Journal für Hirnforschung: Band 13 1972/1973 [Reprint 2021 ed.] 9783112532645, 9783112532638

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JOURNAL FÜR HIRNFORSCHUNG INTERNATIONALES

JOURNAL

FÜR

INTERNATIONAL

JOURNAL

OF

JOURNAL

INTERNATIONAL

DE

NEUROBIOLOGIE NEUROBIOLOGY NEUROBIOLOGIE

B E G R Ü N D E T VON CÉCILE U N D OSKAR VOGT U n t e r Mitwirkung des Cécile und Oskar Vogt I n s t i t u t s f ü r Hirnforschung in Düsseldorf u n d der Arbeitsgemeinschaft f ü r vergleichende Neuroanatomie der Fédération mondiale de Neurologie (World Fédération of Neurology)

HERAUSGEBER H, Adam (Wien)» J . Anthony ( P a r i s ) , J . Ariens Kappers ( A m s t e r d a m ) , E . Crosby (Ann A r b o r ) , A . Dewulf (CorbeekL o ) , J . Escolar ( Z a r a g o z a ) , R. Haßler ( F r a n k f u r t a. M.), E . Herzog ( S a n t i a g o ) , A . H o p f ( D ü s s e l d o r f ) ,

J.Jansen

(Oslo), W. Kirsche (Berlin), J. Konorski ( W a r s c h a u ) , St. Környey ( P e c s ) , Marin-Padilla (Hanover-New H a m p s h i r e ) , J . Marsala (Kosice), H . A. Matzke ( L a w r e n c e ) ,

D. Miskolczy (Tirgu-Mures),

G. Pilleri ( W a l d a u * B e r n ) , T. Ogawa

( T o k y o ) , B. Rexed (Upsala), S . A . Sarkissow ( M o s k a u ) , G. D . Smirnow ( M o s k a u ) , H. Stephan ( F r a n k f u r t a . M.), J . Szentagothai

(Budapest), W . J . C. Verhaart (Leiden), M . V o g t (Cambridge), K . G. Wingstrand ( K o p e n h a g e n ) , W. Wiinscher (Leipzig), A. D. Zurabashvili (Tbilissi)

REDAKTION

J. Anthony, Paris A. Hopf, Düsseldorf W. Kirsche, Berlin J. Szentagothai, Budapest

B A N D 13 • 1 9 7 2 / 7 3

AKADEMIE-VERLAG

B E R I , TN

Verantwortlich f ü r den I n h a l t : Prof. Dr. A. Hopf, 4 Düsseldorf; Prof. D r . W . Kirsche, 104 Berlin. Verlag: Akademie -Verlag G m b H , 10$ Berlin, Leipziger Straße 3—4; (Fernruf: 200441, Telex-Nr. 011 2020, Postscheckkonto: Berlin 35021). Bestellnummer dieses H e f t e s : 1018/13D a s „ J o u r n a l f ü r H i r n f o r s c h u n g " erscheint sechsmal jährlich. 6 H e f t e bilden einen B a n d . Der Preis je Einzelheft 25,— M. Der Preis f ü r einen B a n d b e t r ä g t 150,— M. Satz u n d D r u c k : V E B D r u c k h a u s „Maxim Gorki", 74 Altenburg. Veröffentlicht u n t e r der Lizenznummer 1326 des Presseamtes b e i m Vorsitzenden des Ministerrates der Deutschen Demokratischen R e p u b l i k .

Inhaltsverzeichnis Band 13 D e r B a n d e n t h ä l t 3 7 2 A b b i l d u n g e n u n d 35 T a b e l l e n

ANDRADE, A . N . : s. u n t e r F o x , C. A

181

ANDRADE, A . N . : s. u n t e r F o x , C. A

341

KOHLGRÜBER, W . : Ü b e r die G r ö ß e der F r i s c h v o l u mina

a n d fowl. W i t h 4 figures

173

B R O W N , J . W . : s. u n t e r SCHNITZLEIN, H . N

409

H. R.

SCHNEIDER:

Brain Cortex

genesis. W i t h 1 0 figures a n d 2 t a b l e s .

Buchbesprechungen: C A R E Y , J . H . : s. u n t e r SCHNITZLEIN, H . N

ERMISCH, A . : s. u n t e r HOHEISEL, G.

R.,

P. WATINE et R .

.

.

.

Avec

409

LEIBNITZ, L . : U n t e r s u c h u n g e n zur O p t i m i e r u n g der Gewichtsrung das

MEYER, U.,

and

.

C. A.

and

J . A. RAFOLS:

oligodendroglia Are

they

Observations

Ramón

y

Cajal's

on

the

striatum.

("dwarf"

or

" n e u r o g l i a f o r m " n e u r o n s ? W i t h 11 f i g u r e s . F o x , C. A . , A . N . ANDRADE, R . C. SCHWYN a n d J .

331

.

.

M i t 21 A b b i l d u n g e n .

HILLMANN, D . E . : s. u n t e r F o x , C . A HOFFMANN, H . H . : s. u n t e r SCHNITZLEIN, H . N . HOHEISEL, G.,

G. STERBA

und

A . ERMISCH:

Zur

Chemo-

Mit 10 Abbil235 255

.

s p i n a l g a n g l i o n s in w h i t e r a t s u n d e r

the

i n f l u e n c e of t h y a m i n e . W i t h 3 figures.

.

.

291

N E U M A N N , H . : S. u n t e r W E N Z E L , J

387

PFISTER,

of

CL. : D i e

Matrixentwicklung

in

Tel-

89

und

Diencephalon von L a m p e t r a p l a n e r i (Bloch) ( C y c l o s t o m a t a ) i m V e r l a u f e des I n d i v i d u a l z y k l u s . M i t 18 A b b . u n d 1 T a b e l l e PFISTER,

409

CL. : D i e

Matrixentwicklung

Rhombencephalon

409

(Bloch)

von

(Cyclostomata)

in M e s -

Lampetra im

363

Verlaufe

Individualzyklus. Mit 9 Abbildungen.. PLATEL,

R.:

Etude

cytoarchitecturale

und

planeri des .

.

377

qualitative

e t q u a n t i t a t i v e des aires b a s a l e s d ' u n S a u -

Fein-

rien S c i n c i d 6 : S c i n c u s s c i n c u s (L.) I . E t u d e 33

I O N E S C U , M . D . : s. u n t e r M I S C A L E N C U , D

291

J O N E K , J . : s . u n t e r STOKLOSA, E

105

KIRSCHE, W . :

387

s. u n t e r W E N Z E L , J

117

H.WENK:

223

341

s t r u k t u r des i s o l i e r t e n R e i s s n e r s c h e n F a d e n s vom Rind. Mit 3 Abbildungen

und

489

181 .

J.RITTER

t h e A m y g d a l o i d C o m p l e x . W i t h 1 2 figures.

279 .

321

M U L A R E K , O . : s. u n t e r W E N D E R , M

i m C o r p u s c e r e b e l l i der p l a c e n t a l e n S ä u g e r .

.

Mit

M Ü L L E R , D . : s. u n t e r VOTK, D

HACKETHAL, H . : Z u m P r o b l e m e i n f a c h e r S t r u k t u r e n

H A M E L , E . G. j r . : s. u n t e r SCHNITZLEIN, H . N .

Gehirns.

PARENT, A . : C o m p a r a t i v e H i s t o c h e m i c a l S t u d y

A.

the p r i m a t e s t r i a t u m : A Golgi and electron .

frischen

s t r u c t u r a l m o d i f i c a t i o n s of n e u r o n s of t h e

RAFOLS : T h e a s p i n y n e u r o n s a n d t h e glia in m i c r o s c o p i c s t u d y . W i t h 25 figures

des

dungen

299

in t h e p r i m a t e

Volumen

ratte. I. Oxydoreduktasen.

.181

F o x , C. A . : s. u n t e r RAFOLS, J . A Fox,

Rück-

MISCALENCU, D . , F . ZAHARIA, M . D . I O N E S C U : U l t r a -

electron .

über

M E Y E R , U . : s. u n t e r R I T T E R , J

R . C. SCHWYN: T h e s p i n y n e u r o n s in t h e and

sowie

d i f f e r e n z i e r u n g der H i p p o c a m p u s f o r m a t i o n

203

Golgi

Aufhellung

in der p o s t n a t a l e n E n t w i c k l u n g d e r A l b i n o -

t u s ) . W i t h 13 figures

striatum : A

und

von

Dehydrie-

MATLOSZ, Z . : s . u n t e r SOBUSIAK, T

32

m i c r o s c o p i c s t u d y . W i t h 27 figures.

Volumenänderungen

s c h l ü s s e v o m G e w i c h t des b e h a n d e l t e n a u f

in t h e golden H a m s t e r ( M e s o c r i c e t u a a u r a -

primate

und

H i r n e n w ä h r e n d der F i x i e r u n g ,

9 Tabellen

5 figures

D . E . HILLMAN

97 223

409

et 3 tableaux

A . N . ANDRADE,

.

387

FERRER, N . G. : P r o j e c t i o n s of t h e O l f a c t o r y T u b e r c l e

C. A.,

.

K U N Z , G . : s. u n t e r W E N Z E L , J

EMPEREUR-BUISSON:

d'orientation.

Onto-

KOZIK, M . : s. u n t e r W E N D E R , M

P o s i t i o n de l ' é p i p h y s e d a n s le s y s t è m e d ' a x e s vestibulaires

in P o s t n a t a l

135

33 .

in R a t s

509

23

.

F A U C E T T E , J . R . : s. u n t e r SCHNITZLEIN, H . N .

Fox,

Influ-

e n c e of A c t i n o m y c i n on t h e D e v e l o p m e n t of

Elektronenmikro-

.

.139 105

KOROCHKIN, L . I . a n d L . S . KOROCHKINA: T h e

r o n e n t y p i s i e r u n g m der

.

.

K O N E C K I , J . : S. u n t e r STOKLOSA, E

Anwendung

E M P E R E U R - B U I S S O N , R . : s. u n t e r F E N A R T , R .

bei .

c y t o a r c h i t e k t o n i s c h e r K r i t e r i e n für die N e u skopie. M i t 4 A b b . und 1 T a b

FENART,

neocorticalem

Hippocampusformation

M i t 23 A b b i l d u n g e n u n d 3 T a b e l l e n

d o r s a l t h a l a m i c n u c l e a r a n l a g e n in t u r t l e

und

Prosencephalon,

und

19 Wildschweinen und 16 Hausschweinen.

BÖSEL, R . : O n t h e h o m o l o g o u s d e v e l o p m e n t of t h e

BURRI, P, H .

von

Anteil

c y t o a r c h i t e c t u r a l e q u a l i t a t i v e . A v e c 7 figures e t 1 t a b l e a u

65

POLIAKOV, G. I . : S o m e M o r p h o l o g i c a l A s p e c t s of t h e I n t e g r a t i n g A c t i v i t y of t h e C e r e b r a l C o r t e x . W i t h 1 4 figures

469

I N H A L T S V E R Z E I C H N I S BAND 13 P O S S N E R , R . : S.

unter

VOTH, D

489

A. and C. A. F o x : F u r t h e r observations on the spiny neurons and synaptic endings in the striatum of the monkey (Saimiri sciureus). W i t h 8 figures 299

RAFOLS, J.

RAFOLS,

J. A.: s. unter Fox, C. A

331

A. : s. unter F o x , C. A

341

RAFOLS, J.

H. : s. unter

REHMER, RICHTER,

SCHULZ,

E

und D . K R A N Z : Altersabhängigkeit der Aktivität der Matrixzonen im Gehirn von Xiphophorus helleri (Teleostei). Autoratiographische Untersuchungen. Mit 3 Abb. und 1 Tabelle 109

RITTER,

J . : S. unter

J., U . M E Y E R

MEYER,

U

J. C.: s. unter

SCHNITZLEIN,

H. N.

. . . 409

T., R. Z I M N Y and Z . M A T L O S Z : P r i m a r y Glossopharyngeal and Vagal Afferent Projection I n t o t h e Cerebellum in the Dog. An Experimental Study with Toluidine Blue and Silver Impregnation Methods. W i t h 18 figures 117 H.

