Testosteron
Testosteron, ein Androgen, ist ein Steroidhormon, das von den Leydig-Zellen produziert wird. Die alternative Bezeichnung für Leydig-Zellen, interstitielle Zellen, spiegelt ihre Lage zwischen den Hodenkanälchen in den Hoden wider. Bei männlichen Embryonen wird Testosteron von den Leydig-Zellen bis zur siebten Entwicklungswoche sezerniert, wobei die höchsten Konzentrationen im zweiten Trimester erreicht werden. Diese frühe Freisetzung von Testosteron führt zur anatomischen Differenzierung der männlichen Geschlechtsorgane. In der Kindheit sind die Testosteronkonzentrationen niedrig. In der Pubertät steigen sie an, aktivieren die charakteristischen körperlichen Veränderungen und leiten die Spermatogenese ein.
Funktionen von Testosteron
Das ständige Vorhandensein von Testosteron ist notwendig, damit das männliche Fortpflanzungssystem ordnungsgemäß funktioniert, und die Leydig-Zellen produzieren etwa 6 bis 7 mg Testosteron pro Tag. Die Hodensteroidogenese (die Herstellung von Androgenen, einschließlich Testosteron) führt zu Testosteronkonzentrationen, die in den Hoden 100-mal höher sind als im Blutkreislauf. Die Aufrechterhaltung dieser normalen Testosteronkonzentration fördert die Spermatogenese, während ein niedriger Testosteronspiegel zu Unfruchtbarkeit führen kann. Neben der intratestikulären Sekretion wird Testosteron auch in den Blutkreislauf abgegeben und spielt eine wichtige Rolle bei der Muskelentwicklung, dem Knochenwachstum, der Entwicklung sekundärer Geschlechtsmerkmale und der Aufrechterhaltung der Libido (des Sexualtriebs) sowohl bei Männern als auch bei Frauen. Bei Frauen scheiden die Eierstöcke geringe Mengen Testosteron aus, wobei der größte Teil in Östradiol umgewandelt wird. Eine geringe Menge Testosteron wird bei beiden Geschlechtern auch von den Nebennieren abgesondert.
Steuerung des Testosterons
Die Regulierung der Testosteronkonzentration im gesamten Körper ist für die männliche Fortpflanzungsfunktion entscheidend. Das komplizierte Zusammenspiel zwischen dem endokrinen System und dem Fortpflanzungssystem ist in Abbildung 7 dargestellt.
Abbildung 11. Der Hypothalamus und die Hypophyse regulieren die Produktion von Testosteron und die Zellen, die die Spermatogenese unterstützen. Das Gonadotropin-Releasing-Hormon aktiviert den Hypophysenvorderlappen zur Produktion von luteinisierendem Hormon und follikelstimulierendem Hormon, die ihrerseits die Leydig-Zellen bzw. die Sertoli-Zellen stimulieren. Das System ist eine negative Rückkopplungsschleife, da die Endprodukte des Weges, Testosteron und Inhibin, mit der Aktivität des Gonadotropin-freisetzenden Hormons interagieren, um ihre eigene Produktion zu hemmen.
Die Regulierung der Testosteronproduktion der Leydigzellen beginnt außerhalb der Hoden. Der Hypothalamus und die Hypophyse im Gehirn integrieren externe und interne Signale, um die Testosteronsynthese und -sekretion zu steuern. Die Regulierung beginnt im Hypothalamus. Die pulsierende Freisetzung eines Hormons namens Gonadotropin-Releasing-Hormon aus dem Hypothalamus stimuliert die endokrine Freisetzung von Hormonen aus der Hypophyse. Die Bindung des Gonadotropin-Releasing-Hormons an seine Rezeptoren im Hypophysenvorderlappen stimuliert die Freisetzung der beiden Gonadotropine: des luteinisierenden Hormons und des follikelstimulierenden Hormons. Diese beiden Hormone sind sowohl bei Männern als auch bei Frauen entscheidend für die Fortpflanzungsfähigkeit. Beim Mann bindet das follikelstimulierende Hormon vor allem an die Sertoli-Zellen in den Hodenkanälchen, um die Spermatogenese zu fördern. Das follikelstimulierende Hormon regt die Sertoli-Zellen auch zur Produktion von Hormonen an, den so genannten Inhibinen, die die Freisetzung des follikelstimulierenden Hormons aus der Hypophyse hemmen und damit die Testosteronsekretion verringern. Diese Polypeptidhormone korrelieren direkt mit der Funktion der Sertoli-Zellen und der Spermienzahl; Inhibin B kann als Marker für die spermatogene Aktivität verwendet werden. Beim Mann bindet das luteinisierende Hormon an Rezeptoren auf den Leydig-Zellen in den Hoden und regt die Produktion von Testosteron an.
