Φυσιολογία των όρχεων

Οι όρχεις (όρχεις) ενός υγιούς ενήλικα είναι ζευγαρωμένοι, ωοειδείς, μήκους 3,6-5,5 cm και πλάτους 2,1-3,2 cm. Κάθε ένας ζυγίζει περίπου 20 g. Λόγω της θέσης τους στο όσχεο, αυτοί οι αδένες έχουν θερμοκρασία 2-2,5 C χαμηλότερη από τη θερμοκρασία της κοιλιακής κοιλότητας, η οποία προάγει την ανταλλαγή θερμότητας του αίματος μεταξύ του a. spermatica και του επιφανειακού φλεβικού συστήματος. Η φλεβική εκροή από τους όρχεις και τα εξαρτήματά τους σχηματίζει ένα πλέγμα, το αίμα από το οποίο εισέρχεται στη νεφρική φλέβα στα αριστερά και στην κάτω γεννητική φλέβα στα δεξιά. Ο όρχις περιβάλλεται από μια παχιά κάψουλα που αποτελείται από 3 στρώματα: σπλαχνικό, tunica vaginalis, πρωτεϊνικό περίβλημα και εσωτερικό, tunica vasculosa. Το πρωτεϊνικό περίβλημα έχει ινώδη δομή. Οι μεμβράνες περιέχουν λείες μυϊκές ίνες, η συστολή των οποίων προάγει την κίνηση του σπέρματος στην επιδιδυμίδα. Κάτω από την κάψουλα υπάρχουν περίπου 250 πυραμιδικά λοβίδια που χωρίζονται μεταξύ τους από ινώδη χωρίσματα. Κάθε λοβίδιο περιέχει αρκετά σπειροειδή σπερματικά σωληνάρια μήκους 30-60 cm. Αυτά τα σωληνάρια αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το 85% του όγκου του όρχεως. Κοντοί, ίσιοι σωλήνες συνδέουν τα σωληνάρια απευθείας με τον ορχικό πόρο, από όπου το σπέρμα εισέρχεται στον πόρο της επιδιδυμίδας. Ο τελευταίος, όταν ισιώσει, φτάνει τα 4-5 m σε μήκος και όταν τυλιχθεί, σχηματίζει την κεφαλή, το σώμα και την ουρά της επιδιδυμίδας. Τα κύτταρα Sertoli και τα σπερματοκύτταρα βρίσκονται στο επιθήλιο που περιβάλλει τον αυλό του σωληναρίου. Τα κύτταρα Leydig, τα μακροφάγα, τα αιμοφόρα αγγεία και τα λεμφικά αγγεία βρίσκονται στον διάμεσο ιστό μεταξύ των σωληναρίων.

Τα κυλινδρικά κύτταρα Sertoli εκτελούν πολλές λειτουργίες: φραγμού (λόγω στενών επαφών μεταξύ τους), φαγοκυτταρικής, μεταφοράς (συμμετοχή στην κίνηση των σπερματοκυττάρων στον αυλό του σωληναρίου) και, τέλος, ενδοκρινικής (σύνθεση και έκκριση πρωτεΐνης δέσμευσης ανδρογόνων και ανασταλτίνης). Τα πολυγωνικά κύτταρα Leydig έχουν μια υπερδομή (προφέρεται λείο ενδοπλασματικό δίκτυο) και ένζυμα χαρακτηριστικά των κυττάρων που παράγουν στεροειδή.

Οι όρχεις παίζουν σημαντικό ρόλο στη φυσιολογία της αναπαραγωγής στους άνδρες. Έτσι, η απόκτηση του ανδρικού φαινοτύπου από το έμβρυο καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από την παραγωγή ανασταλτικής ουσίας του Μυλλερίου και τεστοστερόνης από τους εμβρυϊκούς όρχεις, ενώ η εμφάνιση δευτερογενών σεξουαλικών χαρακτηριστικών κατά την εφηβεία και η ικανότητα αναπαραγωγής καθορίζονται από τη στεροειδογενετική και σπερματογενετική δράση των όρχεων.

