Gap Junction Membrankanalproteiner og Connexiner
Connexiner er en familie af mindst 15 proteiner, der danner intercellulære membrankanaler i gap junctions og muliggør diffusionsmæssig bevægelse af ioner, metabolitter og potentielle signalmolekyler. Disse strukturelle molekyler spiller vigtige roller i den tovejskommunikation mellem oocyt og granulosaceller. Flere connexiner har vist sig at være vigtige under folliculogenese. Connexin 37-protein udtrykkes i primære og voksende follikler. Connexin 37 (Gja4) knockouts indeholdt ved 2 ugers alderen mange udviklende præantrale follikler, men store graafiske follikler observeres ikke (233). Histologisk ser det derfor ud til, at mangel på Cx37 blokerer for udviklingen af præantrale til antrale follikler. Elektronmikroskopiske undersøgelser viste, at mens Cx37 knockouts indeholdt adherens junctions, manglede de gap junctions, der findes i ovarier af vild type. På trods af manglen på Graafian-follikler viste null-ægestokkene mindre strukturer, der lignede corpora lutea, som var 5-10 gange mere talrige. Den for tidlige luteinisering, der blev observeret i null-dyrene, antyder, at kommunikation mellem krydsene kan være en vigtig mekanisme, der regulerer dannelsen af corpus luteum. Connexin 37 knockout havde en mindre gennemsnitlig oocytstørrelse. Mens 52,8% af oocytterne fra Cx37+/- mus genoptog meiose med 26,8% af disse, der fortsatte til metafase af meiose I og 26% til metafase af meiose II, genoptog kun 2,2% af Cx37-/- oocytterne meiose i kultur med langt størstedelen (86,3%) på det germinale vesikale stadie. Alle disse observationer viser klart, at connexin 37 er afgørende på tidspunktet fra præ-antral til antral follikelovergang, idet det højst sandsynligt er involveret i transporten af metabolitter, der er nødvendige for denne overgang.
Connexin 43 (Gja1) protein er det mest rigelige connexin i æggestokkene og udtrykkes så tidligt som E14,5. Connexin 43 gap junctions forbinder granulosaceller, der omgiver oocytten, samt oocytter og granulosaceller indbyrdes. Connexin 43 (Gja1)-knockouts dør ved fødslen på grund af kardiovaskulær svigt (234). Æggestokke hos null-mus, der hentes ved fødslen, er usædvanligt små, tilsyneladende på grund af mangel på kønsceller (235). Manglen på kønsceller blev sporet så langt tilbage som til dag 11,5 i gestationen, hvilket antyder, at den opstår i de tidlige stadier af kønscelleudviklingen. For at studere postnatal folliculogenese i Gja1-/- mus er føtale og neonatale æggestokke blevet podet ind i højre nyrekapsel af en ovariectomiseret og immunsupprimeret prkdcscid/Prkdcscid-mus (236). Transplantationerne blev fjernet efter 1-3 uger, og ovariehistologien blev undersøgt. Efter 3 ugers udvikling i nyretransplantaterne kunne der ses en række follikelstadier fra primordiale over primære, sekundære og tertiære stadier i vildtypens æggestokke. I modsætning hertil udviklede Gja1-null-æggestokkene sig ikke ud over primære follikler. Undersøgelse af transplantaterne efter 1, 2 og 3 uger viste, at mutante granulosaceller ikke var i stand til at proliferere. Oocytvæksten var også langsommere hos mutanterne sammenlignet med dyr af den vilde type. Oocytter, der blev udvundet fra Gja1-mutanter, kunne ikke befrugtes. Elektronmikroskopi viste også, at disse oocytter er unormale sammenlignet med vildtypen.
Connexin 43 synes at blive reguleret af gonadotropinerne, FSH og LH. Da Cx43 er mere rigeligt forekommende i store antrale follikler sammenlignet med små antrale og præantrale follikler, har nogle opstillet den hypotese, at FSH inducerer Cx43-syntese. I modsætning hertil følges den præovulatoriske stigning af LH af et fald i niveauet af mRNA, der koder for Cx43 (237,238). Yderligere bekræftelse kom fra eksperimenter, der anvender eksogen administration af gonadotropiner. Injektion af FSH i hypofysektomiserede rotter fremmede en stigning i den ovarielle gap junction-membran, mens hCG, som inducerer ægløsning, førte til en betydelig reduktion i mængden af gap junctions i granulosaceller (239,240). In vitro-administration af FSH og LH til granulosacellinjer bekræftede in vivo-observationer (241,242). Det er blevet foreslået, at gonadotropinernes virkninger på Cx43 formidles gennem steroidhormoner (243). Andre signalveje kan også regulere Cx43, herunder BMP/Smad- og MAPK-Ras-veje, som for nylig er blevet vist at regulere Cx43-promotoren in vitro (244,245).
Disse resultater indebærer, at gap junctional kobling medieret af Cx43-kanaler spiller uundværlige roller i både kimlinjens udvikling og postnatal folliculogenese. De meget forskellige ovariefænotyper som følge af Cx37- og Cx43-knockouts tyder på, at gap-junctional-kobling mellem oocytten og dens cumulus granulosaceller tjener en anden rolle end den mellem granulosacellerne selv, muligvis med inddragelse af forskellige molekyler. Connexin 32, der også udtrykkes i æggestokken, synes ikke at påvirke fertiliteten, når den er slået ud (246), hvilket tyder på, at der er tale om redundante gap junctions-komponenter, som endnu ikke er blevet identificeret.
Der kan være yderligere cellulære forbindelser, der er vigtige for antrumdannelse og granulosacelle-oocyt-interaktioner. Noget af den intercellulære kommunikation mellem granulosaceller og oocytter menes at blive formidlet af transzonale projektioner (TZP’er) mellem oocyt og granulosaceller (41). Især mikrotubuli-TZP’er (MT-TZP) synes at være involveret i denne kommunikation (41). MT-TZP-forbindelserne mellem oocytten og granulosacellerne er blevet hypotesen, at de er under kontrol af FSH (247). FSH-priming af wild type og Fsh-/- resulterer i ændringer i MT-TZP, således at TZP’erne trækkes tilbage fra oocytten (247). Dette resulterer i ændringer i oocytudviklingen som målt ved kromatinomformning og erhvervelse af meiotisk kompetence (247). Ud fra disse eksperimenter kan det antages, at granulosaceller uden FSH-priming har et stabilt samspil med oocytten, hvilket muliggør en parakrin udveksling af faktorer. Når MT-TZP’erne trækkes tilbage, accelereres oocytudviklingen. Hvorvidt oocytspecifikke faktorer som GDF9 og BMP15 eller andre ukendte oocytfaktorer også modulerer dannelsen og/eller relationen af TZPs er endnu ikke blevet behandlet.