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生殖生理

生殖系统把几个时间尺度相差很大的过程接在一起：下丘脑以分钟至小时尺度发放神经内分泌信号，性腺以日或月为尺度生成配子并改变类固醇分泌，受精后形成的胎盘又在数月内重塑母体循环、代谢和内分泌状态。配子产生与相遇、子宫支持着床和妊娠的能力，均由细胞局部环境、生殖道运输和全身反馈共同组织。

人类典型的睾丸轴、卵巢—月经周期、妊娠和泌乳构成以下主线。性分化、青春期启动与生殖衰老的时间进程见生长、发育与衰老，配子发生和早期胚胎的细胞命运见发育生物学的配子发生与受精和卵的激活。

下丘脑—垂体—性腺轴的脉冲调节与反馈

下丘脑促性腺激素释放激素（gonadotropin-releasing hormone，GnRH）经垂体门脉到达腺垂体，促使促性腺激素细胞合成和释放黄体生成素（luteinizing hormone，LH）与卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone，FSH）。GnRH 以脉冲频率和振幅编码，脉冲式输入同时存在于典型成年睾丸轴和卵巢轴，持续暴露反而会使受体和下游反应逐渐减敏。卵巢周期还会改变脉冲节律，并在排卵前出现有别于日常脉冲的促性腺激素峰。1

信号层级 睾丸中的主要效应 卵巢中的主要效应 主要反馈
LH 作用于 Leydig 细胞，促进睾酮合成 作用于卵泡膜细胞并参与排卵、黄体形成 性腺类固醇对下丘脑和垂体多为负反馈
FSH 作用于 Sertoli 细胞，支持定量正常的精子发生 作用于颗粒细胞，促进卵泡生长和芳香化酶表达 抑制素对 FSH 具有较选择性的负反馈
局部因子 睾酮、视黄酸、细胞因子与细胞接触共同塑造曲细精管微环境 AMH、激活素／抑制素及生长因子参与募集、选择和闭锁 旁分泌调节改变性腺对同一循环信号的响应

LH 和 FSH 在两类性腺中协同作用。精子发生需要 Sertoli 细胞接收 FSH，也需要 LH 驱动的睾丸内高浓度睾酮；卵泡发育则把卵泡膜细胞与颗粒细胞的代谢接力、两种促性腺激素和局部因子结合起来。睾酮、雌二醇和孕酮在不同人体中均可生成，其来源、浓度、节律和靶组织反应随性腺类型与生命阶段而异。关于 GnRH、垂体和其他下丘脑激素的共同组织原则，见下丘脑—垂体内分泌。

睾丸精子发生与类固醇生成

曲细精管的精子发生

睾丸小叶内的曲细精管是精子发生的场所，管间质中的 Leydig 细胞则是睾酮的主要来源。曲细精管基膜附近的精原细胞通过有丝分裂维持干细胞库并产生分化细胞；初级精母细胞跨过 Sertoli 细胞连接构成的屏障后完成两次减数分裂，成为单倍体精子细胞，继而在精子形成过程中压缩细胞核、形成顶体和鞭毛并脱去大部分胞质。生精周期沿曲细精管在空间上错开，使精子能够较为连续地释放。2

Sertoli 细胞从基膜延伸至管腔，既为生殖细胞提供代谢和结构支持，也吞噬脱落胞质、分泌管腔液和抑制素 B。相邻 Sertoli 细胞之间的紧密连接把上皮分成基底区和近腔区，形成具有选择性通透性的血—睾屏障，限制血液成分和免疫细胞自由进入减数分裂后的细胞环境。雄激素结合蛋白和局部高浓度睾酮帮助维持近腔微环境，FSH 与雄激素信号则共同支持正常数量的精子产生。

精子离开曲细精管时尚不具备完整的前向运动和受精能力。它们经睾丸网、输出小管进入附睾，在附睾上皮形成的离子、蛋白质和小分子环境中完成膜与运动能力的成熟，并在输精管近端系统中储留。射精时，平滑肌收缩把精子与精囊、前列腺和尿道球腺分泌物汇合成精液；真正使精子取得受精能力的“获能”仍须在女性生殖道内完成。

配子转移还依赖神经—血管反应。副交感传出和局部一氧化氮（nitric oxide，NO）使阴茎勃起组织血管及小梁平滑肌舒张，流入增加并压迫静脉回流；精液排入后尿道的“排精”主要受交感传出支配，随后的节律性射精还需要阴部神经驱动盆底横纹肌。卵巢型生殖道的性唤起同样伴随阴蒂和前庭组织充血、阴道壁液体渗出及腺体分泌。交感、副交感、躯体运动和局部 NO 信号在不同阶段相互协同。3

