Fyziológia semenníkov

Semenníky (semenníky) zdravého dospelého človeka sú párové, vajcovité, dlhé 3,6-5,5 cm a široké 2,1-3,2 cm. Každý váži približne 20 g. Vďaka svojmu umiestneniu v miešku majú tieto žľazy teplotu o 2-2,5 °C nižšiu ako teplota brušnej dutiny, čo podporuje výmenu tepla krvi medzi a. spermatica a povrchovým žilovým systémom. Žilový odtok zo semenníkov a ich príveskov tvorí plexus, z ktorého krv vstupuje do renálnej žily vľavo a do dolnej genitálnej žily vpravo. Semenník je obklopený hrubou kapsulou pozostávajúcou z 3 vrstiev: viscerálnej, tunica vaginalis, proteínového obalu a vnútornej, tunica vasculosa. Bielkovinový obal má vláknitú štruktúru. Membrány obsahujú vlákna hladkého svalstva, ktorých kontrakcia podporuje pohyb spermií do nadsemenníka. Pod kapsulou sa nachádza približne 250 pyramídových lalokov oddelených od seba vláknitými priečkami. Každý lalok obsahuje niekoľko stočených semenných kanálikov dlhých 30 – 60 cm. Tieto kanáliky tvoria viac ako 85 % objemu semenníka. Krátke rovné kanáliky spájajú kanáliky priamo so sieťou semenníkov (rete testis), odkiaľ spermie vstupujú do vývodu nadsemenníka (epididymis). Ten po narovnaní dosahuje dĺžku 4 – 5 m a po stočení tvorí hlavu, telo a chvost nadsemenníka. Sertoliho bunky a spermatocyty sa nachádzajú v epiteli obklopujúcom lúmen kanálika. Leydigove bunky, makrofágy, krvné cievy a lymfatické cievy sa nachádzajú v intersticiálnom tkanive medzi kanálikmi.

Sertoliho valcovité bunky plnia mnoho funkcií: bariérovú (vďaka úzkym vzájomným kontaktom), fagocytárnu, transportnú (účasť na pohybe spermatocytov do lúmenu tubulu) a nakoniec endokrinnú (syntéza a sekrécia androgén-viažuceho proteínu a inhibínu). Polygonálne Leydigove bunky majú ultraštruktúru (výrazné hladké endoplazmatické retikulum) a enzýmy charakteristické pre bunky produkujúce steroidy.

Semenníky zohrávajú dôležitú úlohu vo fyziológii reprodukcie u mužov. Získanie mužského fenotypu plodom je teda do značnej miery určené produkciou Müllerovej inhibičnej látky a testosterónu embryonálnymi semenníkmi a výskyt sekundárnych pohlavných znakov počas puberty a schopnosť reprodukcie sú určené steroidogénnou a spermatogénnou aktivitou semenníkov.

Syntéza, sekrécia a metabolizmus androgénov. Pri ich produkcii zohrávajú semenníky dôležitejšiu úlohu ako kôra nadobličiek. Stačí povedať, že iba 5 % testosterónu sa tvorí mimo semenníkov. Leydigove bunky sú schopné ho syntetizovať z acetátu a cholesterolu. Syntéza cholesterolu v semenníkoch sa pravdepodobne nelíši od procesu prebiehajúceho v kôre nadobličiek. Kľúčovým štádiom biosyntézy steroidných hormónov je premena cholesterolu na pregnenolón, ktorá zahŕňa štiepenie bočného reťazca v prítomnosti NADH a molekulárneho kyslíka. Ďalšia premena pregnenolónu na progesterón môže prebiehať rôznymi spôsobmi. U ľudí je zrejme prevládajúcou cestou D5-cesta ^, počas ktorej sa pregnenolón premieňa na 17a-hydroxypregnenolón a potom na dehydroepiandrosterón (DHEA) a testosterón. Možná je však aj D4 ^- cesta cez 17-hydroxyprogesterón a androstendión. Enzýmy takýchto transformácií sú 3β-oxysteroid dehydrogenáza, 17α-hydroxyláza atď. V semenníkoch, rovnako ako v nadobličkách, sa tiež produkujú steroidné konjugáty (hlavne sulfáty). Enzýmy, ktoré štiepia bočný reťazec cholesterolu, sú lokalizované v mitochondriách, zatiaľ čo enzýmy, ktoré syntetizujú cholesterol z acetátu a testosterón z pregnenolónu, sa nachádzajú v mikrozómoch. Regulácia substrát-enzým existuje v semenníkoch. U ľudí je teda steroidná hydroxylácia v 20. polohe pomerne aktívna a 20α-oxymetabolity progesterónu a pregnenolónu inhibujú 17α-hydroxyláciu týchto zlúčenín. Okrem toho môže testosterón stimulovať svoju vlastnú tvorbu, čím ovplyvňuje premenu androstendiónu.

