อัณฑะ (testis) เป็นอวัยวะเพศของผู้ชาย อยู่ในถุงอัณฑะ (scrotum) มีอยู่ 2 ข้างซ้ายและขวา ระยะแรกอยู่ในช่องท้อง ก่อนคลอดเล็กน้อยจึงออกมาอยู่ในถุงอัณฑะ ทำให้อุณหภูมิของอัณฑะต่ำกว่าอุณหภูมิของร่างกายประมาณ 2 องศาเซนเซียส ทำหน้าที่ในการผลิตสร้างตัวอสุจิและผลิตฮอร์โมนเพศชายที่สำคัญได้แก่เทสโทสเทอโรน (testosterone)

อวัยวะเพศชาย

         ภายในอัณฑะจะมีท่อเซมินิเฟอรัส (seminiferous tubule) เป็นที่สร้างอสุจิ ซึ่งภายในท่อจะประกอบด้วยเซลล์เซอโทลิ (Sertoli cell) และเซลล์สืบพันธุ์ (germinal cell) อสุจิที่ยังไม่เจริญจะมีลักษณะกลมอยู่ในวงล้อมของเซลล์เซอโทลิ เซอโทลิจะสร้างโปรตีนที่จับกับฮอร์โมนเพศชาย (androgen binding protein) ทำให้เทสโทสเทอโรนมีระดับสูงที่ทำให้มีการผลิตอสุจิได้ แล้วตัวอสุจิจะเคลื่อนที่ไปยังท่อพักน้ำเชื้อ (epididymis) ซึ่งต่อกับท่อนำน้ำเชื้อ (vas deferens) จากนั้นอสุจิจะเข้าสู่ท่อหลั่งน้ำอสุจิ (ejaculatory duct) ซึ่งเปิดเข้าสู่ท่อปัสสาวะ (urethra) ตรงต่อมลูกหมาก (prostate gland)

กระบวนการสร้างและการเคลื่อนที่ของอสุจิ

               อสุจิสร้างที่ท่อเซมินิเฟอรัสแต่ยังผสมกับไข่และเคลื่อนที่เองไม่ได ้ต้องเคลื่อนที่ตามของเหลวในท่อเซมินิเฟอรัสไปเก็บที่บริเวณด้านหัวของท่อพักอสุจิ (epididymis) อสุจิจะใช้เวลาประมาณ 12 วันในการเดินทางในท่อพักอสุจิ ที่ขดไปมานี้ จนกระทั่งเมื่อถึงปลายท่อพักอสุจิ ก็จะเจริญเป็นอสุจิที่สมบูรณ์ สามารถผสมกับไข่ได้

                เมื่อมีการหลั่ง (ejaculation) น้ำกามและอสุจิจะเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วผ่านท่อน้ำเชื้อ (vas deferens) และรวมกับของเหลวจากท่อเซมินัล เวสซิเคล (seminal vesicle) และจากต่อมลูกหมาก (prostate gland) ออกไปทางท่อปัสสาวะ แต่ละครั้งที่หลั่งน้ำกามจะมีประมาณ 2-6 มิลลิลิตร และมีอสุจิประมาณ 40-240 ล้านตัว

       ส่วนของอัณฑะที่ทำหน้าที่เป็นต่อมไร้ท่อที่ทำหน้าที่ผลิตฮอร์โมนเพศชายคือ เซลล์เลย์ดิก (Leydig cell) หรืออินเตอร์สติเชียลเซลล์ (interstitial cell) อยู่ในเนื้อเยื่อที่แทรกอยู่ระหว่างท่อเซมินิเฟอรัส (seminiferous tubule) ทำหน้าที่สร้างฮอร์โมนเพศชายเทสโทสเทอโรน และสร้างอีสโทรเจนในจำนวนน้อยด้วย

