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HPG 轴

作者:Hormone.wiki
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组成与基本功能 ​

HPG 轴（Hypothalamic–Pituitary–Gonadal axis，下丘脑 — 垂体 — 性腺轴）由下丘脑、垂体前叶和性腺（睾丸或卵巢）三部分组成，它们通过激素信号构成一个闭环调节系统[1]。

  • 下丘脑：分泌促性腺激素释放激素（GnRH），以脉冲方式释放到垂体门脉系统，刺激垂体前叶产生促性腺激素。
  • 垂体前叶：产生黄体生成素（LH）和卵泡刺激素（FSH），通过血液循环作用于性腺。
  • 性腺：在 LH 和 FSH 作用下产生性激素（如睾酮、雌激素）和抑制素（Inhibin），并将这些激素释放入血液[2]。

Hypo gonadal axis

Image: Hypo gonadal axis — Artoria2e5, CC BY 3.0.

该系统的主要功能包括：

  1. 促进性腺发育与性激素分泌
  2. 启动和维持第二性征（如乳房发育、声音变化、毛发分布等）
  3. 维持生殖功能（排卵、精子生成）
  4. 参与骨密度、代谢、情绪等非生殖相关功能的调节[3]

调控机制 ​

HPG 轴依靠精密的反馈调节维持平衡：

  • 负反馈：性腺分泌的雌激素、睾酮、抑制素等可抑制下丘脑 GnRH 和垂体 LH/FSH 的分泌，以防止激素水平过高[4]。
  • 正反馈（女性特有，排卵前期）：高水平雌激素短时间内可促进 GnRH、LH 激增，触发排卵[5]。
  • 脉冲释放机制：GnRH 需以特定频率脉冲释放才能有效刺激垂体；持续释放反而会抑制 LH/FSH 分泌[6]。
  • Kisspeptin 与 KNDy 神经元：Kisspeptin 神经元是 GnRH 分泌的关键上游调节者，受性激素反馈控制；KNDy 神经元通过共表达 Kisspeptin、Neurokinin B 和 Dynorphin 调节 GnRH 脉冲频率[7]。

生命周期中的表现 ​

出生后 “迷你青春期” ​

  • 新生儿在出生后数周到约 6 个月（男）或 12 个月（女）会短暂激活 HPG 轴，LH、FSH 和性激素水平升高[8]。
  • 这一阶段有助于生殖器官早期发育和性别分化特征的初步形成。

儿童期静息期 ​

  • 婴儿期结束后，GnRH 脉冲活动显著减弱，进入一个相对静息期，直至青春期启动[9]。

青春期启动 ​

  • 由下丘脑 GnRH 脉冲频率增加引发，促使垂体 LH/FSH 分泌上升，激活性腺分泌性激素[10]。
  • AMAB（出生时指定男性）出现睾酮升高、喉结发育、声音变低、肌肉增加等变化。
  • AFAB（出生时指定女性）出现雌激素升高、乳房发育、月经初潮、脂肪分布女性化等变化。

青春期后的稳态与周期动力学（AFAB） ​

详情请见 AFAB 青春期后周期

  • 卵巢－子宫双周期框架：青春期后，HPG 轴以周期性方式运作，表现为卵巢周期（卵泡期→排卵→黄体期）与子宫内膜周期（增生期→分泌期→月经）的耦合。GnRH 脉冲频率与幅度的改变，驱动垂体 FSH/LH 的相位性分泌，使卵泡选择与排卵得以发生[11][12][13]。
  • 正 / 负反馈的时相切换：卵泡期晚期外周雌二醇（E2）持续高水平可反转为正反馈，诱发 LH 峰（LH surge）触发排卵；而孕激素（P4）与雌激素在黄体期主要表现为负反馈，抑制 GnRH/LH/FSH，直至黄体退化、E2/P4 下降，月经来潮[12:1]。
  • 抑制素的双相参与：抑制素 B 主要来自小窦卵泡，卵泡期抑制 FSH，参与单一优势卵泡的形成；排卵后黄体分泌的抑制素 A 维持对 FSH 的抑制，直至黄体退化[14]。

Hormones estradiol, progesterone, LH and FSH during menstrual cycle

Image: Hormones estradiol, progesterone, LH and FSH during menstrual cycle — LadyofHats, Public Domain.

青春期后的稳态（AMAB） ​

  • 两级驱动，分工互补：FSH 作用于支持细胞促进精子发生，LH 作用于间质细胞促进睾酮分泌；局部高浓度睾酮与睾丸温控共同保证精子发生（全程约 64–74 天，多个生精细胞谱系非同步进行）[15][16]。
  • 反馈与 “抑制素 B”：支持细胞分泌的抑制素 B 对垂体 FSH 构成特异性负反馈；外周睾酮 / 雌二醇（由芳香化生成）对 GnRH/LH/FSH 形成层级负反馈，稳定轴的稳态输出[14:1][17]。

HPG regulation in males, with the inhibin/activin system playing a similar role on GnRH-producing cells

Image: HPG regulation in males, with the inhibin/activin system playing a similar role on GnRH-producing cells — Uwe Gille, CC BY-SA 3.0.

