เทสโทสเตอโรน
เทสโทสเตอโรน (English: Testosterone) เป็นฮอร์โมนหลักในกลุ่มฮอร์โมนเพศชายและสเตอรอยด์การสร้าง (anabolic steroid) ประเภทหนึ่งที่พบในสัตว์มีกระดูกสันหลังโดยมาก มีบทบาทสำคัญในพัฒนาการของเนื้อเยื่อในระบบสืบพันธุ์ชาย เช่น อัณฑะและต่อมลูกหมาก ตลอดจนส่งเสริมลักษณะเฉพาะทางเพศทุติยภูมิ เช่น การเจริญเติบโตของกล้ามเนื้อกับกระดูก และการเกิดขนตัว[2] นอกจากนั้นแล้ว ฮอร์โมนยังเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ต่อสุขภาพและความอยู่เป็นสุข[3] ตลอดจนป้องกันโรคกระดูกพรุน[4] ระดับฮอร์โมนที่ไม่พอในชาย อาจทำให้เกิดความผิดปกติต่าง ๆ เช่น ความอ่อนแอและการเสียกระดูก ฮอร์โมนอาจใช้เพื่อรักษาอวัยวะเพศชายทำงานไม่พอ (male hypogonadism) และมะเร็งเต้านมบางชนิด[5] เนื่องจากระดับฮอร์โมนจะลดลงเรื่อย ๆ ตามอายุ แพทย์บางครั้งจะให้ฮอร์โมนสังเคราะห์กับชายสูงอายุเพื่อแก้ปัญหาการขาด เทสโทสเตอโรนเป็นสเตอรอยด์ในกลุ่ม androstane ที่มีกลุ่มคีโทนและไฮดรอกซิลที่ตำแหน่ง 3 และ 17 ตามลำดับ ซึ่งสามารถสังเคราะห์จากคอเลสเตอรอลในหลายขั้นตอน และตับจะเปลี่ยนมันเป็นเมแทบอไลต์ที่ไม่มีฤทธิ์[6] ฮอร์โมนสามารถเข้ายึดและออกฤทธิ์ต่อตัวรับแอนโดรเจน (androgen receptor) ในนิวเคลียสของเซลล์[6]
ในมนุษย์และสัตว์มีกระดูกสันหลังโดยมาก อัณฑะเป็นอวัยวะที่หลั่งฮอร์โมนในชาย และรังไข่ในหญิงแม้ในระดับที่ต่ำกว่า ต่อมหมวกไตก็หลั่งฮอร์โมนแม้เล็กน้อยด้วย โดยเฉลี่ย ในชายผู้ใหญ่ ระดับเทสโทสเตอโรนจะอยู่ที่ 7-8 เท่าของหญิงผู้ใหญ่[7] เพราะฮอร์โมนมีเมแทบอลิซึมที่สูงกว่าในชาย การผลิตแต่ละวันจะมากกว่าหญิงประมาณ 20 เท่า[8][9] หญิงยังไวต่อฮอร์โมนมากกว่าชายอีกด้วย[10]
โดยทั่วไปแล้ว ฮอร์โมนแอนโดรเจน เช่น เทสโทสเตอโรน จะสนับสนุนการสังเคราะห์โปรตีนและดังนั้น การเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อที่มีตัวรับแอนโดรเจน (androgen receptor)[11] ฮอร์โมนยังเรียกได้ว่ามีผลสร้างบุรุษภาพและทำให้โต[12]
ผลทำให้โต (Anabolic effects) รวมทั้งการเพิ่มขนาดและความแข็งแรงของกล้ามเนื้อ เพิ่มความหนาแน่นและความแข็งแรงของกระดูก และกระตุ้นให้สูงขึ้นและให้กระดูกเจริญเต็มที่เป็นผู้ใหญ่ ผลสร้างบุรุษภาพ (Androgenic effects) รวมทั้งการทำให้อวัยวะเพศเจริญเติบโตเต็มวัย โดยเฉพาะองคชาตและถุงอัณฑะในทารก และภายหลังคลอด (ปกติในช่วงวัยเริ่มเจริญพันธุ์) เสียงแตก ขนที่ใบหน้า (เช่นหนวดเครา) และขนรักแร้
ซึ่งผลหลายอย่างเหล่านี้เป็นลักษณะเฉพาะเพศชายทุติยภูมิ ผลของเทสโทสเตอโรนยังสามารถจัดตามอายุที่ปกติเกิดขึ้น หลังจากคลอดในทั้งหญิงชาย ผลโดยมากจะเป็นไปตามระดับและระยะที่มีเทสโทสเตอโรนอิสระเวียนในเลือด
ผลก่อนเกิดแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม โดยจัดตามระยะพัฒนาการ ระยะแรกเกิดขึ้นระหว่าง 4-6 อาทิตย์ในครรภ์ ตัวอย่างรวมทั้งการสร้างอวัยวะเพศ รวมทั้ง midline fusion, การสร้างท่อปัสสาวะในองคชาต, การทำถุงอัณฑะให้บางและมีรอยย่น, การเพิ่มขนาดองคชาต, ตลอดจนพัฒนาการของต่อมลูกหมากและถุงพักน้ำอสุจิ (seminal vesicle) ด้วย แม้ว่าบทบาทของเทสโทสเตอโรนจะน้อยกว่าของ dihydrotestosterone มาก
ในไตรมาสที่สอง ระดับแอนโดรเจนจะขึ้นอยู่กับเพศ[13] ไตรมาสนี้มีผลต่อการสร้างบุรุษภาพและสตรีสภาพของทารก และเป็นตัวพยากรณ์พฤติกรรมเพศหญิงหรือชาย ได้ดียิ่งกว่าระดับฮอร์โมนแม้ในตัวเองเมื่อเป็นผู้ใหญ่ เช่น ระดับเทสโทสเตอโรนของมารดาระหว่างมีครรภ์จะมีสหสัมพันธ์กับพฤติกรรมตามเพศของลูกสาว ที่มีกำลังยิ่งกว่าระดับฮอร์โมนของตัวลูกสาวเองเมื่อเป็นผู้ใหญ่[14]
ผลของแอนโดรเจนต่อทารกวัยต้นเป็นเรื่องที่เข้าใจน้อยที่สุด ในอาทิตย์แรกของทารกชาย ระดับเทสโทสเตอโรนจะสูงขึ้น ระดับจะอยู่ในพิสัยที่มีในช่วงวัยรุ่นเป็นเวลา 2-3 เดือน แต่ปกติจะลดลงถึงระดับเด็กที่แทบตรวจจับไม่ได้โดยอายุ 4-6 เดือน[15][16]
หน้าที่ของระดับฮอร์โมนที่สูงขึ้นในมนุษย์ยังไม่ชัดเจน มีการคาดว่า เป็นการสร้างบุรุษภาพในสมอง เนื่องจากว่าอวัยวะอื่น ๆ ไม่เปลี่ยนแปลงอย่างสำคัญ[17] สมองเพศชายจะเกิดบุรุษภาพอาศัยกระบวนการ aromatization ที่เปลี่ยนเทสโทสเตอโรนให้เป็นเอสโทรเจน ซึ่งสามารถข้ามส่วนกั้นระหว่างเลือด-สมอง (blood-brain barrier) เข้าไปในสมอง เทียบกับทารกหญิงที่จะมีโปรตีน α-fetoprotein เข้ายึดกับเอสโทรเจน ทำให้สมองของหญิงไม่เปลี่ยนแปลง[18]
แอนโดรเจนจะเพิ่มขึ้นอย่างมีผลก่อนวัยเริ่มเจริญพันธุ์ทั้งในหญิงชาย ผลรวมทั้งกลิ่นตัวเหมือนผู้ใหญ่ ผิวหนังและผมมัน สิว การเกิดของขนหัวหน่าว ขนรักแร้ การเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว การเจริญเติบโตของกระดูกเป็นผู้ใหญ่ และขนที่ใบหน้า[19]
ผลในวัยเริ่มเจริญพันธุ์จะเกิดเมื่อระดับแอนโดรเจนสูงกว่าระดับในหญิงผู้ใหญ่เป็นเวลาหลายเดือนหรือหลายปี ในชาย นี้มักจะเกิดในช่วงหลัง ๆ และจะเกิดในหญิงหลังจากมีระดับเทสโทสเตอโรนอิสระในเลือดสูงเป็นระยะเวลานาน ผลรวมทั้ง[19][20]
