Testosteron ist ein überwiegend männliches Sexualhormon (Androgen). Es kommt zwar bei Mensch und Tier bei beiden Geschlechtern vor, unterscheidet sich aber in Konzentration und Wirkungsweise.
Wie bei allen Androgenen besteht das Grundgerüst des Testosterons aus Androstan (19 C-Atome). Die Vorläufer des Testosterons sind die Gestagene (21 C-Atome) bzw. Dehydroepiandrosterone (DHEA). Testosteron ist ein Kofferwort, das von testis (Hoden) und Steroid abgeleitet ist.
Adolf Butenandt versuchte 1930 männliches Sexualhormon aus Stierhodenextrakten und später aus Männerharn zu isolieren, was ihm für Androsteron gemeinsam mit Kurt Tscherning 1931 gelang. Butenandt vermutete anhand seiner Analysen bereits die richtige Strukturformel für Testosteron, dessen Teilsynthese aus Cholesterol 1934 Leopold Ružička in Zürich gelang.Wolf-Dieter Müller-Jahncke: Testosteron. In: Werner E. Gerabek, Bernhard D. Haage, Gundolf Keil, Wolfgang Wegner (Hrsg.): Enzyklopädie Medizingeschichte. de Gruyter, Berlin / New York 2005, ISBN 3-11-015714-4, S. 1383. Entdeckt und als Testosteron bezeichnet hatte es dann erstmals 1935 Ernst Laqueur, der dieses Steroidhormon aus Stierhoden isolierte.
Bei Männern wird Testosteron zum größten Teil unter dem Einfluss des Luteinisierenden Hormons (LH) in den Leydigschen Zwischenzellen im Hoden produziert. Die Nebennierenrinde bildet zwar kleine Mengen anderer Androgene, jedoch nur in sehr geringem Maße Testosteron.
Bei Frauen produzieren die Eierstöcke und die Nebennierenrinde geringe Mengen an Testosteron. In der Biosynthese des Organismus ist das Cholesterol der Präkursor (Vorstufe) bzw. das Progesteron ein Zwischenprodukt für die Testosteronsynthese.
Das Gesamttestosteron besteht zu 40 bis 50 % aus bioaktivem, d. h. Albumin-gebundenem, Testosteron wie auch SHBG-gebundenem Testosteron (50 bis 60 %) und freiem Testosteron (1 bis 2 %).J. Griffin, J. Wilson: Disorders of the testes and the male reproductive tract. In: Larson, Kronenberg, Melmed, Polonsky (Hrsg.): Williams Textbook of Endocrinology. 10. Auflage. WB Saunders, Philadelphia 2003, S. 709–769.
Funktion Physische Wirkungen Testosteron bewirkt die Entstehung des männlichen Phänotyps, ist für das Wachstum (insbesondere den Aufbau von Muskelmasse und Fettspeicher) mit verantwortlich und sorgt für die Spermienproduktion.
Testosteron wird, an ein Protein gebunden, über das Blut auch zu vielen anderen Zielorganen transportiert, die Rezeptoren für dieses Hormon haben. Das Transportprotein heißt Sexualhormon-bindendes Globulin (SHBG).
Im Körper wird ein Teil des Testosterons in den Zielzellen durch das Enzym Steroid-5α-Reduktase (SRD5) zu dem biologisch noch aktiveren Dihydrotestosteron (DHT) metabolisiert.
Über eine negative biologische Rückkopplung (Feedback) hemmt Testosteron in der Hirnanhangsdrüse die Sekretion von Luteinisierendem Hormon (LH) und im Hypothalamus die des Gonadoliberins, welches auch Gonadotropin-releasing-Hormon (GnRH) genannt wird.
Testosteron wird über das Androgenbindungsprotein (ABP) der Sertoli-Zellen zu den Samenkanälchen transportiert. Hier bewirkt es die Reifung der Spermatiden zu Spermien (siehe auch Hodenfunktion). Darüber hinaus bewirkt Testosteron bei männlichen Individuen in der Pubertät die Entwicklung des Penis, des Hodensacks, der akzessorischen Geschlechtsdrüsen sowie der sekundären Geschlechtsmerkmale und sorgt bei Erwachsenen für die Aufrechterhaltung dieser Merkmale.
