Testiculul-anatomie şi funcţie

REGLAREA FUNCŢIEI TESTICULARE

Hipotalamusul este legat de hipofiză prin tracturi nervoase şi sistemul port vascular ce permite un control stric şi direct asupra funcţiei hipofizare. La rândul lor, prin intermediul sistemului port, hormonii hipofizari ajung la nivel hipotalamic realiând un control scurt şi direct asupra secreţiei neurotransmiţătorilor.

Marea majoritate a centrilor reglatori ai funcţiei testiculare sunt concentraţi la nivelul unei zone ce cuprinde aria prechiasmatică, merge posterior până la nivelul corpilor mamilari, iar inferior până la infundibulum. Cea mai importantă zonă este însă o mică arie triunghiulară, situată în hipotalamusul medial la nivelul căreia se găseşte o densitate remarcabilă de structuri implicate în controlul funcţiei testiculare. Acestea cuprind neuronii peptidergici (sistemele opioide, GnRH), sistemele aminergice (dopamina, norepinefrina, serotonina) şi neuronii ce prezintă receptori steroidieni (Molitch 1998, Ritzen 1998).

1. 
   Sistemele peptidergice şi aminergice: neuronii secretanţi de GnRH, neuronii secretanţi de opioide endogene – enkefaline (inhibă secreţia de LH) şi neuronii aminergici ce secretă dopamină, serotonină, norepinefrină
   
2. 
   Neuronii cu receptor steroidian pot lega cam 4-5000 molecule de estrogen/neuron, concentraţia receptorilor pentru androgeni fiind mult mai scăzută
   

Intre cele două sisteme au loc contacte funcţionale ce controlează secreţia de GnRH (Tyrrel et al 1994, Winters 1995, Frohman 1998).

1. 
   GONADOTROPHIN REALISING HORMONE (GnRH)
   

Structură - neurohormon constituit din 10 aminoacizi cu o greutate moleculară de 1182 kDa ce provine dintr-un precursor cu 92 aa ce conţine: un peptid semnal situat înaintea GnRH format din 24 aa, o secvenţa de 10 aa a GnRH şi secvenţa Gly-Lys-Arg necesară procesării enzimatice şi aminării carboxi-terminale şi o secvenţă de 56 aa: cunoscută sub numele de GAP (GnRH associated peptide) ce are la nivelul segmentului 1-13 şi activitate gonadotrop-eliberatoare în special pentru FSH şi numai 20% din capacitatea GnRH de eliberare pentru LH)( Molitch 1998, Weinbauer 2001)

Secreţie, eliminare, metabolism - neuronii secretanţi de GnRH se dezvoltă din epiteliul părţii mediale a plăcii olfactive şi migrează în timpul vieţii fetale de-alungul septului nazal alături de nervii terminalis şi vomero-nazali şi intră în regiunea preoptică a hipotalamusului; originea embriologică a neuronilor secretanţi de GnRH are importanţă pentru explicarea etiopatogeniei sindromului Kallmann de Morsier (olfacto-genital)( Molitch 1998). Cantităţi apreciabile de GnRH s-au identificat în placentă şi lapte, iar nivel testicular şi ovarian s-au găsit substanţe GnRH like (Santen 1998). GnRH este secretat la 90-120’ în sistemul port hipotalamo-hipofizar. La nivel pituitar se leagă de receptorii specifici ai celulelor gonadotrope

Controlul secreţiei - realizat sub acţiunea coordonată a mai multor factori. GnRH se secretă în serii de pulsuri cu frecvenţă şi amplitudini variate, hipofiza răspunzând la aceste pulsuri prin secreţie de LH şi FSH. Pentru o funcţie secretorie hipofizară normală este necesar ca pulsurile să se producă la 90-120’. Factorii implicaţi în reglarea GnRH sunt:

1. 
   Neurotransmiţători
   

• 
  stimulatori: catecolaminele (noradrenalina) prin activare alpha adrenergică, acetilcolina, neuropeptidul Y, leptina ( Molitch 1998)
  
• 
  inhibitori: dopamina, serotonina, opiaceele, GABA, melatonina (Santen 1998)
  

2. 
   Hormonii steroizi
   

• 
  androgenii: testosteronul reduce eliberarea de GnRH prin reducerea frecvenţei de stimulare hipofizară de la 1/100 la 1/200 min; se pare însă că acţiunea androgenilor la nivel hipotalamic este exercitată prin sistemul opiaceelor
  
• 
  estrogenii: inhibă eliberarea şi cresc concentraţia de GnRH la nivelul hipotalamusului, au avea origine plasmatică sau locală, prin aromatizarea androgenilor (Santen 1998).
  

