Physiologie der Hoden

Die Hoden (Hoden) eines gesunden Erwachsenen sind paarig, eiförmig, 3,6–5,5 cm lang und 2,1–3,2 cm breit. Jeder wiegt etwa 20 g. Aufgrund ihrer Lage im Hodensack haben diese Drüsen eine um 2–2,5 °C niedrigere Temperatur als die Temperatur der Bauchhöhle, was den Wärmeaustausch des Blutes zwischen a fördert. Spermatica und das oberflächliche Venensystem. Der venöse Abfluss aus den Hoden und ihren Anhangsgebilden bildet einen Plexus, dessen Blut links in die Nierenvene und rechts in die Vena genitalis inferior gelangt. Der Hoden ist von einer dicken Kapsel umgeben, die aus 3 Schichten besteht: viszeral, Tunica vaginalis, Proteinhülle und inner, Tunica vasculosa. Die Proteinhülle hat eine faserige Struktur. Die Membranen enthalten glatte Muskelfasern, deren Kontraktion die Bewegung der Spermien in den Nebenhoden fördert. Unter der Kapsel befinden sich etwa 250 pyramidenförmige Läppchen, die durch faserige Trennwände voneinander getrennt sind. Jedes Läppchen enthält mehrere gewundene Samenkanälchen von 30–60 cm Länge. Diese Kanälchen machen mehr als 85 % des Hodenvolumens aus. Kurze, gerade Röhren verbinden die Kanälchen direkt mit dem Rete testis, von wo aus die Spermien in den Gang des Nebenhodens gelangen. Dieser erreicht im begradigten Zustand eine Länge von 4–5 m und bildet im gewundenen Zustand Kopf, Körper und Schwanz des Nebenhodens. Sertoli-Zellen und Spermatozyten befinden sich im Epithel, das das Lumen des Kanälchens umgibt. Leydig-Zellen, Makrophagen, Blut- und Lymphgefäße liegen im interstitiellen Gewebe zwischen den Kanälchen.

Sertoli-Zylinderzellen erfüllen viele Funktionen: Barriere (aufgrund enger Kontakte untereinander), Phagozytose, Transport (Beteiligung an der Bewegung von Spermatozyten zum Tubuluslumen) und schließlich endokrine (Synthese und Sekretion von Androgen-bindendem Protein und Inhibin). Polygonale Leydig-Zellen weisen eine Ultrastruktur (ausgeprägtes glattes endoplasmatisches Retikulum) und Enzyme auf, die für steroidproduzierende Zellen charakteristisch sind.

Die Hoden spielen eine wichtige Rolle in der Fortpflanzungsphysiologie des Mannes. So wird die Entwicklung des männlichen Phänotyps durch den Fötus maßgeblich durch die Produktion der Müllerschen Hemmsubstanz und von Testosteron in den embryonalen Hoden bestimmt, und das Auftreten sekundärer Geschlechtsmerkmale während der Pubertät sowie die Fortpflanzungsfähigkeit werden durch die steroidogene und spermatogene Aktivität der Hoden bestimmt.

Synthese, Sekretion und Metabolismus von Androgenen. Bei ihrer Produktion spielen die Hoden eine wichtigere Rolle als die Nebennierenrinde. Es genügt zu sagen, dass nur 5 % des Testosterons außerhalb der Hoden gebildet werden. Leydig-Zellen können es aus Acetat und Cholesterin synthetisieren. Die Synthese des Cholesterins in den Hoden unterscheidet sich wahrscheinlich nicht von dem in der Nebennierenrinde. Der Schlüsselschritt in der Biosynthese von Steroidhormonen ist die Umwandlung von Cholesterin in Pregnenolon, die die Spaltung der Seitenkette in Gegenwart von NADH und molekularem Sauerstoff beinhaltet. Die weitere Umwandlung von Pregnenolon in Progesteron kann auf verschiedene Weise erfolgen. Beim Menschen ist der vorherrschende Weg offenbar der D5 ^- Weg, bei dem Pregnenolon in 17a-Hydroxypregnenolon und dann in Dehydroepiandrosteron (DHEA) und Testosteron umgewandelt wird. Möglich ist jedoch auch der D4 ^- Weg über 17-Hydroxyprogesteron und Androstendion. Die Enzyme dieser Umwandlungen sind 3beta-Oxysteroid-Dehydrogenase, 17a-Hydroxylase usw. In den Hoden werden ebenso wie in den Nebennieren Steroidkonjugate (hauptsächlich Sulfate) produziert. Die Enzyme, die die Seitenkette des Cholesterins spalten, sind in den Mitochondrien lokalisiert, während die Enzyme, die Cholesterin aus Acetat und Testosteron aus Pregnenolon synthetisieren, in den Mikrosomen lokalisiert sind. In den Hoden findet eine Substrat-Enzym-Regulation statt. So ist beim Menschen die Steroidhydroxylierung an der 20. Position recht aktiv, und 20a-Oxymetaboliten von Progesteron und Pregnenolon hemmen die 17a-Hydroxylierung dieser Verbindungen. Darüber hinaus kann Testosteron seine eigene Bildung stimulieren und so die Umwandlung von Androstendion beeinflussen.

