Sexualität, Reproduktion, Entwicklung und Wachstum

Androgene, Reproduktionssystem des Mannes

 
 
© H. Hinghofer-Szalkay

Androgen, Andrologie: ἀνδρός = Mann
Leydig-Zellen: Franz v. Leydig
Meiose: μείωσις = Verkleinerung
Müller-Gänge: Johann Müller
Östrogen: οἶστρος (lat. oestrus) = Leidenschaft, Stachel
Sertoli-Zellen: Enrico Sertoli
Testosteron: testis = Hoden,
στερεός = fest (>Steroid)


SRY (sex-determining region Y, auch testis determining factor TDF) ist ein Y-chromosomal codierter Transkriptionsfaktor. Unter seiner Wirkung entwickeln sich die (zunächst neutralen) Gonadenanlagen zu Hoden, fehlt er, entwickeln sie sich zu Ovarien. MIF (Müllerian inhibiting factor) wird nur in Sertoli-Zellen gebildet und bewirkt die Rückbildung der Müller-Gänge. Testosteron bringt die Wolff-Gänge dazu, sich zu Nebenhoden, Samenleiter und Samenblase zu entwickeln.

Testosteron sowie seine Metaboliten Dihydrotestosteron und Östradiol (das in vielen Geweben aus Testosteron entsteht) bewirken androgene Effekte. Der (intrazelluläre) Androgenrezeptor ist ein Transkriptionsfaktor, der von fast allen Zellen exprimiert wird; seine zahlreichen Wirkungen werden durch Koaktivatoren und Korepressoren modifiziert.

Die Testosteronsynthese wird durch Gonadotropine angeregt, und Testosteron bewirkt - zusammen mit Inhibin aus Sertoli-Zellen - negative Rückkopplung (gebremste Gonadotropinausschüttung) am hypothalamisch-hypophysären System.

Die Spermatogenese wird von Sertoli-Zellen unterstützt; diese haben zahlreiche Funktionen, z.B. die Erhaltung eines geeigneten micro-environment mittels Blut-Hoden-Schranke zwischen Spermatogonien und Spermatozyten, die Auslösung mitotischer Teilungen, Synthese eines androgenbindenden Proteins usw.


Geschlechtsrelevante Hormone beim Mann Spermatogenese Regelkreise

  Das Ablesen geschlechtschromosomal codierter Information führt zu Produkten (Faktoren), welche die indifferent angelegten Gonaden in eine bestimmte Richtung ausdifferenzieren lassen. Beim männlichen Organismus entstehen die Hoden (testes): diese haben zwei Aufgaben, nämlich

      (1) eine endokrine: Bildung männlicher Geschlechtshormone, und

      (2) eine exokrine: Bildung (Spermatogenese) und Freisetzung der Spermien.

Diese Funktionen ermöglichen männlicherseits die Fortpflanzung. Ein voll entwickelter Hoden sollte mindestens 3,5 cm lang sein und mehr als 12 ml Volumen (12-25) aufweisen.




TDF AMH Androgene Östrogene  Inhibin


>Abbildung: An- oder Abwesenheit von SRY entscheidet über die Entwicklung der indifferenten Gonaden zu Hoden oder Ovarien
Nach einer Vorlage bei dokimiscience.com


      Der Y-chromosomal codierte Hoden-determinierende Faktor (Testis determining factor TDF, auch Sex-determining region Y (SRY) protein) ist ein Transkriptionsfaktor (>Abbildung). Er tritt nach einer zunächst "neutralen" frühen Entwicklungsphase, in der sich die Gonadenanlagen männlicher und weiblicher Embryonen noch nicht unterscheiden, in Aktion (auch bei Karyotyp XXY: Klinefelter-Syndrom) und stimuliert die Entwicklung der Hoden; bei seiner Abwesenheit entwickeln sich die Gonadenanlagen zu Ovarien. Der TDF wird durch das SRY-Gen am Y-Chromosom kodiert

      Das Glykoprotein 'Anti-Müller-Hormon' (AMH, Müllerian inhibiting factor MIF - Gen auf Chromosom 19) wird nur von männlichen Feten in Sertoli-Zellen gebildet und bewirkt in den ersten Wochen die Rückbildung der Müller-Gänge. Die Wolff-Gänge hingegen entwickeln sich zu Nebenhoden, Samenleiter und Samenblase; ihre Differenzierung wird durch Testosteron gefördert.
 
