睾丸生理功能的植物性神经调节研究进展＊

霍书英，武现军，李玉荣

（河北农业大学动物科技学院，河北保定 071001）

睾丸的生理功能主要是产生精子和分泌雄激素，青春期前和青春期睾丸的发育直接影响到成年期睾丸间质细胞的数量、雄激素的分泌和精子的发生。睾丸发育和功能的调节不仅受下丘脑－垂体－性腺轴激素分泌的调控，而且越来越多的研究发现大脑－睾丸神经通路即神经调节在睾丸发育和生理功能的调节方面也发挥非常重要的作用。现将睾丸的植物性神经分布、睾丸神经及其释放神经递质在影响睾丸发育和生理功能调节方面的研究进展进行以下论述。

1 睾丸植物性神经的起源与分布

支配睾丸的植物性神经主要通过精索上神经（superior spermatic nerve，SSN）和精索下神经（inferior spermatic nerve，ISN）到达睾丸。SSN起源于肠系膜和肾丛沿睾丸动脉进入睾丸；而ISN起源于盆神经丛和肠系膜下神经丛沿着输精管穿过附睾进入睾丸。然而有人发现大鼠的ISN是通过睾丸后悬韧带进入睾丸下极［1］。最早的研究结果证明，支配睾丸的神经主要是SSN，而近期的研究发现ISN也调节雄性性腺的功能。1995年有人研究发现，盆神经节是睾丸神经的主要来源，儿茶酚胺神经纤维主要分布在睾丸被膜和脉管系统周围，睾丸实质部分没有分布；由骨盆神经节发出副交感神经分布到睾丸，且血管活性肠肽存在于胆碱能神经纤维引起血管舒张，而神经肽Y存在于交感神经纤维引起血管收缩［2］。

Soon L等［3］采用睾丸内注射伪狂犬病病毒反追踪的方法证明脑和睾丸间存在下行的不依赖腺垂体的多突触神经通路，即脑－睾丸神经通路，起源于大脑，通过脊髓调节睾丸睾酮的分泌功能。这个结论可以解释脊髓损伤时尽管LH水平正常但仍会发生生精障碍，补充外源性雄激素睾丸的生精功能恢复。Daniel J S等通过脑室内注射一些活性因子白介素I（IL－1）和乙醇（EtOH）发现室旁核在脑－睾丸神经通路中发挥重要作用。Daniel J S等［4］研究发现除了室旁核，脑干的蓝斑区也是大脑到睾丸不依赖腺垂体的神经通路的一部分。可见除了下丘脑－垂体－睾丸轴的内分泌调节外，脑－睾丸神经通路也参与睾丸生理功能的调节。

2 植物性神经对睾丸功能的影响

睾丸的内分泌调节除了依赖促黄体素释放激素（LHRH）－促黄体素（LH）性腺轴的激素反馈调节机制外；另一方面还受不影响LH分泌活动的神经调节机制的调控。比如在应激、疾病和脑外伤发生时会出现间质细胞不明原因的缺失，外源性的LHRH疗法能增加LH水平却不能恢复雄激素水平。LH是通过睾丸间质细胞膜上的LH受体发挥对睾丸睾酮分泌功能的调节，研究发现睾丸间质细胞膜上的LH受体数量是由来自脊髓胸段10节～11节脊髓发出的交感神经维持，且交感神经在睾丸的脉管调控和睾丸疼痛方面起着重要作用［5－6］。另外睾丸内的促肾上腺皮质释放因子、阿片肽、儿茶酚胺类、生长因子和细胞因子都可以调节睾丸类固醇的生成而不依赖促性腺激素。还有一些神经原性应激物和一些药物如酒精可降低睾酮的分泌而不改变LH的水平［7］。

Chow S H 等［8］研究发现在脊髓损伤（spinal cord injury，SCI）的急性期精子的发生过程出现异常，下丘脑－垂体－睾丸轴的功能明显受到抑制，这可能是由于SCI急性期血清FSH、LH水平下降、睾酮浓度的迅速短暂下降造成精子发生障碍，外源性的睾酮和FSH可缓解SCI急性期精子发生受损的状况［9］。进入脊髓损伤的慢性阶段后，下丘脑－垂体－睾丸轴的功能已得到基本恢复，但精子发生障碍继续加重，出现生精上皮退化［10］，说明除了内分泌调节外睾丸功能的维持还需要神经的长期作用。