R.:

s. unter

SCHNITZLEIN, H . N . ,

BURRI,

P. H

E . G. HAMEL, jr. J. H .

THAMKE,

J. W . BROWN, H . H . HOFFMANN, J. R .

VOTH,

and J . C . S H O W E R S : The interrelations of t h e striatum with subcortical Areas through the lateral forebrain bundle. W i t h 31 figures 409 CETTE

SCHÖNHEIT,

B.: s. unter

SCHULZ,

E

SCHULZ, E . , B . T H A M K E , H . R E H M E R u n d B .

Th.: Untersuchungen zur Biomorphose der Riesensynapsen im Nucleus nervi oculomotorii bei Salmi irideus (Teleostei) — lichtmikroskopische Untersuchungen. Mit 11 Abbildungen und 5 Tabellen 309

SCHWYN,

R. C.: s. unter Fox, C. A

181

Ver-

B.: s. unter

E

211

W. J . C.: Forebrain brundles and fibre systems in the avian brain stem. W i t h 31 figures

39

SCHULZ,

P . : s. unter

FENART,

R

23

and O . M U L A R E K : Histoenzymology of cerebral white m a t t e r in t h e developing rat brain. W i t h 8 figures. . . 223

und E. W I N K E L M A N N : Experimentelle Untersuchungen über enzymhistochemische Veränderungen im olfactorischen System von Ambystoma mexicanum nach einseitiger Resektion des Riechorgans. Mit 10 Abbildungen

WENK,

H.

H . : s. unter

WENK, H.: WENZEL,

s. unter

J.,

MEYER,

U

235

RITTER, J

W . KIRSCHE,

1

255

G. KUNZ,

H.

NEUMANN,

und E. W I N K E L M A N N : Lichtelektronenmikroskopische Untersuchungen über die Dendritenspines an PyramidenNeuronen des Hippocampus (CA 1) bei der R a t t e . Mit 12 Abbildungen und 2 Tabellen 387 M.WENZEL

SCHÖN-

SCHUSTER,

J. KONECKI: D a s

W E N D E R , M., M. KOZIK

211

HEIT: Qualitative und ^quantitative Untersuchungen zur Variabilität des Bulbus olfactorius der erwachsenen weißen Laborratte (Rattus norvegicus, forma alba). Mit 5 Abbildungen und 2 Tabellen. . . . . . 211

33

D., D. M Ü L L E R und R. P O S S N E R : Vergleichende Untersuchungen über den Sauerstoffverbrauch, den Elektrolytstoffwechsel und die Ultramorphologie des isolierten Plexus chorioideus des Kaninchens. Mit 16 Abbildungen und 2 Tabellen 489

WATINE,

WENK,

FAU-

G

HOHEISEL,

VERHAART,

509 CAREY,

G.: s. unter

341

halten der alkalischen Phosphatase, der Adenosintriphosphatase, der 5-Nukleotidase in Motoneuronen des Rückenmarks bei R a t t e n unter dem Einfluß von Vibrationen. Mit 6 Abbildungen 105

SOBUSIAK,

SCHNEIDER,

R. C.: s. unter Fox, C. A

STOKLOSA, E . , J . J O N E K u n d

. 235

und H . W E N K : Zur Chemodifferenzierung der Hippocampusformation in der postnatalen Entwicklung der Albinoratte. II. Transmitterenzyme. Mit 9 Abbildungen und 2 Tabellen 255

SHOWERS,

STERBA,

211

W.

RITTER,

SCHWYN,

WENZEL,

M.: s. unter

WENZEL,

J

387

WINKELMANN,

E . : s. unter

WENK,

H

WINKELMANN,

E . : s. unter

WENZEL,

1 J

387

An experimental Anatomical Study of the Fasciculus Mamillothalamicus in Rats. W i t h 6 figures and 1 table 457

YAMADORI, T . :

ZAHARIA, ZIMNY,

F . : s. unter

R . : s. unter

MISCALENCU,

SOBUSIAK,

T

D

291 117

JOURNAL FÜR HIRNFORSCHUNG INTERNATIONALES JOURNAL FÜR NEUROBIOLOGIE I N T E R N A T I O N A L J O U R N A L OF N E U R O B I O L O G Y JOURNAL INTERNATIONAL DE NEUROBIOLOGIE B E G R Ü N D E T VON C É C I L E U N D O S K A R VOGT Unter Mitwirkung des Cécile und Oskar Vogt Instituts f ü r Hirnforschung in Düsseldorf und der Arbeitsgemeinschaft f ü r vergleichende Neuroanatomie der Fédération mondiale de Neurologie (World Fédération of Neurology)

HERAUSGEBER II. Adam (Wien), J. Anthony (París), J. Ariens Kappers (Amsterdam), E. Crosby (Ann Arbor), A. Dewulf

(Cor-

beck-Lo), J. Eskolar (Zaragoza), R. Haßler (Frankfurt a.M.), E. Herzog (Santiago), A. Hopf (Düsseldorf), J. Jansen (Oslo), W. Kirsche (Berlin), J. Konorski (Warschau), St. Környey (Fées), J. Margóla (Kogice), H. A. Mauke (Lawrence),

D. Miskolczy (Tirgu Mures),

G. Piller! (Waldau-Bern),

T. Ogawa (Tokyo),

B. Rexed (Upsala),

S. A. Sarkissow (Moskau), G. D. Smirnow (Moskau), H. Stephan (Frankfurt a. M.), J. Szentâgothai

(Budapest),

W. J. C. Verhaart (Leiden), M. Vogt (Cambridge), K. G. Wingstrand (Kopenhagen), W. Wünseher (Leipzig)

REDAKTION

J. Anthony, Paris • A. Hopf, Düsgeldorf W. Kirsche, Berlin • J, Szentâgothai, Budapest

BAND 13 • H E F T 1/2 • 1 9 7 1

AKADEMIE-VERLAG

• BERLIN

Inhalt des Heftes 1/2 Seite

und W I N K E L M A N N , E., Experimentelle Untersuchungen über enzymhistocheraische Veränderungen im olfactorischen System von Ambystoma mexicanum nach einseitiger Resektion des Riechorganes R . , W A T T I N E , P. et R . E M P E R E U R - B U I S S O N , Position de l'épiphyse dans le système d'axes vestibulaires

WENK, H.,

FENART,

1

23 d'orientation G., S T E R B A , G. und E R M I S C H , A., Feinstruktur des isolierten Reissnerschen Fadens vom Rind . . . . 33 V E R H A A R T , W . J . C . , Forebrain bundles and fibre systems in the Avian brain stem 39 P L A T E L , R . , Etude cytoarchitecturale qualitative et quantitative des aires basales d'un Saurien Scincidé: Scincus scincus (L). I. Etude cytoarchitecturale qualitative 65 P A R E N T , A . , Comparative histochemical study of the amygdaloid complex 89 K O R O C H K I N , L. I., and K O R O C H K I N A , L. S., The influence of actinomycin on the development of brain cortex in rats in postnatal ontogenesis 97 S T O K L O S A , E., J O N E K , J . und K O N E C K I , J . , Das Verhalten der alkalischen Phosphatase, der Adenosintriphosphatase, der 5-Nukleotidase in Motoneuronen des Rückenmarks bei Ratten unter dem Einfluß von Vibration 105 R I C H T E R , W . und K R A N Z , D . , Altersabhängigkeit der Aktivität der Matrixzonen im Gehirn von Xiphophorus helleri (Teleostei). Autoradiographische Untersuchungen 109 S O B U S I A K , T . , Z I M N Y , R . and MATLOSZ, Z . , Primary Glossopharyngeal and vagal afferent projection onto the cerebellum in the dog. An experimental study with toluidine blue and silver impregnation methods . . . . 117 HOHEISEL,

Buchbesprechungen

135

Im JOURNAL F Ü R HIRNFORSCHUNG werden Arbeiten aus dem Gesamtgebiet der normalen Morphologie (Anatomie, Histologie, Cytologie, Elektronenmikroskopie, Histochemie) und der Entwicklungsgeschichte des Nervensystems unter Einschluß experimentell-anatomischer Arbeiten veröffentlicht. Neurophathologische Arbeiten werden nur angenommen, wenn sie Beiträge zur normalen Struktur, den Strukturwandlungen oder deren funktionellen Bedeutungen nthalten. Zum Publikationsgebiet des JOURNAL F U E R HIRNFORSCHUNG gehören auch Arbeiten, die sich mit der Zuordnung experimenteller Reiz- und Ausfallerscheinungen bzw. klinischen Symptomen zu bestimmten Strukturen des Gehirns (,,Lokalisationslehre") befassen. Als spezielles Publikationsgebiet ist die vergleichende Neurobiologie vorgesehen. The JOURNAL F Ü R HIRNFORSCHUNG will publish studies on normal morphology (anatomy, histology, cytology, electron microscopy, histochemistry), on the development of the nervous system, as well experimental anatomical studies. Neuropathological studies will only be published if they contribute to the knowledge of normal structures, structural changes or their functional significance. Papers dealing with the cerebral localization of experimental excitation and deficit phenomena or clinical symptoms (localization theory) will als be published by the JOURNAL F U E R HIRNFORSCHUNG. A special part of the publication is reserved for comparative neurobiology. Le JOURNAL F Ü R HIRNFORSCHUNG publiera des études sur la morphologie normale (anatomie, histologie, cytologie, microscopie électronique, histochimie), sur le développement du système nerveux ainsi que des études anatomiques expérimentales. Des études neuropathologiques seront seulement acceptées quand elles contribuent à la connaissance des structures normales, des changements structurels ou de leur signification fonctionelle. Des études sur la localisation cérebrale de phénomènes expérimentaux ou cliniques d'excitation ou de déficit (doctrine des localisations) seront également publiées par le JOURNAL F U E R HIRNFORSCHUNG. Une partie spéciale sera réservée à la neurobiologie comparée.

Verantwortlich für den Inhalt: Prof. Dr. A. Hopf, 4 Düsseldorf; Prof. Dr. W. Kirsche, 104 Berlin. Verlag: Akademie-Verlag GmbH, 108 Berlin, Leipziger Straße 3—4. (Fernruf: 200441, Telex-Nr. 0112020; Postscheckkonto: Berlin 35021. Bestellnummer dieses Heftes: 1018/13/1 /2. Das „Journal für Hirnforschung" erscheint sechsmal jährlich. 6 Hefte bilden einen Band. Preis je Einzelheft 25,— M. Der Preis für einen Band beträgt 150,— M. Satz und Druck: VEB Druckhaus „Maxim Gorki", 74 Altenburg. Veröffentlicht unter der Lizenznummer 1326 des Presseamtes beim Vorsitzenden des Ministerrates der Deutschen Demokratischen Republik.

JOURNAL FÜR HIRNFORSGHUNG Internationales

B A N D 13

Journal

für

Neurobiologie

H e f t 1/2

1971

Aus dem A n a t o m i s c h e n I n s t i t u t des Medizinischen B e r e i c h s (Charité) der H u m b o l d t - U n i v e r s i t ä t zu B e r l i n ( D i r e k t o r : Professor Dr. sc. med. W . KIRSCHE)

Experimentelle U n t e r s u c h u n g e n über e n z y m h i s t o c h e m i s c h e Veränderungen i m olfactorischen System von A m b y s t o m a m e x i c a n u m n a c h einseitiger Resektion des R i e c h o r g a n e s 1 )

2)

Von H. WENK und E.

