Ultrastructure of synaptic terminals in nucleus infundibularis and nucleus supraopticus of Passer domesticus

Summary Axo-dendritic and axo-somatic synapses and complex axo-dendritic junctions from the nucleus infundibularis and nucleus supraopticus of Passer domesticus were studied in the electron microscope. A morphological asymmetry, represented by clustering of synaptic vesicles (of about 500 Å diameter) at the presynaptic membrane and a thickening of and subsynaptic web formation at the postsynaptic membrane, was observed in the axo-dendritic and axo-somatic synapses, and to a smaller extent in the complex axo-dendritic junctions. In the hypothalamic synaptic axon terminals, as in the perikarya of nucleus infundibularis, dense-core vesicles of 800–1,000 Å mean diameter were observed in addition to the synaptic vesicles, but the 800–1,000 Å vesicles were not concentrated at the presynaptic membrane. Granules of 2,000 Å mean diameter, observed in the neurons of nucleus supraopticus, were not seen in any hypothalamic synaptic terminals. Intersynaptic filaments and an intrasynaptic band lying in the intersynaptic cleft were frequently observed. The significance of the synaptic structures was discussed in relation to neurotransmission and to possible mechanisms by which perikarya of the nucleus infundibularis and nucleus supraopticus receive nervous information.

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Zusammenfassung Mit dem Elektronenmikroskop wurden im Nucleus infundibularis und Nucleus supraopticus von Passer domesticus axo-dendritische und axo-somatische Synapsen sowie komplexe axo-dendritische Kontaktstellen untersucht. Vor allem zeichnen sich die axodendritischen und axo-somatischen Synapsen durch eine Polarität ihrer Feinstruktur aus. Diese wird in erster Linie durch eine Anhäufung von etwa 500 Å großen synaptischen Bläschen an der präsynaptischen Membran sowie durch eine Verdichtung und ein subsynaptisches Geflechtwerk an der postsynaptischen Membran gekennzeichnet. Die hypothalamischen synaptischen Axonendigungen enthalten neben den charakteristischen synaptischen Bläschen elektronendichte Granula mit einem Durchmesser von etwa 800–1000 Å; die letzteren, die u.a. auch für Perikaryen des Nucleus infundibularis charakteristisch sind, lassen sich jedoch nicht in unmittelbarer Nähe der präsynaptischen Membran nachweisen. Granula mit einem Durchmesser von etwa 2000 Å, die in den Neuronen des Nucleus supraopticus zu beobachten sind, fehlen in den hypothalamischen synaptischen Nervenendigungen. Intersynaptische Filamente und ein den Synapsenspalt füllendes intrasynaptisches Band konnten in zahlreichen Synapsen dargestellt werden. Die Bedeutung der Synapsenstrukturen wird im Hinblick auf die nervöse Übertragung und auf die Mechanismen, die der Zuleitung nervöser Informationen an den Nucleus infundibularis und Nucleus supraopticus dienen, diskutiert.

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Dedicated to Professor Ernst Horstmann.

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The investigation was supported by a scholarship of the Alexander von Humboldt-Stiftung to Dr. J. Priedkalns (on leave from the Department of Veterinary Anatomy, University of Minnesota, St. Paul, U. S. A.) and by a research grant of the Deutsche Forschungsgemeinschaft to Professor A. Oksche.     

Weitere Untersuchungen zur Feinstruktur und Innervation des Pinealorgans von Passer domesticus L.

Zusammenfassung Im Parenchym der Epiphysis cerebri von Passer domesticus kommen Nervenzellen vor. Ihre Neuriten ziehen im langgestreckten Epiphysenstiel zur Commissura habenularum. Im proximalen Endabschnitt des Epiphysenstiels wird ein Teil dieser Fasern myelinisiert. Zwischen die Nervenfasern schieben sich zahlreiche Pinealocytenausläufer; synaptische Bänder helfen die letzteren eindeutig zu identifizieren. Im Bereich der synaptischen Bänder liegen: 1. 300 Å Vesikel, 2. 300 Å Vesikel und 800–1200 Å Granula, 3. nur 800–1200 Å große granulierte Vesikel. Die Tatsache, daß in Pinealocytenausläufern nebeneinander synaptische Bänder und Granula vorkommen, und daß apikal in zilientragenden Zellen ebenfalls Granula nachweisbar sind, spricht dafür, daß bei Passer domesticus ein Pinealzelltyp sensorische und sekretorische Strukturmerkmale besitzen kann. Außerdem werden Kontaktsynapsen beobachtet; ihre praesynaptischen Fasern enthalten die gleichen Strukturelemente wie die Fasern mit synaptischen Bändern. Die Zahl der Mikrofibrillen und Mikrotubuli variiert in den Pinealocytenausläufern, in den postsynaptischen Dendriten und in den Neuriten so stark, daß es mitunter schwierig ist, diese Fortsatztypen einwandfrei zu unterscheiden und die Zahl der zum Gehirn ziehenden Neuriten exakt zu ermitteln.Efferente sympathische Nervenfasern dringen in die Bindegewebssepten der Epiphyse ein. Sie enthalten Granula mit einem Durchmesser von 300–500 Å und 800–1200 Å. Nach Injektion von Nialamid zeigen beide Granulatypen einen elektronendichten Kern. Mikrospektrographisch ist Serotonin und Noradrenalin in diesen Nervenfasern nachweisbar. Das Material dieser Studie enthält keinen fluoreszenzmikroskopischen oder elektronenmikroskopischen Hinweis darauf, daß die sympathischen Nervenfasern durch die Basalmembran in den Zellverband des Epiphysenparenchyms eintreten. Im elektronenmikroskopischen Bild haben manche Pinealocytenausläufer eine Ähnlichkeit mit autonomen Nervenfasern.Die funktionelle Bedeutung der Vogelepiphyse als photo-neuro-endokrines Organ wird diskutiert.

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Further investigations on the structure and innervation of the pineal organ of Passer domesticus L.

Summary The pineal organ of Passer domesticus contains nerve cells within its parenchyma. Axons of the nerve cells run within the elongated stalk of the pineal organ to the habenular commissure. At the proximal end of the stalk, some axons become myelinated. In the stalk, the axons intermingle with pinealocyte processes containing synaptic ribbons. The synaptic ribbons are in contact with (1) vesicles with a diameter of 300 Å; (2) 300 Å diameter vesicles and 800–1,200 Å diameter dense-core granules; or (3) the dense-core granules only. Dense-core granules are also present in pinealocytes with 9+0 type cilia. These results suggest that sensory and secretory structures are present in the same pineal cell type. Furthermore, conventional synapses are present between receptor and nerve cells: The presynaptic fibers have the same structure as the fibers containing synaptic ribbons. The numbers of microfibrils and microtubules vary among postsynaptic fibers (dendrites), the pinealocyte processes, and the neurites. Thus it is difficult to obtain an exact count of the number of axons running to the brain.Efferent sympathetic nerve fibers enter the pineal organ associated with the connective tissue surrounding blood vessels. The fibers show granules of 300–500 Å diameter or 800–1,200 Å diameter. After nialamide injection, both types of granules contain a dense core. Microspectrographically serotonin and noradrenaline are demonstrated in the sympathetic nerve fibers. There is no evidence found in the material of this study to suggest that sympathetic nerve fibers perforate the basement membrane and enter the parenchymal cell complexes of the pineal organ. Pinealocyte processes and sympathetic nerve fibers often show a very similar ultrastructural pattern.The role of the avian pineal organ in photo-neuro-endocrine regulation is discussed.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Elektronenmikroskopische Untersuchung der neurosekretorischen Zellen im Hypothalamus der Maus

