第二章　男性生殖内分泌

下丘脑-垂体-睾丸轴（hypothalamic-pituitarygonad axis）由三个器官组成，在男子性（腺）的内分泌调控上起主导作用。性腺的活动、性激素的产生和分泌都受到下丘脑及垂体的调节，性激素可以通过反馈机制对下丘脑和垂体的活动进行调节，同时也起到对性腺自身活动进行自我调节的作用，从而使下丘脑、垂体和睾丸相互影响，协调一致地调节男性生殖系统的分化、发生、发育和成熟。

下丘脑（hypothalamic）是大脑基部较小的区域，它位于中脑的后下部与前脑的前上部之间，习惯上以下丘脑沟为下丘脑的上界，外侧界为大脑基底核、低丘脑和视束；在头侧，下丘脑和嗅区的分界不清楚；在尾侧，下丘脑和中脑的中央灰质及被盖的分界也不清楚。下丘脑被第三脑室分为左右两半，第三脑室中充满脑脊液。

尽管下丘脑的体积较小，但是它的结构复杂，具有多种功能，如对性行为与摄食行为的调节、对体温和自主活动完整性的调控。每一个功能都与下丘脑的一个或多个神经元聚集区（下丘脑神经核）有关。与生殖相关的下丘脑的神经核，包括视上核、室旁核、弓状核、腹正中核和视交叉上核。此外还有两个后来才发现的区域，下丘脑前区和视前区。这些神经核通过神经或血管而与垂体发生联系。

不同种属动物神经核的大小、形状、位置以及分界清楚与否是不同的。在人类，除视上核、室旁核、结节核及乳头核之外，其他神经核的轮廓不清楚，常称之为区。下丘脑大部分神经核的神经元具有产生肽类物质并将其释放入血的功能，称之为神经分泌神经元（neurosecretory neuron）。它们具有神经元和腺细胞两种结构特征，胞质内除含有丰富的粗面内质网、游离核糖体及发达的高尔基复合体外，还含有神经内分泌颗粒。

下丘脑胚胎期是由间脑翼板下部演化而来，其分化大约于胚胎8～16周左右完成。雄性激素对下丘脑内某些神经核团结构的发育起着重要作用。研究证实，中枢神经系统在正常发育过程中，下丘脑视前区、杏仁核及大脑边缘系统等部位均有雄激素受体，如无雄激素作用，则自然向雌性方向发展，人胚胎6周时以核素实验可见脑部有标记的睾酮，下丘脑的性分化取决于胚胎期间雄激素的供应，如胚胎为雄性，胎儿睾丸间质细胞产生的睾酮能诱导下丘脑分化，形成一个张力中心与雄性交配中心，如胚胎为雌性则无睾酮产生，下丘脑自然分化形成一个周期性中心与一个雌性交配中心，以支配雌性生殖器官的周期性变化和性行为。所以人脑性分化时间在外生殖器分化（7～8周）以后，并且取决于其分泌激素的类型。

在发育的关键期，未成熟的下丘脑组织可因性激素的作用发生不可逆改变，造成永久性雄性或雌性脑回路，从而控制成年期性特异的性行为方式和促性腺激素的分泌，性激素的这种作用被称为组构作用。成年哺乳动物中枢神经系统结构性别双态性表现最明显之处是与生殖行为密切相关的下丘脑的视前周核、视前内侧核。在人、鼠等哺乳动物的视前周核、视前内侧核存在明显的性别差异。成年女性视前周核的核团细胞数比成年男性多，导致前者容积比后者大；而成年男性视前内侧核的容积是女性的两倍。上述两核团的性别差异性随年龄呈相关性变化，在2周岁以前无明显差异，2周岁后差异逐渐明显，直至青春期，但至老年期异型性随核团细胞总数减少（仅为幼年期10%～15%）而降低。

下丘脑的神经分泌细胞可分为两系：大细胞神经分泌系统和小细胞神经分泌系统。大细胞神经分泌细胞聚集于视上核及室旁核，其发出的纤维走向漏斗，集合成视上垂体束，将缩宫素与加压素运输分泌至神经垂体。小细胞神经分泌散在分布于下丘脑，可用免疫组织化学方法来显示。近30年来的研究，已从下丘脑提取近10种多肽激素，这些激素分别对腺垂体各种腺细胞的激素分泌起促进作用，一般统称为促垂体激素，如促甲状腺激素释放因子（TRH）、促肾上腺激素释放激素（CRF）及促性腺激素释放激素（GnRH）。

近半个世纪以来，人们已明确了下丘脑为中枢神经系统与内分泌系统的转调点，下丘脑细胞与其他神经细胞同样接受中枢神经递质的调控，将信息通过下丘脑细胞的触突直接传送给其他细胞。它将所接受的神经信息在细胞内转化为合成激素的信息，激素合成后释放入血液循环运行至其他内分泌腺对之进行调控。研究证明，下丘脑是较高级的调节内脏活动的中枢，对体温、营养摄取、水平衡、睡眠、内分泌和情绪反应有着重要的调节作用，特别是对性行为和生殖具有重要的生理调节能力。