Die erwachsenen Hoden produzieren täglich 5 bis 12 mg Testosteron sowie die schwachen Androgene Dehydroepiandrosteron, Androstendion und Androsten-3β,17β-diol. Das Hodengewebe produziert zudem geringe Mengen Dihydrotestosteron, und es sind Aromatisierungsenzyme vorhanden, die dazu führen, dass geringe Mengen Estradiol und Estron in Blut und Samenflüssigkeit gelangen. Obwohl die Leydig-Zellen die Hauptquelle für testikuläres Testosteron sind, finden sich Steroidogenese-Enzyme auch in anderen Zellen des Hodens (Tubulepithel). Sie könnten an der Bildung der hohen lokalen Testosteronspiegel beteiligt sein, die für eine normale Spermatogenese erforderlich sind.

Die Hoden scheiden Testosteron episodisch und nicht kontinuierlich aus, was einer der Gründe für die starken Schwankungen des Hormonspiegels im Blut ist (3–12 ng/ml bei gesunden jungen Männern). Der zirkadiane Rhythmus der Testosteronausschüttung sorgt dafür, dass der Testosteronspiegel im Blut am frühen Morgen (ca. 7 Uhr) maximal und am Nachmittag (ca. 13 Uhr) minimal ist. Testosteron kommt im Blut hauptsächlich als Komplex mit Sexualhormon-bindendem Globulin (SHBG) vor, das Testosteron und DHT stärker bindet als Estradiol. Die SHBG-Konzentration sinkt unter dem Einfluss von Testosteron und Wachstumshormonen und steigt unter dem Einfluss von Östrogenen und Schilddrüsenhormonen an. Albumin bindet Androgene weniger stark als Östrogene. Bei gesunden Menschen liegen etwa 2 % des Serum-Tesla-Spiegels in freiem Zustand vor, 60 % sind an SHBG und 38 % an Albumin gebunden. Sowohl freies als auch an Albumin gebundenes T (nicht jedoch SHBG) unterliegen metabolischen Veränderungen. Diese Umwandlungen beschränken sich hauptsächlich auf die Reduktion der D4 ^- Ketogruppe unter Bildung von 3alpha-OH- oder 3beta-OH-Derivaten (in der Leber). Außerdem wird die 17beta-Oxygruppe zur 17beta-Ketoform oxidiert. Etwa die Hälfte des produzierten Testosterons wird als Androsteron, Etiocholanolon und (in viel geringerem Maße) Epiandrosteron aus dem Körper ausgeschieden. Der Spiegel all dieser 17-Ketosteroide im Urin erlaubt keine Beurteilung der T-Produktion, da auch schwache Nebennierenandrogene ähnliche metabolische Umwandlungen durchlaufen. Andere ausgeschiedene Metaboliten von Testosteron sind sein Glucuronid (dessen Spiegel im Urin eines gesunden Menschen gut mit der Testosteronproduktion korreliert) sowie 5alpha- und 5beta-Androstan-Zalfa, 17beta-Diole.

Physiologische Wirkungen von Androgenen und ihr Wirkmechanismus. Der physiologische Wirkmechanismus von Androgenen weist Merkmale auf, die sie von anderen Steroidhormonen unterscheiden. So wird Testosteron in den Zielorganen des Fortpflanzungssystems, den Nieren und der Haut, unter dem Einfluss des intrazellulären Enzyms D4-5a ^- Reduktase in DHT umgewandelt, das tatsächlich androgene Wirkungen hervorruft: eine Zunahme der Größe und funktionellen Aktivität der akzessorischen Geschlechtsorgane, männliches Haarwachstum und erhöhte Sekretion der apokrinen Drüsen. In der Skelettmuskulatur ist Testosteron jedoch selbst in der Lage, die Proteinsynthese ohne zusätzliche Transformationen zu steigern. Die Rezeptoren der Samenkanälchen haben offenbar die gleiche Affinität zu Testosteron und DHT. Daher behalten Personen mit 5a-Reduktase-Mangel die aktive Spermatogenese. Durch die Umwandlung in 5beta-Androsten- oder 53-Pregnesteroide können Androgene wie Gestagene die Hämatopoese stimulieren. Die Mechanismen des Androgeneinflusses auf das lineare Wachstum und die Verknöcherung der Metaphysen sind noch nicht ausreichend erforscht, obwohl die Wachstumsbeschleunigung mit einer Zunahme der Testosteronsekretion während der Pubertät einhergeht.

In Zielorganen dringt freies T in das Zytoplasma der Zellen ein. Wo 5α-Reduktase in der Zelle vorhanden ist, wird sie in DHT umgewandelt. T oder DHT (je nach Zielorgan) bindet an den zytosolischen Rezeptor, verändert die Konfiguration seines Moleküls und dementsprechend die Affinität zum Kernakzeptor. Die Interaktion des Hormon-Rezeptor-Komplexes mit diesem führt zu einer Erhöhung der Konzentration einer Reihe von mRNAs, was nicht nur auf die Beschleunigung ihrer Transkription, sondern auch auf die Stabilisierung der Moleküle zurückzuführen ist. In der Prostata verstärkt T zudem die Bindung von Methionin-mRNA an Ribosomen, wo große Mengen mRNA eindringen. All dies führt zur Aktivierung der Translation mit der Synthese funktioneller Proteine, die den Zustand der Zelle verändern.