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黄体形成ホルモン（LH 、黄体形成ホルモン[ 1 ] 、ルトロピン、時にはルトロフィン[ 2 ]とも呼ばれる）は、下垂体前葉のゴナドトロピン細胞によって産生されるホルモンです。LHの産生は、視床下部からのゴナドトロピン放出ホルモン（GnRH）によって調節されています[ 3 ] 。女性では、 LHサージとして知られるLHの急激な上昇が排卵[ 4 ]と黄体の発達を引き起こします。男性では、LHは間質細胞刺激ホルモン（ICSH）[ 5 ]とも呼ばれており、ライディッヒ細胞によるテストステロンの産生を刺激します[ 4 ]。卵胞刺激ホルモン（FSH）と相乗的に作用します。
「黄体形成」という用語は、ラテン語の「luteus」（黄色）に由来します。[ 6 ]これは、卵子が放出された後に卵巣に形成される細胞塊である黄体を指しています。 [ 7 ]黄体は、しばしば特徴的な黄色をしているため、そのように名付けられています。[ 7 ]黄体が形成される過程は「黄体化」として知られており、この過程を引き起こすホルモンは「黄体形成ホルモン」と呼ばれます。
LHはヘテロ二量体糖タンパク質である。各単量体ユニットは糖タンパク質分子であり、1つのαサブユニットと1つのβサブユニットが組み合わさって完全な機能性タンパク質を構成する。
その構造は、他の糖タンパク質ホルモンである卵胞刺激ホルモン（FSH）、甲状腺刺激ホルモン（TSH）、ヒト絨毛性ゴナドトロピン（hCG）の構造と類似している。タンパク質二量体は、非共有結合で結合した2つの糖ペプチドサブユニット（αサブユニットとβサブユニットとラベル付けされている）を含む。[ 8 ]
これらのオリゴ糖の組成の違いは、生物活性と分解速度に影響を与えます。LHの生物学的半減期は20分で、FSH（3～4時間）やhCG（24時間）よりも短いです。LHの生物学的半減期は皮下投与で23時間[ 9 ]、終末半減期は10～12時間です[ 10 ] 。
アルファサブユニットの遺伝子は染色体6q12.21に位置する。[ 11 ]
黄体形成ホルモンβサブユニット遺伝子は、 19q 13.32染色体のLHB/CGB遺伝子クラスターに局在している。[ 11 ] α遺伝子活性とは対照的に、β LHサブユニット遺伝子活性は下垂体ゴナドトロピン細胞に限定されている。これは視床下部からの ゴナドトロピン放出ホルモンによって調節される。[ 12 ] GnRHはEgr1を活性化し、Egr1は遺伝子プロモーターで転写因子NR5A1およびPITX1と相互作用してLHB転写を上方制御する。[ 13 ] [ 14 ]
男性と女性の両方において、LHは生殖腺の内分泌細胞に作用してアンドロゲンを産生する。
LHは、卵巣の莢膜細胞をサポートし、アンドロゲンとエストラジオール産生のためのホルモン前駆体を提供します。月経時には、FSHが卵胞の成長を開始し、特に顆粒膜細胞に影響を与えます。[ 15 ]エストロゲンの増加に伴い、成熟中の卵胞にもLH受容体が発現し、卵胞がより多くのエストラジオールを産生するようになります。最終的に、卵胞が完全に成熟すると、卵胞による17α-ヒドロキシプロゲステロン産生の急増がエストロゲン産生を抑制します。以前は、排卵前のLHサージは、視床下部におけるGnRHのエストロゲンを介した負のフィードバックの減少に起因すると考えられており、その結果、下垂体前葉からのLH放出が刺激されます。[ 16 ]しかし、いくつかの研究では、LHサージは、優勢卵胞による産生が一定の閾値を超えた後のエストラジオールからの正のフィードバックによるものだとされています。非常に高いレベルのエストラジオールは、視床下部のプロゲステロン産生を誘発し、それがGnRH分泌の増加を刺激し、LHサージを引き起こします。[ 17 ] LH産生の増加は24〜48時間しか続きません。この「LHサージ」は排卵を誘発し、卵子を卵胞から放出するだけでなく、残存卵胞を黄体に変換することも開始し、黄体はプロゲステロンを産生して子宮内膜を着床に備えます。LHは、月経周期の後半2週間の黄体機能を維持するために必要です。妊娠が成立すると、LHレベルは低下し、代わりにhCG（ヒト絨毛性ゴナドトロピン）という、LHと非常によく似たホルモンが新しい胎盤から分泌されることで黄体機能が維持される。
