Handbook of Zoology / Handbuch der Zoologie: Lfg 22 Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere 9783110836707, 9783110054477

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D. Starck Ontogenie und Entwicklungsphysiologie

der

Säugetiere

Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere Von

Dietrich Starck o. ö. Professor

der Anatomie an der Universität

Direktor des Dr. Senckenbergischen Johann - Wolf gang - Goethe -

Mit 161 Abbildungen

Anatomischen

Frankfurt Institutes

Universität

im Text

Walter de Gruyter & Co. vormals G. J. Göschen'sehe

Verlagshandlung — J. Guttentag Verlagsbuchhandlung Georg Reimer — Karl J. Trübner — Veit tfe Comp. Berlin 1959

am

Main, der

Aus:

Handbuch

herausgegeben

der Zoologie.

Begründet

von J. G. Helmcke,

von Willy

H. v. Lengerken,

Kükenthal, D.

fortgeführt

von Thilo

Krumbach,

Starck

Band VIII — Teil 9

© Copyright 1959 by Walter de Gruyter & Co., vormals G . J . Göschen'sche Verlagshandlung, J . G u t t e n t a g Verlagsbuchhandlung, G e o r g Reimer, Karl J . Trübner, Veit & C o m p . , Berlin W

— Alle Rechte, auch die des auszugsweisen Nachdrucks, der photomechanischen Wiedergabe, der Herstellung von Mikrofilmen und

dei Übersetzung, vorbehalten — Printed in Germany —> Archiv-Nummer 52 28 59 — Günther Sc Sohn, Berlin

Satz: Walter de Gruyter & C o . , Berlin W 3 j

—

D r u c k : Buchdruckerei

Vorwort Die E r k e n n t n i s , d a ß d u r c h gezielte experimentelle Eingriffe in einen E n t w i c k l u n g s a b l a u f eine k a u s a l e Analyse der Vorgänge in der E m b r y o n a l e n t w i c k l u n g möglich wird, h a t der e m b r y o logischen F o r s c h u n g in unseren Tagen neuen A n t r i e b gegeben. Da die klassischen U n t e r s u c h u n gen zur E n t w i c k l u n g s p h y s i o l o g i e an A m p h i b i e n oder Wirbellosen erfolgten, t r a t zeitweise d a s Interesse an F r a g e n der vergleichenden E m b r y o l o g i e der Säugetiere e t w a s in den H i n t e r g r u n d . Die E n t w i c k l u n g n e u e r M e t h o d e n , die e x p e r i m e n t e l l e Eingriffe a u c h am A m n i o t e n k e i m ges t a t t e n , h a t aber ebenso wie der A u s b a u der H i s t o c h e m i e u n d der E l e k t r o n e n m i k r o s k o p i e a u c h d a s Interesse an der O n t o g e n e s e der Säugetiere neu b e l e b t . M a n c h e P r o b l e m e , wie e t w a d a s der Beziehungen zwischen E m b r y o u n d m ü t t e r l i c h e m O r g a n i s m u s , k ö n n e n n u r a m S ä u g e t i e r erforscht w e r d e n . Die F o r t s c h r i t t e in der M e t h o d i k u n d die Ä n d e r u n g der B e t r a c h t u n g s w e i s e lassen alte Fragestellungen h e u t e in einem neuen Licht erscheinen. A u ß e r d e m ist h e r v o r z u h e b e n , d a ß in den v e r g a n g e n e n 25 J a h r e n unsere T a t s a c h e n k e n n t n i s in u n g e a h n t e r Weise v e r b r e i t e r t w u r d e . W i r sind h e u t e über den Ontogeneseablauf von r u n d 250 S ä u g e r a r t e n m e h r oder weniger v o l l s t ä n d i g i n f o r m i e r t . Diese Zahl ist z w a r gering, w e n n wir berücksichtigen, d a ß es e t w a 5000 rezente M a m m a l i a - A r t e n gibt. Wesentlich ist jedoch, d a ß u n g e f ä h r die H ä l f t e der ü b e r h a u p t u n t e r s u c h t e n O n t o g e n e s e a b l ä u f e erst in den letzten 25 J a h r e n g e n a u e r b e k a n n t geworden ist. H e u t e liegen z u m i n d e s t S t i c h p r o b e n a u s allen S ä u g e r o r d n u n g e n vor, so d a ß wir einen h a l b w e g s gesicherten Überblick ü b e r die O n t o g e n e s e t y p e n in den einzelnen G r u p p e n h a b e n . Allgemeine Aussagen über viele Fragen — wie etwa ü b e r I m p l a n t a t i o n s m e c h a n i s m e n , P l a c e n t a t i o n , Blastoc y s t e n b i l d u n g u n d ü b e r e v o l u t i v e Z u s a m m e n h ä n g e der O n t o g e n e s e p h ä n o m e n e — sind n u r b e r e c h t i g t , w e n n d a s ganze T a t s a c h e n m a t e r i a l a u s g e w e r t e t wird. So ist die alte Vorstellung v o m s t r e n g g r u p p e n s p e z i f i s c h e n V e r h a l t e n des P l a c e n t a t i o n s t y p s ü b e r h o l t . Die A u s w e i t u n g unserer K e n n t n i s s e h a t ergeben, d a ß es sowohl G r u p p e n mit s t r e n g spezifisch g e b u n d e n e m P l a c e n t a t i o n s v e r h a l t e n gibt als a u c h t a x o n o m i s c h e E i n h e i t e n , in denen der O n t o g e n e s e t y p s t a r k wechselt. G e r a d e die i n t e r e s s a n t e n P r i m i t i v g r u p p e n ( I n s e c t í v o r a ) zeigen ein d e r a r t i g e s v a r i a b l e s V e r h a l t e n der einzelnen Genera. Das S t u d i u m dieser F o r m e n m a n n i g f a l t i g k e i t ist an sich von b e s o n d e r e m Reiz. Wir sind aber a u c h gezwungen, diese V a r i a n t e n zu b e a c h t e n , w e n n wir Aussagen allgemeiner N a t u r über O n t o g e n e s e p h ä n o m e n e m a c h e n wollen. Es geht n i c h t m e h r an, solche S c h l u ß f o l g e r u n g e n ausschließlich auf den U n t e r s u c h u n g e n an einigen H a u s u n d L a b o r a t o r i u m s t i e r e n u n d a m Menschen zu b e g r ü n d e n . Der Verfasser h a t mit D a n k b a r k e i t die Möglichkeit zu vorliegender P u b l i k a t i o n ergriffen, da seit ü b e r 30 J a h r e n eine z u s a m m e n f a s s e n d e D a r s t e l l u n g ü b e r die S ä u g e r e n t w i c k l u n g im d e u t s c h e n S p r a c h b e r e i c h fehlt u n d da eine B e h a n d l u n g des Stoffes, die alle O r d n u n g e n gleichwertig u n d o h n e B e v o r z u g u n g einer einzelnen G r u p p e b e r ü c k s i c h t i g t , ü b e r h a u p t v e r m i ß t wird. Sind doch die meisten S a m m e l w e r k e , selbst wenn sie einen G e s a m t ü b e r b l i c k geben, mit spezieller Zielsetzung auf die D e u t u n g der Verhältnisse beim Menschen oder bei den H a u s t i e r e n ausger i c h t e t . So liegt in der vorliegenden B e a r b e i t u n g der N a c h d r u c k auf einer möglichst v o l l s t ä n digen, d a n e b e n a b e r k n a p p g e f a ß t e n D a r l e g u n g der h e u t e b e k a n n t e n T a t s a c h e n im system a t i s c h e n Teil u n d auf d e m Versuch, diese in einer S y n t h e s e z u s a m m e n z u f a s s e n u n d u n t e r

VI

Vorwort

Einbeziehung taxonomischer, paläontologischer, vergleichend morphologischer g e n e t i s c h e r E r k e n n t n i s s e auf m ö g l i c h s t b r e i t e r B a s i s e v o l u t i v zu d e u t e n .

und

phylo-

D a s S c h r i f t t u m w u r d e bis D e z e m b e r 1958 b e r ü c k s i c h t i g t . Einige, bis F r ü h j a h r 1 9 5 9 ers c h i e n e n e P u b l i k a t i o n e n k o n n t e n n o c h h e r a n g e z o g e n w e r d e n . D a s B u c h w e n d e t sich a n alle, d e n e n a n einer r a s c h e n u n d z e i t g e m ä ß e n I n f o r m a t i o n ü b e r F r a g e n d e r S ä u g e r o n t o g e n e s e gelegen ist. Die v o r l i e g e n d e A r b e i t e r s c h e i n t als B e i t r a g z u m » H a n d b u c h d e r Zoologie« ( b e g r ü n d e t v o n W . KÜKENTHAL,

fortgeführt von

LENGERKEN u n d

D . S T A R C K ) . D e m V e r l a g W A L T E R DE G R U Y T E R & C o . b i n i c h z u

T . KRUMBACH,

herausgegeben

von

J . G . HELMCKE,

H.

VON

besonderem

D a n k v e r p f l i c h t e t , d a ß er sich e n t s c h l o s s e n h a t , diese d u r c h I n h a l t s ü b e r s i c h t u n d R e g i s t e r e r g ä n z t e B u c h a u s g a b e d e r A r b e i t zu v e r a n s t a l t e n . Ich h a b e d e m Verleger gleichzeitig f ü r alle M ü h e u n d S o r g f a l t , die er auf die A u s s t a t t u n g d e s B u c h e s v e r w a n d t h a t u n d f ü r die B e r e i t willigkeit, m i t d e r er auf alle W ü n s c h e des A u t o r s einging, zu d a n k e n . Mein D a n k gilt w e i t e r h i n allen F a c h k o l l e g e n u n d F r e u n d e n , die m i c h m i t M a t e r i a l u n t e r s t ü t z t h a b e n u n d allen V e r l a g s u n t e r n e h m e n , die m i r die E r l a u b n i s z u m A b d r u c k v o n I l l u s t r a t i o n e n g e s t a t t e t h a b e n . Schließlich h a b e ich m e i n e m M i t a r b e i t e r , H e r r n P r o f e s s o r D r . HANS FRICK, f ü r m a n c h e D i s k u s s i o n u n d f ü r Hilfe b e i m Lesen der K o r r e k t u r e n zu d a n k e n . F r a n k f u r t a m M a i n , im J u n i 1959

D.

Starck

Inhaltsübersicht Seite

1. Die Ontogenese der Prototheria (Monotremata)

1

Einleitung, Eizelle Oogenese der Monotremata Eireifung und Befruchtung bei Prototheria Das Corpus luteum der Monotremen F u r c h u n g und Keimblasenbildung Entodermbildung Embryobildung und spätere Phasen der Embryonalentwicklung

1 2 4 4 6 8 10

2. Die Ontogenese der Metatheria (Marsupialia)

13

Einleitung, Eizelle Das Corpus luteum der Metatheria Dotterelimination Furchung, Keimblasenbildung, Entodermbildung Die Embryonalkörperbildung bei Didelphis Die Ausbildung der äußeren Körperform bei Didelphis E i h ä u t e und Placentation der Metatheria Tabellarische Übersicht über den Ablauf der Embryonalentwicklung von Didelphis

virginiana

KERR . .

3. Keimzellen und Keimzellenbildung

31

Die Spermien der Mammalia Spermiogenese Spermiohistogenese Die Eizelle der Mammalia-Eutheria Dotterbildung bei Eutheria, Albumenschicht Zona pellucida Oogenese der Säugetiere Ovulation Bau und Lebensgeschichte des Corpus luteum Übersicht über die Charakteristika der Bildung und S t r u k t u r des Corpus luteum bei den verschiedenen Gruppen der Eutheria 4. Entwicklung der Eutheria a) I m p r ä g n a t i o n

31 36 38 38 41 42 44 46 48 51 56

und Befruchtung

56

Ablauf von Besamung und Befruchtung Entwicklungsanregung und Parthenogenese Eitransplantation bei Säugetieren Zerstreuung der Corona radiata und Auflösung der Zona pellucida Zeit und Ort der Befruchtung des Säugetiereies Mechanismus des Eitransportes Überwanderung des Eies b) D i e F u r c h u n g u n d D e t e r m i n a t i o n

13 14 14 15 19 23 25 30

bei den E u t h e r i a

Formaler Ablauf der Furchung Determination der Furchungszellen Zeitlicher Ablauf und stoffliche Beeinflussung der Furchung der Eutheria c) F r ü h e n t w i c k l u n g d e r E u t h e r i a Blastocyste, Bildung der Embryonalanlage, Fetalanhänge T y p I. (Carnivora, Soricidae, Oryctolagus) T y p II. ( T a l p a , Tupaia, Prosimiae, Ungulata) T y p I I I . (Rodentia mit Keimblattumkehr) T y p IV. (Erinaceus, Pteropodidae)

56 58 59 60 61 62 63 64 64 66 69 71 71 73 74 75 75

VIII

Inhaltsübersicht Seite

T y p V. ( M i c r o c h i r o p t e r a ) T y p V I . (Macroscelididae) T y p V I I . (Simiae einschließlich H o m i n o i d a e ) F u n k t i o n e l l e u n d e v o l u t i v e D e u t u n g des A m n i o n s H i s t o l o g i s c h e r B a u des A m n i o n s W e i t e r e E n t w i c k l u n g der E m b r y o n a l a n l a g e bei den E u t h e r i a Darm und Dottersack Die A u s b i l d u n g der A l l a n t o i s Nabelstrang V a r i a b i l i t ä t in der E m b r y o n a l k ö r p e r b i l d u n g D e t e r m i n a t i o n in d e r P r i m i t i v e n t w i c k l u n g d e r E u t h e r i a Z u r C h e m o d i f f e r e n z i e r u n g des S ä u g e r e m b r y o s d) A l l g e m e i n e

76 76 76 79 81 81 85 85 86 88 89 90

Mißbildungslehre

91

E n t s t e h u n g v o n eineiigen Mehrlingen u n d v o n D o p p e l b i l d u n g e n . Physiologische P o l y e m b r y o n i e Kopfmißbildungen M i ß b i l d u n g e n des k a u d a l e n K ö r p e r e n d e s Spaltbildungen Ursachen von Mißbildungen und experimentelle Erzeugung von Mißbildungen e) D i e w e i t e r e A u s b i l d u n g

der ä u ß e r e n

. .

Körperform

101

K ö r p e r f o r m b i l d u n g einschließlich E x t r e m i t ä t e n Gesichts- u n d G a u m e n b i l d u n g E n t w i c k l u n g s s t ö r u n g e n u n d M i ß b i l d u n g e n im Bereich des Gesichtes u n d des G a u m e n s Die A u s b i l d u n g der Ostien der F e r n s i n n e s o r g a n e f) M e s e n c h y m d i f f e r e n z i e r u n g , g) D e r A u s b a u

Keimblattlehre

der f e t o - m a t e r n e l l e n

Beziehungen

Eutheria;

5. Systematischer Teil. Die Eihautbildung und Placentation in den einzelnen Gruppen der Eutheria Tenrecidae (Centetidae) Solenodontidae Potamogalidae Chrysochloridae Erinaceidae Soricidae Talpidae Macroscelididae

101 104 106 107 108

bei

Allgemeine Placentationslehre Allgemeines Implantation Implantationsmechanismen M o r p h o l o g i s c h e C h a r a k t e r i s i e r u n g der p r ä g r a v i d e n u n d der p r ä i m p l a n t a t i v e n S c h l e i m h a u t p h a s e . . D e c i d u a l e U m f o r m u n g des S t r o m a s , D e c i d u a z e l l e n , h i s t o c h e m i s c h e V e r ä n d e r u n g e n a m E n d o m e t r i u m w ä h r e n d der I m p l a n t a t i o n Placentartypen Chorion- u n d A l l a n t o c h o r i o n - P l a c e n t a Elektronenmikroskopische Untersuchungen der S t r u k t u r der feto-maternellen Grenzschicht . . . . Äußere Form der Placenta Riesenzellen Kreislauf in der P l a c e n t a Die P l a c e n t a als E r n ä h r u n g s o r g a n , E m b r y o t r o p h e E x k r e t i o n d u r c h die P l a c e n t a Die P l a c e n t a als H o r m o n b i l d u n g s s t ä t t e

A. I n s e c t i v o r a

92 94 96 97 97

III III 112 115 117 118 119 122 124 128 131 133 136 140 140 142 142 143 148 148 149 149 150 154 155

B. D e r m o p t e r a

159

C. C h i r o p t e r a Megachiroptera Microchiroptera

160 160 163

D. P r i m a t e s Tupaiiformes Lemuriformes und Lorisiformes Tarsiiformes Simiae Ceboidea und Cercopithecoidea (Cynomorpha) Hominoidea

170 170 171 172 175 175 181

Inhaltsübersicht

IX Seite

E. X e n a r t h r a Bradypodidae Myrmecophagidae Dasypodidae F. P h o l i d o t a

188 188 189 190 192

G. L a g o m o r p h a

194

H. R o d e n t i a Sciuromorpha Oeomyoidea Heteromyidae Myomorpha Hystricomorpha

198 198 200 202 203 206

I. C e t a c e a K. C a r n i v o r a

211 212

L. T u b u l i d e n t a t a

215

M. P r o b o s c i d e a

216

N. H y r a c o i d e a

216

O. S i r e n i a

219

P. M e s a x o n i a

220

Q. P a r a x o n i a ( A r t i o d a c t y l a ) Suiformes Tylopoda Ruminantia Traguloidea Pecora Giraffoidea Cervoidea Bovoidea

222 222 225 225 225 225 226 226 229

6. Evolution der Placentarbildungen und Bedeutung der fetalen Anhangsorgane für die Phylogenese der Säugetiere 234 Allgemeines Die A b s t a m m u n g der Säugetiere und die embryologischen Argumente Die Phylogenese der Placenta Literatur Sachregister Register der Tiernamen

234 236 238 251 277 280

Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere 1. Die Ontogenese der Prototheria (Monotremata) Einleitung, Eizelle. Seit W . H. CALDWELL [228] 1884 an die V e r s a m m l u n g der British association telegrap h i e r t e »Monotremes oviparous, o v u m meroblastic«, ist die T a t s a c h e , d a ß es eierlegende Säugetiere gibt, die sich in ihrer E m b r y o n a l e n t w i c k l u n g ähnlich wie die S a u r o p s i d e n v e r h a l t e n , allgemein b e k a n n t . T r o t z der A r b e i t e n von CALDWELL 1887 [229, 230], SEMON 1894 [1154], J . T. WILSON u n d J . P. HILL 1907 [1422], w u r d e ü b e r die Biologie der F o r t p f l a n z u n g u n d die E m b r y o n a l e n t w i c k l u n g dieser i n t e r e s s a n t e n F o r m e n n u r wenig b e k a n n t . Die b e d e u t s a m s t e V e r m e h r u n g unserer K e n n t n i s s e v e r d a n k e n wir vor allem den neueren A r b e i t e n von J . P. HILL [597, 598, 599, 614] u n d seinen M i t a r b e i t e r n [386—389, 598, 611], auf die sich die folgenden A u s f ü h r u n g e n in erster Linie s t ü t z e n , Die F o r t p f l a n z u n g s p e r i o d e fällt bei Ornithorhynchus in die Zeit v o m A u g u s t bis Oktober, bei Tachyglossus J u l i bis S e p t e m b e r (in T a s m a n i e n bereits a b J u n i ) . Bei Ornithorhynchus f u n k t i o n i e r t n u r d a s linke O v a r , bei Tachyglossus j e d o c h , entgegen der A n n a h m e von SEMON, sowohl das r e c h t e wie das linke. Tachyglossus legt in der Regel n u r ein Ei [387] ab (136 von 140 Fällen). W e r d e n zwei Eier gelegt, so ist das eine gewöhnlich a b n o r m . Doch f a n d SEMON [1154] als seltene A u s n a h m e einmal zwei J u n g t i e r e v o n 69 m m in einem Beutel. Ornithorhynchus legt in der Regel zwei Eier. Die D a u e r der i n t r a u t e r i n e n E n t w i c k l u n g s p e r i o d e ist n i c h t sicher b e s t i m m t . F ü r Tachyglossus w e r d e n 12 bis 28 ? T a g e angegeben [217]. An die i n t r a u t e r i n e P h a s e schließt sich eine B r u t p e r i o d e an, deren D a u e r ebenfalls n i c h t b e k a n n t ist. Ornithorhynchus w u r d e n e u e r d i n g s e r s t m a l i g in G e f a n g e n s c h a f t g e z ü c h t e t . FLEAY [374] gibt an, d a ß die Zeit von der B e g a t t u n g bis zur E i a b l a g e 13 bis 14 T a g e b e t r u g . Die B r u t d a u e r b e t r ä g t zwölf T a g e u n d weniger. Das S c h n a b e l t i e r b r i n g t die Eier in einem Nest u n t e r , w ä h r e n d Tachyglossus das Ei in der B r u t t a s c h e t r ä g t . Die E i z e l l e h a t zur Zeit der O v u l a t i o n bei Ornithorhynchus einen D u r c h m e s s e r von 4 bis 4,5 m m u n d ist r u n d l i c h . In T u b e u n d U t e r u s w e r d e n E i w e i ß s c h i c h t u n d h ä u t i g e Schale gebildet ( D u r c h m e s s e r 5 bis 6 m m ) . Das Ei w ä c h s t n a c h der B e f r u c h t u n g d u r c h Flüssigkeitsaufn a h m e schnell bis zu einem D u r c h m e s s e r v o n 1 7 : 1 5 m m u n d wird oval. Die F a r b e des sehr weichen D o t t e r s ist bei Ornithorhynchus gelb, bei Tachyglossus grauweiß-gelblich.

Tachyglossus Ornithorhynchus Stardc, Ontogenie

Brunstperiode

aktives Ovar

VI.—IX. VIII.—X.

re. Ii. Ii.

Eizahl

1 2

Durchmesser des Eies bei Ovulation 4—4,75 mm 4,3 m m

Durchmesser des Eier bei Ablage 13:12 mm 17:15 m m

1

2

D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Zur Zeit der Ovulation wird das Ovar vom Infundibulum der Tube u m f a ß t . Zwischen Eierstock und Tubenostium findet sich reichlich viskose Flüssigkeit, die von Drüsenzellen des Infundibularepithels sezerniert wird. Sie soll den Übertritt des Eies in den Oviduct erleichtern [597], Die Tubenpassage erfolgt außergewöhnlich rasch, denn FLYNN und HILL [387] konnten in ihrem großen Material nie normale Eier in der Tube finden. Während der Tubenwanderung findet die Befruchtung s t a t t , doch ist unbekannt, ob das Spermium vor oder nach der Abscheidung der Eiweißhülle in die Eizelle eindringt. Im Uterus wurden normale Befruchtungsstadien gefunden, hier beginnt die Furchung. D i e Z o n a p e l l u c i d a ist am eben ovulierten Ei sehr dünn und läßt sich später schwer gegen die tiefe Albumenschicht abgrenzen. FLYNN und HILL [387] finden, daß die Abscheidung der Eiweißschicht wie beim Vogelei in zwei Phasen erfolgt. Die H a u p t m a s s e des Albumens ist relativ dicht und wird nach der Fixation Iamellär. Diese Schicht wird in den beiden oberen Dritteln des Eileiters abgeschieden. Sie liegt der Zona dicht an (»zona-albumen layer«). Im unteren Drittel der Tube wird eine zweite, dünnflüssigere Substanz abgeschieden, die eine recht schmale Zone zwischen der Hauptmasse des Albumens und der Schalenhaut einnimmt. Diese Schicht läßt sich nur unvollständig konservieren. Die äußere Hülle des Eies im Uterus wird von der Schalenh a u t gebildet. Die Sekretion der Albumenschicht erfolgt bereits vor dem Eintritt des Eies in die Tube. Während seines Aufenthaltes in utero kann das Ei Aufbaustoffe resorbieren. Die Abscheidung der definitiven Eischale, die bei Tachyglossus hornig ist, bei Ornithorhynchus Kalkeinlagerungen enthält, erfolgt kurz vor der Eiablage. Oogenese der Monotremen. Das W a c h s t u m d e r O v a r i a l o o c y t e wurde von FLYNN und HILL [387] untersucht. In jungen Oocyten (bis etwa 0,15 mm Durchmesser) liegt der Kern exzentrisch. Das C y t o p l a s m a läßt eine breite Randzone mit Fetteinlagerungen und eine zentrale Zone, die Mitochondrien und den Dotterkern enthält, unterscheiden. Das F o l l i k e l e p i t h e l ist platt bis kubisch. Die Z o n a p e l l u c i d a tritt am Ende dieser Phase auf. In der Folge (Oocyten von 0,2 bis 0,5 mm Durchmesser) findet sich eine periphere Plasmazone, darunter eine Zone mit groben Fetteinlagerungen und schließlich eine fettfreie Zentralzone. Das Follikelepithel ist kubisch, die Zona pellucida wird deutlich. Schließlich beginnt die Bildung definitiver Dotterschollen in der cortikalen fettreichen Schicht. In der E n d p h a s e d e r O o g e n e s e (0,6 bis 4,3 m m Ornithorhynchus, 3,9 mm Tachyglossus) k o m m t es zur Bildung der Keimscheibe. Die cortikale Zone enthält s t a t t der Fettpartikel jetzt definitive Dotterkörperchen. Die zentrale Zone ist in ihren äußeren Bezirken vakuolisiert. Die zentrale dotterfreie Zone f o r m t sich nun zur Latebra um. Die periphere Dotterzone vereinigt sich zu einer dicken Dotterlage mit der Latebra-Dotterzone, einer Schicht feiner Dotterschollen, die von der Latebra aus gebildet werden. Die Dotterbildung läuft also zuerst zentripetal, sodann (Stadien von 1 mm Durchmesser an) umgekehrt, zentrifugal ab. Die Latebra wird zum Zentrum der Dottersynthese. Die Vakuolen des zentralen Plasmas unter der Keimscheibe (Dotterbett) sind der Ort, an dem die ersten feinen Dotterpartikel abgelagert werden. Der Dotterkern (Centrosphaere) wird, wie bei Sauropsiden, sehr f r ü h aufgelöst; die Mitochondrien werden gleichmäßig über das ganze Cytoplasma verteilt. Dabei kommt es in späteren Phasen der Oogenese (0,4 mm Durchmesser) zur Bildung einer oberflächlichen Mitochondrienzone. Die enge kausale Verknüpfung zwischen dem Auftreten von Mitochondrien und der Dottersynthese ist nicht zu bezweifeln, wenn auch die Vorgänge im einzelnen noch unklar sind. Vieles spricht dafür, daß die Mitochondrien direkt in Dotterpartikel umgewandelt werden. In der Latebra der Monotremen bilden sich feine eosinophile Körperchen als Vorstufen der Dotterpartikel. Diese liegen bei Ornithorhynchus in Gruppen (Dotterbläschen) zusammen. Durch Auflösung einer Matrix werden die Dotterschollen befreit. Bei Tachyglossus scheint das Bläschenstadium übersprungen zu werden.