การเจริญของเนื้อเยื่อที่ผลิตตัวอสุจิในอัณฑะ ภาวะเจริญพันธุ์ของชาย การขยายขนาดขององคชาตหรือปุ่มกระสัน การเพิ่มอารมณ์ทางเพศ และการแข็งตัวขององคชาตหรือการมีเลือดคั่งคัดในปุ่มกระสัน การเติบโตของขากรรไกร หน้าผาก คาง จมูก และการเปลี่ยนรูปของกระดูกใบหน้า โดยทำงานสัมพันธ์กับ human growth hormone[21] การเจริญเติบโตของกระดูกจนถึงขนาดผู้ใหญ่และการหยุดโต ซึ่งเกิดโดยอ้อมผ่านเมแทบอไลต์ของ estradiol (ซึ่งเป็นฮอร์โมนหญิงหลัก) และดังนั้น จะเกิดอย่างค่อย ๆ เป็นค่อย ๆ ไปในชายเทียบกับหญิง กล้ามเนื้อจะเพิ่มขนาดและความแข็งแรง ไหล่จะใหญ่ขึ้นและซี่โครงขยายใหญ่ขึ้น เสียงแตก และลูกกระเดือกโตขึ้น ต่อมไขมัน (sebaceous glands) จะขยายใหญ่ขึ้น ซึ่งอาจทำให้เกิดสิว ไขมันใต้ผิวหนังบนใบหน้าจะลดลง ขนหัวหน่าวจะขยายไปถึงต้นขาและไปทางสะดือ ขนใบหน้าจะเกิด (เช่น จอนผม หนวด เครา) ผมจะบาง (androgenetic alopecia) ขนหน้าอก ขนรอบหัวนม ขนรอบทวารหนัก ขนขา และขนรักแร้ จะเพิ่ม
ผลของเทสโทสเตอโรนในผู้ใหญ่เห็นได้ชัดในชายมากกว่าหญิง แต่น่าจะสำคัญต่อทั้งสองเพศ ผลอาจลดลงเมื่อระดับเทสโทสเตอโรนลดลงตามอายุ[22]
เทสโทสเตอโรนจำเป็นในการสร้างตัวอสุจิโดยปกติ เพราะมันออกฤทธิ์ต่อ Sertoli cell ซึ่งกระตุ้นให้เซลล์ต้นกำเนิดตัวอสุจิ (spermatogonia) ซึ่งเป็นเซลล์สืบพันธุ์ที่ยังไม่แตกต่างให้เกิดความแตกต่าง และเป็นตัวควบคุมการตอบสนองแบบฉับพลันของเขตสมองคือแกนไฮโปทาลามัส-พิทูอิทารี-อะดรีนัล (HPA) เมื่อมีการแข่งสถานะทางสังคม[23] แอนโดรเจนรวมทั้งเทสโทสเตอโรนจะเพิ่มการเจริญเติบโตของกล้ามเนื้อ เทสโทสเตอโรนยังควบคุมการมีตัวรับ thromboxane A2 ของเซลล์ megakaryocyte ซึ่งอยู่ในไขกระดูกและทำหน้าที่ผลิตเกล็ดเลือด และควบคุมตัวเกล็ดเลือดเอง ดังนั้น จึงควบคุมการแข็งตัวของเลือดในมนุษย์ด้วย[24][25]
เทสโทสเตอโรนดูจะไม่เพิ่มความเสี่ยงมะเร็งต่อมลูกหมาก แต่ว่า สำหรับคนไข้มะเร็งต่อมลูกหมากที่ผ่านการรักษา testosterone deprivation therapy ซึ่งใช้ยาเพื่อไม่ให้ผลิตแอนโดรเจน การมีระดับเทสโทสเตอโรนที่สูงกว่าระดับที่ถูกตอนมีหลักฐานว่า เพิ่มอัตราการกระจายตัวของมะเร็งต่อมลูกหมากที่มี[26][27][28]
ผลงานวิจัยขัดแย้งกันเรื่องความสำคัญของเทสโทสเตอโรนต่อสุขภาพของหลอดเลือดและหัวใจ[29][30] อย่างไรก็ดี การธำรงระดับปกติในชายสูงอายุมีหลักฐานว่า ช่วยปรับปรุงด้าน ๆ ต่างที่เชื่อว่า ลดความเสี่ยงโรคหลอดเลือดและหัวใจ เช่น มีดัชนีมวลกายที่ดีกว่า ลดไขมันรอบพุง ลดระดับคอเลสเตอรอล และมีเมแทบอลิซึมของน้ำตาลที่ดีกว่า[31]
ในหญิง ระดับแอนโรเจนที่สูงสัมพันธ์กับการมีประจำเดือนไม่สม่ำเสมอทั้งในกลุ่มคนไข้และกลุ่มประชากรปกติ[32]
เมื่อน้ำอสุจิที่ประกอบด้วยเทสโทสเตอโรนและเอ็นดอร์ฟินหลั่งออกไปกระทบกับผนังคอมดลูกหลังจากมีเพศสัมพันธ์ หญิงจะได้รับเทสโทสเตอโรน เอ็นดอร์ฟิน และออกซิโทซินเพิ่ม เป็นการปรับปรุงสิ่งแวดล้อมทางสรีรภาพของอวัยวะเพศภายในของหญิงให้ดียิ่งขึ้นเพื่อการตั้งครรภ์ และต่อจากนั้น เพื่อบำรุงรักษาทารกในครรภ์ในช่วงก่อนเป็นตัวอ่อน (pre-embryonic stage) ส่วนชายเมื่อถึงจุดสุดยอดจะได้เอ็นดอร์ฟินและออกซิโทซินเพิ่ม ทำให้รู้สึกรักใคร่และรู้สึกเหมือนพ่อ ซึ่งเป็นช่วงเวลาเดียวที่ชายมีออกซิโทซินในระดับที่แข่งกับหญิงได้[33] ระดับเทสโทสเตอโรนในกายจะเป็นไปตามจังหวะรอบวันที่ถึงจุดสูงสุดแต่ละวัน ไม่ว่าจะมีกิจกรรมทางเพศหรือไม่[34]
ความเสียวสุดยอดทางเพศของหญิงที่รู้สึกผ่อนคลายเป็นหลักมีสหสัมพันธ์กับระดับเทสโทสเตอโรน แต่ว่า ความเสียวสุดยอดของชายไม่มีสหสัมพันธ์กับระดับเทสโทสเตอโรน และก็ไม่มีสหสัมพันธ์ระหว่างระดับเทสโทสเตอโรนกับ sexual assertiveness ทั้งในชายหญิง[35]
ในหญิง อารมณ์ทางเพศและการสำเร็จความใคร่ด้วยตนเองจะเพิ่มความเข้มข้นของเทสโทสเตอโรนเล็กน้อย[36] เทียบกับชาย ที่ระดับสเตอรอยด์ต่าง ๆ ในเลือดรวมทั้งระดับเทสโทสเตอโรน จะสูงขึ้นอย่างสำคัญ[37]
งานศึกษาแสดงว่า ระดับอารมณ์เพศในหนูไวต่อการลดระดับเทสโทสเตอโรน เมื่อหนูที่ขาดเทสโทสเตอโรนได้ฮอร์โมนในระดับกลาง ๆ พฤติกรรมทางเพศ (การร่วมเพศ เพื่อนที่ชอบ เป็นต้น) ก็จะกลับมาเหมือนเดิม แต่จะไม่เป็นเช่นนี้ถ้าได้ในระดับน้อย ๆ ดังนั้น สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเช่นนี้อาจเป็นแบบจำลองเพื่อศึกษาประชากรคนไข้มนุษย์ที่ขาดอารมณ์ทางเพศ เช่น hypoactive sexual desire disorder[38]
ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทุกชนิดที่ตรวจสอบ ระดับเทสโทสเตอโรนของตัวผู้จะสูงขึ้นเมื่อเจอตัวเมีย "ใหม่" การเพิ่มฮอร์โมนเป็นรีเฟล็กซ์ในหนูหริ่งตัวผู้ สัมพันธ์กับระดับอารมณ์เพศที่มีในเบื้องต้น[39]
ในสัตว์อันดับวานรที่ไม่ใช่มนุษย์ เทสโทสเตอโรนในวัยเริ่มเจริญพันธุ์อาจกระตุ้นให้มีอารมณ์เพศ ซึ่งทำให้ลิงหาประสบการณ์ทางเพศกับตัวเมียมากขึ้น และดังนั้น ก็จะทำให้ชอบใจในตัวเมีย[40] งานวิจัยยังแสดงด้วยว่า ถ้ากำจัดเทสโทสเตอโรนออกจากระบบของชายผู้ใหญ่ หรือวานรตัวผู้ที่โตแล้ว ความต้องการทางเพศจะลดลง แต่จะไม่ลดสมรรถภาพในกิจกรรมทางเพศ (รวมทั้งขึ้นขี่ หลั่งน้ำอสุจิ เป็นต้น)[40]