性腺ステロイド（エストロゲンとアンドロゲン）は、一般的に視床下部および性腺刺激ホルモン産生細胞においてGnRH-1放出に負のフィードバック効果を及ぼし、GnRHに対する感受性を低下させる。エストロゲンによる正のフィードバックは雌性哺乳類の性腺軸でも起こり、排卵を刺激するLHの周期中期の急増の原因となっている。エストロゲンはARCのkiss1ニューロンからのキスペプチン（Kp）放出を阻害するが、前腹側脳室周囲核（AVPV）のKpニューロンからのKp放出を刺激する。エストロゲン濃度が徐々に上昇するにつれて正の効果が優勢になり、LHサージにつながる。GnRH -1ニューロンを神経支配するGABA分泌ニューロンもGnRH-1放出を刺激することができる。これらのGABAニューロンもERを有しており、GnRH-1サージの原因となっている可能性がある。エンドルフィンによるGnRH-1放出抑制作用の一部は、これらのGABAニューロンの抑制によるものである。排卵時の卵胞破裂は、卵巣黄体からのエストロゲン合成の大幅な減少とプロゲステロン分泌の著しい増加を引き起こし、視床下部からのGnRH-1分泌に対する主に負のフィードバックを回復させる。[ 18 ]
LHは精巣のライディッヒ細胞に作用し、ゴナドトロピン放出ホルモン（GnRH）によって調節されます 。 [ 19 ]ライディッヒ細胞はLHの制御下でテストステロンを産生します。LHはライディッヒ細胞の膜表面にあるLH受容体に結合します。この受容体への結合により、セカンドメッセンジャーである環状アデノシン一リン酸（cAMP）が増加し、コレステロールがミトコンドリア内へ移行します。ミトコンドリア内では、コレステロールはCYP11A1によってプレグネノロンに変換されます。[ 20 ]プレグネノロンは次にデヒドロエピアンドロステロン（DHEA）に変換されます。[ 21 ] DHEAは次に3β-ヒドロキシステロイドデヒドロゲナーゼ（3β-HSD）によってアンドロステンジオンに変換され[ 22 ]、最後に17β-ヒドロキシステロイドデヒドロゲナーゼ（HSD17B）によってテストステロンに変換されます。思春期の開始は2つの主要なホルモンによって制御されます。FSHは精子形成を開始し、LHはテストステロンの放出を促します[ 23 ] 。テストステロンは、精子形成に対して内分泌活性と精巣内活性の両方を発揮するアンドロゲンです。
LHは下垂体から放出され、 ゴナドトロピン放出ホルモンのパルスによって制御されます。血中テストステロン濃度が低い場合、下垂体は刺激されてLHを放出します。[ 19 ]テストステロン濃度が上昇すると、ネガティブフィードバックループを介して下垂体に作用し、結果としてGnRHとLHの放出を抑制します。[ 24 ]アンドロゲン（テストステロンとジヒドロテストステロンを含む）は松果体のモノアミンオキシダーゼ（MAO）を阻害し、メラトニン誘導性ゴナドトロピン抑制ホルモン（GnIH）[ 25 ]合成と分泌の増加によりメラトニンが増加し、LHとFSHが減少します。テストステロンはエストラジオール（E2）に芳香化されてLHを阻害することもできます。E2は視床下部から下垂体へのGnRHのパルス振幅と反応性を低下させます。[ 26 ]
黄体形成ホルモン受容体は、認知機能に関連する脳領域に存在します。[ 28 ]中枢神経系（CNS）におけるLHの役割は、閉経後の認知機能低下の理解と治療に関連している可能性があります。[ 29 ]
いくつかの研究では、血中LHと中枢神経系LHレベルの間に逆相関関係があることが観察されている。[ 30 ]雌マウスの卵巣摘出（閉経を模倣するために使用される処置）後、血中LHレベルは急上昇するが、中枢神経系LHレベルは低下する。[ 28 ]血中LHを低下させる治療は、中枢神経系LHレベルを回復させる。[ 28 ]