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Ontogenese der Prototheria (Monotremata)

C h a r a k t e r i s t i s c h e V e r ä n d e r u n g e n erfährt der E i k e r n während der Oogenese. Die primäre exzentrische Lage des Kernes wird während der ganzen Oogenese beibehalten. Die engen lokalen Beziehungen zwischen Kern, Bildungsplasma und Latebra deuten darauf hin, daß die O r g a n i s a t i o n d e r E i z e l l e durch den Kern induziert wird. Eine bestimmte oberflächlich zum Kern gelegene Plasmazone wird zur K e i m s c h e i b e und der Plasmastrang der vom Kern zentralwärts herabreicht, zum Dotterbett sowie zur Latebra. Der Kern ist in jungen Oocyten rundlich, plattet sich aber ab und n i m m t schließlich plan-konvexe Gestalt an, derart, daß die flache Kernfläche gegen die Eioberfläche blickt. Dieser F o r m w a n d e l d e s K e r n e s ist zeitlich koordiniert mit der Bildung der Keimscheibe. Die K e i m s c h e i b e wächst etwa synchron mit dem Gesamtwachstum der Oocyte in der Flächen- und Tiefenausdehnung. Bei Oocyten von 3,5 mm Durchmesser differenziert sich die oberflächliche Schicht der Keimscheibe als Bildungsplasma im engeren Sinne (feingranulär) gegen die tieferen Zonen (vakuoläres Plasma). Der Eikern liegt nun vollständig in der oberflächlichen Zone. Am Kern selbst kommt es zu einer eigenartigen Umgestaltung. Die linsenähnliche Form geht in eine, zur Oberfläche konkave Napfform über. Gleichzeitig wächst der Kern in der Längsrichtung, während er an Dicke etwas abnimmt. Zu dieser Zeit werden die Nucleolen des Kerns größer und vermehren sich. Gewöhnlich finden sich zwei sehr große runde Nucleolen, die zuerst eosinophil sind, später aber basophil werden. An diesen Nucleolen wurden Bilder beschrieben, die an eine Stoffabscheidung oder an einen Abschnürungsprozeß denken lassen. Daneben finden sich zahlreich kleinere Kernkörperchen, die sich vorwiegend acidophil färben. Untersuchungen an frischem Material mit modernen histochemischen Methoden liegen leider noch nicht vor. Chromosomen waren in den Wachstumsphasen der Oocyte nicht darstellbar. G e s t a l t w a n d e l u n d S t r u k t u r d e s F o l l i k e l e p i t h e l s [386, 387] zeigen interessante Verhältnisse, wenn man sie in Beziehung zu den Wachstumsphasen der Oocyte bringt. Das anfangs platte Follikelepithel (0,003 bis 0,005 mm dick) wächst schnell heran, und die Oocyte erreicht einen Durchmesser von 1,00 mm. Während die Oocyte auf 2,0 mm heranwächst, n i m m t die Dicke des Follikelepithels etwas ab. In der Phase, die nun zum definitiven Abschluß des Oocytenwachstums f ü h r t (4,3 mm Ornithorhynchus, 3,9 mm Tachyglossus), verdickt sich das Follikelepithel erheblich (Abb. 1). Diese Verdickung ist in der Endphase nur zum geringen Teil durch Zellvermehrung, hauptsächlich aber durch Zellwachst u m bedingt. Das ursprünglich einschichtige Follikelepithel wird schließlich mehrschichtig. Die beiden Gipfel der Wachstumskurve des Follikelepithels sind mit der Aktivität des Epithels (Bildung der Zona pellucida, schließlich Bildung von Follikelflüssigkeit) gekoppelt. Während die Nichtsäuger solide Reiffollikel besitzen, kommen bei den Eutheria mit einigen Ausnahmen (S. 47) Bläschenfollikel vor. Bei den Monotremen beschreibt bereits CALDWELL [229] eine h o m o g e n e F l ü s s i g k e i t zwischen Zona und Follikelepithel, die der Autor als Proalbumen deutet. Durch die zuvor besprochenen Befunde von C. J . HILL [597] wurde sichergestellt, daß auch bei Prototheria das Albumen im Ovidukt gebildet wird. Die Beobachtung jedoch ist von FLYNN und HILL [387] bestätigt worden. Es handelt sich offenbar um ein Homologon des Liquor folliculi. Die flüssigkeitsreichen Bläschenfollikel sind offenbar erst im Säugerstamm entstanden und zwar im Zusammenhang mit der Größenabnahme der Eizelle oder dem Übergang vom telolecithalen zum alecithalen Zustand. Die Bildung der Follikelflüssigkeit ist als Anpassung an die Besonderheiten des Ovulationsvorganges bei sehr kleinen Eizellen zu verstehen. Außer der typischen Z o n a p e l l u c i d a , die bei Prototheria homogen erscheint und wahrscheinlich ausschließlich vom Follikelepithel her gebildet wird, findet sich eine innere radiär gestreifte Schicht (»striate layer« [387]). Plasmatische Fortsätze der Follikelzellen in der Zona l*

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D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

lassen sich nicht nachweisen. Die H e r k u n f t u n d B e d e u t u n g der gestreiften Schicht ist unbek a n n t . Nach FLYNN und HILL [387] d ü r f t e es sich bei den fibrillären S t r u k t u r e n nicht u m cytoplasmatische Bildungen h a n d e l n . Diese Schicht v e r d ü n n t sich mit z u n e h m e n d e m W a c h s t u m der Oocyte, ist aber bis zu den Reifungsteilungen nachweisbar. Eine e n t s p r e c h e n d e Schicht k o m m t bei Sauropsiden, nicht aber bei anderen Säugern vor. Eireifung und Befruchtung bei Prototheria: Über E i r e i f u n g und B e f r u c h t u n g ist wenig b e k a n n t , doch gleichen die Vorgänge, wie aus den B e o b a c h t u n g e n von FLYNN [386] u n d J. P. HILL [387] geschlossen werden k a n n , weitgehend denen bei Sauropsiden. Die erste Reifungsteilung l ä u f t noch im Ovar ab (Oocyte von 3,5 bis 4 m m Tachyglossus). Die Spindel der e r s t e n R e i f u n g s t e i l u n g ist klein. Ihre Längsachse s t e h t senkrecht zur Oberfläche der Eizelle. In einem Uterinei (Tachyglossus) w a r die zweite Polocyte gebildet, ein männlicher Vorkern f a n d sich jedoch nicht. Ob hieraus geschlossen werden darf, d a ß die z w e i t e R e i f u n g s t e i l u n g regelmäßig ohne I m p r ä g n a t i o n a b l ä u f t , bleibt zweifelhaft. Die Polocyten w u r d e n bisher n u r bei Tachyglossus b e o b a c h t e t . Sie liegen frei im Vitellinspalt in der N ä h e des Z e n t r u m s der Keimscheibe. Über den B e f r u c h t u n g s o r t ist nichts b e k a n n t . Die von FLYNN und HILL [387] untersuchten B e f r u c h t u n g s s t a d i e n f a n d e n sich alle im Uterus. O f f e n b a r erfolgt die T u b e n w a n derung, bei der es wahrscheinlich schon zur I m p r ä g n a t i o n der Eizelle k o m m t , sehr schnell. Wie bei Sauropsiden h a t die B e f r u c h t u n g wesentliche U m b i l d u n g e n an der Keimscheibe zur Folge. Diese ist ursprünglich r u n d , wird durch den I m p r ä g n a t i o n s v o r g a n g elliptisch. Ihre Längsachse entspricht einer S y m m e t r i e e b e n e bei den ersten Furchungsteilungen (S. 7). Männlicher und weiblicher Vorkern liegen im zentralen Feld der Keimscheibe übereinander. Der männliche Vorkern liegt dabei u n t e r dem weiblichen Pronucleus. Er soll an seiner geringeren Größe und intensiveren F ä r b b a r k e i t kenntlich sein. Das Corpus luteum der Monotremen. Die Monotremen besitzen, wie wir seit 1887 [229] sicher wissen, ein voll f u n k t i o n s f ä h i g e s C o r p u s l u t e u m , das nach dem T y p u s der höheren Säugetiere g e b a u t ist, aber m a n c h e Eigentümlichkeiten aufweist. Die auf G r u n d der besonderen F o r t p f l a n z u n g s v e r h ä l t n i s s e h y p o t h e t i s c h erschlossene Ansicht [396a], d a ß Monotremen und Marsupialier keinen f u n k t i o n s f ä h i g e n Gelbkörper besitzen, e n t b e h r t jeder Grundlage. Eine gründliche B e a r b e i t u n g der ganzen Frage v e r d a n k e n wir vor a l l e m j . P. HILL und J. B. GATENBY [611], Nach den Angaben dieser Autoren s t a m m e n die Luteinzellen ausschließlich von F o l l i k e l e p i t h e l ab. Die W a n d d e s R e i f f o l l i k e l s (Abb. 1) b e s t e h t aus großen polygonalen Zellen, in ein- bis zweischichtiger Lage. Zellgrenzen sind sehrdeutlich. Zwischen Follikelepithel u n d T h e c a i n t e r n a f i n d e t sich eine M e m b r a n a p r o p r i a (verdickte B a s a l m e m b r a n ? ) . Die T h e c a i n t e r n a besteht aus einer von Lücken d u r c h b r o c h e n e n zelligen Schicht, d i e m a x i m a l d i e D i c k e d e s Follikelepithels erreicht. Sie f ü h r t Kapillaren, aber keine Bindegewebsfasern. DieZellen sind klein, ovoid. Ihr P l a s m a ist schaumig, v a k u o l ä r . U n t e r s u c h u n g j ü n g e r e r Stadien ergab, d a ß die Theca i n t e r n a wie die Th. e x t e r n a aus dem S t r o m a ovarii e n t s t e h t . Sehr eigenartig v e r h ä l t sich das M a r k des Eierstockes. Riesige endothel-ausgekleidete L y m p h s i n u s drängen das Markgewebe bis auf schmale g e f ä ß f ü h r e n d e Trabekel zurück und umhüllen die Follikel bis dicht an die Oberfläche. Die Ausbildung dieser L y m p h s i n u s s t e h t im Z u s a m m e n h a n g mit einer eigenartigen F o r m der Follikelatresie bei diesen dotterreichen F o r m e n . Kleinere atresierende Follikel können, wie bei E u t h e r i a , in situ resorbiert werden. K o m m t es aber zur Atresie größerer Follikel, bei denen die Vitellogenese bereits im Gange ist, so erfolgt ein direkter E i n b r u c h des Follikels in den L y m p h s i n u s . Der geplatzte Follikel s t ü l p t sich lippenartig in den Sinus ein und gibt geformtes Material direkt in die L y m p h b a h n ab.

Ontogenese der Prototheria (Monotremata)

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W ä h r e n d der O v u l a t i o n k o m m t es bei Ornithorhynchus regelmäßig zu einer B l u t u n g . Die Follikelwand f a l t e t sich ein. Die großen d u n k l e n Follikelepithelzellen (2 bis 12-schichtig) zeigen nie Mitosen. S t e t s sind die Follikelzellen g u t g e g e n ü b e r den kleinen hellen T h e c a interna-Zellen a b g r e n z b a r . Das B i n d e g e w e b e in den F a l t e n des eingefallenen Follikels scheint a k t i v zu proliferieren. Doch obliterieren diese Bindegewebseinwüchse s p ä t e r , so d a ß d a s Corpus l u t e u m solide wird. Die G r ö ß e n z u n a h m e des O r g a n s erfolgt in erster Linie d u r c h V e r g r ö ß e r u n g der Luteinzellen. A u c h die z e n t r a l e Höhle wird völlig v o n L u t e i n g e w e b e a u s g e f ü l l t . Diese sind groß, polygonal u n d lassen eine z e n t r a l e p e r i n u c l e ä r e Zone m i t d i c h t gelegenen G r a n u l a ( G o l g i f e l d ) u n d eine p e r i p h e r e M i t o c h o n d r i e n z o n e erk e n n e n . Am Zellkern f i n d e n sich ein bis zwei größere K ö r p e r c h e n m i t b a s o p h i l e r M e m b r a n u n d m e h r e r e kleine ringförmige Nucleolen. N e u t r a l f e t t - u n d L i p o i d - E i n l a g e r u n g e n fehlen den Luteinzellen völlig, im Gegensatz zu M e t a - u n d E u t h e r i a . W ä h r e n d der Regression des Corpus l u t e u m t r e t e n »Kolloid«-Einlagerungen in den Luteinzellen auf. Die Zelle s c h r u m p f t , die K e r n E i n l a g e r u n g e n quellen auf u n d d r ä n g e n den übrigen K e r n i n h a l t an die K e r n m e m b r a n . Die T h e c a interna-Zellen h a b e n d a s M a x i m u m ihrer D i f f e r e n z i e r u n g e t w a gleichzeitig mit den Luteinzellen erreicht ( s p ä t e F u r c h u n g s s t a d i e n ) . Sie liegen meist p e r i p h e r , a u c h e n t l a n g den bindegewebigen S e p t e n . Zellgrenzen sind k a u m n a c h weisbar. Die Zellen zeigen v a k u o l ä r e Einschlüsse. A b b . 1. F o l l i k e l w a n d eines reifen Ovarialfollikels v o n Ornithorhynchus anatinus SHAW u n d NODDER. Die R ü c k b i l d u n g der T h e c a interna-Zellen er- A u s HILL u n d GATENBY, P r o c . z o o l . s o c . L o n d o n 1926 folgt u n t e r S c h r u m p f u n g des Zelleibes u n d Ver- Do D o t t e r k u g e l n 5 S p a l t e n in T h e c a i n t e r n a Fe Follikelepithel Te T h e c a e x t e r n a lust der v a k u o l ä r e n Einschlüsse. U m w a n d l u n g Gef Blutgefäße Ti Theca interna Zp Zona pellucida in F i b r o z y t e n scheint n i c h t v o r z u k o m m e n . Die M M e m b r a n a p r o p r i a R ü c k b i l d u n g des G e l b k ö r p e r s g e h t m i t einer E i n w a n d e r u n g v o n G r a n u l o c y t e n in das interstitielle Gewebe parallel. Die T h e c a e x t e r n a liefert allein die bindegewebigen E l e m e n t e des reifen G e l b k ö r p e r s . Die K e i m e s e n t w i c k l u n g der M o n o t r e m e n l ä ß t drei H a u p t p h a s e n e r k e n n e n . W ä h r e n d der i n t r a u t e r i n e n P h a s e l ä u f t die F u r c h u n g ab. Der E m b r y o von Ornithorhynchus h a t zur Zeit der Eiablage ein E n t w i c k l u n g s s t a d i u m erreicht, d a ß e t w a dem eines H ü h n e r k e i m l i n g s v o n 38 bis 40 S t d n . e n t s p r i c h t . Die B r u t d a u e r — bei Ornithorhynchus im Nest, bei Tachyglossus in der B r u t t a s c h e — , ist u n b e k a n n t . Der E m b r y o h a t z u r Zeit des S c h l ü p f e n s eine Länge v o n 16,5 m m Tachyglossus u n d v o n 12,5 m m Ornithorhynchus. D a s C o r p u s l u t e u m erreicht w ä h r e n d der i n t r a u t e r i n e n E n t w i c k l u n g s p e r i o d e d a s Blütes t a d i u m u n d b e g i n n t bereits z u r Zeit der Eiablage m i t der R ü c k b i l d u n g . Bei h ö h e r e n S ä u g e r n ist im allgemeinen d a s B l ü t e s t a d i u m des Corpus l u t e u m erreicht, w e n n der Keim die Blastoc y s t e gebildet h a t . Dieses A k t i v i t ä t s s t a d i u m e r h ä l t sich gewöhnlich bis ü b e r die M i t t e der Grav i d i t ä t h i n a u s . Die R ü c k b i l d u n g ist z u r Zeit der G e b u r t in vollem G a n g . Insofern b e s t e h e n also

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D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

keine prinzipiellen Abweichungen im Verhalten des Gelbkörpers der Monotremen und Eutheria. Entsprechend den andersartigen Fortpflanzungsverhältnissen ist die Aktivitätsperiode des Gelbkörpers bei Monotremen außerordentlich kurz, die Rückbildung setzt sehr früh ein. Auffallend ist die f r ü h e Aktivität der Theca interna-Zellen (kurz nach Ovulation). H I L L und G A TENBY [611] sind geneigt, anzunehmen, daß diese Zellen die Drüsen von Tuben und Uterus aktivieren und die Ausbildung der Eiweißhülle bestimmen. Tabelle 1 Corpus Iuteum-Bildung bei Monotremata (nach HILL-GATENBY J u n g e Oocyte

Follikelepithel einschichtig

voll erwachsene Oocyte

Follikelepithel zweischichtig. Maximale Dicke. Theca interna

primäre Theca Theca externa Membrana propria

{

funktionierendes Corpus luteum

1611]) Corpus luteum in Rückbildung

Luteinzellen ohne Neutral- Degeneration mit Auffettgranula treten von Kolloidtropfen vakuoläre Theca interna- noch vorhanden aber in Zellen in synzytiumartigen Regression und nicht mehr vakuolär. keine U m w a n d Gruppen lung in Fibroblasten bindegewebige Balken und vermehrt pericelluläres Bindegewebe, nicht mehr nachweisbar

Die Keimscheibe des unbefruchteten Monotremen-Eies ist radiär-symmetrisch, rundlich. Nach FLYNN und J . P. H I L L [387] wird durch die Befruchtung eine bilaterale Symmetrie der Keimscheibe induziert. Die G e s a m t f o r m wird elliptisch; an dem einen Ende der Längsachse dringen feine Dotterpartikelchen in das Plasma der Keimscheibe ein. Die Vorkerne liegen in der Nähe dieser Zone. Die Polocyten, die ursprünglich zentral liegen, sollen regelmäßig an das entgegengesetzte Ende der Längsachse wandern. An der ungefurchten Keimscheibe sind definitiv zwei Schichten, eine oberflächliche feingranuläre Plasmazone und eine tiefere vakuoläre Zone mit Dottereinlagerungen erkennbar (Dicke beider Schichten zusammen 0,13 mm). An diese Schichten schließt sich nach der Tiefe zu kontinuierlich das D o t t e r b e t t mit groben Dotterschollen an. Im peripheren Bereich der Keimscheibe erreicht die dotterreiche Plasmazone die Oberfläche (Marginalzone) und geht in die vakuoläre Schicht über. Die Vorkerne sollen kurz vor ihrer Vereinigung deutlich verschieden sein. Der tiefer gelegene Kern ist etwas kleiner und f ä r b t sich dunkler, er wird als männlicher Pronucleus gedeutet. Die Bildung der ersten Polocyte erfolgt im Ovar. Die zweite wird im Oviduct abgeschieden. Sie ist stets kleiner als die erste. Teilung der ersten Polzelle k o m m t nicht vor. Beide Polocyten erscheinen über dem zentralen Teil der Keimscheibe und wandern aktiv durch den Perivitellinspalt randwärts [vgl. 768, Mns\. Physiologischerweise k o m m t bei Monotremen im Gegensatz zu den Sauropsiden keine Polyspermie vor. Furchung und Keimblasenbildung. Das Vorkommen des m e r o b l a s t i s c h e n F u r c h u n g s t y p s bei Monotremen wurde bereits von C A L D W E L L [ 2 2 8 ] erkannt. Prinzipiell besteht also eine sehr große Ähnlichkeit im Ablauf der ersten Entwicklungsvorgänge zwischen Monotremen und Sauropsiden. Weitere Angaben über den F u r c h u n g s a b l a u f verdanken wir SEMON [1154], W I L S O N und H I L L [ 1 4 2 2 ] und vor allem FLYNN und H I L L [ 3 8 7 , 3 8 8 , 3 8 9 ] , Die Furchung beginnt erst, wenn das Ei im Uterus angekommen ist. Die e r s t e F u r c h e verläuft quer und teilt die Keimscheibe in zwei ungleich große Bezirke. Diese Beobachtung von C A L D W E L L konnte gegen die Angabe von SEMON durch FLYNN und H I L L eindeutig bestätigt werden. Beide Blastomeren unterscheiden sich auch strukturell; die größere ist frei von feingranulärem oberflächlichen

Ontogenese der Protheria (Monotremata)

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D o t t e r m a t e r i a l . Die z w e i t e F u r c h e fällt mit der Längsachse der elliptischen Keimscheibe z u s a m m e n , s t e h t also auf der ersten s e n k r e c h t (Abb. 2, 3g, h). Als R e s u l t a t der d r i t t e n F u r c h u n g s t e i l u n g , deren E b e n e parallel zur ersten F u r c h e — u n d z w a r vor u n d h i n t e r dieser

Abb. 2. Furchungsstadien von Monotremen aus FLYNN-HILL, Trans, zool. soc. London 24, 1939. a) Ornithorhynchus anatirius SHAW und NODDER. Ganzes Ei mit Schale, Furchungsstadium, 8 Blastomeren. Bilaterale Anordnung, b) Tachyglossus aculeatus SHAW, Schale entfernt, Keimscheibe, Furchung. c) Tachyglossus aculeatus SHAW, 4 Blastomerenstadium, stärker vergrößert, d) Tachyglossus aculeatus SHAW, Keimscheibe eines älteren Furchungsstadiums

F u r c h e — liegt, e n t s t e h t ein 8 - Z e l l e n s t a d i u m (Abb. 2 a). Die Zellen sind b i l a t e r a l s y m m e t r i s c h in zwei G r u p p e n jederseits der L ä n g s a c h s e a n g e o r d n e t (Abb. 2 a , 3 h ) . Von der f ü n f t e n F u r c h u n g s t e i l u n g an wird die A n o r d n u n g der B l a s t o m e r e n u n r e g e l m ä ß i g . Schließlich lassen sich kleinere, z e n t r a l gelegene von großen m a r g i n a l e n B l a s t o m e r e n u n t e r s c h e i d e n (Abb. 2 b . d). Die K e i m s c h e i b e b e g i n n t d a m i t d u r c h E i n b e z i e h u n g der Marginalzone in den F u r c h u n g s p r o z e ß z u w a c h s e n u n d n i m m t in den s p ä t e r e n P h a s e n der F u r c h u n g wieder r u n d l i c h e K o n t u r a n .

