Physiology of the Hypothalamic–Pituitary–Testicular (HPT) Axis และ Spermatogenesis
ระบบสืบพันธุ์เพศชายมี 2 หน้าที่หลัก
คือ
1.
สร้างฮอร์โมนเพศชาย (androgen
production)
2.
สร้างอสุจิ (spermatogenesis)
1. Hypothalamic–Pituitary–Testicular (HPT) Axis
Hypothalamus
- หลั่ง GnRH แบบ pulsatile
- GnRH
pulse generator อยู่ที่ arcuate nucleus
- ความถี่ของ GnRH pulse เป็นตัวกำหนดการหลั่ง LH/FSH
- ถูกควบคุมโดย
- ↑ Kisspeptin, Neurokinin B,
Leptin, Glutamate
- ↓ Testosterone, Estradiol,
Cortisol, Opioids
Pituitary
GnRH กระตุ้น gonadotroph → หลั่ง
LH
- หลั่งเป็น pulse ทุก ~90–120 นาที
- กระตุ้น Leydig cell
- เพิ่ม testosterone synthesis
FSH
- กระตุ้น Sertoli cell
- สนับสนุน spermatogenesis
- กระตุ้น inhibin B production
Continuous GnRH stimulation
- ทำให้ GnRH receptor downregulation
- LH/FSH
ลดลง
- เป็นหลักการของการใช้ GnRH agonist ใน
- Prostate
cancer
- Precocious
puberty
2. Testicular Anatomy
Interstitial compartment
ประกอบด้วย
- Leydig
cells
- Blood
vessels
- Macrophages
- Fibroblasts
หน้าที่หลัก
→ สร้าง testosterone
Seminiferous tubule compartment
คิดเป็น 80–90% ของ testicular
volume
ประกอบด้วย
- Sertoli
cells
- Germ
cells
หน้าที่
→ spermatogenesis
3. Leydig Cell Function
LH → LH
receptor
↓
cAMP
↓
Protein kinase A
↓
Steroidogenesis
↓
Testosterone production
Testosterone production
ผู้ชายปกติสร้าง testosterone
≈ 4–9 mg/day
เป็นพื้นฐานของ testosterone replacement
therapy
4. Testosterone Biosynthesis
Cholesterol
↓
Pregnenolone
(CYP11A1)
↓
17-OH pregnenolone
(CYP17)
↓
DHEA
↓
Androstenedione
↓
Testosterone
Rate-limiting step
StAR protein
- ขน cholesterol เข้า mitochondria
- เป็นขั้นตอนสำคัญที่สุดของ steroidogenesis
5. Testosterone Metabolism
Aromatization
Testosterone
↓
Estradiol (E2)
โดย aromatase
แหล่งสร้าง E2 ที่สำคัญที่สุดในผู้ชาย
→ adipose tissue
Estradiol มีบทบาท
- Bone
maturation
- Epiphyseal
closure
- Bone
density
- Sexual
function
- Negative
feedback ต่อ LH/FSH
Estradiol deficiency
พบ
- Osteoporosis
- Delayed
epiphyseal closure
- Increased
body fat
- Sexual
dysfunction
5α-reduction
Testosterone
↓
DHT
โดย 5α-reductase
DHT
- androgen
potency สูงกว่า testosterone
- มีบทบาทสำคัญต่อ
- External
genitalia development
- Prostate
growth
- Male
pattern baldness
5α-reductase
isoenzymes
Type 1
- Skin
- Liver
Type 2
- Prostate
- Genital
skin
- Urogenital
tract
เป็นเป้าหมายของ
- Finasteride
- Dutasteride
6. Negative Feedback
LH regulation
Estradiol
ยับยั้ง
- GnRH
secretion
- LH
secretion
Testosterone/DHT
ยับยั้ง
- Pituitary
LH secretion
- ลด GnRH pulse frequency
FSH regulation
ตัวควบคุมสำคัญที่สุดคือ
Inhibin B