对大鼠、猫、猴等动物刺激内侧视前区，雄性或雌性动物均会出现性行为。破坏该部分则显示出对异性的冷淡、性行为丧失等。因此内侧视前区被认为是促进性行为的中枢。在该区注入性激素也可诱发性行为。用放射自显影法研究表明，该部位雌激素受体结合位点最多。内侧视前区存在性激素敏感神经元。内侧视前区还接受边缘系统中的内侧前脑束、嗅觉系统等处胆碱能纤维的传入。有人认为这种胆碱能纤维可能与性兴奋有关，而单胺能纤维则可能起抑制作用。另有研究发现，大鼠视上核与室旁核内有神经纤维下行投射至骶髓的运动神经核团，如球海绵体肌脊髓核与背外侧核，从而对阴茎或阴蒂的勃起起调控作用，向室旁核注射一氧化氮前体——左旋精氨酸可以促进阴茎勃起与缩短射精频数。

下丘脑主要通过由下丘脑、垂体和性腺（卵巢或睾丸）组成的生殖功能调节轴，进而对生殖功能进行内分泌调控。即由下丘脑合成与脉冲式分泌GnRH，调节垂体合成与释放LH和FSH，再作用于卵巢或睾丸来调控性激素的合成与生殖细胞的发育、成熟。

成人垂体约重500mg，呈卵圆形，位于蝶骨的垂体窝中。在此处由硬脑膜形成的环状结构——蝶鞍膈覆于垂体上面，垂体柄从蝶鞍膈上的小孔穿过，悬吊脑垂体于下丘脑的下方。垂体血供丰富，由颈内动脉的上下垂体支供应。其静脉回流是由腺体表面的小静脉汇集而成，并汇入周围的硬脑膜静脉窦。

垂体可以分为腺垂体和神经垂体两部分：腺垂体由胚胎期口腔顶部外胚层上皮向背侧突出一囊状结构，称拉司克囊（Rathke pouch）；神经垂体与前叶紧密相贴，体积小但与前叶分界清楚，由胚胎期神经外胚层分化而来，后叶通过神经组织的柄即漏斗部与下丘脑在正中隆起部相连接。

脑垂体的远侧部是构成腺垂体的主要部分，根据该部位细胞的形态，分为嗜酸性细胞（40%）、嗜碱性细胞（10%）和嫌色细胞（50%）三种（表2-1），后者是未分化的贮备细胞。嗜酸性细胞大多分布于远侧部的后外侧部，数量较多。根据其分泌激素的种类分为：①生长激素细胞，分泌生长激素（growthhormone，GH），该类细胞在生殖周期中较稳定；②泌乳素细胞，分泌泌乳素（prolactin，PRL）。该类细胞在妊娠和授乳期妇女的垂体远侧部数量较多，而非妊娠和非授乳期妇女，细胞数量较少，男性则更少。

嗜碱性细胞大多分布于远侧部的中心或头侧部分，数量较少。根据其分泌激素的种类分为：①促甲状腺激素细胞，分泌促甲状腺素（thyroid stimulating hormone，TSH）；②促性腺激素细胞，该类细胞分泌卵泡刺激素（follicle stimulating hormone，FSH）和黄体生成素（luteinizing hormone，LH），两种促性腺激素可能由同一种细胞产生；③促肾上腺皮质激素细胞，分泌促肾上腺皮质激素（adrenocorticotrophichomone，ACTH）和促脂激素（lipotropic pituitary hormone，lipotropic hormone，LPH）。

视上核和室旁核的神经元轴突通过下丘脑-垂体通道进入神经垂体，神经垂体分泌两种激素：血管加压素和缩宫素，它们是由下丘脑中的这两种神经核细胞合成，然后与特殊的结合蛋白结合，经轴浆运输至神经垂体储存，最后激素被释放入血液中。

腺垂体与下丘脑通过直接的神经元联系，而腺垂体通过血管通路与下丘脑相联系。下丘脑中许多小细胞神经分泌系统轴突终止于初级毛细血管网周围。这些毛细血管由垂体上下动脉分支形成并通过该区域进入到腺垂体。通过这条途径，由下丘脑神经元分泌的各种释放激素和抑制因子作用于促性腺激素细胞、促甲状腺激素细胞、促肾上腺激素细胞、促生长激素细胞和泌乳素细胞，调节它们的合成与分泌活动。三个主要合成释放激素并将其运至正中隆起外区的下丘脑神经核区，分别是室旁核、视上正中核和弓状核。

