Relative ability of ovine follicle stimulating hormone and its beta-subunit to generate antibodies having bioneutralization potential in nonhuman primates

The relative ability of ovine follicle stimulating hormone and its beta-subunit, two potential candidates for male contraceptive vaccine, to generate antibodies in monkeys capable of bioneutralizing follicle stimulating hormone was assessed using in vitro model systems. Antiserum against native ovine follicle stimulating hormone was found to be highly specific to the intact form with no cross-reactivity with either of the two subunits while the antiserum against beta-subunit of follicle stimulating hormone could bind to the beta-subunit in its free form as well as when it is combined with alpha-subunit to form the intact hormone. Both antisera could block the binding of the hormone to the receptor if the hormone was preincubated with the antibody. However, the follicle stimulating hormone beta-antisera could only inhibit the binding of the hormone partially (33 percent inhibition) if the antibody and receptor were mixed prior to the addition of the hormone, while antisera to the native follicle stimulating hormone could block the binding completely (100 percent inhibition) in the same experiment. Similarly antisera to the native follicle stimulating hormone was significantly effective in blocking (100 percent) response to follicle stimulating hormone but not the beta-subunit antisera (0 percent) as checked using an in vitro granulosa cell system. Thus the probability of obtaining antibodies of greater bioneutralization potential is much higher if intact hormone is used as an antigen rather than its beta-subunit as a vaccine.

Identification of a novel C2 domain factor in ovaries of orange-spotted grouper (Epinephelus coioides)

Follicle consists of an oocyte and a lot of surrounding follicular cells, and significant interactions exist between the oocyte and the somatic cells. In this study, a novel cDNA has been screened from a subtractive cDNA library between tail bud embryos and blastula embryos in the protogynous hermaphrodite orange-spotted grouper (Epinephelus coioides). Its full-length cDNA is 821 bp, and has an ORF of 414 by for encoding a peptide of 137 aa, which shows 38%, 37%, 33%, and 33% homology with 4 putative proteins screened from zebrafish (Danio rerio). Conserved domain search in NCBI reveals a single C2 domain existing in the C2 domain superfamily proteins, and has only 7 beta strands in comparison with 8 beta strands of C2 domains in other C2 domain superfamily proteins. Artificial sex reversal, RT-PCR analysis and Western blot detection demonstrated ovary-specific expression of the C2 domain factor, and therefore the novel gene was designated as E. coioides ovary-specific C2 domain factor, EcOC2 factor. Moreover, predominant expression of EcOC2 factor was further revealed in grouper mature ovary, and its strong immunofluorescence signals were located between granulosa cells and oocyte zona radiata in grouper mature follicles. The data indicate that the novel EcOC2 factor might be a main component that associates between granulosa cells and the oocyte during oocyte maturation, and might play significant roles in regulating oocyte maturation and ovulation. Further studies on its developmental behaviour and physiological functions will elucidate the interactions between oocyte and the surrounding somatic cells and the underlying molecular mechanisms. (C) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.

Expression pattern and developmental behaviour of cellular nucleic acid-binding protein (CNBP) during folliculogenesis and oogenesis in fish

In vertebrates, folliculogeneis establishes an intricate system for somatic cell-oocyte interaction, and ultimately leads to the acquisition of their respective competences. Although the formation process and corresponding interactions are strikingly similar in diverse organisms, knowledge of genes and signaling pathways involved in follicle formation is very incomplete and the underlying molecular mechanisms remain enigmatic. CNBP has been identified for more than ten years, and the highest level of CNBP transcripts has been observed in adult zebrafish ovary, but little is known about its functional significance during folliculogeneis and oogenesis. In this study, we clone CNBP cDNA from gibel carp (Carassius auratus gibelio), and demonstrate its predominant expression in gibel carp ovary and testis not only by RTPCR but also by Western blot. Its full-length cDNA is 1402 bp, and has an ORF of 489 nt for encoding a peptide of 163 aa. And its complete amino acid sequence shared 68.5%-96.8% identity with CNBPs from other vertebrates. Based on the expression characterization, we further analyze its expression pattern and developmental behaviour during folliculogeneis and oogenesis. Following these studies, we reveal an unexpected discovery that the CagCNBP is associated with follicular cells and oocytes, and significant distribution changes have occurred in degenerating and regenerating follicles. More interestingly, the CagCNBP is more highly expressed in some clusters of interconnected cells within ovarian cysts, no matter whether the cell clusters are formed from the original primordial germ cells or from the newly formed cells from follicular cells that invaded into the atretic oocytes. It is the first time to reveal CNBP relevance to folliculogeneis and oogenesis. Moreover, a similar stage-specific and cell-specific expression pattern has also been observed in the gibel carp testis. Therefore, further studies on CNBP expression pattern and developmental behaviour will be of significance for understanding functional roles of CNBP during gametogenests. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Étude de la fonction ovarienne chez les souris déficientes des enzymes hyaluronidases