Zusammenfassung Die Region des Nucleus supraopticus der Maus wurde elektronenmikroskopisch untersucht. Folgende Ergebnisse wurden erzielt:Die neurosekretorischen Zellen sind durch einen stark entwickelten Golgi-Apparat und durch osmiophile Granula in seiner Lumina charakterisiert. Die Ansammlungen dieser Granula entsprechen wahrscheinlich den lichtmikroskopisch sichtbaren Neurosekretgranula.Die Granula sind elliptoid bis ovoid gestaltet und durch eine zarte Grenzmembran gegen das Neuroplasma abgegrenzt. Man kann zwei Arten von Granula, kleinere (1. Typ) und größere (2. Typ), unterscheiden. Die kleineren Granula besitzen Durchmesser von 1000–2000 Å. Zwischen ihrem Zentrum und ihrer Grenzmembran befindet sich meistens eine helle Zone. Die größeren Granula haben Durchmesser von 4000–6000 Å; ihr Inhalt wird von der Grenzmembran eng umschlossen. Zwischen beiden Granula besteht kein Übergang. Außer diesen osmiophilen Granula sieht man im Golgi-Feld multivesicular bodies, wenn auch in geringer Zahl.Die kleineren Granula sind ähnlich strukturiert und geformt wie die Golgi-Granula. Vermutlich stehen beide Gebilde zueinander in inniger genetischer Beziehung. Es konnte nicht entschieden werden, ob die größeren Granula (2. Typ) aus multivesicular bodies oder aus anderen Organellen hervorgehen.In den neurosekretorischen Zellen treten vorwiegend kugelige oder stabförmige Mitochondrien auf. Sie kommen im Perikaryon und im Fortsatz vor, sind jedoch im Golgi-Feld besonders reichlich angehäuft. Der Zelleib — ausgenommen das Golgi-Feld — ist mit Ergastoplasma gefüllt, dessen sackartig erweiterte Räume keine Sekretgranula enthalten.In seltenen Fällen treten Zentralkörperchen im Golgi-Feld und im peripheren Teil des Zelleibes auf. Im Neuroplasma des Fortsatzes befinden sich kleine osmiophile Granula mit Durchmesser 1000 Å bis zu 2000 Å. Sie ähneln den im Hinterlappen vorkommenden Elementargranula (Bargmann), andererseits den Granula des 1. Typs. Dagegen sind die den Granula des 2. Typs vergleichbaren Gebilde im Neuroplasma des Fortsatzes niemals zu finden.Die Kapillaren im Kerngebiet sind von einer Basalmembran umgeben, deren Dicke etwa 700 Å beträgt. An der Außenfläche der Basalmembran setzen die neurosekretorischen Zellen und ihre Fortsätze unmittelbar an. Eine poröse Bauweise des Endothels wurde nicht nachgewiesen.In den auf der Basalmembran fußenden Nervenendigungen sind keine oder nur wenige Sekretgranula festzustellen. Die Hauptaufgabe der Kapillaren des Kerngebietes dürfte daher nicht in der Aufnahme des Neurosekrets bestehen.     

Zur Frage einer intraventrikulären Neurosekretion

Zusammenfassung In der vorderen Wand des IV. Ventrikels und des Canalis centralis gegenüber der Area postrema liegen beim Kaninchen Nervenzellen, deren Fortsätze intraventrikulär mit 6 großen Protoplasmakugeln endigen, die mit Mitochondrien angefüllt sind. Das Perikaryon ist reich an Ergastoplasma, alle Teile der Zelle enthalten leere, 600 bis 1500 Å messende, und ein dichtes Granulum enthaltende, 650–1000 Å große Bläschen. Vermutlich werden Stoffe in den Liquor cerebrospinalis abgegeben. Dem Plasmalemm der Nervenzellen liegen Synapsen an.

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Summary In the anterior wall of the IVth ventricle, opposite to the area postrema, nerve cells are found. Their processes end with spheroid swellings extending into the ventricle. These bulbs contain a large number of mitochondria, while ergastoplasm is seen in the perikaryon. The cytoplasm of the whole cell shows vesicles (600–1500 Å) and dense-core vesicles (650–1000 Å) which might be extruded into the liquor cerebrospinalis. The plasmalemma of the perikaryon is in contact with synapses.

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Die Untersuchung wurde mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt.     

Granulierte marklose Nervenfasern in der Epiphysenregion von Anuren

Zusammenfassung In der ganzen Epiphysenregion der Anuren, vor allem aber in perivaskulärer Anordnung, sind marklose Nervenfasern zu beobachten. Ein Teil dieser Fasern enthält Vesikel vom Typ synaptischer Bläschen sowie elektronendichte Granula mit einem Durchmesser von 500–1000 bzw. 2000 Å. Die granulahaltigen Fasern dringen vereinzelt bis in die synaptischen Regionen der Epiphyse vor. Es wird darauf hingewiesen, daß eine Verletzung dieses ausgedehnten Fasersystems bei Epiphysen-Exstirpationen und die Verunreinigung des Epiphysenmaterials mit benachbarten Gewebspartien bei der Gewinnung von Epiphysen-Extrakten zu falschen Schlüssen über die Funktion der Anuren-Epiphyse führen können.

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Granulated unmyelinated nerve fibers in the pineal region of anurans

Summary The anuran pineal region, which includes the connective tissue capsule of the pineal organ and adjacent parts of brain, shows many unmyelinated nerve fibers. Most of these fibers have a perivascular location. Many of the fibers contain inclusions resembling synaptic vesicles as well as dense-core vesicles of granular appearance with diameters of either 500–1,000 Å or 2,000 Å. Isolated granulated fibers penetrate into the synaptic regions of the pineal organ. It is suggested that this extensive fiber system may be damaged during pinealectomy and that adjacent tissues containing fibers with granular inclusions may contaminate the pineal extracts. This may lead to false conclusions about the function of anuran epiphysis.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Liquorkontaktneurone im Nucleus infundibularis

Zusammenfassung Der Nucleus infundibularis verschiedener Reptilien wurde licht- und elektronenmikroskopisch untersucht. Zellen dieses Kernes entsenden Fortsätze durch ein mehrreihiges Ependym in den 3. Ventrikel und bilden dort freie, intraventrikuläre Nervenendigungen (Liquorkontakt-Nervenendigungen, Lkne). Lichtmikroskopisch konnten in der Kerngruppe a) kleine, AChE-negative, toluidinblaue und b) große, AChE-positive, mit Toluidinblau hell erscheinende Nervenzellen unterschieden werden.Die knöpfchenförmigen LKNE weisen Elemente des endoplasmatischen Retikulums, freie Ribosomen, eine wechselnde Anzahl Mitochondrien, einzelne Lysosomen, asymmetrische Zilien (Typ 9+0) mit akzessorischem Basalkörper und Zilienwurzeln auf. Zwei LKNE-Typen sind unterscheidbar: a) LKNE mit granulierten Vesikeln mit einem Durchmesser von 800–1100 Å und b) LKNE mit großen, elektronendichten Granula (Durchmesser 1200–1600 Å).Im Lumen des 3. Ventrikels treten kleinkalibrige Axone auf, die kleine, granulierte Bläschen (Durchmesser 700–900 Å) enthalten und mit den LKNE des Nucleus infundibularis intraventrikuläre Synapsen bilden.Die Perikaryen des Nucleus infundibularis weisen ein reichliches endoplasmatisches Retikulum, zahlreiche Polyribosomen, Neurotubuli und Mitochondrien auf. Ähnlich wie bei den LKNE sind zwei Perikaryenarten zu unterscheiden: a) Perikaryen mit granulierten Vesikeln (Durchmesser 800–1100 Å) und b) solche mit elektronendichten Granula (1200–1700 Å). Außerdem kommen verschiedene Arten axosomatischer und axodendritischer Synapsen vor.Die Funktion der intraventrikulären Nervenendigungen und verschiedenen Synapsenarten in der Kerngruppe wird im Hinblick auf einen Informationsaustausch zwischen dem Liquor cerebrospinalis und dem Nucleus infundibularis diskutiert.