      Über die Bedeutung des AMH bei der geschlechtsreifen Frau s. dort
 

<Abbildung: Testosteronspiegel im Blutplasma bei männlichen Organismen als Funktion der Lebensperiode
Nach einer Vorlage in Boron / Boulpaep, Medical Physiology, 3rd ed., Elsevier 2016


       Androgene (männliche Sexualhormone): Testosteron und vor allem sein Reduktionsprodukt 5-α-Dihydrotestosteron (DHT) haben starke, Dehydroepiandrosteron mäßige, Androstendion schwache androgene Wirkung.

Androgene liegen extrazellulär zu 98-99%
an Plasmaproteine gebunden vor:

      Etwa ein Drittel an Sexualhormonbindendes Globulin SHBG, dieses bindet spezifisch Testosteron, Dihydrotestosteron und 17β-Östradiol (E2);

      zwei Drittel an Albumin.

Nur 1-2% liegen als freies Testosteron vor.

  Steigender SHBG-Spiegel erhöht die Proteinfixierung, senkt die Verfügbarkeit freien Hormons und damit die Hormonwirkung.

   Testosteron wird zu ≈95% im Hoden von den Leydig-Zwischenzellen (und zu ≈5% im Rahmen der Steroidsynthese der Nebennierenrinde) gebildet - vor allem in den Morgenstunden (zirkadiane Rhythmik). Die Bildung steht unter dem Einfluss der Gonadotropine LH und FSH, die wiederum vom Hypothalamus über GnRH gesteuert werden; dieses wird pulsatil freigesetzt. Hohe Testosteronspiegel senken die GnRH-Pulsfrequenz (und damit die Testosteronbildung - negative Rückkopplung). Die FSH-Sekretion unterliegt überdies einer Bremsung durch Inhibin (s. unten).

 
>Abbildung: Umwandlung von Testosteron zu DHT

5α-Reduktase wird von zahlreichen Zellarten in unterschiedlichem Ausmaß produziert:

Isoform I z.B. in Gehirn, Haut, Nebenhoden

Isoform II z.B. in Muskelzellen (anabole Wirkung), Leber, Nieren, Prostata

Isoform III in sehr vielen verschiedenen Zellen

Männliches Verhaltensmuster, besonders belastbares Bewegungssystem (Muskel, Knochen) und Ausfall des Kopfhaares gehören zum typischen Wirkungsmuster der
5α-Reduktasen

In der Peripherie (Prostata und vesiculae seminales, Haut-Anhangsorgane) entsteht durch Einwirkung einer 5-α-Reduktase (>Abbildung) aus Testosteron das wesentlich stärker wirksame Dihydrotestosteron (DHT).
 
Testosteron und andere Androgene werden zum Großteil (≈98%) umgebaut (zu 17-Ketosteroiden in der Leber, zu DHT in der Prostata), sulfatiert / glukuroniert und in dieser Form mit  Harn und Stuhl ausgeschieden. Die Leber macht Testosteron (wie alle Steroide) durch Glukuronierung / Sulfatierung wasserlöslich und damit renal ausscheidbar. Der Abbau erfolgt zu Androstendion, Androsteron und anderen Metaboliten (17-Keto-Steroide). Ein wenig wird zu Östrogenen aromatisiert. (Oral aufgenommenes Testosteron wird durch den First-pass-Effekt der Leber zur Gänze metabolisiert; biologisch aktiv kann Testosteron über die Haut, z.B. transdermale Pflaster, aufgenommen werden.)

Die sulfatierten / glukuronierten Metabolite gelangen über die Galle in den Darm, von dort werden sie rückresorbiert (enterohepatischer Kreislauf). Die Ausscheidung erfolgt zum Großteil mit dem Harn, verhältnismäßig rasch: Die biologische Halbwertszeit von Testosteron, das in den Kreislauf gelangt ist, beträgt etwa eine Viertelstunde.

