Тестостеро́н (от «тестикулы», «стерол» и «кетоны») — основной половой гормон (андроген) мужских особей позвоночных, отвечающий за развитие внешних гениталий, регулирующий работу придаточных половых желёз и оказывающий влияние на развитие вторичных половых признаков, которые у позвоночных нередко зависят от андрогенов. У мужских особей большая часть тестостерона производится в яичках. В той или иной степени является стимулом полового поведения животных. У женских особей также участвует в регулируляции агрессивности. Является одним из самых хорошо изученных гормонов.
Являясь основным половым гормоном у мужских особей позвоночных, он играет важную роль в размножении животных. Помимо полового поведения и развития вторичных половых признаков у самцов, он воздействует на уровень метаболизма и связан с соревновательным поведением между самцами, агрессивной защитой своей территории и перемещениями самцов. Участвуя в сперматогенезе, он также поддерживает производство жизнеспособной спермы. Считается, что приводя к затратным по части энергии активностям, он позволяет особям находить партнёров и оставлять потомство, что обозначают «гипотезой вызова». Также считается, что тестостерон у большинства видов оказывает иммуноподавляющий эффект, что, вероятно, помогает отбору мужских особей с более хорошими генами по части иммунной системы (гипотеза иммунного гандикапа). На заботу же о потомстве у мужских особей тестостерон среди видов (и в зависимости от вида) в основном оказывает отрицательный эффект.
Хотя тестостерон считается преимущественно мужским гормоном, он вырабатывается и у женских особей. Фактически, андрогены и эстрогены вырыбатываются у обоих полов, но в разных пропорциях, при этом женские гонады могут преобразовывать часть тестостерона в метаболиты эстрогена. Тестостерон участвует в репродуктивном цикле у женских особей, и связан с функционированием мышц, агрессией в поведении и родительской функцией. В рамках репродуктивного цикла изменения уровня тестостерона носят сезонный характер, сильно варьируясь между классами позвоночных. Высокие уровни могут приводить к отклонениям в цикле размножения. Схожие с мужскими уровни тестостерона у женских особей, встречающиеся среди рыб и птиц, вероятно, являются побочным эффектом от эволюционного развития выработки тестостерона у мужских особей.
Синтезируется тестостерон в основном через пути, обозначаемые как Δ⁴ и Δ⁵, изначально от прегненолона (производного от холестерина) через цепочку преобразований под воздействием различных ферментов. Биосинтез проходит в яичках или яичниках (в зависимости от пола), а также в надпочечниках и мозге. В яичках у мужских особей тестостерон производится в интерстициальных клетках Лейдига под воздействием лютеинизирующего гормона, вырабатываемого в аденогипофизе. При этом сам по себе тестостерон является гормоном-предшественником для дигидротестостерона (ДГТ), действующего на адрогенные рецепторы. Также тестостерон может воздействовать на рецепторы адрогенов напрямую (с меньшей афинностью) или преобразовываться в эстрадиол, который воздействует на эстрогенные рецепторы.
Общие сведения Основой для развития половых признаков у позвоночных служат гены. У большинства позвоночных в зависимости от генов гонады развиваются либо в яички в случае мужских особей, либо в яичники — в случае женских, что определяет гонадальный пол животного. Развиваясь в конкретные органы гонады начинают синтезировать гормоны (андрогены и эстрогены, в зависимости от пола и вида). Эти гормоны влияют на развитие центральной нервной системы, мочеполовой системы и вторичных половых признаков, формируя в итоге фенотипический пол животного. При этом у рептилий, рыб и амфибий пол также может определяться факторами окружающей среды.
История изучения Начало исследований в области химии и фармакологии гормонов относится к 1920-м годам. В 1935 году Эрнст Лакёр выделил тестостерон из яичек быка, в том же году немецкий химик Бутенандт получил и описал структуру тестостерона, а неделей позже югославский химик Леопольд Ружичка осуществил его частичный синтез из холестерина.
«Новая» история применения андрогенов стала развиваться стремительно и громко. В 1939 году Леопольд Ружичка и Адольф Бутенандт получают Нобелевскую премию за открытие метода синтеза тестостерона из холестерина.
Биологический синтез
Исходным веществом для биосинтеза тестостерона в клетках Лейдига является холестерин (холестерол), который может обрабатываться двумя различными путями. Последний этап, восстановление андростендиона, катализируемое ферментом тестостерон-17β-дегидрогеназаE. Mutschler: Arzneimittelwirkungen. 7. Auflage. WVG, Stuttgart 1996, S. 380..
У животных, у которых многоплодные роды являются нормой, а также у большинства млекопитающих, уровень тестостерона у взрослых во многом зависит от положения плода в матке. Плоды, находящиеся в утробе матери между двумя самками, позже будут иметь более низкую концентрацию тестостерона, чем те, которые находятся между двумя самцами. В результате у взрослых животных проявляются совершенно разные модели поведенияPeter Kappeler: Verhaltensbiologie. Springer, Berlin/ Heidelberg 2011, ISBN 978-3-642-20653-5, S. 464 ()..
Среди представителей животного мира, наивысший уровень тестостерона в крови отмечается у африканских слонов (64,4 нг/мл), среди рыб — у самцов тупорылой акулы (358 нг/мл)NOAA Technical Report NMFS, 1984, Plasma steroid concentrations of adult male Atlantic sharpnose sharks, Rhizoprionodon terraenovae, in the northern Gulf of Mexico, with notes on potential long term shifts in reproductive timing .