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Liquor contacting neurons in the infundibular nucleus

Summary The infundibular nucleus of various reptiles was studied light and electron microscopically. Cells of this nucleus send processes through a stratified ependyma into the 3rd ventricle where they form free, intraventricular nerve terminals (liquor contacting nerve endings, LCNE). In the nucleus, two kinds of neurons could be distinguished light microscopically: a) small, AChE-negative, toluidine blue neurons, and b) large, AChE-positive cells staining light with toluidine blue.The club shaped LCNE contain elements of the endoplasmic reticulum, free ribosomes, a various amount of mitochondria, and single lysosomes. The terminals bear asymmetrical cilia (type 9+0) supplied with accessory basal bodies and rootlet fibres. Two kinds of LCNE are demonstrable: a) LCNE containing dense-core vesicles with a diameter of about 800–1100 Å, and b) LCNE with large, electron-dense granules (diameter about 1,200–1,600 Å). In the lumen of the 3rd ventricle, there occur small axons that contain small granulated vesicles (diameter about 700–900 Å), and that form intraventricular synapses with the LCNE of the infundibular nucleus.The perikarya of the infundibular nucleus contain an abundant endoplasmic reticulum, numerous polyribosomes, neurotubules and mitochondria. Similarly to the LCNE, two kinds of perikarya can be distinguished: a) perikarya containing granulated vesicles (diameter about 800–1100 Å), and b) perikarya with electron-dense granules (diameter about 1200–1700 Å). Furthermore, different types of axosomatic and axodendritic synapses occur.The function of the intraventricular nerve terminals and the different types of synapses in the nucleus is discussed with regard to an exchange of informations between the cerebrospinal fluid and the infundibular nucleus.

     

Liquorkontaktneurone im Nucleus infundibularis des Kükens

Zusammenfassung Die Neurone des Nucleus infundibularis des Kükens sind multipolar, teilweise bipolar. Ein Teil der ventrikulären Fortsätze der Nervenzellen dringt zwischen den Ependymzellen hindurch in den Liquor cerebrospinalis ein und bildet dort kugelförmige, intraventrikuläre Nervenendigungen (Durchmesser 3,5–5,5 ).Die Liquorkontakt-Nervenendigungen (LKNE) enthalten zahlreiche Mitochondrien, endoplasmatisches Retikulum, Polyribosomen, etwa 1300 Å große granulierte Vesikel sowie locker verteilte Mikrotubuli. Die intraventrikuläre Endigung trägt ein Cilium von Typ 9+0, von dessen Basalkörper dünne Zilienwurzeln ihren Ursprung nehmen. Manchmal kommen freie Liquorzellen auf den LKNE vor. Der die intraventrikuläre Endigung bildende ventrikuläre Fortsatz hat Dendritennatur. In der hypendymalen synaptischen Zone bilden Axone, die dense-core Vesikel (1000 Å, 1300 Å) enthalten, mit den ventrikulären Dendriten Synapsen.Die Perikaryen der Nervenzellen sind durch ein reichliches endoplasmatisches Retikulum, Polyribosomen, Golgi-Areale, Mitochondrien, granulierte Vesikel (Durchmesser 1300 Å) und zahlreiche axo-somatische Synapsen charakterisiert.Im Gebiet des Nucleus infundibularis können helle und dunkle Ependymzellen unterschieden werden. Der apikale Abschnitt der letzteren bildet kleinere und größere Plasmafortsätze. Die hellen Zellen tragen zahlreiche Zilien (Typ 9+2).Aufgrund der neuen morphologischen Daten wird die mögliche Funktion der Liquorkontaktneurone des Nucleus infundibularis diskutiert.

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Liquor contacting neurons in the infundibular nucleus of the chicken

Summary The neurons of the infundibular nucleus of the chicken are multipolar, partly bipolar. Part of the ventricular processes of the nerve cells passes by between the ependymal cells into the cerebrospinal fluid where they form globular, intraventricular nerve endings (diameter about 3,5 to 5,5 ).The liquor contacting nerve endings (LCNE) contain numerous mitochondria, endoplasmic reticulum, polyribosomes, granulated vesicles (diameter about 1300 Å) and scattered microtubules. The intraventricular terminal bears a cilium (type 9+0), its basal body gives rise to slim rootlet fibres. Sometimes, free liquor cells occur on the LCNE. The ventricular nerve processes that build up the LCNE are dendrites. In the hypendymal synaptic zone, axons containing granulated vesicles (1000 Å, 1300 Å) form synapses with the ventricular dendrites.The perikarya of the nerve cells are characterized by an abundant endoplasmic reticulum, polyribosomes, Golgi areas, mitochondria, granulated vesicles (diameter about 1300 Å) and numerous axo-somatic synapses.In the region of the infundibular nucleus, two types of ependymal cells can be distinguished: light and dark cells. The apical part of the latter forms several smaller and larger cytoplasmic processes. The light cells bear numerous cilia (type 9+2).On the basis of the new morphological data, the possible function of the liquor contacting neurons of the infundibular nucleus is discussed.

     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen am Pinealorgan von Passer domesticus

Zusammenfassung Das Pinealorgan von Passer domesticus enthält Zellen mit innengliedartigem mitochondrienreichen Stift, der eine bulböse Zilie mit 9+0 Zilienfibrillen entsendet. Randzipfel solcher Zilien, die vielfach in Gruppen anzutreffen sind, können sich in etwa 200 Å starke Lamellen fortsetzen. Konzentrische und wirbeiförmige Lamellenzüge, die von mehreren solchen Zilien ausgehen, bilden im Lumen markscheidenartige oder auch ungeordnete Membranenkomplexe. Ein direkter Zusammenhang mit Zilien konnte nur bei einem Teil dieser Lamellenkörper ermittelt werden. Der Bauplan der bulbösen Zilien entspricht den frühen Entwicklungsstadien des Photorezeptoren-Außengliedes. Es fehlen aber die für die letzteren so charakteristischen Membraninvaginationen; die Lamellenkomplexe der Vogelepiphyse haben eine ektopische Lage zur bulbösen Zilie. Oft finden sich an den Lamellenkörpern Degenerationszeichen. Diese degenerativ veränderten Strukturen erinnern an die Gebilde, die in den pinealen Lichtsinnesorganen der niederen Vertebraten aus zerfallenden Außengliedplättchen hervorgehen. Im Vergleich zu voll differenzierten pinealen Sinneszellen erscheinen die rezeptorenähnlichen Pinealocyten von P. domesticus rudimentär. Definitive funktionelle Schlüsse sind aus solchen morphologischen Vergleichen aber nicht möglich. Im Epiphysenstiel von P. domesticus verlaufen kräftige Nervenbahnen, die im Material dieser Studie ausschließlich aus marklosen Nervenfasern (Durchmesser 0,12–1,5 m) bestehen. Diese Faserzüge sind von autonomen Nervenstämmchen zu unterscheiden, die perivasculär die bindegewebige Hülle des Pinealorgans durchsetzen und stellenweise an das Parenchym vordringen. Im Pinealorgan von P. domesticus findet sich auch ein Pinealocytentyp mit 800–1200 Å großen granulierten Vesikeln, die im Golgi-Apparat dieser Zellen entstehen. Die elektronenmikroskopischen und neurohistologischen Befunde werden mit Hinweis auf verhaltensphysiologische (Gaston und Menaker) und elektrophysiologische (Ralph und Dawson) Ergebnisse diskutiert. Da das Pinealorgan von P. domesticus nach Menaker eine zentrale Komponente der biologischen Uhr beherbergt, sind Fragen nach einem sensorischen Eigenapparat und nach der sekretorischen Aktivität dieses Organs besonders aktuell.

