Mikrospektrofluorometrische Untersuchungen der biogenen Amine im Glomus caroticum des Kaninchens nach Reserpin- und PCPA-Applikation

Zusammenfassung Die Glomera carotica von 12 Kaninchen wurden nach viertägiger Applikation von Reserpin (2 mg/kg KG; i.p.) (I), Parachlorphenylalanin-methylester-hydrochlorid (PCPA; 100 mg/kg KG; i.p.) (II) und physiologischer NaCl-Lösung (III) mit der Falckschen Fluoreszenzmethode aufgearbeitet und cytospektrofluorometrisch (Mikrospektrograph Leitz) ausgewertet.An Hand der Fluoreszenzspektren der spezifischen Glomuszellen (Typ I) ließ sich eine Depletion der Catecholamine und des Serotonins verfolgen: hiernach senkt PCPA vor allem das Serotonin, Reserpin hingegen die Catechol- und Indolamine in etwa gleichem Umfang.Durch Zerlegung einiger Gesamtspektren in die Anteile für Catecholamine und das Serotonin mit Hilfe eines Iterationsverfahrens der nichtlinearen Regression konnte gezeigt werden, daß nur eine geringfügige Beeinflussung der Catecholamin-Peakhöhe durch das Serotonin vorliegt. Über die Messung der Peakhöhe im Catecholaminbereich der Gesamtspektren konnte daher die Reduktion der Catecholamine auf 64±22% durch PCPA und auf 13±4% durch Reserpin statistisch gesichert werden.Die Befunde werden im Zusammenhang mit den möglichen Wirkungsmechanismen der applizierten Substanzen diskutiert. Eine ausführliche tabellarische Zusammenstellung der bisherigen Angaben über Gehalt und Zusammensetzung der biogenen Amine des Glomus caroticum ergänzt diese Diskussion.

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Microspectrofluorometric investigation of biogenic amines in the rabbit glomus caroticum after reserpine and PCPA treatment

Summary After the administration for 4 days of (I) reserpine (2 mg/kg body weight daily, i.p.), (II) p-chlorophenylalanine-methylester-hydrochloride (PCPA; 100 mg/kg body weight daily; i.p.) and III physiological NaCl solution, the carotid bodies of 12 rabbits were examined using Falck's fluorescence technique and evaluated cytospectrofluorometrically. Fluorescence spectra of the type I specific glomus cells revealed that a depletion of catecholamines and serotonin took place: PCPA lowered mainly serotonin, whereas reserpine depleted catechol- and indolamines about equally.It was shown by splitting of a few combined spectra with an iteration procedure of nonlinear regression, that serotonin affected slightly the height of the catecholamine peak. Thus, measuring the peak height in the catecholamine region of the total spectrum, the reduction of catecholamines to 64±22% by PCPA and to 13±4% by reserpine was statistically significant.These data are discussed in relation to possible mechanisms of action of the test substances and related to the content and nature of the biogenic amines in the carotid body.

Für technische Hilfe danken wir Fräulein B. Remki und Frau K. Wilp.     

Elektronenmikroskopischer Beitrag zur Kenntnis des Glomus caroticum (Katze)

Zusammenfassung Die submikroskopische Morphologie des Glomus caroticum der Katze wird beschrieben. Zur Anwendung kamen zwei Fixationsmedien: 1.5%iges Glutaraldehyd in 1/15 m Sørensen-Puffer (pH 7,35; 520 Milliosmol) und 2.1%ige Osmiumsäure in 0,1m s-CollidinPuffer (pH 7,35; 310 Milliosmol). Ein Vergleich der Strukturen nach Behandlung mit den beiden Mitteln ergibt erhebliche Differenzen, die in einer Entleerung der osmiophilen Bläschen, Eluation der Gewebsmatrix und der Anwesenheit von inocytosebläschen an den Hüllzell- und Endothelmembranen nach Osmiumsäurefixation (s-Collidin-gepuffert) bestehen. Nach Fixation in Glutaraldehyd (in Sørensen-Puffer) sind diese Erscheinungen nicht vorhanden, hingegen stellen sich die osmiophilen Bläschen immer gefüllt dar. Sie sind auch in Nervenendigungen und in den präterminalen Nervenfasern zu finden. Nach Iversen (1967a, b) enthalten die osmiophilen Bläschen wahrscheinlich ATP und Katecholamine im molaren Verhältnis von 14. Zur Aktivierung von ATP bei einer hypoxischen Stoffwechsellage ist ein Einstrom von Ca²⁺ Ionen notwendig, die das Membranpotential der Chemorezeptorzellen verändern. Es wird ein Innervationsmechanismus aufgrund dieser Elektrolytverschiebung diskutiert.