WINKELMANN

Mit 10 Abbildungen

(Eingegangen a m 1. 12. 1970)

Einleitung

wurde durch die Elektronenmikroskopie (WEBSTER 1962,

Zu den zentralen Problemen der experimentellen Neurobiologie gehören jene Vorgänge, die den Ablauf degenerativer, reaktiver und regenerativer Prozesse nach traumatischen Läsionen peripheren oder zentralnervösen Gewebes beeinflussen. Die nach Kontinuitätsunterbrechung am Neuron und der Neuroglia ablaufenden morphologischen Veränderungen blieben seit den klassischen Beschreibungen durch W A L L E R ( 1 8 5 0 ) , SPATZ ( 1 9 2 1 ) , S P I E L M E Y E R ( 1 9 2 2 ) und C A J A L ( 1 9 2 8 ) Gegenstand einer Vielzahl von Untersuchungen, die eine Fülle von Einzelbefunden lieferten. Der mit den konventionellen histologischen Methoden gewonnene Einblick in die Vorgänge der neuronalen und gliösen Reaktion nach Läsionen des peripheren Nerven J)

Unserem v e r e h r t e n Lehrer, H e r r n P r o f . D r . sc. med. L . - H . KETTLER zum 60. G e b u r t s t a g e herzlichst gewidmet. 2 ) M i t U n t e r s t ü t z u n g durch einen F o r s c h u n g s a u f t r a g des Ministeriums für das H o c h - und F a c h s c h u l w e s e n der DDR. V o g t , Hirnforschung, Bd. 13, Heft 1/2

WECHSLER

und

HAGER

1962,

WETTSTEIN

u n d SOTELO 1 9 6 3 , B L Ü M C K E 1 9 6 4 , B L Ü M C K E

und

N I E D O R F 1 9 6 5 , THOMAS 1 9 6 6 , THOMAS u n d J O N E S 1 9 6 7 , HOLTZMAN et al. 1 9 6 7 ) und Methoden der Histochemie in neuerer Zeit bedeutend erweitert (COLMANT 1 9 5 9 , F R I E D E 1 9 5 9 , 1 9 6 0 , 1 9 6 4 , K R E U T Z BERG 1 9 6 3 a, 1 9 6 4 , 1 9 6 6 , KREUTZBERG u n d W E C H S LER 1963, BLÜMCKE 1964, F R I E D E u n d

KNOLLER

1 9 6 4 , H A N E F E L D 1 9 6 5 , 1 9 6 6 , HOLTZMAN

und Novi-

KOFF 1 9 6 5 , S J Ö S T R A N D 1 9 6 5 , F R I E D E u n d

JOHN-

und E x s s 1 9 6 7 , THOMAS 1969 Lit!). Auch konnten elektronenmikroskopische ( D A V I D et al. 1 9 6 3 , SCHLOTE 1 9 6 4 , 1 9 6 6 , STONE

1970

1967,

Lit!,

THOMAS

LAMPERT

und

CRESSMAN

1964)

und

histochemische Untersuchungen zeigen (SCHLOTE 1961,

COLMANT

1962,

RUBINSTEIN

et

al.

1962,

K R E U T Z B E R G 1 9 6 3 b, M E T Z 1 9 6 8 ) , daß der Schädigung von Bahnen des Zentralnervensystems — unabhängig vom Regenerationserfolg — prinzipiell ähnliche Veränderungen wie am peripheren Nerven folgen. Dabei laufen nach Durchtrennung eines 1

H. W E N K und E . W I N K E L M A N N

2

Axons im proximalen und distalen Abschnitt andersgeartete Vorgänge ab ( K R E U T Z B E R G 1 9 6 3 b, KREUTZBERG u n d WECHSLER KNOLLER

1964,

KREUTZBERG

1963, FRIEDE 1964,

und

HANEFELD

1 9 6 5 , 1 9 6 6 , B L Ü M C K E e t a l . 1 9 6 6 , SCHLOTE 1 9 6 6 ,

Lit!). Regenerative Veränderungen, die grundsätzlich nur am proximalen, noch mit dem Perikaryon in Verbindung gebliebenen Axonabschnitt einsetzen (Neuronteilregeneration K I R S C H E 1965 Lit!), führen im allgemeinen am peripheren Nerven zu einem besseren Regenerationserfolg als im ZNS. Die Regenerationsfähigkeit des zentralnervösen Gewebes ist wiederum bei „niederen" Wirbeltieren — obwohl auch hier bis heute noch nicht befriedigend geklärte Unterschiede bestehen — besser ausgeprägt als bei „höheren" (WINDLE 1955, 1 9 7 0 , METZ 1 9 6 8 , THOMAS 1 9 6 9

KIRSCHE

1960,

WINKELMANN

1963,

SCHÖNHEIT

1965, 1968 u. a.). Besonders das ZNS von Urodelen zeigt eine bemerkenswerte Regenerationsfähigkeit (KIRSCHE u n d KIRSCHE 1 9 6 4 , BUTLER u n d WARD 1 9 6 5 , K I R S C H E 1 9 6 5 L i t ! , SCHÖNHEIT u n d R E H M E R 1967,

1968,

KIRSCHE u n d

KIRSCHE 1968,

R I C H T E R 1 9 6 8 , WINKELMANN

und

1969,

WINKELMANN

1970). Außerdem können diese relativ einfach gebauten Gehirne zur Schaffung morphologischer und funktioneller Modelle dienen, wodurch der Einblick in die Vorgänge komplizierterer gebauter Systeme — bei aller gebotenen Vorsicht vor kritikloser Verallgemeinerung — erweitert werden kann. In vorausgegangenen Untersuchungen (WINKELMANN 1 9 6 7 ,

WINKELMANN

u n d MARX

1969)

in-

teressierte die Frage, ob bei Ambystoma nach einer Reizausschaltung durch Resektion des Riechrezeptors — und der damit verbundenen Unterbrechung des Einströmens olfactorischer Reize auf das Gehirn — die Möglichkeit einer Wiederaufnahme von Reizen gegeben ist. Die Experimente zeigten, daß — neben dem Ablauf degenerativer Vorgänge im verbliebenen Nervenstumpf und Vorderhirn — eine Neubildung spezifischen Sinnesepithels mit Aussprossung olfactorischer Fasern auftrat. Dabei konnte licht- und elektronenmikroskopisch der Beweis einer Kontaktaufnahme der neugebildeten olfactorischen Fasern mit dem verbliebenen Nervengewebe des Vorderhirns erbracht werden. Da besonders die Enzymhistotopochemie durch Darstellung enzymatischer Stoffwechselschritte Bilder über funktionelle Zustandsänderungen von Geweben oder Einzelzellen zu vermitteln vermag, verfolgte die vorliegende Untersuchung das Ziel, mit Hilfe

Journal für Himforschung

einiger enzymhistochemischer Reaktionen unter analogen experimentellen Bedingungen ein funktionelles Äquivalent zu den lichtmikroskopisch erkennbaren und feinstrukturellen Veränderungen zu schaffen. Darüber hinaus interessierte die Frage, inwiefern die enzymatische Differenzierung regenerierender Sinnesneurone mit der normalen Enzymreifung des olfactorischen Systems von Ambystoma ( W E N K und WINKELMANN 1970) korreliert.

Material und Methodik Als Versuchstiere standen 55 E x e m p l a r e von Ambystoma mexicanum (albinotische F o r m einer institutseigenen Zucht) zur Verfügung. B e i einer Körperlänge von 12 bis 16 cm wurde den Tieren in Urethannarkose unter dem Stereo-Mikroskop SM X X ( V E B Carl Zeiss J e n a ) die rechte Oberkieferhälfte mit dem Riechorgan entfernt. B e i einigen Tieren erfolgte nur eine Durchtrennung des N. olfactorius. E i n e detailliertere Beschreibung der Operation und des postoperativen Verlaufes wurde bereits in früheren Arbeiten gegeben (WINKELMANN 1967, WINKELMANN und MARX 1969). Die Tiere gelangten 4, 8, 12, 24, 48 Stunden, 4, 6, 9, 16, 28, 35, 50, 94, 129, 140, 156, 185 und 345 Tage post operationem zur Untersuchung. I n j e d e m dieser Stadien wurden 2 bis 8 Tiere histochemisch untersucht. Die T ö t u n g erfolgte durch Dekapitation mittels eines Scherenschlages. Sofort danach wurden die Köpfe in t o t o rasch mit C 0 2 - S c h n e e eingefroren. Sie waren dabei so auf dem Gefriertisch orientiert, daß das Operationsgebiet (bzw. das intakte gegenseitige Riechorgan), der N. olfactorius und das Vorderhirn in einer (etwa transversalen) Schnittebene lagen. B e i — 20 °C wurden im K r j ' o s t a t e n (DittesDuspiva) 16 ^ m dicke S c h n i t t e angefertigt, auf O b j e k t träger aufgenommen und angetaut. An den vor- oder unfixierten, bei R a u m t e m p e r a t u r luftgetrockneten Schnitten wurden folgende E n z y m a k t i v i t ä t e n dargestellt. 1. Saure Phosphomonoesterase (SPase) nach BARKA (1960) mit a-Naphthylphosphat bei p H 5,6. Inkubationszeiten: 30, 45 und 60 min bei R a u m t e m p e r a t u r (18 bis 20 °C). I n einigen Versuchen wurde zusätzlich der Nachweis nach GOMORI (PEARSE 1960) mit /5-Glycerophosphat durchgeführt. 2. Alkalische Phosphomonoesterase (APase) nach KISZELY und PÖSALAKY (1964) bei pH 9,3. Inkubationszeiten: 30 und 45 min bei R a u m t e m p e r a t u r (18 — 20 °C). 3. Cytochromoxydase (CyO) nach BURSTONE (1959) m i t N-phenylparaphenylendiamin (Arco) und 1 - H y d r o x y 2-naphthoesäure (Ferak). Zur Erfassung der E n z y m a k t i v i t ä t war ein Zusatz von Cytochrom-c (Reanal) in einer Endkonzentration von 1 mg/ml erforderlich. I n kubationszeit 75 min bei 37 °C. 4. Succinodehydrogenase (SDH) modifiziert nach NACHLAS et al. (1957) mit N i t r o - B T (Chemapol) und Zusatz von Phenazinmethosulfat (Endkonz. 10 (ig/ml). Inkubationszeit 75 min bei 37 °C.

ßd. 13, Heft 1/2 E N Z Y M H I S T O C H E M I S C H E 1971

VERÄNDERUNGEN

5. NADH2-Tetrazoliumsalz-Reduktase (NADH-TR) nach SCARPELLI et al. (1958) mit N i t r o - B T und N A D H 2 (68%ig, A W D ) als Substrat. Inkubationszeit 45 min bei 37°C. 6. NAD-abhängige Lactat- (LDH), Malat- (MDH) und ß-Hydroxybutyrat ( ß - H B D H ) Dehydrogenase modifiziert nach HESS et al. (1958). Inkubation der Schnitte in einem Polyvinylalkohol-Gel (ARNOLD et al. 1967) mit N i t r o - B T für 45 min bei 37°C, Coenzym N A D (85%ig, A W D ) . Hinsichtlich der genauen Herstellung und Zusammensetzung dieser Medien sei auf eine frühere Arbeit verwiesen (WENK 1970). Fixierung: Zur Darstellung von APase und SPase erfolgte zumeist eine Vorfixierung der Schnitte in eiskaltem 1 0 % i g e m Calzium-Formalin oder Azeton für 5 bis 10 min. I n einigen Versuchen wurde ohne Vorfixierung inkubiert. Alle anderen Enzymreaktionen wurden an unfixierten Nativschnitten durchgeführt. Kontrollen: B e i allen Enzymnachweisen wurden Kontrollschnitte in substratfreien Medien mitgeführt. Zur Kontrolle der CyO-Aktivität erfolgte eine Hemmung des E n z y m s durch Zusatz von NaCN zum Medium in einer Endkonz, von 10~ 3 mol. Nach der Inkubation wurden die Schnitte in 1 0 % i g e m eiskaltem Calzium-Formalin für 15 min nachfixiert und nach Zwischenwässerung in Glyceringelatine eingeschlossen. Als histologische Vergleichspräparate standen OrangeEosin-Toluidinblau und Gallocyanin-Kernechtrot gefärbte Schnittserien von Tieren entsprechender Versuchsanordnung aus früheren Untersuchungen zur Verfügung (WINKELMANN 1 9 6 7 , WINKELMANN u n d MARX

1969).

Befunde 1.