切断大鼠一侧睾丸的SSN和ISN，在神经切断的早期去神经支配一侧睾丸重量明显下降，虽然曲细精管内精原细胞增殖正常，但细线期后精母细胞的发生过程明显受到抑制，大量生精细胞以及成熟的精子细胞消失，精子细胞核出现空泡化。在神经切断的后期，大约术后14周曲细精管内精原细胞及细线期精母细胞完全消失，只有未分化状态的精原细胞存在［8］。说明支配睾丸的精索神经可能影响精原细胞的分化和增殖以及精子发生的整个过程。

若切断睾丸双侧SSN，不仅大鼠在应急状态时睾酮分泌增加会受到抑制，而且还伴随睾丸LH受体数目的下降。电刺激SSN不仅增加血液睾酮浓度而且精索静脉去甲肾上腺素输出增加，然而ISN对睾丸的调节功能还存在争议，电刺激ISN对睾酮分泌和睾丸血流没有明显的影响；单切ISN不会影响精子的发生［8］；但 Rauchenwald M 等［2］认为ISN才是成年大鼠睾丸神经的主要来源并影响睾丸的功能活动。王亦秋等［11］认为同时双切成年大鼠SSN和ISN对睾丸功能没有急性和慢性影响；但其他一些学者研究发现双切睾丸神经不仅导致生殖细胞和间质细胞的凋亡而且使血清睾酮浓度降低、LH水平升高，并伴随睾丸生精功能的减退［12－13］。由此可见，精索神经对睾丸生理功能具有重要的调控作用。但综上所述大多研究的是精索神经对成年期睾丸功能的影响，至于精索神经是否影响青春期前以及青春期睾丸的发育、间质细胞支持细胞的分化增殖还不清楚。

霍书英等［14］通过大鼠睾丸去神经动物模型研究发现，去除成年大鼠睾丸神经后30d不影响睾丸的形态和组织结构，但却使附睾尾精子数和血清睾酮浓度极显著降低。发育早期和青春期前去除大鼠睾丸的神经支配会导致青春期和成年期大鼠睾丸萎缩、曲细精管发育不良、圆形精子和间质细胞大量凋亡、而且还影响睾酮生成关键酶以及LH受体在睾丸的正常表达［15－16］。因此精索神经不仅影响成年动物睾丸雄激素的分泌和精子的发生而且还会影响睾丸发育过程中间质细胞数量的建立、曲细精管的正常发育以及一些关键酶和受体的正常表达从而影响睾丸的正常生理功能。

3 睾丸肾上腺素能受体和胆碱能受体的分布及神经递质对睾丸发育的影响

睾丸植物性神经对睾丸的神经支配主要是通过其释放的神经递质去甲肾上腺素（norepinephrine，NE）和乙酰胆碱（acetylcholine，Ach）与睾丸上相应的肾上腺素能受体和胆碱能受体结合发挥其生理调节功能。

肾上腺素能受体分为β肾上腺素受体（adrenergic receptors，βARs）和 α 肾 上 腺 素 受 体（αadrenergic receptors，αARs）两类亚型，β肾上腺素受体又分为β1AR、β2AR、β3AR 和β4AR，β1AR主要在心脏和大脑高表达；β2AR在各种组织广泛表达；β3AR在脂肪组织高表达。α肾上腺素能受体又分为 α1 受 体 （α1A，α1B 和 α1D）和 α2 受 体（α2A、α2B 和 α2C）两类亚型［17］。

胆碱能受体主要包括烟碱受体 （nAChR）和毒蕈碱受体 （mAChR）两大受体家族。其中烟碱受体即N型受体主要分布在节前神经纤维和节后神经纤维形成的突出后膜上的N1受体和运动神经元和骨骼肌纤维形成的运动终板的突触后膜上N2受体亚型；毒蕈碱型受体即M型乙酰胆碱受体分为5种亚型，分别为M1、M2、M3、M4和M5，后来Eglen等推测存在 M6型胆碱能受体［18］。分布于脑内的M型乙酰胆碱受体主要是M1、M3和M4这3种亚型。而M2亚型主要分布于内脏，其它器官分布很少。

没有资料显示这些不同的受体亚型各自发挥怎样的生理功能以及药理学作用，但不同的组织受体类型的分布是不一样的。至于这些受体亚型在睾丸的分布如何，发挥怎样的生理调节功能研究报道的很少。

