睾丸间质细胞合成和分泌因素对睾酮生成的影响

2.1　糖皮质激素

由肾上腺皮质束状带分泌。给大鼠注射皮质酮或地塞米松引起睾丸间质细胞睾酮产生减少［15-17］，但血清LH水平无明显改变，给睾丸间质细胞LH刺激不能补偿已降低的类固醇生成能力［17］。皮质酮究竟通过什么机制抑制间质细胞睾酮产生，Sankar BR［15］等通过实验观察到：皮质酮抑制间质细胞睾酮产在cAMP之后，明显降低类固醇生成酶如3β-HSD和17β-HSD活性。此外许多研究已表明间质细胞上存在糖皮质激素受体。将以上研究结果综合起来，我们认为糖皮质激素(大鼠体内是皮质酮)，能经胞内受体介导，直接抑制睾丸间质细胞睾酮的合成，并且是一个不依赖于LH的过程，而是一个经糖皮质激素受体介导的对睾丸间质细胞直接作用的过程，其结果是导致睾酮生物合成中1个或几个酶活性降低，睾酮合成量减少。众所周知，睾丸间质细胞合成、分泌睾酮的总量取决于睾丸中间质细胞的数量和单个睾丸间质细胞合成睾酮的能力。糖皮质激素除能抑制单个睾丸间质细胞的睾酮合成外，是否能通过诱导间质细胞凋亡而影响其数目。Gao HB［18］等研究不同发育阶段睾丸间质细胞对皮质酮的敏感性时观察到前体期睾丸间质细胞(PLC，14～28 d龄)，皮质酮处理组与未处理组无显著差异；未成熟期睾丸间质细胞(ILC，29～56 d龄)和成熟期睾丸间质细胞(ALC，＞56 d龄)经皮质酮处理后，凋亡量显著高于未处理组。上述结果表明皮质酮诱导睾丸间质细胞凋亡与它的成熟状况有关。这一现象的发现对临床上用糖皮质激素治疗青春期病人也是一种提示，因为睾丸间质细胞在青春前期具有较强的增殖能力，而到了青春期阶段睾丸内间质细胞数目已处于恒定状态。此外，存在于睾丸间质细胞中的11β-羟甾体脱氢酶(11β-HSD)，具有氧化和还原作用，具有相互转化皮质酮(大鼠体内的活性形式)和11-脱氢皮质酮(生物惰性形式)的作用，在培养的大鼠睾丸间质细胞中以氧化作用占优势，它能氧化灭活皮质酮，使之成为无活性的脱氢皮质酮。该酶通过灭活糖皮质激素，控制着其对睾酮合成所行使的抑制作用，以调节睾酮的分泌量。皮质酮水平增加降低11β-HSD氧化活性，由此进一步抑制间质细胞睾酮分泌。因此，11β-HSD被认为是减少糖皮质激素对睾酮生成的抑制作用，促进青春期出现和促生育作用。Leckie［19］等研究发现：完整的大鼠睾丸间质细胞原代培养显示11β-HSD型主要表现11β-还原酶活性，使50%～70%11-脱氢皮质酮还原成皮质酮，而11β-脱氢酶的脱氢作用低于5%。放射免疫分析显示：皮质酮具有抑制LH刺激的睾酮产生，11β-脱氢皮质酮也具有相似的作用，表明11β-还原酶在功能上是重要的，一方面增加了进入睾丸间质细胞的皮质酮，另一方面扩大了皮质酮的作用，也许有利于维持睾丸间质细胞代谢和内分泌功能。