人类精子发生适宜的温度低于核心体温。阴囊位置、提睾肌与肉膜活动、蔓状静脉丛逆流换热共同影响睾丸温度；持续高温或睾丸未正常下降可损害生精上皮，但睾丸的内分泌功能和生精功能受影响的程度可以不同。隐睾的结局还取决于位置、持续时间、单双侧和治疗时机。

雄激素的组织内转化与作用

LH 通过 Leydig 细胞受体促进胆固醇向睾酮的类固醇合成。睾酮进入不同组织后可直接结合雄激素受体，也可由 5α-还原酶转为亲和力更高的双氢睾酮（dihydrotestosterone，DHT），或经芳香化酶转为雌二醇。外生殖器和前列腺等组织较依赖 DHT，骨、脑和反馈环路中的部分作用则包含雌二醇成分；组织内酶表达决定三条作用路线的相对份额。2

雄激素支持生殖道和第二性征、维持性功能，并影响骨骼、肌肉和红细胞生成。其代谢效应取决于剂量、组织和生理背景，胆固醇、Na\(^+\) 和水等变量的净变化也随这些条件而变。睾酮和由其生成的雌二醇共同参与对 GnRH/LH 的负反馈，Sertoli 细胞分泌的抑制素 B 则主要抑制 FSH；激活素与卵泡抑素在垂体和性腺局部进一步调节 FSH 系统。

卵泡发育、排卵与黄体形成

卵泡的卵母细胞—体细胞结构

人类卵原细胞在胎儿期进入减数分裂，初级卵母细胞长期停滞于减数第一次分裂前期。原始卵泡被募集后，扁平的卵泡细胞变为颗粒细胞并增殖，周围间质分化成卵泡膜；随后形成卵泡腔、卵丘和放射冠。包围卵母细胞的透明带由糖蛋白构成。多数进入生长的卵泡最终闭锁，少数进入周期性募集的后期队列，通常再选择出一个优势卵泡；每周期参与募集和继续成熟的数量存在显著个体与周期差异。4

排卵前，初级卵母细胞完成减数第一次分裂，产生次级卵母细胞和第一极体；次级卵母细胞进入第二次分裂并停滞于中期，通常要在精卵融合后才完成减数第二次分裂。卵母细胞的不对称分裂把大部分胞质保留在一个细胞中，而精子发生则从一个初级精母细胞产生多个体积小的单倍体细胞。发育栏目进一步比较两类配子发生的共同减数分裂原理与不同细胞命运。

两细胞—两促性腺激素甾体合成

生长卵泡把类固醇合成拆给相邻的两类体细胞。LH 刺激卵泡膜内层细胞由胆固醇生成雄烯二酮等雄激素；这些前体扩散到颗粒细胞后，在 FSH 诱导的芳香化酶作用下转为雌酮和雌二醇。随着优势卵泡成熟，颗粒细胞获得更多 LH 响应能力，抑制素 B 与雌二醇升高又压低 FSH，使较不敏感的同批卵泡更易闭锁。闭锁是卵巢资源选择的一部分，受 FSH、局部生长因子和卵泡自身状态共同影响。5

低至中等水平的雌二醇在周期大部分时间对下丘脑—垂体轴呈负反馈。优势卵泡持续产生较高雌二醇后，反馈关系在排卵前转为正向，形成以 LH 为主的促性腺激素峰；LH 峰促使卵母细胞恢复减数分裂、卵泡壁蛋白水解和局部炎症样重塑。卵泡增大、卵巢表面局部变薄和组织重塑共同促成次级卵母细胞排出。

排卵后，残余颗粒细胞和卵泡膜细胞黄体化，形成因富含脂滴和黄色素而得名的黄体。黄体分泌孕酮、雌二醇和抑制素 A；缺少胚胎维持信号时，黄体在有限寿命后退化为以结缔组织为主的白体，类固醇下降使下一轮 FSH 得以回升。胚泡着床后，滋养层分泌的人绒毛膜促性腺激素（human chorionic gonadotropin，hCG）则通过与 LH 共用的受体延长早期妊娠黄体的功能。

子宫内膜周期与卵巢周期

月经周期从一次月经出血的第一天计至下一次出血前一日。“28 天”和第 14 天排卵是便于讲解的参照，实际周期长度与排卵日均有个体和周期内变化，卵泡期的变异通常大于黄体期。卵巢周期按卵泡期—排卵—黄体期划分，子宫内膜周期则按月经期—增生期—分泌期划分，两套分期由同一组激素相互套合。5