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D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Bereits v o m 3 2 - Z e l l e n s t a d i u m an ist die b i l a t e r a l e S y m m e t r i e , d i e a n d e r u n g e f u r c h t e n , b e f r u c h t e t e n Keimscheibe u n d im 4 bis 8 - Z e l l e n s t a d i u m sehr deutlich w a r , n i c h t m e h r e r k e n n b a r . P o l o c y t e n w u r d e n n u r bis z u m 3 2 - Z e l l e n s t a d i u m b e o b a c h t e t . Ob B e z i e h u n g e n zwischen der D e t e r m i n a t i o n der A c h s e n des E m b r y o n a l k ö r p e r s u n d der Lage der ersten F u r c h u n g s e b e n e n b e s t e h e n , ist u n b e k a n n t . Der F u r c h u n g s a b l a u f gleicht in allen Einzelheiten d e m der S a u r o p s i d e n . E x z e n t r i s c h e Lage der e r s t e n F u r c h u n g s e b e n e u n d U n t e r s c h i e d e der P l a s m a s t r u k t u r bei den ersten B l a s t o m e r e n sind a u c h bei Reptilien u n d Vögeln b e o b a c h t e t w o r d e n . Hingegen ist bei S a u r o p s i d e n physiologische P o l y s p e r m i e o f f e n b a r die Regel. Die B l a s t o m e r e n sind z u n ä c h s t lange gegen den D o t t e r offen u n d grenzen sich s p ä t d u r c h A b r u n d u n g u n d S e p a r i e r u n g , n i c h t d u r c h h o r i z o n t a l e F u r c h u n g s t e i l u n g e n ab. Aus den R a n d b e z i r k e n der K e i m s c h e i b e w a n d e r n Zellen ( V i t e l l o c y t e n , P e r i b l a s t z e l l e n ) in den D o t t e r ab. D e r a r t i g e Vitellocyten v e r s c h m e l z e n s p ä t e r zu einem S y n c y t i u m (germ ring), das die K e i m s c h e i b e u m g i b t . Schließlich g r e n z t sich eine Keimscheibe, die im Z e n t r u m e t w a vier Zellagen dick ist (Abb. 3 a, b, c), gegen den D o t t e r ab. Von einer b i l a t e r a l e n S y m m e t r i e ist n i c h t s m e h r zu b e m e r k e n . Der F u r c h u n g s a b l a u f der P r o t o t h e r i a gleicht also w e i t g e h e n d den analogen Prozessen bei S a u r o p s i d e n . B e m e r k e n s w e r t ist d a s relativ s p ä t e A u f t r e t e n einer S u b g e r m i n a l höhle, die geringe N a c h f u r c h u n g u n d d a s Fehlen eines e c h t e n Keimwalles. In den f o l g e n d e n P h a s e n v e r d i c k t sich die K e i m s c h e i b e im z e n t r a l e n Feld auf sieben bis a c h t Zellagen o h n e gleichzeitiges F l ä c h e n w a c h s t u m . Der z u n ä c h s t u n v o l l s t ä n d i g e K e i m r i n g schließt sich schnell zu einem s y n c y t i a l e n P l a s m a b a n d , d a s die K e i m s c h e i b e rings u m g i b t . Ist der K e i m r i n g k o n s t i t u i e r t (Abb. 3 b, c), so v e r d ü n n t sich die K e i m s c h e i b e rasch u n t e r gleichzeitigem A u s w a c h s e n in die Fläche. Die Dimensionen je einer Keimscheibe v o n Tachyglossus vor u n d n a c h Ablauf dieses Prozesses mögen die F o r m ä n d e r u n g illustrieren [389]: Keimscheibe Tachyglossus Tachyglossus

W H 35 W H 6

Durchmesser 0,56 1,37

Dicke 0,136 m m 0,032 mm

Diese U m f o r m u n g einer Keimscheibe (blastodisc) in eine K e i m h a u t ( b l a s t o d e r m ) g e h t parallel einem A b w a n d e r n des K e i m r i n g e s n a c h p e r i p h e r w ä r t s . FLYNN u n d HILL [389] sind der Ansicht, d a ß die F ä h i g k e i t zur a k t i v e n W a n d e r u n g d e m K e i m r i n g ebenso z u k ä m e , wie seinen S t a m m z e l l e n , den Vitellocyten. Die F o r m u m w a n d l u n g der Keimscheibe wird v o m K e i m r i n g her i n d u z i e r t . Die a k t i v e W a n d e r u n g des K e i m r i n g e s f ü h r t bei P r o t o t h e r i a zu einer a u ß e r gewöhnlich raschen D o t t e r u m w a c h s u n g . Dieser V o r g a n g ist, ähnlich wie bei Chamaeleo [991 a] bereits vor B i l d u n g des P r i m i t i v s t r e i f e n s abgeschlossen. Die B i l d u n g einer d ü n n w a n d i g e n B l a s t o c y s t e ermöglicht R e s o r p t i o n von A u f b a u m a t e r i a l aus d e m U t e r u s u n d schnelles W a c h s t u m . Der K e i m r i n g s t a u t sich als k e r n h a l t i g e P l a s m a m a s s e u m den D o t t e r n a b e l auf. U n g e k l ä r t ist v o r l ä u f i g noch die Frage, ob eine Homologie des K e i m r i n g e s m i t der Marginalzone des Saur o p s i d e n b l a s t o d e r m e s möglich ist. W ä h r e n d H. VIRCHOW [1359a, b] R a n d s a u m z e l l e n u n d P e r i b l a s t der S a u r o p s i d e n als A b k ö m m l i n g e der Keimscheibe a u f f a ß t , neigt HILL [615a] auf G r u n d n e u e r U n t e r s u c h u n g e n an Passer dazu, a u c h hier den M e r o c y t e n (Vitellocyten) eine b e s o n d e r e Rolle z u z u s c h r e i b e n . Entodermbildung. W e n n die d ü n n e K e i m h a u t gebildet ist, sind zwei regellos im Blastod e r m d u r c h m i s c h t e Zellarten zu u n t e r s c h e i d e n . Große ovoide Zellen mit g r o ß e m , blassem K e r n u n d d e u t l i c h e m Nucleolus w e r d e n als p r o s p e k t i v e E k t o d e r m z e l l e n g e d e u t e t (Abb. 3 b , c). Kleinere, d u n k e l f ä r b b a r e Zellen mit kleinem, s t a r k b a s o p h i l e m K e r n w e r d e n als p r o s p e k t i v e E n t o d e r m z e l l e n a u f g e f a ß t . Sie sind z u n ä c h s t e t w a s spärlicher als die E k t o d e r m z e l l e n . Die T e i l u n g s r a t e in beiden Zellarten ist gleich. Die n ä c h s t e , wesentliche E t a p p e in der E n t w i c k l u n g b e s t e h t darin, d a ß alle tiefliegenden Zellen in die O b e r f l ä c h e n s c h i c h t eingereiht w e r d e n , d a ß also

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Ontogenese der Protheria ( M o n o t r e m a t a )

ein u n i l a m i n ä r e s B l a s t o d e r m e n t s t e h t (Abb. 3 b ) . Das V o r k o m m e n eines derartigen Stadiums w a r bereits SEMON [1154] b e k a n n t . Die prospektiven Ektodermzellen h a b e n ihre definitive Lage d a m i t erreicht. N u n schließt sich die Bildung einer bilaminären Keimscheibe an. Hierbei v e r h a l t e n sich die Ektodermzellen m e h r oder weniger passiv, w ä h r e n d die E n t o d e r m Prototheria

Abb. 3 a , b, c. J u n g e B l a s t o d e r m s t a d i e n , Tachyglossus aculeatus SHAW. Schematisch aus NF.LSEN 1953 auf Grund der B e f u n d e von FLYNN u n d HILL, a) Frühes S t a d i u m , zentrale Zellanhäufung, peripher Vitellocyten. b) S p ä t e s einschichtiges Blastoderm. Zwei Zellarten im B l a s t o d e r m : prospektive E k t o - u n d Entodermzellen. Die K e i m h a u t hat sich s t a r k gestreckt, c) Die Entodermzellen verlassen die oberflächliche Blastodermschicht u n d sammeln sich zu einer geschlossenen H y p o b l a s t s c h i c h t . d) P r i m i t i v k n o t e n u n d Primitivstreifenbezirk von Orniihorhynchus anatinus SHAW. V e r ä n d e r t nachWiLSONundHiLLl907fig.7. e ) E m b r y o n a l b e z i r k v o n O r n i t h o r h y n c h u s ( S t a d . P ) verä n d e r t nach WILSON u n d HILL 1907 fig. 8. f) Ornithorhynchus anatinus SHAW, M e d i a n s c h n i t t r e k o n s t r u k t i o n des P r i m i t i v k n o t e n s ( S t a d . Y). Nach WILSON u n d HILL 1907 fig. 5. g) Tachyglossus aculeatus SHAW, F u r c h u n g , 4-Zellens t a d i u m . Nach FLYNN u n d HILL 1939 I, II bezeichnen die Lage der F u r c h u n g s e b e n e n . h) Ornithorhynchus anatinus SHAW, F u r c h u n g , 8-Zellenstadium. Aus FLYNN u n d HILL 1939 fig. 4. Die römischen Ziffern bezeichnen die F u r chungsebenen. i) Ornithorhynchus anatinus SHAW. Schematische L ä n g s s c h n i t t r e k o n s t r u k t i o n durch das Gebiet des P r i m i t i v k n o t e n s ( A r c h e n t e r o n ) . A u s WILSON u n d H I L L 1 9 0 7 f i g . 1 0 ( S t a d . P ) / 2 3 ./ 5 « 7

Vitellocyten Prospektives Ektoderm Prospektives Entoderm Ektoderm Entoderm Dotter Primitivstreifenmesoderm

K 9 10 11 12 13 14

Primitivstreifen Primitivknoten Urdarmplatte Verdicktes Ektoderm Area pellucida Äußere Mesodermgrenze Area pellucida

15 Z e l l p f r o p f 16 S p a l t ( b e g i n n e n d e U r d a r m bildung?) 17 M i t t l e r e , k e r n r e i c h e Zone des K n o t e n s 18 M a r g i n a l e Z o n e d e s K n o t e n s 19 B l a s t o p o r u s

20 U r d a r m h ö h l e 21 Ö f f n u n g d e s U r d a r m e s in Keimblasenhöhle 22 R o s t r a i 23 P r i m i t i v s t r e i f e n g e b i e t 24 C h o r d a f o r t s a t z (— Kopffortsatz)

zellen in die Tiefe gelangen. H i e r f ü r lassen sich d r e i M e c h a n i s m e n nachweisen: a) a k t i v e amöboide W a n d e r u n g , b) passive Verschiebung durch Druck der Nachbarzellen, c) Mitosen. Die a m ö b o i d e n E n t o d e r m z e l l e n v e r a n k e r n sich durch cytoplasmatische F o r t s ä t z e rasch a n e i n a n d e r und bilden ein zelliges Reticulum, das sich sofort zum E p i t h e l v e r b a n d z u s a m m e n schließt (Abb. 3 c). Diese B e o b a c h t u n g e n der E n t o d e r m b i l d u n g d u r c h eine Art Segregation d e t e r m i n i e r t e r u n d in diesem Spezialfall auch f r ü h differenzierter Zellen sind n u n von allergrößter B e d e u t u n g f ü r die D e u t u n g der Vorgänge bei Sauropsiden, M e t a t h e r i a u n d E u t h e r i a . Der besondere G l ü c k s u m s t a n d , der es ermöglichte, Licht in die unklaren Vorgänge bei der

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D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

E n t o d e r m b i l d u n g zu bringen, liegt eben darin, d a ß die beiden Zellarten sich bei P r o t o t h e r i a u n t e r s c h e i d e n lassen, b e v o r sie sich t o p o g r a p h i s c h in zwei K e i m b l ä t t e r g e s o n d e r t h a b e n . A u c h bei Vögeln k o m m e n ähnliche V o r g ä n g e vor. Bei den v e r s c h i e d e n e n A r t e n sind E n t o d e r m b i l d u n g d u r c h D e l a m i n a t i o n u n d d u r c h S e g r e g a t i o n v o n Einzelzellen in w e c h s e l n d e m A u s m a ß an der K e i m b l a t t b i l d u n g beteiligt. Der Begriff der P o l y i n v a g i n a t i o n [977 a] oder die E n t o d e r m b i l d u n g d u r c h m u l t i p l e I n v a g i n a t i o n [464a] d ü r f t e k a u m geeignet sein, den T a t sachen g e r e c h t zu w e r d e n . Die S u b s u m m i e r u n g der A b w a n d e r u n g einzelner Oberflächenzellen in tiefe K e i m l a g e n u n t e r den I n v a g i n a t i o n s b e g r i f f ist n i c h t möglich, w e n n wir den I n v a g i n a t i o n s begriff n i c h t völlig auflösen u n d m i t n e u e m I n h a l t erfüllen wollen. Bein Vogel ist die Einw a n d e r u n g von Einzelzellen bei der E n t o d e r m b i l d u n g von PETER nachgewiesen w o r d e n . HILL u n d WOODGER [615 a] h a b e n bei Passer D e l a m i n a t i o n u n d Segregation von Einzelzellen beschrieben Die Verhältnisse bei Reptilien sind noch u m s t r i t t e n ( D e l a m i n a t i o n [992a, 4 9 6 a ] ; massive E i n w a n d e r u n g a m seitlichen u n d h i n t e r e n K e i m s c h e i b e n r a n d bei Clemmys [977a]). I m m e r h i n lassen sich die B e f u n d e an M o n o t r e m e n einerseits g u t an die V e r h ä l t n i s s e beim Vogelkeim anschließen u n d leiten a n d e r e r s e i t s in idealer Weise zu den V e r h ä l t n i s s e n bei Metat h e r i a über, so d a ß sich h i e r a u s eine gewichtige S t ü t z e f ü r die A u f f a s s u n g ergibt, d a ß die Didelphier einem S t a m m entsprossen sind, der im Ablauf der O n t o g e n e s e sich e t w a so verhielt, wie es die r e z e n t e n P r o t o t h e r i a zeigen (Merkmalsphylogenie, w o m i t keine d i r e k t e Deszendenz ang e n o m m e n wird). F ü r Einzelheiten der E n t o d e r m b i l d u n g bei niederen T e t r a p o d e n verweise ich auf meine Z u s a m m e n f a s s u n g [1198, 1199]. Embryobildung und spätere Phasen der Embryonalentwicklung. Die s p ä t e r e n P h a s e n d e r E m b r y o n a l e n t w i c k l u n g der M o n o t r e m e n sind u n z u r e i c h e n d b e k a n n t . W e s e n t l i c h ist vor allein die P u b l i k a t i o n v o n WILSON u n d HILL [1422] ü b e r Ornithorhynchus, die viele wichtige B e f u n d e e n t h ä l t . Allerdings sind u n t e r d e m E i n f l u ß der inzwischen a n g e s a m m e l t e n Einzelk e n n t n i s s e die D e u t u n g e n in einigen P u n k t e n zu modifizieren. Diese B e f u n d e zeigen mit aller K l a r h e i t , d a ß die P r o t o t h e r i a in Hinblick auf die V o r g ä n g e der E m b r y o n a l e n t w i c k l u n g sich eng an die S a u r o p s i d e n anschließen, a b e r in vielen Einzelheiten bereits zu M e t a t h e r i a u n d E u t h e r i a überleiten. Bei Ornithorhynchus treten P r i m i t i v s t r e i f e n und P r i m i t i v k n o t e n räumlich getrennt u n d völlig u n a b h ä n g i g v o n e i n a n d e r auf. Der K n o t e n liegt z e n t r a l im Bereiche des E m b r y o n a l schildes (Abb. 3 d , e). Der P r i m i t i v s t r e i f e n liegt z u n ä c h s t 2 bis 3 m m weiter k a u d a l w ä r t s . Zwischen beiden Gebilden f i n d e t sich n o r m a l e s zweischichtiges B l a s t o d e r m . Der Prim i t i v s t r e i f e n ist ein l ä n g s g e r i c h t e t e r Bezirk in d e m M e s o d e r m p r o l i f e r a t i o n v o r k o m m t . Im S c h r i f t t u m wird o f t der P r i m i t i v k n o t e n als v e r d i c k t e s V o r d e r e n d e des P r i m i t i v s t r e i f e n s bezeichnet. I m G r u n d e g e n o m m e n h a n d e l t es sich a b e r u m zwei v e r s c h i e d e n e Bildungen, die sek u n d ä r sehr n a h e a u f e i n a n d e r z u w a n d e r n u n d bei vielen E u t h e r i a f r ü h vereinigt sein k ö n n e n ( A b b r e v i a t i o n ) . Die v e r s c h i e d e n e N a t u r beider Gebilde w a r v o n BONNET [155a] u n d MITROPHANOW [881a] e r k a n n t w o r d e n . Der P r i m i t i v k n o t e n (»archenteric knot«) b e s t e h t z u n ä c h s t aus einer e t w a s u n r e g e l m ä ß i g g e f o r m t e n v e r d i c k t e n Gewebsmasse, die v o n zweischichtigem B l a s t o d e r m u m g e b e n ist u n d sich in die K e i m b l a s e n h ö h l e v o r w ö l b t . Die a n t e r o posteriore Achse ist etwas k ü r z e r als die Querachse. Das K n o t e n g e w e b e selbst l ä ß t eine S c h i c h t u n g e r k e n n e n . Das E k t o d e r m der K e i m b l a s e geht k o n t i n u i e r l i c h in die m i t t l e r e Zellmasse des K n o t e n s ü b e r . A b b i l d u n g 3f zeigt an einem L ä n g s s c h n i t t dessen A u f b a u . Im z e n t r a l e n Bereich liegt ein Zellpfropf an derj Oberfläche, der sich gegen d a s tiefere K n o t e n g e w e b e d u r c h eine feine D e m a r k a t i o n s l i n i e a b h e b t .

Ontogenese der Prototheria (Monotremata)

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WILSON u n d HILL [1422] d e u t e n den Zellpfropf als v o r g e t r i e b e n e Zellmasse des P r i m i t i v k n o t e n s , die h i n t e n m i t der U r m u n d l i p p e in Z u s a m m e n h a n g bleibt, vorn u n d seitlich a b e r d u r c h die sich schließenden U r m u n d r ä n d e r ü b e r l a p p t wird. T a t s ä c h l i c h bildet sich im K n o t e n b e r e i c h n u n eine U r m u n d e i n s t ü l p u n g . Die W ä n d e dieses U r d a r m e s , der ein d o r s o v e n t r a l a b g e p l a t t e t e s L u m e n besitzt, bilden im medial dorsalen Bereich die C h o r d a p l a t t e u n d den K o p f f o r t s a t z (Abb. 3e, i) R o s t r a i schließt sich die P r o t o c h o r d a l p l a t t e an. Die seitlichen P a r t i e n bilden g a s t r a l e s M e s o d e r m . Die V e n t r a l w a n d des U r d a r m e s s c h w i n d e t im v o r d e r e n Bereich, so d a ß der U r d a r m hier in die K e i m b l a s e n h ö h l e m ü n d e t . Der P r i m i t i v k n o t e n wird n a c h rostral s t a r k v e r l ä n g e r t u n d bildet die U r d a r m p l a t t e (»archenteric plate«). Das V o r d e r e n d e des P r i m i t i v streifens legt sich v o n h i n t e n her eng an den P r i m i t i v k n o t e n an, d o c h k o m m t es n i c h t zu einer wirklichen V e r s c h m e l z u n g . Ob dabei der P r i m i t i v s t r e i f e n nach vorn oder ob der K n o t e n n a c h h i n t e n w ä c h s t oder ob beide Gebilde a u f e i n a n d e r z u r ü c k e n , ist n i c h t g e k l ä r t . Die A u t o r e n schließen aus vergleichenden Messungen, d a ß sich der P r i m i t i v s t r e i f e n n i c h t n a c h vorn ausd e h n t . Die P l a t t e w ü r d e sich also von vorn n a c h h i n t e n differenzieren. Die Dinge gewinnen an K l a r h e i t , w e n n wir v e r s u c h e n , sie in einen größeren R a h m e n einzuordnen. Bei Ortiithorhynchus ist n u n vor d e m B l a s t o p o r u s f ü r eine k u r z e Strecke ein echter U r d a r m v o r h a n d e n , der sich d i r e k t in den K o p f f o r t s a t z (Chorda) f o r t s e t z t . Dieser e n t s p r i c h t einer s t a r k v e r l ä n g e r t e n U r d a r m p l a t t e , die rostral m i t der P r o t o c h o r d a l p l a t t e e n d e t . So ergibt sich folgende Homologie: Urdarm (Archenteron)

=

Primitivknoten (hinten)

+

Kopffortsatz (vorn)

Die P r o t o c h o r d a l p l a t t e g e h ö r t [1422] u n b e d i n g t z u m A r c h e n t e r o n g e b i e t . Aus ilir geht wahrscheinlich M e s e n c h y m h e r v o r . Der Vergleich mit den B e f u n d e n an Reptilien ergibt, d a ß der P r i m i t i v k n o t e n der M o n o t r e m e n w e i t g e h e n d der P r i m i t i v p l a t t e der Reptilien [1408] e n t s p r i c h t . Bei M o n o t r e m e n ist j e d o c h die U n t e r l a g e r u n g dieses K n o t e n s d u r c h E n t o d e r m sehr viel f r ü h e r erreicht als bei Reptilien. Dagegen e n t s t e h t bei Reptilien stets sehr f r ü h vor der P r i m i t i v p l a t t e eine Zone v e r d i c k t e n E k t o d e r m s , der E m b r y o n a l s c h i l d . Dieser erscheint bei M o n o t r e m e n erst s p ä t n a c h A u s b i l d u n g des A r c h e n t e r o n s . W ä h r e n d WILL [1408] den P r i m i t i v s t r e i f e n der S ä u g e r v o n der P r i m i t i v p l a t t e der Reptilien ableitet, k a n n n a c h den Bef u n d e n an P r o t o t h e r i a von einer d e r a r t i g e n Homologie keine R e d e sein. Der P r i m i t i v s t r e i f e n der M o n o t r e m e n e n t s p r i c h t völlig d e m P r i m i t i v s t r e i f e n h ö h e r e r Säuger. Der P r i m i t i v s t r e i f e n der Reptilien ist j e d o c h n i c h t s a n d e r e s als der hintere, e t w a s v e r l ä n g e r t e A b s c h n i t t der P r i m i t i v platte.

Reptilia Prototheria Eutheria

Urdarm

Mesodermbildungszone

P r i m i t i v p l a t t e + Primitivstreifen Primitivknoten HENSENScher K n o t e n

Primitivstreifen Primitivstreifen

In der Seitenwand des Archenterons finden sich bei Ornithorhynchus [1422] bilaterale segmentale Gruppierung v o n Zellmassen als Protosomiten. Ähnliches k o m m t bei Cavia [1185] vor. Diese Zellmassen e n t h a l t e n divertikelartige Lumina, die v o m Urdarm herzuleiten sind. Im Ganzen f a n d e n sich bei Ornithorhynchus fünf, bei Cavia drei Paar Protosomite. Ihre A n o r d n u n g ist nicht streng segmental, entspricht auch nicht e x a k t der Somitengliederung. Möglicherweise handelt es sich u m primäre, echte gastrale Mesodermbildung, also u m ein p h y l o g e n e t i s c h zu deutendes Relikt, wie etwa die rudimentäre Urdarminvagination der Säuger an die primäre E n t o d e r m b i l d u n g erinnert. Die Mesodermbildung erfolgt auch bei Prototheria im wesentlichen unabhängig v o m Urdarm.

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D. S t a re k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

H a b e n sich P r i m i t i v k n o t e n u n d P r i m i t i v s t r e i f e n b e z i r k bis zur B e r ü h r u n g g e n ä h e r t , so s p r i c h t m a n z w e c k m ä ß i g v o n einem » E m b r y o n a l b e z i r k « . Dieser t r i t t als A r e a p e l l u c i d a in E r s c h e i n u n g (Abb. 3 d, e) (Area o p a c a = e x t r a e m b r y o n a l e s Gebiet, d o t t e r b e l a d e n e Zellen). D a s v o m P r i m i t i v s t r e i f e n a u s gebildete Mesoderm gliedert sich in p a r a x i a l e s ( S t a m m p l a t t e ) u n d p a r i e t a l e s ( S e i t e n p l a t t e n ) M e s o d e r m . In einem h u f e i s e n f ö r m i g e n Bezirk u m das K a u d a l e n d e des E m b r y o n a l b e z i r k e s im Bereich der Area o p a c a t r e t e n die ersten B l u t - u n d G e f ä ß a n l a g e n als V e r d i c k u n g e n des Mesoderms in engem K o n t a k t m i t d e m D o t t e r e n t o d e r m auf.

Abb. 4. a) Ornithorhynchus anatinus SHAW (Stad. H). Längsschnitt durch das Caudalende des Embryonalbezirkes einer älteren Embryonalanlage.

Aus

WILSON

und

HILL

1907 fig. 14. b) Kopfbezirk einer älteren Embryonalanlage von Ornithorhynchus anatinus SHAW. Schematisch (Stad. ZZ) aus WILSON u n d H I L L 1 9 0 7 , f i g . 15

b

1 2 3 4 5 6 7 Ä 9 10 11 12 13 Ii 15

Primitivstreifen Analmembran Allantoisentoderm Coelomspalt E n t o d e r m der Area pellucida Splanchnopleura Somatopleura Ektoderm Entoderm der Area opaca Blutbildungszellen Hirnanlage 1. S o m i t IX-X-Neuralleiste VII-Neuralleiste Trigeminusneuralleiste (Mesektoderin?)

Die w e i t e r e D i f f e r e n z i e r u n g des M o n o t r e m e n k e i m e s zeigt n u r geringe A b w e i c h u n g e n v o n den B e f u n d e n bei a n d e r e n Meroblastiern. Die relative U n a b h ä n g i g k e i t des P r i m i t i v s t r e i f e n s u n d des P r i m i t i v k n o t e n s bleibt g e w a h r t . Keineswegs k o m m t es zu einer U m w a n d l u n g des P r i m i t i v s t r e i f e n s in U r d a r m . Der U r d a r m selbst liefert f o r t l a u f e n d Zellmaterial f ü r C h o r d a u n d D a r m d a c h . Der P r i m i t i v s t r e i f e n ist m e s o d e r m b i l d e n d e s P r i m i t i v o r g a n . E r verk ü r z t sich m i t f o r t s c h r e i t e n d e r E n t w i c k l u n g . S o m a t o - u n d S p l a n c h n o p l e u r a differenzieren sich in b e k a n n t e r Weise. Der Coeloms p a l t ist sehr eng, die S p l a n c h n o p l e u r a sehr d ü n n . Die S o m a t o p l e u r a b e s i t z t im Bereich der s p ä t e r e n A b g r e n z u n g s z o n e des E m b r y o n a l k ö r p e r s eine V e r d i c k u n g . Das u n m i t t e l b a r k a u d a l an den P r i m i t i v s t r e i f e n anschließende Gebiet (Abb. 4 a ) ist d ü n n u n d d u r c h s c h e i n e n d . Hier f i n d e t sich die Anlage der A n a l m e m b r a n , d a h i n t e r die A l l a n t o i s a n l a g e . Der Coelomspalt f e h l t im Bereich der A l l a n t o i s a n l a g e . Die D i f f e r e n z i e r u n g des N e r v e n s y s t e m s erfolgt in der f ü r W i r b e l t i e r e t y p i s c h e n Weise. WILSON u n d HILL [1422] beschreiben bei Ornithorhynchus eine a u s g e s p r o c h e n deutliche N e u r o m e r e n g l i e d e r u n g , die als p r i m ä r a u f g e f a ß t wird. Ob es sich t a t sächlich u m f u n d a m e n t a l e Bildungsprozesse h a n d e l t , bleibt a b z u w a r t e n . Die M e d u l l a r p l a t t e v e r b r e i t e r t sich v o r der S o m i t e n z o n e zur H i r n a n l a g e . Eine s c h a r f e F e s t l e g u n g einer HirnR ü c k e n m a r k s g r e n z e ist n i c h t möglich. H e r v o r g e h o b e n sei die a u ß e r o r d e n t l i c h s t a r k e Ausb i l d u n g der Neuraileiste im K o p f b e r e i c h v o n Ornithorhynchus (Abb. 4 b ) . Die A b b i l d u n g e n u n d B e s c h r e i b u n g e n lassen d a r a n d e n k e n , d a ß bei M o n o t r e m e n in a u s g e d e h n t e m M a ß e M e s e k t o d e r m b i l d u n g v o r k o m m e n d ü r f t e . N e u e U n t e r s u c h u n g e n zu dieser F r a g e sind sehr e r w ü n s c h t . E b e n s o bedarf d a s P r o b l e m der P l a k o d e n bei M o n o t r e m e n ( S c h n a b e l i n n e r v a t i o n von Ornithorhynchus) d r i n g e n d einer N e u u n t e r s u c h u n g . Eine O p h t h a l m i c u s p l a k o d e w u r d e beim S c h n a b e l t i e r bisher n i c h t g e f u n d e n .