การควบคุมการทำงานของฮอร์โมนเพศชาย

หน้าที่ของฮอร์โมนเพศชายและการควบคุมการทำงานของฮอร์โมนเพศชาย

      เมื่อเด็กชายเข้าสู่วัยรุ่นคืออายุ 12 – 13 ปี จะมีการเพิ่มระดับของโกนาโดโทรปิน รีลิสซิ่งฮอร์โมน
(จีเอ็น อาร์เอช : GnRH ) จากไฮโพทาลามัสมากขึ้น การหลั่งจะเป็นแบบจังหวะ มากระตุ้นต่อมใต้สมองส่วนหน้าให้หลั่ง แอลเอช (LHจากรูปลูกศรทึบสีแดง) ให้มีการหลั่งเป็นจังหวะเช่นกัน และจีเอ็น อาร์เอช ยังกระตุ้นการทำงานของเอฟ เอส เอช (FSH) ซึ่งมีบทบาทที่สำคัญในการสร้างอสุจิและฮอร์โมนเพศชายด้วย

       FSH จะควบคุมการสร้างตัวอสุจิ ให้มีการสร้างอสุจิในท่ออสุจิ ฮอร์โมนแอล เอช (LH) จะกระตุ้นให้เซลล์เลย์ดิก (Leydig cell) สร้างฮอร์โมนที่เรียกว่าแอนโดรเจน (androgen) ส่วนใหญ่ของแอนโดเจนจากเซลล์เลย์ดิกเป็นเทสโทสเทอโรน โดยเอฟ เอส เอช (FSH) จะชักนำให้เกิดตัวรับของแอล เอช (LH) บนเซลล์เลย์ดิก

       เทสโทสเทอโรน มีผลไปยับยั้งการหลั่ง FSH เช่นกัน (ลูกศรสีม่วงขวามือ) แต่ยังไม่มีความชัดเจนในกลไกการยับยั้งนี้ แต่จากการสังเกตคนที่อัณฑะไม่เคลื่อนลงมาที่ถุงอัณฑะ (cryptorchidism) เพราะเซลล์ในท่อเซมินิเฟอรัสถูกทำลาย ทำให้สร้างอสุจิไม่ได้ แต่เซลล์เลย์ดิก สร้างฮอร์โมนได้ตามปกติ จะมี FSH สูงผิดปกติ เหมือนกับขาดตัวยับยั้งย้อนกลับและสารนั้นน่าจะอยู่ในเซมินิเฟอรัสที่ถูกทำลาย ต่อมาจึงทราบว่าสารตัวที่ยับยั้งนี้คืออินฮิบิน (inhibin ลูกศรสีม่วงซ้ายมือ)   นอกจากนี้ปริมาณของฮอร์โมนเทสโทสเทอโรนที่มีเพียงพอก็จะยับยั้งการหลั่งของ FSHและ LH ด้วย (เส้นประสีแดง)

การหลั่งของฮอร์โมนจีเอ็น อาร์เอช(GhRH) เป็นจังหวะ ทำให้ LH หลั่งเป็นจังหวะสัมพันธ์กัน

       ทำหน้าที่กระตุ้นให้เด็กชายเข้าสู่วัยหนุ่ม (male secondary sex characteristics ) ทำให้อวัยวะสืบพันธุ์เพศชายทั้งภายนอกและภายในเจริญเติบโตเต็มที่ องคชาติขยายใหญ่และยาวขึ้น มีขนขึ้นที่อวัยวะเพศ รักแร้ หน้าแข้ง แขน ขา มีลูกกระเดือก ไหล่กว้าง สะโพกแคบ กล้ามเนื้อเจริญเติบโตขึ้น
ทำให้สเปิร์มเจริญเต็มที่ ซึ่งกระบวนการนี้เริ่มตั้งแต่เข้าสู่วัยหนุ่มไปจนตลอดชีวิต เทสโทสเทอโรนมีผลให้กระดูกยาว (long bone) ปิดเร็วขึ้น นอกจากนั้นยังมีผลทั้งทางด้านจิตใจและร่างกายโดยสรุปดังนี้

       1. มีความเป็นตัวของตัวเอง ดูแลตนเองได้ ใช้เวลากับเพื่อนมากขึ้น รับผิดชอบมากขึ้น เริ่มชอบเพื่อนหญิง

       2. เหงื่อออกมากขึ้น เหงื่อทำให้ผิวนุ่มและเย็น อาจมีกลิ่นตัว

       3. เสียงแหบ ลูกกระเดือกใหญ่ ทำให้อาจมีเสียงแหบในช่วงแรก กล่องเสียงโตขึ้นเห็นเป็นลูกกระเดือกใหญ่ขึ้น

