臨床生物化學/性激素的生理與生化
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性激素（sex hormones）包括雄性激素（androgens）、雌激素（estrogens）和孕激素孕酮（progesterone）三類，后二者合稱雌性激素。雄性激素主要為睪酮（testosterone）及少量的脫氫異雄酮（dehydroepiandrosterone，DHEA）和雄烯三酮（androste-nedione）。雌激素則主要為雌二醇（estrodiol）及少量雌酮（estrone）、雌三醇（estriol）。從化學上看，所有性激素都是類固醇類激素。有關類固醇激素生物合成在本章第三節已一并介紹（圖12-3）。由于某些酶活性在不同腺體及組織中存在差異，所以睪酮主要在男性睪丸間質細胞中生成，女性血液中少量睪酮則為DHEA的代謝產物；DHEA及雄烯二酮由腎上腺皮質、睪丸和卵巢分泌，并為女性的主要雄性激素；雌二醇主要由卵巢濾泡，黃體及妊娠時胎盤生成，極少量由睪丸產生或為睪酮代謝產物，并為男性的雌激素主要來源；雌酮大多為雄烯二酮代謝物；雌三醇除孕婦胎盤可直接分泌外，均為雌二醇的代謝產物；孕酮雖為類固醇激素合成的中間代謝產物，但血液中的孕酮幾乎都是由黃體或胎盤所分泌。
血漿中的性激素90％以上都和血漿蛋白形成可逆結合。其中雄性激素和雌激素主要與肝合成的一種β球蛋白-性激素結合球蛋白（sexhormone binding globulin，SHBG）結合，舊稱睪酮-雌激素結合球蛋白（testosterone-estrogen bindingglobulin，TEBG），孕酮及少量雌二醇則可與皮質類固醇結合球蛋白（CBG）結合。性激素主要在肝臟代謝，除少量可直接和葡糖醛酸或硫酸結合成相應的酯類排泄外，大部分需經歷類固醇環上的化學轉化，再與上述兩種酸結合成酯，由尿或膽汁（少量）排泄。睪酮的主要代謝產物為雄酮及初膽烷醇酮，為尿中17-KS的主要來源。雌二醇和雌酮的主要代謝產物為雌三醇及2-甲氧基雌二醇。孕酮則主要代謝為孕烷二醇，故測定孕烷二醇尿排量可作為黃體功能指標。
但睪酮在睪丸及其他靶組織中存在的5α-還原酶作用下，可生成5α-二氫睪酮，其與受體親和力比睪酮還強，被認為是睪酮的活性形式，在胚胎期及出生后男性生殖器分化、形成和發育上有重要作用。先天性5α-還原酶缺陷者，可發生男性假兩性畸形，5α-二氫睪酮的進一步代謝產物為雄烷二醇。
（二）性激素的生理功能與分泌調節
⒈雄性激素的生理功能與分泌調節 雄性激素主要是睪酮，其生理功能可概括為：①刺激胚胎期及出生后男性內外生殖器的分化、形成和發育，參與男性性功能及第二性征的出現和維持；②促進蛋白質合成的同化作用，使機體呈正氮平衡，對男性青春期的長高起著重要作用；③促進腎臟合成促紅細胞生成素（erythropoietin），刺激骨髓的造血功能。
睪丸的內分泌功能主要通過睪酮對下丘腦GnRH釋放及腺垂體LH和FSH分泌的負反饋調節來控制。LH可與睪丸間質細胞膜上的受體結合，促進睪酮的合成、分泌。而FSH則在LH誘導下分泌的適量睪酮參與下，促進精子的生成。非青春期睪酮分泌的晝夜節律不甚明顯，清晨約比傍晚高20％。但進入青春期的男孩，可能因松果體分泌的降黑素減少，GnRH出現約每2h一次的脈沖式分泌，特別在夜間尤著，促使LH及FSH釋放增多。出現青春期特有的性及體格發育完善，第二性征的形成。男性青春期一般始于11-13歲，18-24歲發育成熟。
⒉雌性激素的生理功能及分泌調節 雌二醇等雌激素的生理功能主要有：①促進女性生殖器官的發育及功能形成、第二性征的出現和維持，并與孕激素協同配合，形成月經周期。②對代謝的影響，包括促進肝臟合成多種血漿中的轉運蛋白，如運鐵蛋白、甲狀腺素結合蛋白、皮質類固醇結合蛋白等；降低血漿膽固醇，但促進HDL的合成，并減少動脈壁彈性硬蛋白，故生育期婦女不易發生動脈粥樣硬化及冠心病；還可促進鈣鹽在骨沉積，促進腎上管對鈉和水的重吸收等。孕激素的作用則主要為與雌激素協同作用于子宮內膜，形成月經周期；還可松弛子宮及胃腸道平滑肌，促進乳腺腺泡和導管的發育，促進水鈉排泄，并在排卵后使基礎體溫升高約1℃。
