Beginnen wir ganz am Anfang. Keine Testosteronsynthese ohne vorherige Antwort aus dem Schaltzentrum - Gehirn!
Das Schaltwerk heißt Hypophyse und besteht aus 3 Teilen die inmitten des Großhirns eingebettet sind:
- Hypophysenvorderlappen (Adenohypophyse)
- Hypophysenhinterlappen (Neurohypophyse)
- Hypophysenzwischenlappen (pars intermedia)
Im Hypophysenvorderlappen werden die Hormone LH, FSH, ACTH, MSH, TCH, Prolaktion und hGH hergestellt.
Durch den sogenannten "Hypophysenstiel"(Infundibulum) ist die Hypophyse mit dem Hypothalamus verbunden. Zusammen bilden sie das hormonelle Leitwerk - Ursprung der Hormonsynthese. Die Hypophyse hat unter den Steuerungsorganen der meisten hormonellen Regelkreise die Funktion der Exekutive. Über den Hypophysenstiel zum Hypothalamus erfährt sie ihre Hauptstimulation & -hemmung. Die hormonelle Ausschüttung wird durch den Hypothalamus - speziell durch das Inhibiting Hormon(IH oder Statine) und das Realeasing Hormon(RH oder Liberine) bestimmt.
Beim Hypophysenvorderlappen kommen die Reaktionen auf hormonellen Wege über ein Pfortadersystem. Beim Hypophysenhinterlappen gelangen die Impulse per Nervenströme - Prinzipiell erhält er Resonanz vom ZNS und den peripheren Rezeptoren. Signalisieren diese ihm das nicht genügend Testosteron produziert wird, sekretiert dieser das Gonadotropin-Releasing-Hormon (GnRH) dies gelangt direkt durch das Pfortadersystem in den Hypophysenvorderlappen wodurch es zum vermehrten Ausstoß des Lutenisierenden Hormons (LH) und Follikelstimulierenden Hormons (FSH)kommt.
Diese gelangen dann über die Blutbahn zu den Hoden wo das LH, vereinfacht ausgedrückt, die Hoden stimmuliert Testosteron zu produzieren. Durch die Kombination aus LH und FSH kommt es ebenso zur gewünschten Spermatogenese. Freihes Testosteron sowie das Hormon Inhibin wirken sich negativ auf die LH / FSH-Ausschüttung der Hypophyse aus. Dieser Effekt wird auch negative Rückkopplung genannt. Ein weiterer Effekt ist es das Testosteron am Hypothalamus die GnRH-Pulsfrequenz nach unten setzt. Östradiol selbst hemmt die Hypophyse LH abzusondern. Vorallem Inhibin ist für die FSH Absonderung der Hyophyse verantwortlich(-hemmung). Aktivin hingegen aktiviert die FSH-Ausschüttung der Hypophyse ohne Hemmung durch GnRH-Antagonismus.
Der Hypothalamus ist im stande verschiedene IH bzw. RH Hormone zu produzieren:
- PRL-RH: das Prolaktoliberin auch Prolaktin-Releasinghormon genannt, stimmuliert die Hypophyse(Vorderlappen) Prolaktin auszuschütten. Sein Gegenspieler ist das PRL-IH.
- PRL-IH: das Prolaktostatin auch Prolaktin-Inhibitinghormon genannt, hemmt die Prolaktinbildung und ist Gegenspieler zu PRL-RH.
- Gn-RH: auch Gonadotropines Releasing Hormon genannt, dieses Hormon stimmuliet die Hypophyse die Gonaden LH / FSH abzusondern die maßgeblich an der Testosteronproduktion beteiligt sind.
- GH-RH: auch Growth Hormone Releasinghormon genannt, regt die Ausschüttung des menschlichen Wachstumshormons hGH an. Sein Gegenspieler ist das GH-IH.
- GH-iH: Growth Hormone-Inhibitinghormon oder auch Somatostatin genannt, bewirkt eine Hemmung des GH-RH.
- TRH: das Thyreotropin Releasinghormon gibt dem Hypophysenvorderlappen das Signal mehr vom Thyroidea stimulierenden Hormon(TSH) abzugeben damit die Schilddrüse(SD) mehr T4 T§ abgibt.
- CRH: das Corticotropin Releasinghormon stimmuliert die Hypophyse das Hormon Adrenocorticotropes Hormon(ACTH) auszuschütten.
- MSH-RH: MRH oder auch Melanoliberin genannt, bewirkt die Ausschüttung des Melanotropin aus dem Hypophysenvorderlappen.
- MSH-IH: MIH oder auch Melanostatin genannt, bewirkt eine Hemmung des MSH-RH und damit einer Verminderung des MRH. Hier dazu ein kleines Schaubild:
- 3ß-Hydroxy-d5,d4-Steroiddehydrogenase nach 17 Alpha OH-Progesteron
- P450 C 17 nach DHEA (über d5)
- 3ß-Dehydrogenase
- alfa4, 5-Isomerase
- 17ß-Hydroxylas
- 17-20 Lyase
- 17ß-Dehydrogenase
- 19-Hydroxylase
- 19-Dehydrogenase
- 10-19-Lyase
- geringere AR Rezeptorexpression
- vermehrte SHBG-Bindung bedingt durch Östronmetabolismus
- sinkender kardialer Output
- metabolische Clerancerate sinkend (bedingt durch Hepatische- / Gewebsdurchblutung)
- verstärkter DHT-Metabolismus
- die Bildung von Abbauprodukt Typ II / 5a-androstane-3a,17ß diol-glukuronid
- damit Verminderung der Präkursoren, wie z.B. Androstendion.