垂体门脉系统：脑垂体的动脉有两组，即垂体上动脉和垂体下动脉。垂体上动脉起源于颈内动脉和基底动脉环。血管进入结节部上端，在正中隆起和漏斗柄处可形成袢状的窦样毛细血管网，称为初级毛细血管丛。初级毛细血管丛可分为浅网和深网。浅网盖于正中隆起的表面为致密而不规则的毛细血管网，自浅网发出短的和长的毛细血管袢，这些袢深入到正中隆起实质内。深网是由正中隆起内的长毛细血管袢及室管膜下毛细血管网组成。来自下丘脑的神经末梢靠近毛细血管，利于激素释放入血流。初级毛细血管网汇集成数条较大的垂体门静脉。门静脉分为长袢和短袢，经漏斗柄和结节部下行入远侧部。长袢主要分布在腺垂体背侧部和头部，短袢分布于腺垂体的腹侧部和尾部。它们在远侧部再次形成毛细血管丛，称为次级毛细血管丛。以上起源于垂体柄的初级毛细血管丛经垂体门脉汇入远侧部，次级毛细血管丛的血管系统称为垂体门脉系统（hypophyseal portal system）。下丘脑促垂体区的分泌神经元产生的激素，由其轴突运送至正中隆起，释放入初级毛细血管内，再经门静脉送至远侧部的次级毛细血管，从而调节远侧部各种腺细胞的分泌活动。

垂体血流供应的另一个来源是颈内动脉行经海绵窦后部时，发出的垂体下动脉，主要供应垂体神经部，并有分支经中间部与远侧部的窦样毛细血管相连。在中间部及漏斗下1/3处，垂体上、下动脉所属的毛细血管在此有吻合，下丘脑、结节部及正中隆起等之间亦有毛细血管吻合。

是由位于染色体8p11.2-1lp21的 GnRH基因编码的92个氨基酸组成的多肽，其分子量为10kD，多肽的氮端是由23个氨基酸组成的信号肽，其后有一个甘-赖-精序列，在甘-赖-精序列后是一个由56氨基酸组成的称之为GnRH相关肽（GnRH-associated peptide，GAP）。GAP的主要功能是抑制泌乳素的释放。在所研究的动物中，免疫细胞化学方法可发现GnRH前体分子、GAP、GnRH定位于视前区内侧和下丘脑前区周围的大部分神经元中。但是在灵长类动物的弓状核中可发现GnRH神经元存在，而噬齿类动物则没有这种现象。GnRH前激素由神经内分泌细胞释放后，先以大颗粒沿轴突转移过程中裂解成信息肽、GnRH和GAP。

GnRH是十肽激素，它的10个氨基酸形成U字形排列，一端为焦谷氨酸，另一端为氨。

此10个氨基酸中第1～3位是与效应细胞上的受体结合点，并经过细胞膜的Ca ²⁺通道进入细胞。第8位氨基酸（精氨酸）为GnRH调控促性腺激素合成及释放的关键，第6位甘氨基酸与第5及第7位氨基酸被称为无功能的三肽裂解点，易被内肽酶所破坏，第9与第10位氨基酸的连接又易被羧基酰胺肽酶所断裂，故GnRH在血液循环中留存的半衰期甚短，仅约5～6分钟。

GnRH分子中第2和第6位氨基酸是决定GnRH功能的主要活性基团。将第二位的组氨酸换成其他氨基酸，GnRH将失掉其刺激促性腺激素（GnTH）释放的生理作用，但仍能同促性腺细胞的受体结合而抑制GnTH的分泌，成为拮抗性类似物，第6位甘氨酸被芳香类氨基酸取代后变为GnRH激动剂类似物。

GnRH是以间断的脉冲方式释放人垂体门脉系统与腺垂体促性腺细胞膜受体结合，刺激GnTH的基因（LH-β、FSH-β和α-亚单位）的转录过程。灵长类及人类GnRH脉冲分析研究证明，GnRH释放频率和幅度对调节性腺轴功能极其重要。GnRH的释放与LH完全同步，故可利用周边血中LH释放脉冲来测定GnRH的脉冲释放频率。正常情况下，男性的GnRH释放频率各家报告不一，决定于取周边血标本的频率，一般每隔10～20分钟取血1次，但是每10分钟取血测LH也只能捕捉90%的释放脉冲，取血间隔时间＞10分钟，捕捉到的脉冲数明显减少。根据这些测定，人的GnRH脉冲频率波动在90～180分钟之间。一项研究结果表明，由精索静脉每10分钟取血1次，同时测定血中α-亚单位，比单独测LH更能准确地反映垂体GnTH的释放频率，用此方法对6例正常男性测定的24小时内LH及α-亚单位脉冲释放频率，分别为23.7±3.2和31±1.2脉冲/24h。因为GnRH对垂体GnTH的合成与释放的调节是分离的，而且都作用于GnTH的基因转录水平上，所以释放频率与幅度的不同都影响GnTH的合成与分泌。羊卵巢切除和切断下丘脑与垂体间的解剖与门脉血管联系，导致血中LH-β、FSH-β和α-亚单位的mRNA水平下降到极低的水平。给这种羊以生理脉冲频率与幅度的GnRH，使这三种mRNA水平恢复到去卵巢的极高水平。连续灌注GnRH不仅失掉其生理活性，而且LH停止释放。25ng（低于正常脉冲幅度10倍）的GnRH可维持LH-β mRNA的水平，但不能维持LH的分泌。说明低幅度的GnRH脉冲可刺激LH的合成，而不能刺激其释放，至少对羊LH的释放需250ng/脉冲。另一研究表明慢频率主要刺激FSH的释放，从而导致LH/FSF_I比值降低，而高频与高幅的GnRH脉冲主要刺激LH的释放，引起LH/FSH比值升高。