雌激素的卵巢分泌在青春期前，主要受雌激素對垂體LH、FSH分泌的負反饋調節而控制，少量孕激素可由腎上腺皮質分泌。但女性進入青春期（13-18歲）后，下丘腦出現約60-90min一次的強脈沖式GnRH分泌，促進腺垂體大量釋放LH和FSH。女性內外生殖器發育成熟，第二性征出現，并誘導卵泡細胞膜上的FSH受體及卵泡內膜、顆粒細胞膜上的LH受體增多，周期性地每次出現一個成熟卵泡，而雌激素和孕激素的分泌亦出現與卵泡周期性變化有關的波動，形成月經及周期性排卵，標志著女性性功能發育成熟。月經周期中，排卵前分別由卵泡的內膜細胞及顆粒細胞合成分泌雌激素和少量孕酮，排卵后則由黃體顆粒細胞及黃體卵泡內膜細胞大量合成釋放孕酮和雌激素。月經周期中卵巢內分泌活動的周期性變化，也受下丘腦-腺垂體-卵巢內分泌細胞調節軸的控制，但不同于其他內分泌，其反饋調節方式較復雜，簡述如下：①當前次月經中的黃體萎縮后，血中雌、孕激素急劇下降，負反饋地促進下丘腦GnRH及垂體LH、FSH釋放逐漸增多，刺激卵泡發育和雌激素分泌逐漸增加，子宮內膜出現增生期變化；②隨著卵泡發育成熟，高濃度雌激素反而對下丘腦GnRH釋放產生脈沖式強正反饋調節，并進而引起腺垂體LH、FSH分泌高峰，誘發排卵；③LH、FSH在排卵后迅速下降，排卵后破裂的卵泡形成的黃體在LH作用下，繼續分泌雌激素及大量分泌孕激素，約于排卵后一周出現雌激素的第二次高峰及孕激素高峰，子宮內膜由增生期轉變為分泌期；④若未受孕，則高雌激素水平在同時存在的孕激素水平協同下，對下丘腦及垂體產生負反饋調節，GnRH、LH和FSH分泌進一步減少，黃體萎縮，血中雌、孕激素驟降，子宮內膜也隨之缺血、壞死脫落形成月經。圖12-5總結了月結周期中有關激素濃度的變化。有關妊娠時性激素的分泌及調節，將在第十四章中介紹。
圖12-5 月經周期中有關雌性激素變化示意圖
由此看出，血中性激素水平，特別是雌性激素水平，在不同的發育階段及月經周期的不同期，有不同的參考范圍。表12-7列舉了正常人血清性激素水平的參考范圍。
表12-7 正常人血清主要性激素水平參考范圍
| 男 | 女 | |||
| 睪酮 | 兒童 | ＜8.8nmol/L | ＜0.7 nmol/L | |
| 成人 | 14-25.4 nmol/L | 1.3-2.8 nmol/L | ||
| 妊娠期 | 2.7-5.3 nmol/L | |||
| 雌二醇 | 成人 | 29-132pmol/L | 卵泡期 | 17-330pmol/L |
| 排卵期 | 370-1850 pmol/L | |||
| 黃體期 | 184-881 pmol/L | |||
| - | 絕經期 | 37-110 pmol/L | ||
| 孕 酮 | 成人 | 0.38-0.95nmol/L | 卵泡期 | 0.6-1.9 pmol/L |
| 排卵期 | 1.1-11.2nmol/L | |||
| 黃體期 | 20.8-103.0 nmol/L | |||
| LH | 兒童 | 1.6-2.0 IU/L | 1.5-2.3 IU/L | |
| 成人 | 6-23 IU/L | 卵泡期 | 5-20 IU/L | |
| 排卵期 | 75-150 IU/L | |||
| 黃體期 | 3-30 IU/L | |||
| 絕經期 | 30-130 IU/L | |||
| FSH | 兒童 | 2.0-2.5 IU/L | 2.1-2.9 IU/L | |
| 成人 | 3-30 IU/L | 卵泡期 | 5-20 IU/L | |
| 排卵期 | 10-90 IU/L | |||
| 黃體期 | 5-12 IU/L | |||
| 絕經期 | 40-250 IU/L |
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