Acţiuni - GnRH se leagă de receptori hipofizari specifici. Mecanismul molecular implică activarea fosfoinositol-proteinkinaza C cu deschiderea canalelor de calciu voltaj dependente alături de mobilizarea Ca din depozitele intracelulare; creşterea concentraţiei de calciu intracelular determină secreţie de LH şi FSH. La primul bolus de GnRH hipofiza răspunde promt prin eliberarea în circulaţia generală de LH. Dacă stimularea GnRH se produce continuu timp de 2-4h , după o secreţie de LH de cca 30’ acesta începe să scadă, pentru ca la 4 h să crească din nou. Dacă se administrează 2 bolusuri de GnRH separate, la 1-2h, la cea de-a doua doză răspunsul LH este mult mai mare (Santen 1998). GnRH este capabil să-şi moduleze numărul şi activitatea propriilor receptori: expresia receptorului este mai mare când GnRH este administrat pulsatil iar eliminarea GnRH între pulsaţii determină creşterea numărului situsurilor de legare chiar înainte de următorul puls. Termenul este “self primming effect”(Weinbauer 2001). In ceea ce priveşte FSH-ul, se pare că o frecvenţă mai redusă a pulsaţiilor GnRH induce în special secreţie de FSH (un puls la 3h induce dublarea secreţiei de FSH faţă de un puls la o oră)

2. 
   LUTEINIZING HORMONE (LH)
   

Structură: glicoproteină cu greutate moleculară de 28000Da, compusă din două subunităţi (Frohman 1998, Gnesi et al 1997): α - 92 aa, comună FSH, hCG şi TSH şi β - 115 aa, specifică; subunitatea β a hCG conţine cei 115 aa ai LH-ului la care se adaugă la nivelul capătului carboxi 30 aa şi un reziduu carbohidrat (Griffin & Wilson 2002). Cele două subunităţi sunt codificate de gene diferite, sinteza lor având loc separat, cu o rată de sinteză diferită. După sinteză insă, cele două lanţuri se unesc şi sunt glicozilate, rata clearence-ului metabolic depinzând de conţinutul în carbohidraţi: o glicozilare redusă determină creşterea clearence-ului şi scăderea biopotenţialului (Tyrrel et al 1994, Winters 1995, Frohman 1998).

Secreţie, metabolizare - menţinerea secreţiei gonadotrope se realizează doar în condiţiile unei stimulări pulsatile ale la intervale de 90-120’. Hipofiza urmează pulsaţiile GnRH, între pulsaţii secreţia de LH şi αLH fiind absentă. La bărbaţi se înregistrează cam 12-14 pulsuri /24h cu o amplitudine ce variază de la 20 la 400% între nadir şi peak cu o medie de 70% (Simoni et al 1997). După sinteză moleculele de LH şi FSH sunt stocate în granule secretorii diferite şi eliberate în funcţie de stimularea specifică. Metabolizarea are loc în principal la nivel hepatic, renal şi gonadal şi o mică parte se elimină nemetabolizat urinar (12-60 UI/24h). LH are timpul de înjumătăţire scurt datorită resturilor de N-acetilglucozamin sulfat (de 20 min comparativ cu FSH-ul ce este predominant sialitat şi are un timp de înjumătăţire de 2 ore) (Weinbauer 2001). Producţia zilnică de LH este de 600 UI/24h pentru LH imunoreactiv şi 19000 UI/24h pentru LH-ul bioactiv.