Normalbefunde

Als Vergleich für die im postoperativen Verlauf aufgetretenen Veränderungen dienten die nichtoperierte Gegenseite sowie Normalbilder der Enzymverteilung intakter Tiere gleicher Körperlänge aus einer früheren Untersuchung (WENK und W I N K E L M A N N 1970). Hinsichtlich der normalen Verteilungsmuster der hier untersuchten Enzyme sei auf diese Arbeit verwiesen. 2. Früher postoperativer

Verlauf

(4 Std. bis 16 Tage p. o.) In jedem dieser Stadien wurden Tiere untersucht, denen der Oberkiefer mit dem kompletten Riechorgan reseziert worden war, bis zum 9. Tage p. o. auch solche, bei denen nur eine partielle oder totale Durchtrennung des N. olfactorius erfolgte. a) Befunde am operierten N. olfactorius und Riechorgan. Hierbei gelten folgende Richtungsangaben: p r o x i m a l = peripherer bzw. nasaler,

IM

OLFACTORISCHEN

SYSTEM

3

mit den Perikarya der Sinneszellen des Riechorganes in Verbindung stehender Nervenstumpf; d i s t a l == zentraler bzw. cerebraler, von den Perikarya abgetrennter Stumpf. Distaler Stumpf nach Resektion des Riechorganes. Bereits 4 Std. p. o. zeigt sich im Axoplasma distaler Nervenstümpfe eine deutliche Aktivitätssteigerung an SPase (Abb. l a ) in einem kurzen, umschriebenen Abschnitt in geringer Entfernung von der Schnittstelle. Zu diesem Zeitpunkt ist die Aktivität der anderen Enzyme gegenüber dem nichtoperierten Nerv unverändert. Nach 8 Std. p. o. wird erstmals ein geringfügiger Aktivitätsanstieg von NADH-TR und der NAD-abhängigen Dehydrogenasen erkennbar, der bis zu 24 Std. p. o. schnell zunimmt (Abb. 1b) und bereits 48 Std. p. o. einen Maximalwert erreicht (Abb. lc). Bei einem Tier fand sich am 4. Tage p. o. nur eine mäßige Aktivitätssteigerung in den aufgelockert verlaufenden Fila olfactoria (Abb. ld). Die SPase erreicht zwischen dem 2. und 4. postoperativen Tage ihre Maximalaktivität (Abb. le). Im Bereich der hyperaktiven Zonen von maximal 0,5 mm Länge sind der Nervenstamm kolbig (Abb. 1b und c), die isolierten Axone leicht spindelförmig verdickt (Abb. ld). Zwischen dieser hyperaktiven Zone und dem Schnittrand erstreckt sich ein terminaler Faserabschnitt von unterschiedlicher Länge (ca. 0,2 bis 0,8 mm, vgl. Abb. 1b, c und f), der 24 Std. p. o. für alle Enzyme ein etwa normaktives Axoplasma enthält (Abb. 1 b und c). Unter Aktivitätsverlust fallen diese terminalen Axonstrecken zwischen dem 4. bis 6. Tage p. o. der Degeneration anheim (Abb. l f ) . Am 2. Tage hat sich die Wundfläche bereits mit einem wenig fermentaktiven Epithel überzogen, das bis zum 4. Tage an Dicke, nicht aber an Enzymaktivität zunimmt (Abb. l f ) . Ein Aktivitätsanstieg von SDH und CyO deutet sich im distalen Stumpf erstmals 24 Std. p. o. an. Beide Enzyme erreichen erst zwischen dem 4. und 6. Tage p. o. ihre Aktivitätsmaxima (Abb. 2b und c). Somit zeigen NADH-TR, NAD-abhängige Dehydrogenasen und SPase am 2. bis 4. Tage, SDH und CyO am 4. bis 6. Tage p. o. in Axoplasmaverdickungen distaler Stümpfe einen maximalen Aktivitätsanstieg. Während die Aktivität der SPase vom 6. bis zum 9. Tage p. o. langsam abfällt, bleibt die der oxydativen Enzyme bis zu diesem Zeitpunkt relativ konstant. Vom 9. Tage an verändert sich das Bild rasch. Die Dicke der Nervenstümpfe hat abgenommen. Sie erscheinen aufgelockerter. Neben kleinen noch hyperaktiven Abschnitten, die sich jetzt auch distaler von der 1*

4

H. W E N K und E . W I N K E L M A N N

Läsionsstelle finden, zeigt die Mehrzahl der Axone einen deutlichen Abfall der Aktivität oxydativer Enzyme (Abb. lg). Die SPase ist in der Regel vom 16. Tage p. o. an im Axoplasma von Stumpfresten nicht mehr nachweisbar. Nur bei einem Tier

Journal für Hirnforschung

konnten wir auch am 16. Tage p. o. noch eine intensive Reaktion an oxydativen Enzymen und SPase im distalen Stumpf beobachten (Abb. 1h). Durchtrennung des N. olfactorius. Die nach partieller oder totaler Durchtrennung des Nerven an

Abb. 1. Anschoppungen der Enzymaktivität in Axonanschwellungen distaler Stümpfe des N. olfactorius von Ambystoma mexicanum nach Resektion des Riechorganes. Saure Phosphatase 4 Std. (a) und 4 Tage p. o. (e). MDH 24 Std. (b) und L D H 4 Tage p. o. (f) mit terminalen norm- oder inaktiven Faserstrecken (tF) und Epithelneubildung (E). Individuell variable Reaktionsweise dargestellt am Beispiel der N A D H - T R (c, d, g, h). Intensive Aktivitätssteigerung 48 Std. (c) und 16 Tage p. o. (h). Vergleichsweise mäßige Anschoppung am 4. Tage (d) und regressiver Aktivitätsabfall am 9. Tage p. o. (g). Kryostatschnitte 16 (xm, Inkubationszeiten 45 min. Vergrößerungen: 1 : 56 (a—c, e —g) und 1 : 136 (d und h).

Bd. 12¡.Heft 1/2 ENZYMHISTOCHEM1SCHE

VERÄNDERUNGEN

IM OLFACTORISCHEN

SYSTEM

5

Abb. 2. Verhalten der Enzymaktivität in proximalen (oberer Bildabschnitt) und distalen Stümpfen (unterer Bildabschnitt) nach totaler (a) oder partieller Durchtrennung des N. olfactorius von Ambystoma mexicanum (b —e) 6 Tage post operationem. Schnittführung (-»). Saure Phosphatase (a), Cytochromoxyda;se (b), Succinodehydrogenase (c) und NADH 2 -Tetrazoliumsalzreduktase (d, e). Kryostatschnitte 16 (im, Inkubationszeiten 45 min (a, d und e) und 75 min (b, c). Vergrößerungen: 1 : 78 (a), 1 : 56 (b—d) und 1 : 136 (e).

Abb. 3. Stumpfumgebung des N. olfactorius von Ambystoma mexicanum nach Resektion des Riechorganes. Intensive Reaktion alkalischer Phosphatase im Bindegewebe (a) und saurer Phosphatase (b) sowie NADH-TR (c) in histiozytären Makrophagen am 4. Tage (a, b) bzw. 16. Tage p. o. (c). Kryostatschnitte 16 (im. Inkubationszeiten 30 min (a) und 45 min fb, c). Vergrößerungen: 1 : 56 (a), 1 : 136 (b) und 1 : 400 (c).

H. W'ICXK u n d H. W L X K K L M A X X

den distalen S t ü m p f e n auftretenden Veränderungen entsprechen in ihrem Verlauf und Ausmaß dunen distaler Stümpfe nach Resektion des Riechorganes. Auffällig ist jedoch, daß die Aktivitätssteigerungen jetzt stets in unmittelbarer Nähe der Eäsionsstelle a u f t r e t e n (vgl. Abb. 1 u n d 2). Völlig andersgeartet verhalten sich dagegen die proximalen, noch mit den Perikarya in Verbindung gebliebenen Nervenfasern. Als einziges E n z y m weist hier die SPase regelmäßig eine Aktivitätssteigerung auf (Abb. 2 a), die im zeitlichen Ablauf der distaler Stümpfe entspricht, jedoch meist nicht deren In-

Journal für llirnforschunK

tensität erreicht. Alle, oxydativen E n z y m e zeigen dagegen im gesamten Untersuchungszeitraum (4 Std. bis i) Tage p. o.) n u r gelegentlich geringfügige Aktivitätsanstiege (Abb. 2 b) oder bleiben meist n o r m a k t i v (Abb. 2c—e). Die bei partieller Durchtrennung im Läsionsbereich morphologisch i n t a k t gebliebenen Axone zeigen in einer kurzen Verlaufsstrecke einen Aktivitätsabfall (Abb. 2d und e). Veränderungen in der l'mgcbung des operierten N. olfactorius. I m Axoplasma proximaler und distaler Nervenstümpfe läßt die APase - - un-

Abb. 1. H i s t o c h e m i s c h e r Nachweis von s a u r e r ' P h o s p h a t a s e im Vorderhirn u n d Bulbus olfactorius v o n A i n b y s t o n i a m e x i c a n u m n a c h einseitiger Resektion des R i e c h o r g a n e s . a : .Markanter A k t i v i t ä t s v e r l u s t a m 1. p o s t o p e r a t i v e n T a g e in der Z o n e der Glomeruli olfaetorii (G) auf d e r o p e r i e r t e n Seite (->). c: H o c h a k t i v e P h a g o z y t e n i m Bereich d e r Pia m a t e r (Pm) u n d im B u l b u s n e u r o p i l (X) a m 0. p o s t o p e r a t i v e n Tage, b : X'ormalbild der k o n t r a l a t e r a l e n , u n b e e i n f l u ß t e n Seite. K r y o s t a t s c h n i t t e 1 (> ¡¿m. I n k u b a t i o n s z e i t e n : G o n o k i - K e a k t i o n , 2'i S t d . (a). A z o k u p p l u n g , :!() m i n (b, e). V e r g r ö ß e r u n g e n : 1: 22 (a), l : 200 (b, c).

ji.i.i3,H.iti/2 EXZYMHISTOCHKMISCHK

V.ICRÄN DKRUXCTKX TM OL IA.CTORISCH Ii N' SYSTEM

abhängig ob nach Resektion des Riechrezeptors oder Nervendurchtrennung - keine Aktivitätsveränderungen erkennen. Sie ist jedoch vom 2. Tage p. o. an in den GefäI3 wänden und zahlreichen Kapillarsprossen in der näheren Um-

7

gebung der Stümpfe sowie im Perineurium verstärkt nachweisbar (Abb. 3 a). Vom gleichen Zeitpunkt an treten • beginnend in der Umgebung, später im Nervenstumpf selbst - - an SPase hochaktive histiozytäre Makrophagen auf (Abb. 3b)

Abb. ,">. Yorclerhirn mit Bulbus olfactorius von Ambystoma mexicanum i) Tage nach einseitiger Resektion des Riechorganes. Aktivitätsabfall von Succinodehydrogenase in den Glomeruli olfactorii (G) der operierten Seite (b). Unbeeinflußte Gegenseite (a). Abfall der Aktivität von alkalischer Phosphatase in den Glomeruli olfactorii und in der Schicht der M itralzelldendriten (Mi) auf der operierten Seite (d). Unbeeinflußte Gegenseite (c). Kryostatschnitte K> ¡j.m. Inkubationszeiten: 75 min (a, b) und !!0 min (c, d). Vergrößerungen: 1 : 56.