สร้างจาก Sertoli cell
↓
ยับยั้ง FSH secretion
ดังนั้น
Seminiferous tubule damage
↓
Inhibin B ต่ำ
↓
FSH สูง
แม้ testosterone ปกติได้
7. SHBG และ Testosterone
Testosterone ในเลือด
- Free
testosterone 0.5–3%
- SHBG-bound
30–44%
- Albumin-bound
ส่วนใหญ่ที่เหลือ
Bioavailable testosterone
= Free + Albumin-bound testosterone
SHBG สูง
- Aging
- Hyperthyroidism
- Estrogen
SHBG ต่ำ
- Obesity
- Hypothyroidism
- Androgen
therapy
8. Spermatogenesis
เกิดใน seminiferous tubules
แบ่งเป็น 3 ระยะ
1. Mitotic phase
Stem cell
↓
Spermatogonia
↓
B spermatogonia
2. Meiotic phase
Primary spermatocyte
↓
Secondary spermatocyte
↓
Spermatid
3. Spermiogenesis
Spermatid
↓
Mature spermatozoa
ระยะเวลา
สร้าง sperm จนเสร็จ
≈ 64–74 วัน
epididymal transit
≈ 12–21 วัน
รวมประมาณ
75–95 วัน (~3 เดือน)
Clinical pearl: การเปลี่ยนแปลงใด ๆ
ที่มีผลต่อ spermatogenesis (เช่น ไข้สูง, เคมีบำบัด, varicocele repair) มักเห็นผลใน semen
analysis หลังจากนั้นประมาณ 3 เดือน
9. Hormonal Control of Spermatogenesis
ต้องอาศัยทั้ง
FSH
- กระตุ้น Sertoli cell โดยตรง
LH
- กระตุ้น Leydig cell
- เพิ่ม intratesticular testosterone
โดย intratesticular testosterone สูงกว่า serum ถึง
60–100 เท่า
ทั้ง FSH และ testosterone
จำเป็นต่อการเริ่มและคงไว้ซึ่ง spermatogenesis
10. Blood–Testis Barrier
สร้างโดย tight junctions ระหว่าง
Sertoli cells
หน้าที่
- ป้องกัน immune attack ต่อ germ cells
- สร้าง microenvironment สำหรับ meiosis
- ควบคุมการผ่านของสารต่าง ๆ เข้าสู่ seminiferous tubule
11. Testicular Function Throughout Life
Fetal period
- Testosterone
เริ่มสร้างสัปดาห์ที่ 7 ของ gestation
- จำเป็นต่อ male sexual differentiation
Neonatal period ("Mini-puberty")
ช่วง 3–6 เดือนแรกหลังคลอด
LH/FSH ↑
↓
Testosterone ↑
บทบาท
- Penile
growth
- Testicular
descent
- Sertoli
cell proliferation
Puberty
GnRH pulse generator activation
↓
LH/FSH ↑
↓
Testosterone ↑
↓
Sexual maturation และ spermatogenesis
Aging
หลังอายุ ~50 ปี
- Total
testosterone ลด ~0.5–1%/ปี
- SHBG เพิ่มขึ้น
- Free
testosterone ลดเร็วกว่าระดับ total testosterone
Key Clinical Pearls
- LH
→ Leydig cell → Testosterone
- FSH
→ Sertoli cell → Spermatogenesis
- Inhibin
B เป็น negative feedback หลักของ FSH
- Estradiol
มีความสำคัญต่อ bone health และ feedback
regulation ในผู้ชาย
- Intratesticular
testosterone สูงกว่า serum 60–100 เท่า
และจำเป็นต่อการสร้างอสุจิ
- Spermatogenesis
ใช้เวลาประมาณ 3 เดือน
- Continuous
GnRH stimulation →
LH/FSH suppression
- SHBG
มีผลต่อ total testosterone มากกว่า free
testosterone
- Mini-puberty
ในทารกชายเป็นช่วงสำคัญต่อการพัฒนาระบบสืบพันธุ์ในอนาคต
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น