Proteínas de canal de membrana de unión de brecha y anexinas
Las anexinas son una familia de al menos 15 proteínas que forman canales de membrana intercelular de unión de brecha y permiten el movimiento difusional de iones, metabolitos y potenciales moléculas de señalización. Estas moléculas estructurales desempeñan un papel importante en la comunicación bidireccional entre el ovocito y las células de la granulosa. Se ha demostrado que varias conexinas son importantes durante la foliculogénesis. La proteína anexina 37 se expresa en los folículos primarios y en crecimiento. Los knockouts de conexina 37 (Gja4) contenían a las 2 semanas de edad muchos folículos preantrales en desarrollo, pero no se observan grandes folículos de Graaf (233). Por lo tanto, histológicamente, parece que la falta de Cx37 bloquea el desarrollo de folículos preantrales a antrales. Los estudios de microscopía electrónica mostraron que, aunque los knockouts de Cx37 contenían uniones adherentes, carecían de las uniones gap presentes en los ovarios de tipo salvaje. A pesar de la falta de folículos de Graaf, los ovarios nulos mostraban estructuras más pequeñas que se asemejaban a los cuerpos lúteos y que eran entre 5 y 10 veces más abundantes. La luteinización prematura observada en los animales nulos sugiere que la comunicación de las uniones puede ser un mecanismo importante que regula la formación del cuerpo lúteo. Los animales nulos de connexina 37 tenían un tamaño medio de ovocitos más pequeño. Mientras que el 52,8% de los ovocitos de los ratones Cx37+/- reanudaron la meiosis, y el 26,8% de ellos pasaron a la metafase de la meiosis I y el 26% a la metafase de la meiosis II, sólo el 2,2% de los ovocitos Cx37-/- reanudaron la meiosis en cultivo, y la gran mayoría (86,3%) se encontraba en la fase de vesícula germinal. Todas estas observaciones indican claramente que la conexina 37 es esencial en el momento de la transición del folículo preantral al antral, participando muy probablemente en el transporte de los metabolitos necesarios para esta transición.
La proteína conexina 43 (Gja1) es la conexina más abundante en el ovario, y se expresa ya en E14.5. Las uniones en hueco de la conexina 43 interconectan las células de la granulosa que rodean al ovocito, así como los ovocitos y las células de la granulosa. Los ratones nulos de la conexina 43 (Gja1) mueren al nacer debido a un fallo cardiovascular (234). Los ovarios de los ratones nulos, extraídos en el momento del nacimiento, son inusualmente pequeños, aparentemente debido a una deficiencia de células germinales (235). La deficiencia de células germinales se remontó hasta el día 11,5 de la gestación, lo que implica que surge durante las primeras etapas del desarrollo de la línea germinal. Para estudiar la foliculogénesis postnatal en ratones Gja1-/-, se han injertado ovarios fetales y neonatales en la cápsula renal derecha de un ratón prkdcscid/Prkdcscid ovariectomizado e inmunodeprimido (236). Los injertos se retiraron al cabo de 1-3 semanas y se examinó la histología de los ovarios. Después de 3 semanas de desarrollo en los injertos de riñón, en los ovarios de tipo salvaje se podía observar una gama de estadios foliculares, desde el primordial hasta el primario, secundario y terciario. En cambio, los ovarios nulos de Gja1 no pasaron de los folículos primarios. El examen de los injertos después de 1, 2 y 3 semanas mostró que las células de la granulosa mutantes eran incapaces de proliferar. El crecimiento de los ovocitos también fue más lento en los mutantes en comparación con los animales de tipo salvaje. Los ovocitos recuperados de los mutantes Gja1 no podían ser fecundados. La microscopía electrónica también mostró que estos ovocitos son anormales en comparación con los de tipo salvaje.
La conexina 43 parece estar regulada por las gonadotropinas, FSH y LH. Dado que la Cx43 es más abundante en los folículos antrales grandes en comparación con los folículos antrales y preantrales pequeños, algunos han planteado la hipótesis de que la FSH induce la síntesis de Cx43. Por el contrario, la oleada preovulatoria de LH va seguida de un descenso en el nivel de ARNm que codifica la Cx43 (237,238). Los experimentos que utilizaron la administración exógena de gonadotropinas corroboraron este hecho. La inyección de FSH en ratas hipofisectomizadas promovió un aumento de la membrana de unión de los ovarios, mientras que la hCG, que induce la ovulación, condujo a una reducción significativa de la cantidad de uniones de las células de la granulosa (239,240). La administración in vitro de FSH y LH a líneas de células de la granulosa corroboró las observaciones in vivo (241,242). Se ha sugerido que los efectos de las gonadotropinas sobre la Cx43 están mediados por las hormonas esteroides (243). Otras vías de señalización también pueden regular Cx43, incluyendo las vías BMP/Smad y MAPK-Ras, que recientemente han demostrado regular el promotor de Cx43 in vitro (244,245).
Estos resultados implican que el acoplamiento gap junctional mediado por los canales Cx43 desempeña papeles indispensables tanto en el desarrollo de la línea germinal como en la foliculogénesis postnatal. Los fenotipos ováricos muy diferentes que resultan de los knockouts de Cx37 y Cx43 indican que el acoplamiento gap-juncional entre el ovocito y sus células de la granulosa del cúmulo cumple una función distinta de la que tiene entre las propias células de la granulosa, en la que posiblemente intervienen moléculas diferentes. La conexina 32, que también se expresa en el ovario, cuando se elimina no parece afectar a la fertilidad (246), lo que sugiere que se trata de componentes redundantes de las uniones en hendidura que aún no se han identificado.
Pueden ser importantes otras conexiones celulares para la formación del antro y las interacciones entre las células de la granulosa y los ovocitos. Se cree que parte de la comunicación intercelular entre las células de la granulosa y los ovocitos está mediada por proyecciones transzonales (TZPs) entre el ovocito y las células de la granulosa (41). Los microtúbulos-TZP (MT-TZP), en particular, parecen estar implicados en esta comunicación (41). Se ha planteado la hipótesis de que las conexiones MT-TZP entre el ovocito y las células de la granulosa están bajo el control de la FSH (247). El cebado con FSH del tipo salvaje y Fsh-/- da lugar a alteraciones en la MT-TZP de tal manera que las TZP se retraen del ovocito (247). Esto da lugar a cambios en el desarrollo del ovocito, medidos por la remodelación de la cromatina y la adquisición de la competencia meiótica (247). A partir de estos experimentos, se puede hipotetizar que sin el cebado de la FSH, las células de la granulosa tienen una interacción estable con el ovocito, permitiendo el intercambio paracrino de factores. Una vez que las MT-TZP se retraen, el desarrollo del ovocito se acelera. Todavía no se ha abordado si el factor específico del ovocito, como GDF9 y BMP15, u otros factores desconocidos del ovocito también modulan la formación y/o la relación de las TZP.