这些结果说明，不仅GnRH缺如，而且任何脉冲频率与幅度异常均可引起生殖内分泌功能紊乱。现已知至少四类疾病发病机制与GnRH缺如、频率和（或）幅度异常有关。因此了解这些同GnRH及其分泌特点有关的男女生殖内分泌病的发病机制，选择符合生理的治疗方法，有重要的指导意义。

人和猴的GnRH主要集中在弓状核、视前区与室旁核。除下丘脑外，GnRH及其受体也存于垂体、卵巢、睾丸（大鼠）、胎盘与边缘系统等组织中。GnRH神经元细胞体主要存在于下丘脑视前内侧区和视交叉上区，促性腺激素的周期分泌中枢在视前及视交叉上区，而持续分泌中枢是在下丘脑后方弓状核、腹内侧核区。用电损伤方法证实影响排卵功能的下丘脑区域定位是在视前及视上区。用免疫荧光法实验证实上述区域的GnRH神经元发出两个主要神经纤维束，即下丘脑-漏斗束和视前终板束，后者终止于终板血管器（OVLT），这提示下丘脑分泌的GnRH可经脑脊液作用于其他远距离的脑区。而位于第三脑室管膜细胞间的GnRH神经元可发出下丘脑外纤维。

卵巢或睾丸既接受下丘脑和垂体的正调节，又通过其分泌的性激素对下丘脑和垂体的功能产生反馈调节，以此来保证正常的生殖周期与生殖功能。雄激素本身可对下丘脑-垂体起负反馈调节，但主要通过其在周边组织及脑组织内转换成雌二醇（E2）起负反馈作用。雌激素促进中枢神经系统阿片类物质的合成，又通过阿片类物质抑制GnRH脉冲的幅度从而抑制垂体GnTH的释放。黄体酮协同雌激素抑制垂体功能，它也通过阿片类物质抑制GnRH的分泌调节。另外垂体所分泌的LH与FSH对下丘脑亦有反馈调节作用，称为短反馈。

因为GnRH神经元细胞内本身无性腺激素和促性腺激素受体，因此性激素对下丘脑反馈调节作用不是直接作用，而是以神经递质为介导。用免疫化学和激光共聚焦显微技术发现，与GnRH细胞密切接触的神经细胞及其纤维可含有多种神经递质，如去甲肾上腺素（NE）、组胺（histamine）、β-内啡肽（β-EOP）、γ-氨基丁酸（GABA）及多巴胺等神经递质，其中后三种神经递质细胞具有性激素受体。上述多种神经递质对GnRH细胞调节是促进作用，少数神经递质起抑制作用。但是其功能比较复杂，因为在某些情况下，两种功能可以相互转化，导致功能的改变。

近年来，大量资料及实验证明免疫和生殖有着多方面联系。各种应激、炎症、感染性疾病、外伤及精神刺激等状态下，免疫系统功能增强，而相应的因素则引起生殖功能明显抑制。这一现象提示免疫对下丘脑生殖功能具有调节作用。

总之，由神经介质、性激素、细胞因子组成一个复杂的神经-内分泌-免疫调节网络。对GnRH的合成、分泌，进行了准确地调控，维持其动态平衡与周期性变化。其中神经介质的调控具有直接作用，而其调控方式程序，却有赖于激素与免疫产物的变化，三者之间密不可分，组成一个完善的调节系统（图2-1）。

位于促性腺细胞膜上的GnRH受体属Ca ²⁺动员受体。当GnRH与其受体结合后引起细胞膜磷脂水解，水解产物诱导细胞内Ca ²⁺浓度升高。故GnRH生物作用中磷脂水解产物和Ca ²⁺为第二信使，后者激活蛋白激酶C引起新蛋白质的合成而出现生物效应的三种反应：首先在数分钟内储存的FSH和LH先释放，持续约30～60分钟。随着第二次GnRH峰的到来，分泌反应要强于第一次反应（释放储存），这称之为GnRH的自预激（self-priming）作用。使用电镜免疫细胞化学技术，可以发现引发促性腺激素细胞的第一次GnRH脉冲引起分泌颗粒向质膜下边缘区移动，颗粒的体积也变小，可能是颗粒成分发生成熟变化，但有少部分消失了。GnRH的持续作用可以引起LH的释放和小的分泌颗粒的显著减少。其次经过数小时或数天后，促性腺激素细胞又开始合成分泌颗粒，以维持它的分泌状态。