  Testosteron  (Serum, Plasma)
Höchste Werte (+20-40%) morgens
Männer: <50 Jahre 2,4-8,3, ≥50 Jahre 2,3-6,0 µg/l
Jungen: Tanner I 0,02-0,23; Tanner II 0,05-0,7; Tanner III 0,15-2,8; Tanner IV 1,05-5,45; Tanner V 2,65-8,0 µg/l
Tagesproduktion 5-10 mg/d
Biologische Halbwertszeit 10-20 Minuten
 

<Abbildung: Androgenrezeptormechanismus
Nach einer Vorlage bei Nat Clin Pract Urol 2009 (Nature Publishing Group)


In der Zelle binden Androgene an einen Androgenrezeptor. Dies ist ein Transkriptionsfaktor, der schon bei der embryonalen Entwicklung zur Verfügung steht und zeitlebens die Ausprägung männlicher Physis und Verhaltensmuster vermittelt. Er wird von fast allen Zellen exprimiert, seine sehr unterschiedliche Aktivität in verschiedenen Geweben erklärt sich durch die Wirkung zahlreicher Koaktivatoren und Korepressoren.

Im Extrazellulärraum ist Testosteron an Albumin und an Sex hormone-binding globulin (SHBG) gebunden. Beim Durchtritt durch die Zellmembran löst es sich von dieser Bindung. Dann erfolgt die Verwandlung zu Dihydrotestosteron (DHT) durch eine 5α-Reduktase. DHT verdrängt Hitzeschockprotein (HSP) von seiner Bindung am Androgenrezeptor (AR), an den sich das DHT nun anlagert. Der DHT-AR-Komplex wandert in den Zellkern und bindet an ein Androgen-response element. Das startet die Transkription von Zielgenen und damit den Hormoneffekt (<Abbildung).

Etwa 95% des zirkulierenden Testosterons stammt aus Leydig-Zellen; diese können die Vorstufe Cholesterin selbst bilden (Ac-CoA) oder über LDL endozytieren. Von der Adoleszenz bis ins Greisenalter nimmt der Plasma-Testosteronspiegel von Werten um ≈6 ng/ml um ≈1%/Jahr ab. Zusätzlich steigt der Blutspiegel an SHBG (sexualhormonbindendem Globulin) an - die Testosteronwirkung wird so mit zunehmendem Alter gedämpft.

Bei mangelnder Zahl oder Funktion von Androgenrezeptoren ist die geschlechtliche Entwicklung gestört (testikuläre Feminisierung).





>Abbildung: Testosteronwirkungen beim Mann
N>ch einer Vorlage in Koeppen and Stanton: Berne and Levy's Physiology, 6th ed. Mosby / Elsevier 2008

Einige Effekte beruhen auf direkter Wirkung des Testosteron, andere auf der von Dihydrotestosteron (DHT) und Östradiol (Ö2), die aus Testosteron umgewandelt wurden    HDL, LDL, VLDL s. dort

Zu den zahlreichen Wirkungen des Testosterons (Muskel- und Knochenwachstum, Schluss der Epiphysenfugen, Einfluss auf das Verhalten, Blutbildung u.a.) gehört auch die Reifung der Spermatozoen bei deren Passage durch Nebenhoden und vas deferens.

Androgene Effekte werden zu einem beträchtlichen Teil durch seine Metaboliten Dihydrotestosteron und Östradiol ausgeübt (>Abbildung). Aromatase in zahlreichen Geweben verwandelt Testosteron (das hier eigentlich ein Prohormon ist) in Östradiol, welches dann an Östradiolrezeptoren bindet und biologische Wirkung entfaltet.

Androgene Wirkungen (>Abbildung):

  Differenzierung der Wolff-schen Gänge in Epididymis (Nebenhoden), ductus deferens (Samenleiter) und vesicula seminalis (Samenblase)
 
  Regulation von Gonadotropinsynthese im Hypothalamus (negatives Feedback zusammen mit DHT, Senkung der GnRH-Pulsfrequenz) und Spermatogenese
 
  Ausbildung der sekundären Geschlechtsmerkmale (Kehlkopf → Stimmbruch, Behaarungstyp u.a.)
 