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Electron microscopic studies of the pineal organ in Passer domesticus

Summary The pineal organ of Passer domesticus contains cells with an inner segment, rich in mitochondria, from which a bulbous 9+0 type cilium originates. These cilia are often grouped together and may form 200 Å thick lamellae. Concentric or irregular whorl-like lamellar complexes arise from a number of such cilia. The structure of the bulbous cilia corresponds to that of early developmental stages of the photoreceptor outer segment. The characteristic membrane invaginations of the retinal cones are absent in the bulbous cilia of the avian pineal organ; the lamellar complexes have a position ectopic to the cilia. Signs of degeneration are present at the lamellar bodies. The degenerated forms resemble structures that arise from disintegrating outer segment plates in the pineal photoreceptor cells of lower vertebrates. The receptor-like pinealocytes of P. domesticus appear rudimentary when compared with the fully differentiated pineal sensory cells. Definitive functional interpretations are not possible from such morphological comparisons. In the pineal stalk of P. domesticus, nerve tracts are present consisting of unmyelinated fibers of 0.12–1.50 m diameter. These nerve tracts differ from autonomic nerves that traverse perivascularly the connective tissue of the pineal capsule and in places enter the pineal organ. In the pineal organ of P. domesticus, a cell type is also found containing 800–1,200 Å diameter granular vesicles which originate in the Golgi complex. The electron microscopic and neurohistological findings are discussed with reference to experiments by Gaston and Menaker (i.e. the effect of pinealectomy on the circadian locomotor rhythm of P. domesticus) and to electrophysiological results of Ralph and Dawson. Since, according to Menaker, the pineal organ of P. domesticus is a crucial component of the endogenous time-measuring system, questions concerning the presence of a sensory apparatus and secretory activity in this organ assume a special significance.

Eine kurze Zusammenfassung der Ergebnisse wurde im Seminar on Hypothalamic and Endocrine Functions in Birds, Tokio (19.–24. Mai 1969), vorgetragen.     

Organization of human mitotic chromosomes

Summary Examinations of human mitotic chromosomes using an electron microscope since the last review in Humangenetik (Schwarzacher, 1970) were summarized. Three methods were used for preparation: ultrathinnsectioning, spreading- and critical point drying and a method for comparing cells in the light and electron microscope.These three methods showed that fibrils are the main elements of organization of chromosomes. Fibrils with a diameter of 20–40 Å, of 100 Å, of 250 Å and thick fibrils (bundles) of 500–1000 Å thickness were described.A comparison of chromosomes in the light and electron microscope showed, that metaphase chromosomes can be characterized by the number of their primary coils.Examinations of Giemsa-banding techniques with electron microscope showed fibrils as being clearly visible. G bands are coils of thick fibrils (up to 1000 Å).The methods based on these new results were discussed.

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Zusammenfassung Es wurde der Stand der Untersuchung menschlicher Mitosechromosomen im Elektronenmikroskop seit der letzten in Humangenetik erschienenen zusammenfassenden Arbeit (Schwarzacher, 1970) behandelt. Drei Methoden wurden bei der Präparation angewandt: Ultradünnschnittechnik, Spreitungs- und Kritischer-Punkt-Trocknungstechnik und vergleichende licht- und elektronenmikroskopische Methode.Alle drei Methoden zeigten, daß Fibrillen wesentlich am Bau von Chromosomen beteiligt sind. Es wurden Fibrillen mit einem Durchmesser zwischen 20 und 40 Å, Fibrillen mit ca. 100 Å, Fibrillen mit 250 Å und dicke Fibrillen (Bündel) mit 500–1000 Å Durchmesser beschrieben.Vergleichende licht- und elektronenmikroskopische Techniken zeigten, daß Metaphasechromosomen durch ihre Primärwindungen zu charakterisieren sind.Untersuchungen der Giemsabandentechniken im Elektronenmikroskop ergaben, daß Fibrillen deutlicher zur Darstellung kommen. G-Banden imponieren als Coils aus dicken Fibrillen (bis 1000 Å) aufgebaut.Aus den neuen Befunden resultierende Modelle werden diskutiert.

     

Phospholipidgranula im verhornenden Oesophagusepithel

Zusammenfassung Im Epithel des Meerschweinchenoesophagus fanden wir mit Ausnahme des Stratum corneum in jeder Schicht 0,1–0,3 große, lamellär-strukturierte Granula. Die Granula werden meistens von einer Membran (unit-membrane) umgeben, die ein lamelläres System in sich einschließt, das eine Periodizität von 60–70 Å aufweist und aus dunklen und hellen Lamellen besteht. Unsere Annahme, daß die Granula Phospholipide enthalten, wird durch die Beobachtung unterstützt, daß die Lokalisation der lichtmikroskopisch durchgeführten Baker-Reaktion vollkommen mit der Verteilung der lamellären Granula im elektronenmikroskopischen Bild übereinstimmt. Nach Pyridinextraktion ist die Baker-Reaktion negativ, während im elektronenmikroskopischen Material an Stelle der Granula nur Vakuolen zu finden sind.Die Granula erscheinen im Stratum germinativum meistens in Verbindung mit dem Golgiapparat und entleeren sich in Höhe des Stratum granulosum in den interzellulären Raum. Zwischen den Lamellen des Stratum corneum ist das Material der Granula als eine homogene, dunkle, amorphe Deckschicht vorhanden. Ihre Aufgabe besteht wahrscheinlich in der Steigerung der Resistenz der Hornschicht.

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Summary Lamellated granules of 0,1 to 0,3 in diameter are consistently found in all strata of the keratinizing epithelium of the guinea pig oesophagus. The granules are surrounded by a single membrane (unit membrane) and contain a lamellated system consisting of dark and light bands showing a periodicity of 60 to 70 Å. The supposed phospholipid nature of the granules was supported by the positive Baker-reaction at the light microscope level. The distribution of the Baker-positive substance was identical with that of the lamellated granules at the electron micrograph. After extraction with pyridin, the Baker-reaction turned out to be negative while on the electron micrographs the substance of the lamellated granules was lost.The granules first appear near the Golgi region of the stratum germinativum and are emptied into the extra-cellular space at the level of the stratum granulosum. The substance of the granules, after having lost their lamellated structure, remains between the keratinized layers as a homogenous, dense material. Its function probably consists in increasing the resistance of the cornified layer against chemical agents.

     

Licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen des Saccus vasculosus und des Nervus und Tractus sacci vasculosi

Zusammenfassung Der Saccus vasculosus von Anguilla anguilla, Cyprinus carpio und Amiurus nebulosus wurde lichtmikroskopisch mit der AChE-Reaktion und dem fluoreszenzhistochemischen Monoaminnachweis, sowie elektronenmikroskopisch untersucht.Lichtmikroskopisch weisen die Liquorkontaktneurone und ihre Fortsätze eine starke AChE-Aktivität auf, während die Krönchenzellen inaktiv sind. Die AChE-positiven Fortsätze der Nervenzellen bilden Bündel, die in den Nervus sacci vasculosi eintreten und im Tractus sacci vasculosi weiterziehen. Diese AChE-positive Bahn kann nach Kreuzung zur Gegenseite bis in das Neuropil des Thalamus ventralis verfolgt werden. Die Liquorkontaktneurone des Saccus vasculosus, der Nervus und Tractus sacci vasculosi, sowie der Nucleus sacci vasculosi weisen keine Monoaminfluoreszenz auf.Auf den Perikaryen der Krönchenzellen kommen Synapsen vor, deren praesynaptisches Cytoplasma außer synaptischen Bläschen und Mitochondrien 800–1000 Å große granulierte Vesikel aufweist. Die Perikaryen der Liquorkontaktneurone enthalten neben den üblichen Cytoplasmabestandteilen dense core Vesikel, deren Durchmesser 700–900 Å beträgt. Axone, in denen granulierte Vesikel (Durchmesser 800 oder 1300 Å) vorkommen, bilden mit diesen Perikaryen Synapsen. Im basalen Teil des Saccusepithels findet man granulierte Bläschen (Durchmesser 800 oder 1400 Å) enthaltende Nervenfasern unterschiedlichen Durchmessers, ferner Synapsen. Der Nervus sacci vasculosi enthält klein- und großkalibrige, marklose Nervenfasern und vereinzelte Synapsen, während der Tractus sacci vasculosi aus vorwiegend kleinkalibrigen, marklosen Fasern besteht.