GnRH与受体结合后，一些GnRH-受体复合物保留在质膜上，而其他的则经过包被小窝进入脂质结构中，发生降解或经过其他多肽的处理后进入胞浆中。如果GnRH继续作用或注射长效GnRH类似物使受体被持续占领，最终将引起垂体中LH和FSH的含量和分泌减少，即促性腺细胞的脱敏现象。这表明受体的持续被占领使其不能完成随后发生的涉及信号传递的生化反应。这也是在临床上早期连续性注射GnRH或企图加强其生物性效应而改用GnRH激动剂后引起GnRH明显减少，甚至抑制精子发生，从而发现了一种新的男性避孕途径的生化基础和一系列临床应用长效GnRH类似物治疗青春期早熟、晚期前列腺癌等疾病的新途径。

垂体腺苷酸环化酶激活肽（pituitary adenylate cyclase activiting polypeptide，PACAP）是下丘脑大细胞性神经系统（如视上核和室旁核）分泌的一种神经肽。PACAP能够激活垂体细胞的腺苷酸环化酶。人的PACAP基因为单拷贝基因，位于18号染色体短臂（18P11）。

PACAP的受体具有两种类型：Ⅰ型受体为PACAP特异受体，分子量为57kD，主要分布于中枢神经系统，如下丘脑和垂体。此外，睾丸、附睾和肾上腺等部位也具有Ⅰ型受体；Ⅱ型受体为PACAP和血管活性肠肽（VIP）的共同受体，分子量在46～53kD，主要分布于肺、肝等外周组织。

PACAP通过其在下丘脑-垂体-睾丸轴中广泛分布的Ⅰ型受体激活腺苷酸环化酶的活性，具有促垂体激素的作用。此外，下丘脑还能通过PACAP直接调节睾丸的功能。睾丸的PACAP含量丰富，而且其受体广泛分布于睾丸Sertoli细胞和生精细胞，提示PACAP在精子生成和分化等过程中具有重要的调节作用。

调节睾丸功能与调节卵巢功能的神经内分泌系统既有基本共性，又有截然不同的特点。男女性腺功能主要区别是男性配子的产生和甾体激素的分泌在青春期后是持续进行的，而女性则是周期性的。这表明睾丸激素对促性腺激素的释放没有正反馈的作用，因而也没有峰式的激素形式和配子的周期性产生。促性腺激素对男女性腺的生长与发育和维持其正常功能所必需。LH受体位于睾丸的Leydig细胞和卵巢的膜、颗粒、黄体及间质细胞中。FSH受体位于卵巢的颗粒细胞和睾丸的Sertoli细胞中。PRL受体在人体内分布很广泛。表2-2为男性体内LH、FSH和PRL的特性。

β-亚单位决定LH和FSH各自的特异性和活性基团，但用人绒毛膜促性腺激素（hCG）的拆分研究表明，分离的α与β-亚单位只保留原生物活性的1%以下，再连结后仅能恢复活性的60%～80%。将hCG-β与羊LH-α亚单位杂交后，其生物效应可维持到72～96小时以上。这是因为hCG分子中有更多的糖基和其β-亚单位比LH-β 多24个氨基酸。LH的半衰期短是因为其分子中糖基最少。这些结果说明促性腺激素的生物活性和半衰期的长短取决于：①分子结构的完整性；②糖基，特别是唾液酸的多少；③完整分子的立体结构。

LH和FSH是一类具有化学信使作用的糖蛋白激素。通过其在睾丸内的特异受体将激素信息传递到细胞内，促进细胞的活动。LH和FSH的受体属于大约100个含有7个跨膜域的G蛋白偶联超级家族成员。这些蛋白质具有与LH和FSH特异结合的能力以引起化学应答。细胞膜上激素受体传递化学信号到细胞浆而调节细胞内活动的机制十分复杂。当LH和FSH与受体结合时，G蛋白被激活，激活的G蛋白将位于内膜表面的腺苷酸环化酶激活，该酶以ATP为底物产生cAMP而增大细胞内cAMP浓度。cAMP激活蛋白激酶而诱导一连串的磷酸化，最终导致细胞应答。cAMP参与激酶的激活机制：依赖cAMP的蛋白激酶具有一个调节亚基和一个催化亚基。在cAMP缺乏时，调节亚基与催化亚基结合在一起而无活性。一旦胞浆中产生cAMP，并与调节亚基结合导致调节亚基与催化亚基相分离，蛋白酶具有活性。当胞浆中cAMP的浓度下降时，与调节亚基结合的cAMP能游离下来，调节亚基与催化亚基重新结合在一起，蛋白激酶的活性消失。依赖cAMP的蛋白激酶将激素产生的cAMP与生物化学通路连接起来，使得激素完成其特异功能。在上述细胞活动中，Ca ²⁺起着一种关键性的作用。当激素与受体结合而使细胞激活时，引起细胞内游离Ca ²⁺浓度升高（10 ^-6M），这些Ca ²⁺来源于细胞外液和细胞内的Ca ²⁺库，如内质网。Ca ²⁺浓度升高使Ca ²⁺与钙调蛋白（Calmodulin，CaM）结合，改变了CaM的蛋白构型，而使其形成活性形式，这种CaM与Ca ²⁺敏感蛋白结合后，启动一系列细胞活动，如激素分泌、细胞分裂、细胞运动和新陈代谢。