LH-ul plasmatic poate fi determinat prin metode RIA standard, metode imunologice cu senzitivitate înaltă (folosesc anticorpi dirijaţi împotriva a doi epitopi diferiţi din molecula de LH, făcând posibilă detecţia a 1-10% din concentraţiile determinate prin metodele RIA standard (Winters 1995) sau metode biologice (stimularea cu LH a celulelor Leydig în cultură şi determinarea producţiei de testosteron) (Thorner et al 1998, Behre et al 2000(c)).

Acţiune: receptorul pentru LH se găseşte la nivelul celulelor Leydig şi aparţine superfamiliei receptorilor membranari ce cuplează proteina G: receptorul pentru rodopsină, receptorul β-adrenergic, serotoninergic, dopaminergic, pentru TSH, FSH etc. Este constituit din trei segmente: extracelular ce cuplează cu afinitate mare molecula de LH şi este relativ unic structural (Santen 1998), segment transmembranar de 7 elemente, regiune intracitoplasmatică carboxiterminală. Cuplarea LH-ului la receptor declanşează cascada de evenimente binecunoscută: agregarea proteinelor receptorului în membrana celulară, determinând aspect de “pitting” al acesteia, legarea la GTP a subunităţii α a proteinei G determină activarea adenilciclazei şi eliberarea de AMPc, legarea AMPc la subunitatea reglatorie AMPc dependenta a proteinkinazei A, eliberarea subunităţilor catabolice AMPc dependente, fosforilarea unei/mai multor proteine substrat din celulele Leydig; consecinţa acestor evenimente este creşterea steroidogenezei (Griffin & Wilson 2002).

Interesant este faptul că pentru o producţie suficientă de testosteron este necesară activarea unui număr redus de receptori pentru LH. Expunerea celulelor Leydig la nivele crescute de LH timp de mai multe ore determină un fenomen de “down regulation” prin inhibarea sintezei de noi receptori via AMPc mediată, internalizarea receptorilor existenţi şi creşterea degradării lizozomale a acestora. În continuare scade şi activitatea 17-20 liazei şi 17 α OH în paralel cu creşterea activităţii aromatazei şi respectiv a producţiei de estradiol (Tyrrel et al 1994, Santen 1998, Thorner et al 1998, Griffin & Wilson 2002).

Reglare

1. 
   mecanismul de feed-back negativ – 2 steroizi, androgenii şi estrogenii, controlează la două nivele separate, independent secreţia de LH.
   

Mecanismul de feed-back androgenic acţionează în special la nivel hipotalamic, efectul lor la nivel hipofizar fiind minor. Testosteronul reduce frecvenţa impulsurilor de GnRH hipotalamic de la 1/100 la 1/200. Efectul inhibitor este mediat prin sistemul opiaceelor

Feedback-ul negativ al estrogenilor în contrast cu testosteronul, se exercită la nivel atât hipofizar cît şi hipotalamic. La nivel hipofizar exercită un efect precoce, la 3-6 h de la administrarea de estrogeni nivelul seric mediu al LH scăzând cu 20-30%, cu scăderea amplitudinii pulsaţiilor secretorii de LH; la nivel hipotalamic estrogenii au origine plasmatică sau provin prin conversia locală a androgenilor. Feed-back-ul pozitiv estrogenic dispare la bărbaţi datorită secreţiei androgenice; la castraţi sau hipogonadici, bărbaţi cu deficit androgenic important, cantităţile crescute de estrogeni stimulează secreţia de LH (Tyrrel et al 1994, Winters 1995)

1. 
   2. GnRH
   

3. 
   FOLLICLE STIMULATING HORMONE (FSH)
   

Structură - de asemenea hormon glicoproteic hipofizar, cu structură heterodimerică cu un lanţ α identic cu cel al LH, hCG, TSH şi un lanţ β specific la care conţinutul în resturi de carbohidraţi influenţează bioactivitatea, clearence-ul şi abilitatea de detecţie RIA a FSH-ului; are (similar cu hCG) un acid sialic terminal în plus faţă de LH sau TSH ceea ce-i reduce clearence-ul metabolic