非生殖效应：骨代谢与体成分（两性通用要点） ​

  • 骨代谢核心：雌激素对各性别的骨重建均至关重要 —— 在 AMAB 中，睾酮经芳香化为雌二醇后对骨密度、骨骼成熟与骨骺闭合发挥关键作用；雌激素缺乏（如芳香化酶缺陷或雌激素抵抗）会导致骨量低下，补充雌激素可逆转骨量缺失[18][19]。
  • 体成分的分层作用：研究提示雄激素缺乏主要导致瘦体重、肌肉尺寸与力量降低；雌激素缺乏主要导致体脂上升；两者在体成分与代谢上的作用可分辨[13:1]。

衰老与 HPG 轴 ​

  • AFAB（更年期）：卵泡储备耗竭导致雌激素与抑制素下降，负反馈解除，FSH（常 > LH）显著升高，出现潮热、骨量丢失与月经停止等改变；此为轴上游驱动仍在、但靶腺功能衰竭的范式[11:1][12:2]。
  • AMAB（年龄相关性雄激素低下）：随年龄增长，睾酮合成逐步下降、SHBG 上升使游离 T 进一步降低，可出现性功能、肌力、骨密度与情绪等改变；评估需结合清晨两次 T 值与症状体征，按指南审慎考虑治疗[20][21]。

病理性扰动（速览） ​

  • 功能性下丘脑性闭经（FHA）：能量不足、应激或过度运动降低 GnRH 脉冲，继发 FSH/LH 降低与无排卵 / 闭经。
  • 多囊卵巢综合征（PCOS）：常见 LH/FSH 比值升高、卵巢雄激素过多与排卵障碍，反映轴在频率 / 反馈层面的失衡。
  • 高泌乳素血症：泌乳素升高抑制 GnRH，导致性腺轴抑制与低雌 / 低雄状态。
  • 原发 / 继发性性腺功能减退：分别定位于性腺（T/E↓, FSH/LH↑）与中枢（T/E↓, FSH/LH↓），依据激素谱与临床定位处置[11:2][12:3][17:1]。

药理与临床干预（与 HPG 轴耦合的常见机制） ​

  • GnRH 激动剂 / 拮抗剂：激动剂初期 “flare” 后致受体下调实现医学去性腺化（青春期抑制、前列腺癌等）；拮抗剂快速阻断 GnRH 受体，立即抑制 LH/FSH[12:4]。
  • 复方口服避孕药（COCs）：外源雌 / 孕激素维持负反馈，抑制 LH 峰防排卵，同时改变宫颈黏液与子宫内膜。
  • GAHT 的轴向效应：
    • 女性化方向（AMAB）：外源雌二醇 ± 抗雄或 GnRH 类药抑制 LH/FSH→抑制睾酮生成，二级效应包括精子发生抑制（部分不可逆风险）。
    • 男性化方向（AFAB）：外源睾酮对 GnRH/LH/FSH 负反馈，常见无排卵 / 停经与第二性征男性化[20:1]。

监测与评估（要点） ​

  • 基础内分泌谱：LH、FSH、T/E2（必要时游离分数）、泌乳素、TSH；AFAB 评估卵巢储备可辅以 AMH、抑制素 B；AMAB 精子发生评估可用抑制素 B、精液分析。
  • 结构 / 功能结局：骨密度（DXA）、体成分、月经 / 排卵或精液参数、症状量表与生活质量量表，结合循证指南设定目标与复诊周期[20:2][21:1]。

贡献者

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页面历史

  1. Wikipedia - Hypothalamic–pituitary–gonadal axis ↩︎

  2. [Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology, 14th Edition] ↩︎

  3. [Endocrinology: Adult and Pediatric, 7th Edition] ↩︎

  4. Wikipedia - Hypothalamic–pituitary–gonadal axis ↩︎

  5. [Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology, 14th Edition] ↩︎

  6. Journal of Neuroendocrinology - Pulsatile GnRH secretion ↩︎

  7. Wikipedia - KNDy neuron ↩︎

  8. Wikipedia - Mini-puberty ↩︎

  9. [Endocrinology: Adult and Pediatric, 7th Edition] ↩︎

  10. [Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology, 14th Edition] ↩︎

  11. StatPearls — Physiology, Menstrual Cycle. NCBI Bookshelf. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK500020/ oai_citation:0‡NCBI ↩︎ ↩︎ ↩︎

  12. The Normal Menstrual Cycle and the Control of Ovulation. Endotext. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/books/NBK279054/ oai_citation:1‡NCBI ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎

  13. StatPearls — Female Reproduction（含周期相位与时序要点）. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK537132/ oai_citation:2‡NCBI ↩︎ ↩︎

  14. StatPearls — Physiology, Follicle Stimulating Hormone（抑制素 B 的 FSH 负反馈）. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK535442/ oai_citation:3‡NCBI ↩︎ ↩︎

  15. StatPearls — Male Reproductive System（精子发生时程与调控）. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK538429/ oai_citation:4‡NCBI ↩︎

  16. Endocrinology of the Male Reproductive System and Spermatogenesis. Endotext. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK279031/ oai_citation:5‡NCBI ↩︎

  17. StatPearls — Physiology, Anterior Pituitary（LH/FSH 与抑制素反馈总览）. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK499898/ oai_citation:9‡NCBI ↩︎ ↩︎

  18. The Endocrine Role of Estrogens on Human Male Skeleton. Front Endocrinol (Review). https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4383300/ oai_citation:6‡PMC ↩︎

  19. Increased bone mass as a result of estrogen therapy in a man with aromatase deficiency. N Engl J Med 1998. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9718379/ oai_citation:7‡PubMed ↩︎

  20. Endocrine Society Clinical Practice Guideline (2018): Testosterone Therapy in Men With Hypogonadism. PubMed record. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29562364/ oai_citation:8‡PubMed ↩︎ ↩︎ ↩︎

  21. AUA Guideline: Evaluation and Management of Testosterone Deficiency. https://www.auanet.org/guidelines-and-quality/guidelines/testosterone-deficiency-guideline oai_citation:10‡AUA ↩︎ ↩︎

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