University of Oulu

Role of Wnt4 signaling in mammalian sex determination, ovariogenesis and female sex duct differentiation

Saved in:
Author: Prunskaite-Hyyryläinen, Renata1,2,3,4
Organizations: 1University of Oulu Graduate School
2University of Oulu, Faculty of Biochemistry and Molecular Medicine
3University of Oulu, Biocenter Oulu
4Center for Cell-Matrix research
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 1.3 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526204727
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2014
Publish Date: 2014-05-20
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Health and Biosciences of the University of Oulu for public defence in the Auditorium of Kastelli Research Centre (Aapistie 1), on 30 May 2014, at 12 noon
Tutor: Professor Seppo J. Vainio
Reviewer: Docent Marja Mikkola
Docent Olli Ritvos
Opponent: Professor Martin M. Matzuk
Description:

Abstract

Mammalian female sex development was considered a default developmental pathway. However, the deletion of the Wnt4 gene, a member of the Wnt family of secreted signals, was shown to reverse the sex of XX female mouse embryo and caused exhibition of certain male characteristics. This indicated that the female sexual development cannot be default but depends on active signaling and cell-cell interaction.

The aim of the current study was to reveal the functional role of the Wnt4 gene in the control of sex determination, ovariogenesis and female sex duct formation.

This study demonstrates that testosterone is produced by the ovary of Wnt4-deficient female embryos. The inhibition of androgen action by an antiandrogen, flutamide, during gestation leads to complete degeneration of the Wolffian ducts in 80% of the Wnt4 mutant females. This suggests that testosterone is the possible mediator of the masculinization phenotype in Wnt4-deficient females. Wnt4 is expressed by ovarian somatic cells, which are vital for the control of female germline development. This work has shown that Wnt4 is the factor maintaining germ cell cysts, cell-cell interaction and early follicular gene expression. In addition, the findings indicate a critical role for Wnt4/5a signaling in meiosis. Our research has proven that Wnt4 has roles during postnatal ovary development as its defective signaling leads to premature ovarian failure associated with diminished Amh levels, defective basement membrane and cell polarization.

The Mullerian duct, the anlagen of oviduct, uterus and upper part of vagina, does not form in Wnt4-deficient females. This study indicates that Wnt4 is needed for migration initiation and maintenance during Mullerian duct formation prenatally. During the postnatal uterine differentiation Wnt4 is essential for endometrial gland formation.

The present study provides new evidence for Wnt4 function during embryonic and adult female sexual differentiation.

see all

Tiivistelmä

Nisäkkäiden naaraspuolista kehitystä pidettiin aiemmin sukupuolisen erilaistumiskehityksen oletusarvona. Signaloivien proteiinien Wnt-perheeseen kuuluvan Wnt4-geenin puutteen todettiin kuitenkin johtavan XX naarasalkion sukupuolen kääntymisen koiraaksi sekä aiheuttavan tiettyjä koiraille ominaisia piirteitä. Tämä osoitti, ettei naaraspuolinen kehitys ole oletusarvo, vaan se riippuu aktiivisesta signaloinnista ja solujen välisestä interaktiosta.

Tämän väitöstutkimuksen tarkoitus oli selvittää Wnt4-geenin roolia sukupuolen määräytymisessä, munasarjojen kehittymisessä sekä naaraan sukupuolitiehyitten muodostumisessa.

Tutkimuksessa osoitettiin, että munasarjat tuottavat testosteronia niillä naaraspuolisilla alkioilla, joilta puuttuu Wnt4-geeni. 80 prosentilla naaraista, joilla on Wnt4-geenin puute, androgeenivaikutuksen esto raskauden aikana annettavalla antiandrogeenilla, flutamidilla, estää sukupuolen vaihtumisen fenotyypin. Tämä viittaa siihen, että testosteroni toimii mahdollisena koiraan fenotyypin välittäjänä naarailla, joilta puuttuu Wnt4-geeni. Wnt4 ilmentyy munasarjojen somaattisissa soluissa, jotka ovat tärkeitä naaraspuolisen ituradan kehityksen säätelyn kannalta. Väitöstutkimus osoittaa, että Wnt4 on itusoluryppäitä, solujen välistä interaktiota sekä varhaista follikkeligeeni-ilmentymistä ylläpitävä tekijä. Tulokset osoittavat myös, että Wnt4/5a -signaloinnilla on tärkeä rooli meioosissa. Tutkimus osoittaa lisäksi, että Wnt4 vaikuttaa munasarjojen kehitykseen myös syntymän jälkeen. Puutteellinen signalointi alentaa Anti-Müllerian hormonin tasoa, heikentää tyvikalvoa ja vähentää solujen polarisaatiota, joka johtaa ennenaikaiseen munasarjojen toiminnan hiipumiseen.

Müllerin tiehyet, joista myöhemmin kehittyvät munanjohtimet, kohtu ja vaginan yläosa, jäävät kokonaan muodostumatta naarailla, joilta puuttuu Wnt4-geeni. Tulokset viittaavat siihen, että Wnt4 on tarpeen alkioaikaiseen Müllerin tiehyen muodostavien solujen liikkeellelähtöön ja ylläpitoon. Wnt4:llä on myös keskeinen rooli kohturauhasten muodostumisessa sukukypsyyden saavuttamisen aikana ja sen jälkeen.

see all

Series: Acta Universitatis Ouluensis. D, Medica
ISSN: 0355-3221
ISSN-E: 1796-2234
ISSN-L: 0355-3221
ISBN: 978-952-62-0472-7
ISBN Print: 978-952-62-0471-0
Issue: 1250
Subjects:
Copyright information: © University of Oulu, 2014. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.