Les mammifères femelles naissent avec un très grand nombre de follicules ovariens primordiaux (104-106); par contre, la grande majorité (99%) de ces follicules n’atteignent jamais la maturité et subissent l’atrésie, principalement par l’apoptose des cellules de la granulosa. Notre laboratoire a démontré que les hyaluronidases des mammifères induisent l’apoptose des cellules de la granulosa et sont impliquées dans l’atrésie des follicules mais que cet effet apoptotique ne serait pas dû à leur activité enzymatique. Notre modèle propose que les hyaluronidases aient un rôle dans les follicules non destinés à ovuler. Le but de la présente étude est d’évaluer la folliculogénèse et la fertilité des souris déficientes de ces enzymes. Les résultats montrent que la délétion de Hyal-3 ne semble pas affecter la fonction ovarienne des souris mais qu’il pourrait y avoir un effet compensatoire par Hyal-1 chez les souris déficientes de Hyal-3 étant donné que son expression est augmentée chez ces souris. La délétion de Hyal-1 a pour effet d’augmenter le nombre des follicules primordiaux, primaires et secondaires, particulièrement chez les souris de bas âge, et de diminuer le niveau d’apoptose des cellules de la granulosa. Afin d’évaluer la fonction de Hyal-1, -2 et -3 sans effet compensatoire entre elles, nous avons voulu créer une souris déficiente des ces 3 hyaluronidases spécifiquement dans les gonades en utilisant le système Cre/loxP. Un vecteur contenant la séquence Cre sous le contrôle du promoteur de Inhibin-α, qui conduit l’expression des gènes en aval chez les cellules somatiques des gonades, a été construit avec succès. En conclusion, cette étude nous révèle que Hyal-3 ne semble pas affecter la fonction ovarienne mais que la délétion de Hyal-1 augmente la folliculogénèse et diminue l’apoptose des cellules de la granulosa.

Études des rôles physiopathologiques de PTEN dans le tractus reproducteur femelle