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Ultrastructure of the carotid body of the cat

Summary Ultrastructure of the cat carotid body was studied after fixation in either 1.5% glutaraldehyde in 1/15 Sørensen buffer (pH 7.35; 520 milliosmol), or 2.1% osmium tetroxide in 0.1 M s-collidine buffer. After fixation in osmium tetroxide, the content of osmiophilic granules was depleted, elution of the tissue matrix was observed, and pinocytotic vesicles appeared at covering and endothelial cell membranes.After fixation in glutaraldehyde, these characteristics were not observed and osmiophilic granules were always filled. Osmiophilic granules were also present in nerve endings and preterminal nerve fibers. According to Iversen (1967a, b), the osmiophilic granules probably contain ATP and catecholamines in a 14 molar ratio. To activate ATP in hypoxic states, it appears that Ca²⁺ ions must diffuse into the chemoreceptor cells to alter their membrane potential. The resulting electrolytic changes appear to be related to carotid body excitation.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Das unterschiedliche Bild organspezifischer Strukturen im Glomus caroticum und Nebennierenmark

Zusammenfassung Die organspezifischen Strukturen im Glomus caroticum und Nebennierenmark zeigen unter verschiedenen experimentellen Bedingungen ein unterschiedliches Bild. So läßt sich unter anderem durch Modifizierung der Fixationsmedien (Glutaraldehyd, Osmiumsäure in Kombination mit verschiedenen Puffern) eine optimale Differenzierung der zellulären Strukturelemente von Glomuszellen erreichen. An den osmiophilen Vesikeln fällt eine starke Variabilität ihres Erscheinungsbildes auf. Feinstrukturelle Unterschiede werden in Elektronendichte des Vesikelinhaltes, Größe und Ausbildung des Hofes sowie in Aufbau und Verlauf der Membran deutlich. Auf Grund dieser Kriterien lassen sich im wesentlichen 4 Haupttypen der Granula von seltener vorkommenden Sonderformen abgrenzen.

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Ultrastructure of secretory granules and other specific inclusions in the carotid body and adrenal medulla

Summary The organospecific structures of the carotid body and the adrenal medulla show a different appearance under various experimental conditions. Thus, it is possible to obtain an optimal differentiation of the cellular structure elements of the carotid body cells by modifying the fixatives (glutaraldehyde, osmic acid, in combination with various buffer systems).Especially the osmiophilic vesicles show a great variability in their appearance. Ultrastructural differences become evident in the electron-density of the vesicle content, in the size of the electron-lucent space (halo of the dense core), as well as in the structure and conduct of the membrane. Based on these criteria four main types of granules can be said to occur in the carotid body. These can be distinguished from more uncommon special types.

Für technische Hilfe danken wir Frl. B. Ferdinand und Frl. B. Schmaloer.     

Die Feinstruktur des Glomus caroticum beim Menschen

Zusammenfassung Die Feinstruktur des Glomus caroticum des Menschen wird beschrieben (Operationsmaterial). Die disseminierten Parenchymzellhaufen bestehen aus Glomuszellen und Stützzellen. Die Glomuszellen zeigen alle Kriterien chromaffiner Elemente, die Stützzellen entsprechen strukturell den Schwannschen Zellen. Die fenestrierten Endothelien der Gefäße weisen auf einen regen Stoffaustausch hin. Direkte Kontakte zwischen Glomuszellen und Gefäßen kommen nicht vor. Das nervenreiche Bindegewebe um die Glomuszellhaufen wird als Stratum nervosum bezeichnet. Die Nerven endigen z.T. in dem von Bindegewebszellen gekammerten Stratum nervosum, z.T. ziehen sie in das Organparenchym und bilden dort freie Endigungen, einfache Kontaktflächen und typische synaptische Verbindungen mit den Glomuszellen. Erstmals werden Mitochondriensäcke als rezeptorische Endigungen der Nerven und intraaxonale Hohlräume mit geordneten Innenstrukturen beschrieben, deren Funktion unklar ist.