งานศึกษาแสดงว่าระดับเทสโทสเตอโรนของหนูตัวผู้จะเพิ่มขึ้นตอบสนองต่อสิ่งเร้าที่เคยเป็นกลางมาก่อนหลังจากฝึก (conditioned) ให้ตอบสนองทางเพศ[41] โดยทำให้เกิดรีเฟล็กซ์ที่องคชาต (เช่น การแข็งตัวและการหลั่งอสุจิ) ซึ่งทฤษฎีการแข่งขันของตัวอสุจิ (Sperm competition theory) อธิบายว่า ช่วยผลิตตัวอสุจิที่มีโอกาสชนะสูงขึ้น ทำให้มีโอกาสสูงขึ้นในการสืบพันธุ์ ในเมื่อหนูตัวผู้มากกว่าหนึ่งตัวผสมพันธุ์กับตัวเมีย
ในชาย ระดับเทสโทสเตอโรนที่สูงขึ้นสัมพันธ์กับกิจกรรมทางเพศ[42] ในชายรักต่างเพศ ฮอร์โมนก็จะสูงขึ้นด้วยแม้เพียงแค่คุยกับผู้หญิงระยะสั้น ๆ และระดับเทสโทสเตอโรนที่สูงขึ้นในชายก็จะสัมพันธ์กับระดับที่ผู้หญิงรู้สึกว่าผู้ชายกำลังพยายามทำให้เธอประทับใจ[43]
ชายที่ดูหนังโป๊จะมีระดับเทสโทสเตอโรนสูงขึ้นโดยเฉลี่ย 35% โดยถึงขีดสูงสุดที่ 60-90 นาทีหลังจากหนังจบลง แต่ปรากฏการณ์นี้ไม่พบในชายที่ดูหนังที่ไม่มีเรื่องเซ็กซ์[44] นอกจากนั้นแล้ว ชายที่ดูหนังโป๊ยังรายงานว่า มีกำลังใจเพิ่มขึ้น ต้องการแข่งขันเพิ่มขึ้น และหมดแรงน้อยลง[45] ความผ่อนคลายที่เกิดหลังอารมณ์เพศก็สัมพันธ์กับระดับเทสโทสเตอโรนด้วย[46]
ระดับเทสโทสเตอโรนซึ่งเป็นฮอร์โมนที่มีผลต่อพฤติกรรมทางเพศของชาย จะขึ้นอยู่ว่าได้กลิ่นหญิงที่ตกไข่หรือหญิงที่ไม่ตกไข่ ชายที่ได้กลิ่นหญิงผู้กำลังตกไข่จะธำรงระดับเทสโทสเตอโรนสม่ำเสมอในระดับที่สูงกว่าชายที่ได้กลิ่นหญิงที่ไม่ตกไข่ ดังนั้น ทั้งระดับเทสโทสเตอโรนและอารมณ์เพศของชาย จะขึ้นอยู่กับวงจรทางฮอร์โมนของหญิง[47]
นี่เป็นเรื่องที่อาจสัมพันธ์กับสมมติฐานการเปลี่ยนแปลงเหตุการตกไข่ (ovulatory shift hypothesis)[48] ที่อ้างว่า ผู้ชายปรับตัวให้ตอบสนองต่อวงจรการตกไข่ของหญิงโดยจะรู้ว่า เมื่อไรหญิงเจริญพันธุ์มากที่สุด และผู้หญิงจะสืบหาผู้ชายที่ชอบใจเมื่อถึงจุดที่เจริญพันธุ์มากที่สุด ซึ่งฮอร์โมนอาจเป็นตัวขับเคลื่อนพฤติกรรมของทั้งสอง ชายที่มีขีดเริ่มเปลี่ยนอารมณ์เพศต่ำกว่ามีโอกาสใส่ใจในเรื่องเพศสูงกว่า และเทสโทสเตอโรนอาจทำงานโดยเพิ่มความใส่ใจในสิ่งเร้าที่อยู่ในประเด็น[49]
แอนโดรเจนอาจจะคุมลักษณะทางกายภาพของเนื้อเยื่อในช่องคลอด และมีส่วนในความตื่นตัวทางเพศของอวัยวะเพศหญิง[50] ระดับเทสโทสเตอโรนของหญิงจะสูงกว่าเมื่อวัดก่อนมีเพศสัมพันธ์เทียบกับก่อนนอนกอดกัน และเมื่อวัดหลังมีเพศสัมพันธ์เทียบกับหลังจากนอนกอดกัน[51] แต่หลังจากให้เทสโทสเตอโรน จะใช้เวลาบ้างก่อนอวัยวะเพศจะตื่นตัว นอกจากนั้นแล้ว อวัยวะเพศที่ตื่นตัวอาจรู้สึกไวกว่าและทำให้มีพฤติกรรมทางเพศมากกว่า[52]
ถ้าหญิงมีระดับพื้นฐาน (baseline) ของเทสโทสเตอโรนที่สูงกว่า ก็จะมีความตื่นตัวทางเพศมากกว่า แต่ก็มีระดับเทสโทสเตอโรนที่เพิ่มขึ้นน้อยกว่า ซึ่งแสดงว่า อาจจะมีขีดสูงสุดที่เทสโทสเตอโรนจะมีผลในหญิง การคิดเรื่องเพศยังเปลี่ยนระดับเทสโทสเตอโรนในหญิงด้วย แต่ไม่เปลี่ยนระดับคอร์ติซอล (ฮอร์โมนเครียด) ดังนั้น ยาคุมกำเนิดโดยฮอร์โมนอาจมีผลต่อระดับเทสโทสเตอโรนที่เป็นการตอบสนองต่อความคิดทางเพศ[53]
เทสโทสเตอโรนอาจมีประสิทธิผลต่อโรคความตื่นตัวทางเพศของหญิง (female sexual arousal disorder)[54] โดยมียาแบบแผ่นแปะผิวหนัง แม้จะไม่มีสูตรยาแอนโดรเจนที่องค์การอาหารและยาสหรัฐ (FDA) อนุมัติให้ใช้รักษาการขาดแอนโดรเจน แต่ว่า แพทย์ก็ยังสามารถสั่งยานอกป้ายเพื่อรักษาการมีอารมณ์เพศต่ำ หรืออวัยวะเพศไม่ทำงานในหญิงสูงอายุ และการให้เทสโทสเตอโรนรักษาหญิงวัยทองก็ใช้ได้ตราบที่ได้เอสโทรเจนไปด้วย[54]
ความรักจะลดระดับเทสโทสเตอโรนในชายในขณะที่เพิ่มระดับในหญิง ซึ่งคาดว่า เป็นความเปลี่ยนแปลงชั่วคราวเพื่อลดความแตกต่างทางพฤติกรรมระหว่างเพศ[33] แต่ว่า ก็มีการเสนอว่า หลังจากระยะฮันนีมูนประมาณ 1-3 ปี ในความสัมพันธ์ ระดับเทสโทสเตอโรนที่เปลี่ยนไปจะกลับคืนสู่สภาพเดิม[33]
ชายที่ผลิตเทสโทสเตอโรนน้อยกว่า มีโอกาสมีความสัมพันธ์กับคู่รักสูงกว่า[55] และ/หรือแต่งงาน[56] และชายที่ผลิตเทสโทสเตอโรนมากกว่ามีโอกาสหย่าสูงกว่า[56] แต่ว่า อะไรเป็นเหตุยังไม่สามารถกำหนดได้จากค่าสหสัมพันธ์ที่ปรากฏเช่นนี้
การแต่งงานหรือความสัมพันธ์แบบผูกขาดสามารถลดระดับเทสโทสเตอโรนได้ด้วย[57] ชายโสดที่ไม่มีประสบการณ์ด้านความสัมพันธ์มีระดับเทสโทสเตอโรนที่ต่ำกว่าชายที่มีประสบการณ์แล้ว ซึ่งเสนอว่า ชายที่มีประสบการณ์จะมีสภาพการแข่งขันที่สูงกว่าผู้ไม่มีประสบการณ์[58]
ชายที่มีคู่แล้วที่ทำกิจรักษาความสัมพันธ์เช่นใช้เวลาร่วมกับคู่หรือกับลูก มีระดับเทสโทสเตอโรนที่ไม่แตกต่างจากเวลาที่ไม่ทำกิจกรรมเช่นนี้ รวม ๆ กันแล้ว ผลแสดงว่า การมีกิจกรรมที่ต้องแข่งขันกัน ไม่ใช่กิจกรรมรักษาความสัมพันธ์ ที่สัมพันธ์กับความเปลี่ยนแปลงของระดับเทสโทสเตอโรน[59]
ชายที่ผลิตเทสโทสเตอโรนมากกว่ามีโอกาสมีชู้มากกว่า[56] ระดับเทสโทสเตอโรนไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่าคู่จะอยู่ใกล้ ๆ หรือไม่ (ไม่ว่าจะอยู่ในเมืองเดียวกันหรือต่างเมืองกัน) เพราะว่า ทั้งสองมีระดับเทสโทสเตอโรนไม่ต่างกัน[55] ส่วนในหญิง การมีคู่อยู่ใกล้ ๆ อาจจำเป็นในปฏิสัมพันธ์ระหว่างเทสโทสเตอโรน-คู่ คือ หญิงที่มีคู่อยู่ในเมืองเดียวกันมีระดับเทสโทสเตอโรนที่ต่ำกว่าหญิงที่มีคู่อยู่ต่างเมือง[60]