Secreţie, metabolism - rata de secreţie zilnică este de 140-280 UI/zi; 5% se elimină ca atare urinar iar restul este metabolizat la nivel hepatic şi renal. Timpul de înjumătăţire este mai lung decât al LH-ului ceea ce face ca pattern-ul secretor al FSH-ului să fie mai greu de evidenţiat

Reglare

1. 
   GnRH: se pare că expunerea la cantităţi minim necesare de GnRH stimulează secreţia de FSH. De asemenea o frecvenţă mai scăzută a stimulării GnRH determină eliberarea FSH în defavoarea LH
   
2. 
   inhibina, hormon glicoproteic secretat de celulele Sertoli testiculare, este inhibitorul fiziologic, specific pentru FSH şi neinfluenţat de testosteron (Santen 1998, Griffin & Wilson 2002)
   
3. 
   activina (dimmer de subunităţi β ale inhibinei stimulează secreţia de FSH), iar folistatina hipofizară leagă activina şi o inactivează (Griffin & Wilson 2002). Rolul activinei şi folistatinei la bărbat este însă insuficient cunoscut.
   

Acţiune

1. 
   Secreţia hormonală - receptorul testicular al FSH-ului se găseşte la nivelul membranei celulelor Sertoli; este o proteină de 75-76,5 kDa, codată de gene de pe crz2p11, format din: domeniu extracelular cu mai multe secvenţe de câte 24 reziduri ce se repetă (LRR - leucin rich repeats), model ce se regăseşte şi în molecula receptorului pentru LH şi TSH;. domeniu transmembranar, heptaheliacal şi domeniu C-terminal. Secvenţa de activare este cea cunoscută, AMPc dependentă: legarea FSH la receptor determină disocierea subunităţii α a proteinei Gs, activarea adenil ciclazei împreună cu GTP, formarea de cAMP, activarea proteinkinazei C (detaşarea unităţii catalitice C de sub unitatea reglatoare R), fosforilarea proteinelor citoplasmatice şi intranucleare - factori ai transcripţiei CREB, CREM, sinteză proteică cu secreţie de: ABP, inhibină, aromatază, AMH, transferină, somatomedină C, interleukină 1 etc. Alături de acest mecanism, legarea FSH-ului de receptor determină şi deschiderea canalelor de Ca cu creşterea intracelulară a ionului (Simoni et al 1998, Plant & Marshall 2001, Griffin & Wilson 2002).
   
2. 
   Spermatogeneză - proces extreme de complex, a cărei reglare este încă insuficient cunoscută.
   

• 
  FSH - clasic se ştie că FSH-ul este principalul factor coordonator al spermatogenezei. Cercetările recente au demonstrat însă că acesta are o capacitate redusă de inducere şi de a menţine singur spermatogeneza. La pacienţii cu hipogonadism central congenital sau la cei cu mutaţii inactivante ale receptorului pentru LH administrarea de FSH, chiar asociat cu doze mari de testosteron, nu iniţiază spermatogeneza sau, respectiv , se produce un blocaj precoce la stadiul de spermatocit primar sau spermatidă. De asemenea FSH intervine în menţinerea spermatogenezei, dar odată această întreruptă prin diferite mijloace de inhibare gonadotropă este incapabil de a o restabili complet singur (prin administrare exogenă) (Young 2003). Menţinerea unei concentraţii spermatice normale este însă strict dependentă de prezenţa FSH. Acţiunile FSH-ului la nivelul epiteliului seminifer par următoarele (Parvinen & Ventela 1999, Mclachlan 2000):
  

1. 
   Diferenţierea şi dezvoltarea celulelor Sertoli la pubertate, menţinerea joncţiunilor celulare
   
2. 
   In spermatogeneză:
   

1. 
   Diferenţierea şi proliferarea spermatogoniilor – FSH-ul intervine în acest proces mai curând prin inhibarea apoptozei celulare decât ca factor mitogen
   
2. 
   Dezvoltarea spermatocitară: şi în acest proces FSH-ul, dar şi testosteronul, intervin prin limitarea apoptozei celulare
   
3. 
   Spermiogeneza: rolul FSH-ului este mai puţin cunoscut.
   
4. 
   Spermiaţie: procesul este dependent în primul rând de prezenţa FSH-ului.
   

Deci, pentru desfăşurarea unei spermatogeneze normale, FSH- ul este esenţial în dezvoltarea şi proliferarea spermatogoniilor şi spermiaţie. Allan demonstrează în studiul său că FSH-ul singur poate creşte numărul de spermatide rotunde şi alungite dar este incapabil de a finaliza singur spermatogeneza, efectele mediate de LH rămânând un determinant critic pentru iniţierea adecvată a spermatogenezei şi pentru desăvârşirea ultimelor stadii ale dezvoltării postmeiotice (Allan et al 2004).