La tumeur des cellules de la granulosa (GCT) représente 5% des cas de cancers ovariens chez la femme. Bien que considérées comme peu malignes, la mort survient dans 80% des cas suite à une recrudescence de la maladie. En dépit de ces statistiques sinistres, peu d’études ont été portées sur ce type de cancer. Le premier objectif de cette étude consistait à élucider les mécanismes moléculaires causant les GCT en démontrant l’implication de la voie de signalisation PI3K/AKT dans leur étiologie. Pour ce faire, nous avons employé la technologie Cre-Lox afin de cibler le gène Pten (antagoniste de cette voie) spécifiquement dans les cellules de la granulosa chez la souris. Ces souris (Ptenflox/flox;Amhr2cre/+) ont occasionnellement développé des GCT, soutenant notre hypothèse de l’importance de la voie PI3K/AKT dans leur étiologie. La voie WNT/CTNNB1 est une autre voie de signalisation qui a récemment été impliquée dans le développement des GCT. Dans le cadre de ce projet, nous avons également testé l’existence possible d’une synergie fonctionnelle entre les voies WNT/CTNNB1 et PI3K/AKT dans le développement de la maladie. Pour ce faire, nous avons créé le modèle transgénique Ptenflox/flox;Ctnnb1flox(ex3)/+;Amhr2cre/+, chez lequel les cellules de la granulosa présentant non seulement une désinhibition de la voie PI3K/AKT, mais aussi une suractivation de la voie WNT/CTNNB1. Tel que prédit, les souris Ptenflox/flox;Ctnnb1flox(ex3)/+;Amhr2cre/+ ont développé une forme de GCT beaucoup plus agressive que celle observée chez les femelles Ptenflox/flox;Amhr2cre/+. Spécifiquement, le développement des tumeurs se déclenchait plus tôt, leur croissance était beaucoup plus rapide, nous avons pu observer des métastases pulmonaires et la dissémination des cellules tumorales dans la cavité péritonéale, et la maladie était invariablement fatale avant l’âge de 8 semaines. Le modèle Ptenflox/flox;Ctnnb1flox (ex3)/+;Amhr2cre/+ a donc servi à démontrer l'existence d'une synergie entre les voies WNT/CTNNB1 et PI3K/AKT dans le développement de la GCT. De façon inattendue, les souris Ptenflox/flox;Amhr2cre/+ ont aussi présenté un phénotype de sous-fertilité qui n’était pas d’origine ovarienne. Il a récemment été démontré que la souche Amhr2cre dirige l’expression de Cre non seulement aux cellules de la granulosa, mais aussi au stroma utérin et au myomètre. Le second objectif de ce travail était donc de démontrer si et comment le phénotype d’infertilité chez les souris Ptenflox/flox;Amhr2cre/+ pouvait découler d’un défaut utérin. Lors de l'implantation, les cellules du stroma utérin se différencient en cellules déciduelles pour former la décidua maternelle (DM), qui se régresse ensuite par apoptose afin de faciliter l’invasion des cellules trophoblastiques. De plus, la DM, en collaboration avec le tissu foetal, recrute des uNKs dont le rôle est de remodeler les artères spiralées pour augmenter l’apport sanguin maternel vers le foetus en développement. Nous avons pu démontrer que l'utérus des femelles gestantes Ptenflox/flox;Amhr2cre/+ présentait une DM anormalement résistante à l'apoptose, moins de uNKs et des artères spiralées non-remodelées. Par conséquent, l’invasion des cellules du trophoblaste était restreinte, compromettant le développement et la survie de l'embryon. Nous avons donc établi pour la première fois l’importance de Pten lors de la décidualisation et de l’invasion du trophoblaste.

The involvement of nitric oxide in bovine follicular development and ovulation

Comprendre les événements paracriniens qui régulent la fertilité chez la vache est nécessaire non seulement en raison de l'importance agricole de cette espèce, mais aussi pour son utilisation potentielle comme modèle chez l’humain. L'oxyde nitrique (NO), un gaz de radicaux libres, a été impliqué dans la croissance folliculaire et l'ovulation chez les rongeurs et d'autres espèces, mais chez la vache c’est une énigme fascinante : le NO est produit par les cellules de la granulosa bovine et est régulé par la FSH, mais la présence et le profil d'expression des enzymes responsables de la synthèse de NO (NOS) dans les cellules de la granulosa tout au long de la croissance folliculaire ne sont pas claires. Les objectifs de cette thèse sont: (1) élucider le mécanisme de contrôle des NOS et les conséquences de la production d'oxyde nitrique pour le fonctionnement des cellules de la granulosa au cours du développement folliculaire chez la vache et (2) déterminer la régulation des NOS pendant la cascade ovulatoire induite par LH chez les cellules de la granulosa bovine et si l'activité des NOS pour l’expression des gènes critiques dans la cascade ovulatoire chez cette espèce. Les résultats sont séparés en 2 articles. Dans le premier article, la régulation de NOS2 dans les cellules de la granulosa bovine a été explorée. L'abondance des ARNm codant pour NOS2 a été stimulée par la FSH et l’IGF1 en augmentant l’estradiol, et un blocage de l'action de l’estradiol a conséquemment réduit les niveaux d'ARNm codant pour NOS2. De plus, l'inhibition de l'activité des NOS a augmenté l'apoptose dans les cellules de la granulosa in vitro. Dans le second article, il a été démontré que le pic de LH induit une activation des NOS dans les cellules de la granulosa, et que l'activité de NOS induit la production de NO, ce qui est essentiel pour l’expression des gènes critiques dans la cascade ovulatoire induite par LH comme EREG/AREG/PTGS2. Ensemble, les résultats présentés dans ces 2 articles suggèrent que les niveaux physiologiques d'activité des NOS peuvent contribuer à la croissance et la survie des cellules de la granulosa et indiquent également que NO peut être essentiel pour l'ovulation chez les bovins.