8

H. W E N K und E . W I N K K L M A X X

In späteren postoperativen Stadien (9. und 16. Tag p. o.) zeigen diese Zellen im umgebenden Bindegewebe auch eine erhöhte Aktivität an oxydativen Enzymen (Abb. 3c). An den Riechorganen können nach Durchtrennung des N. olfactorius bis zum Endpunkt (0. Tag p. o.) — verglichen mit den Organen der nichtoperierten Seite oder intakter Tiere — keine Veränderungen im Verhalten der untersuchten Enzyme gefunden werden. b) Befunde am Bulbus olfactorius. In den ersten postoperativen Untersuchungsstadien (4 Std. bis 24 Std. p. o.) sind im Bulbus olfactorius keine enzymhistochemischen Veränderungen erfaßbar. Die ersten deutlichen Erscheinungen zeigt die SPase, deren Aktivität 48 Std. p. o. im Bereich der Glomeruli olfactorii abfällt. Am 4. Tage p. o. läßt sich mit beiden Methoden — auch bei Überinkubation der Schnitte (Abb. 4 a) — in den Glomeruli der operierten Seite kaum noch SPase nachweisen. Zu diesem Zeitpunkt treten besonders in der Pia mater und in der meningealen Zone des Bulbusneuropils an SPase hochaktive Zellen auf, die am (i. Tage p. o. im gesamten Bulbus olfactorius der operierten Seite (Abb. 4c), nicht aber auf der intakten Gegenseite zu finden sind (Abb. 4b). Es dürfte sich hierbei — wie in der Umgebung der Nervenstümpfe — primär um Perizyten sowie aus den Kapillaren ausgetretene Makrophagen

Journal für Hirnforscliung

handeln. Ob eine „Aktivierung" von Neurolemmzellen zu diesem Zeitpunkt auftritt, ist an Hand der Präparate nicht sicher zu entscheiden. Eine Aktivitätssteigerung oxydativer Enzyme tritt in diesen Zellen nicht auf. NADH-TR, NAD-abhängige Dehydrogenasen, SDH, CyO und APase zeigen in den Bulbi olfactorii vor dem (i. Tage p. o. keine Veränderungen. Am (1 Tage deutet sich bei einigen Tieren erstmals ein geringfügiger Aktivitätsabfall in den Fila olfactoria und Glomeruli olfactorii an. Am 9. Tage p. o. ist dieser Aktivitätsverlust bei allen oxydativen Enzymen stärker ausgeprägt (vgl. Abb. 5a und b). Auch die APase zeigt zu diesem postoperativen Termin in den Glomeruli und in der Zone der Mitralzelldendriten (2. olfactorisches Neuron) einen Aktivitätsabfall, der als Ausdruck einer „transneuralen Reaktion" zu werten ist (vgl. Abb. 5 c und d). Am l(i. postoperativen Tage sind im verbliebenen Nervengewebe der stark verkleinerten Bulbi olfactorii keine nennenswerten Aktivitäten der untersuchten Enzyme mehr erfaßbar. 3. Späte postoperative Ihitersuchungsstaiien (28 bis 345 Tage p. o.) In diesen Stadien wurden nur Tiere untersucht, bei denen der rechte Oberkiefer mit dem kompletten Riechorgan reseziert worden war.

Abb. (i. Histochemische Darstellung von NADH a -Totrazoliumsalzrcduktasc im Riechorgan von Ambystoma mexicanum. a : Normales Organ mit intensiver Reaktion im Riechepithel (R) der nichtoperierten Seite, b : Riechhöhleuregenerat nach vorausgegangener einseitiger Resektion des Rezeptororganes am ,">(). postopenitiven Tage. Kryostatschnitte 1t> ¡¿m. Inkubationszeit 'i5 min. Vergrößerungen: 1 : ">(iiri. Intabationszeiten 45 min (a —f), 75 min (g) und 30 min (h, i). Vergrößerungen: 1 : 50 (h, i), 1 : 136 (a) und 1 : 350 (b—g).

12

H . W E N K unci E. W I N K E L M A N N

ausgeprägter vom 94. Tage p. o. an, treten im Perineurium und zwischen den Nervenfaserbündeln im neugebildeten rechten Nerven (Abb. 9c und d), jedoch auch im intakten linken Nervenstamm (Abb. 9a und b) an SPase hochaktive Zellen auf. Sie besitzen zwischen straff gelagerten Faserbündeln eine langgestreckte, spindelförmige Gestalt (Abb. 9a—c). Zwischen lockerer verlaufenden Nervenfasern und im Perineurium erscheinen sie abgerundeter oder sternförmig (Abb. 9d). An Hand histologischer Vergleichspräparate lassen sich die Zellen eindeutig als an SPase „aktivierte." Neurolemmzellen identifizieren. Sie finden sich ver-

Journal für Hirnforschung

einzelt auch im Bulbusneuropil beider Seiten, in der unmittelbaren Umgebung des unbeeinflußten linksseitigen und regenerierten rechtsseitigen Riechepithels sowie aussprossender Fila olfactoria (Abb. 8c). Im intakten linken N. olfactorius treten diese SPase-aktiven Neurolemmzellen in gleicher Zahl und Aktivität auch bei Tieren auf, die keinerlei Anzeichen regenerativer Veränderungen auf der operierten Seite erkennen lassen. Das an SPase sehr schwach reagierende Axoplasma zeigt keine Seitendifferenzen. Die APase reagiert in den perineuralen Hüllen regenerierter Nerven wie auf der intakten Seite intensiv (vgl. Abb. 9h und i). Die

Abb. 10. Vorderhirn mit Bulbus olfactorius von Ambystoma mexicanum nach einseitiger Resektion des Riechorganes. NADH 2 -Tetrazoliumsalzreduktase (a). Verminderte Aktivität in den neugebildeten Fila olfactoria (F) der operierten Seite 94 Tage nach Rezeptorentfernung und Ausbildung eines kleinen Regenerates. Succinodehydrogenasereaktion (b, c) im Bereich der Glomeruli olfactorii (G) am 140. postoperativen Tage. Grobgranuläre Formazanablagerung im wiederaufgebauten Bulbus (c). Normalbild der kontralateralen, unbeeinflußten Seite (b). Kryostatschnitte 16 (j.m. I n k u b a tionszeiten 45 min (a) und 75 min (b, c). Vergrößerungen: 1: 22 (a) und 1 : 350 (b, c).

Bd., 13 Heft 1/2

ENZYMHISTOCHEMISCHE

VERÄNDERUNGEN

oxydativen Enzyme zeigen im Axoplasma neugebildeter Nn. olfactorii und in der Filaschicht des Bulbus gegenüber der nichtoperierten Seite eine deutlich geringere Aktivität (Abb. 10a). In einigen Nerven von Tieren mit guter Regeneration des Riechepithels finden sich an Oxydoreduktasen norm- bis hyperaktive, leicht verdickte Axone, so daß der Nerv im Vergleich zum Normalbild eine gewisse „Tigerung" erkennen läßt (vgl. Abb. 9e—g). Hyperaktive Axonendanschwellungen (Wachstumskolben) wurden in den Präparaten niemals gesehen. Die neugebildeten Bulbi olfactorii zeigen nur in einer schmalen Zone an der Grenze zwischen der Schicht der Fila olfactoria und der Mitralzelldendriten eine gesteigerte Aktivität an N A D H - T R (Abb. 10a), NAD-abhängigen Dehydrogenasen und SDH. Das Reaktionsprodukt (Formazan) ist hier regelmäßig grobgranulärer als im Bereich der Glomeruli olfactorii der intakten Seite abgelagert (Abb. 10b und c). Ein Aktivitätsanstieg an SPase ist in dieser Zone kaum erfaßbar. Die APase zeigt bei diesen Tieren einen deutlichen Anstieg der Aktivität der Mitralzelldendriten. In den neugebildeten Bulbi olfactorii wird somit — mit Ausnahme der SPase — ein Enzymstatus erreicht, der in der Verteilung dem Bulbus der intakten Seite nahe kommt, jedoch bei keinem Tier dessen Intensität erreicht.

Diskussion Veränderungen im Verhalten der Enzymaktivität lassen sich histochemisch dort sicher verfolgen, wo experimentell beeinflußtes und unbeeinflußtes Gewebe im gleichen Schnitt verglichen werden kann. Bei Ambystoma ist es außerdem bei geeigneter Wahl der Schnittebene möglich, das gesamte olfactorische System von der Rezeptorzelle bis zu den zentralen Schaltstellen in einem Schnitt zu überschauen. Unsere unter diesen Bedingungen erhaltenen histochemischen Befunde lassen mehrere Vorgänge erkennen, die sich in ihrem zeitlichen Ablauf, formalgenetisch und funktionell unterscheiden und darum getrennt besprochen werden sollen. Während bei Säugetier und Mensch die Fortsatzregeneration (Neuronteilregeneration) im Vordergrund eines reparativen Geschehens steht, erfolgt bei niederen Vertebraten wie Knochenfischen, Anuren und Urodelen der Ersatz nervösen Gewebes bevorzugt durch eine Neubildung von Ner-

IM OLFACTORISCHEN

SYSTEM

13

venzellen (Neuronregeneration) aus indifferenten Matrixzellen (KIRSCHE 1964a, 1965 Lit!). Hinsichtlich des Erfolges der Regeneration olfactorischer Sinnesneurone entsprechen die vorliegenden Befunde früheren experimentellen Ergebnissen (WINKELMANN

1967,

WINKELMANN

und

MARX

1969). Vom 50. postoperativen Tage an fanden wir auf der operierten Seite Neubildungen von Riechorganen, die kleine Inseln spezifischer Riechzellen enthielten. Der Enzymstatus dieser Regenerate entspricht etwa dem sich differenzierender normaler Plakoden, wie sie in den ersten Wochen nach dem Schlüpfen bei Ambystoma auftreten ( W E N K und WINKELMANN 1970). Die von den Regeneraten aussprossenden Fila olfactoria enthalten im Axoplasma — im Vergleich zur unbeeinflußten Seite — eine auffallend geringe Aktivität an oxydativen Enzymen. Auch die normale Chemodifferenzierung des olfactorischen Systems von Ambystoma ist in den frühen Entwicklungsstadien durch eine geringe Aktivität oxydativer Enzyme charakterisiert ( W E N K und WINKELMANN 1970). Nach R I C H T E R (1955) kann auf Grund biochemischer Untersuchungen zwischen einem „Stoffwechsel des Wachstums" mit einem geringen 0 2 Verbrauch und einem „Stoffwechsel der Funktion" mit einem Anstieg der Aktivität von Enzymen der terminalen Oxydation unterschieden werden. Diese Gesetzmäßigkeit spiegelt sich auch eindrucksvoll in der unterschiedlichen Stoffwechseldifferenzierung bei der Hirnentwicklung von „Nesthockern" und „Nestflüchtern" wider ( K N O L L E 1959, OCHI 1966). Die rasche Umstellung eines anaeroben auf einen aeroben Energiegewinn stellt im Meerschweinchengehirn nach F L E X N E R et al. (1953) eine „kritische Periode" in der Individualentwicklung dar, die ein Ausdruck der funktionellen Reifung ist. In diesem Zusammenhang erscheint es bedeutsam, daß in Abhängigkeit vom Ausmaß des Regenerationserfolges des Rezeptororganes nur eine relativ geringe Zahl der neugebildeten Fila olfactoria im Axoplasma eine Rückkehr der oxydativen Aktivität zur Norm zeigt. Ebenso finden sich im wiederaufgebauten Bulbus olfactorius in der glomerulären Schicht (Zone der synaptischen Transformation zwischen 1. und 2. olfactorischen Neuron) nur kleine Bezirke mit etwa normaktiver Reaktion oxydativer Enzyme. Unter Berücksichtigung der Konzeption von R I C H T E R (1955) und F L E X N E R et al. (1953) kann demnach angenommen werden, daß eine nennenswerte funktionelle Potenz nur die „aktiveren" Axone erreicht haben. Die histochemischen Befunde liefern damit ein

14

H. W E N K und E. W I N K E L M A N N

funktionelles Äquivalent zu den elektronenmikroskopischen Ergebnissen, wonach gleichfalls abhängig vom Grad der Regeneration des Riechepithels in erweiterten Abschnitten neugebildeter Fila olfactoria Mitochondrien und in den Glomeruli synaptische Aktivzonen und Mitochondrien wieder nachweisbar sind (WINKELMANN und M A R X 1969). Weiterhin wird durch die äußerst auffällige Übereinstimmung des Verhaltens der oxydativen Enzyme in regenerierenden Sinnesneuronen mit der neuronalen Chemodifferenzierung bei Ambystoma ( W E N K und WINKELMANN 1970) die Hypothese von F L E X N E R (1950) gestützt, wonach in der Reifung von Nervenzellen eine Korrelation zum Problem der Nervengeneration besteht. Ein interessantes Abweichen vom Verhalten in der normalen Entwicklung zeigen jedoch extraneuronale Elemente im Endo- und Perineurium. Während im Verlauf der ontogenetischen Entwicklung in den Zellen des Neurolemms keine SPase-Aktivität nachgewiesen werden kann (WENK und WINKELMANN 1970), steigt sie unter den experimentellen Bedingungen — zeitlich etwa parallel mit dem Beginn der Easeraussprossung — in diesen Zellen beträchtlich an. Die SPase-,,aktivierten" Zellen kommen jedoch nicht nur in den Nervenregeneraten vor, sondern auch im unbeeinflußten N. olfactorius der Gegenseite. Lichtmikroskopisch lassen sich im Neurolemm regenerierender und unbeeinflußter gegenseitiger Nn. olfactorii auch zahlreiche Mitosen nachweisen (WINKELMANN 1967, G E I S S L E R pers. Mitteilung). Da bei diesen Untersuchungen die unbeeinflußte Seite (Piakode, Nerv und Bulbus olfactorius) eher Anzeichen einer Vergrößerung zeigt, läßt sich der Phosphataseanstieg schwerlich im Sinne einer Abräumfunktion der Zellen im Zusammenhang mit degenerativen Vorgängen interpretieren. Auf eine Beteiligung des Endo- und Perineuriums an regenerativen Prozessen des peripheren Nerven weisen elektronenmikroskopische Befunde von THOMAS (1966) und THOMAS und J O N E S (1967) hin. Histochemisch fand E. THOMAS (1969) im Perineurium reinnervierter peripherer Nerven noch 1 Jahr nach Schädigung weit distal von der Verletzungsstelle eine gesteigerte Aktivität vonOxydoreduktasen und dephosphorylierenden Enzymen. Damit sind unsere Befunde nur teilweise vergleichbar. Ohne faßbare Aktivität an oxydativen Enzymen reagiert in den Neurolemmzellen ausschließlich die SPase, im Endo- und Perineurium auch die APase bis zum 345. postoperativen Tage intensiv.

