雄激素是对附睾结构、功能影响最太的激素。附睾液中雄激素含量很高,其主要来源于睾网液和血循环。此外一些研究认为附睾上皮也能合成和分泌雄激素,因为实验证明附睾上皮中有LH受体和5α还原酶等一些雄激素代谢有关的酶mRNA的表达。附睾液中的雄激素主要是睾酮和DHT,它们在附睾体部含量最高,与精子的成熟有关。
附睾组织是雄激素依赖器官,此激素分泌功能发生缺陷时,附睾可发生退行性变,但LH受体在附睾中的生理作用尚不清楚。去势后大鼠附睾的重量降低80%,并证明附睾的细胞发生凋亡。在附睾头部去势后24小时开始出现细胞凋亡。3天后达高峰,5天后凋亡细胞消失;在附睾体部,细胞凋亡出现于去势后4天,至第5天凋亡细胞最多,第6天凋亡细胞消失;附睾尾部细胞凋亡的起始至消失均比附睾体部迟一天。附睾中细胞凋亡都特异性的发生在上皮的主细胞。以雄激素替代疗法治疗去势大鼠证实附睾细胞的凋亡与雄激素相关,然而单独用雄激素还不能完全防止附睾起始段的细胞凋亡,可见附睾起始段的细胞凋亡则是由去除雄激素及睾网液中来自睾丸的其他有关成分共同引起。
以缩短光照时间使仓鼠睾酮产生减少。结果仓鼠附睾在形态学上出现明显的退化。表现为附睾管管径减小,精子消失。附睾管问质成分增多,脂褐质沉积,主细胞和巨噬细胞样细胞中出现较多的吞噬体。退化的附睾上皮中主细胞对各种凝集素的亲和力发生改变,在高尔基区对菜豆凝集素(PHA)、花生凝集素(PNA)、wGA和双花扁豆凝集素(DBA)的亲和力减弱。在静纤毛上结合的PNA增加而HPA的结合减少。在功能上附睾显示出吸收活性增强而合成和分泌糖蛋白的作用显著降低。附睾的这些变化在其尾部表现最为显著。
雄激素必须通过与特异性的雄激素受体(AR)结合才能引起靶细胞的反应。人附睾中AR的表达具有区域特异性,ARmRNA和AR蛋白在附睾头、体、尾各部均有表达。ARmRNA和AR主要分布于附睾上皮细胞的细胞核内。附睾管周围的细胞偶尔出现少量AR,而间质细胞和血管则未检出AR,这提示雄激素对附睾的调控是区域特异性的。
动物实验证明血液循环和雄性生殖道中雄激素的水平与维持雄性生殖道(附睾)中的AR的正常表达有着密切的关系。羊去势后附睾上皮、结缔组织、管周平滑肌细胞中的AR均严重丢失,注射睾酮后AR的水平可恢复正常。单侧结扎睾丸网或单侧除去睾丸均不影响AR的表达。附睾上皮细胞AR表达和功能受到多种因素的作用。体外实验分离培养附睾上皮细胞,发现培养的附睾上皮细胞保持了正常的超微结构和免疫细胞化学特性,但由于无雄激素受体的表达,而不具备对雄激素的应答能力。当附睾上皮细胞与成纤维细胞共培养时,可在附睾上皮细胞胞核中测到雄激素受体。表明只能当附睾上皮在有雄激素和成纤维细胞同时存在时,在3212温度下培养,才分泌附睾特异性的分泌蛋白。因此,认为附睾上皮细胞AR表达及生理功能,除受雄激素外还受到细胞间相互作用和温度因素的调节。
雄激素对附睾的作用除了与AR的表达有关外。还受到多种因素的影响。首先雄激素需由独立的转运系统转运,在人和大鼠分别由性激素结合球蛋白(SHBG)雄激素结合蛋白(ABP)携带,通过血液和组织液两个主要途径进入附睾。其二,一些睾丸来源的结合物渗透到附睾,起调节雄激素对附睾头部起始段基因表达的作用。第三,许多转录因子能与雄激素受体复合物协同起作用,其中一些因子是普遍存在的,而另一些是组织特异性的,它可以与类固醇受体相互作用。最后,雄激素还可以间接的通过受雄激素调控的因子发挥作用。
