Family rivalry in the testis: Retinoblastoma protein and E2F transcription factors in testicular development and adult spermatogenesis

Disorders of male reproductive health are becoming increasingly prevalent globally. These defects, ranging from decreasing sperm counts to an increasing rate of infertility and testicular cancer, have a common origin in the early phases of testicular development, but the exact mechanisms that cause them remain unknown. Testicular development and adult spermatogenesis are complex processes in which different cell types undergo mitosis, meiosis, differentiation and apoptosis. The retinoblastoma protein family and its associated E2F transcription factors are key regulators of these cellular events. In the present study, the functions of these factors in postnatal testicular development and adult spermatogenesis were explored using different animal models. In addition, a new application of flow cytometry to study testicular cell dynamics was developed. An ablation of retinoblastoma protein in mouse Sertoli cells resulted in their cell cycle re-entry in adult testes, dedifferentiation and a severe spermatogenic defect. We showed that deregulated E2F3 contributed to these changes. Our results indicated that the E2F1 transcription factor is critical for the control of apoptosis in the developing postnatal testis. In the adult testis, E2F1 controls the maintenance of the spermatogonial stem cell pool, in addition to inhibiting apoptosis of spermatocytes. In summary, this study elucidated the complex interdependencies of the RB and E2F transcription factor families in the control of postnatal testicular development and adult spermatogenesis. Furthermore, this study provided a new methodology for the analysis of testicular cells.

JNK regulation of neurogenesis, neuroplasticity and anxiety-related behaviors in mice

I vår moderna värld har förekomsten av ångeststörningar drastiskt ökat, vilket påverkar välfärden i våra samhällen. Eftersom de molekylära mekanismerna bakom ångest är relativt okända, är möjligheterna till behandling av ångeststörningar begränsade. I och med utvecklingen av genetiska manipuleringmetoder och avbildningstekniker har strukturella förändringar associerade med ångeststörningar kunnat konstateras. Neuroanatomiska studier har påvisat störningar i dendritarkitektur, dendrittaggar och i neurogenesen hos vuxna individer. Särskilt neurogenesen i hippocampus anses viktig i detta sammanhang. Neurogenes i hippocampus har föreslagits spela en viktig roll i ångeststörningarnas patofysiologi och för hur vissa antidepressiva läkemedel förmedlar sin effekt. Under senare år har MAP-kinaser (MAPK) föreslagits vara involverade både i uppkomsten av affektiva störningar och i neurogenes i hippocampus. JNK är en grupp kinaser inom MAPK-familjen som aktiveras av olika externa stressfaktorer. I normala celler är aktiviteten hos JNK låg. Cell-stress ökar aktiviteten hos JNK vilket leder till bl.a. apoptos. JNK kinaser anses vara potentiella terapeutiska mål för behandling av neurodegenerativa sjukdomar men deras potential som mål för behandling av affektiva sjukdomar har tillsvidare inte utretts. Den här avhandlingen behandlar betydelsen av JNK för ångestrelaterat beteende hos möss. Med hjälp av Jnk1-knockout möss och farmakologisk inhibering av JNK-signalering, demonstreras att JNK reglerar neurogenes i hippocampus, vilket i sin tur ligger bakom mössens ångestrelaterade beteende. Jnk1-knockout möss var mindre ängsliga och uppvisade ökad neurogenes i hippcampus jämfört med kontrollmöss. Inhibering av JNK-signalering i hjärnan hos möss gjorde dem också mindre ängsliga och ökade neurogenesen i hippocampus på samma sätt som vissa antidepressiva läkemedel. Inhibering av JNK-aktivitet ledde inte bara till ökad neurogenes i hippocampus, utan främjade också mognandet av nybildade nervceller hos vuxna möss. Resultaten visar också att dendritarkitekturen och fördelningen av dendrittaggar hos CA3 neuroner i hippocampus är förändrad hos Jnk1-knockout möss. Genom screening av substratmolekyler för JNK hittades två JNKeffektormolekyler, MARCKSL1 (ett aktin-associerat protein) och MAP2 (ett mikrotubulus-associerat protein), som reglerade neuronernas sttruktur. Det här tyder på att JNK-signalering kan kontrollera ångeststörningsrelaterade förändringar hor dendriter och dendrittaggar. Sammanfattningsvis ger resultaten som presenteras i avhandlingen en ökad insikt i molekylära mekanismer som kan leda till ångeststörningsrelaterade förändringar i neurogenes och dendritstruktur. Därtill föreslås att JNKsignalbanan har potential som terapeutiskt mål för behandling av ångeststörningar.