Eine negative Rückkopplungsschleife steuert vorwiegend die Synthese und Sekretion sowohl des follikelstimulierenden Hormons als auch des luteinisierenden Hormons. Niedrige Blutkonzentrationen von Testosteron stimulieren die hypothalamische Freisetzung von Gonadotropin-releasing Hormon. Das Gonadotropin-Releasing-Hormon stimuliert dann den Hypophysenvorderlappen zur Ausschüttung von luteinisierendem Hormon in den Blutkreislauf. Im Hoden bindet das luteinisierende Hormon an die Rezeptoren des luteinisierenden Hormons auf den Leydig-Zellen und stimuliert die Freisetzung von Testosteron. Wenn die Testosteronkonzentration im Blut eine kritische Schwelle erreicht, bindet das Testosteron selbst an Androgenrezeptoren sowohl im Hypothalamus als auch im Hypophysenvorderlappen und hemmt so die Synthese und Sekretion von Gonadotropin-Releasing-Hormon bzw. luteinisierendem Hormon. Wenn die Testosteronkonzentration im Blut wieder sinkt, interagiert das Testosteron nicht mehr in gleichem Maße mit den Rezeptoren, und das Gonadotropin-freisetzende Hormon und das luteinisierende Hormon werden wieder ausgeschüttet, wodurch die Testosteronproduktion wieder angeregt wird. Der gleiche Prozess findet mit dem follikelstimulierenden Hormon und Inhibin statt, um die Spermatogenese zu steuern.
Alter und das männliche Fortpflanzungssystem
Ein Rückgang der Leydig-Zellaktivität kann bei Männern ab dem 40. bis 50. Lebensjahr auftreten. Der daraus resultierende Rückgang der zirkulierenden Testosteronkonzentration kann zu Symptomen der Andropause führen, die auch als männliche Menopause bezeichnet wird. Der Rückgang der Sexualsteroide bei Männern ähnelt zwar der weiblichen Menopause, doch gibt es keine eindeutigen Anzeichen – wie etwa das Ausbleiben der Regelblutung – für den Beginn der Andropause. Stattdessen berichten Männer über Müdigkeit, verminderte Muskelmasse, Depressionen, Angstzustände, Reizbarkeit, Libidoverlust und Schlaflosigkeit. Es wird auch über eine Verringerung der Spermatogenese berichtet, die zu einer verminderten Fruchtbarkeit führt, und sexuelle Funktionsstörungen können ebenfalls mit Andropause-Symptomen in Verbindung gebracht werden.
Während einige Forscher glauben, dass bestimmte Aspekte der Andropause nur schwer vom Altern im Allgemeinen zu trennen sind, wird manchmal Testosteronersatz verschrieben, um einige Symptome zu lindern. Jüngste Studien haben gezeigt, dass eine Androgenersatztherapie bei älteren Männern das Auftreten von Depressionen begünstigt; andere Studien warnen jedoch vor einer langfristigen Behandlung der Andropause-Symptome mit Testosteron, da hohe Dosen das Risiko von Herzerkrankungen und Prostatakrebs stark erhöhen können.
Kapitelübersicht
Gameten sind die Fortpflanzungszellen, die sich zur Bildung von Nachkommen zusammenschließen. Organe, die Keimdrüsen genannt werden, produzieren die Keimzellen zusammen mit den Hormonen, die die menschliche Fortpflanzung regulieren. Die männlichen Geschlechtszellen werden als Spermien bezeichnet. Die Spermatogenese, also die Produktion von Spermien, findet in den Hodenkanälchen statt, die den größten Teil des Hodens ausmachen. Der Hodensack ist der Muskelsack, der die Hoden außerhalb der Körperhöhle hält.
Die Spermatogenese beginnt mit der mitotischen Teilung der Spermatogonien (Stammzellen), um primäre Spermatozyten zu erzeugen, die zwei Meiose-Teilungen durchlaufen, um zu sekundären Spermatozyten und dann zu haploiden Spermatiden zu werden. Während der Spermiogenese werden die Spermatiden in Spermatozoen (geformte Spermien) umgewandelt. Nach der Freisetzung aus den Hodenkanälchen wandern die Spermien in die Nebenhoden, wo sie weiter reifen. Bei der Ejakulation verlassen die Spermien die Nebenhoden durch den Ductus deferens, einen Gang im Samenstrang, der den Hodensack verlässt. Die Ampulle des Ductus deferens trifft am Ejakulationskanal auf die Samenblase, eine Drüse, die Fruktose und Proteine liefert. Die Flüssigkeit fließt weiter durch die Prostata-Harnröhre, wo Sekrete aus der Prostata hinzukommen, die das Sperma bilden. Diese Sekrete helfen den Spermien, durch die Harnröhre in den weiblichen Fortpflanzungstrakt zu gelangen. Sekrete aus den Bulbourethraldrüsen schützen die Spermien und reinigen und schmieren die penile (schwammartige) Harnröhre.
Der Penis ist das männliche Organ der Kopulation. Schwellkörpersäulen und Schwellkörper füllen sich mit Blut, wenn sexuelle Erregung die Blutgefäße des Penis erweitert. Testosteron reguliert und erhält die Geschlechtsorgane und den Sexualtrieb und löst die körperlichen Veränderungen der Pubertät aus. Das Zusammenspiel zwischen den Hoden und dem endokrinen System steuert die Produktion von Testosteron mit einer negativen Rückkopplungsschleife genau.