黄体退化后，孕酮和雌二醇下降，螺旋动脉舒缩、局部炎症和基质降解使子宫内膜功能层脱落，月经由此开始；内膜基底层保留并提供再生来源。随后，生长卵泡产生的雌二醇促进内膜增生，宫颈黏液也趋于稀薄、延展，较有利于精子通过。排卵后，孕酮使内膜腺体迂曲并进入分泌状态，基质水肿和血管重塑为可能到来的胚泡建立接受窗口；孕酮的产热作用还能使排卵后基础体温轻度升高，温度变化可用于回顾性辅助判断，却难以精确预测每个人的排卵时刻。

LH 与 FSH 在卵泡期都受到性腺类固醇和局部肽类的负反馈，反应强度和时相有所不同。排卵前的雌二醇正反馈是有条件、有限时段的切换，排卵后孕酮、雌二醇与抑制素共同恢复负反馈。月经或动情周期的社会同步在不同物种与人群中的证据不一致，目前不足以作为一般人类生理规律。

受精、早期运输与着床

排卵后，输卵管伞、纤毛和管壁收缩共同把卵丘—卵母细胞复合体送入管腔。精子穿过宫颈和子宫后进入输卵管，在其中经历获能：膜脂和蛋白重排、离子通量及信号改变使运动模式和顶体反应能力成熟。受精最常发生于输卵管壶腹部附近，精卵相遇的具体位置仍可随运输过程变化。获能精子穿过卵丘细胞外基质，与透明带相互作用并发生顶体胞吐，随后有一枚精子与卵母细胞膜融合；卵母细胞的 Ca\(^{2+}\) 信号和皮质颗粒胞吐改变透明带性质，构成防止多精入卵的重要屏障。6

受精激活卵母细胞完成减数第二次分裂，雌、雄原核随后建立合子基因组。合子在向子宫移动时连续卵裂，依次形成桑椹胚和具有内细胞团、滋养层的胚泡；这些分裂增加细胞数，却在透明带内基本不增加胚体总体积。胚泡脱离透明带后才能黏附并侵入具有接受性的子宫内膜，着床通常从受精后约第六天开始。着床的主体是胚泡而非卵泡；着床于子宫腔以外，最常见于输卵管，构成异位妊娠。早期谱系分化与卵裂的细胞机制见卵裂、母合子转换与胚泡形成。7

胎盘交换、内分泌与母体适应

滋养层侵入蜕膜并参与建立绒毛结构后，母体血液进入绒毛间隙，胎儿毛细血管则位于绒毛内部。两套循环隔着胎盘屏障进行气体、营养物、代谢物、抗体和激素的选择性交换，各自保持独立的血管通路。胎盘还是一个随孕龄改变的内分泌器官：合体滋养层在早期分泌 hCG 维持黄体，使孕酮和雌激素得以支持蜕膜与子宫静息；胎盘类固醇生成能力建立后，胎盘逐渐接替黄体维持妊娠。8

胎盘可以从胆固醇合成孕酮，其雌激素合成则主要依赖母体—胎盘—胎儿协作。经典的胎儿—胎盘单位中，胎儿肾上腺和母体提供硫酸脱氢表雄酮（dehydroepiandrosterone sulfate，DHEA-S）等 C\(_{19}\) 前体，胎儿肝还生成 16α-羟基化前体；胎盘经硫酸酯酶、羟类固醇脱氢酶和芳香化酶把它们转为雌酮、雌二醇与雌三醇。近年的研究在胎盘滋养层检测到较低水平的 CYP17A1 表达和活性，提示胎盘自身也可能贡献一部分雄激素前体。9

胎盘激素作用于子宫，也广泛重塑母体生理。胎盘催乳素、生长激素变体、孕酮、雌激素和皮质醇轴共同改变母体底物利用；妊娠后半期胰岛素敏感性下降，使餐后葡萄糖和脂质更易供胎儿利用。与此同时，母体血浆容量和心输出量增加，通气增强，肾血流和肾小球滤过率上升。红细胞量虽增加，血浆扩张通常更明显，因而可出现生理性血液稀释。这些变化是支持胎盘灌注、气体交换与代谢供给的整合适应，判读时需要使用相应孕期参考范围。10

血液或尿液中可检出 hCG，正是早期妊娠试验的生理基础。hCG 是与 LH 具有同源亚基并共享受体的独立糖蛋白激素。血清标志物、超声、侵入性取样和游离 DNA 的筛查或诊断意义，需按临床与遗传学方法分别解释。

分娩的组织转换与正反馈

妊娠大部分时间里，孕酮信号、低水平兴奋性连接和多种局部抑制机制使子宫肌保持相对静息。临近分娩时，胎儿、胎盘、蜕膜、宫颈和子宫肌共同改变：人类母体循环中的孕酮未必像一些动物那样明显下降，更可能发生孕酮信号的“功能性撤退”；雌激素作用、炎症介质和前列腺素增强，子宫肌细胞间隙连接及催产素受体增多，宫颈基质则逐渐软化、消退和扩张。多组织协同转换共同启动和维持分娩。11