Dospelé semenníky produkujú 5 až 12 mg testosterónu denne, ako aj slabé androgény dehydroepiandrosterón, androstendión a androstén-3beta,17beta-diol. Testikulárne tkanivo tiež produkuje malé množstvo dihydrotestosterónu a sú prítomné aromatizačné enzýmy, čo vedie k tomu, že malé množstvo estradiolu a estrónu vstupuje do krvi a semennej tekutiny. Hoci Leydigove bunky sú hlavným zdrojom testikulárneho testosterónu, enzýmy steroidogenézy sú prítomné aj v iných bunkách semenníkov (tubulárny epitel). Môžu sa podieľať na vytváraní vysokých lokálnych hladín testosterónu potrebných pre normálnu spermatogenézu.

Semenníky vylučujú testosterón epizodicky, nie kontinuálne, čo je jeden z dôvodov veľkých výkyvov hladiny tohto hormónu v krvi (3-12 ng/ml u zdravého mladého muža). Cirkadiánny rytmus sekrécie testosterónu zabezpečuje jeho maximálny obsah v krvi skoro ráno (okolo 7:00) a minimálny popoludní (okolo 13:00). Testosterón je v krvi prítomný prevažne ako komplex s globulínom viažucim pohlavné hormóny (SHBG), ktorý sa viaže na testosterón a DHT s väčšou afinitou ako estradiol. Koncentrácia SHBG klesá pod vplyvom testosterónu a rastového hormónu a zvyšuje sa pod vplyvom estrogénov a hormónov štítnej žľazy. Albumín sa viaže na androgény menej silno ako estrogény. U zdravého človeka je približne 2 % sérového testosterónu vo voľnom stave, 60 % je viazaných na SHBG a 38 % na albumín. Voľný testosterón aj testosterón viazaný na albumín (ale nie SHBG) podliehajú metabolickým transformáciám. Tieto transformácie sú obmedzené najmä na redukciu D4 ^- keto skupiny za vzniku derivátov 3alfa-OH alebo 3beta-OH (v pečeni). Okrem toho sa 17beta-oxy skupina oxiduje na 17beta-keto formu. Približne polovica vyrobeného testosterónu sa z tela vylučuje ako androsterón, etiocholanolón a (v oveľa menšej miere) epiandrosterón. Hladina všetkých týchto 17-ketosteroidov v moči neumožňuje posúdiť produkciu testosterónu, pretože slabé nadobličkové androgény tiež prechádzajú podobnými metabolickými transformáciami. Ďalšími vylučovanými metabolitmi testosterónu sú jeho glukuronid (ktorého hladina v moči zdravého človeka dobre koreluje s produkciou testosterónu), ako aj 5alfa- a 5beta-androstan-Zalfa, 17beta-dioly.

Fyziologické účinky androgénov a ich mechanizmus účinku. Mechanizmus fyziologického účinku androgénov má vlastnosti, ktoré ich odlišujú od iných steroidných hormónov. V cieľových orgánoch reprodukčného systému, obličkách a koži, sa T pod vplyvom intracelulárneho enzýmu D4-5a ^- reduktázy premieňa na DHT, čo v skutočnosti spôsobuje androgénne účinky: zväčšenie veľkosti a funkčnej aktivity pomocných pohlavných orgánov, rast ochlpenia mužského typu a zvýšenú sekréciu apokrinných žliaz. Avšak v kostrovom svalstve je samotný T schopný zvýšiť syntézu bielkovín bez ďalších transformácií. Receptory semenných kanálikov majú zrejme rovnakú afinitu k T a DHT. Preto si jedinci s deficitom 5a-reduktázy zachovávajú aktívnu spermatogenézu. Premenou na 5beta-androstén- alebo 53-pregnesteroidy môžu androgény, podobne ako progestíny, stimulovať hematopoézu. Mechanizmy vplyvu androgénov na lineárny rast a osifikáciu metafýz neboli dostatočne študované, hoci zrýchlenie rastu sa zhoduje so zvýšením sekrécie T počas puberty.

V cieľových orgánoch voľný T preniká do cytoplazmy buniek. Tam, kde je v bunke prítomná 5α-reduktáza, sa premieňa na DHT. T alebo DHT (v závislosti od cieľového orgánu) sa viaže na cytozolický receptor, mení konfiguráciu jeho molekuly a podľa toho aj afinitu k jadrovému akceptoru. Interakcia komplexu hormón-receptor s ním vedie k zvýšeniu koncentrácie množstva mRNA, čo je spôsobené nielen zrýchlením ich transkripcie, ale aj stabilizáciou molekúl. V prostate T tiež zvyšuje väzbu metionínovej mRNA na ribozómy, kam vstupuje veľké množstvo mRNA. To všetko vedie k aktivácii translácie so syntézou funkčných proteínov, ktoré menia stav bunky.