Активность тестостерона Сам тестостерон биологически малоактивен и слабо связывается с андрогенными рецепторами (является фактически прогормоном), и, прежде чем подействовать на андрогенные рецепторы клеток органов-мишеней, он должен подвергнуться непосредственно в клетках восстановлению в 5α-позиции углеродного скелета с помощью фермента 5α-редуктазы. При этом образуется биологически активная форма тестостерона — дигидротестостерон. Дигидротестостерон может биосинтезироваться не только из тестостерона, но и метаболическим путём, который не включает тестостерон в качестве промежуточного звена, а вместо этого проходит через другие промежуточные звенья. Этот метаболический путь называется «обходной путь биосинтеза андрогенов».
У человека
Уровень тестостерона Уровень тестостерона зависит, в первую очередь, от возраста, а также от множества таких факторов, как физическая активность, образ жизни человека, питание, приём лекарственных препаратов и других.
Уровень тестостерона в сыворотке крови здорового мужчины подвержен суточным колебаниям и следует циркадному ритму, при этом уровень достигает максимума рано утром и минимума во второй половине дня.
Общий уровень тестостерона в организме человека составляет от 264 до 916 нг/дл (нанограмм на децилитр) у не страдающих ожирением европейских и американских мужчин в возрасте от 19 до 39 лет, в то время как средний уровень тестостерона у взрослых мужчин составляет 630 нг/дл. Несмотря на то, что он обычно используется в качестве эталонного диапазона, некоторые врачи оспаривают использование этого диапазона для определения гипогонадизма. Несколько профессиональных медицинских групп рекомендовали считать 350 нг/дл минимальным нормальным уровнем, что согласуется с предыдущими выводами. Уровни тестостерона у мужчин снижаются с возрастом. У женщин средний уровень общего тестостерона составляет 32,6 нг/дл. У женщин с гиперандрогенией средний уровень общего тестостерона составляет 62,1 нг/дл.
Очевидно, существует корреляция между продолжительностью сна и уровнем тестостерона. Например, в исследовании, проведенном с участием 800 здоровых мужчин всех возрастов, при увеличении средней продолжительности сна (измеряемой в течение трех недель) уровень тестостерона сначала повысился, достиг пика примерно через восемь часов и, что удивительно, сразу после этого снова резко упал. Хотя увеличение объясняется увеличением выработки гормонов, особенно во время сна, его снижение до сих пор остается необъяснимымR. Leproult, E. Van Cauter: Effect of 1 week of sleep restriction on testosterone levels in young healthy men. In: Journal of the American Medical Association. (JAMA.) Band 30, Nr. 21, 2011, S. 2173—2174, doi:10.1001/jama.2011.710 Wenyi Zhang, Katarzyna Piotrowska, Bahman Chavoshan, Jeanne Wallace, Peter Y. Liu: Sleep Duration Is Associated With Testis Size in Healthy Young Men. In: Journal of clinical sleep medicine. Band 14, Nr. 10, 15. Oktober 2018, S. 1757—1764, doi:10.5664/jcsm.7390, . Уровень тестостерона постоянно снижается с возрастом. Само по себе это изначально не имеет значения для болезни. Лечение показано только в том случае, если оно сопровождается симптомами дефицита тестостерона (гипогонадизм). При наличии гипогонадизма может быть показана заместительная терапия, даже при более высоких уровнях .
Цинк способствует повышению тестостерона. Добавка цинка нормальным пожилым мужчинам с незначительным дефицитом цинка в течение шести месяцев приводила к повышению уровня тестостерона. Ограничение цинка в рационе у нормальных молодых мужчин было связано со значительным снижением концентрации тестостерона.
Свойства
Тестостерон участвует в развитии мужских половых органов, вторичных половых признаков; регулирует сперматогенез и половое поведение, а также оказывает влияние на азотистый и фосфорный обмен. Биологическое действие тестостерона наиболее специфично проявляется в тканях-мишенях, где происходит его избирательное накопление: в клетках семенных канальцев, придатке яичка, предстательной железе, семенных пузырьках, гипоталамусе, матке, овариальных фолликулах. Синтез и секреция тестостерона регулируются лютеинизирующим и фолликулостимулирующими гормонами гипофиза.
Андрогенная активность тестостерона проявляется в период внутриутробного развития эмбриона (с 14-й недели). В женском организме тестостерон синтезируется яичниками, превращаясь в клетках зреющего фолликула в эстрогены, способствует развитию молочных желёз (концентрация его во время беременности увеличивается). Повышенная секреция гормона надпочечниками приводит к нарушению генеративной функции яичников, а также вирилизации.
В разных клинических лабораториях нормы содержания тестостерона могут изменяться в зависимости от метода определения. В большинстве лабораторий нормой тестостерона является 11-33 нмоль/л у мужчин и 0,24—3,8 нмоль/л у женщин.
В медицинской практике применяют препараты тестостерона (например, тестостерона пропионат) либо его синтетические аналоги при гипофункции яичек и связанных с этим нарушениях — половом недоразвитии, функциональных нарушениях в половой сфере у подростков, при первичном евнухоидизме и гипогонадизме и в других случаях.
Избыток тестостерона часто является причиной различных проблем с кожей (например, акне, себорея и т. д.).
Тестостерон также используют спортсмены для набора мышечной массы и силы. Длительное его применение вызывает снижение секреции собственного тестостерона. Однако для устранения данного побочного эффекта спортсмены проводят послекурсовую терапию, на которой принимают различные препараты для восстановления выработки собственного гормона.
Кроме этого, синтетический тестостерон используют при гормонально-заместительной терапии (ГЗТ) для мужчин старшего возраста, у которых наблюдается пониженный уровень мужского полового гормона. Для этой терапии чаще всего используют не чистый тестостерон, а с добавлением эфиров.
Биологические эффекты
Мужчины У мужчин более высокий уровень тестостерона связан с периодами сексуальной активности.