Journal für Hirnforschung

Wenn auch a priori weder morphologisch noch funktionell eine direkte Beziehung zwischen Neurolemmzellen und der differenzierteren zentralen Glia des Säugers zu vermuten ist, scheinen uns doch Befunde von COLMANT (1962) interessant. Danach war bei histochemischen Untersuchungen an experimentell erzeugten Parenchymnekrosen des Rattengehirnes auffällig, daß die Mikroglia bei geringer oxydativer Aktivität einen erheblichen Anstieg an SPase aufweist. Nach COLMANT vermag die gegen 0 2 -Mangel resistente Mikroglia scheinbar Energie auf nichtoxydativem Wege zu gewinnen. Nach unseren Befunden zeigt die Neurolemmzelle von Ambystoma unter den experimentellen Bedingungen einen auffällig ähnlichen Metabolismus.

Ein Anstieg der SPase-Aktivität als Leitenzym für primäre und verschiedene sekundäre Lysosomentypen (HOLTZMAN und NOVIKOFF 1965, K R E U T Z B E R G u n d H A G E R 1 9 6 6 , HOLTZMAN e t

al.

1967), Zellstrukturen also, die bei intrazellulären Um- und Abbauprozessen von Bedeutung sind, weist auf eine Adaptation der Zellen an veränderte Bedingungen während der regenerativen Vorgänge hin. K R E U T Z B E R G (1966) gelangt auf Grund autoradiographischer Untersuchungen mit markiertem Thymidin nach experimenteller Nervendurchtrennung zu der Ansicht, daß im Verlaufe der Regeneration gesteigerte Austauschvorgänge zwischen Glia und Achsenzylinder von Bedeutung sind. Die Aktivität der APase, eines Enzyms, das im Zusammenhang mit Austauschvorgängen an Membranen diskutiert wird (NOVIKOFF et al. 1962, GOLDFISCHER et al. 1964), erreicht in den perineuralen Scheiden der Nervenregenerate nur eine mit der unbeeinflußten Seite vergleichbare Intensität. Da aber auch hier die Neurolemmzellen eine gesteigerte SPase-Reaktion zeigen, was darauf hinweist, daß auch im ungeschädigten gegenseitigen Riechorgang regenerative Vorgänge ablaufen — möglicherweise als Ausdruck einer funktionellen kompensatorischen Hyperplasie (vgl. K I R S C H E und KIRSCHE 1964 c) — kann ein Anstieg der APase-Aktivität durch den visuellen Seitenvergleich im histochemischen Präparat nicht erfaßt werden. Der Neurolemmzelle könnte eine funktionelle Bedeutung für die neuronalen Regenerationsvorgänge im Sinne der Bereitstellung zusätzlicher Stoffwechselmetabolite durch hydrolytische Spaltung von Makromolekülen in weiterverwertbare niedermolekulare Verbindungen (HOLTZMAN und NOVIKOFF 1965) beizumessen sein. Das Phänomen ließe sich als Ausdruck eines im Verlaufe der Regeneration gesteigerten ,,axonalen Transversalstoffwechsels"

(SCHLOTE

1970)

deuten. Unsere Befunde liefern damit weitere

Bd

'13. He«i/2 E N Z Y M H I S T O C H E M I S C H E

VERÄNDERUNGEN

Anhaltspunkte dafür, daß die regenerativen Vorgänge durch extraneuronale Faktoren beeinflußt werden (BRATTGÄRD et al. 1957, SCHLOTE 1961, 1970, KREUTZBERG 1963b, 1966, 1967, SJÖSTRAND 1965,

P . K . THOMAS 1 9 6 6 ,

THOMAS u n d

JONES

1 9 6 7 , THOMAS 1 9 6 9 ) . Völlig offen bleibt jedoch die

Frage nach der Kausalgenese der Stoffwechseladaptation des außerneuronalen Gewebes. Den besprochenen regenerativen Veränderungen gehen am verbliebenen Nervenstumpf und Bulbus olfactorius degenerative und reaktive Erscheinungen voraus. Auffällig ist der bereits 48 Std. nach Axonunterbrechung in den praesynaptischen terminalen Faserabschnitten der Glomeruli olfactorii einsetzende Abfall der SPase-Reaktion. Morphologisch zeigen sich an den Glomeruli feinstrukturell erst am 4. postoperativen Tage, lichtmikroskopisch erst am 7. bis 8. Tage degenerative Veränderungen (KIRSCHE 1964b, WINKELMANN 1967, WINKELMANN und MARX 1969). Im Gegensatz zu den oxydativen Enzymen, die mit einem Aktivitätsabfall erst antworten, wenn auch lichtmikroskopisch degenerative Erscheinungen erfaßt werden, erweist sich die SPase-Reaktion als ein empfindlicher Indikator für eine schon früh einsetzende Veränderung der Reaktionsweise geschädigter praesynaptischer Fasern. Der erst später erfaßbare Abfall der APase-Aktivität in den Mitralzelldendriten kann als Ausdruck einer frühen antegrad-transneuralen Reaktion gedeutet werden, wie sie nach Spinalnervendurchtrennung in der Substantia gelatinosa dorsalis des Rückenmarkes der Ratte — hier allerdings durch einen Abfall an SPase charakterisiert — auftritt (COLMANT 1959). Eindrucksvolle Veränderungen zeigen die distalen Stümpfe der traumatisch geschädigten Nervi olfactorii. Mit Ausnahme der APase steigen in umschriebenen Axonanschwellungen alle Enzymaktivitäten schon im frühen postoperativen Verlauf erheblich an. Der Einblick in die Natur von Axonendanschwellungen, die nach einer Läsion sowohl am proximalen als auch am distalen Stumpfende auftreten, konnte in jüngster Zeit durch histochemische und feinstrukturelle Untersuchungen am peripheren Nerven ( F R I E D E 1959, 1960,

1964,

WECHSLER

und

HAGER

1962,

KREUTZBERG

u n d GULLOTTA 1 9 6 3 , K R E U T Z B E R G u n d W E C H S L E R

1963,

LUBINSKA

1963,

BLÜMCKE

et

al.

1964,

1963,

WETTSTEIN

KREUTZBERG

1964,

und

SOTELO

BLÜMCKE

und

NIE-

1965, H A N E F E L D 1965, 1966, H O L T Z M A N und NoviK O F F 1965, T H O M A S 1969 L i t ! u. a.) sowie an zentralen Axonen erheblich erweitert werden ( S C H L O T E 1961, 1964, DORF

1966, 1970 Lit!,

DAVID

et al. 1963,

KREUTZBERG

1963b,

LAMPERT u n d CRESSMAN 1 9 6 4 , METZ 1 9 6 8 , W E N Z E L e t al.

IM O L F A C T O R I S C H E N

SYSTEM

15

1969 Lit!). Danach muß zwischen sogenannten ,,Reaktionskolben", die schon früh nach einer Axonschädigung in beiden Stumpfenden auftreten, und „Wachstumskolben", die nur im proximalen Abschnitt vorliegen und sich morphologisch von Kolbenformen früher Stadien abgrenzen lassen ( S C H L O T E 1961, B L Ü M C K E 1964b) unterschieden werden. Nach B L Ü M C K E (1964b) entstehen die „Wachstumskolben" durch eine Transformation des „inaktiven" in ein „aktiv wachsendes" Plasma. Auf Grund elektronenmikroskopischer Untersuchungen am Nervus opticus der R a t t e grenzt S C H L O T E (1966, 1970) eine früh einsetzende peritraumatische Reaktion von später folgenden regenerativen Vorgängen (Sprossungsphänomenen), die allein am proximalen Abschnitt einsetzen und an die Aktivität des Perikaryons gebunden sind, formal und genetisch ab.

Schon wenige Stunden nach traumatischer Schädigung kommt es in den Reaktionskolben zu einem Aktivitätsanstieg oxydativer Enzyme (FRIEDE 1 9 5 9 , 1 9 6 0 , 1 9 6 4 a u n d b , KREUTZBERG 1 9 6 3 b, KREUTZBERG u n d WECHSLER 1 9 6 3 , FRIEDE u n d KNOLLER 1 9 6 4 , HANEFELD 1 9 6 5 , 1 9 6 6 , METZ 1 9 6 8 , THOMAS 1 9 6 9 ) , s a u r e r P h o s p h a t a s e

(BUBIS

u n d WOLMAN 1 9 6 5 , E . THOMAS 1 9 6 6 , 1 9 6 9 , HOLTZMAN und NOVIKOFF 1 9 6 5 , METZ 1 9 6 8 ) und Acetyl-

cholinesterase (BLÜMCKE 1 9 6 4 , LUBINSKA 1 9 6 4 , THOMAS 1 9 6 9 ) . Auch ließen sich in durchtrennten

adrenergen Fasern fluoreszenzhistochemisch Katecholamine verstärkt nachweisen (BLÜMCKE 1964 a, BLÜMCKE u n d NIEDORF 1 9 6 5 b, DAHLSTRÖM 1 9 6 5 ) .

Feinstrukturell zeigen sich in den Axonanschwellungen gleichfalls überraschend früh nach Schädigung gehäuft Mitochondrien, Vesikel, Lamellenkörper, Neurotubuli und fibrilläre Strukturen (WECHSLER u n d HAGER 1 9 6 2 , DAVID et al. 1 9 6 3 , WETTSTEIN u n d SOTELO 1 9 6 3 , LAMPERT u n d CRESSMAN 1 9 6 4 , SCHLOTE .1964, 1 9 6 6 , 1 9 7 0 , BLÜMCKE

und NIEDORF 1 9 6 5 , BLÜMCKE et al. 1966) sowie verschiedene sekundäre Lysosomen („dense bodies" und autolytische Körper) mit intensiver SPase-Reaktion (HOLTZMAN und NOVIKOFF 1 9 6 5 ) . Während die Enzymanschoppungen in den reaktiven Kolben distaler Stümpfe schon nach Stunden ein regressives Verhalten zeigen, bleiben sie in proximalen Stümpfen peripherer wie zentraler Axone erheblich längere Zeit nachweisbar (KREUTZBERG

1 9 6 3 b,

1964,

KREUTZBERG

und

WECHSLER 1 9 6 3 , HANEFELD 1 9 6 5 , 1 9 6 6 , BLÜMCKE 1 9 6 4 , DAHLSTRÖM 1 9 6 5 , METZ 1 9 6 8 , THOMAS 1 9 6 9 ) .