Außerhalb der Geschlechtsorgane fördert das Hormon das Wachstum der Körperbehaarung und der Barthaare (aber nicht der Kopfhauptbehaarung; siehe auch Haarausfall) und besitzt eine anabole, das heißt muskelaufbauende, Wirkung. Des Weiteren verstärkt Testosteron die Knorpel- und Knochenneubildung, ähnlich wie Thyroxin. Ein hoher Testosteronspiegel fördert das Entstehen bzw. die Steigerung sexuellen Verlangens (Libido) und generell Antrieb, Ausdauer und „Lebenslust“ sowie dominante Verhaltensweisen. Die Übertragung des aus Tierversuchen belegten Zusammenhangs zwischen hohem Testosteronspiegel und aggressivem Verhalten wird hingegen in neueren Untersuchungen angezweifelt. Schließlich kommt es durch Testosteronwirkung zu einer Vermehrung der roten Blutkörperchen (Erythrozyten) durch die Stimulation der Freisetzung von Erythropoetin in der Niere und die Aktivierung des Knochenmarks.S. Shahani, M. Braga-Basaria, M. Maggio, S. Basaria: Androgens and erythropoiesis: past and present. In: Journal of endocrinological investigation. Band 32, Nr. 8, September 2009, S. 704–716, doi:10.3275/6149, PMID 19494706. (Review).Joel S. Finkelstein, Hang Lee u. a.: Gonadal Steroids and Body Composition, Strength, and Sexual Function in Men. In: New England Journal of Medicine. Band 369, 2013, S. 1011–1022, doi:10.1056/NEJMoa1206168.
Künstliche Testosteronzufuhr bei Frauen kann zu einer Vermännlichung (Stimme, Muskulatur, Gesichtszüge, Behaarung) und Vergrößerung der Klitoris führen, welche sich nach Absetzen oft nicht mehr vollständig zurückbildet (abhängig von der Dauer, Höhe der Dosis und individueller Veranlagung).
Es wurde ein Zusammenhang zwischen Körpergewicht und Testosteronspiegel gefunden, der jedoch nicht eindeutig bestätigt werden konnte. Eine negative Korrelation zwischen Body-Mass-Index (BMI) und Testosteronspiegel wurde wiederholt beobachtet.
Testosteron steht auch in Zusammenhang mit Insulin, dem metabolischen Syndrom und somit Typ-2-Diabetes. So wurden bei Patienten mit Insulinresistenz erhöhte Konzentrationen von Leptin beobachtet, was die Bindung des luteinisierenden Hormons (LH) hemmt und damit die Testosteronproduktion verringert. Auch Estradiol, ein Estrogen (Östrogen), steht mit der Konzentration von Testosteron im Zusammenhang, da Fettgewebe Testosteron zu Estradiol abbaut. Weitere Hormone, wie Interleukin-6 oder Adiponektin, stehen ebenfalls im Zusammenhang mit der Konzentration von Testosteron im Organismus.
Psychische Wirkungen Als verhaltensbiologische Wirkungen bei Tieren wurden Balz-, Kampf- und Imponierverhalten sowie Begattungsdrang erforscht und beobachtet. Dies wurde u. a. durch Kastration (Gonadenentfernung) und anschließende Hormonzufuhr an Tieren (aggressive Hengste werden zu sanften, angepassten Wallachen) bewiesen.
Bei Menschen ist der Einfluss des Hormons auf das Verhalten weniger deutlich als bei Tieren. Eine systematische Übersichtsarbeit zur Beziehung zwischen Testosteron und antisozialem Verhalten ergab, dass ein hoher Testosteronspiegel zu einer beeinträchtigten Regulation emotionaler und motivationaler Prozesse, geringerer sozialer Sensibilität und starker Belohnungsmotivation führt. Ob sich das in antisozialem Verhalten äußert, hängt jedoch von einer Reihe sozialer und genetischer Faktoren ab.Bariş O. Yildirim, Jan J.L. Derksen: A review on the relationship between testosterone and life-course persistent antisocial behavior. In: Psychiatry Research. Band 200, Nr. 2–3, Dezember 2012, S. 984–1010, doi:10.1016/j.psychres.2012.07.044. Eine Metaanalyse von insgesamt 45 Studien zum Verhältnis zwischen Testosteron und Aggressivität bei Menschen ergab hingegen einen schwachen, aber signifikanten positiven Zusammenhang zwischen Aggressivität und Testosteron.Angela S. Book, Katherine B. Starzyk, Vernon L. Quinsey: The relationship between testosterone and aggression: a meta-analysis. In: Aggression and Violent Behavior. Band 6, Nr. 6, November/Dezember 2001, S. 579–599, doi:10.1016/S1359-1789(00)00032-X. Zwei systematische Übersichtsarbeiten kamen zu dem Schluss, dass es nicht allein Testosteron ist, das aggressives Verhalten steigert, sondern das Verhältnis von Testosteron zu Cortisol. Ein hoher Testosteronspiegel gepaart mit einem niedrigen Cortisolspiegel sei besonders stark mit Aggressivität assoziiert.David Terburg, Barak Morgan, Jack van Honk: The testosterone–cortisol ratio: A hormonal marker for proneness to social aggression. In: International Journal of Law and Psychiatry. Band 32, Nr. 4, Juli/August 2009, S. 216–223, doi:10.1016/j.ijlp.2009.04.008.Estrella R. Montoya, David Terburg, Peter A. Bos, Jack van Honk: Testosterone, cortisol, and serotonin as key regulators of social aggression: A review and theoretical perspective. In: Motivation and Emotion. Band 36, Nr. 1, März 2012, S. 65–73, doi:10.1007/s11031-011-9264-3, . Eine Studie aus dem Jahr 2012 zeigte, dass subjektiv empfundene Wut mit erhöhtem Testosteron zusammenhing, nicht jedoch mit erhöhtem Cortisol.Carly K Peterson, Eddie Harmon-Jones: Anger and testosterone: Evidence that situationally-induced anger relates to situationally-induced testosterone. In: Emotion. Band 12, Nr. 5, Oktober 2012, S. 899–902, doi:10.1037/a0025300. PMID 21910539.