Elucidation of the biological roles of Wnt5a signaling in follicle development

La santé folliculaire est déterminée par un nombre de facteurs endocriniens, paracrines et autocrines. Les gonadotrophines hypophysaires sont les principaux moteurs du développement du follicule, mais leurs actions sont modulées localement par les hormones et des facteurs de croissance. Les glycoprotéines de la famille des WNTs représentent une grande famille de molécules impliquées dans différentes voies de signalisation. Ils sont sécrétés dans le but de moduler et coordonner la réponse des follicules aux gonadotrophines, et leurs activités sont indispensables à la fonction ovarienne et à la fertilité féminine. Les WNTs sont généralement classés en fonction de la (des) voie(s) qu’ils activent. Le rôle des membres de la voie canonique WNT et de ses composants tels que CTNNB1, WNT4, WNT2, FZD1 et FZD4 est bien établi au cours du développement du follicule chez les rongeurs. Un rôle similaire des WNTs dans les espèces mono-ovulatoires demeure essentiellement inconnu. De plus, le rôle des WNT non canoniques dans l'ovaire de rongeurs est méconnu. Les objectifs de cette thèse sont (1) d'élucider la régulation hormonale de l'expression de WNT5A et le rôle physiologique de WNT5A dans les cellules de la granulosa bovine in vitro et (2) d'identifier les rôles physiologiques de WNT5A dans l'ovaire de souris par inactivation génique conditionnelle. Chacun de ces objectifs a mené à la publication d’un article à partir des résultats obtenus au cours de cette thèse. Dans le premier article, le rôle de WNT5A dans les cellules de la granulosa bovine a été étudié in vitro. Nous avons constaté que WNT5A est un régulateur négatif de la stéroïdogenèse stimulée par la FSH issue des cellules de la granulosa, et qu'il agit en supprimant l'activité de signalisation des WNTs canoniques tout en induisant la voie de signalisation MAPK8/JUN. le deuxième article, afin d’examiner le rôle de deux WNTs non-canoniques, WNT5A et WNT11, à différents stades de développement folliculaire, nous avons généré des modèles de souris knock-out conditionnels ciblant les cellules de la granulosa pour chacun de ces WNTs. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence que WNT5A est nécessaire pour assurer la fertilité normale chez la femelle, le développement folliculaire et la stéroïdogenèse ovarienne. Il est aussi un antagoniste de la réponse aux gonadotrophines, agissant par l’intermédiaire de la suppression de la signalisation canonique des WNTs. Chez les souris knock-out pour WNT11, nous ne constatons aucun défaut important dans la fertilité des femelles. L’ensemble de notre travail met en évidence que WNT5A est essentiel pour le développement normal du follicule et qu’il agit pour inhiber la différenciation des cellules de la granulosa. En résumé, nous avons fourni une étude novatrice et approfondie, utilisant plusieurs modèles et techniques pour déterminer les mécanismes par lesquels WNT5A régule le développement des follicules.

Une approche moléculaire pour mieux comprendre l'infertilité chez la vache laitière