  Spermiogenese, Sekretionsanregung in Prostata und Samenbläschen (postpubertär)
 
  Libidosteigerung
 
  Anregung des Muskel- und Knochenwachstums (anabol)
 
  Anregung der Bildung roter Blutkörperchen (Erythropoese, s. rotes Blutbild)
 
  Salz- und Wasser-Retention (Niere)
 
  Wirkung auf das Nervensystem (Appetit, Aggressivität, psychosexuell männliche Verhaltensmuster, Förderung der Libido)
 


Beim Mann differenzieren Gonozyten (embryonale Keimzellen) nach der Geburt zu Spermatogonien, die Spermatogenese (Dauer jeweils 2 Monate) läuft in den tubuli seminiferi (Samenkanälchen) lebenslang ab. Die Spermatogenese wird durch FSH stimuliert (Wirkung auf Sertoli-Zellen), LH (in utero, mütterliches hCG) regt die Bildung von Testosteron in den Leydig-Zellen an.

  Zusammen mit Testosteron bewirkt 5α-Dihydrotestosteron (DHT) die peripubertäre Virilisierung, hält die Funktion der sekundären Geschlechtsmerkmale aufrecht und wirkt anabol. Während der Embryonalentwicklung trägt es zur Entwicklung des sinus urogenitalis (Prostata) und der äußeren Genitalien bei. DHT wird unter der Wirkung zweier Isoformen der 5α-Reduktase aus Testosteron gebildet:

   5α-Reduktase Typ 1: In Gehirn, Leber, Haut

   5α-Reduktase Typ 2: In Prostata und Nebenhoden

Das Androgenrezeptorgen liegt auf dem X-Chromosom. Ist das Rezeptorgen am X-Chromosom defekt, kann dieser Schaden nicht kompensiert werden, es ist ja kein zweites X-Chromosom vorhanden. Andererseits wird Testosteron gebildet (Y-Chromosom!), dieses kommt aber nicht zur Wirkung, da kein funktionierender Rezeptor vorliegt. Die betroffenen Patienten sind genotypisch und auch hormonell Männer (Testosteron vorhanden), phänotypisch jedoch Frauen (fehlende Wirkung).




 
<Abbildung: Bildung und Angriffspunkte von Östrogenen beim Mann
Nach Cooke PS, Nanjappa MK, Ko CM, Prins GS, Hess RA. Estrogens in Male Physiology. Physiol Rev 2017; 97: 995-1043

Aromatase verwandelt Testosteron (T) in Östradiol (E2) - im Gangsystem (Leydig-Zellen, 1 - der ergiebigere Weg) und durch Spermatozoen (2). Östrogenrezeptoren befinden sich hauptsächlich im Zellkern, einige auch in Zellmembran und Zytoplasma

Unten: Rezeptormuster in verschiedenen Abschnitten. Die Hauptaufgabe der efferenten Gefäße ist die Rückresorption von ≈90% der luminalen Flüssigkeit. Diese Konzentrierung der Samenflüssigkeit wird u.a. durch Steuerung der
ERα-Rezeptoren an zilienlosen Zellen (Box rechts oben) reguliert, die Physiologie ist ähnlich der von renalen Tubuluszellen

      "Weibliche" Geschlechtshormone: Östrogene und Progesteron werden nicht nur vom weiblichen, sondern auch vom männlichen Organismus gebildet und haben dort wichtige Funktionen (<Abbildung). Östradiol ist dabei das bestimmende Östrogen.
  Zu ≈80% entsteht beim Mann Östradiol in peripherem Gewebe (z.B. Fettgewebe) durch Einwirkung einer Aromatase auf Testosteron, ≈20% werden in den Leydig'schen Zwischenzellen des Hodens synthetisiert. Der Großteil (≈98%) wird - wie bei der Frau - an Eiweiß (SBG, Albumin) gebunden (biologisch nicht aktiv) transportiert.

    Östrogene beim Mann
Tagesproduktion 40 µg/d - davon 10-20% testikulären Ursprungs ("Sekretionsrate", 2-25 µg/d), 80-90% entstehen peripher aus zirkulierendem Testosteron und Androstendion

Östradiol (Serum): <52 ng/l
Jungen: Tanner I 3-15, Tanner II 3-10, Tanner III 5-15, Tanner IV 3-40, Tanner V 15-45 ng/l

Östriol (Serum / Plasma): <2 µg/l

Östron (Serum / Plasma): 15-65 ng/l

  Progesteron beim Mann
0,28-10,4 µg/l

Wirkung
: Östrogene wirken auf zwei Typen von Östrogenrezeptoren (estrogen receptors ER), den
ERα (ESR-1) und ERβ (ESR-2) (<Abbildung). Östradiol bindet an beide, Östron vor allem an ERα und Östriol an ERβ.

