Abstract Anti-Müllerian hormone (AMH) was identified originally in connection with its role in male sexual differentiation. In females, AMH is secreted by ovarian granulosa cells of growing follicles and its serum levels correlate well with the remaining number of follicles, thus reflecting ovarian reserve. The aim of this study was to explore the expression and secretion of AMH in human ovarian development and in various disorders resulting in decreased reproductive function. In fetal ovaries, AMH expression was found to be initiated at midgestation and it increased gradually towards term. In serum samples from infant girls, transient postnatal activation of the pituitary-ovarian axis was found and it occurred later in premature infants, reflected in lower serum AMH levels and lower numbers of growing follicles. This immaturity resulted in insufficient feedback from ovary to pituitary and may explain the higher levels of follicle-stimulating hormone (FSH) in these girls. Ovarian follicle reserve is typically diminished in women with primary ovarian insufficiency (POI). Assay of serum AMH may be used to identify women with POI and existing follicles, as women with FSH receptor mutation who were known to have follicles had serum AMH levels in low normal range and girls/women with Turner syndrome mosaicism had higher serum AMH levels compared with those with other karyotypes. The diagnostics and follow-up of ovarian granulosa cell tumors (GCTs) are challenging as a result of the rarity of the disease and late possible recurrences. Assay of serum AMH combined with assay of the currently used marker inhibin B was shown to improve follow-up of GCTs in individual patients, compared with serum inhibin B measurement alone. The analyses revealed that AMH and inhibin B assays perform similarly in detecting macroscopic tumors. Continuous use of combined hormonal contraceptives inhibited ovarian activity independently of the administration route, as serum AMH levels decreased significantly and similarly during oral, transdermal or vaginal administration. The decrease of serum AMH levels indicates that AMH is secreted partially from FSH-dependent follicles. The study provides novel information on AMH secretion in ovarian development, and the use of AMH assay in assessing ovarian reserve and detecting ovarian disorders such as ovarian insufficiency and GCTs. / Tiivistelmä Naisen munasarjassa munarakkuloiden granuloosasolut erittävät anti-Müllerian hormonia (AMH), ja sen pitoisuudet seerumissa heijastavat jäljellä olevien munarakkuloiden määrää. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin AMH:n eritystä ja ilmentymistä munasarjan kehityksen aikana ja erilaisissa munasarjan toiminnan häiriötiloissa. Tuloksina havaittiin, että AMH:a ilmentyy sikiökaudella munasarjassa jo keskiraskaudesta eteenpäin. Syntymän jälkeen otetuissa seeruminäytteissä todettiin ohimenevä aivolisäkkeen ja munasarjan aktivaatio, joka ilmeni myöhemmin ennenaikaisesti syntyneillä tytöillä. Heillä havaittiin vähemmän kasvavia munarakkuloita ja matalammat seerumin AMH-pitoisuudet syntymän jälkeen kuin täysiaikaisilla tytöillä. Tämä kypsymättömyys johtui todennäköisesti munasarjan riittämättömästä palautejärjestelmästä aivolisäkkeeseen, mikä voi selittää korkeammat follikkelia stimuloivan hormonin (FSH) pitoisuudet ennenaikaisesti syntyneillä tytöillä. Ennenaikainen munasarjojen toiminnan hiipuminen voi johtua esim. kromosomi- tai geenivirheestä. Naisilla, joilla on virheellinen FSH-reseptori, tiedetään olevan munarakkuloita jäljellä, ja tulokset osoittivat seerumin AMH-pitoisuuksien olevan lähes normaali näillä naisilla. Myös tytöillä ja naisilla, joilla on todettu Turnerin oireyhtymän mosaikismi, AMH-pitoisuudet olivat merkittävästi korkeammat verrattuna muihin karyotyyppeihin. Täten AMH-määrityksen avulla voidaan mahdollisesti löytää ennenaikaisesta munasarjojen toiminnan hiipumisesta kärsivien joukosta ne naiset, joilla on vielä jäljellä munarakkuloita. Munasarjan granuloosasolukasvaimen diagnostiikka ja seuranta ovat haastavia kasvaimen myöhäisen uusiutumistaipumuksen ja harvinaisuuden vuoksi. Tulokset osoittivat, että seerumin AMH-määrityksen yhdistäminen tällä hetkellä käytössä olevaan inhibiini B -määritykseen voisi parantaa yksittäisten potilaiden seurantaa makroskooppisen kasvaimen toteamisen osalta. Tutkimus osoitti hormonaalisten yhdistelmäehkäisyvalmisteiden jatkuvan käytön vähentävän munasarjan aktiivisuutta merkittävästi annostelureitistä riippumatta, koska seerumin AMH-pitoisuudet laskivat samalla tavalla ehkäisypilleriä, -rengasta ja -laastaria käyttävillä naisilla. Tutkimus toi uutta tietoa AMH:n erityksestä munasarjan kehityksen aikana sekä AMH-määrityksen käytön mahdollisuuksista munarakkuloiden määrän arvioinnissa ja eri häiriötilojen tunnistamisessa.

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. / 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.