LH値は通常、小児期には低く、女性では閉経後に高くなります。LHはパルス状に分泌されるため、血中濃度に関する正確な情報を得るには、十分な期間にわたってその濃度を追跡する必要があります。
生殖年齢期における典型的なLH値は1～20 IU/Lです。生理的な高LH値はLHサージ（vs）時に見られ、通常48時間持続します。
18歳以上の男性では、基準範囲は1.8～8.6 IU/Lと推定されている。[ 32 ]
LHは国際単位（IU）で測定されます。サンプル中のLH量をIUで定量する場合、LHのロットがどの国際標準に対して校正されたかを知ることが重要です。なぜなら、国際標準は年によって大きく異なる可能性があるからです。ヒト尿中LHの場合、1 IUはNIBSCが配布する96/602と表記されるアンプルの1/189として定義され、1 IUあたり約0.04656 μgのLHタンパク質に相当しますが、古い標準バージョンも依然として広く使用されています。[ 33 ] [ 34 ]
黄体形成ホルモンの放出の急増が検出されると、排卵が間近に迫っていることが示されます。LHは、排卵が予想される時期に通常毎日実施される尿排卵予測キット（OPK、LHキットとも呼ばれる）で検出できます。 [ 36 ] 陰性から陽性に変化した場合は、24～48時間以内に排卵が起こることを示唆しており、女性は妊娠を意図して性交または人工授精を行うための2日間の猶予があります。[ 37 ]
推奨される検査頻度はメーカーによって異なります。たとえば、Clearblue の検査は毎日行い、頻度を増やしても LH サージを見逃すリスクは減りません。[ 38 ]一方、中国のNantong Egens Biotechnology社は、1 日 2 回検査することを推奨しています。[ 39 ] 1 日 1 回検査する場合、妊娠率に関して、朝と夕方の LH 検査の間に有意な差は見つかっていません。[ 40 ]また、検査を行う時間帯に関する推奨事項は、メーカーや医療従事者によって異なります。[ 41 ]検査は、色が変わる紙ストリップを使用して手動で読み取るか、読み取り電子機器の助けを借りてデジタルで読み取ることができます。
クリアブルー妊活モニターなどの検査では、黄体形成ホルモンの検査とエストラジオールの検査が組み合わされている場合があります。
LH検査の感度はミリ国際単位で測定され、一般的に10～40ミリ国際単位の範囲の検査が利用可能です（数値が低いほど感度が高い）。
精子は女性の体内で数日間生存できるため、LHサージは通常、妊娠可能な期間の開始後に起こることから、避妊目的でのLH検査は推奨されません。
下垂体性または中枢性の思春期早発症の子供では、LHおよびFSHの値が、その年齢に典型的な低い値ではなく、生殖可能な範囲にある場合がある。
生殖年齢期において、多腺性代謝性卵巣症候群の患者では比較的高いLH値が頻繁にみられますが、正常な生殖範囲外のLH値を示すことは稀です。
LH値が持続的に高い状態は、性腺からの正常な抑制フィードバックが欠如し、下垂体からLHとFSHの両方が産生されている状況を示しています。これは更年期には典型的ですが、生殖年齢では異常です。生殖年齢では、以下のような兆候である可能性があります。
LH分泌の低下は、性腺機能不全（性腺機能低下症）を引き起こす可能性があります。この状態は、男性では正常数の精子産生不全として現れるのが典型的です。女性では、無月経が よく見られます。LH分泌が非常に低い状態には、以下のようなものがあります。
黄体形成ホルモンは、FSHと混合したメノトロピンやその他の尿性ゴナドトロピンとして入手可能です。より精製された尿性ゴナドトロピンは、FSHに対するLHの割合を減少させる可能性があります。遺伝子組み換え黄体形成ホルモンは、ルトロピンアルファ（ルベリス）として入手可能です。[ 45 ]
リン酸化は、有機化合物にリン酸基を付加する生化学的プロセスです。ステロイド生成は、コレステロールが生物学的に活性なステロイドホルモンに変換されるプロセスです。研究によると、LHはPKAシグナル伝達経路を介して、卵巣のステロイド生成細胞のミトコンドリア内のDRP1のリン酸化と局在を調節します。 [ 46 ]