睾丸Leydig细胞在LH脉冲式释放的生理刺激下生成与分泌睾酮，在个体发生的不同阶段，Leydig细胞的雄激素产生和最主要的调节因素LH及其受体功能都有不同的多样性或非均一性。

Leydig细胞本身并非均一，是由处于不同发育期的Leydig细胞群（menage of cells）组成。De Kretser认为这些细胞常被忘记，因而体外研究结果很不一致，也影响了对体内实际情况的了解。因此，今后研究Leydig细胞功能应选择较好的指标（markers），而不是对LH的结合或3β甾体脱氢酶的活性，只有当这些指标或标准确定之后，对Leydig细胞功能的研究才能取得进步。

Leydig细胞分为胚胎型（不成熟型）和成熟型两种。这两种Leydig细胞的前体都是间充质在LH刺激下，由前体细胞的增殖与分化，逐步形成不成熟Leydig细胞，然后再形成成熟的Leydig细胞。对大鼠胚胎的研究证明，LH是前体细胞分化的最主要刺激因素，前体细胞上有LH的受体，能与LH结合，由前体细胞分化为Leydig细胞需时1～3天。两种类型的Leydig细胞在功能上有所区别。胚胎型Leydig细胞在青春期并不消失而继续分化为成熟型Leydig细胞。非成熟型，包括早期胚胎型Leydig细胞具有更强的雄激素生成能力，并主要生产5α-还原型雄激素，如DHT等，成熟型leydig细胞主要生产睾酮。

现已分离鉴定出至少四种不同的LH受体mRNA并编码出不同大小的受体蛋白。此外还有13种变异型（结构上残缺不全）的受体蛋白。这些缩短的或结构残缺不全的LH受体蛋白的功能不清，但已知某些变异型受体蛋白只能同hCG结合而不与LH发生反应。另外，全分子长的LH受体蛋白能同缩短的受体蛋白相互作用，结果产生一种新的重组LH受体蛋白，其对hCG有更高的亲和力和结合能力，并能更强地刺激第二信使的产生，而有更高的合成与释放雄激素的生物效应。

其作用之一是加速胆固醇裂解成孕烯醇酮，这是所有类固醇生物合成的第一步。cAMP作用的可能途径有：①增大NADPH的浓度，这是胆固醇裂解为孕烯醇酮所需的辅助因子；②通过激活胆固醇酯酶的活性而增大胆固醇的浓度；③促进急性调节蛋白（stAR）转运胆固醇进入线粒体内膜；④激活胆固醇侧链裂解酶系统并在胆固醇侧链裂解酶的作用下，胆固醇被裂解成孕烯醇酮；⑤转运孕烯醇酮离开线粒体内膜。LH刺激Leydig细胞释放睾酮，虽然LH脉冲式释放对维持Leydig细胞功能和睾丸的其他功能极为重要，但睾酮的释放特点并无明显的脉冲波动。现已证明Leydig细胞并非对每个LH释放脉冲做出释放睾酮的反应，而只是对数个LH脉冲的总和（或）簇群（clusters）做出睾酮释放反应。

尽管LH的脉冲释放与GnRH脉冲完全同步，但对大鼠每7分钟取血测睾酮（Testosterone，T）和LH，以研究LH脉冲释放与T分泌的关系，结果发现单一LH脉冲释放不能刺激Leydig细胞同步释放T，T的分泌需要3～4次LH释放峰。T对LH的组群脉冲的释放反应与LH脉冲释放幅度无相关性，而与准确的LH脉冲频率有关。T的分泌稍有延迟，通常出现于LH组群释放之后的1～2小时；大鼠饥饿48小时后T的分泌明显下降；缓慢持续注射神经肽（NPY：18μg/d持续静脉注射）抑制垂体促性腺功能，引起LH脉冲的消失，同时T对单一或分离的LH脉冲无反应。