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Light and electron microscopic studies of the vascular sac and of the nervus and tractus sacci vasculosi

Summary The vascular sac of Anguilla anguilla, Cyprinus carpio and Amiurus nebulosus has been studied by light microscopy using AChE reaction and the fluorescence histochemical method for the demonstration of monoamines, and by electron microscopy.As demonstrated light microscopically, the cerebrospinal fluid (CSF) contacting neurons and their processes exert a strong AChE activity, while the coronet cells are inactive. The AChE-positive processes of the neurons form bundles that enter the nervus sacci vasculosi and pass on in the tractus sacci vasculosi. After crossing to the opposite side, this AChE-positive bundle can be traced into the neuropil of the ventral thalamus. Neither the CSF contacting neurons of the vascular sac, nor the nervus, tractus and nucleus sacci vasculosi show any monoamine fluorescence.As demonstrated electron microscopically, there are synapses on the perikarya of the coronet cells, their presynaptic cytoplasm being characterized by mitochondria, synaptic and granulated vesicles (diameter about 800 to 1000 Å). The perikarya of the CSF contacting neurons contain dense-core vesicles (diameter about 700 to 900 Å) besides of the usual cytoplasmic components. Axons displaying granulated vesicles with a diameter of 800 Å or 1300 Å, form synapses on these perikarya. In the basal part of the saccus epithelium, there are nerve fibres of different calibres containing dense-core vesicles (diameter about 800 Å or 1400 Å) and forming synapses. The nervus sacci vasculosi is characterized by thin and thick, unmyelinated nerve fibres, and rare synapses, while the tractus sacci vasculosi is composed of mainly small, unmyelinated fibres.

     

Ultrastruktur und Bildung von Poren im Endothel von porösen und geschlossenen Kapillaren

Zusammenfassung An einer Reihe von normalen und pathologisch veränderten Organen wird die Porenstruktur, Porenbildung und Porenrückbildung elektronenmikroskopisch untersucht. Die Endothelpore ist eine Diskontinuität in der Endothelwand mit einem sehr konstanten Durchmesser von 500 Å. Das Diaphragma ist nur mit der äußeren Membranlamelle am Porenrand verbunden. Diaphragmalose Poren sind etwas größer (Ø650 Å), zeigen einen glatten Porenrand und kommen besonders in verdichteten Endothelteilen vor. Frustrane Poren münden blind in Vakuolen oder liegen in porösen Endothelfalten im Gefäßlumen. Die eigentliche Bildung der Poren geschieht immer in abgeflachten ( 800 Å) Endothelteilen. Die vorbereitende Abflachung geht jedoch in den verschiedenen Endothelzonen (Periksryon, dicker Endothelwand, Cytoplasmainseln) unterschiedliche Wege. Alle diese Vorgänge stellen Vesikulation in besonderer Lage und mit besonderer Fusionsrichtung der Vesikel dar. Wegen dieser Unterschiede wird die Endothelwand in 4 Zonen eingeteilt: Perikaryon; dicke, porenlose Wandteile mit cytoplasmatischen Vesikeln; dünne, porenhaltige Teile ohne Zellorganellen; dicke Cytoplasmainseln, die die porösen Wandteile voneinander trennen. Der Vorgang der Porenrückbildung bleibt unklar. Vielleicht besteht er in der Faltung des Endothels, die zu porösen Vakuolen führt. Die Porenbildung verändert die Endotheloberfläche nicht, kann aber das Cytoplasmavolumen vermindern. Der Aufbau des Diaphragmas sowie der Mechanismus und die auslösenden Faktoren der Porenbildung werden diskutiert.

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Summary Ultrastructure, formation and disappearance of endothelial pores was studied electron microscopically in several normal or experimentally changed organs. Pores being discontinuies in the endothelial wall have a very constant diameter of 500 Å. The diaphragm at the margin of the pore is in contact with only the outer lamella of the unit membrane. Pores without a diaphragm being somewhat larger (Ø 650 Å) show a smoother margin and are to be found in endothelia with dense cytoplasm. Frustrated pores form blind openings in vacuoles or are situated in porous endothelial folds within the vessel lumen. Pores alway are formed in flattened parts of endothelium ( 800 Å). In thick capillary walls the endothelium previously is flattened by vesiculation, which differs in different zones of the wall (Perikaryon, thick continuous endothelium, and cytoplasmic islands in porous capillaries) in location and direction of vesicle fusion. Because of these differences the endothelial wall is divided in 4 zones: Perikaryon; thick parts without pores containing cytoplasmic vesicles etc.; flattened, porous parts containing no cytoplasmic organelles; thick cytoplasmic islands which separate porous parts. The process removing pores is not clear. Perhaps they are removed by folding of the endothelial surface and formation porous vacuoles. Formation of pores dosn't enlarge or reduce the surface, but may reduce the cytoplasmic volume of endothelium. The nature of diaphragm as well as the mechanism and releasing factors of the formation of pores are discussed.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft     

Synaptische Strukturen und Elementargranula in der Neurohypophyse des Meerschweinchens

Zusammenfassung Die Ultrastruktur des Nucleus infundibularis tuberis, der Zona interna, der Zona externa und des Hypophysenhinterlappens von Meerschweinchen wird beschrieben. Vergleichende Beobachtungen an den Nervenfasern der genannten Gebiete zeitigen folgende Ergebnisse:Die Axone der Zona interna und des Hypophysenhinterlappens enthalten gleichgeartete, große neurosekretorische Elementargranula (1,400 Å). Die Axonquerschnitte im Bereich des Nucleus infundibularis tuberis und der Zona externa weisen Granula gleichen Kalibers (800 Å) auf und lassen damit auf einen funktionell-morphologischen Zusammenhang des Nucleus infundiburis und der Zona externa schließen. Ob die kleinen Elementargranula das morphologische Substrat der sogenannten releasing factors darstellen oder ob es sich um adrenerge Axone und Endigungen mit typischen Katecholamingranula handelt, ist nicht zu klären.Es wird unterschieden zwischen echten Synapsen und synapsenähnlichen Kontakten. Nur erstere zeigen alle klassischen Synapsenmerkmale. Ihnen sind im Bereich der Neurohypophyse axosomatische und interaxonale Synapsen zuzuordnen. Zona externa und Hypophysenhinterlappen stellen neurohämale Kontaktzonen dar und zeichnen sich durch gleichartig konstruierte Synapsen aus. Neben interaxonalen Synapsen treten vor allem neurokapilläre Kontakte in den Vordergrund. In der Zona externa sind die Tanyzyten synaptisch mit Axonen verknüpft, so wie im Hypophysenhinterlappen die Pituizyten synaptische Verbindungen mit Nervenfasern eingehen. Die synapsenähnlichen Bildungen im Verlauf und an den Enden der Axone können somit neurokapillärer, neurotanyzytärer und neuropituizytärer Natur sein. Sie enthalten neben den synaptischen Vesikeln auch meist kleine oder große Elementargranula. Die ähnliche Morphologie der synaptischen Bildungen in der Zona externa und im Hinterlappen läßt einen gleichgearteten Inkretionsmechanismus beider neurohypophysärer Abschnitte vermuten. Tanyzyten und Pituizyten könnten dabei eine Überträgerfunktion ausüben. Eine rezeptorische Funktion der Tanyzyten wird gleichfalls diskutiert.Die Drüsenzellen der Pars intermedia der Hypophyse sind durch direkte neuroglanduläre Kontakte mit den Neuronen des Hypothalamus verknüpft. Die Axone stülpen sich hierbei tief in das Zytoplasma der Drüsenzellen ein. Es entstehen dadurch beim Meerschweinchen drei nervöse Endigungsformen, die Synapsen ausbilden: 1. Endigungen, die nur synaptische Vesikel enthalten; 2. Endigungen mit synaptischen Vesikeln und kleinen Granula; 3. Endigungen mit synaptischen Vesikeln und großen Granula.Zwischen den Drüsenzellen der Pars infundibularis der Adenohypophyse sind ebenfalls Axonquerschnitte zu beobachten. Es handelt sich dabei entweder um vegetative Faserbündel oder Nervenfasern mit kleinen Granula wie in der Zona externa (800 Å).

