Tế bào Leydig (Leydig Cell)

Đặc điểm của tế bào Leydig

Tế bào Leydig có những đặc điểm hình thái và chức năng riêng biệt:

• Hình dạng và kích thước: Tế bào Leydig có hình đa diện hoặc hình cầu, kích thước tương đối lớn, đường kính khoảng 15-20 μm.
• Vị trí: Nằm rải rác trong mô kẽ tinh hoàn, bao quanh các ống sinh tinh và mạch máu.
• Nhân tế bào: Nhân tế bào Leydig thường tròn, nằm ở trung tâm với một hoặc nhiều hạch nhân rõ ràng.
• Bào tương: Bào tương của tế bào Leydig chứa nhiều lưới nội chất trơn (smooth endoplasmic reticulum – SER), đây là nơi diễn ra quá trình tổng hợp steroid. Ngoài ra, bào tương còn chứa nhiều giọt lipid, mitochondria hình que hoặc hình cầu với mào hình ống, tinh thể Reinke (ở người) và các sắc tố lipofuscin. Sự hiện diện của tinh thể Reinke là một đặc điểm đặc trưng của tế bào Leydig ở người trưởng thành, mặc dù chức năng của chúng vẫn chưa được hiểu rõ. Các giọt lipid chứa cholesterol este, nguyên liệu quan trọng cho quá trình tổng hợp testosterone.
• Chức năng: Sản xuất và tiết testosterone và các androgen khác dưới sự điều hòa của hormone luteinizing (LH) do tuyến yên tiết ra. LH liên kết với các thụ thể trên bề mặt tế bào Leydig, kích hoạt một chuỗi các sự kiện dẫn đến sản xuất testosterone.

Chức năng của Testosterone

Testosterone do tế bào Leydig sản xuất đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh lý, bao gồm:

• Phát triển các đặc tính sinh dục nam: Testosterone chịu trách nhiệm cho sự phát triển các đặc tính sinh dục nam thứ cấp như giọng nói trầm, mọc râu, tóc, phát triển cơ bắp và phân bố mỡ cơ thể. Sự thay đổi này diễn ra chủ yếu trong giai đoạn dậy thì.
• Sản xuất tinh trùng: Testosterone cần thiết cho quá trình sinh tinh, đảm bảo số lượng và chất lượng tinh trùng. Nó tác động lên các tế bào Sertoli trong ống sinh tinh, hỗ trợ sự phát triển và trưởng thành của tinh trùng.
• Duy trì ham muốn tình dục (libido): Testosterone đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì ham muốn tình dục ở nam giới. Mức testosterone thấp có thể dẫn đến giảm ham muốn.
• Sức khỏe xương: Testosterone giúp duy trì mật độ xương. Nó kích thích sự hình thành xương và ức chế sự hủy xương.

Điều hòa hoạt động của tế bào Leydig

Hoạt động của tế bào Leydig được điều hòa chủ yếu bởi trục hạ đồi-tuyến yên-tinh hoàn thông qua cơ chế phản hồi âm tính:

• GnRH (Gonadotropin-releasing hormone): Được tiết ra từ vùng dưới đồi, kích thích tuyến yên tiết ra LH và FSH (follicle-stimulating hormone). GnRH được tiết ra theo từng đợt, ảnh hưởng đến sự tiết LH và FSH.
• LH (Luteinizing hormone): Được tiết ra từ tuyến yên, liên kết với thụ thể trên bề mặt tế bào Leydig, kích thích sản xuất và tiết testosterone. LH là yếu tố điều hòa chính của quá trình sản xuất testosterone.
• Hệ thống phản hồi âm tính: Nồng độ testosterone trong máu cao sẽ ức chế sự tiết GnRH và LH, giúp duy trì nồng độ testosterone ở mức ổn định. Cơ chế này đảm bảo sự cân bằng nội tiết tố trong cơ thể.

Bệnh lý liên quan đến tế bào Leydig

Rối loạn chức năng của tế bào Leydig có thể dẫn đến:

• Suy sinh dục nam: Giảm sản xuất testosterone, gây ra các triệu chứng như giảm ham muốn tình dục, rối loạn cương dương, giảm khối lượng cơ, loãng xương. Suy sinh dục nam có thể do nhiều nguyên nhân, bao gồm rối loạn chức năng tế bào Leydig, rối loạn tuyến yên, hoặc các yếu tố lối sống.
• U tế bào Leydig: Khối u hiếm gặp, có thể gây ra sản xuất quá mức testosterone. U tế bào Leydig có thể là lành tính hoặc ác tính.