Selbsttest
Beantworten Sie die folgende(n) Frage(n), um zu sehen, wie gut Sie die im vorherigen Abschnitt behandelten Themen verstehen.
Fragen zum kritischen Denken
- Erläutern Sie kurz, warum reife Keimzellen nur einen Chromosomensatz tragen.
- Welche besonderen Merkmale weisen Spermien auf, aber nicht die Körperzellen, und wie funktionieren diese Spezialisierungen?
- Was trägt jede der drei akzessorischen Drüsen des Mannes zur Samenflüssigkeit bei?
- Beschreibe, wie die Erektion des Penis zustande kommt.
- Anabole Steroide (synthetisches Testosteron) bauen zwar Muskeln auf, können aber auch die Testosteronproduktion in den Hoden beeinträchtigen. Beschreiben Sie mit Hilfe Ihres Wissens über negative Rückkopplung, was mit der Testosteronproduktion in den Hoden geschieht, wenn ein Mann große Mengen synthetischen Testosterons einnimmt.
Glossar
Blut-Hoden-Schranke: Enge Verbindungen zwischen Sertoli-Zellen, die verhindern, dass Krankheitserreger aus dem Blut in die späteren Stadien der Spermatogenese eindringen und die Möglichkeit einer Autoimmunreaktion auf haploide Spermien verhindern
Bulbourethraldrüsen: (auch Cowper-Drüsen) Drüsen, die einen Gleitschleim absondern, der die Harnröhre vor und während der Ejakulation reinigt und schmiert
Schwellkörper: eine der beiden Schwellkörpersäulen im Penis, die sich während der Erektion mit Blut füllen
Schwellkörper (Corpora spongiosum): (Plural = Corpora cavernosa) Schwellkörpersäule im Penis, die sich bei einer Erektion mit Blut füllt und die Harnröhre des Penis im ventralen Teil des Penis umgibt
Ductus deferens: (auch Vas deferens) Gang, der die Spermien aus dem Nebenhoden durch den Samenstrang in den Samenleiter transportiert; auch Vas deferens genannt
Ejakulationsgang: Gang, der die Ampulle des Ductus deferens mit dem Gang der Samenblase an der Prostata-Urethra verbindet
Epididymis: (Plural = Nebenhoden) gewundene röhrenförmige Struktur, in der die Spermien zu reifen beginnen und bis zur Ejakulation gespeichert werden
Gamete: haploide Fortpflanzungszelle, die das genetische Material zur Bildung eines Nachkommen beiträgt
Glans penis: knolliges Ende des Penis, das eine große Anzahl von Nervenenden enthält
Gonadotropin-Releasing-Hormon (GnRH): vom Hypothalamus ausgeschüttetes Hormon, das die Produktion von follikelstimulierendem Hormon und luteinisierendem Hormon aus der Hirnanhangsdrüse reguliert
Gonaden: Fortpflanzungsorgane (Hoden bei Männern und Eierstöcke bei Frauen), die Geschlechtszellen und Fortpflanzungshormone produzieren
Eingeweidekanal: Öffnung in der Bauchdecke, die die Hoden mit der Bauchhöhle verbindet
Leydig-Zellen: Zellen zwischen den Hodenkanälchen, die Testosteron produzieren; eine Art von Interstitialzellen
Penis: männliches Begattungsorgan
Vorhaut: (auch Vorhaut) Hautlappen, der einen Kragen um die Eichel des Penis bildet und sie dadurch schützt und befeuchtet; auch als Vorhaut bezeichnet
Prostatadrüse: donutförmige Drüse an der Basis der Blase, die die Harnröhre umgibt und bei der Ejakulation Flüssigkeit zum Samen beiträgt
Scrotum: äußerer Beutel aus Haut und Muskeln, in dem die Hoden untergebracht sind
Samen: Ejakulationsflüssigkeit, die sich aus Spermien und Sekreten aus den Samenblasen, der Prostata und den Bulbourethraldrüsen zusammensetzt
Seminalblase: Drüse, die Samenflüssigkeit produziert, die zum Sperma beiträgt
Seminaltubuli: Röhrenstrukturen in den Hoden, in denen die Spermatogenese stattfindet
Sertoli-Zellen: Zellen, die die Keimzellen während des Prozesses der Spermatogenese unterstützen; eine Art von sustentakulären Zellen
Sperma: (auch Spermatozoon) männliche Keimzelle
Samenstrang: Bündel von Nerven und Blutgefäßen, das die Hoden versorgt; enthält den Ductus deferens
Spermatide: unreife Samenzellen, die durch die Meiose II der sekundären Spermatozyten entstehen
Spermatozyt: Zelle, die aus der Teilung des Spermatogoniums hervorgeht und die Meiose I und Meiose II zur Bildung von Spermatiden durchläuft
Spermatogenese: Bildung neuer Spermien, erfolgt in den Hodenkanälchen der Hoden
Spermatogonien: (Singular = Spermatogonium) diploide Vorläuferzellen, die zu Spermien werden
Spermiogenese: Umwandlung von Spermatiden in Spermatozoen während der Spermatogenese
Hoden: (Singular = Hoden) männliche Keimdrüsen