在生理情况下，睾酮的释放有昼夜节律波动性，但不如肾上腺皮质激素如皮质醇的昼夜节律明显，血睾酮含量早晨高于晚间。近来发现两种新的蛋白调节睾酮的释放：一种是在线粒体外膜上有一浓度很高的外周性苯二氮 类受体PBR （peripheral benzodiazepine receptor），调节Leydig细胞的急性反应，它的蛋白质激动剂也能刺激甾体合成细胞，引起睾酮的急性释放。另一种存在于甾体激素生产组织中的30kD。蛋白，它以剂量与时间依赖方式刺激睾酮的急性释放。如果阻断这一转变过程，可完全阻断甾体激素生成。这些新发现提示雄激素合成与释放的调控机制极为复杂，尚待深入研究。

FSH对精子发生的调节作用主要表现在：①诱导动物和人精子发生的启动或始发；②引起去垂体大鼠与冬眠动物精子发生的再启动；③与睾酮一起参与维持性成熟及灵长类的精子发生，特别是保持精子发生数量与质量完全正常所必需（详见本书第四章）。

如前所述，腺垂体合成和分泌FSH和LH受控于GnRH，但也受来自睾丸的甾体激素和非甾体激素的负反馈调节。当睾丸被摘除后，其血浆中LH和FSH浓度很高，这表明男性促性腺激素的分泌是由睾丸负反馈控制。目前的研究提示至少有两种睾丸激素，即睾酮及其代谢产物雌二醇、非甾体激素抑制素和激活素参与这个控制系统，它们分别与LH和FSH相联系。

睾酮是由LH刺激睾丸中Leydig细胞所分泌的，睾酮又是调节LH分泌的主要激素。免疫中和恒河猴的睾酮可以导致血中LH浓度升高，而在所有被阉割的动物中，给予睾酮则引起LH浓度的陡然下降。睾酮并非单独而是同其代谢产物共同行使负反馈作用，主要是降低LH峰的频率，其幅度也有一些改变。由于FSH和LH脉冲式释放是由相同的GnRH分泌所控制，所以睾酮负反馈部位主要是在下丘脑。

睾酮也能改变垂体对GnRH的反应性，所以如同女性一样，下丘脑和垂体同时受控睾酮和雌二醇的负反馈作用。这两个部位都有大量的雄、雌激素受体，在阉割后的雄性大鼠的下丘脑基底正中的弓状核周围注射睾酮可以使血中LH的浓度明显降低，至少在噬齿类动物中，不管从周围血还是从下丘脑给予雌二醇，都能对LH的分泌起着一定的调节作用，这表明睾酮的代谢物除了在周围发挥作用外，还能参与负反馈调节。但上述这种经典的负反馈调节作用已被新的理论所修改或补充。

卵巢和睾丸分泌的若干蛋白激素，包括抑制素、激活素和卵泡抑素（follistatin）调节FSH的分泌。男性的抑制素（inhibin）由睾丸生精小管的Sertoli细胞分泌。抑制素各有一个α亚单位（相对分子质量18 000）和β亚单位（相对分子质量14 000）组成。亚单位有两种，即α和β。分别构成抑制素A（αβA）和抑制素B（αβB）两种形式。两种抑制素可直接作用于腺垂体，对垂体的FSH的分泌有强烈的抑制作用，从而参与下丘脑-垂体-睾丸轴的调节功能。此外，在性腺中还存在与抑制素相近但功能相反的物质，称为激活素（activin），可刺激FSH的分泌。抑制素是睾丸Sertoli细胞分泌，通过血路抑制FSH的分泌，激活素和卵泡抑素在垂体局部通过旁分泌或自分泌的方式刺激FSH的分泌，但其作用机制尚待进一步研究。抑制素和激活素均属于生长因子家族成员，可能参与生精过程的局部调节。

泌乳素（prolactin）是一个190～200个氨基酸的多肽激素，分子量为25kD。在垂体和血液中存在不同分子大小得多种结构，但这些不同分子大小的泌乳素可能都是同一基因翻译后不同处理的产物。泌乳素细胞均匀地分布在腺垂体，现在已有4种不同的分泌泌乳素的细胞被发现，泌乳素以分泌颗粒形式储存于细胞中，呈脉冲式分泌。

多巴胺是最重要的泌乳素抑制因子（prolactin inhibitory factor，PIF）。它们分布在弓状核的神经元中，这些神经元和轴突投射到正中隆起外层的中间和侧面栅栏区的门脉毛细血管。从正中隆起多巴胺系统末梢分泌入血的多巴胺被运至含有多巴胺受体的泌乳素细胞。胺类及其激动剂，如溴隐亭，能抑制泌乳素的分泌，而其拮抗剂则能通过泌乳素细胞表面的多巴胺受体促进泌乳素的分泌。与受体结合后多巴胺进入细胞，使分泌颗粒中的泌乳素脂质发生降解，因而减少激素的释放。

氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）也能抑制泌乳素的分泌，含有GABA的弓状核神经元也投射到正中隆起的毛细血管中，实际上在很多情况下，GABA和多巴胺共同存在于同一个弓状核神经元中。此外，与GnRH有关的肽-GAP也能抑制泌乳素的分泌。GAP可在正中隆起的GnRH神经末梢中发现，并且可能从那里释放出来。