雄激素对附睾功能的作用是复杂的。在去势引起附睾退变和用睾酮恢复多种mRNA表达的实验中,证实雄激素对附睾管各区段的调控作用也是不相同的,另一方面组织或器官对雄激素的应答也是有特异性的。在附睾中的一些家族基因是雄激素依赖性的,而在另一组织器官如肾脏中则相反。雄激素不仅能在转录水平上对其靶基因有正或负调控作用,而且还能调控mRNA的稳定性。
在附睾中已克隆出的受雄激素调控的基因中有些是家族基因,如:编码细胞视黄醇结合蛋白(CRBP)、γ一谷氨酸转肽酶(GGT)、白细胞分化抗原C13W52、超氧化物歧化酶(SOD)等的基因。另一些是生殖过程中较特异的基因,它们在附睾中明显表达如:5α还原酶、蛋白B/C、蛋白D/E、羧肽酶Y样蛋白、谷胱甘肽过氧化物酶5(GPX5)、人附睾蛋白1、2、4(HE1、HE2、HE4)等基因。然而这些特异性并不十分显著。因为一些家族基因在附睾中不起特异功能作用。
用Northem b1otting和原位杂交的方法已证明在附睾的不同节段(初始段、头段的近端、中段、远段、附睾体和尾段)各种基因mRNA的表达水平都有明显的区域特异性,有些基因的表达只有单一节段(如:蛋白B/C、GPX5、GGT、SOD的基因等)。另一些编码蛋白D/E等的基因则在附睾的各节段均有表达。
所有这些基因都受雄激素的调控,在这些区域中,附睾头段对于精子的成熟有着特殊重要的意义,头段及起始部特有编码GPX5、5α一还原酶的基因及编码丝氨酸/甘氨酸蛋白激酶的基因的表达。从BALB/C小鼠的基因文库中已分离出含有GPX5基因的克隆并对9kb的DNA进行了测序,发现其含有完整的该基因的编码,且在5’端一侧的5000nt区域内有起动子。还定位出了一个主要的和四个次要的转录起始位点。起动子区含有一个TATA box、两个方向相对的CAATbox.和几个作为DNA连接蛋白的序列,如癌基因的转录因子Ets相关的因子家族。
最近,用RT—PCR和Northern blotting的方法研究显示,多瘤促活化蛋白PEA3因子(癌基因的转录因子Ets家族成员之一,主要表达于附睾)分布于附睾头部并在发育中以短暂的方式表达,这与GPX5基因的表达相一致。当PEA3转录因子与GPX5起动子相关部分的多种结构一同转染给CV-I组织培养细胞时,可使报告(reporter)基因的转录被抑制40%~50%。最近报道癌基因的转录因子Ets因子能通过蛋白一蛋白相结合的方式与AR结合,以下调基质金属蛋白酶的表达。有人提出PEA3因子在附睾头部可能参加GPX5基因雄激素调控的协调。
小鼠附睾中还存在一些雄激素依赖性基因,它们编码富含半胱氨酸的分泌蛋白(CRISP),在小鼠出生后22天即可在附睾测出CRISPmRNA的表达。在40天时CRISP的水平迅速增高,这与性成熟的发生是相伴随的。以促性腺激素释放激素拮抗剂处理小鼠,附睾中CRISP-I的表达出现下调,同时在小鼠唾液腺中CRISP-I表达也减少,然而在睾丸中的CRISP-Ⅱ的转录水平却不受影响。因此认为雄激素对CRISP基因调节在不同组织中是有差异的。