ความเป็นพ่อยังลดระดับเทสโทสเตอโรนในชาย ซึ่งเแสดงว่าความเปลี่ยนแปลงทางอารมณ์และพฤติกรรมที่เกิดช่วยทำให้ดูแลลูก[61] เมื่อเด็กเป็นทุกข์ ความเปลี่ยนแปลงของระดับเทสโทสเตอโรนจะเป็นตัวบอกลักษณะของพ่อ ถ้าระดับลดลง พ่อจะเห็นใจลูกมากกว่าพ่อที่ระดับเพิ่ม[62]
ระดับเทสโทสเตอโรนยังมีบทบาทสำคัญในการเสี่ยงเมื่อต้องตัดสินใจเรื่องการเงิน[63][64]
งานศึกษาโดยมากสนับสนุนความสัมพันธ์ระหว่างพฤติกรรมอาชญากรรมกับระดับเทสโทสเตอโรน แม้ว่าความสัมพันธ์จะจำกัดถ้าตรวจสอบแต่ละเพศต่างหาก ๆ งานโดยมากพบว่า ระดับเทสโทสเตอโรนสัมพันธ์กับพฤติกรรมหรือลักษณะบุคลิกภาพที่สัมพันธ์กับอาชญากรรม เช่น พฤติกรรมต่อต้านสังคมและการติดเหล้า งานจำนวนมากตรวจสอบความสัมพันธ์ระหว่างพฤติกรรมหรือความรู้สึกดุเทียบกับเทสโทสเตอโรน โดยงานครึ่งหนึ่งพบว่า มีความสัมพันธ์ แต่อีกครึ่งก็ไม่พบ งานศึกษาเกือบทั้งหมดพบว่า พฤติกรรมอาชญากรรมของเด็กไม่สัมพันธ์กับระดับเทสโทสเตอโรน[65]
เทสโทสเตอโรนเป็นปัจจัยเพียงอย่างเดียวในหลาย ๆ ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อความดุ และประสบการณ์ในอดีตหรือสิ่งเร้าในสิ่งแวดล้อมก็มีค่าสหสัมพันธ์ที่มีกำลังกว่า งานศึกษา 2-3 งานพบว่า สารอนุพันธุ์ของเทสโทสเตอโรน คือ estradiol (ซึ่งเป็นเอสโทรเจนชนิดหนึ่ง) อาจมีบทบาทสำคัญในความดุของชาย[65][66][67][68] ยังมีงานศึกษาที่พบว่า เทสโทสเตอโรนอำนวยความดุโดยควบคุมตัวรับ vasopressin ในเขตสมองไฮโปทาลามัส[69]
ฮอร์โมนทางเพศบางกรณีอาจสนับสนุนให้ประพฤติอย่างยุติธรรม งานศึกษาปี 2553 ให้ผู้ร่วมการทดลองหญิงต่อรองแบ่งเงินที่มีจริง ๆ โดยเป็นเกมการทดลองทางเศรษฐศาสตร์ที่เรียกว่า Ultimatum (ข้อเสนอขาด) ที่ให้ฝ่ายหนึ่งเสนอแบ่งเงิน โดยทำได้ทั้งแบบยุติธรรมและไม่ยุติธรรมโดยเป็นข้อเสนอขาด ซึ่งอีกฝ่ายหนึ่งอาจจะยอมรับหรือปฏิเสธก็ได้ ยิ่งเสนอแบ่งให้ยุติธรรมเท่าไร ก็มีโอกาสน้อยลงที่อีกฝ่ายหนึ่งจะปฏิเสธเท่านั้น ถ้าอีกฝ่ายหนึ่งปฏิเสธข้อเสนอ ทั้งสองฝ่ายก็จะไม่ได้อะไร ผู้ร่วมการทดลองที่เสริมระดับเทสโทสเตอโรนให้สูงขึ้นโดยทั่วไปเสนอการแบ่งที่ดีกว่า ยุติธรรมกว่า ผู้ที่ได้ยาหลอก และดังนั้น ลดความเสี่ยงการถูกปฏิเสธจนน้อยที่สุด[70] งานศึกษาต่อมาที่ใช้เกมการทดลองอีกอย่างหนึ่ง (public goods game) ยืนยันผลเช่นนี้สำหรับหญิงในระดับหนึ่ง[71]
แต่งานปี 2552 ที่ศึกษาใช้เกมเดียวกันกลับพบว่า ชายที่มีเทสโทสเตอโรนสูงใจดีน้อยกว่า 27% และชายที่มีเทสโทสเตอโรนต่ำสุดใจดีกว่า 560%[72] งานวิจัยปี 2547 พบว่าวัยรุ่นที่ใช้สเตอรอยด์เพื่อสร้างกล้ามเนื้อ (anabolic steroid) ซึ่งเพิ่มระดับเทสโทสเตอโรน สัมพันธ์กับความรุนแรงที่เพิ่มขึ้น[73] งานศึกษาอื่นยังพบว่า การให้เทสโทสเตอโรนเพิ่มความก้าวร้าวทางคำพูดและความโกรธแก่ผู้ร่วมการทดลองบางคน[74]
เทสโทสเตอโรนมีสหสัมพันธ์อย่างสำคัญกับความดุและพฤติกรรมแข่งขัน โดยมีทฤษฎี 2 อย่างที่อธิบายเรื่องนี้[75]
ทฤษฎีแรกคือสมมติฐานการท้าทาย (challenge hypothesis) ซึ่งอ้างว่า เทสโทสเตอโรนจะเพิ่มขึ้นในวัยเริ่มเจริญพันธุ์ เพื่ออำนวยพฤติกรรมการสืบพันธุ์และการแข่งขัน ซึ่งรวมความดุด้วย[75] ดังนั้น จึงเป็นการแข่งขันท้าทายในสัตว์ตัวผู้ที่อำนวยให้เกิดความดุและความรุนแรง[75] งานศึกษายังพบสหสัมพันธ์โดยตรงระหว่างระดับเทสโทสเตอโรนกับสถานะทางสังคม โดยเฉพาะในกลุ่มอาชญากรรุนแรงที่สุดในคุกผู้มีระดับเทสโทสเตอโรนสูงสุด[75] งานเดียวกันยังพบว่า พ่อ (ที่ไม่อยู่ในการแข่งขันแล้ว) มีระดับเทสโทสเตอโรนต่ำสุดเทียบกับชายอื่น ๆ[75]
ทฤษฎีที่สอง คือ "evolutionary neuroandrogenic (ENA) theory of male aggression"[76][77] อ้างว่า เทสโทสเตอโรนและฮอร์โมนแอนโดรเจนอื่น ๆ มีวิวัฒนาการเพื่อสร้างบุรุษภาพในสมองเพื่อให้มีลักษณะช่างแข่งขัน แม้ถึงกระทั่งเสี่ยงความบาดเจ็บต่อตนเองและผู้อื่น ดังนั้น บุคคลที่มีภาวะสมองเช่นนั้นโดยเป็นผลของระดับเทสโทสเตอโรนและแอนโดรเจนทั้งก่อนคลอดและเมื่อเป็นผู้ใหญ่ จะสามารถหาทรัพยากรได้เพิ่มขึ้น และดึงดูดความสนใจและผสมพันธุ์กับคู่ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้[76] การปรับสภาพสมองเช่นนี้ไม่ใช่อำนวยโดยระดับเทสโทสเตอโรนเมื่อเป็นผู้ใหญ่เท่านั้น แต่รวมการได้รับเทสโทสเตอโรนเมื่อเป็นทารกในครรภ์ด้วย
ระดับเทสโทสเตอโรนที่ได้ก่อนคลอดซึ่งระบุโดยอัตราส่วนความยาวระหว่างนิ้วชี้กับนิ้วนางที่ต่ำ และที่ได้เมื่อเป็นผู้ใหญ่ เพิ่มความเสี่ยงการทำฟาวล์หรือมีพฤติกรรมดุสำหรับนักฟุตบอลชาย[78] ยังมีงานศึกษาอื่นอีกที่พบว่าการได้เทสโทสเตอโรนระดับสูง หรือมีอัตราส่วนความยาวนิ้วที่น้อยกว่า มีสหสัมพันธ์กับความดุมากกว่าในชาย[79][80][81][82][83]
ระดับเทสโทสเตอโรนที่สูงขึ้นในการแข่งขันเป็นตัวพยากรณ์ความดุในชาย แต่ไม่เป็นในหญิง[84] ผู้ร่วมการทดลองที่มีปฏิสัมพันธ์กับปืนสั้นและเกมทดลองอย่างหนึ่ง มีระดับเทสโทสเตอโรนและความดุที่สูงขึ้น[85] การคัดเลือกโดยธรรมชาติอาจวิวัฒนาการให้ชายไวต่อสถานการณ์แข่งขันหรือที่ท้าทายสถานะทางสังคมมากกว่า และการทำงานของเทสโทสเตอโรนเป็นองค์ประกอบสำคัญในพฤติกรรมดุในสถานการณ์เหล่านั้น[86]