Östrogene hemmen die Synthese von Testosteron und seine Umwandlung in (das stärker wirksame) Dihydrotestosteron im Hoden, außerdem bewirken sie negative Rückkopplung an der Hypophyse (reduzierte Gonadotropinfreisetzung). Höhere Östrogenspiegel hemmen die Spermatogenese.

Auf Reifung und Mineralisierung des Knochens üben Östrogene auch beim Mann einen positiven Effekt aus; in der Pubertät regen sie das Längenwachstum an. Östradiol bewirkt auch beim Mann den Epiphysenfugenschluss (nicht Testosteron, wie früher angenommen wurde).

  Zusammenfassend: Testosteron bedarf zur Entfaltung seiner Wirkungen des Zusammenspiels mit Östradiol und DHT.




  
>Abbildung: Regelkreise beim Mann
Nach einer Vorlage in Boron / Boulpaep, Medical Physiology, 3rd ed., Elsevier 2016

Kleinzellige Neuronen im nucl. arcuatus und der präoptischen Region des Hypothalamus sezernieren GnRH (Gonadoliberin), das über lange Pfortadergefäße in den Hypophysenvorderlappen gelangt. Vorderlappenzellen produzieren daraufhin Gonadotropine (SFH und LH). LH bindet an Rezeptoren an Leydig-Zwischenztellen, Testosteron wird gebildet. FSH bindet an Rezeptoren in der basolateralen Membran von Sertoli-Zellen und regt Transkription und Proteinsynthese an (androgenbindendes Globulin, Aromatase, Wachstumsfaktoren, Inhibin).

Negatives Feedback zum Hypothalamus erfolgt auf folgenden Wegen: Testosteron hemmt die pulsatile Freisetzung von GnRH im Hypothalamus sowie die LH-Sekretion im Vorderlappen; Inhibin unterdrückt die Freisetzung von FSH im Vorderlappen der Hypophyse.
Sertolizellen produzieren auch Östogene, diese haben einen Feedback-Effekt auf den Hypothalamus - wie Testosteron und Dihydrotestosteron. Dies bremst die Gonadotropinausschüttung

      Das Glykoprotein Inhibin (>Abbildung) wird von Sertoli-Zellen (bei der Frau: Granulosazellen) gebildet. Seine Sekretion wird von FSH und Testosteron angeregt; seinerseits hemmt es die FSH-Freisetzung aus der Hypophyse (daher der Name; negative Rückkopplung). Damit bremst es auch die Spermatogenese ein; beim männlichen Embryo beteiligt es sich an der Rückbildung der Müller'schen Gänge.

Sertoli-Zellen spielen eine mehrfache Rolle:

   Erhaltung einer geeigneten Mikro-Umgebung über die Blut-Hoden-Schranke (zwischen Spermatogonien und Spermatozyten; die Blut-Hoden-Schranke schützt u.a. vor dem Eindringen von Gefahrenstoffen, z.B. mutagenen Giften)

   Initiierung der Meiose 

   Sekretion testikulärer Flüssigkeit (enthält Salze, Glykogen, Laktat, Glukose, Protein, Lipide, Enzyme..)

   Bildung von androgenbindendem Protein (ABP), das testikuläre Androgenanreicherung bewirkt, die für die Spermatogenese entscheidend ist. ABP  bindet Androgene (Testosteron, Dihydrotestosteron und 17-ß-Östradiol) in den Hodenkanälchen. Es hat dieselbe Aminosäuresequenz wie das Sexualhormonbindende Globulin SHBG, der Unterschied liegt in Bildungsort (SHBG: Leber) und gebundenen Zuckermolekülen


   Hormonproduktion (Anti-Müller-Hormon, Inhibin)


   Phagozytose der Zellbestandteile, die bei der Spermiogenese anfallen


   immunologischer Schutz der Spermatiden


<Abbildung: Physiologie der Leydig- und Sertoli-Zellen
Nach einer Vorlage in Boron / Boulpaep, Medical Physiology, 3rd ed., Elsevier 2016

Leydig-Zellen (links) verfügen über LH-Rezeptoren. Dockt LH an diese an, steigert die Zelle ihre Androgensynthese. Sertoli-Zellen (rechts) haben FSH-Rezeptoren; FSH regt die Bildung von ABP, Aromatase, Wachstumsfaktoren und Inhibin an.