Einzelne Untersuchungen kommen zu dem Ergebnis, dass Testosteron dissoziales Verhalten wie egozentrische Entscheidungen fördertNicholas D. Wright u. a.: Testosterone disrupts human collaboration by increasing egocentric choices. In: Proceedings of the Royal Society. Band 279, Nr. 1736, Juni 2012, S. 2275–2280, doi:10.1098/rspb.2011.2523, . und kognitive Empathie verringert.Jack van Honk u. a.: Testosterone administration impairs cognitive empathy in women depending on second-to-fourth digit ratio. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. Band 108, Nr. 8, Februar 2011, S. 3448–3452, doi:10.1073/pnas.1011891108, . Andere Einzelstudien kamen zu umgekehrten Ergebnissen, so zum Beispiel, dass die Gabe von Testosteron die Tendenz zum Lügen bei Männern reduziert. Eine weitere Studie an Männern kam zu dem Resultat, dass exogenes Testosteron aggressives, anti-soziales Verhalten bei Verhandlungen signifikant erhöhen kann. Männer, denen Testosteron verabreicht wurde, behielten im Vergleich zur Placebo-Gruppe 27 % mehr Geld für sich in Verhandlungssituationen.Paul J. Zak u. a.: Testosterone Administration Decreases Generosity in the Ultimatum Game. In: PLoS ONE. Band 4, Nr. 2, 2009, S. 1–7, doi:10.1371/journal.pone.0008330. PMID 20016825.
Eine Untersuchung zeigte, dass Testosteron bei Frauen dazu führte, dass die Versuchsteilnehmerinnen fairere Angebote in einem Verhandlungsexperiment machten. Die Forscher erklären diese Wirkung damit, dass das Hormon die Sensitivität für den Status erhöht, und vermuteten, dass in der sozial komplexen Umwelt des Menschen nicht Aggression, sondern pro-soziales Verhalten den Status sichert. Bei Frauen im mittleren Lebensalter gehen erhöhte Testosteronwerte mit einem höheren Risiko für eine Depression einher.Joyce T. Bromberger, Laura L. Schott, Howard M. Kravitz, u. a.: Longitudinal Change in Reproductive Hormones and Depressive Symptoms Across the Menopausal Transition. In: Archives of General Psychiatry. Band 67, Nr. 6, 2010, S. 598–607.
Testosteronbiosynthese mini|hochkant|Biosynthese der Steroidhormone
Der Ausgangsstoff für die Testosteronbiosynthese in den Leydig-Zellen ist Cholesterol (Cholesterin), welches über zwei verschiedene Wege verarbeitet werden kann. Den letzten Schritt, die Reduktion von Androstendion, katalysiert das Enzym Testosteron-17β-Dehydrogenase.E. Mutschler: Arzneimittelwirkungen. 7. Auflage. WVG, Stuttgart 1996, S. 380.
Bei Tieren, bei denen Mehrlingsgeburten die Regel sind, also auch den meisten Säugetieren, ist der adulte Testosteronspiegel maßgeblich von der Position der Föten im Uterus abhängig. In der Gebärmutter zwischen zwei Weibchen liegende Föten weisen später eine niedrigere Testosteronkonzentration auf als solche, die zwischen zwei männlichen Geschwistern liegen. Bei adulten Tieren zeigen sich infolgedessen sehr unterschiedliche Verhaltensmuster.Peter Kappeler: Verhaltensbiologie. Springer, Berlin / Heidelberg 2011, ISBN 978-3-642-20653-5, S. 464 ().
Normwerte und Diagnostik mini|Video:Testosteron-Produktion eines Mannes im Laufe des Lebens (1:52 min)|thumbtime=58