เทสโทสเตอโรนทำให้ดุโดยออกฤทธิ์ให้เขตใต้เปลือกสมอง (subcortical) ทำงาน ซึ่งอาจจะมีการยับยั้งภายใต้สถานการณ์ทางสังคมหรือทางครอบครัว และปรากฏในระดับต่าง ๆ ผ่านความคิด ความโกรธ ความดุร้ายทางวาจา การแข่งขัน การแข่งสถานะทางสังคม และความรุนแรงทางกาย[87] เทสโทสเตอโรนอำนวยให้ใส่ใจในเรื่องโหดร้ายและรุนแรง เช่น สนับสนุนให้ดูสิ่งเร้าที่รุนแรงนานขึ้น[88] ลักษณะปรากฏ (phenotype) ในโครงสร้างสมองที่เกี่ยวกับเทสโทสเตอโรนโดยเฉพาะ สามารถพยากรณ์พฤติกรรมดุในบุคคลตั้งแต่เด็กจนถึงผู้ใหญ่[89]
estradiol มีสหสัมพันธ์กับความดุของหนูหริ่งตัวผู้[90] นอกจากนั้นแล้ว การเปลี่ยนเทสโทสเตอโรนไปเป็น estradiol ยังควบคุมความดุของนกกระจอกตัวผู้ในฤดูผสมพันธุ์[91] หนูที่ได้สเตอรอย์อะนาบอลิค (anabolic) ซึ่งเพิ่มระดับเทสโทสเตอโรนยังดุมากกว่าเมื่อล่อ เพราะ "ไวต่อการคุกคาม"[92]
การแบ่งเพศมีผลต่อสมองด้วย[13] เพราะว่า เอนไซม์ aromatase จะเปลี่ยนเทสโทสเตอโรนเป็น estradiol ซึ่งมีหน้าที่สร้างบุรุษภาพในสมองของหนูหริ่งตัวผู้ ในมนุษย์ การสร้างบุรุษภาพต่อสมองของทารกสัมพันธ์กับการมีตัวรับแอนโดรเจนที่ใช้งานได้ ตามงานศึกษาที่สังเกตความชอบใจทางเพศของคนไข้ที่ผิดปกติแต่กำเนิดในด้านการสร้างแอนโดรเจนหรือด้านการทำงานของตัวรับแอนโดรเจน[93]
สมองของชายไม่เหมือนหญิง (อาจเพราะมีระดับเทสโทสเตอโรนที่ต่างกัน) อย่างหนึ่งก็คือขนาด คือสมองของชายโดยเฉลี่ยจะใหญ่กว่า[94] ชายปรากฏว่ามีใยประสาทที่มีปลอกหุ้มยาวถึง 176,000 กม. เมื่ออายุ 20 ปี เทียบกับของหญิงที่ยาว 149,000กม. (น้อยกว่าประมาณ 15%)[95]
การให้เทสโทสเตอโรนในขนาดที่มากกว่าร่างกายผลิต ไม่มีผลระยะสั้นโดยตรงต่อพื้นอารมณ์หรือพฤติกรรม ของชายที่สุขภาพดี 43 คนเป็นเวลา 10 อาทิตย์[96] ระดับเทสโทสเตอโรนมีสหสัมพันธ์กับความกล้าเสี่ยงในการเลือกอาชีพของผู้หญิง[63][97]
ความใส่ใจ ความจำ และสมรรถภาพด้านพื้นที่และทิศทาง (spatial ability) เป็นหน้าที่ทางการรู้คิดที่สำคัญที่เทสโทสเตอโรนมีอิทธิพลในมนุษย์ หลักฐานเบื้องต้นแสดงว่า ระดับเทสโทสเตอโรนที่ต่ำอาจเป็นปัจจัยเสี่ยงต่อความเสื่อมการรู้คิด และในที่สุดต่อภาวะสมองเสื่อมคล้ายกับโรคอัลไซเมอร์[98][99][100][101] ซึ่งเป็นหลักฐานหลักในการแพทย์ยืดชีวิต ที่จะใช้เทสโทสเตอโรนเพื่อชะลออายุ หลักฐานโดยมากแสดงว่า มีความสัมพันธ์ระหว่างสมรรถภาพในเรื่องพื้นที่/ทิศทางกับระดับเทสโทสเตอโรนที่เวียนอยู่ในเลือด โดยเป็นฟังก์ชันเส้นโค้งหรือกำลังสอง[102] ที่การผลิตแอนโดรเจนทั้งเกินหรือขาด มีผลลบต่อระบบการรู้คิด
เหมือนกับฮอร์โมนแบบสเตอรอยด์อื่น ๆ เทสโทสเตอโรนสังเคราะห์มาจากคอเลสเตอรอล (ดูรูป)[104] ขั้นแรกในกระบวนการชีวสังเคราะห์ก็คือการแยก (ผ่านกระบวนการออกซิเดชัน) โซ่ข้างคอเลสเตอรอลด้วย cholesterol side-chain cleavage enzyme (P450scc, CYP11A1) ซึ่งเป็นเอนไซม์ cytochrome P450 oxidase ของไมโทคอนเดรีย โดยคอเลสเตอรอลจะเสียอะตอมคาร์บอน 6 อะตอมกลายเป็น pregnenolone ขั้นต่อไป เอนไซม์ CYP17A1 (17α-hydroxylase/17,20-lyase) ในร่างแหเอนโดพลาซึมจะดึงเอาคาร์บอนอีก 2 อะตอมออก กลายเป็นสเตอรอยด์แบบ C19 หลายอย่าง[105] ต่อจากนั้น เอนไซม์ 3β-hydroxysteroid dehydrogenase จะเป็นตัวออกซิไดส์เปลี่ยนกลุ่ม 3β-hydroxyl ให้เป็น androstenedione และในขั้นสุดท้ายที่เป็นตัวจำกัดอัตราการเปลี่ยน เอนไซม์ 17β-hydroxysteroid dehydrogenase จะเป็นตัวรีดิวซ์ androstenedione ซึ่งอยู่ในกลุ่ม C17 keto ให้เป็นเทสโทสเตอโรน
ในชาย เทสโทสเตอโรนโดยมาก (>95%) จะผลิตในอัณฑะ[2] และต่อมหมวกไตผลิตที่เหลือโดยมาก ในหญิงซึ่งผลิตน้อยกว่ามาก เทสโทสเตอโรนจะสังเคราะห์โดยต่อมหมวกไต, thecal cells ของรังไข่, และรกระหว่างการตั้งครรภ์[106]
ส่วน Leydig cell ในอัณฑะเป็นตัวผลิตฮอร์โมนโดยเฉพาะ[107] อ้ณฑะยังมี Sertoli cell ที่จำเป็นต้องได้เทสโทสเตอโรนเพื่อการสร้างสเปิร์ม เหมือนกับฮอร์โมนโดยมาก เทสโทสเตอโรนจะส่งไปที่ที่ต้องการผ่านเลือด และส่งโดยยึดกับโปรตีนโดยเฉพาะในเลือด คือ sex hormone-binding globulin (SHBG)
ในชาย เทสโทสเตอโรนโดยมากสังเคราะห์ใน Leydig cell ซึ่งจำนวนของเซลล์จะควบคุมโดยฮอร์โมน (ดูรูป) luteinizing hormone (LH) และ follicle-stimulating hormone (FSH) นอกจากนั้นแล้ว ปริมาณเทสโทสเตอโรนที่ Leydig cell ผลิตจะอยู่ใต้การควบคุมของ LH ซึ่งควบคุมการแสดงออกของยีน 17β-hydroxysteroid dehydrogenase[108]
ส่วนปริมาณเทสโทสเตอโรนที่ผลิตจะควบคุมโดย hypothalamic-pituitary-testicular axis (ดูรูป)[109] คือ เมื่อระดับเทสโทสเตอโรนต่ำ ไฮโปทาลามัสจะหลั่งฮอร์โมน gonadotropin-releasing hormone (GnRH) ซึ่งจกระตุ้นต่อมใต้สมองให้หลั่ง FSH และ LH ซึ่งก็จะกระตุ้นให้อัณฑะสังเคราะห์เทสโทสเตอโรน และในที่สุด ระดับเทสโทสเตอโรนที่สูงขึ้นก็จะเป็นวงวนป้อนกลับแบบลบที่ออกฤทธิ์ให้ไฮโปทาลามัสและต่อมใต้สมองยับยั้งการหลั่ง GnRH แล้วก็ FSH/LH ตามลำดับ
ปัจจัยที่มีผลต่อระดับเทสโทสเตอโรนอาจรวมทั้ง