   Merkhilfe: "L" → Leydig, LH; "S" → Sertoli, FSH

Die beiden Zellarten kommunizieren (crosstalk): Leydig-Zellen produzieren Testosteron, dieses gelangt in Sertoli-Zellen, die einen Teil des Testosterons in Östradiol
verwandeln (Aromatase!), und dieses regt wiederum Leydig-Zellen zur Proteinsynthese an. Sertoli-Zellen produzieren außerdem Wachstumsfaktoren, die auf Leydig-Zellen anregend wirken



  Die Spermatogenese umfasst mitotische Vermehrung von Spermatogonien (beginnend mit der Pubertät), bei jeweils einigen Zellen meiotische Teilung zu primären Spermatozyten (doppelt diploid) und dann (doppelt haploiden) Spermatiden, schließlich ihre Reifung zu einfach haploiden Spermatozoen (Spermien).

Ein erwachsener Mann produziert pro Sekunde etwa 1000 Spermien (≈45 Millionen pro Hoden täglich).


>Abbildung: Spermatogenese (schematisch)
Nach Vorlagen in Boron / Boulpaep, Medical Physiology, 3rd ed., Elsevier 2016

Während der frühen Embryogenese wandern Keimzellen zur Gonadenanlage und werden dort zu Spermatogonien. Beginnend mit der Pubertät, verdoppeln einige ihrenb Chromosomensatz und machen eine mitotische Teilung durch: Typ A-Zellen kehren zum Zellpool zurück, Typ B-Zellen teilen sich weiter. Resultat sind (diploide) Spermatogonien; diese teilen sich weiter und durchlaufen zwei meiotische Teilungen (diploide Spermatozyten, 4N DNS). Schließlich sind Spermatiden mit einfacher Chromosomenbestückung entstanden. Ein primärer Spermatozyt lässt vier Spermatozoen entstehen (dunkelgrünes Feld)
Zeitverlauf: Die Spermatogenese beginnt mit dem Eintreten in die Pubertät. Der gesamte Zyklus vom Spermatogonium bis zur fertigen Samenzelle dauert beim Menschen ≈74 Tage (bei den meisten Säugetieren 30-40 Tage). Der Vorgang ist hormon- und temperaturabhängig: Hohe Wirkkonzentrationen an Testosteron werden durch androgenbindende Faktoren ermöglicht; die Samenzellen vertragen am besten ≤35°C (Temperatur im Skrotum 2-5° unter Körperkerntemperatur).

Etwa 50 Tage verbringen die Spermatozoen in den Hoden, den Rest der Zeit in Hodennetz (rete testis), ductuli efferentes, Epididymis. Hier kommt es zu Reifung des Akrosoms, Entwicklung der Eigenbeweglichkeit, molekularer Umorganisierung der Plasmamembran, Erlangung der Befruchtungsfähigkeit (chemische Erkennung der, und Bindungsfähigkeit an die, zona pellucida) etc.

Altersabhängigkeit: Zwanzigjährige bilden täglich etwa 6,5 Millionen Spermien pro Gramm Hodenparenchym (ein Hoden wiegt ≈20g); bei ≈60jährigen fällt die Zahl auf ≤4 Millionen/g/d. Die Bildungs- und Transfergeschwindigkeit der Samenzellen ist nicht altersabhängig. Die Samenflüssigkeit (Ejakulat) besteht zu ≈10% aus Spermatozoen; ein Ejakulat sollte mindestens 20 Millionen Spermien pro ml enthalten (20-150 x 106). Mehr als 60% der Spermien sollten normale Form und Motilität aufweisen.

