Testosteron im Überblick

Was ist Testosteron?

Testosteron gehört zu den C₁₉-Steroidhormonen, deren Grundgerüst auf 19 Kohlenstoffatomen basiert (Abb. 1).¹ Obwohl Testosteron als Sexualhormon primär für die Ausprägung der männlichen Geschlechtsmerkmale verantwortlich ist, wird es von beiden Geschlechtern synthetisiert. Bei Männern geschieht dies hauptsächlich in den Leydig’schen Zwischenzellen des Hodens, aber auch in geringen Mengen in der Nebennierenrinde.²  Bei Frauen produzieren die Thekazellen des Ovars und die Nebennierenrinde Testosteron. Zudem wird Testosteron während der Schwangerschaft von der Plazenta gebildet.²

Abbildung 1: Strukturformel von Testosteron.

Wie wird die Bildung von Testosteron reguliert?

Die Testosteronsynthese wird durch Hormonausschüttungen des Hypothalamus und der Hypophyse reguliert. Durch den Hypothalamus wird das Gonadotropin-Releasing-Hormon (GnRH) pulsierend in die Hypophyse freigesetzt.¹ Im Hypophysenvorderlappen regt das GnRH dann die Sekretion des luteinisierenden Hormons (LH) an, welches anschließend die Testosteronsynthese in den Leydig’schen Zellen induziert.³

Um eine Testosteronüberproduktion zu vermeiden, gibt es zudem einen negativen Rückkopplungsmechanismus. Eine ansteigende Konzentration des Testosterons im Blutplasma hemmt die Ausschüttung des GnRH durch den Hypothalamus und folglich die Ausschüttung von weiterem Testosteron.³

Wie läuft die Biosynthese von Testosteron ab?

Testosteron ist ein Steroidhormon. Die Synthese von Steroidhormonen basiert auf einer schrittweisen enzymatischen Umwandlung von Cholesterin (Abb. 2). Cholesterin kann entweder aus LDL (low density lipoprotein) gewonnen werden, welches durch rezeptorvermittelte Endozytose in die Zelle aufgenommen wird. Oder es wird in den Leydig’schen Zellen des Hodens de-novo synthetisiert. In der Zelle wird Cholesterin dann in Form zytoplasmatischer Lipidtropfen gespeichert.⁴

Der erste Schritt der Steroidsynthese findet in den Mitochondrien der Zellen statt. Wichtig für die Geschwindigkeit der Steroidsynthese ist deswegen das mitochondriale Protein StAR (steroidogenic acute regulatory protein), welches den Cholesterintransport von der äußeren zur inneren Mitochondrienmembran reguliert. Dieser Schritt ist geschwindigkeitsbestimmend, da das erste Enzym der Steroidsynthese, die Cholesterin-Monooxygenase, an der inneren Mitochondrienmembran lokalisiert ist.¹

Induziert wird die Umwandlung von Cholesterin zu Testosteron durch die LH-Ausschüttung der Hypophyse, welche folglich die Aktivität der Cholesterin-Monooxygenase stimuliert. Cholesterin wird dann durch die Abspaltung der Seitenkette zwischen den Kohlenstoffatomen 20 und 22 zu Pregnenolon umgewandelt.¹

Durch die Aktivität der 17α-Hydroxylase wird Pregnenolon daraufhin in 17α- Hydroxypregnenolon und durch die 17,20-Lyase in Dehydroepiandrosteron (DHEA) umgesetzt. Durch die 5α-Isomerase und 3β-Dehydrogenase wird anschließend Androstendion gebildet und im letzten Schritt wird es dann durch die 17β- Dehydrogenase zu Testosteron konvertiert.^1,4

Abbildung 2: Testosteronsynthese.

Was sind die Normwerte von Testosteron?

Die Ausschüttung des GnRH durch den Hypothalamus verläuft in Intervallen, welche nachts und am frühen Morgen gehäuft auftreten.³ Da GnRH die Bildung von Testosteron reguliert, sind die Testosteronwerte tageszeitabhängig. Die höchsten Testosteronwerte im Tagesprofil treten am frühen Morgen auf. Beim Arzt sollte die Blutabnahme zur Bestimmung von Testosteronwerten deswegen morgens erfolgen.

Die tägliche Testosteronproduktion bei Männern beträgt ca. 7 mg und bei Frauen ca. 0,7 mg.¹  Die Normwerte liegen bei erwachsenen Frauen zwischen 0,15–0,6 ng/ml (0,5–2,0 nmol/l) und bei Männern zwischen 3,5–11,5 ng/ml (12–40 nmol/l) (Tab. 1).

Tabelle 1: Normwerte von Testosteron

Wie ist der Wirkungsmechanismus von Testosteron?

Im Blut liegt Testosteron zu 98 % an Eiweiße wie Albumin oder das sexualhormonbindende Globulin (SHBG) gebunden vor.⁵ Testosteron kann seine Funktion nach heutiger Lehrmeinung jedoch nur in seiner freien Form ausüben. So hat das SHBG-Level einen Einfluss auf die Wirksamkeit des Testosterons und kann auch die Testosteronsynthese selbst beeinflussen. Ein hohes Level des SHBGs im Blut führt dazu, dass die negative Rückkopplungswirkung unterdrückt und die Testosteronsynthese angeregt wird.⁴

An den Zielorganen wird Testosteron freigesetzt und bindet sich an Androgenrezeptoren (AR). Androgenrezeptoren setzen sich u. a. aus einer DNA-bindenden Domäne und einer androgenbindenden Domäne zusammen.⁶ Im inaktiven Zustand sind sie an Hitzeschockproteine (HSPs) gebunden und im Zytoplasma von Zellen lokalisiert. Das Binden von Testosteron an den Androgenrezeptor induziert eine Konformationsänderung, die Freisetzung des Hitzeschockproteins und die Translokation des Hormon-Rezeptor-Komplexes in den Zellkern.⁶

Dort bindet der Komplex schließlich in Form von Dimeren an sogenannte „androgen-responsive elements“  der DNA und kann die Expression androgenabhängiger Gene regulieren (Abb. 3).⁵ Die Aktivität des Hormon-Rezeptor-Komplexes kann zudem durch das Binden weiterer Koaktivatoren oder Korepressoren beeinflusst werden. Die gewebespezifische Expression dieser Koregulatoren kann so zu gewebespezifischen Funktionen des Testosterons beitragen.⁶

In manchen Geweben, wie der Prostata, wird Testosteron zunächst durch die 5α-Reduktase in Dihydrotestosteron überführt, welches eine höhere Affinität zum AR aufweist.⁵ Testosteron kann jedoch auch durch die Aktivität einer Aromatase zu Estradiol metabolisiert werden und wirkt dann über Östrogenrezeptoren.⁵

Abbildung 3: Wirkungsmechanismus von Testosteron.

AR = Androgenrezeptor; DHT = Dihydrotestosteron; Hsp = Hitzeschockprotein; T = Testosteron.