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Summary The ultrastructure of the nucleus infundibularis tuberis, the inner and outer layer of the median eminence and the posterior lobe of the guinea pig are described. Comparative studies on the nerve fibres of these regions lead to the following conclusions:The axons of the inner layer of the median eminence and of the posterior lobe contain similar types of large, neurosecretory elementary granules (Diameter 1400 Å).The cross-sections of the axons in the area of the nucleus infundibularis tuberis and of the outer layer of the median eminence exhibit the same sized granules (Diameter 800 Å), which points to a functional-morphological relationship between the two. Whether the small elementary granules represent the morphological substrate of the so-called releasing factors, or whether it is a question of adrenergic axons and terminations with typical catecholamine granules, is undecided.A distinction is made between true synapses and synapse-like contacts. Only the former display all the classical characteristics of synapses. To this sort must be classed the axosomatic and interaxonal synapses in the neurohypophysis. The external layer of the median eminence and the posterior lobe are distinguished by neurohaemal contact areas and show similarly constructed synapses. Of particular prominence, besides interaxonal synapses, are neurocapillary contiguities. Just as in the posterior lobe the pituicytes show synaptic connections with nerve fibres, so are the tanycytes in the outer layer of the median eminence in synaptical contact with axons. Thus the synapse-like formations along and at the endings of the axons can be of a neurocapillary, neurotanycytial and neuropituicytial nature. They contain, apart from the synaptic vesicles, mainly small but also large elementary granules. The similar morphology of the synaptic formations in the outer layer of the median eminence and the posterior lobe suggests the existence of a similar mechanism of internal secretion in both these neurohypophysial areas. Tanycytes and pituicytes could exercise a carrier function. A possible receptor-function of the tanycytes is considered.The glandular cells of the pars intermedia of the hypophysis are linked by means of direct neuroglandular contacts with the neurons of the hypothalamus, whereby the axons make deep incursions into the cytoplasm of the glandular cells. In the guinea pig three types of termination can be observed that form synapses: 1. terminations that contain only synaptic vesicles; 2. terminations with small granules; 3. terminations with large granules.Cross-sections of axons can also be observed between the glandular cells of the pars infundibularis of the adenohypophysis. Here they can be identified either as vegetative fibre-bundles or as nerve fibres with small granules, such as occur in the outer layer of the median eminence (Diameter 800 Å).

     

Weitere elektronenmikroskopische Untersuchungen am Pinealorgan vonPhoxinus laevis (Teleostei,Cyprinidae)

Zusammenfassung Auch im Pinealorgan adulter Elritzen (Phoxinus laevis) sind die Außenglieder der Sinneszellen nicht degeneriert. Der Vergleich wurde zwischen adulten Exemplaren (8,6 cm) und 19,5 Monate jüngeren Tieren (3 cm) durchgeführt. Im Verhältnis zu den Jungtieren sind die Neuropilformationen und die synaptischen Strukturen adulter Elritzen stärker ausgeprägt. Bei den letzteren enthalten die Endfüße der pinealen Rezeptoren zahlreiche synaptische Bänder und 300–400 Å große Bläschen. Die Neuropilzonen sind außerdem reich an verdichteten Membranstellen (tight junctions). Im Pinealorgan des adulten Phoxinus finden sich eigenartige Einschlußkörper, die aus konzentrischen Lamellen bestehen; ähnliche Membran wirbel hat Takahashi (1969) bei zweijährigen Goldfischen beschrieben. Häufig lassen sich in den Epiphysen adulter Elritzen Axone beobachten, die mit 500–1000 Å großen granulierten Vesikeln gefüllt sind und im Verband bahnartig zusammengefaßter markloser Nervenfasern verlaufen. Die Herkunft und Bedeutung dieser granulierten Fasern werden diskutiert, ebenso wie die funktionelle Rolle des pinealen Sinnesorgans.

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Further electron microscopic studies of the pineal organ inPhoxinus laevis (Teleostei, Cyprinidae)

Summary The outer segments of pineal receptor cells of adult (8.6 cm) European minnows (Phoxinus laevis), like the lamellated outer segments of 19.5 months younger (3 cm) specimens, did not show signs of degeneration (see also Oksche and Kirschstein, 1967). Neuropile formations and synaptic structures were more prominent in adult than in youngPhoxinus. In the adult group, the end-feet of pineal receptors contained numerous synaptic ribbons and vesicles (300–400 Å in diameter). The neuropile zones were rich in tight junctions. A peculiar structure of the pineal organ of agingPhoxinus was the inclusion body formed by concentric arrangement of lamellae. Membrane whorls similar to these inclusion bodies were described in the pineal organ of two years old goldfish (Takahashi, 1969). In the pineal organ of adultPhoxinus considerable numbers of axons containing dense-core vesicles (500–1,000 Å in diameter) were observed within tract-like bundles of unmyelinated nerve fibers. The origin and significance of these granulated fibers and the functional role of the pineal sense organ have been discussed.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Über den Charakter synaptoider Endstrukturen markloser Fasern im Epiphysenpolster (Pulvinar corporis pinealis) der Gelbbauchunke (Bombina variegata L.)

Zusammenfassung Die synaptoiden Endformationen markloser, granulierter Axone im Pulvinar corporis pinealis vonBombina variegata wurden licht- und elektronenmikroskopisch untersucht.Mit Hilfe der Zn-J-OsO₄-Methode lassen sich Vesikel vom Typ synaptischer Bläschen in den Endformationen der Fasern im Pulvinar, in den plexiformen Zonen der Epiphyse sowie in den Endigungen markloser Fasern im sekretorischen Ependym des Subcommissuralorgans selektiv darstellen. Die in den Axonen des Epiphysenpolsters vorhandenen Granula mit elektronendichtem Kern reagieren nicht.Durch Injektion von Reserpin sowie dem Benzochinolizin-Derivat Ro 4-1284 ließen sich Aussehen und Dichte der Granula mit dichtem Inhalt nicht beeinflussen.Der Charakter der Vesikel und Granula und der mögliche Mechanismus ihrer Entleerung werden diskutiert.

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On the properties of synaptoid terminations of unmyelinated fibers in the pulvinar corporis pinealis in Bombina variegata (L.)