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Ontogenese der Metatheria (Marsupialia) 2 . Die O n t o g e n e s e der M e t a t h e r i a

(Marsupialia)

Einleitung. Die Frühentwicklung der Beuteltiere zeigt in vieler Hinsicht eine Z w i s c h e n s t e l l u n g zwischen Prototheria und Eutheria. Damit ist keineswegs gesagt, daß eine direkte Evolutionsreihe von den Monotremen über die Marsupialia zu den Eutheria führen muß. Die e v o l u t i v e n B e z i e h u n g e n d e r d r e i S ä u g e r s t ä m m e werden derzeit noch recht verschieden beurteilt (S. 236). Möglicherweise sind die Monotremen, deren Stammesgeschichte noch im Dunklen liegt, ein früher Seitenzweig der Marsupialierahnen. Auch die phylogenetischen Beziehungen zwischen Marsupialia und Eutheria sind unklar. Viele Sonderspezialisierungen (doppelte Vagina) lassen es nicht annehmbar erscheinen, daß die Beutler als Ahnen der Eutheria aufzufassen sind. Vieles spricht dafür, daß die Pantotheria Ahnenformen der Eutheria sind. Ontogenie und vergleichende Anatomie weisen aber eindeutig darauf hin, daß die Eutheria von reptilähnlichen Formen abstammen, die dotterreiche, meroblastische Eier mit Eischale besaßen, wie wir sie heute noch bei Monotremen finden. Die Ontogenese der Monotremen kann so als gutes Modell für die Ontogenese der unbekannten Eutheria-Ahnen dienen. Suchen wir nun nach einem Ontogenesetyp, der die Befunde an Monotremen mit denen bei Eutheria verbindet, so läßt sich kein günstigeres Modell ausdenken, als es die Ontogenese der Marsupialia bietet. In diesem Sinn mögen die folgenden Ausführungen verstanden werden. Direkte evolutive Beziehungen von den Prototheria über Metatheria zu Eutheria müssen nicht bestehen. Dennoch muß der Ontogenesetyp der Vorfahrenformen der Eutheria ein Stadium durchlaufen haben, das dem der Monotremen-Ontogenese ähnlich war. Hieran muß sich ein „Metatheria-Stadium" angeschlossen haben. Die F r ü h e n t w i c k l u n g d e r M e t a t h e r i a ist nur bei Dasyurus und Didelphis genauer bekannt. C A L D W E L L S frühe Untersuchungen brachten den Nachweis einer Schalenhaut am Ei von Phascolarctus cinereus (GOLDFUSS.) [229]. S E L E N K A S Bearbeitung der Furchung und Frühentwicklung von Didelphis marsupialis virginiana(KvB.R.) [1142b] ist jetzt in vielen Punkten überholt. Die eingehende Untersuchung von J . P. HILL [602a] Abb. 5. Didelphis marsupialis virginiana K E R R . über Dasyurus viverrinus S H A W ist auch heute noch grundlegend. Eizelle mit Albumen und Schalenhaut. Die Der gleiche Autor berichtet [603] über die Frühentwicklung von Vorkerne sind zum Centrum gewandert. Die Didelphis aurita WIED. Am besten bekannt ist die Ontogenese Dimensionen der Albumenschicht sind nach von Didelphis marsupialis virginiana KERR. [544, 545, 854]. einem frischen Objekt gezeichnet. Eizelle. Das u n b e f r u c h t e t e E i der MarsuA u s MCCRADY, 1 9 3 8 p i a l i a ist r e l a t i v g r o ß im V e r g l e i c h m i t d e m E u t h e r i a -

Dasyurus quoll viverrinus S H A W : 2 5 0 , U , Didelphis: Ei: Durchmesser

ZIMMERMANN =

1 Schalenhaut 2 Albumenschicht 3 Dottervakuolen 4 Vorkerne 5 Zona pellucida

D.

1 4 0 — 1 6 0 f i ( E u t h e r i a - E i D u r c h m e s s e r g e w ö h n l i c h k l e i n e r als

1 5 0 , « ) . W e s e n t l i c h ist d e r N a c h w e i s einer S c h a l e n h a u t bei allen d a r a u f h i n u n t e r s u c h t e n B e u t l e r n . Sie w i r d e b e n s o wie die A l b u m e n s c h i c h t in d e r T u b e a b g e s c h i e d e n u n d u m g i b t die l a m e l l ä r a b g e l a g e r t e E i w e i ß h ü l l e . Die S c h a l e n h a u t h a t p r i m ä r bei dickt sich aber im U t e r u s .

Dasyurus

Didelphis eine D i c k e Didelphis d e u t l i c h

D i e A l b u m e n s c h i c h t ist bei

von etwa 1

/n, v e r -

mächtiger

als bei

( A b b . 5 ) . G e l t g e n t l i c h k o m m t es z u r A b s c h e i d u n g einer E i w e i ß h ü l l e u m a b g e s t o ß e n e

Tubenepithelien. Das Ei von

Dasyurus

b e s i t z t eine d e u t l i c h e P o l a r i t ä t d u r c h d e n E i n s c h l u ß e i n e r

g r o ß e n D o t t e r v a k u o l e , die als H o m o l o g o n

d e r soliden D o t t e r m a s s e d e r P r o t o t h e r i a

aufgefaßt

w e r d e n d a r f . D i e A n s a m m l u n g des D o t t e r s in d e r N ä h e des a n i m a l e n P o l e s ( A b b . 6 ) e r f o l g t z u r Z e i t d e r e r s t e n R e i f u n g s t e i l u n g im O v a r . D a s V e r h ä l t n i s D e u t o p l a s m a z u f o r m a t i v e m plasma beträgt etwa 1:2. f e h l t bei

Didelphis.

Cyto-

Dasyurus b e o b a c h t e t e s t r u k t u r e l l e P o l a r i t ä t d e r E i z e l l e sind bei Didelphis drei Z o n e n zu u n t e r s c h e i d e n : a ) h o m o g e n e ,

D i e bei

Im Eiplasma

feingranuläre Marginalzone ohne D e u t o p l a s m a p a r t i k e l , b) breite Zwischenzone mit retikulärem Cytoplasma

und

reichlich

p o l a r i t ä t k o m m t bei Didelphis Die B e s a m u n g

marsupialis virginiana D. virginiana n u r ein

Deutoplasmavakuolen,

c) d o t t e r a r m e zentrale Zone. Eine Dotter-

nie z u s t a n d e .

e r f o l g t w a h r s c h e i n l i c h im O v i d u k t . D i e O v u l a t i o n e r f o l g t bei KERR. s p o n t a n . W u r f im J a h r ) .

D a s T i e r ist p o l y ö s t r i s c h Die T u b e n w a n d e r u n g

(D. aurita

Didelphis

m e i s t zwei W ü r f e ,

läuft außerordentlich

rasch ab

( w e n i g e r als 2 4 S t d n . ) .

In d e r R e g e l w e r d e n bei einer O v u l a t i o n ±

22 Eier ausgestoßen (Zahl

der J u n g e n pro W u r f ±

1 0 ) . D i e D a u e r d e r G r a v i d i t ä t b e t r ä g t 12 yz

Tage.

14

D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Das Corpus luteum der Metatheria. Bei Dasyurusviverrinus SHAW [1105 a] k o m m t es zu einer geringen B l u t u n g in den Follikel beim O v u l a t i o n s v o r g a n g . D a s C o r p u s l u t e u m ist drei T a g e n a c h der O v u l a t i o n voll e n t w i c k e l t . Zwei — bis drei — kernige Luteinzellen k o m m e n v o r . Die T h e c a i n t e r n a bildet o f f e n b a r n u r g e f ä ß f ü h r e n d e s Bindegewebe, keine Luteinzellen. A m f ü n f t e n T a g e sind die Gelbkörperzellen v a k u o l i s i e r t . Das O r g a n bleibt m i n d e s t e n s a c h t W o c h e n a k t i v , persistiert a b e r w ä h r e n d der L a k t a t i o n s p e r i o d e . Die R ü c k b i l d u n g g e h t mit V e r f e t t u n g der L u t e i n -

Abb. 6 Abb. 6. Schema der Furchung, Dotterelimination und Keimblattbildung bei Dasyurus quoll ZIMMERMANN im Anschluß an die Befunde von HILL 1910. a, b) Furchung und Dotterelimination, c) Bildung v o n zwei Zellringen, d) Bildung der Keimblase und Resorption der zerfallenden Dottermasse, e) Keimblase gebildet. Formatives und extraembryonales Areal unterscheidbar. f) Abhebung der Embryonalanlage und Entodermunterwachsung 1 Deutoplasma 2 Zellkern 3 Obere Blastomeren

4 Untere Blastomeren 5 F o r m a t i v e Zellen

ß Extraembryonales Ektoderm 7 Dotterkörper

5 Schalenhaut 0 Embryonalbezirk 10 E n t o d e r m

zellen u n d L e u k o c y t e n i n f i l t r a t i o n einher. Schließlich resultiert ein b i n d e g e w e b i g e r N a r b e n k ö r p e r . Bei Perameles w u r d e n Mitosen in Granulosazellen w ä h r e n d der L u t e i n i s i e r u n g beoba c h t e t [946a, b]. Bei Phascolarctos persistiert das Cavum a u c h im reifen G e l b k ö r p e r . Didelphis virginiana ist das S ä u g e t i e r m i t der k ü r z e s t e n T u b e n w a n d e r u n g (24 S t d n . ) . D a s Corpus l u t e u m ist noch hohl, w e n n der K e i m in den U t e r u s gelangt, wird a b e r d a n n sehr rasch solide [843a], Mitosen w u r d e n n u r in den f r ü h e s t e n P h a s e n b e o b a c h t e t . Geringe O v u l a t i o n s b l u t u n g k o m m t bei Didelphis vor. Die T h e c a i n t e r n a beteiligt sich n i c h t an der B i l d u n g der Drüse. R ü c k b i l d u n g erfolgt zur Zeit der G e b u r t . Dotterelimination. Bei den M e t a t h e r i a k o m m t A u s s t o ß u n g v o n D e u t o p l a s m a ( D o t t e r elimination, D e u t o p l a s m o l y s e ) vor. Die u n t e r s u c h t e n G a t t u n g e n zeigen a b e r deutliche U n t e r schiede. Bei Dasyurus ist die D o t t e r v a k u o l e bereits v o r der O v u l a t i o n a m a n i m a l e n Pol loka-

Dotterelimination — Furchung, K e i m b l a s e n b i l d u n g , E n t o d e r m b i l d u n g

15

lisiert [602a], Diese D o t t e r m a s s e wird w ä h r e n d der ersten F u r c h u n g s t e i l u n g im g a n z e n ausgestoßen (Abb. 6 a — d ) . Der eliminierte D o t t e r k ö r p e r ist n e b e n den beiden B l a s t o m e r e n deutlich e r k e n n b a r . W ä h r e n d der B l a s t o c y s t e n b i l d u n g wird er ins I n n e r e der K e i m b l a s e a u f g e n o m m e n , zerfällt u n d wird resorbiert. Das Ei von Dasyurus ist also t e l o l e c i t h a l u n d wird s e k u n d ä r h o m o l e c i t h a l . Da der D o t t e r als Ganzes a u s g e s t o ß e n wird, l ä u f t die F u r c h u n g h o l o b l a s t i s c h ab. Da a b e r der D o t t e r n i c h t in den F u r c h u n g s p r o z e ß einbezogen wird, k a n n m a n m i t g u t e m R e c h t die F u r c h u n g von Dasyurus a u c h als r u d i m e n t ä r e m e r o b l a s t i s c h e F u r c h u n g a u f f a s s e n . J e d e n f a l l s weist dieser wichtige B e f u n d e i n d e u t i g darauf hin, d a ß die M e t a t h e r i a v o n Oviparen F o r m e n mit m e r o b l a s t i s c h e m F u r c h u n g s t y p a b s t a m m e n m ü s s e n . Bei Didelphis marsupialis virginiarta KERR. u n d D. m. aurita WIED. [603] erfolgt die D o t t e r e l i m i n a t i o n n i c h t en bloc, sondern d i f f u s an der P e r i p h e r i e der B l a s t o m e r e n (Abb. 7). Dabei k o m m t es a u c h zu einer Abs t o ß u n g v o n C y t o p l a s m a t e i l e n , die eine R e d u k t i o n des Z e l l v o l u m e n s u m e t w a 1 0 % v e r u r s a c h e n . O f f e n b a r sind die Stellen der Zelloberfläche, an d e n e n die A u s s c h l e u s u n g von D o t t e r p a r tikeln erfolgt ; n i c h t d e t e r m i n i e r t . Die D o t t e r e l i m i n a t i o n ist nie vollständig. Das a u s g e s t o ß e n e D o t t e r m a t e r i a l wird l a n g s a m , a b e r v o l l s t ä n d i g resorbiert. Furchung, Keimblasenbildung, Entodermbildung. Bei Dasyurus sind die beiden e r s t e n F u r c h u n g s t e i l u n g e n meridional, die A n o r d n u n g der B l a s t o m e r e n des 4 - Z e l l s t a d i u m s ist also r a d i ä r [602a]. A u c h die d r i t t e T e i l u n g ist noch meridional. Die a c h t F u r c h u n g s z e l l e n sind r i n g f ö r m i g a n g e o r d n e t u n d liegen e t w a s o b e r h a l b des Ä q u a t o r s des Eies. J e d e B l a s t o m e r e zeigt eine deutliche D o t t e r p o l a r i t ä t . Die v i e r t e F u r c h u n g s t e i l u n g erfolgt horizontal. Sie f ü h r t zur B i l d u n g v o n zwei Zellringen zu je a c h t Zellen. Die B l a s t o m e r e n des u n t e r e n Ringes sind d u n k l e r u n d größer, als die des oberen Ringes (Abb. 6). Die B l a s t o m e r e n legen sich von v o r n h e r e i n von innen her gegen die S c h a l e n h a u t . Beide Zellringe sind s t r e n g d e t e r m i n i e r t . Beide liegen o b e r h a l b des Ä q u a t o r s . Aus d e m oberen Zellring g e h t der E m b r y o n a l b e z i r k ( = F o r m a t i v e r B e z i r k = E m b r y o n a l e k t o d e r m + G e s a m t e n t o d e r m ) h e r v o r . Die Blastocyste wird in der Weise gebildet, d a ß die Zellen des oberen Zellringes proliferieren u n d ihre D e r i v a t e sich allmählich z u m oberen Pol hin a u s b r e i t e n . Ebenso schieben sich die D e r i v a t e des u n t e r e n Zellringes z u m u n t e r e n Pol hin z u s a m m e n . Bei Dasyurs f e h l t also ein M o r u l a s t a d i u m v o l l s t ä n d i g . Die u n i l a m i n ä r e B l a s t o c y s t e w ä c h s t z u n ä c h s t h e r a n , ohne d a ß es zur E n t o d e r m b i l d u n g k ä m e . Dabei wird die P o l a r i t ä t der K e i m b l a s e v o r ü b e r g e h e n d u n d e u t l i c h . E r s t w e n n die B l a s t o c y s t e einen D u r c h m e s s e r v o n 3 m m erreicht h a t , t r i t t sie wieder klar h e r v o r , i n d e m die Zellen des f o r m a t i v e n Areales sich zu differenzieren beginnen. Die E n t o d e r m b i l d u n g s e t z t anschließend ein. F o r m a t i v e s u n d e x t r a e m b r y o n a l e s Areal sind d u r c h eine »sutural line« scharf g e g e n e i n a n d e r a b g e g r e n z t . Es ist zu b e a c h t e n , d a ß bei Dasyurus, — u n d dieser B e f u n d gilt a u c h f ü r Didelphis, wahrscheinlich f ü r alle M e t a t h e r i a , — die A n l a g e d e s E m b r y o n a l k ö r p e r s von A n f a n g an frei in der O b e r f l ä c h e der B l a s t o c y s t e liegt, w ä h r e n d sie bei E u t h e r i a w e n i g s t e n s p r i m ä r v o n T r o p h o b l a s t ü b e r d e c k t ist. Es g i b t bei B e u t e l t i e r e n also keine E n t y p i e des Keimes. Die RAUBERsche D e c k s c h i c h t ( T r o p h o b l a s t l a g e ü b e r d e m E m b r y o n a l k n o t e n bei E u t h e r i a ) f e h l t p r i m ä r (Abb. 6). Die F u r c h u n g b e g i n n t bei Didelphis in der T u b e u n d ist t o t a l , f a s t ä q u a l . Die beiden V o r k e r n e liegen n a c h B i l d u n g der zweiten P o l o c y t e in einer relativ d o t t e r f r e i e n P l a s m a z o n e n a h e der Eioberfläche. Das Ei erreicht das C a v u m u t e r i noch im V o r k e r n s t a d i u m . Die e r s t e F u r c h u n g s t e i l u n g wird e t w a 30 S t d n . n a c h E i n t r i t t in den U t e r u s ( = 54 S t d n . post c o h a b i t . ) b e e n d e t . Die D e u t u n g der F u r c h u n g von Didelphis ist n i c h t einheitlich. Geringe G r ö ß e n u n t e r schiede k o m m e n bei den beiden ersten B l a s t o m e r e n vor. MACCRADY gibt f ü r zwei B l a s t o m e r e n f o l g e n d e D u r c h m e s s e r an A = 0,099 : 0,07 m m , B = 0,082 : 0,061 m m [854], das e n t s p r i c h t einer V o l u m e n d i f f e r e n z von 2 6 % . Die beiden e r s t e n F u r c h u n g s t e i l u n g e n laufen meridional ab,

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D. S t a r c k : Ontogenie und E n t w i c k l u n g s p h y s i o l o g i e der Säugetiere

die S p i n d e l n s t e h e n s e n k r e c h t z u e i n a n d e r . Die g r ö ß e r e B l a s t o m e r e teilt sich f r ü h e r , so d a ß ein 3 - Z e l l e n s t a d i u m ( A l f A 2 , B) r e s u l t i e r t . Als Folge h i e r v o n k o m m t es zu e i n e r k r e u z f ö r m i g e n A n o r d n u n g d e r B l a s t o m e r e n auf d e m 4 - Z e l l s t a d i u m wie bei E u t h e r i a . R a d i ä r e F u r c h u n g ist sicher a b n o r m . Die Zellen des 4 - Z e l l s t a d i u m s s i n d d u r c h D o t t e r e l i m i n a t i o n s t a r k v e r k l e i n e r t , so d a ß sie d e n R a u m i n n e r h a l b d e r Z o n a p e l l u c i d a n i c h t m e h r a u s f ü l l e n . N a c h MACCRADY lassen sich die i n d i v i d u e l l e n Zellen bis z u m 1 2 - Z e l l s t a d i u m m i t S i c h e r h e i t i d e n t i f i z i e r e n . I m 1 6 - Z e l l s t a d i u m ist j e d o c h eine m o r p h o l o g i s c h e P o l a r i t ä t n i c h t m e h r n a c h w e i s b a r . Die bei Dasyurus w ä h r e n d der vierten Furchungsteilung deutliche m o r p h o l o g i s c h e D i f f e r e n z i e r u n g d e r B l a s t o m e r e n f e h l t . Bei Didelphis w i r d die A n o r d n u n g der F u r c h u n g s zellen n u n u n r e g e l m ä ß i g . Die Zellen r ü c k e n auf d e m 1 6 - Z e l l s t a d i u m b e r e i t s a n die P e r i p h e r i e , legen sich v o n i n n e n a n die A l b u m e n s c h i c h t a n u n d p l a t t e n sich a b . So e n t s t e h t f r ü h eine B l a s t o c y s t e , o h n e d a ß ein S t a d i u m d e r Zellringe d u r c h l a u f e n w i r d . Die B i l d u n g d e s B l a s t o c y s t e n s t a d i u m s k a n n also n i c h t d u r c h F l ü s s i g k e i t s a n s a m m l u n g u n d D e h n u n g i n n e r h a l b einer M o r u l a v e r u r s a c h t sein, w e n n ein M o r u l a s t a d i u m n i c h t d u r c h l a u f e n w i r d . Die B e f u n d e weisen d a r a u f hin, d a ß a m o e b o i d e E i g e n b e w e g u n g e n d e r F u r c h u n g s z e l l e n , vielleicht S t e r e o t r o p i s m u s , eine g r o ß e Rolle s p i e l e n . M ö g l i c h e r w e i s e h a t die Z o n a eine w i c h t i g e B e d e u t u n g in d i e s e m Geschehen. Die A l b u m e n s c h i c h t b l e i b t im G e g e n s a t z zu Dasyurus bei Didelphis sehr lange erhalten u n d ist im 1 6 - Z e l l s t a d i u m n o c h k a u m a n g e g r i f f e n . Die R e s o r p t i o n e r f o l g t p r a k t i s c h erst im S t a d i u m d e r b i l a m i n ä r e n B l a s t o c y s t e . E i n e p o l a r e D i f f e r e n z i e r u n g d e r K e i m b l a s e w i r d bei Didelphis f r ü h e s t e n s auf d e m 4 0 - Z e l l s t a d i u m m o r p h o l o g i s c h f a ß b a r . D a die B l a s t o m e r e n s o f o r t a n die P e r i p h e r i e r ü c k e n u n d sich v o n i n n e n gegen d a s A l b u m e n p r e s s e n u n d h i e r b e i a b p l a t t e n , ist d a s S t a d i u m d e r g e s c h l o s s e n e n u n i l a m i n ä r e n K e i m b l a s e viel f r ü h e r e r r e i c h t als bei Dasyurus. Die B l a s t o c y s t e ist bei Didelphis-Keimen v o n 4 0 Zellen s t e t s geschlossen, w ä h r e n d eine 130-zellige B l a s t o c y s t e v o n Dasyurus erst k u r z v o r d e m S c h l u ß s t e h t . Die B l a s t o c y s t e n v o n Didelphis zeigen n u n a l s b a l d E i n s c h l ü s s e e i n z e l n e r g r o ß e r Zellen. SELENKA [ 1 1 4 2 b ] h a t t e diese als » U r e n t o d e r m z e l l e n « a u f g e f a ß t . Diese A u f f a s s u n g ist v o n HARTMAN u n d J . P . HILL [544, 603] z u r ü c k g e w i e s e n w o r d e n . D o c h h a b e n HARTMAN s p ä t e r u n d v o r allem MACCRADY [545, 854] die R i c h t i g k e i t d e r D e u t u n g v o n SELENKA a n e r k e n n e n m ü s s e n . Die g r o ß e p r i m ä r e E n t o d e r m z e l l e r ü c k t a u s d e m V e r b a n d d e r e i n s c h i c h t i g e n B l a s t o c y s t e n w a n d in die H ö h l e . Sie ist g r ö ß e r als die ü b r i g e n Zellen, n i c h t weil sie bei d e r F u r c h u n g z u r ü c k g e b l i e b e n w ä r e , s o n d e r n weil sie s e k u n d ä r h e r a n g e w a c h s e n ist. E i n e gewisse P o l a r i t ä t ist d u r c h die T a t s a c h e g e g e b e n , d a ß die g e s a m t e n E n t o d e r m z e l l e n in einer H ä l f t e d e r B l a s t o c y s t e e n t s t e h e n . HARTMAN h a t t e a n g e n o m m e n , d a ß die g r ö ß e r e B l a s t o m e r e des 2 - Z e l l s t a d i u m s sich l a n g s a m e r t e i l t u n d d e n E m b r y o n a l p o l b i l d e t a u s d e m d a s g e s a m t e E n t o d e r m e n t s t e h e n soll., MACCRADY [854] g i b t d e m g e g e n ü b e r a n , d a ß die g r ö ß e r e d e r b e i d e n B l a s t o m e r e n sich r a s c h e r t e i l t u n d v e r m u t l i c h d e n a b e m b r y o n a l e n Pol b i l d e t . N a c h HARTMANS A n g a b e e n t h ä l t d e r E m b r y o n a l b e z i r k einschließlich d e s E n t o d e r m s u m 3 0 % m e h r Zellen als d e r T r o p h o b l a s t , ein B e f u n d , d e r s c h w e r v e r s t ä n d l i c h ist, w e n n m a n a n n i m m t , d a ß die p r o s p e k t i v e n Zellen des E m b r y o n a l p o l s sich l a n g s a m e r t e i l e n . Die F r a g e , o b die b e i d e n e r s t e n F u r c h u n g s z e l l e n ü b e r h a u p t d e t e r m i n i e r t sind, ist m o r p h o l o g i s c h n i c h t e n t s c h e i d b a r . Die e x p e r i m e n t e l l e n B e f u n d e a n n i e d e r e n W i r b e l t i e r e n u n d a n E u t h e r i a zeigen e i n d e u t i g , w e l c h enge G r e n z e n der m o r p h o l o g i s c h e n M e t h o d e hier gez o g e n sind (S. 67). Die B e f u n d e ü b e r die E n t o d e r m b i l d u n g bei Dasyurus [602a] sind von besonderem I n t e r e s s e , weil sie g e e i g n e t e r s c h e i n e n , z w i s c h e n d e n V o r g ä n g e n bei P r o t o t h e r i a u n d E u t h e r i a zu v e r m i t t e l n . E i n z e l b e o b a c h t u n g e n a n Macropus u n d Perameles f ü g e n sich e b e n f a l l s in dieses Bild ein. Die B i l d u n g d e s E n t o d e r m s e r f o l g t d u r c h P r o l i f e r a t i o n s p e z i a l i s i e r t e r Zellen a u s

Furchung, Keimblasenbildung,

Entodermbildung

17

der W a n d der u n i l a m i n ä r e n K e i m b l a s e im Bereich des f o r m a t i v e n Bezirkes. Zu diesem Zeitp u n k t h e b t sich der E m b r y o n a l b e z i r k d u r c h seine h ö h e r k u b i s c h e n Zellen scharf gegen d a s plattzellige e x t r a e m b r y o n a l e Areal ( T r o p h o b l a s t ) ab (Abb. 6 f ) . Im Bereich des E m b r y o n a l bezirkes erscheinen an v e r s c h i e d e n e n Stellen d u n k l e Zellen. Diese lösen sich a u s d e m V e r b a n d der O b e r f l ä c h e n s c h i c h t u n t e r l e b h a f t e r M i t o s e t ä t i g k e i t u n d gelangen in tiefere Lagen. W e n n der E m b r y o n a l b e z i r k dreischichtig geworden ist, b e s t e h t die u n t e r e Zellage bereits ausschließschließlich aus E n t o d e r m z e l l e n . B e s o n d e r s d e u t l i c h wird die E n t o d e r m p r o l i f e r a t i o n in den R a n d b e z i r k e n des E m b r y o n a l f e l d e s , d a s j e t z t e t w a bis 1 / 3 der O b e r f l ä c h e der B l a s t o c y s t e e i n n i m m t . Diese p r i m ä r e n E n t o d e r m z e l l e n , die sich ausschließlich d u r c h Segregation u n d Migration aus d e m E m b r y o n a l f e l d a u s s o n d e r n , bilden das g e s a m t e E n t o d e r m . Die Zellen u n t e r w a n d e r n die K e i m b l a s e n w a n d u n d bilden z u n ä c h s t eine d ü n n e r e t i k u l ä r e M e m b r a n , deren E l e m e n t e d u r c h p s e u d o p o d i e n a r t i g e F o r t s ä t z e in V e r b i n d u n g t r e t e n u n d sich schließlich zu einer lückenlosen E p i t h e l m e m b r a n z u s a m m e n f ü g e n . N a c h der A u f f a s s u n g v o n HILL v e r l ä u f t also die F u r c h u n g bei Dasyurus s t r e n g d e t e r m i n i e r t [602a], Aus den Zellen des oberen Zellringes auf d e m 8 - Z e l l s t a d i u m e n t s t e h t der E m b r y o n a l b e z i r k ( = E m b r y o e k t o d e r m + ges a m t e s E n t o d e r m ) , aus d e m u n t e r e n Zellring dagegen das e x t r a e m b r y o n a l e Areal ( H o m o l o g o n des T r o p h o b l a s t e n ) . HARTMAN w a r u r s p r ü n g l i c h geneigt, ähnliche E n t w i c k l u n g s a b l ä u f e f ü r Didelphis a n z u n e h m e n . Allerdings sollte n a c h seiner A u f f a s s u n g die P o l a r i t ä t bei Didelphis e r s t m a l i g bei B l a s t o c y s t e n v o n 40 bis 50 Zellen deutlich w e r d e n , i n d e m die Zellen des einen Poles ( E m b r y o n a l b e z i r k ) größer w e r d e n . D e m g e g e n ü b e r k o m m t MACCRADY [854] f ü r Didelphis zu einer völlig a b w e i c h e n d e n D e u t u n g auf G r u n d eines sehr u m f a n g r e i c h e n Materials. D a n a c h e n t s t e h t das E n t o d e r m ü b e r die U r e n t o d e r m z e l l e ohne n ä h e r e B e z i e h u n g z u m E m b r y o n a l bezirk. A u s b r e i t u n g u n d Z u s a m m e n s c h l u ß der E n t o d e r m z e l l e n zu einer geschlossenen M e m b r a n erfolgt in ähnlicher Weise wie bei Dasyurus. N u n f i n d e t MACCRADY jedoch, d a ß die im VerTabelle II Vergleich der Primitiventwicklung von Dasyurus Dasyurus

(J. P. HILL) und Didelphis

quoll ZIMMERMANN = D.

marsupialis

Didelphis

virginiana

marsupialis

(MACCRADY)

virginiana

KERR.

