluczowym etapem biosyntezy hormonów steroidowych jest konwersja cholesterolu do pregnenolonu, która obejmuje rozszczepienie łańcucha bocznego w obecności NADH i tlenu cząsteczkowego. Dalsza konwersja pregnenolonu do progesteronu może zachodzić na różne sposoby. U ludzi dominującą ścieżką jest najwyraźniej ścieżka D ⁵, podczas której pregnenolon jest przekształcany w 1 7a-hydroksypregnenolon, a następnie w dehydroepiandrosteron (DHEA) i T. Jednak ścieżka D ⁴ przez 17-hydroksyprogesteron i androstenedion jest również możliwa. Enzymami takich transformacji są 3beta-oksysteroid dehydrogenaza, 17a-hydroksylaza itp. W jądrach, podobnie jak w nadnerczach, wytwarzane są również koniugaty steroidowe (głównie siarczany). Enzymy rozszczepiające łańcuch boczny cholesterolu są zlokalizowane w mitochondriach, podczas gdy enzymy syntetyzujące cholesterol z octanu i testosteron z pregnenolonu znajdują się w mikrosomach. Regulacja substrat-enzym zachodzi w jądrach. Tak więc u ludzi hydroksylacja steroidów na 20 pozycji jest dość aktywna, a 20a-oksymetabolity progesteronu i pregnenolonu hamują 17a-hydroksylację tych związków. Ponadto testosteron może stymulować własną formację, wpływając na konwersję androstenedionu.

Dorosłe jądra produkują od 5 do 12 mg testosteronu dziennie, a także słabe androgeny dehydroepiandrosteron, androstenedion i androsten-3beta,17beta-diol. Tkanka jąder produkuje również niewielkie ilości dihydrotestosteronu, a obecne są enzymy aromatyzacyjne, co powoduje, że niewielkie ilości estradiolu i estronu przedostają się do krwi i płynu nasiennego. Chociaż komórki Leydiga są głównym źródłem testosteronu jąder, enzymy steroidogenezy są również obecne w innych komórkach jąder (nabłonek cewkowy). Mogą one brać udział w tworzeniu wysokich lokalnych poziomów T wymaganych do prawidłowej spermatogenezy.

Jądra wydzielają T epizodycznie, a nie ciągle, co jest jedną z przyczyn dużych wahań poziomu tego hormonu we krwi (3-12 ng/ml u zdrowego młodego mężczyzny). Dobowy rytm wydzielania testosteronu zapewnia jego maksymalną zawartość we krwi wczesnym rankiem (około godziny 7 rano) i minimalną po południu (około godziny 13). T występuje we krwi głównie jako kompleks z globuliną wiążącą hormony płciowe (SHBG), która wiąże T i DHT z większym powinowactwem niż estradiol. Stężenie SHBG zmniejsza się pod wpływem T i hormonu wzrostu, a zwiększa pod wpływem estrogenów i hormonów tarczycy. Albumina wiąże androgeny słabiej niż estrogeny. U zdrowej osoby około 2% surowiczego T znajduje się w stanie wolnym, 60% jest związane z SHBG, a 38% z albuminą. Zarówno wolny T, jak i T związany z albuminą (ale nie z SHBG) ulegają przemianom metabolicznym. Przemiany te ograniczają się głównie do redukcji grupy D4 ^- keto z utworzeniem pochodnych 3alpha-OH lub 3beta-OH (w wątrobie). Ponadto grupa 17beta-oksy jest utleniana do formy 17beta-keto. Około połowa wytworzonego testosteronu jest wydalana z organizmu w postaci androsteronu, etiocholanolonu i (w znacznie mniejszym stopniu) epiandrosteronu. Poziom wszystkich tych 17-ketosteroidów w moczu nie pozwala na ocenę produkcji T, ponieważ słabe androgeny nadnerczowe również podlegają podobnym przemianom metabolicznym. Inne wydalane metabolity testosteronu to jego glukuronid (którego poziom w moczu zdrowej osoby dobrze koreluje z produkcją testosteronu), a także 5alpha- i 5beta-androstane-Zalfa, 17beta-diole.

Fizjologiczne działanie androgenów i mechanizm ich działania. Mechanizm fizjologicznego działania androgenów ma cechy, które odróżniają je od innych hormonów steroidowych. Tak więc w narządach docelowych układu rozrodczego, nerkach i skórze, T pod wpływem wewnątrzkomórkowego enzymu D4-5a ^- reduktazy przekształca się w DHT, który w rzeczywistości powoduje efekty androgenne: zwiększenie wielkości i aktywności funkcjonalnej dodatkowych narządów płciowych, wzrost owłosienia typu męskiego i zwiększone wydzielanie gruczołów apokrynowych. Natomiast w mięśniach szkieletowych samo T jest zdolne do zwiększenia syntezy białek bez dodatkowych przekształceń. Receptory kanalików nasiennych najwyraźniej mają równe powinowactwo do T i DHT. Dlatego osoby z niedoborem 5a-reduktazy zachowują aktywną spermatogenezę. Poprzez przekształcenie w 5beta-androsteno- lub 53-pregnesteroidy, androgeny, podobnie jak progestageny, mogą stymulować hematopoezę. Mechanizmy wpływu androgenów na liniowy wzrost i kostnienie przynasad nie zostały wystarczająco zbadane, chociaż przyspieszenie wzrostu zbiega się ze wzrostem wydzielania testosteronu w okresie dojrzewania.

W narządach docelowych wolny T wnika do cytoplazmy komórek. Tam, gdzie w komórce znajduje się 5a-reduktaza, jest przekształcany w DHT. T lub DHT (w zależności od narządu docelowego) wiąże się z receptorem cytozolowym, zmienia konfigurację swojej cząsteczki i odpowiednio powinowactwo do akceptora jądrowego. Interakcja kompleksu hormon-receptor z tym ostatnim prowadzi do wzrostu stężenia szeregu mRNA, co jest spowodowane nie tylko przyspieszeniem ich transkrypcji, ale także stabilizacją cząsteczek. W gruczole krokowym T zwiększa również wiązanie mRNA metioniny do rybosomów, gdzie wnikają duże ilości mRNA. Wszystko to prowadzi do aktywacji translacji z syntezą funkcjonalnych białek, które zmieniają stan komórki.