Mit diesen an Säugern erhobenen Befunden läßt sich das Verhalten der oxydativen Enzyme in den Axonanschwellungen von Ambystoma nur begrenzt in Einklang bringen. 1. Während nach Läsionen des N. ischiadicus oder von Rückenmarksbahnen der Ratte die Anschoppungen oxy-

16

dativer Enzyme im Axoplasma distaler Stümpfe bereits nach 48 Stunden wieder abklingen (KREUTZBERG 1 9 6 3 b,

Journal für Hirnforschung

H. W E N K und E. WINKELMANN

1964, HANEFELD

1965,

1966,

METZ

werden bei Ambystoma die Aktivitätsmaxima erst zwischen dem 4. bis 6. Tage und ein Aktivitätsabfall frühestens in der 2. Woche p. o. manifest. Hierbei könnte es sich jedoch lediglich um eine zeitliche Verschiebung im Ablauf grundsätzlich gleicher Vorgänge handeln, da auch der Terminplan der Chemodifferenzierung des Ambystomagehirnes gegenüber dem Säugergehirn zeitlich auffällig elongiert ist (vgl. W E N K und W I N K E L MANN 1 9 7 0 ) . Möglicherweise adaptiert sich der Stoffwechsel des neotenen Kaltblüters auch nach experimentellen Eingriffen langsamer als der des Säugers. In diesem Zusammenhang muß aber auch auf die auffällige individuelle Variabilität in der Reaktionsweise der Tiere hingewiesen werden (vgl. Abb. 1), was vor zu weitreichenden Schlußfolgerungen warnen sollte, zumal, wenn die Befunde nur an einem sehr kleinen Versuchsmaterial erhoben wurden (z. B. H A N E F E L D 1 9 6 5 , 1966: 11 einseitig operierte Tiere untersucht in 10 postoperativen Stadien!). 2. In dem von uns gewählten Untersuchungszeitraum kam es nach Durchtrennung des N. olfactorius in den proximalen, d. h. mit den Sinneszellperikarya in Verbindung gebliebenen Axonstümpfen zu keinen nennenswerten Aktivitätssteigerungen oxydativer Enzyme (Abb. 2). Dieser Befund weicht erheblich von denen nach Läsion des N. ischiadicus (KREUTZ1968),

BERG u n d WECHSLER 1 9 6 3 , F R I E D E u n d KNOLLER 1 9 6 4 , H A N E F E L D 1 9 6 5 , 1 9 6 6 , M E T Z 1 9 6 8 , THOMAS

1969) oder nach Durchtrennung der langen Bahnen des Rückenmarkes der Ratte ab ( K R E U T Z B E R G 1963 b). Bei diesen Untersuchungen wurden gerade in den proximalen Stümpfen langanhaltende Aktivitätssteigerungen oxydativer Enzyme beobachtet. Unsere Befunde korrelieren dagegen extrem mit Ergebnissen nach Läsionen des N. opticus der Ratte. Hier kommt es gleichfalls — bei relativ geringfügigen Veränderungen im proximalen (orbitalen) Stumpf — besonders in den distalen (cerebralen) Axonanschwellungen zu einer bemerkenswert konstanten initialen Anreicherung von Organellen (SCHLOTE 1966, 1970) sowie zu intensiven Aktivitätssteigerungen oxydativer Enzyme und SPase ( M E T Z 1 9 6 8 ) . Die Läsionen erfolgten bei diesen Experimenten in unterschiedlicher Entfernung von den Perikarya (1 —5 mm hinter dem Bulbus oculi). Da bei einer relativ bulbusfernen Läsion (mindestens 2 mm hinter dem Bulbus) gelegentlich auch organellenreiche und leicht

enzympositive Axonanschwellungen im proximalen (orbitalen) Operationsstumpf auftraten, folgern die Autoren, daß die reaktiven Vorgänge bei kurzer proximaler Faserstrecke möglicherweise durch lokale Verletzungsströme (FRIEDE 1964b) unterdrückt werden. Auch unsere Befunde könnten durch diesen Mechanismus gedeutet werden, da die Durchtrennung des Riechnerven von Ambystoma vergleichbar perikaryonnah (ca. 2 — 5 mm vom Riechorgan entfernt) erfolgte. Zwangsläufig drängt sich aber auch ein anderer, äußerst interessanter Vergleich auf. Sowohl im N. opticus wie im N. olfactorius liegt übereinstimmend eine qualitativ einheitliche Faserpopulation vor, d. h. die einer Faserläsion folgenden Effekte können eindeutig auf sensible bzw. sensorische Neurone bezogen werden. Demgegenüber ist infolge des Nebeneinanders sensibler und motorischer Fasern bei Experimenten am Rückenmark (auch bei Anfertigung von orientierenden Querschnitten; K R E U T Z B E R G 1963b) nur in begrenztem Maße und am N. ischiadicus in keinem Falle eine exakte Bestimmung der funktionellen Qualität reaktiv veränderter Fasern möglich. Es muß darum wohl weiteren Untersuchungen vorbehalten bleiben, inwieweit sich die reaktiven Enzymveränderungen faserspezifisch verhalten, wenn auch K R E U T Z B E R G (1963 b) betont, daß am durchtrennten Rückenmark der Ratte alle Aktivitätssteigerungen oxydativer Enzyme unabhängig von der funktionellen Qualität der Fasern auftreten. Solche Untersuchungen dürften nicht zuletzt bedeutsame Rückschlüsse für eine Interpretation der reaktiven Vorgänge aus funktioneller Sicht erwarten lassen. Wir stimmen mit SCHLOTE (1970) voll überein, daß die initialen Enzymanschoppungen als funktionelles Äquivalent organellenreicher Axonauftreibungen nicht als „Regenerationsversuch" gedeutet werden können, sondern sich kausal nur „als Antwort des Axons auf die Schädigung" erklären lassen. 3. Hinsichtlich des Verhaltens der SPase, die in distalen Stümpfen intraaxonal die höheren Werte erreicht, lassen sich die Befunde von Ambystoma zwanglos mit denen vom Säuger in Einklang bringen (BUBIS und WOLMAN 1 9 6 5 , E . THOMAS 1 9 6 6 , 1 9 6 9 , HOLTZMAN

und

NOVIKOFF

1965,

METZ

1968).

Noch nicht befriedigend beantwortet ist bis heute die Frage nach der Kausalgenese der Enzymvermehrung in den Axonanschwellungen. Nach Befunden von F R I E D E (1964 a und b) soll eine Enzymanschoppung an den Stumpfenden „in vitro" wie ,,in vivo" durch lokale Verletzungsströme induziert werden können. Gestützt auf die

Bd. 13» Heft 1/2 ENZYMHISTOCHEMISCHE 1 Q71

VERÄNDERUNGEN

Konzeption einer konstanten, proximo-distal gerichteten

1967)

A x o p l a s m a v e r s c h i e b u n g (WEISS 1 9 4 4 bis

wird eine

Verlagerung von Baustoffen und von oxydativen Enzymen ( F R I E D E 1 9 5 9 , 1 9 6 0 , 1 9 6 4 b) aus dem Perikaryon zu einem proximal von der Läsionsstelle entstehenden Axoplasmaanstau angenommen. Für die Enzymverlagerung sprach ein gleichzeitig beobachteter Abfall der perikaryellen Aktivität ( F R I E D E 1 9 5 9 , 1 9 6 0 ) . Diese Befunde konnten jedoch durch andere Untersucher nicht bestätigt werden. In chromatolytischen Nervenzellen erfolgt nicht nur ein Anstieg des Protein- und RNSGehaltes ( B R A T T G Ä R D et al. 1 9 5 7 , H Y D E N 1 9 5 9 zit. nach THOMAS 1 9 6 9 ) und sekundärer Lysosomen (HOLTZMAN et al. 1 9 6 7 ) , sondern auch ein Aktivitätsanstieg zahlreicher oxydativer Enzyme mit Ausnahme von SDH und CyO ( K R E U T Z B E R G 1 9 6 3 a, SÖDERHOLM 1 9 6 5 , THOMAS und E x s s 1 9 6 7 , T H O (SCHLOTE

1961)

MAS 1 9 6 9 ) .

Histochemische, besonders aber feinstrukturelle Beobachtungen gaben wiederholt Anhaltspunkte dafür, daß offenbar lokale anabole Vorgänge in den Axonanschwellungen für eine Neubildung von enzymhaltigen Organellen von Bedeutung sind (WEBSTER

1962,

WECHSLER

und

HAGER

1962,

KREUTZBERG 1 9 6 3 b, KREUTZBERG u n d WECHSLER 1963,

WETTSTEIN

1964a, und

SCHLOTE

NIEDORF

und

SOTELO

1963,

1964, 1966, 1970 Lit.,

1965,

HOLTZMAN

und

BLÜMCKE BLÜMCKE NOVIKOFF

1965, THOMAS 1969). Das Vorkommen einer löslichen RNS vom ribosomalen Typ im Axoplasma ( K O E N I G 1965) stützt diese Hypothese. Auch ist es heute allgemein anerkannt, daß Mitochondrien auf Grund ihres Gehaltes an DNS die Fähigkeit zur autonomen Reduplikation besitzen (NASS und NASS

1963,

LUCK

1966,

TUPPY

und

WINTERS-

1966, STOCKEM 1968). Autoradiographische Untersuchungen mit markiertem Leucin (KREUTZB E R G 1967) führten allerdings zu Ergebnissen, die dafür sprechen, daß primär ein axonaler Transport und in geringerem Umfang lokale Synthesevorgänge für die gesteigerte Stoffwechselaktivität in den Axonanschwellungen verantwortlich sind. Die Annahme eines axonalen Transportes von Mitochondrien scheint zumindest in ungeschädigten Neuronen berechtigt zu sein, wie die mathematisch-statistische Auswertung quantitativ-morphologischer Untersuchungen an Spinalnerven des Rindes ergaben ( B L U M E und SCHARF 1964, SCHARF und B L U M E 1964, 1966). Völlig rätselhaft blieb zunächst das auch am distalen Stumpfende beobachtete Phänomen einer Aktivitätssteigerung von BERGER

V o g t , Hirnforschung, Bd. 13, Heft 1/2

IM OLFACTORISCHEN

SYSTEM

17 -1- *

Enzymen. In Erweiterung der WEissschen Konzeption wird die Enzymanreicherung in distalen Axonanschwellungen durch einen bei Verletzung einsetzenden bidirektionalen, stumpfwärts gerichteten Axoplasmastrom erklärt (LUBINSKA et al. 1963, L U B I N S K A 1964). Damit ließe sich wohl das Verhalten der SPase in den abgetrennten, distalen Abschnitten der Fila olfactoria erklären, nicht aber das der oxydativen Enzyme. So fällt die SPaseAktivität kontinuierlich innerhalb der ersten 4 Tage p. o. in den terminalen Endstrecken der verletzten Fasern (Glomeruuli olfactorii) in dem Maße ab, wie sie in den reaktiven Axonanschwellungen ansteigt. Dies könnte im Sinne einer retrograden, zur Verletzungsstelle hin gerichteten Verlagerung von Lysosomen gedeutet werden. Eine bidirektionale Axoplasmaströmung wird jedoch unwahrscheinlich, betrachtet man das Verhalten der oxydativen Enzyme. Die Aktivitäten dieser Enzyme fallen in den Glomeruli olfactorii zeitlich erst nach dem Erreichen ihrer Maxima in den Axonanschwellungen der Nervenstümpfe ab, was eher für die Bedeutung lokaler Synthesevorgänge spricht. Die Unterschiedlichkeit der Befunde und ihrer Deutungsmöglichkeiten zeigt, daß die Ergebnisse nur mit einer gewissen Zurückhaltung interpretiert werden können. Sie liefern somit keine sicheren Anhaltspunkte dafür, ob primär ein axonaler Transport oder lokale Synthesevorgänge für die Enzymanschoppung in den Axonanschwellungen verantwortlich zu machen sind.