Au cours des dernières années, une sélection génétique importante a été faite pour améliorer la production de lait des bovins, ceci au détriment des performances reproductives. Cette diminution de performance n’a cependant pas été rapportée chez la génisse présentant un même potentiel génétique. Cette immense production de lait et les changements métaboliques qui l’accompagnent ont donc un impact négatif sur l’efficacité reproductive des vaches laitières qui subissent un stress métabolique supérieur à celui des génisses. Le but de l’étude était d’acquérir une meilleure connaissance des différences moléculaires et métaboliques entre ces deux groupes d’animaux pour amener à une meilleure compréhension de la pathogenèse de l’infertilité chez la vache laitière. Pour ce faire, les vagues folliculaires de vaches en lactation (30-50 jours en lait; N = 12) et de génisses (N = 10) ont été synchronisées par ablation écho guidée des follicules et par traitement hormonal avec injection de prostaglandine et insertion d’un implant de progestérone. L’aspiration du liquide folliculaire et des cellules de la granulosa du follicule dominant a été faite au jour 6. Les paramètres métaboliques mesurés chez les animaux à partir de prises de sang, faites au jour 6, confirment un plus grand stress métabolique chez la vache, les niveaux de BHBA, acides biliaires et cholestérol étant plus élevés et le niveau de glucose plus bas chez celles-ci. Un total de six échantillons a été utilisé pour le séquençage d’ARN et des analyses bio-informatiques ont été effectuées. Plusieurs gènes et voies de signalisation ont présenté des différences entre les deux groupes d’animaux incluant le cycle cellulaire et la production d’hormones. Une confirmation des résultats par PCR en temps réel a été faite, mais la grande variation intragroupe a nui à l’obtention de résultats significatifs. Conjointement, une culture primaire de cellules de la granulosa a été réalisée pour évaluer l’effet des acides biliaires sur la stéroïdogenèse suite à la détection d’une plus grande quantité de ceux-ci chez la vache laitière. La présence d’acide biliaire dans la culture cellulaire cause une diminution de l’accumulation d’estradiol ainsi que de l’expression des gènes CYP19A1 et CYP11A1. Les résultats présentés dans ce mémoire indiquent une différence potentielle au niveau métabolique et moléculaire des follicules dominants entre la vache laitière et la génisse pouvant avoir une responsabilité dans la diminution de l’efficacité reproductive observée chez la vache laitière.

TGF-beta superfamily members and ovarian follicle development

In recent years, exciting progress has been made towards unravelling the complex intraovarian control mechanisms that, in concert with systemic signals, coordinate the recruitment, selection and growth of follicles from the primordial stage through to ovulation and corpus luteum formation. A plethora of growth factors, many belonging to the transforming growth factor-beta (TGF-beta) superfamily, are expressed by ovarian somatic cells and oocytes in a developmental, stage-related manner and function as intraovarian regulators of folliculogenesis. Two such factors, bone morphogenetic proteins, RMP-4 and BMP-7, are expressed by ovarian stromal cells and/or theca cells and have recently been implicated as positive regulators of the primordial-to-primary follicle transition. In contrast, evidence indicates a negative role for anti-Mullerian hormone (AMH, also known as Mullerian-inhibiting substance) of pre-granulosa/granulosa cell origin in this key event and subsequent progression to the antral stage. Two other TGF-beta superfamily members, growth and differentiation factor-9 (GDF-9) and BMP-15 (also known as GDF-9B) are expressed in an oocyte-specific manner from a very early stage and play key roles in promoting follicle growth beyond the primary stage; mice with null mutations in the gdf-9 gene or ewes with inactivating mutations in gdf-9 or bmp-15 genes are infertile with follicle development arrested at the primary stage. Studies on later stages of follicle development indicate positive roles for granulosa cell-derived activin, BMP-2, -5 and -6, theca cell-derived BMP-2, -4 and -7 and oocyte-derived BMP-6 in promoting granulosa cell proliferation, follicle survival and prevention of premature luteinization and/or atresia. Concomitantly, activin, TGF-beta and several BMPs may exert paracrine actions on theca cells to attenuate LH-dependent androgen production in small to medium-size antral follicles. Dominant follicle selection in monovular species may depend on differential FSH sensitivity amongst a growing cohort of small antral follicles. Changes in intrafollicular activins, GDF-9, AMH and several BMPs may contribute to this selection process by modulating both FSH- and IGF-dependent signalling pathways in granulosa cells. Activin may also play a positive role in oocyte maturation and acquisition of developmental competence. in addition to its endocrine role to suppress FSH secretion, increased output of inhibin by the selected dominant follicle(s) may upregulate LH-induced androgen secretion that is required to sustain a high level of oestradiol secretion during the pre-ovulatory phase. Advances in our understanding of intraovarian regulatory mechanisms should facilitate the development of new approaches for monitoring and manipulating ovarian function and improving fertility in domesticated livestock, endangered species and man.