HARTMAN 1 9 1 6 — 1 9 1 9 , MACCRADY 1 9 3 8

viverrinus SHAW J . P . HILL 1 9 1 0

Größe der Eizelle

250 fi

150/4

Dotter

Dotterpolarität

keine Dotterpolarität

Albumendicke

0,015—0,022 mm

0,25 mm

Eidurchmesser (Ei + Albumen +

0,35 mm

0,6 mm

Schale)

Schalenhaut

vorhanden, Dicke: 1,6—2fi

vorhanden, Dicke: 1/«

Albumenresorption

früh beendet

Dotterelimination

»en bloc«

spät, auf Stadium Blastocyste diffus, peripher

Furchung

total, aequal, radiär, streng determiniert

Morulastadium

fehlt

Blastocyste

früh, 16-Zellstadium; auf 40-Zellstadium beendet durch Urentodermzelle

Entypie

spät gebildet. Abgeschlossen auf 130Zellen Stadium durch Segregation und Migration von Zellen des Embryonalbezirkes fehlt

Polarität der Keimblase

von vorneherein vorhanden

tritt verzögert auf

nach

Entodermbildung

Starck,

Ontogenie

HILL

der

bilaminären

total, nicht völlig aequal, Anordnung der Blastomeren des 4-Zellstadiums, über Kreuz. Vermutlich nicht determiniert fehlt

fehlt

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D. S t a r c k : Ontogenie u n d Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

g l e i c h m i t d e n B e f u n d e n a n Dasyurus cystenwand

nicht dem gesamten

als E m b r y o n a l b e z i r k g e d e u t e t e Z o n e v e r d i c k t e r Ektoderm

des

Embryonalkörpers

s c h l i e ß l i c h M e d u l l a r p l a t t e a u s s i c h h e r v o r g e h e n l ä ß t . B e i Didelphis

entspricht,

ist p l u r i p o t e n t .

(Trophoblast).

Die eingewanderten

d e r m z e l l e n sollen die B i l d u n g der M e d u l l a r p l a t t e induzieren. D i e E p i d e r m i s des körpers entsteht ausschließlich aus dem als e x t r a e m b r y o n a l e s Die

Möglichkeit,

Areal aus

gedeutet der

aus-

gibt es d e m n a c h also keine

D i f f e r e n z i e r u n g in E m b r y o n a l b e z i r k u n d i n d i f f e r e n t e s e x t r a e m b r y o n a l e s G e b i e t Die g a n z e W a n d der unilaminären B l a s t o c y s t e

Blasto-

sondern

plattzelligen Material, das von

Protento-

Embryonal-

HILL u n d

HARTMAN

wurde.

Aneinanderreihung

von

Einzelstadien

Rückschlüsse

d y n a m i s c h e G e s c h e h e n zu ziehen, h a t hier offensichtlich ihre Grenze erreicht. Eine

auf

das

Klärung

der s t r i t t i g e n P r o b l e m e ist n u r n o c h m i t e x p e r i m e n t e l l e n U n t e r s u c h u n g e n , w i e sie f ü r E u t h e r i a b e g o n n e n w u r d e n , z u e r w a r t e n . F ü r d i e A u f f a s s u n g v o n MACCRADY s p r i c h t e i n m a l , d a ß s e i n e Tabelle I I I Vergleich der F r ü h e n t w i c k l u n g der drei S t ä m m e der Mammalia Prototheria

Metatheria

Eutheria

sehr groß, polylecithal, Durchmesser: 4 — 4 , 5 m m . D o t t e r polarität.

klein a b e r meist größer als bei E u t h e r i a , D u r c h m e s s e r : 150 bis 250 n oligolecithal. Dott e r p o l a r i t ä t bei Dasyurus vorhanden.

kleiner als 150¡i, oligo-alecithal, keine P o l a r i t ä t , Schal e n h a u t fehlt stets. A l b u m e n gelegentlich v o r h a n d e n (z. B. Oryctolagus).

Albumen u n d Schalenhaut v o r handen.

A l b u m e n u n d S c h a l e n h a u t vorhanden.

meroblastisch, diskoidal

total, ä q u a l oder a d ä q u a l

total, äqual

Bei Dasyurus Dotterelimination »en bloc«, bei Didelphis diffus, peripher ( R u d i m e n t ä r e meroblastische Furchung).

In Spuren gelegentlich nachweisbar ( N y c t a l u s , Cavia, Cartis, Felis, Sus, Equus).

Durch A u s b r e i t u n g der Blastomeren in K o n t a k t m i t der inneren Oberfläche der Zona gebildet. Bei Didelphis bereits sehr f r ü h gebildet (16Zellstadium). Morulastadium fehlt. Formativer und e x t r a e m b r y o n a l e r Bezirk bei Dasyurus f r ü h determiniert, bei Didelphis zweifelh a f t . Blastocystenhöhle = persistierende Furchungshöhle. E m b r y o n a l b e z i r k superfiziell, k e i n e E n t y p i e . E m bryonalbezirk bildet bei Dasyurus: embryonales E k t o d e r m + gesamtes E n t o d e r m . E x t r a e m b r y o n a l b e z i r k bild e t : Außenschicht des Chorions u n d der O m p h a l o pleura, ist homolog dem extraembryonalen E k t o d e r m der E u t h e r i a . Bei Didelphis E n t o d e r m b i l d u n g durch Urentodermzelle. Der »Embryonalbezirk« bildet bei Didelphis n u r N e u r a l p l a t t e .

M o r u l a s t a d i u m meist v o r h a n den. E m b r y o n a l a n l a g e völlig von den nicht f o r m a t i v e n Zellen ( = T r o p h o b l a s t ) u m h ü l l t : E n t y p i e des Keimfeldes. Blastocystenhöhle e n t s t e h t meist durch K o n fluenz i n t r a - und intercellulärer Spalten. W a n d der unilaminären Blastocyste primär nur von Trophoblast gebildet. Der E m b r y o n a l k n o t e n bildet in der Regel embryonales E k t o d e r m u n d gesamtes E n t o d e r m (entspricht der f o r m a t i v e n Region der Metatheria). Der T r o p h o b l a s t ist dem nicht f o r m a t i v e n Areal der Metatheria u n d dem e x t r a e m bryonalen E k t o d e r m der P r o t o t h e r i a homolog.

Durch A u s b r e i t u n g u. Wachst u m des e x t r a e m b r y o n a l e n Areales gebildet. Blastocystenhöhle = Subgerminalhöhle. E m b r y o n a l b e z i r k der unilaminären Blastocyste frei und superfiziell. Keine Entypie. Entodermbildung durch Segregation vom E m bryonalbezirk bevor die Keimblase vollständig ist.

E m b r y o n a l k ö r p e r b i l d u n g bei

19

Didelphis

U n t e r s u c h u n g an einem wirklich u m f a n g r e i c h e n U n t e r s u c h u n g s g u t d u r c h g e f ü h r t w u r d e . W e n n der A u t o r a b e r geneigt ist, die ganze K e i m b l a s e der B e u t e l r a t t e dem g a n z e n O v u m der Fische oder A m p h i b i e n zu homologisieren, so darf doch n i c h t ü b e r s e h e n w e r d e n , d a ß e x t r a e m b r y o n a l e s Material ( p r o s p e k t i v e s A m n i o n u n d Chorion) in der B l a s t o c y s t e n w a n d e n t h a l t e n ist, in der A m p h i b i e n b l a s t u l a a b e r n i c h t . Die f o r m a l e Ä h n l i c h k e i t der B e f u n d e an Didelphis mit denen an Dasyurus l ä ß t weitere U n t e r s u c h u n g e n als d r i n g e n d w ü n s c h e n s w e r t erscheinen. Ist die b i l a m i n ä r e B l a s t o c y s t e gebildet, so r ü c k t sie sehr schnell in eine e x z e n t r i s c h e Lage, da d a s A l b u m e n a m a n i m a l e n Pol rascher resorbiert wird. Der D u r c h m e s s e r der K e i m b l a s e b e t r ä g t in diesem S t a d i u m 0,75 m m . Zu diesem Z e i t p u n k t setzt die Sekretion von U t e r i n m i l c h d u r c h die D r ü s e n des U t e r u s ein. Die E m b r y o n a l k ö r p e r b i l d u n g bei Didelphis: W e n n die B i l d u n g einer zweischichtigen Blastocyste erfolgt ist, b e g i n n t die E m b r y o b i l d u n g . Dieser geht eine R e s o r p t i o n der A l b u m e n s c h i c h t v o r a u s (siebenter Tag). Gleichzeitig w ä c h s t die B l a s t o c y s t e auf e t w a 1mm D u r c h m e s s e r h e r a n . Der k ü n f t i g e E m b r y o n a l b e z i r k (nach M C C R A D Y »Medullarplattenbezirk«), der an der V e r d i c k u n g der E k t o d e r m z e l l e n k e n n t l i c h ist, liegt in u n m i t t e l b a r e m K o n t a k t mit der S c h a l e n h a u t . Bis z u m E n d e des s i e b e n t e n Tages wird die A l b u m e n s c h i c h t v o l l s t ä n d i g resorbiert, die B l a s t o c y s t e h a t n u n einen D u r c h m e s s e r von ± 1,8 m m erreicht. J e t z t erscheint im Bereich des E t n b r y o n a l feldes der P r i m i t i v s t r e i f e n . Die H e r k u n f t der e r s t e n M e s e n c h y m z e l l e n ist f ü r Didelphis nicht g e k l ä r t . J e d e n f a l l s t r e t e n die ersten Zellen zwischen E k t o - u n d E n t o d e r m im h i n t e r e n p e r i p h e r e n Bereich des E m b r y o n a l b e z i r k e s auf. Der P r i m i t i v s t r e i f e n v e r l ä n g e r t sich. E r ist die einzige Zone des Keimes, in der alle drei K e i m b l ä t t e r v o r h a n d e n sind. Vom P r i m i t i v s t r e i f e n bezirk proliferiert M e s e n c h y m in zwei h a l b m o n d f ö r m i g e n Flügeln n a c h lateral. N a c h der Auff a s s u n g v o n M C C R A D Y [854] w ü r d e also der P r i m i t i v s t r e i f e n im Bereich der M e d u l l a r p l a t t e ents t e h e n . Wir ziehen es vor, a u c h w e i t e r h i n das in F r a g e s t e h e n d e Gebiet der K e i m b l a s e n w a n d als E m b r y o n a l b e z i r k zu bezeichnen, da es sich auch im Sinne von M C C R A D Y n i c h t um die Medull a r p l a t t e im m o r p h o l o g i s c h e n Sinne, s o n d e r n wohl eher um das p r ä s u m p t i v e N e u r a i m a t e r i a l h a n d e l n d ü r f t e . Solange a b e r eine Analyse der G e s t a l t u n g s b e w e g u n g e n u n d der I n d u k t i o n s p h ä n o m e n e n i c h t d u r c h g e f ü h r t ist, k a n n eine D a r s t e l l u n g der O n t o g e n e s e des E m b r y o n a l k ö r p e r s sich n u r auf die morphologischen E r s c h e i n u n g e n b e s c h r ä n k e n . A m V o r d e r e n d e des P r i m i t i v s t r e i f e n s t r i t t der H E N S E N S c h e K n o t e n als V e r d i c k u n g auf. Von hier aus b e s t e h t , wie im g a n z e n P r i m i t i v s t r e i f e n b e r e i c h , intensive M e s e n c h y m p r o l i f e r a t i o n . Als B e s o n d e r h e i t sei h e r v o r g e h o b e n , d a ß vor dem HENSENSchen K n o t e n eine Q u e r k o m m i s s u r des Mesoderms v o r k o m m t . Der P r o l i f e r a t i o n s p r o z e ß d e s M e s e n c h y m s l ä u f t recht t r ä g e ab. Die B i l d u n g der P r i m i t i v r i n n e u n d der P r i m i t i v g r u b e erfolgt in der f ü r Säuger t y p i schen Weise. Im v o r d e r e n Bereich des P r i m i t i v s t r e i f e n s s e t z t n u n die U m b i l d u n g zur C h o r d a ein ( C h o r d a f o r t s a t z ) . Gleichzeitig wölben sich die M e d u l l a r f a l t e n auf. In d e m Maße, als die C h o r d a deutlich wird, v e r k ü r z t sich der P r i m i t i v s t r e i f e n an seinem v o r d e r e n E n d e , w ä h r e n d er k a u d a l w e i t e r w ä c h s t . Im E m b r y o n a l b e z i r k erscheint n u n die S t a m m p l a t t e als v e r d i c k t e p a r a x i a l e Zone des Mesodermes, die im O b e r f l ä c h e n b i l d d u r c h eine o p a k e Linie gegen das Seitenp l a t t e n m e s o d e r m a b g e g r e n z t erscheint. Die A b g l i e d e r u n g der S o m i t e n erfolgt sofort. Der C o e l o m s p a l t wird auf d e m 4 - S o m i t e n s t a d i u m s i c h t b a r . Zu diesem Z e i t p u n k t b e s t e h t a u c h eine k o n t i n u i e r l i c h e M e s o d e r m v e r b i n d u n g ü b e r die Mittelebene hinweg vor d e m K o p f e n d e , es existiert also noch kein P r o a m n i o n . Die W e i t e r d i f f e r e n z i e r u n g d e r C h o r d a d o r s a l i s erfolgt k a u d a l v o m P r i m i t i v s t r e i f e n aus. Im k r a n i a l e n Bereich ist die C h o r d a j e d o c h in das D a r m d a c h eingeschaltet. Sie g e h t an ihrem R o s t r a i e n d e in eine p r ä c h o r d a l e P l a t t e über. 2*

äö

b . S t a r c k : Ö n t o g e n i e und E n t w i c k l u n g s p h y s i o l o g i e der Säugetiere

Das G e f ä ß s y s t e m ist bei einem E m b r y o v o m A n f a n g des n e u n t e n T a g e s (9 Somite) bereits in wichtigen Anteilen gebildet (Abb. 8 a). Die p a a r i g e n endothelialen H e r z s c h l ä u c h e gehen r o s t r a l in einen m a n d i b u l a r e n K a p i l l a r p l e x u s ü b e r , a u s d e m die p a a r i g e n dorsalen A o r t e n herv o r g e h e n . Diese lassen sich n a c h lateral u n d v e n t r a l bis in das K a p i l l a r g e f l e c h t der Area v a s c u losa verfolgen. A u c h der zweite A o r t e n b o g e n ist bereits a u s g e b i l d e t (Abb. 8). A m K a u d a l e n d e des H e r z s c h l a u c h e s t r e t e n die kapillären A n l a g e n der Vv. o m p h a l o m e s e n t e r i c a e auf. Gleichzeitig sind die A n l a g e n der A l l a n t o i s v e n e n ( U m b i l i k a l v e n e , diese z u n ä c h s t n u r S a m m e l v e n e der seitlichen R u m p f w a n d u n d der A r m a n l a g e ) u n d die V e n a capitis lateralis n a c h w e i s b a r . Die A u g e n a n l a g e n w e r d e n in diesem S t a d i u m als E i n s e n k u n g e n in der weit o f f e n e n H i r n p l a t t e (Abb. 8 A ) s i c h t b a r . A u f f a l l e n d f r ü h sind a u c h n e b e n der M e d u l l a r p l a t t e im Bereich des R h o m b e n c e p h a l o n O h r p l a k o d e n v o r h a n d e n (Abb. 8 a , m, B). Diese schieben sich k a u d a l e t w a s u n t e r die M e d u l l a r p l a t t e . Besonders f r ü h t r i t t das u r o p o e t i s c h e S y s t e m in F o r m einer verd i c k t e n M e s e n c h y m l e i s t e auf. P r o n e p h r o s , M e s o n e p h r o s u n d W o L F F S c h e r G a n g gehen a u s einer einheitlichen, bei Didelphis n i e m a l s s e g m e n t a l gegliederten A n l a g e h e r v o r . Ob es sich hierbei u m einen p r i m ä r e n Z u s t a n d oder u m eine K a i n o g e n e s e h a n d e l t , l ä ß t sich k a u m entscheiden, d a f ü r beide A u f f a s s u n g e n A r g u m e n t e v o r h a n d e n sind (S. 23). Von g r o ß e m I n t e r esse ist die E n t w i c k l u n g des B r a n c h i a l a p p a r a t e s (Abb. 8f—1). E k t o - u n d E n t o d e r m im K o p f b e r e i c h sind f r ü h v o l l s t ä n d i g d u r c h M e s e n c h y m g e t r e n n t , so d a ß alle S c h l u n d t a s c h e n s e k u n d ä r K o n t a k t mit der E p i d e r m i s gewinnen. Die B i l d u n g der S c h l u n d t a s c h e n (im g a n z e n 6) erfolgt n u n a b e r im G e g e n s a t z zu den E u t h e r i a vorzeitig vor B i l d u n g eines geschlossenen D a r m rohres in der R i c h t u n g v o n k r a n i a l n a c h k a u d a l . A u c h die L u n g e n a n l a g e erscheint a u ß e r o r d e n t l i c h f r ü h u n d z w a r als zweifellos t y p i s c h e (6.) S c h l u n d t a s c h e (Abb. 9). Die e n t o d e r m a l e L u n g e n a n l a g e u n t e r s c h e i d e t sich in k e i n e m P u n k t v o n der der übrigen S c h l u n d t a s c h e n . Abweichend ist allein, d a ß die L u n g e n a n l a g e n i c h t z u m K o n t a k t m i t d e m E k t o d e r m k o m m t , weil A b b . 8. D i e E n t w i c k l u n g und E m b r y o n a l k ö r p e r b i l d u n g vonDidelphis marsupialis virginiana KERR.(NachMcCRADY. 1938). a) T o t a l p r ä p a r a t der E m b r y o n a l a n l a g e v o m A n f a n g des 9. T a g e s . A B C Querschnitte des gleichen Keimes. D i e Lage der S c h n i t t e ist in a) a n g e g e b e n . A A u g e n a n l a g e bei offener Neuraianlage, B e r s t e S c h l u n d t a s c h e bei f e h l e n d e m D a r m b o d e n , C S c h n i t t durch k a u d a l e s Körperende d i c h t v o r Primitivstreifen. ( N a c h MCCRADY A b b . 20.) b) R e k o n s t r u k t i o n der E m b r y o n a l a n l a g e v o m E n d e des 9. T a g e s . K o p f k a p p e des A m n i o n s , K o p f k r ü m m u n g . ( N a c h MCCRADY A b b . 28.) c) R e k o n s t r u k t i o n des Vorderendes des E m b r y o n a l k ö r p e r s v o m 10. T a g (Mitte). Ohrblase geschlossen, vorderer N e u r o p o r u s v o r d e m Schluß. K o p f b e u g e . A u g e n b l a s e , R i e c h p i a k o d e , Cardinalvenen, S c h l u n d t a s c h e n und K i e m e n b o g e n a r t e r i e n . ( N a c h MCCRADY A b b . 36.) d) R e k o n s t r u k t i o n der vorderen K ö r p e r h ä l f t e der E m b r y o n a l a n l a g e v o m E n d e des 10. T a g e s . ( N a c h MCCRADY A b b . 39.) e) R e k o n s t r u k t i o n der E m b r y o n a l a n l a g e aus der ersten H ä l f t e des 11. T a g e s . S t a r k e K r ü m m u n g n a c h dorsal k o n v e x . K o p f g a n g l i e n . ( N a c h MCCRADY A b b . 42.) f — i ) E n t w i c k l u n g des K i e m e n d a r m e s m i t S c h l u n d t a s c h e n , R e k o n s t r u k t i o n e n , A n s i c h t v o n links her. f) E n d e des 9. T a g e s , 2 S c h l u n d t a s c h e n , die k a u d a l e n S c h l u n d t a s c h e n als K o m p l e x der Branchialleiste angelegt, g) A n f a n g des 10. Tages, L u n g e n a n l a g e n , h) 10. T a g 3 S c h l u n d t a s c h e n , T h y r e o i d e a , i) E n d e des 10. T a g e s 5 S c h l u n d t a s c h e n , T h y r e o i d e a , Lungen u n d Trachea, Bursa p h a r y n g i c a . ( N a c h MCCRADY A b b . 33.) k) Querschnitt in der H ö h e L u n g e n anlage, M i t t e des 9. T a g e s . ( N a c h MCCRADY A b b . 31.) 1) Q u e r s c h n i t t durch die L u n g e n a n l a g e , A n f a n g des 10. T a g e s . ( N a c h MCCRADY A b b . 31.) m ) Querschnitt durch das Hinterkopf gebiet der E m b r y o n a l a n l a g e v o m A n f a n g des 9. T a g e s . L a b y r i n t h p l a k o d e n , Medullarplatte, Neuralleiste. ( N a c h MCCRADY A b b . 21.) n — q ) A u s b i l d u n g der Herzanlage, E n t w i c k l u n g der H e m i c a r d i a , Vergleich z w i s c h e n H ü h n c h e n 2 5 — 2 8 S t d n . B r u t d a u e r (n) u n d Didelphis marsupialis virginiana (9. T a g , o, p, q). ( N a c h MCCRADY A b b . 26) 1 Augenanlage, Augenblase 2 Labyrinthpiakode, Ohrgrube, Labyrinthorgan 3 Medullarplatte 4 Neuralleiste 5 Telencephalon 6 Mesencephalon 7 Rhombencephalon 8 Neuroporus anterior 9 Primitivstreifen 10 C h o r d a d o r s a l i s 11 P r o a m n i o n 12 A m n i o n h ö h l e 13 A l l a n t o i s 14 S t a m m p l a t t e

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Somite Exocoel Vordere Extremität Herzanlage, Herzschlauch Endokardschlauch Perikard Dottersackwand Darmrinne Darm Leber 1. S c h l u n d t a s c h e 2. S c h l u n d t a s c h e 3. Schlundtasche 4. S c h l u n d t a s c h e

29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

5. S c h l u n d t a s c h e Lungenanlage Aorta Arteria umbilicalis Arteria omphalomesenterica Vena capitis lateralis Vena cardinalis anterior Plexus paracardinalis Vena cardinalis posterior D u c t u s Cuvieri Vena umbilicalis Spinalganglien Vaskularisiertes Omphalochorion 42 M e s o n e p h r o s

43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 V,

Wölfischer Gang Kloake Thyreoidea Bursa pharyngica Branchialleiste Rachenmembran Seesselsche T a s c h e Erste Kiemenbogenarterie Zweite Kiemenbogenarterie Vena omphalomesenterica Riechpiakode Vit, IX, X, XI, XIII H i r n nerven 1—7 Kiemenbogenarterien

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D. S t a r c k : Ontogenie u n d Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

p r i m ä r die m e s e n c h y m a l e L u n g e n a n l a g e eingeschoben ist. Hier sei darauf hingewiesen, d a ß die wesentlichen M e r k m a l e , in denen sich die Ontogenese v o n Didelphis g e g e n ü b e r der a n d e r e r L a n d wirbeltiere u n t e r s c h e i d e t , die A u s b i l d u n g der O r g a n e der B r a n c h i a l r e g i o n b e t r e f f e n . Es ist dies wohl kein Zufall, w e n n wir b e d e n k e n , d a ß die A t m u n g s o r g a n e bei B e u t e l t i e r e n b e s o n d e r s f r ü h f u n k t i o n s t ü c h t i g w e r d e n m ü s s e n . Die A t m u n g b e g i n n t beim H ü h n c h e n a m 18. Tag, beim Kan i n c h e n a m 30. Tag, bei Didelphis a b e r bereits a m 13. T a g . Im allgemeinen E n t w i c k l u n g s g r a d e n t s p r i c h t a b e r ein g e b u r t s r e i f e r Didelphiskeim einem H ü h n c h e n v o m 7. T a g oder einem Kan i n c h e n e m b r y o v o m 15. T a g [854], Die ü b e r s t ü r z t e E n t w i c k l u n g der L u n g e n m a c h t sich