       4. กระดูกใหญ่ขึ้น ไหล่ หน้าอกใหญ่ กว้างขึ้น

       5. ผิวหนังสร้างไขมันมากขึ้น รูขุมขนใหญ่ขึ้นและบางคนเป็นสิวที่หน้า

       6. อวัยวะเพศมีการแข็งตัวตั้งแต่ยังเด็ก แต่ในวัยหนุ่มจะมีการสร้างซีเมน (semen) ดังนั้นถ้ามีอารมณ์ทางเพศมากๆ อาจมีการขับเคลื่อนน้ำกามออกมาได้ระหว่างนอนหลับ เรียกว่าฝันเปียก (wet dream)

       7. มีขนที่ใต้วงแขน หัวเหน่า ผมหนาขึ้น

      เทสโทสเทอโรนเป็นฮอร์โมนเสริมสร้าง (anabolic hormone) ที่ทำให้มีการไหลเวียนของกระแสโลหิตดี ทำให้เนื้อเยื่อได้รับออกซิเจนและอาหารได้ดี  กระตุ้นการสร้างโปรตีนช่วยในการเสริมสร้างกล้ามเนื้อทำให้กล้ามเนื้อใหญ่และแข็งแรง มีผลทำให้มีความสามารถในการแข่งขันมากขึ้น ซึ่งนักกีฬานิยมนำมาใช้       
       แต่ตั้งแต่ปีค.ศ. 1976 คณะมนตรีโอลิมปิกห้ามนำสเตรอยด์ฮอร์โมนมาใช้ในการแข่งขันกีฬาเพราะแม้ว่าสเตรอยด์ฮอร์โมนจะเพิ่มความสามารถในการแข่งขันและร่างกายแข็งแรงในระยะสั้นๆ แต่จะทำให้เกิดผลเสียในระยะยาวตามมา คือจะทำให้เข้าสู่วัยผู้ใหญ่เร็ว ตัวเตี้ย หัวล้าน ตับ หัวใจและไตถูกทำลายและระดับของเทสโทสเทอโรนที่สูง จะไปยับยั้งการทำงาน ของโกนาโดโทรปิน รีลิสซิงฮอร์โมน (GnRH) ที่ต่อมใต้สมองส่วนหน้าให้ลดน้อยลง ในผู้ชายทำให้เกิดการเหี่ยว (atrophy) ของอัณฑะ  เป็นหมัน
มีหน้าอก และพฤติกรรมทางเพศเปลี่ยนไป ในเพศหญิงจะทำให้เสียงห้าว มีรูปร่างเหมือนผู้ชาย

ในการแข่งขันกีฬาโอลิมปิกในปีค.ศ. 1988 นักวิ่ง 100เมตรชื่อเบน จอห์นสัน วิ่งเข้าเส้นชัยเป็นอันดับ 1 ด้วยเวลาที่ทำลายสถิติโลกคือ 9.79 วินาที แต่อีก 72 ชั่วโมงต่อมาเขาถูกจับให้แพ้เนื่องจากผลการตรวจปัสสาวะพบว่าเขาใช้สารสเตโนโซลอล (stanozolol) ซึ่งเป็นเทสโทสเทอโรนฮอร์โมนสังเคราะห์ แม้เขาจะอ้างว่าใช้สารนี้เพื่อลดการอักเสบที่หัวเข่า แต่ผลการตรวจสารกระตุ้นในปัสสาวะพบว่ามีสเตโนโซลอลในรูปเมแทบอไลต์ (metabolites) หรือเผาผลาญไปอยู่ในจำนวนหนึ่งและพบเทสโทสเทอโรนตามธรรมชาติอยู่เพียง 15 เปอร์เซนต์ ซึ่งเป็นสิ่งที่บอกว่าเขาใช้สารสเตรอยด์นี้มาเป็นเวลานานและหยุดใช้ไม่นานมานี้เอง