Summary The synaptoid terminations of granulated unmyelinated fibers in the neuropile of the pulvinar corporis pinealis inBombina variegata have been studied by light and electron microscopy.Vesicles with the structural properties of synaptic vesicles in the synaptoid terminations in the pulvinar corporis pinealis as well as identically shaped vesicles in the plexiform regions of the pineal organ and in unmyelinated fibers terminating between ependymal cells of the subcommissural organ can be stained selectively by aid of the zinciodide-osmium method. On the other hand granules with electron dense core in the pulvinar do not react.Size and number of the granulated vesicles in the axons of the pulvinar cannot be influenced by injection of reserpine or the benzoquinolizine derivative Ro 4-1284.The possible mechanism of discharge of secretory material and the probability of the presence of a cholinergic mechanism are discussed.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Ultrastruktur des pinealen Sinnesapparates bei einigen Pipidae und Discoglossidae

Zusammenfassung Der Pinealkomplex der Anuren ist ein spezialisiertes Organ. Dafür sprechen sowohl physiologische Befunde als auch der histologische Aufbau, die Nervenverbindung mit dem Gehirn und die starke Blutversorgung. Degenerationszeichen sind nur an einem Teil der Rezeptorenaußenglieder zu beobachten; daneben finden sich stets voll differenzierte Sinneszellen. An der Epiphysis cerebri einiger stammesgeschichtlich bemerkenswerter Anurenformen (Pipidae: Xenopus laevis, Hymenochirus boettgeri; Discoglossidae: Bombina bombina) wird gezeigt, daß die durch Invaginationen des Plasmalemms entstandenen Außengliedstrukturen (Plättchen) nicht wie bei den Stäbchen und Zapfen der Lateralaugen auf einen bestimmten Durchmesser festgelegt sind. Aus ursprünglich zapfenähnlichen Formen entstehen durch tiefere Plasmalemmeinstülpungen Außenglieder, deren Lamellen das Innenglied kapuzenförmig überdecken. Bin weiteres Fortschreiten des Invaginationsprozesses führt zu unregelmäßigen Auf- und Abfaltungen des Außengliedes; an solchen Außengliedern treten Degenerationszeichen auf. Es werden zwei verschiedene Ablaufsformen der Degeneration beschrieben: 1. Membrankomplexe werden am distalen Pol abgestoßen; 2. Ein lytischer Abbau erfolgt von der Basis her. Diese Befunde werden unter Berücksichtigung energetischer Aspekte diskutiert. — Die Stützzellen sind offenbar zu trophischen und phagocytotischen Leistungen befähigt. Sie enthalten zahlreiche Myeloidkörper, deren Punktion ungeklärt ist. In der plexiformen Zone der Epiphysis cerebri sind neben Synapsen, die von basalen Sinneszellfortsätzen und Dendriten der Ganglienzellen gebildet werden, markhaltige und marklose Nervenfasern nachweisbar. Die marklosen Nervenfasern enthalten elektronendichte Granula. Vereinzelte elektronendichte Granula finden sich neben zahlreichen 500 Å großen Vesikeln auch in den basalen Sinneszellausläufern; die Bedeutung dieser Zelleinschlüsse ist noch ungeklärt.

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Ultrastructure of the pineal sensory apparatus in some Pipidae and Discoglossidae

Summary The pineal complex of the anura is a specialized organ as demonstrated with physiological and histological methods. It shows a connection with the brain by nerve fibers and an extensive vascularization. Physiological degeneration is seen only in a part of the outer segments of the sensory cells. In the pineal organ of several phylogenetically remarkable anuran species (Pipidae: Xenopus laevis, Hymenochirus boettgeri; Discoglossidae: Bombina bombina) the flattened sacs of the outer segment form more irregular arrangements than in the lateral eye receptors and overlap the inner segment. When the invaginations become more complex, irregular outer segments are frequently observed. In such outer segments degeneration occurs in either of two ways: 1. The membrane complexes are discarded from the apex, 2. lysis starts in the basal portion. These observations are discussed considering the energyutilization aspects. — The supporting cells seem to have trophic and phagocytic functions. These cells contain also myeloid bodies with unknown function. — The plexiform region of the pineal organ contains, in addition to the basal processes of the receptor cells and the dendrites of the nerve cells, also myelinated and unmyelinated nerve fibers. The unmyelinated fibers contain dense-core granules. Besides many vesicles with a diameter of 500 Å, there are also some dense-core granules in the basal processes of the receptor cells; the functional role of these inclusions is still open to discussion.

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Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. H. Spatz gewidmet.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Ultrastruktur der Liquorkontaktneurone des Zentralkanals des Rückenmarkes vom Karpfen (Cyprinus carpio)

Zusammenfassung Zwischen und unter den Ependymzellen des Zentralkanals des Rückenmarkes vonCyprinus carpio kommen bipolare Nervenzellen vor. Der eine Fortsatz der Neurone (Liquorkontaktneurone) verläuft zwischen den Ependymzellen hindurch, tritt in den Canalis centralis ein und bildet im Liquor cerebrospinalis eine charakteristische Nervenendigung (Liquorkontakt-Nervenendigung). Diese besteht aus einem zentralen Körper und davon radiär ausstrahlenden zahlreichen Stereozilien, sowie einer Kinozilie. Ein direkter Kontakt zwischen den Liquorkontakt-Nervenendigungen und dem Reissnerschen Faden wurde nicht beobachtet. Der ependymofugale Fortsatz der Neurone hat Axonnatur. Im Perikaryon der Nervenzellen findet man endoplasmatisches Retikulum mit glatter und rauher Oberfläche, freie Ribosomen, Golgi-Areale, sowie Mitochondrien und granulierte Vesikel (Durchmesser 700–1000 Å). Axone, die synaptische und granulierte Bläschen (Durchmesser 700–1000 Å) enthalten, bilden mit den Perikaryen und den zum Zentralkanal verlaufenden Nervenfortsätzen Synapsen. Auf den Ependymzellen konnten stellenweise atypische Zilien beobachtet werden. Der Vergleich der bisher untersuchten Tierarten zeigt, daß die Struktur der spinalen Liquorkontaktneurone von den Fischen bis zu den Säugern prinzipiell gleichartig ist.

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Ultrastructure of the CSF contacting neurons of the central canal of the spinal cord in the carp (Cyprinus carpio)

Summary Bipolar nerve cells are situated between and below the ependymal cells of the central canal of the spinal cord ofCyprinus carpio. One of the processes of the neurons (CSF contacting neurons) passes by between the ependymal cells into the central canal and forms there a characteristic nerve ending in the cerebrospinal fluid (CSF contacting nerve ending). These terminals consist of a central body with numerous stereocilia and one kinocilium. We could not observe any direct contact between the CSF contacting nerve endings and Reissner's fibre. The ependymofugal process of the nerve cells is axon-like. In the perikarya of the CSF contacting neurons, dense-core vesicles (diameter 700–1000 Å) are found besides of smooth and rough-surfaced endoplasmic reticulum, free ribosomes, Golgi areas and mitochondria. Axons containing synaptic and granulated vesicles (diameter 700–1000 Å), form synapses with the perikarya and the CSF contacting nerve processes. On the surface of single ependymal cells, atypical cilia could be observed. The comparison of the species studied up to now, shows that the structure of the spinal CSF contacting neurons is principally similar from fishes up to mammals.

     

Das elektronenmikroskopische Bild des Ovars juveniler Ratten und Kaninchen nach Stimulierung mit PMS und HCG

Zusammenfassung Die Ovarien juveniler Ratten und Kaninchen wurden vor und nach Gaben von PMS (Anteron) und HCG (Primogonyl) elektronenmikroskopisch untersucht. Die Zellen in der Umgebung der Follikel (Theka) und im Stroma ovarii entsprechen morphologisch typischen Fibrocyten. Nach Hormongaben luteinisieren die Zellen in der Theka und in einigen Stromabezirken. Sie zeigen im Elektronenmikroskop das morphologische Substrat der Steroidsynthese: Plumpe Zellform mit großem Kern und Nukleolus, Mitochondrien mit Tubuli und Vesikel, starke Ausprägung des glatten endoplasmatischen Retikulums und zahlreiche elektronendichte lipidhaltige Einschlüsse. Diese Zellen bindegewebiger Herkunft können also aufgrund der gemeinsamen Reaktion und Funktion als interstitielle Drüse bezeichnet werden. —In vitro gezüchtete Fibroblasten aus den Ovarien embryonaler, juveniler und adulter Ratten antworten auf die Zugabe von HCG ebenfalls mit einer deutlichen Vermehrung der elektronendichten lipidhaltigen Granula.