Zusammenfassung Bei 55 Exemplaren von Ambystoma mexicanum (Tierlänge 12 —16 cm) wurde das Aktivitätsverhalten von oxydativen Enzymen (SDH, CyO, NADH-TR, NADabhängiger LDH, MDH und /3-HBDH) sowie von unspezifischer saurer und alkalischer Phosphatase nach einseitiger Durchtrennung des N. olfactorius oder einseitiger Resektion und folgender Regeneration des Riechorgans nach verschiedenen Überlebenszeiten (4 Std. bis 345 Tage p. o.) histochemisch untersucht. Zusammengefaßt ergaben sich folgende Resultate: 1. Im frühen .postoperativen Verlauf kommt es mit Ausnahme von alkalischer Phosphatase zu einer raschen Anschoppung aller untersuchten Enzyme in spindelförmigen Axonanschwellungen distaler, von den Sinneszellperikarya abgetrennter Faserstümpfe mit Maximalwerten zwischen dem 4. und 6. postoperativen Tage. In den proximalen, mit den Perikarya in Verbindung gebliebenen Faserstrecken durchtrennter Nn. olfactorii zeigt sich dagegen lediglich eine Erhöhung der Aktivität an saurer Phosphatase. In der 2. postoperativen Woche 2

18

Journal für Himforschung

H. W E N K und E . W I N K E L M A N N

klingen alle Aktivitätssteigerungen in den reaktiv veränderten Axonauftreibungen wieder ab. 2. I n den terminalen Faserstrecken der geschädigten Fila olfactoria (Glomeruli olfactorii) fällt bis zum 4. Tage die Aktivität an saurer Phosphatase und nach dem 6. Tage die aller oxydativen Enzyme markant ab. 3. I m umgebenden Bindegewebe und in der Pia mater des Bulbus olfactorius treten vom 2. postoperativen Tage an zahlreiche an saurer Phosphatase hochaktive Makrophagen auf. Die Zellen finden sich vom 4. Tage an auch im Nervenstumpf und Bulbus olfactorius der operierten Seite. Mit zunehmender Verkleinerung von Nervenstumpf und Bulbus olfactorius, die am 35. postoperativen Tage weitgehend der Degeneration anheim gefallen sind, verringert sich die Zahl der Makrophagen. 4. Vom 50. postoperativen Tage an werden Riechhöhlenregenerate mit kleinen Inseln spezifischer Riechzellen gefunden. Der Enzymstatus der Regenerate entspricht etwa dem normaler Riechplakoden von Ambystoma der ersten Wochen nach dem Schlüpfen. 5. Die Veränderungen in neugebildeten Fila, Nervi und Bulbi olfactorii sind nicht zeitabhängig, sondern korrelieren in ihrem Ausmaß mit dem Umfang an neugebildetem Riechepithel. Auffällig ist die geringe Aktivität an oxydativen Enzymen und saurer Phosphatase im Axoplasma regenerierter Fila olfactoria und in der schmalen wiedergebildeten Schicht der Glomeruli olfactorii (Zone der synaptischen Transformation zwischen 1. und 2. olfactorischen Neuron). 6. Die Zellen des Neurolemms von Nervenregeneraten und — im Gegensatz zu nichtoperierten Tieren — auch gesunder gegenseitiger Nn. olfactorii zeigen vom 50. postoperativen Tage an eine intensive Aktivität an saurer Phosphatase. Gleichzeitig reagieren Peri- und Endoneurium von Nervenregeneraten mit der kontralateralen Seite vergleichbar intensiv an alkalischer Phosphatase. 7. Die enzymhistochemischen Befunde werden im Zusammenhang mit licht- und submikroskopischen Veränderungen nach analogen experimentellen Eingriffen sowie mit Befunden der Chemodifferenzierung des olfactorischen Systems von Ambystoma diskutiert und zu Ergebnissen anderer enzymhistochemischer und submikroskopischer Untersuchungen in Beziehung gebracht.

Summary I n 55 ambystoma mexicanum (length of animals between 12 and 16 cm) the relation of the activities of oxidative enzymes (SHD, CyO, N A D H - T R , NAD-linked L D H , MDH and (3-HBDH) and unspecific acid and alkaline phosphatase was investigated after unilateral severing of the olfactory nerve, or after unilateral resection and subsequent regeneration of the olfactory organ. The animals were killed within a period ranging from 4 hours to 345 days after the operation. The following results emerged: 1. I n the early postoperative development all the investigated enzymes, with the exception of alkaline phosphatase, showed a rapid increase in the spindleshaped axon swellings of distal fibre stumps that were severed from the sensory cell bodies, with maximum

values between the 4 th and 6 th days. In the case of severing the olfactory nerve, however, the proximal fibres that were still connected with the cell body showed an increase of the activity of acid phosphatase only. In the second postoperative week all the intensified activities decreased. 2. In the terminal parts of the damaged fibres (glomeruli olfactorii) the activity of acid phosphatase shows a marked decrease by the 4 th day, and that of all other oxidative enzymes after the 6 th day. 3. The surrounding connective tissue and the pia mater of the olfactory bulb contain numerous macrophages with a high activity of acid phosphatase from the 2nd postoperative day. F r o m the 4 t h day the cells are also t o be found in the nerve stump and the olfactory bulb on the operated side. With progressing degeneration of the nerve stump and the olfactory bulb, which have largely disappeared by the 3 5 t h day p.o., the number of macrophages diminishes. 4. From the 50 th postoperative day regenerated olfactory organs with small islands of specific sensory cells are found. The enzyme status of the regenerated olfactory organs corresponds roughly to that of the organs of normal animals within the first weeks after emerging from the spawn. 5. The alterations in the newly formed nerves and olfactory bulbs do not depend on time, but their extent correlated with that of the size of the newly formed olfactory epithelium. The low activity of oxidative enzymes and acid phosphatase in the axoplasm of the regenerated olfactory nerve and in the thin re-formed layer of glomeruli olfactorii (area of synaptic transformation between the 1 s t and 2nd olfactory neuron) is evident. 6. The cells of the neurolemma of regenerated nerves and — in contrast to animals not operated on — also in undamaged contralateral olfactory nerves show an intensive activity of acid phosphatase from the 5 0 t h postoperative day. Moreover, peri- and endoneurium of the regenerated nerves show a reaction intensity of alkaline phosphatase comparable to that of the contralateral side. 7. The histochemical findings are discussed in connection with light and electron microscopic alterations after analogous experiments, and in connection with results of chemodifferentiation of the olfactory system of ambystoma. They are related t o findings of other enzyme histochemical and submicroscopic investigations.

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Anschrift

der

Dr. med. H.

Autoren: WENK

Dozent Dr. med. habil. E . WINKELMANN Anatomisches Institut des Medizinischen Bereiches der Humboldt-Universität 104 Berlin, Hannoversche Str. 28/29

Laboratoire de crâniologie comparée ( E . R . 93 du C . N . R . S . ) 56 Rue du Port (59) Lille Directeur: Dr. R .

FENART

Position de l'épiphyse dans le système d'axes vestibulaires d'orientation

Par

R . FENART, P . WATINE et R .

EMPEREUR-BUISSON

Avec 5 figures et 3 tableaux

(Reçu le 6 octobre 1970)

L'intervention

chirurgicale

sur

les

éléments

i n t r a - c r â n i e n s nécessite à la fois u n e d é t e r m i n a t i o n s t é r é o t a x i q u e précise de c e u x - c i et la connaissance de l ' i m p o r t a n c e de leur variabilité, t a n t absolue que r e l a t i v e à d ' a u t r e s s t r u c t u r e s de l ' e x t r é m i t é céphalique.

B i e n que de nombreuses

recherches

aient p o r t é sur ce sujet, nous a v o n s jugé utile de repenser le problème

à

partir

d'une

projeté sagittalement. Le plan vertico-frontal passe par le centre de la boucle de ce canal; quant au troisième plan, il est sagittal médian. Nous ne pouvons ici nous étendre sur les raisons, d'ordre divers, qui ont guidé notre choix préférentiel pour l'orientation vestibulaire; le lecteur les trouvera dans des publications antérieures ( J . D A R D E N N E 1970, A. D E L A T T R E et R . F E N A R T 1960, R . F E N A R T 1966).

technique

d ' o r i e n t a t i o n utilisant les a x e s «vestibulaires».

Technique

L a « m é t h o d e vestibulaire» est m a i n t e n a n t bien c o n n u e des a n a t o m i s t e s et des anthropologistes, e t elle c o m m e n c e aussi à p o r t e r ses fruits d a n s le d o m a i n e de l'orthopédie dento-faciale ; mais, à l ' e x ception de recherches sur les ventricules d u c e r v e a u (A.

DELATTRE e t

R.

FENART 1 9 5 4 ,

R.

FENART

1 9 5 5 ) , le c o n t e n u e n d o c r â n i e n n ' a guère été étudié jusqu'ici, de c e t t e manière. N o t r e a t t e n t i o n a été a t t i r é e sur la glande pinéale p a r l ' i m a g e o b t e n u e sur la t o m o g r a p h i e m é d i a n e de la t ê t e , a u cours d ' o r i e n t a t i o n s «in v i v o » effectuées p o u r d ' a u t r e s buts,

ce qui nous a a m e n é s à pousser nos in-

vestigations en ce sens.

Méthode vestibulaire Elle repose sur la détermination d'un système de 3 plans orthogonaux dans lequel tout point de l'espace céphalique peut être fixé avec précision par ses coordonnées rectangulaires: X et Y (et éventuellement une troisième, lorsqu'il s'agit d'un point latéral, ce qui n'est pas le cas dans cette étude). Les axes sont orientés positivement vers le haut et vers l'arrière de la tête. Le plan horizontal est défini à partir de la direction du canal semi-circulaire externe (gauche, par convention)

Le procédé employé peut être trouvé, en détails, dans divers mémoires (J. D A R D E N N E 1970, R . E M P E R E U R BUISSON,

R . FENART,

J . DARDENNE et P. BÉCART

1968,

R . F E N A R T , R . E M P E R E U R - B U I S S O N et P. B É C A R T 1966); nous en rappellerons l'essentiel. Dans un premier temps, par le moyen d'une pluristratigraphie, et grâce à un étalonnage précisé par des recherches théoriques préalables (R. F E N A R T et B . RousS E L L E 1966), 12 tomographies para-sagittales du labyrinthe sont obtenues. L a meilleure est retenue, celle qui montre l'image de la double section de la boucle du canal semi-circulaire externe. Dans un second temps, couplé avec le précédent, et avec le même centrage sur sujet maintenu immobile, une tomographie médiane de l'ensemble de la tête est tirée. Un système de plombs et de caches fenestrés permet, après développement, la superposition commode et exacte des calques dessinés d'après les 2 films. Dans un dernier temps, une téléradiographie est prise (y compris les parties molles), de profil strict, à 4 m 5 0 , dans un céphalostat. L'orientation vestibulaire de ce dernier cliché est déterminée à partir de celle des précédents, après réduction optique ou géométrique. La visualisation de la tâche épiphysaire est facilitée par le fait qu'on la repère sur la tomographie médiane, sans avoir besoin de la rechercher sur le télécrâne «in toto».

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Journal fur Hirnforschung

R. F E N A R T , P. W A T I N E et R. E M P E R E U R - B U I S S O N

Il convient alors de procéder comme suit: le point retenu pour les études statistiques ultérieures est le centre de la trace laissée p a r la calcification épiphysaire, ou, si plusieurs tâches rapprochées existent, c'est le milieu de la figure géométrique (par exemple: triangle pour 3 tâches) obtenue en joignant les centres de ces tâches. Au cours de la réduction du calque de la tomographie médiane, pour l'amener à la grandeur du télécrâne, le point central de l'épiphyse est également reporté et sa distance au centre des axes de référence est réduite de même. Ce sont les coordonnées rectangulaires (X e et Y e ) de ce nouveau point qui sont relevées et mises en tableaux. On note, en même temps, les caractéristiques «vestibulaires» de certains éléments du crâne qui, au cours de notre étude, se sont révélés être en corrélation avec la position de l'épiphyse; ils seront détaillés plus loin. Inversement, pour estimer la position la plus probable de

Tableau I

1 2 3

nombre de tâches image habénulaire