โครงสร้างของสเตโนโซลอล

โครงสร้างของสเตโนโซลอลขณะถูกเมแทบอไลต์ที่ตับหรือกล้ามเนื้อและขับออกทางปัสสาวะ

        สารอีกตัวหนึ่งที่เพิ่งนำมาใช้เป็นสารกระตุ้นโดยตรวจพบว่านักกีฬาหลายคนนำมาใช้ในการแข่งขันกีฬาโอลิมปิกที่กรุงเอเธนประเทศกรีกคือเตตราไฮโดรเกสไทรโนนหรือทีเอชจี (tetrahydrogestrinoneหรือTHG) ซึ่งสังเคราะห์มาจากเกสไทรโนน (gestrinone) ซึ่งเป็นสเตรอยด์ฮอร์โมนที่รักษาเยื่อบุมดลูกเจริญผิดที่  ซึ่งเป็นยาใหม่อยู่ในขั้นทดลองทำให้นักกีฬาคิดว่าคณะกรรมการจะยังไม่ทราบ แต่นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถตรวจพบได้ในห้องปฏิบัติการในรูปของฮอร์โมนที่ถูกเมตาบอไลท์หรือกำลังเผาผลาญได้เช่นกัน

สูตรโครงสร้างของเจสไทรโนนและเตตระไฮโดรเกสไทรโนน

นอกจากนี้ยังมีสารชื่อนานโดรโลน (nandrolone) ที่นักกีฬานิยมนำมาใช้  มีสูตรโครงสร้างดังนี้

สูตรโครงสร้างของนานโดรโลน

สูตรโครงสร้างของนานโดรโลนขณะถูกเมแทบอไลต์ที่ตับหรือกล้ามเนื้อและขับออกทางปัสสาวะ

         อิรีโทรโพอิทิน (erythropoietin :EPO) เป็นไกลโคโปรตีนที่ประกอบไปด้วยกรดอะมิโนทั้งหมด 165 หน่วย หลั่งจากไต ทำหน้าที่กระตุ้นไขกระดูก (bone marrow) ที่สร้างเซลล์ที่จะเจริญของเม็ดเลือดแดง เทสโทสเทอโรน สามารถกระตุ้นการสร้าง EPO ให้สร้างเพิ่มขึ้นได้ ดังนั้นจึงเป็นเหตุผลว่าทำไมผู้ชายมีค่าความเข้มข้นของเลือดมากกว่าผู้หญิง นักกีฬาที่ใช้กล้ามเนื้อมากๆ ในเวลาไม่นานจะฉีด EPO ซึ่งจะเสริมให้มีการสร้างเม็ดเลือดแดงมากขึ้นจากไขกระดูก เพื่อให้กระแสเลือดบรรจุออกซิเจนได้ดีขึ้น แต่ก็อาจทำให้กระแสเลือดมีความเหนียวมากเกินไปทำให้การไหลเวียนของเลือดไม่ดี และอาจมีผลกระทบต่อไขกระดูก ที่เป็นตัวสร้างเม็ดเลือดแดงได้

       นอกจากโกนาโดโทรปิน (gonadotropin) แล้วยังมีฮอร์โมนอื่นเช่นโกรท ฮอร์โมน (growth hormone) ตลอดจนสารอื่นๆ อีกหลายอย่างที่มีผลต่อการทำงานของอัณฑะในการสร้างฮอร์โมนและอสุจิ

      การลดลงของฮอร์โมนเทสโทสเทอโรน

       เมื่ออายุมากขึ้นระดับฮอร์โมนเทสโทสเทอโรนจะลดระดับลง แต่จะค่อยๆ ลดลง ทำให้ภาวะแทรกซ้อนจากการขาดฮอร์โมนเกิดน้อย

การลดลงของฮอร์โมนเทสโทสเทอโรนในผู้ชายวัยทองซึ่งจะค่อยๆ ลดลง

                          เมื่อเปรียบเทียบการลดลงของกระดูกระหว่างผู้ชายและผู้หญิง    จะพบว่าเพศชายลดลงน้อยกว่าในอายุเท่ากัน (trabecular bone หรือ spongy bone หมายถึงเนื้อกระดูกด้านในหรือเรียกว่าแกนกระดูกและ cortical bone หมายถึงเนื้อด้านนอกของกระดูก)