Local roles of TGF-beta superfamily members in the control of ovarian follicle development

Members of the transforming growth factor-beta (TGF-beta) superfamily have wide-ranging influences on many tissue and organ systems including the ovary. Two recently discovered TGF-beta superfamily members, growth/differentiation factor-9 (GDF-9) and bone morphogenetic protein-15 (BMP-15; also designated as GDF-9B) are expressed in an oocyte-specific manner from a very early stage and play a key role in promoting follicle growth beyond the primary stage. Follicle growth to the small antral stage does not require gonadotrophins but appears to be driven by local autocrine/paracrine signals from both somatic cell types (granulosa and theca) and from the oocyte. TGF-beta superfamily members expressed by follicular cells and implicated in this phase of follicle development include TGF-beta, activin, GDF-9/9B and several BMPs. Acquisition of follicle-stimulating hormone (FSH) responsiveness is a pre-requisite for growth beyond the small antral stage and evidence indicates an autocrine role for granulosa-derived activin in promoting granulosa cell proliferation, FSH receptor expression and aromatase activity. Indeed, some of the effects of FSH on granulosa cells may be mediated by endogenous activin. At the same time, activin may act on theca cells to attenuate luteinizing hormone (LH)-dependent androgen production in small to medium-size antral follicles. Dominant follicle selection appears to depend on differential FSH sensitivity amongst a growing cohort of small antral follicles. Activin may contribute to this selection process by sensitizing those follicles with the highest "activin tone" to FSH. Production of inhibin, like oestradiol, increases in selected dominant follicles, in an FSH- and insulin-like growth factor-dependent manner and may exert a paracrine action on theca cells to upregulate LH-induced secretion of androgen, an essential requirement for further oestradiol secretion by the pre-ovulatory follicle. Like activin, BMP-4 and -7 (mostly from theca), and BMP-6 (mostly from oocyte), can enhance oestradiol and inhibin secretion by bovine granulosa cells while suppressing progesterone secretion; this suggests a functional role in delaying follicle luteinization and/or atresia. Follistatin, on the other hand, may favor luteinization and/or atresia by bio-neutralizing intrafollicular activin and BMPs. Activin receptors are expressed by the oocyte and activin may have a further intrafollicular role in the terminal stages of follicle differentiation to promote oocyte maturation and developmental competence. In a reciprocal manner, oocyte-derived GDF-9/9B may act on the surrounding cumulus granulosa cells to attenuate oestradiol output and promote progesterone and hyaluronic acid production, mucification and cumulus expansion.(C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Changes in expression of bone morphogenetic proteins (BMPs), their receptors and inhibin co-receptor betaglycan during bovine antral follicle development: inhibin can antagonize the suppressive effect of BMPs on thecal androgen production

We reported previously that bone morphogenetic proteins (BMPs) potently suppress CYP17 expression and androgen production by bovine theca interna cells (TC) in vitro. In this study, real-time PCR was used to analyse gene expression in TC and granulosa cell (GC) layers from developing bovine antral follicles (1-18 mm). Abundance of mRNA transcripts for four BMPs (BMP2, BMP4, BMP6, and BMP7) and associated type I (BMPR1A, BMPR1B, ACVR1 and ACVR1B) and type II (BMPR2, ACVR2A and ACVR2B) receptors showed relatively modest, though significant, changes during follicle development. BMP2 was selectively expressed in GC, while BMP6, BMP7 and betaglycan (TGFBR3) were more abundant in TC. Abundance of betaglycan mRNA (inhibin co-receptor) in TC increased progressively (fivefold; P<0.001) as follicles grew from 1-2 to 9-10 mm. This suggests a shift in thecal responsiveness to GC-derived inhibin, produced in increasing amounts as follicles achieve dominance. This prompted us to investigate whether inhibin can function as a physiological antagonist of BMP action on bovine TC in vitro, in a manner comparable to that for activin signalling. BMP4, BMP6 and BMP7 abolished LH-induced androstenedione secretion and suppressed CYP17 mRNA >200-fold (P<0.001), while co-treatment with inhibin-A reversed the suppressive action of BMP in each case (P<0.001). Results support a physiological role for granulosa-derived inhibin as an antagonist of BMP action on thecal androgen synthesis. A shift in intrafollicular balance between thecal BMP signalling (inhibitory for androgen synthesis) and betaglycan-dependent inhibin signalling (stimulatory for androgen synthesis) accords with the physiological requirement to deliver an adequate supply of aromatase substrate to GC of developing follicles.