Σύνθεση, έκκριση και μεταβολισμός ανδρογόνων. Στην παραγωγή τους, οι όρχεις παίζουν σημαντικότερο ρόλο από τον φλοιό των επινεφριδίων. Αρκεί να πούμε ότι μόνο το 5% της Τ3 σχηματίζεται εκτός των όρχεων. Τα κύτταρα Leydig είναι ικανά να τη συνθέσουν από οξική χοληστερόλη και χοληστερόλη. Η σύνθεση της τελευταίας στους όρχεις πιθανότατα δεν διαφέρει από τη διαδικασία που συμβαίνει στον φλοιό των επινεφριδίων. Το βασικό στάδιο στη βιοσύνθεση των στεροειδών ορμονών είναι η μετατροπή της χοληστερόλης σε πρεγνενολόνη, η οποία περιλαμβάνει τη διάσπαση της πλευρικής αλυσίδας παρουσία NADH και μοριακού οξυγόνου. Περαιτέρω μετατροπή της πρεγνενολόνης σε προγεστερόνη μπορεί να συμβεί με διάφορους τρόπους. Στους ανθρώπους, η κυρίαρχη οδός είναι προφανώς η οδός D5 ^, κατά την οποία η πρεγνενολόνη μετατρέπεται σε 17α-υδροξυπρεγνενολόνη και στη συνέχεια σε δεϋδροεπιανδροστερόνη (DHEA) και Τ3. Ωστόσο, είναι επίσης δυνατή η οδός D4 ^μέσω 17-υδροξυπρογεστερόνης και ανδροστενδιόνης. Τα ένζυμα τέτοιων μετασχηματισμών είναι η 3β-οξυστεροειδής αφυδρογονάση, η 17α-υδροξυλάση, κ.λπ. Στους όρχεις, όπως και στα επινεφρίδια, παράγονται επίσης συζεύγματα στεροειδών (κυρίως θειικά). Τα ένζυμα που διασπούν την πλευρική αλυσίδα της χοληστερόλης εντοπίζονται στα μιτοχόνδρια, ενώ τα ένζυμα που συνθέτουν χοληστερόλη από οξικό άλας και τεστοστερόνη από πρεγνενολόνη βρίσκονται στα μικροσώματα. Η ρύθμιση υποστρώματος-ενζύμου υπάρχει στους όρχεις. Έτσι, στους ανθρώπους, η υδροξυλίωση στεροειδών στην 20η θέση είναι αρκετά ενεργή και οι 20α-οξυμεταβολίτες της προγεστερόνης και της πρεγνενολόνης αναστέλλουν την 17α-υδροξυλίωση αυτών των ενώσεων. Επιπλέον, η τεστοστερόνη μπορεί να διεγείρει τον δικό της σχηματισμό, επηρεάζοντας τη μετατροπή της ανδροστενοδιόνης.

Οι ενήλικοι όρχεις παράγουν 5 έως 12 mg τεστοστερόνης την ημέρα, καθώς και τα ασθενή ανδρογόνα δεϋδροεπιανδροστερόνη, ανδροστενεδιόνη και ανδροστεν-3βήτα,17βήτα-διόλη. Ο ιστός των όρχεων παράγει επίσης μικρές ποσότητες διυδροτεστοστερόνης και υπάρχουν ένζυμα αρωματοποίησης, με αποτέλεσμα μικρές ποσότητες οιστραδιόλης και οιστρόνης να εισέρχονται στο αίμα και στο σπερματικό υγρό. Αν και τα κύτταρα Leydig είναι η κύρια πηγή τεστοστερόνης των όρχεων, τα ένζυμα στεροειδογένεσης υπάρχουν και σε άλλα κύτταρα του όρχεως (σωληνοειδές επιθήλιο). Μπορεί να εμπλέκονται στη δημιουργία των υψηλών τοπικών επιπέδων τεστοστερόνης που απαιτούνται για την κανονική σπερματογένεση.

Οι όρχεις εκκρίνουν Τ3 επεισοδιακά και όχι συνεχώς, γεγονός που αποτελεί έναν από τους λόγους για τις μεγάλες διακυμάνσεις στο επίπεδο αυτής της ορμόνης στο αίμα (3-12 ng/ml σε έναν υγιή νεαρό άνδρα). Ο κιρκαδικός ρυθμός έκκρισης τεστοστερόνης εξασφαλίζει τη μέγιστη περιεκτικότητά της στο αίμα νωρίς το πρωί (περίπου στις 7 π.μ.) και την ελάχιστη το απόγευμα (περίπου στη 1 μ.μ.). Η Τ3 υπάρχει στο αίμα κυρίως ως σύμπλοκο με τη σφαιρίνη δέσμευσης ορμονών φύλου (SHBG), η οποία συνδέεται με την Τ3 και την DHT με μεγαλύτερη συγγένεια από την οιστραδιόλη. Η συγκέντρωση της SHBG μειώνεται υπό την επίδραση της Τ3 και της αυξητικής ορμόνης και αυξάνεται υπό την επίδραση των οιστρογόνων και των θυρεοειδικών ορμονών. Η αλβουμίνη συνδέεται με τα ανδρογόνα λιγότερο ισχυρά από τα οιστρογόνα. Σε ένα υγιές άτομο, περίπου το 2% της Τ3 ορού βρίσκεται σε ελεύθερη κατάσταση, το 60% συνδέεται με την SHBG και το 38% με την αλβουμίνη. Τόσο η ελεύθερη Τ3 όσο και η συνδεδεμένη με την αλβουμίνη (αλλά όχι η SHBG) υφίστανται μεταβολικούς μετασχηματισμούς. Αυτοί οι μετασχηματισμοί περιορίζονται κυρίως στην αναγωγή της D4 ^- κετο ομάδας με το σχηματισμό παραγώγων 3άλφα-ΟΗ ή 3βήτα-ΟΗ (στο ήπαρ). Επιπλέον, η 17βήτα-οξυ ομάδα οξειδώνεται στην 17βήτα-κετο μορφή. Περίπου η μισή από την παραγόμενη τεστοστερόνη απεκκρίνεται από τον οργανισμό ως ανδροστερόνη, ετιοχολανολόνη και (σε πολύ μικρότερο βαθμό) επιανδροστερόνη. Το επίπεδο όλων αυτών των 17-κετοστεροειδών στα ούρα δεν επιτρέπει να κριθεί η παραγωγή Τ, καθώς τα ασθενή ανδρογόνα των επινεφριδίων υφίστανται επίσης παρόμοιους μεταβολικούς μετασχηματισμούς. Άλλοι απεκκρινόμενοι μεταβολίτες της τεστοστερόνης είναι το γλυκουρονίδιο της (το επίπεδο του οποίου στα ούρα ενός υγιούς ατόμου συσχετίζεται καλά με την παραγωγή τεστοστερόνης), καθώς και οι 5άλφα- και 5βήτα-ανδροστάν-Ζάλφα, 17βήτα-διόλες.

Φυσιολογικές επιδράσεις των ανδρογόνων και ο μηχανισμός δράσης τους. Ο μηχανισμός φυσιολογικής δράσης των ανδρογόνων έχει χαρακτηριστικά που τα διακρίνουν από άλλες στεροειδείς ορμόνες. Έτσι, στα όργανα-στόχους του αναπαραγωγικού συστήματος, τα νεφρά και το δέρμα, η Τ4 υπό την επίδραση του ενδοκυτταρικού ενζύμου D4-5a ^- αναγωγάση μετατρέπεται σε DHT, η οποία, στην πραγματικότητα, προκαλεί ανδρογονικές επιδράσεις: αύξηση του μεγέθους και της λειτουργικής δραστηριότητας των βοηθητικών γεννητικών οργάνων, τριχοφυΐα ανδρικού τύπου και αυξημένη έκκριση των αποκρινών αδένων. Ωστόσο, στους σκελετικούς μύες, η ίδια η Τ4 είναι ικανή να αυξάνει την πρωτεϊνοσύνθεση χωρίς πρόσθετους μετασχηματισμούς. Οι υποδοχείς των σπερματικών σωληναρίων προφανώς έχουν ίση συγγένεια για την Τ4 και την DHT. Επομένως, άτομα με ανεπάρκεια 5α-αναγωγάσης διατηρούν ενεργή σπερματογένεση. Μετατρέποντας σε 5β-ανδροστενικά ή 53-πρεγνεστεροειδή, τα ανδρογόνα, όπως και οι προγεστερόνες, μπορούν να διεγείρουν την αιματοποίηση. Οι μηχανισμοί επίδρασης των ανδρογόνων στη γραμμική ανάπτυξη και την οστεοποίηση των μεταφύσεων δεν έχουν μελετηθεί επαρκώς, αν και η επιτάχυνση της ανάπτυξης συμπίπτει με την αύξηση της έκκρισης Τ4 κατά την εφηβεία.

Στα όργανα-στόχους, η ελεύθερη Τ διεισδύει στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων. Όπου υπάρχει 5α-αναγωγάση στο κύτταρο, μετατρέπεται σε DHT. Η Τ ή DHT (ανάλογα με το όργανο-στόχο) συνδέεται με τον κυτοσολικό υποδοχέα, αλλάζει τη διαμόρφωση του μορίου της και, κατά συνέπεια, τη συγγένεια για τον πυρηνικό δέκτη. Η αλληλεπίδραση του συμπλόκου ορμόνης-υποδοχέα με τον τελευταίο οδηγεί σε αύξηση της συγκέντρωσης ενός αριθμού mRNA, η οποία οφείλεται όχι μόνο στην επιτάχυνση της μεταγραφής τους, αλλά και στη σταθεροποίηση των μορίων. Στον προστάτη αδένα, η Τ ενισχύει επίσης τη σύνδεση του mRNA της μεθειονίνης με τα ριβοσώματα, όπου εισέρχονται μεγάλες ποσότητες mRNA. Όλα αυτά οδηγούν στην ενεργοποίηση της μετάφρασης με τη σύνθεση λειτουργικών πρωτεϊνών που αλλάζουν την κατάσταση του κυττάρου.