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The fine structure of the human carotid body

Summary The fine structure of the human carotid body is described. The diffuse conglomerations of cells consist of glomus cells and sustentacular cells. The glomus cells show all criteria of chromaffine elements. The sustentacular cells correspond structurally to the cells of Schwann. The fenestrated endothelial cells of the blood vessels point to an active exchange of metabolic substances. No direct contact between glomus cells and the blood vessels is observed. The connective tissue which is rich in nervous material close to the glomus cells is defined as the stratum nervosum. The nerves partially end in the stratum nervosum, which is segmented by the cells of the connective tissue and on the other hand reach into the cellparenchyma of the carotid body forming free terminal endings, simple areas of contact and typical synapses with the glomus cells. Mitochondrial sacs are described for the first time as nerve receptors. Intraaxonal spaces with an organized structure are described, whose function is not understood.

     

Biogene Amine im Gehirn vom Frosch (Rana esculenta)

Zusammenfassung Mit Hilfe der Methode zur fluoreszenzmikroskopischen Lokalisation von Catechol- und Tryptaminen wurde die Verteilung dieser Stoffe im ZNS von Rana esculenta untersucht. Catecholamin- und serotoninhaltige Neurone liegen im Nucleus reticularis mesencephali. Außerdem finden sich catecholaminhaltige Nervenzellen im Organon vasculosum hypothalami und in der Area praeoptica. Diese aminproduzierenden Zellen entsenden Zellfortsätze durch die Ependymschicht in den Ventrikel. Über diese Ausläufer erfolgt möglicherweise eine Sekretion biogener Amine in den Liquor cerebrospinalis. Catecholamin- und serotoninhaltige Axone erreichen voneinander verschiedene Kerngebiete und Areale. Neben dem periventrikulären Zellager im Tuber cinereum und in der Area praeoptica werden vor allem der ventrolaterale Teil des lateralen Septumkerns, Striatum ventrale und Epistriatum von Endstrecken catecholaminhaltiger Axone durchdrungen. Serotoninhaltige Varicositäten finden sich dagegen vor allem in Kerngebieten, die in sensorische Bahnen eingeschaltet sind (Nucleus isthmi, corpus geniculatum laterale, Area praetectalis, Tectum opticum, Thalamus dorsalis, Neostriatum). Weitere Ausbreitungsgebiete 5-Hydroxytryptamin-haltiger Fasern sind die Habenula und der Nucleus interpeduncularis, Kerngebiete, über die Erregungen aus dem limbischen System auf vegetative Zentren der Medulla oblongata geleitet werden.

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Biogenic amines in the brain of the frog (Rana esculenta)

Summary The distribution of biogenic amines in the central nervous system of Rana esculenta was investigated by means of the fluorescence-microscopical detection of catecholand tryptamines. The nucleus reticularis mesencephali was found to contain numerous neurones rich in catechol- and tryptamines. Apart from this nucleus nerve cells in the organon vasculosum hypothalami and in the area praeoptica were found to contain catecholamines. The clublike processes of these neurones penetrate the ependymal layer and extend into the ventricle. These structures are presumably responsible for a secretion of biogenic amines into the cerebrospinal fluid. Catecholamine- and serotonin-containing axons terminate on different nuclei and areas. Besides the periventricular cellular layer of the tuber cinereum and the area praeoptica, the pars ventrolateralis of the nucleus septalis lateralis, striatum ventrale and epistriatum are pervaded by terminals of catecholamine-containing neurons. Serotonincontaining varicosities are mainly to be found in nuclei, which are intercalated in sensory pathways (nucleus isthmi, corpus geniculatum laterale, area praetectalis, tectum opticum, thalamus dorsalis, neostriatum). Further areas of distribution of 5-hydroxytryptamine-fibers are the habenula and the nucleus interpeduncularis, nuclei which coordinate impulses from the limbic system projecting them on visceral centers of the medulla oblongata.

Mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Die Wirkung von 6-Hydroxydopamin auf den Katecholamingehalt des Glomus caroticum der Ratte

Zusammenfassung Der Katecholamingehalt des Glomus caroticum der Ratte wurde nach chemischer Sympathektomie mit 6-OH-Dopamin histochemisch untersucht.Fluoreszenzmikroskopisch ist eine starke Verminderung der formaldehydinduzierten Fluoreszenz in den Katecholamin speichernden Glomuszellen zu beobachten. Elektronenmikroskopisch kann eine signifikante Abnahme der Anzahl der dense-cored vesicles im Zytoplasma der Glomuszellen nachgewiesen werden. Weitere zytologische Veränderungen sind an den Glomuszellen nicht zu beobachten.Das Nebennierenmark zeigt bei behandelten Tieren keine Veränderungen, die auf eine Verminderung des Katecholamin-Gehaltes schließen lassen. Fast alle adrenergen Nervenendigungen der zur Kontrolle untersuchten Organe (Iris, Herz, Darm) sind vollständig degeneriert.