Abb. 9. Didelphis marsupialis virginiana KERR. Seitenansicht des K i e m e n d a r m e s u n d der K i e m e n b o g e n a r t e r i e n , E m b r y o vom 11.Tag. Der 7. Arterienbogen h a t P l e x u s c h a r a k t e r . Aus MCCRADY, 1938

n u n aber gleichzeitig a u c h a m ü b r i g e n B r a n c h i a l a p p a r a t u n d im E n t w i c k l u n g s t e m p o der g a n z e n H i n t e r k o p f r e g i o n b e m e r k b a r . Dies ist v e r s t ä n d l i c h , d a a u c h Z u n g e n b e i n u n d L a r y n x (Schlucku n d S a u g a k t ) f r ü h f u n k t i o n s f ä h i g sein m ü s s e n . H i n z u k o m m t , d a ß a u c h die e n t s p r e c h e n d e n n e r v ö s e n A p p a r a t e ( R h o m b e n c e p h a l o n , X / X I I-Gebiet, C e r v i k a l m a r k , N. p h r e n i c u s ) gleichzeitig ihre F u n k t i o n a u f n e h m e n m ü s s e n . Im Z u s a m m e n h a n g h i e r m i t ist schließlich a u c h die vorzeitige A u s b i l d u n g der v o r d e r e n G l i e d m a ß e n ( H e t e r o c h r o n i e ) zu v e r s t e h e n , z u m a l a u c h diese u n m i t t e l b a r im A n s c h l u ß an die G e b u r t als L o k o m o t i o n s o r g a n beim A u f s u c h e n des M a r s u p i u m s (S. 27) f u n k t i o n i e r e n m ü s s e n . So k a n n es k a u m v e r w u n d e r n , w e n n wir zugleich eine f r ü h e A u s b i l d u n g der L a b y r i n t h a n l a g e feststellen m ü s s e n . Diese ist z w a r biologisch n i c h t f r ü h z e i t i g n o t w e n d i g , nachweislich a u c h n i c h t vor dem 41. T a g n a c h der G e b u r t ausgereift. Doch sind zweifellos m i t der vorzeitigen A u s b i l d u n g der O r g a n e des H i n t e r k o p f e s a u c h die p r i m ä r e n u n d s e k u n d ä r e n I n d u k t o r e n (hyales Mesoderm, R a u t e n h i r n , Neuralleiste) f r ü h z e i t i g a k t i v u n d bes t i m m e n die Morphogenese des L a b y r i n t h o r g a n e s . Auf die weitere O n t o g e n e s e der Beuteltiere, insbesondere die O r g a n e n t w i c k l u n g , k a n n in diesem R a h m e n n u r insoweit eingegangen w e r d e n , als wirkliche g r u p p e n s p e z i f i s c h e Besonderheiten vorliegen. Im übrigen sei auf die Tabelle IV verwiesen (S. 30). Die V o r g ä n g e der E m b r y o n a l e n t w i c k l u n g bei M e t a t h e r i a w e r d e n völlig d u r c h die eigenartigen M e t h o d e n der B r u t p f l e g e u n d die d a d u r c h b e d i n g t e a u ß e r o r d e n t l i c h e Geschwindigkeit des A b l a u f e s j e n e r Prozesse, die den E m b r y o n a l k ö r p e r a u f b a u e n , b e h e r r s c h t . Die G r a v i d i t ä t s d a u e r bei Didelphis m. virginiana KERR. b e t r ä g t n u r 1 2 3 / 4 T a g e ( S c h w a n k u n g s b r e i t e sehr gering, allenfalls wenige S t u n d e n ) . Man m a c h e sich klar, d a ß von dieser Z e i t s p a n n e ein Viertel auf den Ablauf der F u r c h u n g fällt. W e n n die H ä l f t e der G r a v i d i t ä t a b g e l a u f e n ist, b e f i n d e t sich der K e i m auf dem S t a d i u m der s p ä t e n bilam i n ä r e n B l a s t o c y s t e , die P r i m i t i v s t r e i f e n b i l d u n g b e g i n n t . D i e A b h e b u n g d e r K o p f a n l a g e und d a m i t die A b s c h n ü r u n g der E m b r y o n a l a n l a g e erfolgt n a c h 7 ' / 2 T a g e n . Das Herz wird a m 9. bis 10. T a g f u n k t i o n s f ä h i g . F ü r die weitere A u s g e s t a l t u n g der O r g a n a n l a g e n bleiben 3 ^ 2 Tage übrig. Im Vergleich zu den E u t h e r i a wird der E m b r y o also auf einem sehr unreifen S t a d i u m geboren.

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Die Ausbildung der äußeren Körperform bei Didelphis

D e n n o c h l ä ß t sich eine n e u g e b o r e n e B e u t e l r a t t e n i c h t o h n e weiteres einem K a n i n c h e n k e i m l i n g von 13 T a g e n im Reifegrad vergleichen. W e s e n t l i c h e M e c h a n i s m e n , die f ü r das e x t r a u t e r i n e Leben unerläßlich sind, m ü s s e n a m 13. T a g f u n k t i o n i e r e n , die e n t s p r e c h e n d e n morphologischen K o r r e l a t e m ü s s e n ausgebildet sein ( B r a n c h i a l a p p a r a t , Lungen, D a r m , Kreislauf, p r i m i t i v e p r o t o p a t h i s c h e nervöse R e g u l a t i o n s m e c h a n i s m e n , L o k o m o t i o n s a p p a r a t des R u m p f e s u n d der Arme). D e m g e g e n ü b e r sind a n d e r e M e c h a n i s m e n z u r Zeit der G e b u r t noch n i c h t ausgereift (Auge u n d optische S y s t e m e , L a b y r i n t h f u n k t i o n e n , W ä r m e r e g u l a t i o n , L o k o m o t i o n s a p p a r a t der h i n t e r e n K ö r p e r h ä l f t e , G e n i t a l a p p a r a t ) . Die B e s o n d e r h e i t e n der O n t o g e n e s e der Marsupialia sind also im wesentlichen als H e t e r o c h r o n i e n u n d somit als A n p a s s u n g s e r s c h e i n u n g e n an die b e s o n d e r e n B e d i n g u n g e n des O n t o g e n e s e a b l a u f e s u n d der B r u t p f l e g e e i n r i c h t u n g e n zu v e r s t e h e n . In diesem Z u s a m m e n h a n g sei a u c h d a r a u f hingewiesen, d a ß das S k e l e t s y s t e m der n e u g e b o r e n e n B e u t e l r a t t e noch sehr u n e n t w i c k e l t ist. Die O s s i f i k a t i o n b e g i n n t a m 12. T a g in der Clavicula, es folgen D e n t a l e u n d Maxillare. Z u r Zeit der G e b u r t ist d a s p r i m ä r e Kiefergelenk ( Q u a d r a t o - A r t i c u l a r g e l e n k = H a m m e r - A m b o ß g e l e n k ) noch als »Kaugelenk« in F u n k t i o n . Das s e k u n d ä r e Kiefergelenk ( S q u a m o s o - D e n t a l g e l e n k ) wird erst in der d r i t t e n p o s t n a t a l e n Woche funktionsbereit. Die Ausbildung der äußeren Körperform bei Didelphis (Abb. 8, 10). Die A b h e b u n g d e r E m b r y o n a l a n l a g e b e g i n n t mit dem freien V o r w a c h s e n des K o p f e n d e s am a c h t e n Tage. D a s N e u r a i r o h r b e g i n n t sich a m E n d e des n e u n t e n Tages im Bereich des R h o m b e n c e p h a l o n , h i n t e r den L a b y r i n t h b l a s e n , zu schließen. J e t z t ( E n d e des n e u n t e n Tages) wird eine scharfe, e t w a rechtwinklige A b k n i c k u n g d e s K o p f e n d e s im Gebiet des Mesencephalon n a c h v e n t r a l deutlich (Abb. 8 b ) . Lineare Messungen der K e i m e sind n u n nicht m e h r möglich. Diese erste K o p f b e u g e ist o f f e n b a r eine Folge intensiven, im M i t t e l h i r n b e r e i c h lokalisierten W a c h s t u m s . Am z e h n t e n T a g t r i t t eine N a c k e n b e u g e auf (Abb. 8c), b e d i n g t d u r c h W a c h s t u m des Cervikalm a r k e s . Gleichzeitig wird h i e r d u r c h das M i t t e l h i r n g e b i e t g e h o b e n u n d der H i r n b o d e n von der R a c h e n w a n d gelöst. V o r d e r e r N e u r o p o r u s u n d L a b y r i n t h b l ä s c h e n schließen sich in der M i t t e des z e h n t e n Tages. R e g e l m ä ß i g wird zu dieser Zeit eine t r a n s i t o r i s c h e n a c h dorsal k o n k a v e K r ü m m u n g i m L e n d e n b e r e i c h s i c h t b a r (Abb. 8c), die [854] sicher n i c h t d u r c h den Zug des D o t t e r s a c k e s oder artifiziell b e d i n g t ist, s o n d e r n v e r m u t l i c h auf lokalisiertes L ä n g e n w a c h s t u m (Urniere) z u r ü c k g e f ü h r t werden m u ß . Die S c h w a n z k n o s p e t r i t t a m E n d e des z e h n t e n Tages auf. S t a r k v e r z ö g e r t ist die A l l a n t o i s b i l d u n g im Vergleich mit S a u r o p s i d e n u n d Eut h e r i a . Sie erreicht das M a x i m u m ihrer A u s b i l d u n g a m zwölften T a g . Die B i l d u n g der G e s i c h t s w ü l s t e erfolgt a m elften Tag, der A b s c h l u ß des s e k u n d ä r e n G a u m e n s k o m m t kurz vor der G e b u r t (13. T a g ) z u s t a n d e . Gegen E n d e des z w ö l f t e n T a g e s sind die beiden A u g e n l i d f a l t e n gebildet. Die Lider sind bei j u n g e n B e u t e l s t a d i e n verschlossen. Das A u g e selbst ist zur Zeit der G e b u r t noch sehr unreif (Zellkerne in p r i m ä r e n Linsenfasern, P i g m e n t b i l d u n g b e g i n n t gerade, R e t i n a noch w e i t g e h e n d u n d i f f e r e n z i e r t ) . Der physiologische N a b e l b r u c h t r i t t a m zwölften T a g e auf und wird a m 13. T a g r e p o n i e r t . Bei der E n t w i c k l u n g der E x t r e m i t ä t e n fällt d a s s t a r k e Vorauseilen der A r m a n l a g e n g e g e n ü b e r den Beinen auf (Abb. 10). Tag 9. 10. A n f a n g 11. A n f a n g 11. Ende 12. 13.

Armanlage Platte Verlängerung Paddel, Plexus brach, vorhanden Fingerleisten Finger Finger Krallen

Beinanlage Leiste noch keine Knospe Knospe, noch kein Plexus lumbosacralis Platte Paddel Fingerleisten Fingerknospen

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0 . S t a r e k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Abb. 10. a) Didelphis marsupialis virginiana KERR. Stadium vom E n d e des 12. Tages, Beziehungen der Eihäute. Nach MCCRADY, 1938 (pg. 159, Abb. 52). b) Didetphis marsupialis virginiana KERR, geburtsreif, Ende des 13. Tages. P r ä p a r a t i o n der wichtigsten Organsysteme. Nach MCCRADY, 1938 (pg. 177, Abb. 56) 1 2 3 4 5 6' 7

Ganglion trigemini Auge Telencephalon Proamnion Zunge Allantois Dottersackwand

8 9 10 11 12 13 14

Dottersacklumen Chorion Exocoel Mesonephros Lunge Herz Jugularer Lymphsack

15 16 17 18 IQ 20 21

Labyrinthorgan S e p t u m nasi C a v u m oris Magen Leber Wirbelsäule Rückenmark

22 E p i g l o t t i s 23 Basis cranii 24 H ä u t i g e s L a b y r i n t h 25 T e c t u m m e s e n c e p h a l i 26 G a u m e n I X , X , X I , XII Hirnnerven

K u r z vor der G e b u r t t r i t t eine eigenartige B i l d u n g auf, die bisher n i c h t m i t Sicherheit ged e u t e t w e r d e n k a n n , o f f e n b a r a u c h nicht f u n k t i o n e l l d e u t b a r ist. Es h a n d e l t sich u m die E n t w i c k l u n g eines s t a r k v e r h o r n t e n O r a l s c h i l d e s u m die M u n d ö f f n u n g h e r u m , der zur Zeit der G e b u r t bereits wieder r ü c k g e b i l d e t ist. Man h a t hierbei an ein Homologon des H o r n s c h n a b e l s von Ornithorhynchus g e d a c h t , eine M e i n u n g , die n u r m i t Reserve wiedergegeben wird [1142 b]. Unm i t t e l b a r n a c h der G e b u r t ä n d e r t sich die R u m p f f o r m der B e u t e l j u n g e n erheblich, d a d u r c h L u f t a u f n a h m e in die L u n g e n u n d d u r c h M i l c h a u f n a h m e in den Magen die R u m p f w a n d g e b l ä h t wird. W ä h r e n d die D a r m z o t t e n a m 13. T a g f u n k t i o n s f ä h i g sind u n d das P a n k r e a s a u f f a l l e n d f r ü h ausdifferenziert ist, sollen die M a g e n d r ü s e n noch g a n z unreif sein, der M a g e n soll also z u n ä c h s t n u r als V o r r a t s s a c k dienen. Von b e s o n d e r e m Interesse ist die f u n k t i o n e l l e A u s g e s t a l t u n g der L u n g e bei diesen physiologischen F r ü h g e b u r t e n , Es ist keine Frage, d a ß der A u s b a u des B r o n c h i a l b a u m e s

E i h ä u t e und P l a c e n t a t i o n bei M e t a t h e r i a

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im wesentlichen p o s t n a t a l erfolgt. Die n e u g e b o r e n e B e u t e l r a t t e a t m e t gewissermaßen mit dem B r o n c h i a l b a u m . BREMER [199a] h a t nachgewiesen, d a ß die respiratorischen L u f t k a m m e r n des N e u g e b o r e n e n keine e c h t e n Alveoli sind, s o n d e r n d a ß es sich u m spezifisch a b g e ä n d e r t e Bronchiolen h a n d e l t , die von einem r e l a t i v hohen E p i t h e l ausgekleidet w e r d e n . Sie bilden sich mit d e m A u s b a u eines d e f i n i t i v e n A l v e o l e n s y s t e m s zu t y p i s c h e n Bronchiolen u m . Der A b s c h l u ß des F o r a men ovale im H e r z e n erfolgt n a c h dem von Vögeln b e k a n n t e n Modus, d. h. es sind kein t y p i s c h e s F o r a m e n ovale u n d keine V a l v u l a f o r a m i n i s ovalis a u s g e b i l d e t . D a s V o r h o f s e p t u m bildet eine S i e b p l a t t e , deren einzelne Ö f f n u n g e n d u r c h E n d o k a r d w u c h e r u n g geschlossen w e r d e n . D e m e n t s p r e c h e n d fehlen bei Didelphis auch L i m b u s u n d Fossa ovalis. Die E n t w i c k l u n g der b r a n c h i o genen O r g a n e ist d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die E p i t h e l k ö r p e r c h e n n i c h t in der N a c h b a r s c h a f t d e r T h y r e o i d e a liegen bleiben, s o n d e r n d a ß beide P a a r e mit d e m T h y m u s ins M e d i a s t i n u m verlagert werden. Eihäute und Placentation bei Metatheria. Der O n t o g e n e s e a b l a u f der M e t a t h e r i a ist d u r c h die a u ß e r o r d e n t l i c h k u r z e T r a g z e i t d a u e r , d u r c h den u n v o l l k o m m e n e n R e i f e g r a d des Neugeb o r e n e n u n d d u r c h den B r u t p f l e g e m e c h a n i s m u s im M a r s u p i u m g e k e n n z e i c h n e t . W i r h a t t e n z u v o r d a r a u f hingewiesen, d a ß wesentliche M e r k m a l e in der E m b r y o n a l k ö r p e r b i l d u n g u n d der O r g a n e n t w i c k l u n g als A n p a s s u n g e n an diese B e s o n d e r h e i t e n ( H e t e r o c h r o n i e n ) zu w e r t e n sind. A u s b i l d u n g der f e t a l e n A n h a n g s o r g a n e u n d i n t r a u t e r i n e E r n ä h r u n g s e i n r i c h t u n g e n sind ebenfalls im Z u s a m m e n h a n g mit diesen G e g e b e n h e i t e n zu b e t r a c h t e n . In einem Alter, in d e m d a s j u n g e O p o s s u m geboren wird ( 1 2 3 / 4 T a g e ) , ist beispielsweise beim K a n i n c h e n die P l a c e n t a noch n i c h t a u f g e b a u t . So wird es n i c h t w u n d e r n e h m e n , w e n n wir f i n d e n , d a ß die f e t o m a t e r n e l l e n Beziehungen bei B e u t e l t i e r e n r e c h t einfach u n d wenig l e i s t u n g s f ä h i g sind. Eine e c h t e P l a c e n t a f e h l t , soweit wir h e u t e wissen, den B e u t l e r n mit A u s n a h m e der P e r a m e l i d a e . Die PeramelesP l a c e n t a ist eigenartig g e b a u t , wahrscheinlich u n a b h ä n g i g in der Familie der P e r a m e l i d a e e n t s t a n d e n u n d ohne B e d e u t u n g f ü r die E v o l u t i o n der P l a c e n t a bei E u t h e r i a . Unsere K e n n t n i s s e der E i h a u t - u n d P l a c e n t a b i l d u n g bei Marsupialia sind l ü c k e n h a f t . G e n a u e r e A n g a b e n liegen f ü r Didelphis [854], Dasyurus u n d Perameles vor [383, 384, 385, 600, 601, 602, 607]. A u ß e r d e m gibt es einige B e f u n d e an Phascolarctos, Aepyprymnus und Hypsiprymnus [599, 383, 385], W i r b e g i n n e n m i t einer B e s c h r e i b u n g der V e r h ä l t n i s s e bei Didelphis virginiana KERR. W ä h r e n d des A n o e s t r u s f i n d e n sich im E n d o m e t r i u m der B e u t e l r a t t e e i n f a c h e gestreckte, wenig a u f g e t e i l t e D r ü s e n . Diese w a c h s e n w ä h r e n d der P r o o e s t r u s p h a s e in die L ä n g e u n d schlängeln sich. Die Zone der A u f k n ä u e l u n g n i m m t ziemlich g e n a u die ä u ß e r e H ä l f t e der Schleimh a u t d i c k e ein [854], so d a ß die Mucosa aus einer p e r i p h e r e n Spongiosa u n d einer o b e r f l ä c h e n n a h e n C o m p a c t a a u f g e b a u t ist. W ä h r e n d des O e s t r u s erweitern sich die D r ü s e n l u m i n a ; in den Epithelzellen f i n d e n sich M i t o s e n ; Cilien k o m m e n v o r . W ä h r e n d der G r a v i d i t ä t steigern sich diese V e r ä n d e r u n g e n , die Spongiosa greift auf die innere H ä l f t e des E n d o m e t r i u m s ü b e r . Die Cilien v e r s c h w i n d e n j e t z t . Die U t e r i n d r ü s e n s o n d e r n ein helles, klares Sekret ab. Da die A l b u m e n s c h i c h t a m sechsten T a g e ü b e r der K e i m a n l a g e resorbiert ist, b e g i n n t n u n die E r n ä h r u n g des Keimes d u r c h E m b r y o t r o p h e . Die Anlage des E m b r y o n a l k ö r p e r s ist bei B e u t e l t i e r e n v o n v o r n e h e r e i n oberflächlich in die K e i m b l a s e n w a n d eingeschaltet (Abb. 6). Eine RAUBERSche D e c k s c h i c h t f e h l t . Ein I m p l a n t a t i o n s v o r g a n g k o m m t n i c h t vor. Bei Didelphis erreicht die M e s o d e r m u n t e r w a c h s u n g der K e i m b l a s e n w a n d n u r das obere Drittel, allenfalls die obere H ä l f t e der K e i m b l a s e . Diese bleibt im v e n t r a l e n Bereich also b i l a m i n ä r ( E k t o d e r m u n d D o t t e r s a c k e n t o d e r m ) . Der Coelomspalt schiebt sich in das e x t r a e m b r y o n a l e Mesoderm vor, doch bleibt im p e r i p h e r e n Bereich eine Zone u n -

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D. S t a r c k :

Ontogenie

und

Entwicklungsphysiologie

der

Säugetiere

g e s p a l t e n e n Mesoderms (Area vasculosa) e r h a l t e n (Abb. I I a , b). Die E m b r y o n a l a n l a g e liegt e t w a z e n t r a l im Bereich der Area vasculosa. Der Coelomspalt f i n d e t sich in einer elliptischen Zone in der U m g e b u n g des E m b r y o s . Bei Didelphis-Keimen mit vier S o m i t e n u m f a ß t das Mesod e r m als u n u n t e r b r o c h e n e Schicht d a s V o r d e r e n d e der E m b r y o n a l a n l a g e . Es b e s t e h t also zun ä c h s t k e i n P r o a m n i o n . Die C o e l o m v e r b i n d u n g vor der E m b r y o n a l a n l a g e d e h n t sich a b e r n i c h t wie bei den E u t h e r i a aus, s o n d e r n r ü c k t beim V o r w a c h s e n des K o p f e n d e s an den R u m p f h e r a n u n d wird schließlich in d a s P e r i c a r d a u f g e n o m m e n . Vor d e m E m b r y o existiert

A b b . I I . S c h e m a d e r E m b r y o n a l a n h ä n g e b e i Didelphis s p r i c h t Didelphis 1 0 . T a g , b ) 1 2 . T a g , c ) Oryctolagus 1 Dottersack 2 Nicht vaskularisiertes Omphalochorion J Proamnion 4 Amnionhöhle

5 (> 7 8 ü

Exocoel Chorion Vaskularisiertes Chorion Amnion Placenta

( a , b ) , z u m V e r g l e i c h Oryctolagus cuniculus (c. d). a) E n t 1 0 . T a g , d ) Oryctolagus 13. T a g . N a c h MCCRADY, 1 9 3 8 , v e r ändert 10 A l l a n t o i s 11 T r o p h o b l a s t 12 A l l a n t o i d v a s k u l a r i s i e r t e Placenta

13 B i l a m i n ä r e K e i m b l a s e n wand (nicht vaskularisierte Omphalopleura) 14 S o m a t o p l e u r a 15 E k t o d e r m

d a n n also kein e x t r a e m b r y o n a l e s Coelom m e h r . Das P r o a m n i o n bildet z u n ä c h s t einen h a l b m o n d f ö r m i g e n Bezirk vor der E m b r y o n a l a n l a g e . Es wird n i c h t d u r c h den Coelomspalt a u f g e t r e n n t u n d persistiert d a u e r n d ; schließlich bildet es sogar den w e i t a u s g r ö ß t e n Teil des definitiven A m n i o n s (Abb. I I b ) . Das A m n i o n e n t s t e h t als t y p i s c h e s F a l t a m n i o n aus zwei genetisch diff e r e n t e n Anteilen, dem K o p f a m n i o n ( K o p f k a p p e ) = P r o a m n i o n u n d dem R u m p f a m n i o n . Beide sind z u n ä c h s t ( n e u n t e r T a g ) gleich groß (Abb. 12). Am E n d e des elften Tages ist der ganze E m b r y o von P r o a m n i o n u m k l e i d e t , d a s R u m p f a m n i o n h a t sich h i n t e r d a s S c h w a n z e n d e z u r ü c k gezogen. Bei E u t h e r i a t r i t t das A m n i o n im allgemeinen v e r f r ü h t auf. Beim Schwein bilden sich K o p f - u n d S c h w a n z k a p p e e t w a gleichzeitig, bei Oryctolagus ist die k a u d a l e A m n i o n f a l t e vorzeitig a u s g e b i l d e t . Bei Didelphis eilt die K o p f k a p p e wie bei S a u r o p s i d e n v o r a u s . Die A l l a n t o i s ist bei Didelphis f r ü h s t a r k v a s k u l a r i s i e r t . Sie bleibt im W a c h s t u m z u r ü c k u n d erreicht nie die K e i m b l a s e n o b e r f l ä c h e (Abb. 11, 13), s o n d e r n liegt in einer B u c h t des großen D o t t e r s a c k e s . Im

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E i h ä u t e u n d P l a c e n t a t i o n bei M e t a t h e r i a

Gegensatz zu den E u t h e r i a , bei denen sich der Coelomspalt bis z u m Sinus t e r m i n a l i s a u s d e h n t u n d d a m i t die D o t t e r s a c k z i r k u l a t i o n v o l l s t ä n d i g v o n der K e i m b l a s e n o b e r f l ä c h e a b d r ä n g t , bleibt bei Didelphis in einem großen Bezirk der D o t t e r s a c k B e s t a n d t e i l der A u ß e n w a n d der K e i m b l a s e (Abb. 10a, 11). D a s d e f i n i t i v e C h o r i o n l ä ß t bei Didelphis a) Serosa (echtes Chorion) =

also drei Zonen e r k e n n e n :

E k t o d e r m + S o m a t o p l e u r a (Abb. I I b ) .

b) V a s k u l a r i s i e r t e s O m p h a l o c h o r i o n = Dottersackentoderm.