• 
  LH/testosteron
  

Efectele LH sunt indirecte deoarece receptori pentru LH se găsesc doar la nivelul celulelor Leydig. LH-ul stimulează însă producerea de testosteron intra şi extratesticulară . Receptori pentru testosteron s-au evidenţiat la nivelul celulelor Leydig, Sertoli şi pe miocitele peritubulare dar existenţa lor pe epiteliul germinativ este controversată. La nivel testicular concentraţia de testosteron este de 50 de ori mai mare decât cea plasmatică (mult în exces faţă de concentraţia necesară pentru saturarea receptorilor intratesticulari) (Mclachlan 2000) ; deşi afinitatea pentru testosteron a receptorului pentru androgen e de 2-10 ori mai mică faţă de cea pentru DHT, androgenul activ asupra epiteliului germinal este testosteronul (antagoniştii de 5 α reductază nu inhibă spermatogeneza). Administrarea de FSH şi testosteron, chiar în doze mari, nu induce spermatogeneza pe când administrarea de FSH cu hCG şi stimularea producerii intratesticulare de testosteron este cunoscută ca tratamentul de elecţie pentru inducerea spermatogenezei la hipogonadicii hipogonadotropi. Odată indusă aceasta poate fi menţinută doar cu tratament cu hCG în majoritatea cazurilor (Depenbush et al 2002). De asemenea s-a constatat că există o balanţă între concentraţia seminală a testosteronului şi estradiolului deoarece în sperma celor infertili s-au găsit nivelele mai mari ale estradiolului şi mai scăzute ale testosteronului comparativ cu cei fertili (Luboshitzky et al 2002)

In concluzie se pare că FSH este esenţial pentru iniţierea spermatogenezei dar nu şi pentru menţinerea acesteia. Citoscheletul celulelor Sertoli şi joncţiunile Sertoli – celule germinale sunt dependente de FSH dar prezenţa testosteronului este obligatorie pentru aderarea spermatidelor la aceste joncţiuni. Atât FSH-ul cât şi testosteronul sunt implicate în apoptoza celulară şi în procesul de spermiaţie; prezenţa FSH-ului este esenţială în menţinerea unei producţii spermatice normală cantitativ (Griffin & Wilson 2002).

4. 
   PROLACTINA (PRL)
   

La bărbaţi PRL exercită efecte diferite, în funcţie de doză: în doze fiziologice este necesară pentru menţinerea unei sinteze adecvate de testosteron şi creşte sensibilitatea receptorilor tisulari androgenice iar în doze farmacologice inhibă secreţia de GnRH prin efect aminergic mediat, cu scăderea secreţiei consecutive de FSH şi LH şi reduce activitatea 5 α reductazei în ţesuturile periferice cu scăderea ratei de producţie a DHT. Consecinţa acestor efecte sunt simptomele binecunoscute ale sindromului hiperprolactinic la bărbaţi, şi anume disfuncţiile erectile şi hipo/ azoospermia.

5. 
   hCG
   

Este asemănător structural şi funcţional cu LH-ul având însă mai multe gene pentru codificarea lanţului β (cel puţin 7) astfel încât lanţul β este cu 24 aa mai lung la nivelul capătului carboxi decât LH. Are un acid sialic terminal ce-i scade clearence-ul metabolic comparativ cu LH-ul. Este implicat în timpul sarcinii în controlul secreţiei androgenice de la nivelul testiculului fetal fiind produs în primul rând de placentă, dar şi de alte structuri.

Ginecomastia

Definiţie: hiperplazia difuză, netumorală a glandei mamare la bărbat