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The effect of 6-hydroxydopamine on the catecholamine content of the rat carotid body

Summary This study deals with the histochemical demonstration of the catecholamine content of the rat's carotid body after administration of 6-hydroxydopamine.The specific fluorescence of the catocholamine storing cells (type I-cells) in the carotid body is strongly diminished after chemical sympathectomy. Electron microscopy reveals a significant decrease in the number of dense-cored vesicles in the cytoplasm of type I-cells. Degenerative changes are not observed in these cells.In other organs examined for control (iris, heart, intestine) nearly all adrenergic nerve terminals show complete degeneration. In the adrenal medulla no alteration of the catecholamine content occurs.

Diese Untersuchung wurde mit dankenswerter Unterstützung durch die Hochschuljubiläumsstiftung der Stadt Wien durchgeführt.     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen zur embryonalen und postembryonalen Genese der Eierstockzwischenzellen des Haushuhns

Zusammenfassung Für die Zwischenzellen des Hühnerovars gibt es embryonal und post-embryonal bindegewebige und epitheliale Quellen. Die bindegewebigen Mutterzellen sind Mesenchymzellen und Fibrozyten, die epithelialen Mutterzellen sind Wandepithelzellen der Markstranglakunen und Epoophorontubuli. Kriterien zur Unterscheidung dieser vierfachen Abstammungsmöglichkeiten der Zwischenzellen werden angegeben.

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Electronmicroscopic investigations on the embryonic and postembryonic genesis of the interstitial cells of the hen's ovary

Summary The interstitial cells of the hen's ovary have two sources: connective tissue mother cells, which are mesenchymal cells or fibrocytes, and epithelial mother cells, which are wall epithelial cells of the medullary cord lacunae or of the tubuli of the epophoron. Criteria are provided for differentiating this fourfold genesis of the interstitial cells.

     

Die Feinstruktur der Kehlkopfmuskeln des Laubfrosches,Hyla arborea arborea (L.), im Vergleich zu einem Skelettmuskel

Zusammenfassung Um Hinweise auf die Funktion des Kehlkopfes bei der Rufabgabe zu bekommen, führten wir eine vergleichende elektronenmikroskopische Untersuchung an den vier Kehlkopfmuskeln rufaktiver Laubfrösche durch. Zum weiteren Vergleich studierten wir auch einen Extremitätenmuskel.Die Kehlkopfmuskeln sind untereinander gleich gebaut, unterscheiden sich aber in mehrfacher Hinsicht vom Extremitätenmuskel: Ihre Myofibrillen sind nur ein Drittel so dick. Die Kehlkopfmuskeln enthalten sehr viele, auffallend große und dichte Mitochondrien; das sarcoplasmatische Retikulum ist mächtig entwickelt. Sie enthalten außerdem sehr viel Fett, das stets mit den Mitochondrien assoziiert ist. In beiden Muskeltypen kommt Glykogen vor; seine Menge ist in den Kehlkopfmuskeln jedoch größer als im Extremitätenmuskel. Die Zahl der motorischen Endplatten ist in den Kehlkopfmuskeln 25 mal höher als im M. plantaris longus. Die Zahl der Triaden pro Sarcomer und ihre Anordnung ist bei den beiden Muskeltypen gleich.Die Kehlkopfmuskeln winterstarrer Hyla-Männchen unterscheiden sich in ihrem Feinbau und Fettgehalt nicht von den Muskeln rufaktiver Tiere.

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The fine structure of the laryngeal muscles of the tree frog, Hyla arborea arborea (L.), compared with that of a skeletal muscle

Summary In order to obtain information on the function of the larynx during vocalization, a comparative electron microscopic study was made of the four laryngeal muscles of male tree frogs druing their vocalizing phase. A skeletal muscle (m. plantaris longus) was examined for comparison.The fine structure of the laryngeal muscles is uniform, but differs from skeletal muscles in several respects: the diameter of the myofibrils of the laryngeal muscles is only 1/3 that of the skeletal muscle. They contain many strikingly large and dense mitochondria. There is a strongly developed sarcoplasmic reticulum. Laryngeal muscles contain large quantities of fat which is always associated with mitochondria. Laryngeal muscles contain more glycogen than skeletal muscle. The number of motor endplates in laryngeal muscles is 25 times larger than in m. plantaris longus. The number of triads per sarcomere and their location is the same in both types of muscle.The laryngeal muscles of hibernating and active tree frogs do not show any difference with respect to fine structure and amount of fat.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.