อายุ - ระดับเทสโทสเตอโรนของชายจะค่อย ๆ ลดลงเมื่ออายุมากขึ้น[110][111] ปรากฏการณ์นี้บางครั้งเรียกว่า andropause (วัยทอง) หรืออวัยวะเพศทำงานน้อยเกินตั้งต้นเมื่อปลายชีวิต (late-onset hypogonadism)[112] การออกกำลังกาย ที่เพิ่มความแข็งแรงและกล้ามเนื้อ (Resistance training) จะเพิ่มระดับเทสโทสเตอโรน[113] แต่ว่า ในชายสูงอายุ ภาวะเช่นนี้สามารถหลีกเลี่ยงโดยการบริโภคโปรตีน[114] ส่วนการออกกำลังกายที่ทำให้อึด (Endurance training) อาจทำให้ระดับเทสโทสเตอโรนลดลง[115] สารอาหาร - การขาดวิตามินเออาจทำให้ระดับเทสโทสเตอโรนลดลงในเลือด[116] และการทานวิตามินดี (ซึ่งเป็น secosteroid) ในระดับ 400-1,000IU/วัน (10-25µg/วัน) จะเพิ่มระดับเทสโทสเตอโรน[117] การขาดธาตุสังกะสีจะลดระดับเทสโทสเตอโรน[118] แต่การทานเกินจะไม่มีผลต่อระดับเทสโทสเตอโรน[119] น้ำหนักลด อาจทำให้ระดับเทสโทสเตอโรนเพิ่มขึ้น เพราะเซลล์ไขมัน (Fat cell) จะสังเคราะห์เอนไซม์ aromatase ซึ่งเปลี่ยนเทสโทสเตอโรน (ฮอร์โมนเพศชาย) เป็น estradiol (ฮอร์โมนเพศหญิง)[120] แต่ว่า ก็ไม่มีความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่างดัชนีมวลกายกับระดับเทสโทสเตอโรน[121] การนอนหลับ - การหลับระยะตาเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็ว (REM sleep) จะเพิ่มระดับเทสโทสเตอโรนตอนกลางคืน[122] พฤติกรรม - การแข่งขันทางสังคมในบางกรณีจะกระตุ้นให้ชายหลั่งเทสโทสเตอโรน[123] ยา - ยาต้านแอนโดรเจนทั้งแบบธรรมชาติและสังเคราะห์ เช่นชาที่ทำจากมินต์พันธุ์ Mentha spicata จะลดระดับเทสโทสเตอโรน[124][125][126] ชะเอมเทศสามารถลดการผลิตเทสโทสเตอโรนโดยมีผลมากกว่าในหญิง[127]
ในเลือด เทสโทสเตอโรน 98% จะยึดอยู่กับโปรตีน โดย 65% ยึดกับ sex hormone-binding globulin (SHBG) และ 33% ยึดอย่างอ่อน ๆ กับ human serum albumin[128] ระดับเทสโทสเตอโรนของชายผู้ใหญ่ (ที่เป็นอิสระหรือยึด) จะอยู่ที่ 10.4-24.3nmol/L เทียบกับในหญิงที่ 30-70ng/dL
ทั้งเทสโทสเตอโรน และ 5α-DHT (Dihydrotestosterone) จะมีเมแทบอลิซึมโดยหลักในตับ[1][129] เทสโทสเตอโรนประมาณ 50% จะมีเมแทบอลิซึมแบบสังยุค (conjugation) ผ่านเอนไซม์ glucuronosyltransferase เป็น testosterone glucuronide และผ่าน sulfotransferase เป็น testosterone sulfate แม้ในระดับที่น้อยกว่า[1] เทสโทสเตอโรนอีก 40% จะผ่านเมแทบอลิซึมกับเอนไซม์ 5α-reductase, 5β-reductase, 3α-hydroxysteroid dehydrogenase และ 17β-HSD ตามลำดับกลายเป็น 17-ketosteroid คือ androsterone และ etiocholanolone ประมาณเท่า ๆ กัน[1][129][130] ซึ่งทั้งสองก็จะผ่านกระบวนการ glucuronidation และ (แม้จะน้อยกว่า) sulfation คล้ายกับของเทสโทสเตอโรน (ที่เรียกรวม ๆ ว่า กระบวนการ conjugation) ต่อไป[1][129]
เทสโทสเตอโรนสังยุคและเมทาบอไลต์ก็จะหลั่งออกจากตับเข้าสู่ระบบหัวใจหลอดเลือด แล้วขับออกทางปัสสาวะและน้ำดี[1][129][130] มีเทสโทสเตอโรนแค่ 2% ที่ขับออกทางปัสสาวะโดยไม่เปลี่ยนแปลง[129]
ในวิถีเมแทบอลิซึมของ 17-ketosteroid ในตับ เทสโทสเตอโรนจะเปลี่ยนด้วย 5α-reductase และ 5β-reductase เป็น Dihydrotestosterone คือ 5α-DHT และ 5β-DHT ที่ไม่มีฤทธิ์ตามลำดับ[1][129] แล้ว 3α-HSD ก็จะเปลี่ยน 5α-DHT และ 5β-DHT ไปเป็น 3α,5α-androstanediol และ 3α,5β-androstanediol ตามลำดับ[1][129] ต่อจากนั้น 17β-HSD ก็จะเปลี่ยน 3α,5α-androstanediol และ 3α,5β-androstanediol เป็น androsterone และ etiocholanolone ซึ่งก็จะผ่านกระบวนการ conjugation เป็นต้นเหมือนกับที่กล่าวด้านบน และขับออกจากร่างกาย[1][129]
3β,5α-Androstanediol (epiandrosterone) และ 3β,5β-androstanediol (epietiocholanolone) ก็สามารถเกิดในวิถีเมแทบอลิซึมนี้ด้วยเมื่อ 3β-HSD (แทน 3α-HSD) ออกฤทธิ์ต่อ 5α-DHT และ 5β-DHT แล้วเปลี่ยนเป็น epiandrosterone และ epietiocholanolone ตามลำดับ[131][132]
เทสโทสเตอโรนประมาณ 3% ในตับจะเปลี่ยนด้วย 17β-HSD ไปเป็น 4-androstenedione อย่างผันกลับได้[130]
นอกจากกระบวนการ conjugation และ วิถีเมแทบอลิซึม 17-ketosteroid แล้ว เทสโทสเตอโรนยังสามารถผ่านกระบวนการ hydroxylation และ oxidation โดยใช้เอนไซม์ cytochrome P450 ในตับ รวมทั้ง CYP3A4, CYP3A5, CYP2C9, CYP2C19, และ CYP2D6[133] โดยมี 6β-Hydroxylation และ (แม้น้อยกว่า) 16β-hydroxylation เป็นกระบวนการเปลี่ยนรูปหลัก[133] กระบวนการ 6β-hydroxylation ของเทสโทสเตอโรนมีเอนไซม์หลักเป็น CYP3A4 และ (แม้น้อยกว่า) CYP3A5 โดยเป็นกระบวนการเมแทบอลิซึมของเทสโทสเตอโรนในระบบ cytochrome P450 ถึง 75-80%[133]
นอกเหนือไปจาก 6β-hydroxytestosterone และ 16β-hydroxytestosterone เมแทบอไลต์ย่อยอื่น ๆ ที่ได้รวมทั้ง 1β-hydroxytestosterone, 2α/β-hydroxytestosterone, 11β-hydroxytestosterone, และ 15β-hydroxytestosterone[133][134] เอนไซม์ cytochrome P450 บางอย่างเช่น CYP2C9 และ CYP2C19 ยังสามารถเติมออกซิเจนให้กับเทสโทสเตอโรนที่ตำแหน่ง C17 เพื่อสร้าง androstenedione[133] เมแทบอไลต์โดยตรงจากเทสโทสเตอโรน คือ 5α-DHT และ estradiol มีฤทธิ์สำคัญทางชีวภาพ และสามารถสร้างทั้งในตับและนอกตับ[129]