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The ultrastructure of the ovary in juvenile rats and rabbits after stimulation with PMS and HCGI. Theca and stroma (interstitial gland)

Summary Ovaries of juvenile rats and rabbits were studied before and after stimulation with PMS (Anteron-Schering/Berlin) and HCG (Primogonyl-Schering/Berlin). Without application of hormones the cells surrounding follicles (theca) and in the stroma ovarii resemble typical fibrocytes. After hormone stimulation these cells of the theca and of several areas of the stroma luteinize. As demonstrated by electron microscopy these cells contain the morphological substrate of steroid synthesis: Clumsy cells with big nuclei and nucleoli, mitochondria with tubules and vesicles, an increase of the smooth endoplasmic reticulum and numerous lipid inclusions. Therefore these cells of connective tissue origin may be described as interstitial gland, taking into account their joint reaction and function. — Fibroblast growing in vitro from ovaries of embryonal, juvenile or adult rats also respond to application of HCG with a remarcable augmentation of dense lipid inclusions.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (Schwerpunktprogramm: Embryonalpharmakologie).

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Herrn Dr. med.R. Hellenschmied zum 65. Geburtstag gewidmet.

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Jetzige Adresse von Prof.J. Diaz-Encinas: Arequipa/Peru.     

Über die Atmung synchron kultivierter Chlorella

Zusammenfassung Es wird eine Charakterisierung der verwandten Synchronkulturen von Chlorella hinsichtlich. Synchronisationsgrad und-schärfe, Verlauf der Zellentwicklung, der Substanzproduktion und Proteinsynthese gegeben.Die endogene Atmung von Chlorella durchläuft im Zuge der Zellentwicklung zwei Minima und zwei Maxima. Das erste Minimum fällt mit der Autosporenfreisetzung zusammen, das zweite liegt 4–5 Std vor Beginn der Protoplastenteilung. Während der Protoplastenteilung steigt der O₂-Verbrauch stark an und erreicht in der Mitte der Dunkelperiode das Zweieinhalbfache (Bezugsgröße Trockengewicht) bzw. Dreifache (Bezugsgröße Protein) des Minimalwertes.Die Glucoseatmung zeigt ein Maximum zur Zeit des ersten Minimums der endogenen Atmung während der Autosporenfreisetzung, einen Minimalwert von 50% des maximalen kurz vor Beginn der Protoplastenteilung. Die relative Förderung der O₂-Aufnahme durch Glucose schwankt zwischen fast 300% während der Autosporenfreisetzung und 10% während des Maximums der endogenen Atmung gegen Ende der Protoplastenteilung.Der RQ steigt, ausgehend von Werten von 1,2 und 1,3, am Ende der Lichtperiode auf 1,8–1,9 an. Diese hohen RQ-Werte sind vornehmlich auf intensive Nitratreduktion zurückzuführen. Jedoch findet auch in Abwesenheit von Nitrat ein geringer Anstieg von 1,0 auf 1,3 während der Dunkelzeit statt.

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Summary The synchronized cultures of Chlorella which were used in the experiments are described with regard to their range coefficient and rate of synchronization, and the time course of cellular development and production of dry matter and protein.The endogenous respiration of Chlorella shows two minima and two maxima during the development of the cell. The first minimum is synchronous with the time of release of autospores, whereas the second minimum is found 4–5 hours before the onset of protoplasmic cleavage. During the protoplasmic cleavage the rate of oxygen consumption increases strongly. In the middle of the dark period (light-dark-cycle 16:8 hours) it reaches 300% (related to protein content) or 250% (related to dry weight) of its minimum intensity.The consumption of oxygen of cells fed with glucose is maximal when endogenous respiration is minimal (time of release of autospores). Glucose respiration is lowest (50% of the maximum value) a few hours before the beginning of protoplasmic cleavage, i.e. when endogenous respiration reaches its second minimum. Autospores supplied with glucose have an oxygen consumption of 400% of the control cells without external substrate. By contrast, glucose intensifies the uptake of oxygen of cells with maximum endogenous respiration (time of fully performed protoplasmic cleavage) only by 10%.During the light period of the light-dark-cycle the RQ rises from 1.2–1.3 to 1.8–1.9. These high values are mainly due to a strong reduction of nitrate. However, a smaller peak of the RQ (1.3) is also observed in the absence of nitrate.

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Über die Grundzüge der hier dargelegten Befunde wurde bereits anläßlich des Deutschen Botanikertages Juni 1961 in Halle und der Arbeitstagung der Deutschen botanischen Gesellschaft im Oktober 1961 in Göttingen berichtet.     

Fluoreszenzmikroskopische und elektronenmikroskopische Untersuchungen am Pinealorgan verschiedener Vogelarten

Zusammenfassung Mit der Fluoreszenzmethode von Falck-Hillarp lassen sich Artunterschiede im Innervationsmodus der Vogelepiphyse nachweisen. Bei Passer domesticus, Carduelis chloris, Pica pica, Corvus frugilegus und Gallus domesticus treten fluoreszierende adrenerge Nervenfasern nur perivaskulär, bei Anas platyrhynchos und Excalfactoria chinensis sowohl perivaskulär als auch im Parenchym, bei Columba livia lediglich vereinzelt im Parenchym auf. Die Fluoreszenzintensität des Epiphysenparenchyms von Passer domesticus und Columba livia, die nach mikrospektrographischen Messungen auf Serotonin beruht, schwankt stark von Fanggruppe zu Fanggruppe; die großen Unterschiede sind durch tagesrhythmische Schwankungen allein nicht erklärbar. In permanenter Dunkelheit nimmt die Serotoninfluoreszenz der Taubenepiphyse beträchtlich zu. Serotonin wird auch von den aminergen Nervenfasern der Vogelepiphyse gespeichert; seine Abgabe in die Blutbahn und deren physiologische Bedeutung werden diskutiert.Die in das Lumen der Vogelepiphyse hineinragenden, von modifizierten Zilien der Pinealozyten ausgehenden Membranwirbel zeigen mit der Osmierung nach Eakin, Brandenburger, Kopsch, Kolatschev gleichartige Partikel (Durchmesser 50 Å) wie die regulär gebauten Außenglieder der retinalen und pinealen Photorezeptoren. Diese Befunde werden mit elektrophysiologischen, biochemischen und verhaltensphysiologischen Ergebnissen verglichen.

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Fluorescence and electron microscope investigations of the avian pineal organ

Summary The adrenergic innervation and the parenchymal 5-HT in the pineal organ of different avian species were investigated with the method of Falck-Hillarp. The fluorophores were identified microspectrographically. An entirely perivascular localization of adrenergic nerve fibres was observed in the pineal organs of Passer domesticus, Carduelis chloris, Pica pica, Corvus frugilegus and Gallus domesticus. The pineal organs of Anas platyrhynchos and Excalfactoria chinensis showed both perivascular and parenchymal innervation. Perivascular fibres were absent from the pineal organ of Columba livia, and only a few fine fluorescent fibres appeared in its parenchyma after pretreatment with l-dopa. The intensity of the 5-HT fluorescence of the parenchyma cells showed a high individual variability. These differences apparently do not reflect a circadian 5-HT-rhythm. Continuous darkness increased the intensity of the 5-HT-fluorescence in the pineal organ of Columba livia. 5-HT was also demonstrated within the perivascular autonomic nerve fibres of the avian pineal organ. It is probable that 5-HT is released from the pineal parenchyma into the circulation.After prolonged osmium tetroxide treatment according to Eakin, Brandenburger, Kopsch, Kolatschev, the membrane whorls that are formed by the cilia of avian pinealocytes showed osmiophilic particles 50 Å in diameter. Similar particles have been observed in the regular outer segments of retinal and pineal photoreceptor cells of lower vertebrates. The above morphological results are discussed in view of electrophysiological, biochemical and behavioural observations.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft. Herrn Prof. Dr. Ch. Owman, Lund, danke ich für die kritische Durchsicht des Manuskriptes.