E k t o d e r m + n i c h t g e s p a l t e n e s Mesoderm

c) N i c h t v a s k u l a r i s i e r t e s O m p h a l o c h o r i o n =

Ektoderm + 1

2 J i

+

Dottersackentoderm. 5

i

5

Ss

7

'FX.

imm

Abb. 12 A b b . 12. Didelphis marsupialis virginiana KERR. Bildung der A m n i o n f a l t e n u n d Schluß des A m n i o p o r u s , a) a m E n d e des 9. Tages, b) A n f a n g des 10. Tages, c) 10. T a g , d) Mitte des 10. Tages. N a c h MCCRADY, 1938 A b b . 1 3 . S a g i t t a l s c h n i t t e durch das C a u d a l e n d e v o n E m b r y o n e n v o n Didelphis marsupialis virginiana KERR. K l o a k e n m e m b r a n , caudale A m n i o n f a l t e , Exocoel, E n d d a r m , Allantoisanlage. Kein Canalis neurentericus. a) E n d e 9. T a g , b) A n f a n g 10. T a g , c) Mitte 10. T a g , d) E n d e 10. Tag. N a c h MCCRADY, 1938 1 Entoderm 2 Caudale Amnionfalte 3 Kloakenmembran 4 Allantoisanlage

5 Enddarm 6 Amnionhöhle 7 Amnion S Exocoel

W i r k ö n n e n also z u s a m m e n f a s s e n : Bei Didelphis v e r d r ä n g t der D o t t e r s a c k , u m g e k e h r t wie bei E u t h e r i a , das Exocoel, so d a ß das A m n i o n im g a n z e n zu P r o a m n i o n wird. D o t t e r s a c k g e f ä ß e persistieren im Chorion. Da die Allantois völlig v o m D o t t e r s a c k u m h ü l l t wird u n d n i c h t die K e i m b l a s e n o b e r f l ä c h e erreicht, k a n n sie n i c h t an den n u t r i t i v e n u n d r e s p i r a t o r i s c h e n Aufg a b e n beteiligt sein. Sie dient ausschließlich als H a r n s a c k . Der G a s a u s t a u s c h ist n u r ü b e r den D o t t c r s a c k möglich. K u r z vor der G e b u r t b r i c h t die K l o a k e n m e m b r a n (Abb. 13) d u r c h . J e t z t erfolgt die H a r n e n t l e e r u n g in den A m n i o n s a c k , die Allantois kollabiert. Die K e i m b l a s e n o b e r f l ä c h e bildet im Bereich des v a s k u l a r i s i e r t e n O m p h a l o c h o r i o n s F a l t e n , die sich eng in korr e s p o n d i e r e n d e B u c h t e n des E n d o m e t r i u m s einfügen. Die E r n ä h r u n g des K e i m e s erfolgt d u r c h R e s o r p t i o n v o n H i s t i o t r o p h e . Bei der G e b u r t v e r b l e i b t d a s Chorion in u t e r o u n d wird resorbiert ( k o n t r a d e c i d u a t e r T y p ) . A m n i o n u n d Allantois w e r d e n mit d e m E m b r y o d u r c h die m e d i a n e u n p a a r e V a g i n a (Sinus vaginalis), die k u r z vor der G e b u r t in den U r o g e n i t a l k a n a l d u r c h b r i c h t , geboren. Hier sei k u r z auf die Methode, wie das Neugeborene in das M a r s u p i u m gelangt, eingegangen, da dieses P r o blem v o n B e d e u t u n g f ü r die B e u r t e i l u n g des physiologischen Reifegrades des Neugeborenen u n d d a m i t indirekt auch f ü r den zeitlichen Ablauf der Organogenese ist ( ü b e r s t ü r z t e A u s b i l d u n g der Vordergliedmaßen, z e n t r a l nervöse Mechanismen). N a c h älterer, nicht b e s t ä t i g t e r A n s i c h t b r i n g t das M u t t e r t i e r die J u n g e n m i t ihren Lippen in den B r u s t b e u t e l [868b, 598a]. Diese A n g a b e wird neuerdings v o n HEDIGER [566a] f ü r Macropus als A u s n a h m e fall b e s t ä t i g t . Bereits 1913 h a t t e GOERLING b e o b a c h t e t [448 b], d a ß das J u n g e v o n Macropus rufus DESMAREST m i t den V o r d e r e x t r e m i t ä t e n a k t i v in den B r u s t b e u t e l k l e t t e r t . HARTMANN [545a] u n d MCCRADY [854] k o n n t e n diese A r t

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D. S t a r c k : O n t o g e n i e u n d E n t w i c k l u n g s p h y s i o l o g i e der

Säugetiere

des T r a n s p o r t e s f ü r Didelphis b e s t ä t i g e n . Die D a u e r der W a n d e r u n g b e t r ä g t 30 M i n u t e n . Die M u t t e r leckt w ä h r e n d der G e b u r t eine S p e i c h e l s p u r v o n d e r V u l v a z u m M a r s u p i u m , die o f f e n b a r n o t w e n d i g e V o r a u s s e t z u n g f ü r W e g f i n d u n g u n d W a n d e r u n g ist. S e t z t m a n n e u g e b o r e n e B e u t e l r a t t e n in d e n t r o c k e n e n Pelz d e r M u t t e r , so k ö n n e n sie sich n i c h t f o r t b e w e g e n . Die N e u g e b o r e n e n sind n e g a t i v g e o t r o p i s c h ( V e s t i b u l a r i s f u n k t i o n i e r t n o c h n i c h t ) . H a b e n sie d a s M a r s u p i u m e r r e i c h t , so f i n d e n sie m i t S i c h e r h e i t die Z i t z e ( O r i e n t i e r u n g s m e c h a n i s m u s u n b e k a n n t , sicher n i c h t o p t i s c h ) . Die e r g r i f f e n e Zitze schwillt m i t i h r e m , im Maul des J u n g e n b e f i n d l i c h e n Teil an, so d a ß d a s J u n g e d u r c h eine A r t D r u c k k n o p f m e c h a n i s m u s f i x i e r t ist. E i n e o r g a n i s c h e V e r b i n d u n g v o n M u t t e r u n d K i n d k o m m t n i c h t z u s t a n d e . E n t g e g e n einer v e r b r e i t e t e n M e i n u n g w i r d , j e d e n f a l l s bei Didelphis, die Milch n i c h t d e m J u n g e n ins Maul g e s p r i t z t , s o n d e r n d a s N e u g e b o r e n e ist b e r e i t s f ä h i g , zu s a u g e n (s. B e i t r a g HEDIGER: V e r h a l t e n der M a r s u n i a l i e r [854] 10, 9).

Die V e r h ä l t n i s s e bei Dasyurus ( A b b . 14) ä h n e l n w e i t g e h e n d denen bei Didelphis, was A n o r d n u n g u n d S t r u k t u r d e r E i h ü l l e n b e t r i f f t . Hingegen leiten die B e f u n d e am T r o p h o b l a s t e n bereits zu den Z u s t ä n d e n , wie wir sie bei Perameles f i n d e n , ü b e r , ohne d a ß d a m i t 7

6

5

4

S

4

A b b . 14. S c h e m a der A n o r d n u n g der Eih ä u t e bei Dasyurus quoll ZIM. = D. viverrinus S H A W , ( a ) u n d lsoodoti obesulus SHAW u n d NODDER ( P e r a m e l e s ) i m V e r g l e i c h 1 2 3 4 5 G 7 8 9

Sinus terminalis Dottersack Allantois Exocoel Anheftung Amnionhöhle Proamnion Placenta Amnion

etwas ü b e r die R i c h t u n g des E v o l u t i o n s a b l a u f s a u s g e s a g t sein soll. Am u n t e r e n Pol der Keimblase persistiert die b i l a m i n ä r e O m p h a l o p l e u r a ; hier b e s t e h t der T r o p h o b l a s t aus f l a c h e n , ind i f f e r e n t e n Zellen. An diese Zone schließt sich ein g ü r t e l f ö r m i g e r A b s c h n i t t der b i l a m i n ä r e n O m p h a l o p l e u r a an, der bis an den Sinus t e r m i n a l i s h e r a n r e i c h t u n d d u r c h hohes T r o p h o b l a s t epithel (Abb. 14) ausgezeichnet ist. Dieser T r o p h o b l a s t besitzt invasive F ä h i g k e i t e n . Er zers p r e n g t die K o n t i n u i t ä t des u t e r i n e n E p i t h e l s u n d schiebt sich bis an die m ü t t e r l i c h e n Blutkapillaren v o r . M a t e r n e u n d f e t a l e E p i t h e l m a s s e n bilden eine A r t Mischgewebe ( D i p l o p l a s m a FLYNN), in d e m die einzelnen B e s t a n d t e i l e schwer u n t e r s c h e i d b a r sind. In d e m beschriebenen Bezirk der K e i m b l a s e n w a n d erfolgt die R e s o r p t i o n v o n N a h r u n g s s t o f f e n , die o f f e n b a r in den D o t t e r s a c k sezerniert u n d hier v o m E m b r y o n u t z b a r g e m a c h t w e r d e n . Angeblich k o m m t es stellenweise z u r E r ö f f n u n g m a t e r n e r B l u t r ä u m e d u r c h den T r o p h o b l a s t e n . Im Bereich der Area v a s c u l o s a ist éine A r t p r i m i t i v e r epitheliochorialer P l a c e n t a ausgebildet. Die f e t a l e n K a p i l l a r e n liegen basal d e m T r o p h o b l a s t e p i t h e l , die m a t e r n e n Kapillaren d e m U t e r u s e p i t h e l an, so d a ß keine n e n n e n s w e r t e n B i n d e g e w e b s s c h i c h t e n sich t r e n n e n d zwischen G e f ä ß n e t z e u n d E p i t h e l einschieben. Diese Zone d ü r f t e vor allem dem G a s a u s t a u s c h dienen. Doch ist die D i c h t e des K a p i l l a r n e t z e s im E n d o m e t r i u m a m g r ö ß t e n im Bereich der A n h e f t u n g s z o n e , die in erster Linie die A u s t a u s c h v o r g ä n g e ermöglicht. Die A l l a n t o i s erreicht v o r ü b e r g e h e n d das Chorion ohne m i t diesem zu v e r k l e b e n . Sie bildet sich r e l a t i v schnell z u r ü c k . Bei Phascolarctos f i n d e n sich ähnliche Verhältnisse. Hier erfolgt die A n h e f t u n g j e d o c h im u n t e r e n gefäß- u n d m e s o d e r m freien Bezirk der K e i m b l a s e n w a n d . Die Allantois v e r w ä c h s t mit dem Chorion, j e d o c h erfolgt in diesem Bereich keine A n h e f t u n g . H y p e r t r o p h i e des T r o p h o b l a s t e n wird im Bereich u n t e r h a l b des Sinus t e r m i n a l i s b e o b a c h t e t . Die V e r h ä l t n i s s e bei Perameles b e d ü r f e n einer e i n g e h e n d e r e n B e t r a c h t u n g , d a es bei dieser F o r m zu einer e c h t e n a l l a n t o i d e n P l a c e n t a r b i l d u n g k o m m t (Abb. 14b). Allerdings ist die N a t u r dieser P l a c e n t a lange Zeit h i n d u r c h u m s t r i t t e n gewesen. Die F o r m a t i o n d e r E i -

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Eihäute und Placentation bei Metatheria

h ä u t e erfolgt in ä h n l i c h e r W e i s e wie bei Didelphis. Die A l l a n t o i s ist ziemlich a u s g e d e h n t u n d v e r k l e b t mit d e m C h o r i o n . In diesem Feld k o m m t es a u c h z u r A n h e f t u n g der K e i m blase. D a s E p i t h e l des g r a v i d e n U t e r u s t r a n s f o r m i e r t sich zu einem m a t e r n e n S y n c y t i u m , d a s n a c h basal hin l a p p e n a r t i g e V o r s p r ü n g e bildet. In die F a l t e n zwischen den L ä p p c h e n dringen m a t e r n e Kapillaren ein. Diese w e r d e n schließlich in das S y n c y t i u m a u f g e n o m m e n . Die E p i t h e l kerne s a m m e l n sich in den basalen P a r t i e n des S y n c y t i u m s an. In einem s c h e i b e n f ö r m i g e n \ 2 3 Bezirk der K e i m b l a s e n w a n d v e r k l e b t die Allantois mit d e m Chorion (Abb. I 4 b ) . Dieses A l l a n t o c h o r i o n wird v o n der Allantois her v a s k u l a r i s i e r t u n d zeigt eine T r o p h o b l a s t v e r -^S5^ f d i c k u n g . Hier erfolgt die A n h e f t u n g . Wir k ö n n e n & ^ / also drei Zonen der K e i m b l a s e n w a n d u n t e r scheiden:

Abb. 15. Perameles (Isoodon ?). Schematische Darstellung

der Ausbildung der allantoiden Placenta. a) Bildung eines maternen Symplasmas. Drüsen und materne Kapillaren durchsetzen das Symplasma. Die Kapillaren verzweigen sich in oberflächlichen Schichten, b) Anlagerung des Chorions an das Endometrium. Differenzierung von Cyto- und Syncytiotrophoblast. Materne Drüsenmündungen von Trophoblast verschlossen. Materne Kapillaren reichen bis an den Cytotrophoblast heran, c) Vaskularisation des Chorions. Materne Kapillaren verzweigen sich unter dem Trophoblasten. Bildung des feto-maternen Mischgewebes, d) Cytotrophoblast und maternes Symplasma sind als selbständige Schichten verschwunden. Fetale und m a t e r n e Kapillaren kommen in engen K o n t a k t (Placenta endothelio-endothelialis). Nach FLYNN (Quart. J . micr. sei. 67, 1923) 1 2 3 4 5

Drüse Materne Kapillaren Maternes Symplasma Materne Kapillaren Cytotrophoblast

G 7 S 9

Syncytiotrophoblast Allantoiskapillaren Krypte Allantoismesenchym

1. A l l a n t o c h o r i o n - B e z i r k

angeheftet

2. Area vasculosa

nicht angeheftet

3. b i l a m i n ä r e O m p h a l o p l e u r a , n i c h t v a s k u l a r i s i e r t . . n i c h t a n g e h e f t e t Das m a t e r n e S y n c y t i u m ist a m dicksten im Bereich der a l l a n t o i d e n Zone u n d a m niedrigsten im Bereich der n i c h t v a s k u l a r i s i e r t e n Zone. In diesem (3.) Bezirk ist R e s o r p t i o n v o n H i s t i o t r o p h e in d a s L u m e n des D o t t e r s a c k e s möglich. H I L L h a t t e n u n ursprünglich a n g e n o m m e n [600], d a ß der T r o p h a b l a s t im Bereich des A l l a n t o c h o r i o n s degeneriere u n d v e r s c h w i n d e . Allantoiskapillaren sollten in d a s m a t e r n e S y n c y t i u m v o r d r i n g e n u n d sich u n m i t t e l b a r an die m a t e r n e K a p i l l a r w a n d a n l a g e r n . D a die E n d o t h e l i e n der beiden K a p i l l a r g e b i e t e e r h a l t e n bleiben, w ü r d e die Perameles-Placenta einen e n d o t h e l i o - e n d o t h e l i a l e n C h a r a k t e r h a b e n . Diese Auff a s s u n g w u r d e auf G r u n d eines reicheren Materiales revidiert [384, 607], T a t s ä c h l i c h s c h w i n d e t im Bereich der A l l a n t o p l a c e n t a der T r o p h o b l a s t n i c h t , s o n d e r n es k o m m t z u r Bildung eines f e t o - m a t e r n e n M i s c h g e w e b e s (Abb. 15). Der T r o p h o b l a s t l ä ß t eine tiefe C y t o t r o p h o b l a s t s c h i c h t u n d eine oberflächliche S y n c y t i u m l a g e e r k e n n e n . Den C y t o t r o p h o b l a s t e n allein

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D. S t a r c k : O n t o g e n i e u n d E n t w i c k l u n g s p h y s i o l o g i e der S ä u g e t i e r e

Tabelle IV.

Tabellarische

Ü b e r s i c h t ü b e r d e n A b l a u f d e r E m b r y o n a l e n t w i c k l u n g v o n Didslphis virginiana KERR. ( n a c h MacCRADY 1938 [854]).

12.—36. S t u n d e post coit.

B e f r u c h t u n g , 2. R e i f u n g s t e i l u n g , Schalenbildung

2. T a g

E i e r r e i c h t d e n U t e r u s i m V o r k e r n s t a d i u m , 1. F u r c h u n g s t e i l u n g ,

3. T a g 4. T a g 5.—6. Tag

Tubenwanderung,

Ablagerung

der

marsupialis

Albumenschicht,

Dotterelimination

D i e e r s t e F u r c h u n g s t e i l u n g ist 3 0 S t d n . n a c h E i n t r i t t d e s E i e s in d e n U t e r u s b e e n d e t ( = 5 4 S t d n . p o s t coit.). 2 . — 4 . F u r c h u n g s t e i l u n g , D r e i - v i e r Z e l l e n s t a d i u m . unilaminäre Blastocyste, Entodermbildung. Schildbildung (Medullarplatte nach MacCRADY). A u s d e h n u n g d e r K e i m b l a s e . B i l d u n g d e s d e f i n i t i v e n E n t o d e r m s , b i l a m i n ä r e B l a s t o c y s t e . A m E n d e d e s 6. T a g e s b e k o m m t die M e d u l l a r p l a t t e K o n t a k t m i t d e r S c h a l e n h a u t , d i e E n t o d e r m u m w a c h s u n g w i r d a b geschlossen. D u r c h m e s s e r der Blastocyste jetzt 0,75 m m . A k t i v i e r u n g der Uterindrüsen, Uterinmilchbildung beginnt.

7. T a g

Späte bilaminäre Blastocyste, Primitivstreifen, mesodermaler

8. T a g

Primitivknoten, Primitivgrube, Verlängerung der Medullarplatte, Chordabildung, Medullarrinne, A b h e b u n g des Kopfendes, Coelomspalt, Somitenbildung beginnt.

9. T a g , erstes Drittel

A u f t r e t e n der Herzschläuche, erste Gefäßanlagen, erste Anlage der Sinnesorgane. Nephrogene Leiste, erste S c h l u n d t a s c h e n . H y p o p h y s e n p l a t t e u n d R a c h e n m e m b r a n . P r o a m n i o n . Medullarrinne und Neuralleiste.

zweites Drittel

N e u r a i r o h r s c h l u ß b e g i n n t . F u s i o n d e r H e r z s c h l ä u c h e in B u l b u s g e g e n d , E n t s t e h u n g d e s S i n u s v e n o s u s . L u n g e n a n l a g e n o c h v o r B i l d u n g eines P h a r y n x b o d e n s . S c l e r o t o m e . T i e f e Ohrgrube. Plattenförmige Vorderextremität.

letztes Drittel

K o p f b e u g e . Beginn der A m n i o n b i l d u n g . Fusion d e r H e r z s c h l ä u c h e im V e n t r i k e l a b s c h n i t t . A u f t r e t e n der Vena cardinalis post. Durchmesser der Keimblase 9 — 1 0 m m . E m b r y o 6 m m lang. Nackenbeuge. Lungenknospen. Schwanzfalte des Amnions. U m b i l d u n g e n im Gefäßsystem. Beginn des Kreislaufes.

10. T a g , erstes Drittel

Halbmond.

zweites Drittel

Ventral konvexe L u m b a i k r ü m m u n g . Urnierentubuli. Leberdivertikel. Plexus venosus paracardinalis. Venen der E x t r e m i t ä t e n k n o s p e . Allantois. Schluß der O h r b l a s e u n d des v o r d e r e n N e u r o p o r u s . R i e c h p i a k o d e . I m Z e n t r a l n e r v e n s y s t e m b e g i n n t die D i f f e r e n z i e r u n g d e r N e u r o n e ( M a n t e l s c h i c h t ) . A o r t e n b o g e n I — I V g e b i l d e t , V in B i l d u n g .

letztes Drittel

Bursa pharyngica. Thyreoideadivertikel. Dorsale Pankreasanlage abgrenzbar, bevor der Magen erkennbar wird. Schwanzknospe. Verlängerung der Vorderextremität, hintere E x t r e m i t ä t bildet n o c h kein K n o s p e n s t a d i u m . D u r c h b r u c h der R a c h e n m e m b r a n . A b g l i e d e r u n g d e r T r a c h e a . D u c t u s e n d o l y m p h a t i c u s . A o r t e n b o g e n I in R ü c k b i l d u n g .

11. T a g , erste H ä l f t e

Sekundäre (konvexe) Lendenkrümmung. Paddelform der Armanlage. Vorwölbung der A l l a n t o i s ü b e r die K ö r p e r k o n t u r . D e u t l i c h e S c h w a n z b i l d u n g . N a s e n g r u b e . B r o n c h i a l k n o s p e n . A u f t r e t e n d e r A a . p u l m o n a l e s als A o r t e n ä s t e ( n i c h t = 6. K i e m e n b o g e n a r t e r i e ) . 7. A r t e r i e n b o g e n als K a p i l l a r g e f l e c h t a n g e l e g t . A u f t r e t e n v o n L e b e r z e l l s t r ä n g e n . B i l d u n g v o n S e p t u m t r a n s v e r s u m u n d P l e u r o p e r i c a r d i a l m e m b r a n . K o p f n e r v e n ( a u ß e r I I I , IV, V I ) g e b i l d e t . B e g i n n d e r D i f f e r e n z i e r u n g in d e r R e t i n a . B r a c h i a l p l e x u s g e b i l d e t . I m L u m b a i bereich B i l d u n g v o n Spinalganglien a u s der Neuralleiste im Gange. Genitalleiste.

11. T a g , zweite Hälfte

Gesichtswülste und Aurikularhöcker. Fingerleisten an der H a n d . Beinanlage knospenf ö r m i g . A n l a g e r u n g des Chorions m i t A r e a vasculosa a n das E n d o m e t r i u m . B i l d u n g einer e i n z i g e n g r o ß e n V. o m p h a l o m e s e n t e r i c a . A u f t r e t e n d e r e r s t e n L y m p h g e f ä ß a n l a g e n ( J u gulare L y m p h s ä c k e u n d Duct. thoracicus unabhängig voneinander angelegt). Ureterknospe und metanephrogenes Blastem. A u f t r e t e n der Augenmuskelnerven. Grenzstrang i m B r u s t b e r e i c h g e b i l d e t . M e s e n c h y m a t i s c h e O h r k a p s e l . W o L F F S c h e r G a n g ö f f n e t sich in d i e K l o a k e . U r n i e r e n s e k r e t i o n b e g i n n t . H e r z o h r e n .

12. T a g , erste Hälfte

A l l a n t o i s s t a r k v e r g r ö ß e r t (auf z / 3 K ö r p e r l ä n g e ) . F i n g e r k n o s p e n a n d e r H a n d . P a d d e l f o r m der Fußanlage. Obere Lidfalte fehlt noch. Leber stark vergrößert. Beginn der Bildung der Vena cava caudalis. Nebennierenanlage. S e p t u m p r i m u m im Vorhof, m e h r f a c h perf o r i e r t . T h y r o i d e a in H ö h e d e r 5. S c h l u n d t a s c h e . E p i t h e l k ö r p e r c h e n g e b i l d e t . C a e c u m . Als e r s t e r D e c k k n o c h e n t r i t t d i e C l a v i c u l a a u f . Beide Augenlidfalten v o r h a n d e n . Freie Finger an der H a n d . M u n d ö f f n u n g meist offen. M a x i m a l e A u s d e h n u n g d e r A l l a n t o i s . B i l d u n g d e r V. c a v a c a u d a l i s . K e i n S e p t u m s e c u n d u m . E p i t h e l k ö r p e r c h e n w e r d e n ins M e d i a s t i n u m v e r l a g e r t . N a b e l b r u c h . G a u m e n f o r t sätze. K o p f n e r v e n erreichen B l a s t e m e der E n d o r g a n e . Bildung des hinteren Bogenganges. Verschluß von Lidspalten und Ohröffnungen. Oralschild. Krallen an H a n d , Fingerleisten a m F u ß . N a b e l b r u c h reponiert. M a m m a r a n l a g e n (keine einheitliche Milchleiste). M u s k u l larisierung des Zwerchfells. S c h w a n z d a r m v e r s c h w u n d e n . Urogenital Öffnung u n d A n u s g e t r e n n t (keine echte Kloake!). S c h l u ß des s e k u n d ä r e n G a u m e n s . B i l d u n g des P l e x u s c h o r i o i d e u s i m 4. V e n t r i k e l . A u s b i l d u n g d e s l a t e r a l e n B o g e n g a n g e s u n d d e s j A c o ß s o N S c h e n Organes. Chondrifikation der Ohrkapsel. Bildung der Trachealknorpel. O r a l s c h i l d r e s o r b i e r t . P a r t u s . W a n d e r u n g ins M a r s u p i u m , A n h e f t u n g a n die Z i t z e . A u f b l ä h u n g des R u m p f e s d u r c h F ü l l u n g von L u n g e n u n d Magen. N a b e l b i l d u n g .