5α-reductase จะเปลี่ยนเทสโทสเตอโรนประมาณ 5-7% ไปเป็น 5α-DHT โดยมีความเข้มข้นในเลือดที่ 10% ของเทสโทสเตอโรน และ aromatase จะเปลี่ยนเทสโทสเตอโรนประมาณ 0.3% เป็น estradiol[2][129][135][136] 5α-Reductase มีการแสดงออกมากในระบบสืบพันธุ์ของชาย รวมทั้งที่ต่อมลูกหมาก ถุงพักน้ำอสุจิ (seminal vesicle) และที่หลอดเก็บอสุจิ (epididymides)[137] ตลอดจนถึงผิวหนัง ปุ่มรากผม (hair follicle) และสมอง[138] ส่วน aromatase จะแสดงออกมากในเซลล์ไขมัน กระดูก และสมอง[139][140]
เทสโทสเตอโรนถึง 90% เปลี่ยนเป็น 5α-DHT ในเนื้อเยื่อ "androgenic" ที่มีระดับการแสดงออกของ 5α-reductase สูง[130] และเนื่องจาก 5α-DHT เป็นตัวทำการของตัวรับแอนโดรเจน (AR agonist) ที่มีฤทธิ์แรงกว่าเทสโทสเตอโรนเป็นหลายเท่า[141] จึงมีการประเมินว่า ผลของเทสโทสเตอโรนจะขยายเป็น 2-3 เท่าในเนื้อเยื่อเช่นนี้[142]
เทสโทสเตอโรนในมนุษย์และสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่น ๆ ออกฤทธิ์ผ่านกลไกหลายอย่าง คือ ออกฤทธิ์ต่อตัวรับแอนโดรเจน (androgen receptor ตัวย่อ AR โดยตรงหรือโดยเป็น DHT) ซึ่งเป็นตัวรับในนิวเคลียส (nuclear receptor) และการแปรเป็น estradiol แล้วออกฤทธิ์ต่อตัวรับเอสโทรเจนบางอย่างทั้งในนิวเคลียสและบนเยื่อหุ้มเซลล์[143][144] แอนโดรเจนเช่นเทสโทสเตอโรนยังยึดและออกฤทธิ์ต่อ membrane androgen receptor ซึ่งเป็นตัวรับที่เยื่อหุ้มเซลล์ อีกด้วย[145][146][147]
เทสโทสเตอโรนที่เป็นอิสระ (T) จะส่งเข้าไปยังไซโทพลาซึมของเซลล์เป้าหมาย ที่มันสามารถเข้ายึดกับ AR แล้วรีดิวซ์เป็น 5α-dihydrotestosterone (DHT) โดยเอนไซม์ในไซโทพลาสซึมคือ 5α-reductase และเพราะ DHT จะเข้ายึดกับ AR เดียวกันแรงยิ่งกว่าเทสโทสเตอโรน ดังนั้น จึงมีฤทธิ์ทางแอนโดรเจนมากกว่าถึง 5 เท่า ของ T[148] ตัวรับเทสโทสเตอโรนหรือคอมเพล็กซ์รับ DHT จะเปลี่ยนรูป ทำให้มันสามารถเข้าไปในนิวเคลียสของเซลล์ และเข้ายึดกับลำดับนิวคลีโอไทด์โดยเฉพาะ ๆ บนโครโมโซมของดีเอ็นเอ จุดที่เข้ายึดเรียกว่า hormone response element (HREs) และมีอิทธิพลต่อการถอดรหัสยีนบางอย่าง ซึ่งเป็นผลที่ปรากฏของแอนโดรเจน
AR เกิดในระบบต่าง ๆ มากมายในร่างกายของสัตว์มีกระดูกสันหลัง และทั้งชายหญิงตอบสนองเช่นเดียวกันที่ฮอร์โมนระดับเดียวกัน ปริมาณเทสโทสเตอโรนที่ต่าง ๆ กันมากในช่วงก่อนคลอด ช่วงวัยเริ่มเจริญพันธุ์ และตลอดชีวิต สามารถอธิบายความแตกต่างระหว่างเพศของหญิงชาย กระดูกและสมองเป็นเนื้อเยื่อสำคัญสองอย่างในมนุษย์ที่ผลหลักของเทสโทสเตอโรนจะเกิดผ่านกระบวนการ aromatization แล้วเปลี่ยนเป็น estradiol โดยในกระดูก estradiol จะเร่งให้กระดูกอ่อนเปลี่ยนเป็นกระดูกแข็ง ทำให้ epiphysis ปิดและถึงจุดอวสานของการเจริญเติบโตของกระดูก
ในระบบประสาทกลาง เทสโทสเตอโรนก็จะผ่านกระบวนการ aromatization แล้วเปลี่ยนเป็น estradiol เหมือนกัน ซึ่ง (ไม่ใช่เทสโทสเตอโรน) ทำหน้าที่เป็นสัญญาณป้อนกลับที่สำคัญที่สุดต่อไฮโปทาลามัส (โดยเฉพาะในการหลั่งฮอร์โมน luteinizing hormone)[149] ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมากมาย เอสโทรเจนที่ทำจากเทสโทสเตอโรนจะเป็นตัวทำบุรุษภาพของส่วนสมองที่ต่างกันระหว่างเพศ ทั้งในช่วงก่อนคลอดและใกล้ ๆ คลอด จึงเป็นตัวกำหนดพฤติกรรมทางเพศของชายต่อมา[150]
แพทย์ใช้เทสโทสเตอโรนเป็นยารักษาชายที่ผลิตเทสโทสเตอโรนน้อยเกินไปหรือไม่ผลิตเลย และโรคมะเร็งเต้านมบางอย่าง[5] ซึ่งเรียกว่า hormone replacement therapy (HRT) หรือ testosterone replacement therapy (TRT) และธำรงระดับเทสโทสเตอโรนในเลือดให้อยู่ในพิสัยปกติ ส่วนปัญหาการผลิตเทสโทสเตอโรนที่น้อยลงตามอายุทำให้เกิดความสนใจใน androgen replacement therapy (การบำบัดโดยการแทนที่แอนโดรเจน)[151] แต่ก็ยังไม่ชัดเจนว่า การใช้เทสโทสเตอโรนในระดับต่ำเนื่องจากอายุจะมีผลดีหรือผลเสีย[152]
เทสโทสเตอโรนอยู่ในรายการยาที่จำเป็นขององค์การอนามัยโลก ซึ่งเป็นยาที่สำคัญที่สุดในระบบสาธารณสุขพื้นฐาน[153] เป็นยาที่ผลิตได้ทั่วไปโดยไม่มีสิทธิบัตร[5] โดยราคาจะขึ้นอยู่กับรูปแบบของยา[154] ซึ่งสามารถใช้เป็นครีมทา แผ่นแปะผิวหนัง ฉีดเข้าในกล้ามเนื้อ ยาทาที่แก้ม หรือยาทาน[5] ผลข้างเคียงสามัญของเทสโทสเตอโรนรวมทั้งมีสิว บวม และเต้านมโตในชาย[5]
ผลข้างเคียงรุนแรงที่อาจมีรวมการเป็นพิษต่อตับ โรคหัวใจ และความเปลี่ยนแปลงทางพฤติกรรม[5] หญิงหรือเด็กที่ได้ยา (โดยตั้งใจหรือบังเอิญ) อาจเกิดบุรุษภาพ[5] ไม่แนะนำให้บุคคลที่มีมะเร็งต่อมลูกหมากใช้ยา[5] และยาอาจมีผลเสียในช่วงการตั้งครรภ์หรือการให้นมลูก[5]
สัตว์มีกระดูกสันหลังโดยมากมีเทสโทสเตอโรน เทสโทสเตอโรนและตัวรับแอนโดรเจนซึ่งอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ปรากฏเริ่มแรกในสัตว์มีกระดูกสันหลังมีขากรรไกใน Infraphylum คือ "Gnathostomata" (jawed vertebrates)[155] ส่วนสัตว์มีกระดูกสันหลังไม่มีขากรรไก (Agnathan) เช่น ปลาแลมป์เพรย์ทะเลไม่ผลิตเทสโทสเตอโรน แต่ใช้ 4-androstenedione เป็นฮอร์โมนเพศชาย[156]