有许多激素能促进泌乳素的释放。下丘脑促甲状腺素释放激素（TRH）能明显刺激泌乳素的释放，TRH受体位于泌乳素细胞上，但是TRH调节泌乳素释放的生理意义目前还不清楚。

VIP是促进泌乳素释放的强有力的释放剂，其受体也分布在泌乳素细胞上。并且泌乳素细胞对VIP敏感性升高与正中隆起分泌的多巴胺减少有关。虽然门静脉中可发现VIP，但是在正常男性和非泌乳期的女性的脑部神经元中VIP含量非常低。哺乳期的雌性大鼠，可在室旁核小细胞群中发现有VIP神经元，并可在正中隆起的外层中发现丰富的VIP神经元的神经末梢。并且在这时期，VIP的mRNA数量也增加。这些现象表明VIP可能是在泌乳素高分泌期特别重要的泌乳素释放因子。

雌激素能引起高泌乳素血症，它可能是降低泌乳素细胞对多巴胺的敏感性和增加TRH受体的数量有关。长期给予雌激素增加垂体泌乳素DNA和mRNA的合成而引起继发性增生，泌乳素分泌增加。因此泌乳素对雌激素的反应是缓慢的，并且与VIP、TRH作用方式不同。

除了受激素调节外，泌乳素的分泌在一天之间都有波动，在夜间睡眠时血浆浓度最高；睡眠转为觉醒能引起泌乳素分泌成为白昼节律。这表明泌乳素分泌是睡眠促动而非光促动。在一个正常睡眠觉醒周期中，泌乳素在睡眠开始1～1.5小时后开始分泌增加，表现在其脉冲幅度的逐渐增大。在随后的睡眠期血浆浓度升高，在醒前不久浓度开始降低，在早上10：00和中午12：00浓度最低。此外，泌乳素也是人体内最主要的应激激素，任何应激因素或状态均可引起PRL急骤升高。

从（丘脑）结节-漏斗部多巴胺（tubero-infundibular dopamine，TIDA）神经元释放进入门脉毛细血管的多巴胺是泌乳素分泌的主要调节因素，而多巴胺本身又调节TIDA神经元的活性。血中泌乳素浓度的升高能引起正中隆起的TIDA神经元末梢多巴胺的释放，从而导致泌乳素的下降。多巴胺的释放能引起酪氨酸羟化酶活性升高，此酶能限制神经元内多巴胺合成的速度。这成为下丘脑TIDA神经元活性短环反馈（short-loop-feedback）调节。

泌乳素在乳房外的功能很多，除了与卵巢激素、肾上腺激素和促性腺激素相协调外，泌乳素还能影响多个组织系统功能。

以往人们对PRL与男性生殖的关系或其对多种组织系统有广泛作用的认识比较模糊不清。只是一般认为泌乳素的作用是增加LH受体的数量，使LH作用于Leydig细胞发挥促激素生成作用，睾丸中泌乳素受体只局限于间质组织。同样泌乳素能在前列腺中增加雄激素的吸收和5α-还原酶的活性。泌乳素能促进睾酮在精囊腺中的作用，而睾酮则能维持泌乳素受体在精囊腺中的数量等。

研究发现PRL受体在大鼠和羊睾丸中的Sertoli细胞、leydig细胞和生精细胞（粗线期精母细胞、圆形和长形精子细胞）中均有表达，而且其转录产物有两种形式：短型和长型，其分子量分别为39kD和101kD，且每种类型都有很大的异质性，如表达于Leydig细胞和生精细胞中的RNA转录物的分子量波动于3.6、11.2、12.6和14.1之间，这些表达产物受PRL本身的调节，给PRL后翻译成不同的蛋白质：Jak 2、Stat 1和Stat 5。给100ng/ml 羊PRL后，前两种蛋白于10分钟内出现磷酸化，而Stat 5在30分钟内磷酸化。在不同光照的条件下，对完整羊和下丘脑垂体功能障碍（hypothalamic pituitary dysfunction，HPD）羊的PRL受体在生精细胞中的表达的研究发现，HPD羊Leydig细胞和生精细胞中PRL受体表达停滞，在生精细胞（主要在粗线期精母细胞中）表达停滞。这些结果提示PRL可能在睾丸甾体激素生成和精子发生中起重要调节作用。

男性血浆泌乳素浓度病理性升高往往引起性功能障碍和生育力下降，抑制GnRH的释放和引起血液中睾酮浓度降低。在这种情况下，泌乳素对生殖功能具有重要作用。引起男性高泌乳素血症的原因可能是广泛用于治疗精神病的多巴胺受体阻断药或某些病理情况，如垂体肿瘤-泌乳素细胞肿瘤都可引起此综合征。应用多巴胺激动剂如溴隐亭是治疗高泌乳素血症有效和简单的方法，多巴胺激动剂能迅速降低血浆泌乳素浓度。