规律宫缩开始后，胎先露对宫颈的牵张可经神经反射促进催产素释放，催产素和前列腺素又加强协调性宫缩，形成 Ferguson 反射的正反馈。这个回路负责放大已经建立的分娩活动，启动时相则由前述多组织转换决定。阴道分娩通常经历宫颈扩张、胎儿娩出和胎盘娩出三个连续阶段；每次宫缩都会短暂降低子宫胎盘血流，舒张间期因而是胎儿重新获得氧供的重要时间窗。12

泌乳建立与吸吮反射

妊娠期雌激素、孕酮、催乳素和胎盘催乳素等促进乳腺导管和腺泡分化，但高水平孕酮和雌激素抑制大量乳汁分泌。胎盘娩出后，这两类类固醇迅速下降，催乳素才得以推动分泌活化；最初产生的初乳量不大，却富含免疫球蛋白、乳铁蛋白和多种防御因子，随后乳汁组成和产量继续变化。

吸吮产生的感觉传入同时连接两条效应通路。它减弱下丘脑多巴胺对腺垂体泌乳素细胞的抑制，使催乳素脉冲促进下一轮乳汁合成；也促使神经垂体释放催产素，使包绕腺泡和小导管的肌上皮细胞收缩，形成射乳反射。催乳素主要管“合成”，催产素主要管“排出”，而乳房是否被有效、频繁排空又通过局部反馈决定后续产量。泌乳因此是神经内分泌反射与局部供需调节共同维持的过程。13

频繁吸吮还可抑制 GnRH 脉冲，降低 LH/FSH 并延迟排卵和月经恢复。效应随产后时间、喂养频率、夜间喂养、辅食和个体状态而变，哺乳期避孕的可靠性因而取决于严格的适用条件。生殖轴从配子发生到泌乳所展示的共同规律，是同一激素会因脉冲、受体、局部代谢和生命阶段不同而产生不同结果。

参考资料与延伸阅读

  1. GnRH 在成年睾丸轴和卵巢轴中的脉冲分泌、连续输入导致的减敏以及周期相关频率变化，见 Marques 等的 GnRH 与促性腺激素分泌综述。 ↩

  2. 精子发生的空间周期、Sertoli／Leydig 细胞分工、FSH—睾酮协同和睾丸轴反馈，见 O'Donnell 等的睾丸内分泌与精子发生综述。 ↩↩

  3. 生殖道、勃起组织、附属性腺及神经控制的结构与功能，见 OpenStax 的男性生殖系统生理和卵巢型生殖系统生理。 ↩

  4. 卵母细胞减数分裂停滞、卵泡结构、透明带与排卵后黄体形成的基础结构，见 OpenStax 的卵巢生殖系统生理。 ↩

  5. 卵泡募集—选择—优势形成、两细胞甾体合成、卵巢与子宫内膜周期的激素耦联，见 Reed 与 Carr 的正常月经周期与排卵调节。 ↩↩

  6. 精子获能、顶体反应、膜融合和阻止多精入卵的顺序，见 OpenStax 的受精章节。 ↩

  7. 胚泡形成、脱透明带、滋养层和子宫内膜着床的连续过程，见 OpenStax 的胚胎发育章节。 ↩

  8. hCG 对早期黄体的维持、胎盘内分泌功能及胎儿—胎盘单位的整体框架，见 Tal 与 Taylor 的妊娠内分泌综述。 ↩

  9. 胎盘孕酮合成、母体与胎儿 DHEA-S 前体贡献，以及 CYP17A1 低水平表达所带来的经典模型修正，见 Chatuphonprasert 等的人胎盘类固醇合成与转运综述。 ↩

  10. 妊娠期循环、血液、呼吸、泌尿和代谢的整合改变，见 OpenStax 的妊娠、分娩与出生以及 Tal 与 Taylor 的妊娠内分泌综述。 ↩

  11. 人类分娩中的功能性孕酮信号撤退、胎盘—胎儿—母体协作，以及前列腺素、雌激素和催产素的不同作用层级，见 Tal 与 Taylor 的妊娠内分泌综述。 ↩

  12. 宫颈扩张、胎儿娩出、胎盘娩出三个阶段及宫缩间歇对胎儿氧供的重要性，见 OpenStax 的妊娠、分娩与出生。 ↩

  13. 乳腺腺泡与肌上皮细胞、催乳素和催产素两条吸吮反射，以及局部乳汁移出反馈，见世界卫生组织的母乳喂养生理基础。 ↩

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