【佳学基因检测】男性生殖功能与调节的基因解码：基因检测的依据

男性的主要生殖器官为睾丸（testis），此外还有附睾、输精管、精囊、前列腺、尿道球腺和阴茎等附属性器官。睾丸由生精小管与间质细胞（interstitial cell）组成。前者是生成精子的部位，后者具有内分泌功能，可分泌雄激素（androgen）。睾丸的功能受到下丘脑-腺垂体-睾丸轴活动的调节。

一、睾丸的功能

（一）睾丸的生精作用

睾丸的生精作用是指精子（spermatozoa）在睾丸成熟的过程，在睾丸小叶的生精小管中完成。在胚胎形成阶段，原始生殖细胞移至睾丸成为精原细胞。到青春期，精原细胞开始进行有丝分裂，依次经历初级精母细胞、次级精母细胞和精子细胞等几个阶段，最终发育为成熟精子。在生精小管管壁中，各种不同发育阶段的生精细胞由基膜至管腔依次排列，分别为精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精子细胞和分化中的精子，最终脱离管壁进入管腔。生精小管管壁中还有为各级生殖细胞提供营养的支持细胞，起着保护与支持的作用，为生精细胞的发育提供合适的微环境。

生精是一个连续的过程，可分为三个阶段（图12-1）。第一阶段，精原细胞进入支持细胞层，逐步形成初级精母细胞。第二阶段，初级精母细胞经第一次减数分裂形成次级精母细胞。此后随即进行第二次减数分裂形成精子细胞。经过这个阶段，每个精子细胞中染色体数目减半，即具有23条染色体。第三阶段，在精子细胞形成初期，还具备普通上皮细胞的特征，但很快开始伸长，并经过复杂的形态变化形成精子，精子发育成熟后脱离支持细胞进入管腔中。
 

精子形如蝌蚪，全长60μm，由头部和尾部构成。头部包括核、顶体及后顶体鞘等部分。顶体中含有丰富的透明质酸酶、蛋白水解酶等，在精子与卵子结合并最终形成受精卵的过程中起重要作用。精子的尾部又称鞭毛，其有规律的前后摆动使精子具备运动能力。新生成的精子需被输送至附睾进一步成熟，停留18～24小时后才获得初步运动能力。正常精子在液体中的运动速度是1～4mm/min。

精原细胞发育成为精子的整个过程称为一个生精周期，约需两个半月左右。在一个周期中，一个精原细胞经过多次分裂产生近百个精子，1g成人睾丸组织每天可生成10⁷个精子。生精过程平均开始于13岁，可持续几乎一生，但在45岁之后，随着生精小管的萎缩，生精能力逐渐减弱。精子生成需要适宜的温度，阴囊内温度较腹腔内温度低2℃左右，适于精子的生成。在胚胎发育期间，由于某种原因睾丸未能降入阴囊，而是停留在腹腔或腹股沟内，则称为隐睾症。在这种情况下，生精小管不能正常发育，也无精子产生，是男性不育的原因之一。吸烟和酗酒也可导致精子活力降低，畸形率增加，甚至少精或无精。

（二）睾丸的内分泌功能

1.雄激素

雄激素是含有19个碳原子的类固醇激素，由睾丸的间质细胞分泌，主要有睾酮（testosterone，T）、双氢睾酮（dihydrotestosterone，DHT）、脱氢表雄酮（dehydroepiandrosterone，DHEA）、雄烯二酮（androstenedione）和雄酮（androsterone）等几种。睾酮进入靶组织后可转变为双氢睾酮，后者是体内生物活性最强的雄激素。

血液中97%～99%的睾酮与血浆蛋白结合，只有1%～3%睾酮是游离的。其中，65%睾酮与血浆中性激素结合球蛋白（sex hormone binding globulin，SHBG）结合，而余下的33%则与血浆白蛋白或其他血浆蛋白结合。睾酮主要在肝脏灭活，由尿排出，少量经粪便排出。结合与游离形式的睾酮处于动态平衡状态，结合形式的睾酮可作为血浆中的贮存库。20～50岁的正常男性，睾丸每日约分泌4～9mg睾酮，血浆睾酮浓度为（22.7±4.3）nmol/L。50岁以上的男子，睾酮的分泌量随年龄增长而逐渐减少。此外，成年男子血中睾酮水平表现出年节律、昼夜节律及脉冲式分泌现象，且个体差异较大。