综上所述，糖皮质激素通过降低单个睾丸间质细胞类固醇生成酶水平和促进睾丸间质细胞凋亡抑制睾丸间质细胞睾酮产生，11β-HSD具有调节糖皮质激素浓度的作用。

2.2　瘦素

瘦素—肥胖基因的产物，主要由脂肪组织产生，近年来作为生殖调节中的重要信号。尽管瘦素调节生殖功能认为主要在下丘脑水平，但它对性腺是否有直接作用还不清楚。为此，Tenasempere［20］等为观察瘦素(10-9-10-7mol)能否调节雄性Wistar大鼠离体睾丸基础状态下和hCG刺激的睾酮分泌，实验结果发现，对青春前期大鼠睾丸睾酮的基础分泌和hCG刺激的睾酮分泌均无影响，不管是来自禁食状态或正常喂食的大鼠；而对成年期大鼠睾丸，包括禁食状态或正常喂食状态，瘦素对睾酮的基础分泌都具有明显的抑制作用，所不同的是，对基础状态下成年期正常喂食大鼠，在孵育90 min时，10-9-10-7 mol的瘦素都具有抑制睾酮基础分泌的作用，而在孵育180 min时，仅10-9 mol的瘦素有抑制睾酮分泌作用。但将瘦素(150 ng/ml)分别加入基础状态下培养的大鼠睾丸间质细胞和hCG(1 ng/ml)刺激的培养大鼠睾丸间质细胞，实验观察到：瘦素对基础状态下睾酮的分泌无作用，但对hCG刺激的睾酮分泌具有明显的抑制作用(131.1±0.3 ng/ml vs 27.3±1.0 ng/ml，50%～60%；P＜0.01)。但瘦素究竟是通过什么机制作用于离体大鼠睾丸的呢?Caprio M［21］等用RT-PCR方法在培养的成年雄性SD大鼠睾丸间质细胞上显示：大鼠睾丸间质细胞能同时表达瘦素受体长型(OB-Rb)和短型(OB-Ra)。用同样的方法发现小鼠间质肿瘤细胞系-1型细胞仅能表达长型瘦素受体(OB-Rb)。作者研究认为瘦素对培养的大鼠睾丸间质细胞具有直接的受体介导作用。而Tenasempere M［22］等研究证明它以剂量依赖方式抑制hCG和cAMP刺激的睾酮分泌，认为这种抑制作用与hCG刺激的编码急性反应调节蛋白(StAR)、450scc、3β-HSD以及17β-HSD 3型的mRNAs水平减少有关。

2.3　原癌基因

原癌基因是细胞基因组的正常成分，在正常情况下不表达或有限表达，具有调节细胞生长分化和信息传递的功能。睾丸间质细胞的睾酮分泌也伴有某些原癌基因的表达变化，特别是即时早期基因的表达变化。通过Northern印迹技术研究hCG加入体外培养的间质MA-10细胞系中对即时早期基因组(immediate early genes，IEGs)影响：包括所有fos成员、jun 家族、c-myc及 ref-1。研究发现 hCG能引起 c-fos［23-24］、fosB、c-jun、junB、junD［23］和 c-myc［23-24］mRNA快速而又短暂的表达，且高峰期为 0.5～1h，且证实占据50%LH/hCG受体的hCG浓度相当于刺激原癌基因表达的半数最大刺激浓度(ED50)，也相当于刺激睾酮分泌的半数有效浓度(ED50)，(BU)2 cAMP引起的效应相似于hCG引起的效应［24］。而fra-1的高峰期则在第3小时，fra-2 mRNA在诱导下立刻增加且高峰期在第1小时。Ref-1 mRNA在刺激之前就有表达，它的水平在hCG诱导下至少8 h未改变。Hall SH［25］等将10-9 mol hCG加入到培养的猪睾丸间质细胞中研究cfos，c-jun，junB，c-myc原癌基因表达情况，观察到：与对照组即不加hCG组相比，cfos，junB和c-myc mRNA水平增加9倍，18倍，5倍，但对c-jun mRNA无影响。而Schultz［26］等采用原位杂交和免疫组化技术研究hCG在大鼠体内应用诱导核内原癌基因(c-fos，c-jun，junB)mRNA和蛋白质的表达，实验观察到：在hCG处理后，睾丸间质细胞中除c-fos，junB mRNA和蛋白质水平显著增加，在这个实验中我们还观察到的c-jun mRNA和蛋白质明显增加，而Hall SH［25］的观察为单hCG不能引起培养的猪睾丸间质细胞中c-jun mRNA的增加。后来他观察到当间质细胞加入EGF或FGF后，c-jun mRNA明显增加，而且hCG能加强其作用。许多研究已表明EGF，TGF，FGF是由支持细胞分泌的，故可认为，我们观察到的在体c-jun mRNA增加是hCG加强的支持-间质细胞相互作用产生的。hCG究竟通过什么途径诱导即时早期基因的表达?Schultz［26］等认为即时早期基因的诱导是由多种第二信使介导的。其中之一是通过cAMP激活PKA，后者使cAMP反应元素结合蛋白(CREB)磷酸化，而CREB被认为是c-fos基因的转录激活因子。因为LH对Leydig细胞的作用是通过cAMP介导，很可能原癌基因mRNA和蛋白质的表达是对hCG的细胞外刺激的早期转录反应。然后这些即时早期基因产物作为转录因子与DNA结合，转录激活睾丸间质细胞中类固醇生成酶基因。