Ejakulat (Seminalflüssigkeit, seminal fluid):

≈90% des Volumens macht das Samenplasma aus, das zum Großteil aus Samenvesikeln, zu einem geringeren (≈1/5) aus Prostata und Bulbourethraldrüsen stammt. Das Ejakulat (<2 bis ≈5 ml) ist isoton, leicht basisch (pH 7-8) und enthält

   Salze (hohe Werte an Zink, Kalzium, Magnesium),

   Fruktose, Zitrat, Inositol

   Vitamine,

   Enzyme, z.B. saure (prostataspezifische) Phosphatase, Glukosidase

   weitere Stoffe, deren Funktion nur teilweise verstanden ist: Prostaglandine, Cholin, Spermin (Geruch), Aminosäuren...

Je ml enthält gesundes Ejakulat zwischen 20 und 150 Millionen Spermien.

 

<Abbildung: Interaktion zwischen Sertoli- und Samenzellen
Nach einer Vorlage in Boron / Boulpaep, Medical Physiology, 3rd ed., Elsevier 2016

Sertoli-Zellen sind über tight junctions miteinander verknüpft, zwischen ihnen liegen Spermatozyten. Die Reifung schreitet von der Peripherie zum Lumen fort

Samenflüssigkeit: Referenzwerte
Volumen
≥2,0 ml
pH
7,2-8,0
Spermienkonzentration
≥20 Mio/ml
Spermiengesamtzahl
≥40 Mio/Ejakulat
Motilität
≥50% mit Vorwärtsprogression
Morphologie
≥30% normalgestaltig
Vitalität
≥75% lebensfähig
Leukozyten
<1,0 Mio/ml
α-Glukosidase
≥20 mU/Ejakulat
Zink
≥2,4 µM/Ejakulat
Zitrat
≥52 µM/Ejakulat
Saure Phosphatase
≥200 U/Ejakulat
Fruktose
≥13 µM/Ejakulat




  GnRH steuert die Freisetzung der Gonadotropine (LH, FSH) aus dem Hypophysen-Vorderlappen. Dabei wirkt nur pulsatile GnRH-Freisetzung anregend; Dauerinfusion unterdrückt die LH- und FSH-Ausschüttung ("chemische Kastrierung" z.B. zur Behandlung von Prostatakrebs, Ziel: Senkung des Testosteronspiegels).

      FSH stützt über Wirkung von G-Protein-gekoppelten FSH-Rezeptoren (cAMP → Proteinkinase A) die Integrität der tubuli seminiferi im Hoden und wirkt (nach der Pubertät) über die Sertoli-Zellen fördernd auf die Gametogenese, wahrscheinlich mittels Wachstumsfaktoren. Inhibin aus den Sertoli-Zellen hat endokrine (hypothalamisch-hypophysäre Hemmung) und parakrine Wirkungen (anregend auf Leydig-Zellen).

      LH (ICSH: interstitial cell stimulating hormone) stimuliert die Testosteronbildung in den interstitiellen (Leydig-) Zellen über LH-Rezeptoren (→ cAMP, PKA, Proteinsynthese, Testosteronsynthese), die auch durch hCG stimuliert werden können (therapeutische Anwendung bei Oligospermie).

  FSH, LH  s. dort
Zwischen Leydig- und Sertoli-Zellen besteht direkte Kooperation: Erstere bilden Testosteron, das von letzteren aufgenommen und zur Östradiolbildung verwendet wird (sie verfügen über die dazu notwendige Aromatase). Östradiol diffundiert wiederum zur Leydig-Zelle. Weiters bildet die Sertoli-Zelle Wachstumsfaktoren (stimulieren die Spermatogenese) sowie ein androgenbindendes Protein, das in  ductus deferens und Hodenkanälchen Androgene bindet und ihre Wirkung erhöht.
 

          Zum hormonellen Wechselspiel zwischen Sertoli- und Leydig-Zellen s. dort.

  Regelkreis, negative Rückkopplung, biologische Wirkung: Inhibin aus den Sertoli-Zellen der tubuli seminiferi, und Testosteron aus den Leydig-Zellen wirken inhibierend auf Hypothalamus (nucl. arcuatus: GnRH) und Hypophysenvorderlappen (Testosteron über LH-, Inhibin über FSH-Freisetzung). Testosteron bewirkt im HVL eine negative Rückkopplung auf die LH-Freisetzung und im Hypothalamus auf die von GnRH, Inhibin auf die FSH-Freisetzung.


Eine Reise durch die Physiologie


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