12. T a g , zweite Hälfte

13. T a g , erste Hälfte

13. T a g , zweite Hälfte

Keimzellen u n d K e i m z e l l e n b i l d u n g — Spermien der M a m m a l i a

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h a t t e H I L L ursprünglich als vollständigen Trophoblasten gedeutet. Die S y n c y t i o t r o p h o b l a s t l a g e verschmilzt mit dem maternen Syncytium. Schließlich wird der ganze Cytotrophoblast der Placentarzone bei der Syncytiumbildung aufgebraucht. Die Kerne des Syncytiotrophoblasten gelangen in das materne Syncytium; die mütterlichen Syncytiumkerne bilden sich allmählich zurück. Schließlich dringen auch die allantoiden Kapillaren in das syncytiale Mischgewebe ein, die maternen Kerne verschwinden fast vollständig. Damit k o m m t der zuvor beschriebene e n d o t h e l i o - e n d o t h e l i a l e P l a c e n t a r t y p zustande, allerdings auf dem Wege über ein fetomaternes Mischgewebe, nicht — wie ursprünglich angenommen wurde — durch Degeneration des Trophoblasten. Maternes Bindegewebe oder materne Gefäßwände werden vom Trophoblasten nie angegriffen. Die völlig differenten Eigenschaften des Trophoblasten lassen vermuten, daß die Perameles-Placenta eine eigene Spezialisation darstellt, die nicht mit der Placenta der Eutheria verglichen werden darf. 3. Keimzellen und Keimzellenbildung Die Spermien der Mammalia. Die m ä n n l i c h e n G a m e t e n sind strukturell gegenüber typischen Somazellen außerordentlich stark abgewandelt [1212], Sie müssen die Eizelle aktiv aufsuchen können. Ihre Gestalt ist daher weitgehend durch die Fähigkeit zur aktiven Bewegung geprägt. Die Spermien sind außerordentlich klein, kaum mit Ballast- und Nährstoffen beladen. Das Volumen der Rinder-Spermie beträgt V20000 des Eizellvolumens [124], Im Vergleich mit anderen Zellen ist ihr Wassergehalt sehr niedrig (50% gegen ± 9 0 % , Bos). An der r e i f e n S p e r m i e (Abb. 16) unterscheidet man Kopf, Mittelstück und Schwanz. Der K o p f enthält das Kernmaterial, doch ist es bisher auch elektronenoptisch nicht gelungen, C h r o m o s o m e n im Spermienkopf nachzuweisen. Köpfe von Rinderspermien enthalten Desoxyribonucleinsäure (43%) und Protein (57%). Etwa die Hälfte des Proteins besteht aus Arginin [124], Der DNS-Gehalt soll annähernd 5 0 % der gleichen Substanz der diploiden Zellen betragen. Da die Hälfte aller Säugerspermien eines Ejaculates 1 x-Chromosom, die andere Hälfte 1 y-Chromosom enthalten, hat man versucht, durch Kernvolumenbestimmungen zwei Größenklassen zu differenzieren. Diese Versuche haben kein überzeugendes Ergebnis erbracht. Das C y t o p l a s m a ist bis auf geringe Reste rückgebildet. Das M i t t e l s t ü c k (Abb. 16) gliedert sich in den H a l s mit dem vorderen Centriol ( = Kopfscheibe) und das V e r b i n d u n g s s t ü c k . Die zarte plasmatische Hülle des Verbindungsstückes setzt sich auf den Schwanzfaden fort. Verbindungsstück und Schwanz sind von einem Fibrillensystem durchzogen, das sich als A c h s e n f a d e n bis zur Schwanzspitze fortsetzt. Das Endstück des Schwanzfadens besteht scheinbar aus dem freien Achsenfaden, ist aber tatsächlich von einer sehr dünnen Cytoplasmaschicht umschlossen. Die Spermien der Säuger sind in ihrem Grundbauplan sehr ähnlich, so daß wir eine allgemeine Schilderung des Baues vorausschicken können. Dennoch ist die F o r m e n m a n n i g f a l t i g k e i t so groß, daß es möglich ist, aus dem morphologischen Befund eine Gruppendiagnose zu stellen. Stärkere Abweichungen vom generellen Typ zeigen die Prototheria, deren Spermien denen der Sauropsiden ähneln (Tachyglossus, Abb. 16f). Auch die Metatheria zeigen spezifische G r u p p e n m e r k m a l e . Gesetzmäßige Beziehungen zwischenSpermienlänge und Körpergröße der Art bestehen nicht. Die lichtmikroskopische Untersuchung derSpermien war relativ f r ü h zu einem Abschluß gelangt, da die geringe Größe der Feinbauanalyse Schwierigkeiten bereitete. Untersuchungen mittels Ultraviolettphotographie [835 a] f ü h r t e n weiter und erbrachten den Nachweis der B e c h e r h ü l s e . Elektronenoptische Untersuchungen der Spermien von Bos, Ovis, Equus, Canis und Homo [22, 201, 203, 867, 1203, 204, 1035] haben viele lichtmikroskopisch nach-

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D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

weisbare S t r u k t u r e n a u f k l ä r e n k ö n n e n u n d d a r ü b e r h i n a u s Einzelheiten des s u b m i k r o s k o p i schen B a u e s e r k e n n e n lassen, a n d e r e r s e i t s aber a u c h neue F r a g e n a u f g e w o r f e n . Eine E i n i g u n g ü b e r die D e u t u n g der e l e k t r o n e n o p t i s c h e n B e f u n d e ist in vielen P u n k t e n noch n i c h t erzielt.

A At ax C,

Akrosom Akrosomkappe Achsenfaden Fibrilläre Hülle a u ß e n von m„.

Cs

Umwickelungen (doppels p i r a l i g ) u m Cm. cf CentralfibriUe Cm Membranöses Band d Zwillingsfibrillen de Distales Centriol £ Kernring e Äquatoriales Segment en E n d s t ü c k des Schwanzes F Fibrillenbündel f Einzelfibrillt; Fib F i b r i l l e n d e r K o p f k a p p e 0 Galea n H a l s s p a l t (ist m ö g l i c h e r weise keine reale S p a l t bildung) H Hals 1 Zwischenmembran am Kopf K Kopf M Mittelstück m0 Membran um Achsenfaden M 1, 2, 3, 4 M e m b r a n e n M 7 Membran um jedes F Ms Mikrosomen N Kernmembran P Hintere Kopfhülle pC Proximales Centriol Pf Perforatorium PI Plasmarest R Bogenförmige Verdickung im Kopf S Schwanz Sr Schlußring U Initialstelle des Ultraschalleffekts V Vakuole

Abb. 16. Form und S t r u k t u r der Spermien von Säugetieren, a) Ovis aries L. Schema'nach RANDALL und FKIEDLAENDER. b) Ovis aries L. Schema der K o p f s t r u k t u r auf Grund elektronenoptischer Untersuchungen nach RANDALL und FRIEDLÄNDER, c) Ovis aries L. Fibrillär membranöse Verbindungen des Halses, auf Grund elektronenoptischer Untersuchungen nach RANDALL und FRIEDLÄNDER, d) Ovis aries L. Mittelstück, Längsschnitt, auf Grund elektronenoptischer Untersuchungen von RANDALL und FRIEDLÄNDER, e) Mensch, Schema des Baues eines Spermiums nach STIEVE auf Grund lichtmikroskopischer Untersuchungen, f) Tachyglossus, Spermium nach RETZIUS. g) Cavia porcetlus L. Gesamtbild eines Spermiums nach MEVES. h) Mus musculus L. Spermium nach NELSEN. i, k) Metachirus opossum quica Temm. Spermium in Seitenansicht (1) und Flächenansicht (k) nach FÜRST. 1) Ovis aries L. Schematischer Querschnitt durch das H a u p t s t ü c k des Spermienschwanzes, auf Grund elektronenoptischer U n t e r s u c h u n g e n n a c h RANDALL u n d FRIEDLÄNDER

W i r legen unserer D a r s t e l l u n g die B e f u n d e an Bos, Ovis u n d Homo z u g r u n d e . B e s o n d e r h e i t e n der einzelnen t a x o n o m i s c h e n G r u p p e n w e r d e n anschließend tabellarisch z u s a m m e n g e s t e l l t (cf. pg. 34). Der K o p f des S p e r m i u m s ist v o n einer sehr z a r t e n C y t o p l a s m a h ü l l e (100 mp bei Capra) überzogen. Diese k a n n zweischichtig sein ( H o m o [22]). Der Kopf ist p l a t t , oval oder b i r n f ö r m i g . Die S c h w a n z i n s e r t i o n erfolgt meist exzentrisch (Bos, Primates). Der h i n t e r e K o p f a b s c h n i t t

Keimzellen und Keimzellenbildung — Spermien der Mammalia

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e n t h ä l t d a s C h r o m a t i n ( p o s i t i v e FEULGEN-Reaktion) u n d w i r d v o n einer a r g e n t o p h i l e n B e c h e r h ü l s e u m f a ß t ( A b b . 16e). Diese schließt v o r n e m i t e i n e m R a n d r e i f e n a b . Der a p i k a l e Teil des K o p f e s ist v o n einer K o p f k a p p e ü b e r k l e i d e t , die bis z u m Ä q u a t o r r e i c h t . D u r c h h y p o t o n i s c h e s M e d i u m k a n n die K o p f k a p p e z u r Q u e l l u n g g e b r a c h t u n d d a d u r c h d e u t l i c h g e m a c h t w e r d e n . A u ß e r d e r t r a n s p a r e n t e n G r u n d m e m b r a n sind f i b r i l l ä r e u n d g l o b u l ä r e B e s t a n d t e i l e in der K o p f k a p p e n a c h g e w i e s e n . M i ß b i l d u n g e n , V e r f o r m u n g e n , a u c h V e r l u s t d e r K o p f k a p p e sind bei Bos häufig und verursachen Sterilität. F o r m u n d G r ö ß e d e r S p e r m i e n k ö p f e zeigen eine b e t r ä c h t l i c h e i n t r a s p e z i f i s c h e V a r i a b i l i t ä t , j e d o c h ist die V a r i a b i l i t ä t bei den S p e r m i e n eines I n d i v i d u u m s gering. B e i m Stier k o m m e n I n d i v i d u e n m i t k u r z e n b r e i t e n , a n d e r e m i t l a n g e n s c h m a l e n S p e r m i e n k ö p f e n vor. Ausg e s p r o c h e n e Z w e r g - u n d R i e s e n f o r m e n sind als p a t h o l o g i s c h zu b e w e r t e n . A m v o r d e r e n K o p f e n d e liegt d a s A k r o s o m ( A k r o b l a s t ) ( A b b . 16b). Es e n t s t e h t a u s d e m Idiozom ( = Nebenkern, wahrscheinlich mit dem GoLGi-Apparat identisch). Elektronenoptisch l ä ß t sich die n u r a p i k a l a u s g e b i l d e t e A k r o s o m k a p p e v o m e i g e n t l i c h e n A k r o s o m , d a s bis z u m Ä q u a t o r r e i c h t , u n t e r s c h e i d e n . F l u o r e s z e n z m i k r o s k o p i s c h ( A k r i d i n o r a n g e ) [124] l ä ß t sich an l e b e n d e n S p e r m i e n d a s A k r o s o m b e s o n d e r s g u t d i f f e r e n z i e r e n . Es e r s c h e i n t in s e i n e m f r e i e n A n t e i l l e u c h t e n d r o t , w ä h r e n d d e r R e s t des K o p f e s g e l b g r ü n g e f ä r b t ist. Die B e d e u t u n g dieser R e a k t i o n ist u n b e k a n n t . Die F l u o r e s z e n z ist a u ß e r o r d e n t l i c h labil u n d v e r s c h w i n d e t a u c h im weiblichen Genitalschlauch, bevor das S p e r m i u m abstirbt. Die G e s t a l t des A k r o s o m s k a n n bei v e r s c h i e d e n e n A r t e n a u ß e r o r d e n t l i c h w e c h s e l n . Diese F o r m e i g e n a r t e n e r m ö g l i c h e n v o r allem die A r t d i a g n o s e a u s d e r S p e r m i e n f o r m . S e h r große, h a k e n - u n d s c h a u f e i f ö r m i g e A k r o s o m e f i n d e n sich v o r allem bei R o d e n t i a ( A b b . 16g, h). Diese B e f u n d e h a t t e n z u r d e r A n n a h m e g e f ü h r t , d a ß d e m A k r o s o m eine m e c h a n i s c h e B e d e u t u n g im S i n n e eines P e r f o r a t o r i u m s bei d e r - I m p r ä g n a t i o n d e r Eizelle z u k o m m t . Diese A u f f a s s u n g h a t sich n i c h t b e s t ä t i g t . In d e n v e r s c h i e d e n e n F o r m e n des A k r o s o m s k a n n m a n keinerlei A n p a s s u n g s e r s c h e i n u n g e r k e n n e n . O f f e n b a r h a t d a s A k r o s o m eine w i c h t i g e s t o f f l i c h e A u f g a b e bei d e r B i l d u n g der B e f r u c h t u n g s m e m b r a n (S. 56) u n d t r ä g t F e r m e n t e . D a s A k r o s o m g i b t eine positive Perjodsäure-ScHiFF-Reaktion (Mucopolysaccharide). E l e k t r o n e n o p t i s c h zeigt sich im h i n t e r e n K o p f b e r e i c h eine h i n t e r e K o p f k a p p e , die d e r B e c h e r h ü l s e e n t s p r e c h e n d ü r f t e . Sie e n d e t m i t einer g e z a c k t e n Grenzlinie ü b e r d e m R a n d reifen, d e n sie m i t d e r o b e r e n H ä l f t e j e d e r Z a c k e ü b e r g r e i f t ( A b b . 16, 17). Die h i n t e r e K o p f k a p p e e n t h ä l t reichlich f e i n e Fibrillen (60 bis 80 m ^ ) . Z w i s c h e n A k r o s o m u n d K e r n o b e r f l ä c h e ist m i t S i c h e r h e i t eine Z w i s c h e n m e m b r a n ( A b b . 1 6 b . J ) n a c h w e i s b a r . I h r e S t r u k t u r ist n i c h t b e k a n n t . I n n e n v o n ihr f o l g t schließlich eine w e i t e r e S c h i c h t , die als K e r n m e m b r a n g e d e u t e t wird ( A b b . 16b, 17). L i c h t m i k r o s k o p i s c h k a n n im v o r d e r e n K o p f a b s c h n i t t eine V a k u o l e n a c h g e w i e s e n w e r d e n . D e r F e i n b a u des I n n e r e n des S p e r m i e n k o p f e s ist a u c h e l e k t r o n e n o p t i s c h b i s h e r k a u m a u f g e k l ä r t . E r w i r d teilweise als h o m o gen, teilweise als g r a n u l ä r b e s c h r i e b e n . C h r o m o s o m e n n a c h w e i s e sind b i s h e r j e d e n f a l l s bei keiner Säuger-Art gelungen. D e r H a l s des S p e r m i u m s ist f l a c h . E r e n t h ä l t d a s v o r d e r e Centriol. I m H a l s b e r e i c h k a n n der Kopf g e g e n ü b e r d e m M i t t e l s t ü c k - S c h w a n z wie in e i n e m G e l e n k a b g e b o g e n w e r d e n . Dieser A b s c h n i t t ist m e c h a n i s c h w e n i g w i d e r s t a n d s f ä h i g , zeigt a b e r einen h ö c h s t k o m p l i z i e r t e n B a u ( A b b . 16c), der m ö g l i c h e r w e i s e a r t l i c h d i f f e r e n t ist. D e r Z u s a m m e n h a n g z w i s c h e n Kopf u n d H a l s w i r d d u r c h f i b r i l l ä r e S t r u k t u r e n g e w ä h r l e i s t e t , die im I n n e r e n des K o p f e s v e r a n k e r t sind u n d bis in den S c h w a n z z i e h e n . BRETSCHNEIDER [203] g i b t an, d a ß bei Bos die S c h w a n z f i b r i l l e n m i t t e l s einer K i t t s u b s t a n z in E i n d e l l u n g e n d e r K o p f b a s i s v e r a n k e r t seien. T a t s a c h e ist, d a ß an diesen Stellen leicht eine artefizielle L o s l ö s u n g des K o p f e s v o m M i t t e l s t ü c k erfolgen k a n n Starck, Ontogenie

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D. S t a r c k : Ontogenie und E n t w i c k l u n g s p h y s i o l o g i e der Säugetiere

und daß beim Stier oft in großer Zahl schwanzlose Köpfe als pathologischer Befund festzustellen sind (Sterilitätsursache). Auch das M i t t e l s t ü c k ist komplex gebaut. Es besitzt runden Querschnitt und ist dicker als der Schwanz (Ovis 800 m^ Durchm.). Lichtmikroskopisch beginnt das Verbindungsstück mit der Q u e r s c h e i b e (Abb. 16e). Zentral liegt der A c h s e n f a d e n mit der Zentralfibrille. Gegenüber dem Schwanz ist das Mittelstück durch den S c h l u ß r i n g (jENSENScher Ring) abgeschlossen.Querscheibe und Schlußring gehen aus dem distalen Centriol hervor. Um den Achsenfaden windet sich der S p i r a l f a d e n , der aus den verschmolzenen Mitochondrien entsteht ( M i t o c h o n d r i e n s c h e i d e ) (Abb. 16d, e). Die Mitochondrienspirale ist jetzt auch elektronenoptisch nachgewiesen [124], Im übrigen sind elektronenoptisch gerade im Mittelstück sehr komplizierte Strukturen beschrieben worden, deren Einzelheiten schwer zu deuten sind. Der Achsenfaden ist von einer Membran (Abb. 16d, m°) umgeben. Außen folgt eine fibrilläre Hülle (Abb. 16d, CJ, die ihrerseits von membranösen Bändern umhüllt wird. In diesen ist eine Querstreifung nachweisbar. Am S c h w a n z unterscheidet man Haupt- und Endstück. Das H a u p t s t ü c k hat elliptischen Querschnitt, der A c h s e n f a d e n selbst ist rund (Dicke des Hauptstückes Ovis 500 bis 530 m[x). Die Angaben über den fibrillären Aufbau des Achsenfadens sind nicht übereinstimmend, doch geben die meisten elektronenoptischen Untersucher an, daß zwei Z e n t r a l f i b r i l l e n von neun p e r i p h e r e n F i b r i l l e n umgeben werden. Um diese liegt nochmals eine M a n t e l s c h i c h t von neun weiteren Fibrillen, so daß im ganzen 20 Feinfibrillen vorhanden sind (Abb. 17b). Die gleiche Zahl findet A N B E R G für Homo [22], Nach R A N D A L L und FRIEDLÄNDER [1035] enthält der Achsenfaden eng gepackt sechs Doppelfibrillen, um die sich weitere sechs Doppelfibrillen in loser Anordnung gruppieren sollen. Dies ganze System wird von einer Membran umhüllt (Abb. 161, m°). Danach sollen also 24 Primitivfibrillen im Achsenfaden vorhanden sein. Die Dicke der Filamente beträgt 5 bis 10 m¡u. Der Achsenfaden ist kontraktil (vielleicht Kontraktion von Eiweißketten analog Myosin, Sicheres über den Kontraktionsmechanismus ist nicht bekannt). Das Hauptstück des Schwanzes besitzt eine p r o t o p l a s m a t i s c h e S c h e i d e , die auf dem Terminalstück sehr verdünnt ist. Übersicht über die Morphologie der Spermien in den einzelnen Ordnungen der M a m m a l i a : Prototheria: D i e Spermien v o n Tachyglossus [ 1 0 4 7 a ] sind lang und zugespitzt (Abb. 167). Der Kopf ist k a u m dicker als das Mittelstück und trägt ein spitzes A k r o s o m . D a s Mittelstück hebt sich deutlich ab. Die Spermien ähneln denen vieler A m p h i b i e n und Sauropsiden. Metatheria: U n t e r s u c h t sind Metachirus opossum quica (Abb. 16 i, k [410]), Didelphis marsupialis virginiana KERR [ 3 2 4 a , 854, 1142 b], Sminthropsis murina albipes WATERHOUSE = Phascologale albipes [410], Dasyurops maculatus KERR, Perameles nasuta GEOFFROY [124], D i e Spermien weichen stark v o n dem T y p der Prototheria und Eutheria ab. Als Beispiel sei auf Metachirus hingewiesen (Abb. 16f). Der Kopf ist scheibenförmig, hinten k o n k a v . Er läuft seitlich in zwei Fortsätze aus, die u m ihre Achse v e r w u n d e n sind. Vorderer R a n d des K o p f e s und Fortsätze sind stark lichtbrechend. D a s Mittelstück geht vorn in einen sehr fein z u g e s p i t z t e n Hals über; Didelphis und Perameles verhalten sich hierin ähnlich. Bei Didelphis ist das Verbindungsstück aus zwei H ä l f t e n z u s a m m e n g e s e t z t , zwischen die sich das H a u p t s t ü c k des S c h w a n z f a d e n s einfügt. D a s E n d s t ü c k des S c h w a n z e s ist sehr kurz und dünn. Länge des S p e r m i u m s v o n Phascologale 263 ¡i. Bei Dasyurops soll der Kopf s t a b f ö r m i g sein. W ä h r e n d der Spermiohistogenese bei Didelphis [324 a] ist der Spermienkopf mit den beiden Schenkeln quer z u m Mittelstück gestellt, so auch bei Dasyurops. Schließlich dreht sich der Kopf so, daß das Mittelstück zwischen die Schenkel zu liegen k o m m t . Die reifen Spermien legen sich m i t den K ö p f e n zu Doppelspermien z u s a m m e n . D i e B e d e u t u n g dieser Zusammenlagerung, die a u c h bei einigen E v e r t e b r a t e n v o r k o m m t , ist unb e k a n n t . Im O v i d u k t k o m m t es jedenfalls v o r der B e f r u c h t u n g stets zu einer T r e n n u n g der Paarlinge. Eutheria: I n s e c t í v o r a . Talpa, Erinaceus, Centetes, Seiifer [1047a], Ohne spezialisiertes Akrosom, Länge des Sperm i u m s v o n Erinaceus 85 n, Kopf 5 fi. R e l a t i v langes Verbindungsstück. C h i r o p t e r a . Spermien meist klein, Kopf abgeplattet, kurz, bei Rhinolophus länglich oval. Verbindungsstück lang und dick, m i t deutlichem Spiralfaden [1053, 65].

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Keimzellen und Keimzellenbildung — Spermien der Mammalia

Abb. 17. Elektronenoptische Befunde an Säugerspermien. a) Bos taurus L. Spermienkopf mit hereditärem Defekt des Akrosoms (Gold Palladium Beschattung, Orig. 9000:1). b) Ovis aries L. Querschnitt durch das Mittelstück des Spermiums. Innerer und äußerer Ring mit je 9 Fibrillen und 2 Centralfibrillen. (Orig. 60000:1). c) Sus scrofa L. Längsschnitt durch Spermienkopf (Orig. 13000:1). d) Ovis aries L. Längsschnitt durch Spermienkopf (Orig. 38000:1). 7 Äußere Akrosomhülle, 2, 3 Innere Akrosomhülle, 4 Kernmembran, 5 Kern, 6 Zusammentreffen von Akrosom und Becherhülse, 7 Becherhülse, Akrosom künstlich abgehoben. (Abb. 17a—d aus BISHOP und AUSTIN E n d e a v o u r 16, 1957). e) Ovis aries L. Spermienkopf, Akrosomkappe, d a r u n t e r verdickte Zone R, Halsfibrillen, vgl. hierzu das Schema Abb. 16 b (Orig. 13300:1). f) Ovis aries L. Fibrillenbündel und Einzelfibrillen des Schwanzfadens.

(Abb.

17e, f aus

RANDALL

und

FRIED-

LÄNDER E x p . Cell. R e s . 1, 1950)

P r i m a t e s [65, 864, 865, 1046, 1047, 1048, 1049, 1050, 1051, 1052, 1053, 1054, 1055, 1200, 1212): P r o simiae (untersucht sind Lemur, Lepilemur, Microcebus, Daubentonia, Galago) Kopf breit, besonders im hinteren Abschnitt. Mittelstück sehr lang, K o p f k a p p e sehr deutlich. Schwanzinsertion asymmetrisch. Becherhülse bei Lemur. Die Spermien von Microcebus sind aberrant durch großes Akrosom. Ga/ago-Spermien sind deutlich von denen der Lemuriden verschieden. Allgemein große Ähnlichkeit mit den Spermien der Insectívora. S i m i a e - S p e r m i e n sind stets wenig spezialisiert wie bei Insectívora. Becherhülse nachgewiesen bei Callithrix, Hylobates, Pan, Homo. Variationen in den Dimensionen, Kopfform, Kopfkappe. Kopf meist elliptisch. Kopfkappe schwach ausgebildet; Akrosom ist im Vergleich mit Prosimiern rudimentär. Bei niederen Catarrhina sind die Spermien größer (Kopffläche, Schwanzlänge) als bei Pongidae. Pongo pygmaeus HOPPIUS steht aber den Cercopitheciden in der Form der Spermien näher als den übrigen Pongiden. Kopf bei Pongo vorn dick, hinten abgeflacht. Bei Pan, Gorilla, und Homo ist der Kopf vorn abgeflacht. Verbindungsstück bei Pari und Gorilla deutlich länger als bei Homo. Länge des ganzen Spermiums (Kopflänge in Klammern): Lemur spec. 55,3 (5,8) ¡x, Tarsius 52 (10—30) fi, Pan troglodytes BLUMENBACH 33 (3, 7—4, 3) /¿, Homo 60 (5) / h p o s t c o p u l a t i o n e m solid. SOBOTTA u n d ALLEN f i n d e n R e s t e des C a v u m s bis z u m 3. T a g . D i e T h e c a i n t e r n a - Z e l l e n h y p e r t r o p h i e r e n f r ü h u n d sind g r ö ß e r als die G r a n u l o s a z e l l e n . 16 S t u n d e n p o s t o v u l a t i o n e m ist der G e l b k ö r p e r v a s k u l a r i s i e r t , die T h e c a z e l l e n verlieren n u n die L i p o i d e i n l a g e r u n g e n . M a x i m a l e A u s d e h n u n g des C o r p u s l u t e u m a m 2. bis 3. T a g (10. bis 14. T a g ) . T h e c a i n t e r n a b i l d e t keine L u t e i n z e l l e n . Bei d e r R a t t e [8156, 8 1 a ] k o m m t Follikelkollaps u n d s e k u n d ä r e A u f b l ä h u n g n a c h V e r s c h l u ß des S t i g m a s v o r . 4 8 S t u n d e n p o s t o v u l a t i o n e m ist die L u t e i n i s i e r u n g w e i t g e h e n d e r r e i c h t . G r ö ß t e A u s d e h n u n g (800 / 2 1 /» Tage). Die reziproke K o m b i n a t i o n ( 2 1 / 2 -> 31/2) ergibt n u r selten lebende E m b r y o n e n . Die I m p l a n t a t i o n der f r ü h e r e n t w i c k e l t e n Keime h i n d e r t o f f e n b a r die I m p l a n t a t i o n weiterer Keime. Beim K a n i n c h e n gelingt auch die T r a n s p l a n t a t i o n v o n B l a s t o c y s t e n von 3 bis 4 m m D u r c h m e s s e r (6. Tag). S p ä t e r ist d u r c h die I m p l a n t a t i o n u n d das W a c h s t u m der Keimblase eine E n t n a h m e ohne S c h ä d i g u n g jedoch n i c h t m e h r möglich

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D. S t a r e k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

[243], Verpflanzung von Stadien des ersten Tages (2-Zeller) in den Uterus f ü h r t zur Degeneration. Stadien vom 2. Tag befinden sich noch in der Tube, können aber mit besserem Erfolg (21%) in den Uterus verpflanzt werden. Offenbar ist die Überlebensfähigkeit im fremden Uterus um so größer, je älter der überpflanzte Keim ist [243], Beim Kaninchen wurde geprüft, ob die Eier vor der Reimplantation in vitro aufbewahrt werden können und welche Bedingungen f ü r das Überleben günstig sind. CHANG fand, daß eine Temperatur von 10° C f ü r die Dauer von 24 Stunden am günstigsten ist. Als Kulturmedium erwies sich Kaninchenserum brauchbar (große Blastocysten entwickeln sich in unverdünntem Serum besser als in verdünntem). Serum von Huhn, