精巣生理学

健康な成人の睾丸は1対で卵形で、長さ3.6～5.5cm、幅2.1～3.2cmです。それぞれの重さは約20gです。陰嚢内にあるため、これらの腺の温度は腹腔内の温度より2～2.5℃低く、精巣と表在静脈系との間の血液の熱交換が促進されます。睾丸とその付属器からの静脈流出は神経叢を形成し、そこから血液は左側の腎静脈と右側の下生殖静脈に入ります。睾丸は、臓側鞘膜、タンパク質被膜、内血管膜の3層からなる厚い被膜に囲まれています。タンパク質被膜は繊維構造をしています。膜には平滑筋線維が含まれており、その収縮によって精子が精巣上体へ移行しやすくなります。精巣嚢の下には、約250個の錐体小葉があり、それらは繊維状の隔壁によって互いに隔てられています。それぞれの小葉には、長さ30～60cmの湾曲した精細管が複数含まれています。これらの精細管は精巣容積の85%以上を占めています。これらの精細管は、短くまっすぐな管で精巣網に直接つながっており、精子はそこから精巣上体の管に入ります。精細管は、まっすぐに伸ばすと4～5mの長さに達し、コイル状に巻かれると精巣上体の頭部、体部、尾部を形成します。セルトリ細胞と精母細胞は、精細管の内腔を取り囲む上皮層に存在します。ライディッヒ細胞、マクロファージ、血管、リンパ管は、精細管間の間質組織に存在します。

セルトリ細胞は、バリア機能（互いに密接な接触による）、貪食機能、輸送機能（精母細胞の尿細管腔への移動への関与）、そして内分泌機能（アンドロゲン結合タンパク質およびインヒビンの合成と分泌）など、多くの機能を果たします。多角形ライディッヒ細胞は、滑面小胞体と呼ばれる微細構造と、ステロイド産生細胞に特徴的な酵素を有します。

精巣は男性の生殖生理において重要な役割を果たします。胎児の男性表現型の獲得は、主に胎児精巣におけるミュラー管抑制物質とテストステロンの産生によって決定され、思春期における二次性徴の発現と生殖能力は、精巣におけるステロイド産生と精子形成能によって決定されます。

アンドロゲンの合成、分泌、代謝。その産生において、精巣は副腎皮質よりも重要な役割を果たします。精巣外で生成されるTは全体のわずか5%に過ぎないと言っても過言ではありません。ライディッヒ細胞は酢酸とコレステロールからTを合成することができます。精巣におけるコレステロールの合成は、副腎皮質で起こるプロセスとほぼ変わりません。ステロイドホルモンの生合成における重要な段階は、コレステロールからプレグネノロンへの変換であり、これにはNADHと分子状酸素の存在下での側鎖の切断が関与します。プレグネノロンからプロゲステロンへのさらなる変換は、様々な方法で起こり得ます。ヒトでは、プレグネノロンが17α-ヒドロキシプレグネノロンに変換され、さらにデヒドロエピアンドロステロン（DHEA）とテストステロンへと変換されるD ^{5経路が主要な経路と考えられています。しかし、17α-ヒドロキシプロゲステロンとアンドロステンジオンを経由するD4}経路も考えられます。このような変換に関与する酵素としては、3β-オキシステロイド脱水素酵素、17α-ヒドロキシラーゼなどが挙げられます。精巣では、副腎と同様に、ステロイド抱合体（主に硫酸塩）も生成されます。コレステロール側鎖を切断する酵素はミトコンドリアに局在し、酢酸からコレステロールを、プレグネノロンからテストステロンを合成する酵素はミクロソームに局在しています。精巣には基質-酵素調節機構が存在します。そのため、ヒトにおいては、ステロイドの20位の水酸化は非常に活発であり、プロゲステロンおよびプレグネノロンの20α-オキシ代謝物はこれらの化合物の17α-水酸化を阻害します。さらに、テストステロンは自身の形成を刺激し、アンドロステンジオンの変換に影響を与えます。

成体精巣は、1日あたり5～12mgのテストステロンに加え、弱いアンドロゲンであるデヒドロエピアンドロステロン、アンドロステンジオン、およびアンドロステン-3β-17β-ジオールを産生します。精巣組織は少量のジヒドロテストステロンも産生し、芳香族化酵素が存在するため、少量のエストラジオールとエストロンが血液および精液中に移行します。ライディッヒ細胞は精巣テストステロンの主な供給源ですが、ステロイド生成酵素は精巣（管状上皮）の他の細胞にも存在します。これらの酵素は、正常な精子形成に必要な局所的な高テストステロン濃度の生成に関与していると考えられます。

精巣はTを持続的ではなく断続的に分泌します。これが、血中テストステロン濃度が大きく変動する理由の1つです（健康な若年男性の場合、3～12 ng/ml）。テストステロン分泌の概日リズムにより、血中濃度は早朝（午前7時頃）に最大となり、午後（午後1時頃）に最小となります。Tは主に性ホルモン結合グロブリン（SHBG）との複合体として血中に存在し、SHBGはエストラジオールよりも高い親和性でTおよびDHTと結合します。SHBGの濃度は、Tおよび成長ホルモンの影響下で低下し、エストロゲンおよび甲状腺ホルモンの影響下で上昇します。アルブミンはエストロゲンよりもアンドロゲンに結合しません。健康な人では、血清Tの約2%が遊離状態、60%がSHBGに結合、38%がアルブミンに結合しています。遊離Tおよびアルブミンに結合したT（SHBGではない）は、どちらも代謝変換を受けます。これらの変換は主に、D4-ケト基の還元と3α-OHまたは3β-OH誘導体（肝臓内）の形成に限られます^。さらに、17β-オキシ基は17β-ケト型に酸化されます。生成されたテストステロンの約半分は、アンドロステロン、エチオコラノロン、そして（はるかに少ない量で）エピアンドロステロンとして体外に排出されます。弱い副腎アンドロゲンも同様の代謝変換を受けるため、尿中のこれらすべての17-ケトステロイドのレベルからテストステロンの生成を判断することはできません。テストステロンの他の排泄代謝物には、グルクロン酸抱合体（健康な人の尿中のレベルはテストステロンの生成とよく相関します）、および5α-および5β-アンドロスタン-ザルファ、17β-ジオールがあります。

アンドロゲンの生理作用とその作用機序。アンドロゲンの生理作用機序は、他のステロイドホルモンとは異なる特徴を有する。例えば、生殖器系、腎臓、皮膚といった標的器官において、Tは細胞内酵素D4-5α還元酵素の作用を受けてDHTに変換され、実際にアンドロゲン作用（副生殖器官^のサイズと機能の増大、男性型発毛、アポクリン腺の分泌増加）を引き起こす。一方、骨格筋においては、T自体は追加の変換なしにタンパク質合成を促進することができる。精細管の受容体は、TとDHTに対して同等の親和性を持つと考えられる。したがって、5α還元酵素欠損症の患者でも精子形成は活発に維持される。アンドロゲンは、プロゲスチンと同様に、5β-アンドロステンまたは5β-プレグネステロイドに変換されることにより、造血を刺激することができる。成長の加速は思春期のテストステロン分泌の増加と一致するものの、アンドロゲンが直線成長および骨幹端の骨化に及ぼす影響のメカニズムは十分に研究されていない。

標的臓器において、遊離Tは細胞の細胞質に浸透します。細胞内に5α-還元酵素が存在する場合、TはDHTに変換されます。TまたはDHT（標的臓器によって異なります）は細胞質受容体に結合し、その分子構造を変化させ、それに応じて核受容体への親和性を変化させます。ホルモン受容体複合体と核受容体の相互作用は、多数のmRNAの濃度上昇をもたらします。これは、転写の促進だけでなく、分子の安定化にも起因します。前立腺では、TはメチオニンmRNAのリボソームへの結合を促進し、大量のmRNAがリボソームに侵入します。これらすべてが、細胞の状態を変化させる機能性タンパク質の合成を伴う翻訳の活性化につながります。