Intra-ovarian roles of activins and inhibins

Granulosa cells are the main ovarian source of inhibins, activins and activin-binding protein (follistatin) while germ (oogonia, oocytes) and somatic (theca, granulosa, luteal) cells express activin receptors, signaling components and inhibin co-receptor (betaglycan). Activins are implicated in various intra-ovarian roles including germ cell survival and primordial follicle assembly; follicle growth from preantral to mid-antral stages; suppression of thecal androgen production; promotion of granulosa cell proliferation, FSHR and CYP19A1 expression; enhancement of oocyte developmental competence; retardation of follicle luteinization and/or atresia and involvement in luteolysis. Inhibins (primarily inhibin A) are produced in greatest amounts by preovulatory follicles (and corpus luteum in primates) and suppress FSH secretion through endocrine negative feedback. Together with follistatin, inhibins act locally to oppose auto-/paracrine activin (and BMP) signaling thus modulating many of the above processes. The balance between activin-inhibin shifts during follicle development with activin signalling prevailing at earlier stages but declining as inhibin and betaglycan expression rise.

Theca cells and the regulation of ovarian androgen production

Theca cells are essential for female reproduction being the source of androgens that are precursors for follicular oestrogen synthesis and also signal through androgen receptors (AR) in the ovary and elsewhere. Theca cells arise from mesenchymal cells around the secondary follicle stage. Their recruitment, proliferation and cytodifferentiation are influenced, directly or indirectly, by paracrine signals from granulosa cells and oocyte although uncertainty remains over which are the critically important signals at particular stages. In a reciprocal manner, theca cells secrete factors that influence granulosa cell proliferation and differentiation at different follicle stages. Differentiated theca interna cells acquire responsiveness to luteinizing hormone (LH) and other endocrine signals and express components of the steroidogenic machinery required for androgen biosynthesis. They also express insulin-like peptide 3 (INSL3) and its receptor (RXFP2), levels of which increase during bovine antral follicle development. INSL3 signaling may play a role in promoting androgen biosynthesis since knockdown of either INSL3 or its receptor (RXFP2) in bovine theca cells inhibits androgen biosynthesis while exogenous INSL3 can raise androgen secretion. Bone morphogenetic proteins (BMPs) of thecal or granulosal origin suppress thecal production of both INSL3 and androgen. Inhibin, produced in greatest amounts by granulosa cells of preovulatory follicles, reverses these BMP actions. Thus, BMP-induced inhibition of thecal androgen production may be mediated by reduced INSL3-RXFP2 signaling. Activins also inhibit androgen production in an inhibin-reversible manner and recent evidence in sheep indicates that theca cells synthesize and secrete activin, implying an autocrine role in suppressing androgen biosynthesis in smaller follicles, akin to that envisaged for BMPs.

Dysregulation of granulosal bone morphogenetic protein receptor 1B density is associated with reduced ovarian reserve and the age-related decline in human fertility

Reproductive ageing is linked to the depletion of ovarian primordial follicles, which causes an irreversible change to ovarian cellular function and the capacity to reproduce. The current study aimed to profile the expression of bone morphogenetic protein receptor, (BMPR1B) in 53 IVF patients exhibiting different degrees of primordial follicle depletion. The granulosa cell receptor density was measured in 403 follicles via flow cytometry. A decline in BMPR1B density occurred at the time of dominant follicle selection and during the terminal stage of folliculogenesis in the 23-30 y good ovarian reserve patients. The 40+ y poor ovarian reserve patients experienced a reversal of this pattern. The results demonstrate an association between age-induced depletion of the ovarian reserve and BMPR1B receptor density at the two critical time points of dominant follicle selection and pre-ovulatory follicle maturation. Dysregulation of BMP receptor signalling may inhibit the normal steroidogenic differentiation required for maturation in older patients.

In vitro Survival of Follicles Collected from Domestic Cats' Ovaries at Different Stages of Oestrous Cycle and Cultured with IGF-1

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)