总之，Leydig细胞的睾酮生物合成调节机理是相当复杂的。支持细胞与间质细胞紧密相邻，在睾酮合成的旁分泌调节起着绝对重要的作用，它可以通过所分泌的各种物质对睾酮的生物合成起正性或负性作用。此外，直接影响睾酮分泌的支持细胞外产生的因素近年来研究逐渐增多。但直到目前，它们的具体作用机制还有待于人们进一步探讨。

参考文献

［1］Lejeune H，Sanchez P，Saez JM，et al.Enhancement of long-term testosterone secretion and steroidogenic enzyme expression in human Leydig cells by coculture with human Sertoli cell2enriched preparations［J］.Int JAndrol，1998，21(3) ：129-140.

［2］Rouiller-Fabre V，Lecref L，Gautier C，et al.Expression and effect of insulin-like growth factor on rat fetal Leydig cell funtion and differentiation［J］.Endocrinology，1998，139(6)：2926-2934.

［3］Le Roy C，Lejeune H，Chuzel F，et al.Autocrine regulation of Leydig cell differentiated functions by insulin-like growth factor 1 and transforming growth factor beta［J］.JSteroid Biochem Mol Biol，1999，69(1-6) ：379-384.

［4］Gautier C，Levacher C，Saez JM，et al.Transforming growth factor beta1 inhibits steroidogenesis in dispersed fetal testicular cells in culture［J］.Mol Cell Endocrinol，1997，131(1)：21-30.

［5］Fantoni G，Morris PL，Forti G，et al.Endothelin-1：a new autocrine/paracrine factor in rat testis［J］.Am JPhysiol，1993，265(2 Pt 1) ：E267-274.

［6］Belloni AS，Andreis PG，Neri G，et al.In vitro studies of the subtypes of endothelin recepters present in the rat testis，and of their involvement in the secretory response of Leydig cells to ET-1［J］.JSteroid Biochem Mol Biol，1996，57(1-2) ：89-93.

［7］Ergun S，Harneit S，Paust HJ，et al.Endothelin and endothelin recepters A and B in the testis［J］.Anat Embryol(Berl)，1998，199(3) ：207-214.

［8］Ergul A，Glassberg MK，Freeman ME，et al.Endothelin-1 promotes steroidogenesis and stimulates protooncogene expression in transformed murine Leydig cells［J］.Endocrinology，1993，132(2) ：598-603.

［9］Romanelli F，Fillo S，Isidori A，et al.Stimulatory action of endothelin-1 on Leydig cells：involvement of endothelin-A subtype recepter and phospholipase A2-arachidonate metabolism system［J］.Life Sci，1997，61(5) ：557-566(www.xing528.com)

［10］Conte D，Questino P，Fillo S，et al.Endothelin stimulates testosterone secretion by rat Leydig cells［J］.JEndocrinol，1993，136(2) ：R1-4.