植物性神经递质的正常释放可以影响睾丸间质细胞和支持细胞的功能，用儿茶酚胺类刺激大鼠睾丸支持细胞可促进支持细胞cAMP的产生和睾酮进一步芳香化成17β－雌二醇。原位杂交方法发现在大鼠睾丸支持细胞存在β肾上腺素能受体，后来研究发现在多种哺乳动物包括猴子、大鼠、兔子和公羊的睾丸被膜中存在具有乙酰胆碱酯酶的神经纤维，并且在小鼠睾丸分化期的精子细胞和成熟精子细胞中以及支持细胞的滑面内质网均表达乙酰胆碱酯酶。通过免疫组织化学的方法研究发现在早期发育的大鼠的间质和小管周细胞（Peritubular myoid cell）中均发现乙酰胆碱酯酶，成熟期的支持细胞和正在分化的生殖细胞中均发现有胆碱酯酶存在［19］。因此尽管交感神经和副交感神经并不直接作用于睾丸实质的细胞，但睾丸内的细胞功能仍然受神经递质的调节。

Mayerhofer A［20］通过体外试验研究了儿茶酚胺类对未成熟的金仓鼠睾丸睾酮分泌的作用，发现儿茶酚胺类可通过α和β－肾上腺素能受体促进睾丸睾酮的分泌。Troispoux C等［21］研究发现支持细胞膜表达β2受体且与腺苷酸环化酶配对，儿茶酚胺与β2受体结合的生物效应和FSH效应类似，通过cAMP介导影响支持细胞纤维蛋白酶原激活剂、铁传递蛋白的形成。Marilene O R B等［22］发现睾丸支持细胞上存在 M1、M2、M3、M4、M5等5种类型的乙酰胆碱受体，Zhu B C等［23］通过分离睾丸神经丛通过体外试验研究发现乙酰胆碱可通过ISN神经丛抑制睾丸睾酮的分泌。Daniel B C Q等［24］通过RT－PCR发现α1A、α1B和α1D在附睾头和附睾尾都有表达，1a的表达随年龄和部位而不同，表明其在附睾功能方面具有特殊作用。Thaís F G L等通过体外试验研究了碳酰胆碱对支持细胞增殖的影响以及对M型乙酰胆碱受体的调节。Neide H J等［25］研究了交感神经对睾丸被膜的影响，发现交感神经兴奋会引起睾丸被膜收缩，并通过RT－PCR发现睾丸被膜上有α1A、α1B和α1D受体的表达。但去甲肾上腺素主要与α1A、α1B结合起作用而不是通过α1D发挥作用。研究发现1b肾上腺素能受体敲除对鼠的生育力和精子发生影响，发现该受体在控制雄性生育方面起关键的作用，敲除α1b肾上腺素能受体影响睾丸精子发生以及间质细胞睾酮的生成，缺乏该受体直接影响生精细胞或支持细胞和间质细胞间物质的交换［26］。

霍书英等［27］对肾上腺素能受体和胆碱能受体不同亚型在不同发育时期的睾丸分布做了系统研究，研究发现不同发育时期小鼠睾丸肾上腺素能受体（β1AR、β2AR、β3AR、α1A、α1B 和 α1D）和胆碱能受体（M1、M2、M3、M4和 M5）mRNA的表达不同，β1AR和β2AR mRNA在睾丸发育的3个时期都表达，β3AR、α1A，α1BmRNA在小鼠发育早期的睾丸表达，在成年期睾丸则不表达，α1DmRNA在睾丸发育的早期不表达，成年期表达；胆碱能受体M1、M2、M3和M5mRNA在睾丸发育的3个时期都有表达，而M4受体mRNA主要在成年期表达；β2AR和M1受体主要在小鼠睾丸的间质细胞表达。并通过间质细胞离体培养实验发现NE和Ach可促进发育期小鼠睾丸间质细胞3β－HSD的表达，Ach可促进发育期小鼠睾丸间质细胞的增殖。

这些发现说明睾丸生理功能的调节除了LHRH－LH轴的激素反馈调节外，不同肾上腺素能受体和胆碱能受体在睾丸的发育和生理活动调节过程中也发挥着不同的作用。

4 展望

已有的研究证明，睾丸的神经支配及其神经递质参与调节睾丸雄激素合成和分泌以及精子的发生。但对于神经调控睾丸活动的相关机理尚不清楚。无论下丘脑－垂体－睾丸轴分泌的激素，还是神经末梢释放的神经递质Ach和NE，均是与其靶细胞的相应受体结合，通过细胞内的一系列信号转导通路来发挥对睾丸功能的调节。内分泌激素和神经递质（Ach和NE）在调节睾丸发育和睾酮分泌方面如何发挥其协同作用，相互之间的作用关系和分子机制尚有待进一步的研究。对这些问题的研究不仅对认识神经调节在睾丸发育和激素分泌的调节机理方面有重要的学术价值，而且对于动物生殖调控和人类相关生殖疾病治疗及相关药物选择也具有重要的理论和实践指导意义。

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