性腺轴是指性腺激素对于作用器官(靶器官)的反馈性调节作用，包括垂体——间质细胞轴的调节和垂体——曲细精管轴的调节。
男性腺垂体分泌的FSH和LH属于一种糖蛋白激素，FSH主要作用于睾丸的生精和支持细胞，LH 主要作用于睾丸的间质细胞。
垂体——间质细胞轴调节：LH又称间质细胞刺激素(ICSH)，LH与间质细胞膜上的LH受体结合，在线粒体内形成睾酮，睾酮进入血液后经扩散作用而透入靶组织，发挥作用。去垂体后，间质细胞萎缩，睾酮分泌下降。LH控制睾酮的分泌，反过来，血中睾酮和雌激素又通过反馈控制腺垂体LH与下丘脑GnRH的分泌。雌激素降低垂体对GnRH的反应性，而睾酮不改变垂体的反应性，因此，雌激素作用于垂体，睾丸则作用于下丘脑。
垂体——曲细精管轴的调节：LH和FSH对生精过程均有调节作用。LH的作用是通过睾酮实现的，生精过程受睾酮及FSH的双重控制。动物实验表明，FSH起始动生精作用，而睾酮则有维持生精的效用，但注射睾酮后生精过程受到抑制，FSH与睾酮都刺激ABP的形成，ABP与睾酮和双氢睾酮的结合有利于生精过程。FSH还使支持细胞中的睾酮转变为雌二醇。雌激素可能对睾酮的分泌具有反馈调节作用，将睾酮分泌控制在一定水平。另外，睾丸能产生睾酮以外的某种物质，即抑制素。如在离体培养液中加入抑制素，垂体将失去对GnRH的反应性。
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