Proteinele canalelor membranare de joncțiune lacunară și conexinele
Connexinele sunt o familie de cel puțin 15 proteine care formează canale membranare intercelulare de joncțiune lacunară și permit mișcarea difuzională a ionilor, metaboliților și a moleculelor potențiale de semnalizare. Aceste molecule structurale joacă roluri importante în comunicarea bidirecțională între ovocit și celulele granuloase. S-a demonstrat că mai multe conexine sunt importante în timpul foliculogenezei. Proteina Connexin 37 este exprimată în foliculii primari și în creștere. Persoanele knock-out de Connexin 37 (Gja4) conțin la vârsta de 2 săptămâni mulți foliculi preantrali în curs de dezvoltare, dar nu se observă foliculi Graafian mari (233). Prin urmare, din punct de vedere histologic, se pare că lipsa Cx37 blochează dezvoltarea foliculilor preantrali până la cei antrali. Studiile de microscopie electronică au arătat că, în timp ce Cx37 knock-out conținea joncțiuni adherens, acestea nu aveau joncțiuni gap prezente în ovarele de tip sălbatic. În ciuda lipsei foliculilor Graafian, ovarele nule prezentau structuri mai mici, asemănătoare cu corpora lutea, care erau de 5-10 ori mai abundente. Luteinizarea prematură observată la animalele nule sugerează că comunicarea joncțională poate fi un mecanism major de reglementare a formării corpului galben. Ovocitele cu conexina 37 knock-out au avut dimensiuni medii mai mici ale ovocitelor. În timp ce 52,8% dintre ovocitele provenite de la șoarecii Cx37+/- au reluat meioza, 26,8% dintre acestea ajungând la metafaza de meioză I și 26% la metafaza de meioză II, doar 2,2% dintre ovocitele Cx37-/- au reluat meioza în cultură, marea majoritate (86,3%) fiind în stadiul de vezică germinală. Toate aceste observații indică în mod clar că conexina 37 este esențială în momentul tranziției de la foliculul preantral la foliculul antral, implicându-se cel mai probabil în transportul metaboliților necesari pentru această tranziție.
Proteina conexina 43 (Gja1) este cea mai abundentă conexină din ovar și este exprimată încă de la E14,5. Joncțiunile lacunare Connexin 43 interconectează celulele granuloase care înconjoară ovocitele, precum și ovocitele și celulele granuloase. Persoanele knock-out de Connexin 43 (Gja1) mor la naștere din cauza insuficienței cardiovasculare (234). Ovarele la șoarecii nuli, prelevate în momentul nașterii, sunt neobișnuit de mici, aparent din cauza unei deficiențe de celule germinale (235). Deficiența celulelor germinale a fost urmărită până în ziua 11,5 de gestație, ceea ce implică faptul că aceasta apare în timpul etapelor timpurii de dezvoltare a liniei germinale. Pentru a studia foliculogeneza postnatală la șoarecii Gja1-/-, ovarele fetale și neonatale au fost grefate în capsula rinichiului drept al unui șoarece prkdcscid/Prkdcscid ovariectomizat și imunocompromis (236). Grefele au fost îndepărtate după 1-3 săptămâni și s-a examinat histologia ovariană. După 3 săptămâni de dezvoltare în grefele de rinichi, în ovarele de tip sălbatic a putut fi observată o gamă de stadii foliculare, de la primordial la primar, secundar și terțiar. În schimb, ovarele Gja1 null nu au trecut de foliculii primari. Examinarea grefelor după 1, 2 și 3 săptămâni a arătat că celulele granuloase mutante nu au fost capabile să prolifereze. Creșterea ovocitelor a fost, de asemenea, mai lentă la mutante în comparație cu animalele de tip sălbatic. Ovocitele recuperate de la mutantele Gja1 nu au putut fi fertilizate. Microscopia electronică a arătat, de asemenea, că aceste ovocite sunt anormale în comparație cu cele de tip sălbatic.
Connexina 43 pare să fie reglată de gonadotropine, FSH și LH. Deoarece Cx43 este mai abundentă în foliculii antrali mari în comparație cu foliculii antrali și preantrali mici, unii au emis ipoteza că FSH induce sinteza Cx43. În schimb, creșterea preovulatorie a LH este urmată de o scădere a nivelului de ARNm care codifică Cx43 (237,238). O coroborare suplimentară a venit din experimentele care utilizează administrarea exogenă de gonadotropine. Injectarea de FSH la șobolani hipofizectomizați a promovat o creștere a membranei de joncțiune lacunară ovariană, în timp ce hCG, care induce ovulația, a dus la o reducere semnificativă a cantității de joncțiune lacunară în celulele granuloase (239,240). Administrarea in vitro de FSH și LH la liniile de celule granuloase a coroborat observațiile in vivo (241,242). S-a sugerat că efectele gonadotropinelor asupra Cx43 sunt mediate prin intermediul hormonilor steroizi (243). Alte căi de semnalizare pot, de asemenea, să reglementeze Cx43, inclusiv căile BMP/Smad și MAPK-Ras, despre care s-a demonstrat recent că reglează promotorul Cx43 in vitro (244,245).
Aceste rezultate implică faptul că cuplajul gap junctional mediat de canalele Cx43 joacă roluri indispensabile atât în dezvoltarea liniei germinale, cât și în foliculogeneza postnatală. Fenotipurile ovariene foarte diferite care rezultă din knock-out-ul Cx37 și Cx43 indică faptul că cuplajul de joncțiune gap între ovocit și celulele sale granulosa din cumulus are un rol distinct de cel dintre celulele granulosa în sine, implicând probabil molecule diferite. Connexina 32, exprimată, de asemenea, în ovar, atunci când este eliminată, nu pare să afecteze fertilitatea (246), sugerând că acestea sunt componente redundante ale joncțiunilor gap care nu au fost încă identificate.
Conexiunile celulare suplimentare pot fi importante pentru formarea antrului și interacțiunile dintre celulele granuloase și ovocite. Se crede că o parte din comunicarea intercelulară dintre celulele granuloase și ovocite este mediată de proiecțiile transzonale (TZP) dintre oocit și celulele granuloase (41). Microtubule-TZP (MT-TZP), în special, par a fi implicate în această comunicare (41). S-a emis ipoteza că conexiunile MT-TZP dintre oocit și celulele granuloase se află sub controlul FSH (247). Amorsarea cu FSH a tipului sălbatic și a Fsh-/-/- duce la modificări ale MT-TZP, astfel încât TZP-urile sunt retrase din oocit (247). Acest lucru duce la modificări în dezvoltarea ovocitelor, măsurate prin remodelarea cromatinei și dobândirea competenței meiotice (247). Din aceste experimente, se poate emite ipoteza că, fără amorsarea FSH, celulele granuloase au o interacțiune stabilă cu ovocitele, permițând schimbul paracrin de factori. Odată ce MT-TZP sunt retractate, dezvoltarea ovocitelor este accelerată. Rămâne de analizat dacă factorul specific ovocitelor, cum ar fi GDF9 și BMP15, sau alți factori necunoscuți ai ovocitelor modulează, de asemenea, formarea și/sau relația dintre TZPs.
.