ส่วนปลาผลิตฮอร์โมนที่ต่างกันเล็กน้อยที่เรียกว่า 11-ketotestosterone[157] ส่วนสิ่งที่คล้ายกันในแมลงก็คือ ecdysone[158]
การมีสเตอรอยด์ดาษดื่นอย่างนี้ในสัตว์ต่าง ๆ แสดงว่า ฮอร์โมนเพศมีประวัติทางวิวัฒนาการที่ยาวนาน[159]
องค์ประกอบในเลือดได้ปรากฏว่ามีฤทธิ์ต่อการทำงานของอัณฑะ เป็นองค์ประกอบที่ปัจจุบันเข้าใจว่าเป็นกลุ่มฮอร์โมนเพศชาย (androgenic hormone) เนื่องจากงานเกี่ยวกับการตอนและการปลูกถ่ายอัณฑะในเป็ดไก่ของ นพ. Arnold Adolph Berthold (พ.ศ. 2346-2404)[160] งานเกี่ยวกับฤทธิ์ของเทสโทสเตอโรนได้แรงสนับสนุนในปี 2432 เมื่อศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด Charles-Édouard Brown-Séquard (พ.ศ. 2360-2437) ฉีดตัวเองใต้ผิวหนังด้วย "ยาอายุวัฒนะ" (rejuvenating elixir) ซึ่งกลั่นมาจากอัณฑะของสุนัขและหนูตะเภา เขารายงานในวารสารการแพทย์ The Lancet ว่า เขากลับรู้สึกกระฉับกระเฉงและอยู่เป็นสุขอีก แต่ว่าผลอยู่เพียงชั่วคราว[161] ดังนั้น ความหวังของเขากับยาที่ว่าจึงหมดไป เมื่อถูกเยาะเย้ยโดยเพื่อนร่วมอาชีพ เขาจึงทิ้งงานในเรื่องกลไกและผลของแอนโดรเจนในมนุษย์
ในปี 2470 ศาสตราจารย์แผนกเคมีทางสรีรภาพแห่งมหาวิทยาลัยชิคาโก Fred C. Koch ได้แหล่งอัณฑะวัวแหล่งใหญ่ คือ คอกปศุสัตว์แห่งชิคาโก แล้วรับสมัครนักเรียนที่สามารถอดทนทำงานที่น่าเบื่อในการสกัดสารจากมัน ในปีนั้น ศ. กับนักศึกษาคนหนึ่งคือ Lemuel McGee สกัดสาร 20มก. จากอัณฑะวัวรวมกันหนัก 40 ปอนด์ ที่เมื่อฉีดให้กับไก่แจ้ หมู และหนูที่ถูกตอน กลับสร้างบุรุษภาพในพวกมันอีก[162] มีอีกกลุ่มหนึ่งที่มหาวิทยาลัยอัมสเตอร์ดัมที่สกัดเทสโทสเตอโรนที่บริสุทธิ์ขึ้นจากอัณฑะวัวโดยวิธีคล้าย ๆ กันในปี 2477 แต่ว่า การสกัดฮอร์โมนจากเนื้อเยื่อสัตว์ที่มีขนาดพอจะศึกษาในมนุษย์ ก็เป็นไปไม่ได้จนกระทั่งบริษัทยายักษ์ในยุโรป คือ เชริ่ง (เบอร์ลิน ประเทศเยอรมนี) Organon (Oss ประเทศเนเธอร์แลนด์) และ Ciba (ปัจจุบันโนวาร์ติส, บาเซิล ประเทศสวิตเซอร์แลนด์) เริ่มโปรแกรมการวิจัยและพัฒนาสเตอรอยด์อย่างเต็มพิกัดในคริสต์ทศวรรษ 1930
กลุ่มนักวิจัยในบริษัท Organon เป็นพวกแรกที่สกัดฮอร์โมนได้โดยเฉพาะ ซึ่งเรียกในสิ่งตีพิมพ์เดือนพฤษภาคม 2478 มีชื่อเรื่องว่า On Crystalline Male Hormone from Testicles (Testosterone) [เกี่ยวกับฮอร์โมนเพศชายแบบผลึกจากอัณฑะ (เทสโทสเตอโรน)][163] โดยตั้งชื่อฮอร์โมนว่า "เทสโทสเตอโรน" จากรากศัพท์ของคำว่า testicle (อัณฑะ) กับ sterol และจากคำต่อท้ายของคำว่า คีโทน ส่วนโครงสร้างของฮอร์โมนเป็นผลงานของ ศ. ดร. อดอล์ฟ บูเทนันต์ แห่ง Gdańsk University of Technology ในเมืองกดัญสก์ ประเทศโปแลนด์ โดยได้รับอุปถัมภ์จาก บ. เชริ่ง[164][165]
การสังเคราะห์เทสโทสเตอโรนทางเคมีจากคอเลสเตอรอล ก็เริ่มทำได้ในปีเดียวกันเดือนสิงหาคมโดย ศ. บูเทนันต์ และเพื่อนร่วมงาน[166] ต่อมาอีกอาทิตย์เดียว กลุ่มของ Ciba นำโดย ศ. ดร. เลโอโปลด์ รูซิคกา (พ.ศ. 2430-2519) และเพื่อนร่วมงาน ก็พิมพ์ผลงานถึงวิธีการสังเคราะห์เทสโทสเตอโรนของตน[167] ต่อมาปี 2482 ศ. บูเทนันต์ และ ศ.รูซิคกา ร่วมรับรางวัลโนเบลสาขาเคมี สำหรับวิธีการสังเคราะห์เทสโทสเตอโรนที่ทำสำเร็จต่างหาก ๆ เริ่มจากคอเลสเตอรอล[165][168]
ต่อมา จึงมีการระบุเทสโทสเตอโรนว่าเป็น 17β-hydroxyandrost-4-en-3-one (C19H28O2) คือเป็นแอลกอฮอล์แบบ solid polycyclic โดยมีกลุ่มไฮดรอกซิลที่คาร์บอนตำแหน่งที่ 17 จึงชัดเจนว่า สามารถแต่งเติมเทสโทสเตอโรนสังเคราะห์โดยวิธีการต่าง ๆ เช่น esterification (ปฏิกิริยาระหว่างแอลกอฮอล์กับกรดกลายเป็นเอสเทอร์) และ alkylation (การย้ายกลุ่ม alkyl จากโมเลกุลหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลหนึ่ง) การสังเคราะห์เอสเทอร์ต่าง ๆ ของเทสโทสเตอโรนที่มีฤทธิ์เป็นปริมาณมาก ๆ ในช่วงคริสต์ทศวรรษ 1930 ทำให้สามารถกำหนดผลของฮอร์โมน โดยงานวิจัยในสุนัขปี 2479 แสดงว่า เทสโทสเตอโรนยกระดับการคงไนโตรเจน (nitrogen retention) ไว้ได้ ซึ่งเป็นกลไกสำคัญของแอแนบอลิซึม ส่วนงานวิจัยปี 2483 ได้แสดงผลทั้ง anabolic และ androgenic ของ testosterone propionate ต่อชายบัณเฑาะก์ เด็กผู้ชาย และหญิง[169]
ดังนั้นระยะช่วงต้นคริสต์ทศวรรษ 1930 จนถึงทศวรรษ 1950 จึงเรียกว่า "ยุคทองของเคมีสเตอรอยด์"[170] และเกิดผลงานมากมายในช่วงนี้ งานวิจัยในช่วงนี้พิสูจน์ว่า สารประกอบที่สังเคราะห์ขึ้นได้ใหม่นี้ (เทสโทสเตอโรน) หรือกลุ่มสารประกอบ (เพราะมีสารอนุพันธ์มากมายที่พัฒนาขึ้นในช่วงคริสต์ทศวรรษ 1940-1960) มีฤทธิ์แรงในการสร้างกล้ามเนื้อ ความแข็งแรง และความรู้สึกอยู่เป็นสุข[171]
CS1 maint: uses authors parameter (link) CS1 maint: uses editors parameter (link)
หมวดหมู่:Androgens and anabolic steroids หมวดหมู่:แอนโดรเจนและสเตอรอยด์อะนาบอลิค หมวดหมู่:บุรุษเวชศาสตร์ หมวดหมู่:ฮอร์โมนเพศ หมวดหมู่:ฮอร์โมน หมวดหมู่:ฮอร์โมนของอัฒฑะ หมวดหมู่:ฮอร์โมนของรังไข่ หมวดหมู่:ฮอร์โมนมนุษย์ หมวดหมู่:เทสโทสเตอโรน