睾丸生理学

健康成年人的睾丸（睾丸）成对，卵圆形，长3.6-5.5厘米，宽2.1-3.2厘米。每个睾丸重约20克。由于位于阴囊内，这些腺体的温度比腹腔温度低2-2.5摄氏度，这促进了精囊和浅表静脉系统之间的血液热交换。睾丸及其附件的静脉流出形成丛，血液由此进入左侧的肾静脉和右侧的下生殖静脉。睾丸被厚的囊膜包裹，该囊膜由3层组成：内脏膜（鞘膜）、蛋白膜和内脏膜（血管膜）。蛋白膜具有纤维结构。膜内含平滑肌纤维，平滑肌纤维收缩可促进精子进入附睾。睾丸囊下约有250个锥体小叶，小叶间由纤维隔膜隔开。每个小叶包含数条30-60厘米长的曲细精管。曲细精管占睾丸体积的85%以上。短而直的管道将曲细精管直接连接到睾丸网，精子由此进入附睾管。附睾管伸直时长4-5米，卷曲时则形成附睾的头部、体部和尾部。塞托利细胞和精母细胞位于小管管腔周围的上皮内。间质细胞、巨噬细胞、血管和淋巴管位于小管之间的间质组织中。

塞托利圆柱细胞发挥多种功能：屏障功能（由于彼此紧密接触）、吞噬功能、运输功能（参与精母细胞向小管腔的移动）以及内分泌功能（合成和分泌雄激素结合蛋白和抑制素）。多边形间质细胞具有超微结构（称为滑面内质网）和类固醇生成细胞特有的酶。

睾丸在男性生殖生理中发挥着重要作用。因此，胎儿获得男性表型很大程度上取决于胚胎睾丸产生的苗勒氏管抑制物质和睾酮，而青春期第二性征的出现和生殖能力则取决于睾丸的类固醇生成和精子发生功能。

雄激素的合成、分泌和代谢。睾丸在雄激素的生成过程中发挥着比肾上腺皮质更重要的作用。可以说，只有5%的睾酮是在睾丸外形成的。睾丸间质细胞能够利用乙酸盐和胆固醇合成雄激素。胆固醇在睾丸中的合成过程可能与肾上腺皮质中的过程并无不同。类固醇激素生物合成的关键阶段是胆固醇转化为孕烯醇酮，这需要在NADH和分子氧存在下裂解侧链。孕烯醇酮进一步转化为孕酮可以通过多种方式进行。在人类中，主要途径似乎是D ⁵途径，在此过程中孕烯醇酮转化为17a-羟基孕烯醇酮，然后再转化为脱氢表雄酮 (DHEA) 和睾酮 (T)。然而，也可能通过17-羟基孕酮和雄烯二酮进行D ⁴途径。此类转化所需的酶包括3β-氧代类固醇脱氢酶、17a-羟化酶等。睾丸与肾上腺一样，也会产生类固醇结合物（主要为硫酸盐）。切割胆固醇侧链的酶位于线粒体中，而从乙酸盐合成胆固醇和从孕烯醇酮合成睾酮的酶位于微粒体中。睾丸中存在底物-酶调控。因此，在人类中，20位类固醇羟基化作用非常活跃，而孕酮和孕烯醇酮的20a-羟基代谢物会抑制这些化合物的17a-羟基化作用。此外，睾酮可以刺激自身的生成，从而影响雄烯二酮的转化。

成年睾丸每天会产生5至12毫克睾酮，以及一些较弱的雄激素，例如脱氢表雄酮、雄烯二酮和雄烯-3β,17β-二醇。睾丸组织也会产生少量的二氢睾酮，并且存在芳香化酶，导致少量雌二醇和雌酮进入血液和精液。虽然睾丸间质细胞是睾酮的主要来源，但类固醇生成酶也存在于睾丸的其他细胞（管状上皮细胞）中。这些酶可能参与维持正常精子发生所需的局部高睾酮水平。

睾丸会间歇性地而非持续性地分泌睾酮，这也是血液中该激素水平波动较大（健康年轻男性的睾酮水平为 3-12 ng/ml）的原因之一。睾酮分泌的昼夜节律使其在清晨（上午 7 点左右）的血液含量达到最高，而在下午（下午 1 点左右）达到最低。睾酮在血液中主要以与性激素结合球蛋白 (SHBG) 的复合物形式存在，该复合物与睾酮和双氢睾酮 (DHT) 的结合力大于与雌二醇的结合力。在睾酮和生长激素的影响下，SHBG 的浓度会降低；在雌激素和甲状腺激素的影响下，SHBG 的浓度会升高。白蛋白与雄激素的结合力不如雌激素。在健康人中，约 2% 的血清睾酮处于游离状态，60% 与 SHBG 结合，38% 与白蛋白结合。游离睾酮和与白蛋白（但不包括 SHBG）结合的睾酮都会发生代谢转化。这些转化主要限于 D4 ^-酮基的还原，形成 3alpha-OH 或 3beta-OH 衍生物（在肝脏中）。此外，17beta-氧基被氧化为 17beta-酮形式。大约一半的睾酮以雄酮、乙胆烷醇酮和（程度小得多的）表雄酮的形式从体内排出。尿液中所有这些 17-酮类固醇的水平不足以判断 T 的产生，因为弱肾上腺雄激素也经历类似的代谢转化。睾酮的其他排泄代谢物是其葡萄糖醛酸苷（健康人尿液中的水平与睾酮产生密切相关），以及 5alpha- 和 5beta-雄甾烷-Zalfa、17beta-二醇。

雄激素的生理作用及其作用机制。雄激素的生理作用机制与其他类固醇激素相比，具有显著差异。例如，在生殖系统的目标器官（肾脏和皮肤）中，睾酮在细胞内酶D4-5a还原酶的作用下^转化为双氢睾酮（DHT），而双氢睾酮实际上会产生雄激素效应：例如：附属性器官增大、功能活跃度增强、男性毛发生长以及顶泌腺分泌增加。然而，在骨骼肌中，睾酮本身无需额外转化即可促进蛋白质合成。曲细精管的受体对睾酮和双氢睾酮的亲和力似乎相同。因此，5a还原酶缺乏的个体仍能保持活跃的生精功能。雄激素与孕激素类似，通过转化为5β-雄烯二酮或5β-孕甾体，可以刺激造血。尽管青春期生长加速与 T 分泌增加相一致，但雄激素对线性生长和干骺端骨化的影响机制尚未得到充分研究。

在靶器官中，游离睾酮（T）会渗透到细胞质中。在细胞中存在5α还原酶的地方，它会被转化为双氢睾酮（DHT）。睾酮或双氢睾酮（DHT）（取决于靶器官）会与胞浆受体结合，改变其分子结构，从而改变其与核受体的亲和力。激素受体复合物与受体的相互作用会导致多种mRNA浓度升高，这不仅是因为其转录加速，还因为分子的稳定性增强。在前列腺中，睾酮还能促进蛋氨酸mRNA与核糖体的结合，大量mRNA会进入核糖体。所有这些都会激活翻译，合成功能性蛋白质，从而改变细胞状态。