- Absinken der 5-a Reduktaseaktivität
Wie genau ensteht überhaupt Testosteron?
Testosteron ist das männliche Geschlechtshormon, welches zu 95 % in den Hoden - speziell Leydig-Zellen (Hodenzwischenzellen) - produziert wird, und nur zu etwa 5 % in der Nebennierenrinde (NNR - Ovar - Leber). Unser Organismus - der des Mannes - stellt am Tag ca. 6 - 7 mg dieses Hormons her. Es ist ein C19-Steroidhormon. Präkurser ist Cholesterin entweder aus der Abspaltung von Lipoproteinen stammend oder aus Acetat. Die Leydigen-Zellen an sich haben großes Potential Cholesterins herzustellen, dabei ist das LDL (low-density-lipoprotein) der Hauptspeicher. Der Abtransport von den Plasmamembranen über die Mitochondrien - und dann weiter von der äusseren zur inneren Membrane - erfolgt über das Sterol Carrier Protein.(SCP-2), sowie unter LH Einfluss.In den Mitochondrien erfolgt durch den Einfluss von p 450-Oxidasen(P 450 - scc) sowie Desmolaseenzym(20 / 22) die Konversation zu Pregnenolon. Bis es am Ende dann durch das endoplasmatischen Retikulum zu C-19-Steroiden weiter verarbeitet wird. Dies geschieht über 17-alpha Hydroxylase zu 17-a-OH-Pregnenolon ebenfalls über p 450 Oxidasen (p 450 s 17) Weitere Faktoren sind Hilfsproteine wie Steroid Activator Rezeptor (STAR), dessen Transkription ebenfalls über den gleichen Transkriptionsfaktor( SF-1) wie p 450 abläuft.
In den Leydigen Zellen ist der Hauptprozess die Spaltung der Bindung 17-20 (17, 20 Desmolase / Lyase), während in der Nebennierenrinde die Hydroxylierung an Stelle C17 der wichtigste Vorgang ist. Beide enzymatischen Abläufe verlaufen aber durch diese Enzyme, welche in
der p 450 C17 präsent sind und durch das CYP 17-Gen gesteuert werden. Die p 450 C17-Synthese ist cAMP- sowie LH-abhängig.
Alternative Produktionswege:
3-ß HSD) nach Androstendiol nach Androstendion
Am ende dann die Reduktion der Ketogruppe durch 17 ß-HSD und letztendlich Testosteron.
Vom Cholesterin über Testosteron zum Östradiol:
Diese Schautafel zeigt die allgemeinen Synthesewege die aus dem Cholesterin möglich sind:
Wie das Schaubild zeigt ist das Cholesterin Grundstoff um daraus andere Hormone herzustellen. Dies geschieht unter Einfluss von Enzymen:
Syntheseweg a):
Über das Enzym 17alfa-Hydroxylas(Syntheseweg: alfa5-Isomerase) nach 17alfa-Hydroxy-Pregnenolon(=17OH-Pregnenolon) dann entweder per 17,20 Lyase(20, 22 Desmolase) zu DHEA(Dehydroepiandrosteron) konvertiert. Über den Enzymweg alfa5-Isomerase und 3ß-Dehydrogenase(=3ß-HSD) wird schliesslich Androstendion daraus. Über das Enzym 17ß-Dehydrogenase(17ß-HSD) entsteht nun Testosteron.Anmerkung: Ebenfalls kann durch dieses Enzym auch wieder Androstendion werden!
Kommen wir nun zum Syntheseweg von den Androgenen(= vermännlichende Geschlechtshormone) zu den Östrogenen(=weibliche Geschlechtshormone): über den Enzymweg 19-Hydroxylase, 19-Dehydrogenase und 10-19 Desmolase(=10-19 Lyase) konvertiert das Testosteron zum Östradiol. Von dort aus über 17ß-Dehydrogenase(17ß-HSD) zu Östron.
Syntheseweg b):
Über die Enzyme 3beta-HSD(Syntheseweg: alfa 4,5-Isomerase) nach Progesteron dann durch das Enzym 17alfa-Hydroxylase zu 17alfa-Hydroy-Progesteron(=17OH-Progesteron) konvertiert. Über das Enzym 17-20-Desmolase(=17-20 Lyase) konvertiert 17OH-Progesteron zu Androstendion. Von hier aus über das Enzym 17ß-Dehydrogenas(=17ß-HSD) zu Testosteron.Und von da aus der Syntheseweg zu den Östrogenen: über 19-Hydroxylase, 19-Dehydrogenase und 10-19 Desmolase(=10-19 Lyase) zu Östron. Von hier aus gibt es zwei weitere Synthesewege, zum einen nach Östradiol über 17ß-Dehydrogenase(=17ß-HSD) oder zum Östriol.
Aufbau des Testosteronmoleküls
Alle Steroidhormone, auch anabol / androgene Steroide (AAS) genannt, bestehen aus einemRingsystemen zu jeweils 4 Ringen. Beim Testosteronmolkül besitzt jeder Ring eine unterschiedliche Anzahl an Kohlenstoffatomen. Der A-Ring 5, der B-Ring ebenfalls 5, der C-Ring nur 4 und zuletzt der D-Ring mit nur noch 3 Atomen. Ring A Kohlenstoffatome 1-5, Ring-B die Atome 6-10, Ring C 11-14 und D 15-17. Insgesamt verfügt so ein Molekül über 28 Wasserstoffatome.