睾酮的作用比较广泛，主要有：①胚胎发育期间，在Y染色体的性别决定基因（sex-determining region Y，SRY）的控制下，可诱导胚胎的性器官男性化，并促进睾丸下降至阴囊；②维持生精作用：促进生精细胞的分化和精子的生成过程，提供精子生成所需的微环境；③促进并维持男性第一性征和第二性征；刺激和维持性欲；④影响代谢：提高基础代谢率；促进蛋白质合成，特别是肌肉和生殖器官的蛋白质合成；促进骨骼生长与钙、磷沉积；⑤其他：促进水、钠潴留效应、刺激红细胞生成等。

2.抑制素

抑制素（inhibin）是睾丸支持细胞分泌的糖蛋白激素，由α和β两个亚单位组成，分子量为31 000～32 000。由于β亚单位的差异，可分为抑制素A和抑制素B两种形式。抑制素对腺垂体的促卵泡激素（follicle stimulating hormone，FSH）的合成和分泌有很强的抑制作用，而同样生理剂量的抑制素对黄体生成素（luteinizing hormone，LH）分泌却无明显影响。

在睾丸中，还存在着激活素（activin），是由抑制素的两种β亚单位组成的同源或异源二聚体，与抑制素结构近似而作用相反，可促进腺垂体FSH的分泌。

二、睾丸功能的调节

睾丸的生精过程和内分泌作用均受下丘脑-腺垂体的调节，睾丸分泌的激素又对下丘脑-腺垂体进行负反馈调节，构成下丘脑-腺垂体-睾丸轴（图12-2），从而维持生精过程和各种激素水平的相对稳定。此外，在睾丸内还存在着复杂的局部调节机制。

（一）下丘脑-腺垂体对睾丸活动的调节

下丘脑分泌的促性腺激素释放激素（gonadotropin-releasing hormone，GnRH）经垂体门脉到达腺垂体，促进腺垂体促性腺激素细胞合成和分泌FSH和LH。LH主要作用于睾丸间质细胞，FSH主要作用于生精细胞与支持细胞。动物实验证明，毁损下丘脑GnRH神经元所在部位，或下丘脑病变涉及这些区域，将使睾丸萎缩，功能丧失。幼年动物摘除垂体后，导致睾丸及附性器官不能发育成熟，呈幼稚状态。成年雄性动物垂体摘除后，睾丸发生萎缩，生精细胞和间质细胞发生退变，数量减少，生精过程停止，睾酮分泌减少，附性器官也发生萎缩。如果给上述动物及早补充垂体促性腺激素，则上述现象可以避免或逆转。

1.腺垂体对生精作用的调节

生精过程受FSH与睾酮的双重控制，FSH起着始动作用，睾酮则起着维持效应。LH的作用是通过刺激睾丸间质细胞分泌睾酮而间接实现的。实验证明，FSH可使未成年雄性大鼠生精小管上的生精细胞数量明显增加。成年雄性动物在摘除垂体后，虽然缺乏FSH和LH，但注射睾酮仍能维持生精过程，而在幼年动物生精过程尚未开始时，仅有睾酮则难以启动生精过程。

2.腺垂体对间质细胞睾酮分泌的调节

睾丸间质细胞膜上存在LH受体，LH与间质细胞膜上的相应受体结合，通过G蛋白介导，激活腺苷酸环化酶，促进细胞内cAMP的生成。cAMP再激活依赖cAMP的蛋白激酶，加速蛋白质磷酸化过程，促进胆固醇进入线粒体内合成睾酮，并增加间质细胞膜对Ca2+的通透性，使细胞内Ca2+浓度升高，促进睾酮的分泌，故LH又称间质细胞刺激素（interstitial cell stimulating hormone，ICSH）。FSH则具有增强LH刺激睾酮分泌的作用。此外，FSH还可促进支持细胞产生雄激素结合蛋白（androgen binding protein，ABP），ABP与睾酮结合，可使生精小管局部的睾酮维持在高浓度，从而促进生精过程。

（二）睾丸激素对下丘脑-腺垂体的反馈调节

睾酮达到一定浓度后，便可作用于下丘脑和垂体，抑制GnRH分泌，进而抑制LH的分泌，产生负反馈调节作用，从而使血中睾酮浓度稳定在一定水平。但睾酮对腺垂体促性腺激素的影响只限于LH的合成与分泌，对FSH分泌无影响。

FSH能刺激支持细胞分泌抑制素，而抑制素对腺垂体的FSH分泌有负反馈调节作用。此外，FSH还可激活支持细胞内的芳香化酶，促进睾酮转变为雌二醇，后者可降低腺垂体对GnRH的反应性。