Tế bào Leydig là thành phần thiết yếu của tinh hoàn, đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất testosterone và duy trì chức năng sinh sản nam. Sự hiểu biết về cấu trúc và chức năng của tế bào Leydig giúp chẩn đoán và điều trị các bệnh lý liên quan đến rối loạn nội tiết tố nam.

Sự phát triển và lão hóa của tế bào Leydig

Có hai quần thể tế bào Leydig riêng biệt: tế bào Leydig bào thai và tế bào Leydig trưởng thành.

• Tế bào Leydig bào thai: Xuất hiện trong giai đoạn phát triển sớm của bào thai (tuần thứ 8 đến tuần thứ 22), chịu trách nhiệm sản xuất testosterone cần thiết cho sự biệt hóa của cơ quan sinh dục nam trong tử cung. Quần thể này thoái triển sau khi sinh và gần như biến mất hoàn toàn.
• Tế bào Leydig trưởng thành: Bắt đầu phát triển vào giai đoạn dậy thì dưới tác động của LH. Chúng duy trì hoạt động sản xuất testosterone trong suốt cuộc đời của nam giới, mặc dù chức năng có thể suy giảm theo tuổi tác. Sự suy giảm testosterone liên quan đến tuổi tác, còn được gọi là suy sinh dục nam khởi phát muộn, có thể dẫn đến nhiều triệu chứng như giảm ham muốn tình dục, rối loạn cương dương và giảm khối lượng cơ.

Cơ chế sinh tổng hợp Testosterone

Tế bào Leydig tổng hợp testosterone từ cholesterol thông qua một loạt các phản ứng enzyme phức tạp. LH kích thích quá trình này bằng cách liên kết với thụ thể trên màng tế bào Leydig, kích hoạt enzyme adenylate cyclase và tăng sản xuất AMP vòng (cAMP). cAMP sau đó kích hoạt protein kinase A, dẫn đến sự phosphoryl hóa của các protein khác nhau tham gia vào quá trình steroidogenesis. Các bước chính trong quá trình sinh tổng hợp testosterone bao gồm:

1. Chuyển cholesterol từ màng tế bào vào mitochondria. Bước này được điều hòa bởi protein StAR (steroidogenic acute regulatory protein).
2. Chuyển đổi cholesterol thành pregnenolone trong mitochondria. Phản ứng này được xúc tác bởi enzyme CYP11A1 (cholesterol side-chain cleavage enzyme).
3. Chuyển pregnenolone từ mitochondria vào lưới nội chất trơn (SER).
4. Chuyển đổi pregnenolone thành testosterone trong SER. Quá trình này bao gồm một số phản ứng enzyme, với các enzyme quan trọng như 3β-hydroxysteroid dehydrogenase (3β-HSD), 17α-hydroxylase/17,20 lyase (CYP17A1), và 17β-hydroxysteroid dehydrogenase (17β-HSD).

Phương pháp nghiên cứu tế bào Leydig

Các nhà khoa học sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để nghiên cứu tế bào Leydig, bao gồm:

• Nuôi cấy tế bào Leydig in vitro: Cho phép nghiên cứu chức năng của tế bào Leydig trong môi trường được kiểm soát.
• Mô hình động vật: Sử dụng động vật thí nghiệm để nghiên cứu tác động của các yếu tố khác nhau lên chức năng của tế bào Leydig.
• Kỹ thuật miễn dịch huỳnh quang: Sử dụng kháng thể đặc hiệu để xác định và định lượng các protein trong tế bào Leydig.
• Phân tích biểu hiện gen: Nghiên cứu biểu hiện của các gen liên quan đến chức năng của tế bào Leydig.

Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường

Chức năng của tế bào Leydig có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố môi trường, bao gồm:

• Stress: Stress mãn tính có thể làm giảm sản xuất testosterone.
• Ô nhiễm môi trường: Tiếp xúc với một số chất gây ô nhiễm môi trường có thể ảnh hưởng tiêu cực đến chức năng của tế bào Leydig.
• Chế độ ăn uống: Chế độ ăn uống thiếu dinh dưỡng có thể làm giảm sản xuất testosterone.
• Lối sống: Lười vận động và hút thuốc lá có thể ảnh hưởng tiêu cực đến chức năng của tế bào Leydig.

• Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. Molecular Biology of the Cell. 4th edition. New York: Garland Science; 2002.
• Boron WF, Boulpaep EL. Medical Physiology. 3rd edition. Philadelphia: Elsevier; 2017.
• Guyton AC, Hall JE. Textbook of Medical Physiology. 13th edition. Philadelphia: Elsevier; 2016.

Câu hỏi và Giải đáp

Ngoài LH, những yếu tố nào khác có thể ảnh hưởng đến sự biệt hóa và chức năng của tế bào Leydig?

Trả lời: Ngoài LH, nhiều yếu tố khác có thể ảnh hưởng đến sự biệt hóa và chức năng của tế bào Leydig. Các yếu tố tăng trưởng như insulin-like growth factor 1 (IGF-1), transforming growth factor beta (TGF-β) và các yếu tố paracrine được tiết ra từ tế bào Sertoli như desert hedgehog (DHH) đều đóng vai trò trong sự phát triển và chức năng của tế bào Leydig. Các yếu tố môi trường như stress, tiếp xúc với độc tố và chế độ dinh dưỡng cũng có thể ảnh hưởng đến hoạt động của tế bào Leydig.

Cơ chế phân tử nào liên quan đến việc LH kích thích sản xuất testosterone trong tế bào Leydig?

Trả lời: LH liên kết với thụ thể LH/choriogonadotropin (LHCGR) trên màng tế bào Leydig. Điều này kích hoạt một con đường truyền tín hiệu, chủ yếu thông qua protein G, dẫn đến việc kích hoạt adenylate cyclase. Adenylate cyclase chuyển đổi ATP thành AMP vòng (cAMP). cAMP hoạt động như một chất truyền tin thứ hai, kích hoạt protein kinase A (PKA). PKA phosphoryl hóa các protein khác nhau, cuối cùng dẫn đến tăng cường biểu hiện gen của các enzyme steroidogenic và tăng sản xuất testosterone.

Sự suy giảm chức năng tế bào Leydig liên quan đến tuổi tác biểu hiện như thế nào ở cấp độ tế bào và phân tử?

Trả lời: Sự suy giảm chức năng tế bào Leydig liên quan đến tuổi tác có liên quan đến một số thay đổi ở cấp độ tế bào và phân tử, bao gồm: giảm số lượng tế bào Leydig, giảm biểu hiện của LHCGR, giảm hoạt động của các enzyme steroidogenic, tăng stress oxy hóa và apoptosis, và thay đổi cấu trúc mô kẽ của tinh hoàn.

Làm thế nào mà các khối u tế bào Leydig có thể ảnh hưởng đến việc sản xuất hormone và gây ra các triệu chứng lâm sàng?

Trả lời: Khối u tế bào Leydig, mặc dù hiếm gặp, có thể sản xuất quá mức testosterone hoặc estrogen. Sản xuất quá mức testosterone có thể dẫn đến dậy thì sớm ở trẻ em nam, gynecomastia (phát triển mô vú ở nam giới), và giảm khả năng sinh sản. Một số khối u tế bào Leydig có thể sản xuất estrogen, dẫn đến gynecomastia và giảm ham muốn tình dục.

Những chiến lược điều trị mới nào đang được nghiên cứu để giải quyết rối loạn chức năng tế bào Leydig?

Trả lời: Một số chiến lược điều trị mới đang được nghiên cứu, bao gồm liệu pháp gen để khôi phục biểu hiện gen trong tế bào Leydig, liệu pháp tế bào gốc để tái tạo tế bào Leydig, và phát triển các hợp chất chọn lọc điều chỉnh hoạt động của các thụ thể cụ thể trong tế bào Leydig để tăng cường sản xuất testosterone mà không gây ra tác dụng phụ. Các liệu pháp nhắm mục tiêu vào các con đường truyền tín hiệu liên quan đến chức năng của tế bào Leydig cũng đang được khám phá.