［11］Majdic G，Mc Neilly AS，Sharpe RM，et al.Testicular expressionof inhibin and activin subunits and follistatin in the rat and human fetus and neonate and during postnatal development in the rat［J］.Endocrinology，1997，138(5) ：2136-2147.

［12］Noguchi J，Hilono H，Sato S，et al.Ontogeny of inhibin secretion in the rat tesis：secretion of inhibin related proteins from fetal leydig cells and of bioactive inhibin from Sertoli cells［J］.JEndocrinol，1997，155(1) ：27-34.

［13］张镜如.生理学(第四版)［M］.北京：人民卫生出版社，1995，413.

［14］Lejeune H，Chuzel F，Sanchez P，et al.Stimulating effect of both human recombinant inhibin A and activin A on immature porcine leydig cell functions in vitro［J］.Endocrinology，1997，138(11) ：4783-4791.

［15］Sankar BR，Maran RR，Sivakumar R，et al.Chronic administration of corticosterone impairs Lh signal transduction and steroidogenesis in rat Leydig cells［J］.J Steroid Biochem Mol Biol，2000，72(3-4) ：155-162.

［16］Sankar BR，Maran RR，Sudha S，et al.Chronic corticosterone treatment impairs Leydig cell 11beta-hydroxysteroid dehydrogenase activity and LH-stimulated testosterone production［J］.Horm Metab Res，2000，32(4) ：142-146

［17］Page KC，Sottas CM，Hardy MP.Prenatal exposure to dexamethasone alters Leydig cell steroidogenic capacity in immature and adult rats［J］.JAndrol，2001，22(6) ：973-980.

［18］Gao HB，Tong MH，Hu YQ，et al.Glucocorticoid apoptosis in rat leydig cells［J］.Endocrinology，2002，143(1) ：130-138.

［19］Leckie CM，Welberg LA，Seckl JR.11 beta-hydroxysteroid dehydrogenase is a predominant reductase in intact leydig cells［J］.JEndocrinol，1998，159(2) ：233-238

［20］Tenasempere M，Pinilla L，González LC，Diéguez C，Casanueva FF，Aguilar E.Leptin inhibits testosterone secretion from adult rat testis in vitro［J］.JEndocrinol，1999，161 ：211-218.

［21］Caprio M，Isidori AM，Carta AR，Moretti C，Dufau ML，Fabbri A.Expression of Functional Leptin Receptors in Rodent Leydig cells［J］.Endocrinol，1999，140(11) ：4939-4947.

［22］Tenasempere M，Barreiro ML，Gonzalez LC，et al.Novel expression and functional role of ghrelin in rat testis［J］.Endocrinology，2002，143(2) ：717-725.

［23］Suzuki S，Nagaya T，Suganuma N，Tomoda Y，Seo H.Induction of immediate early genes(IEGS)and ref-1 by human chorionic gonadotropin in murine Leydig cell line(MA-10)［J］.Biochem Mol Biol int，1998，44 ：217-224.

［24］Czerwiec FS，Melner MH，Puett D.Transiently elevated levels of c-fos and c-myc oncogene messenger ribonucleic acids in cultured murine leydig tumor cells after addition of human chorionicgonadotropin［J］.Mol Endocrinol，1989，3(1) ：105-109.

［25］Hall SH，Berthelon MC，Avallet O，et al.Regulation of c-fos，c-jun，jun-B，and c-2myc messenger ribonucleic acids by gonadotropin and growth factorsin cultured pig Leydig cell［J］.Endocrinol，1991，129(3) ：1243-1249.

［26］Schultz R，Kononen J，Pelto-Hulkko M，et al.Induction of immediate early gene mRNAs and proteins by hCG in interstitial cells of rat testis［J］.J Endocrinol，1995，144 ：417-424.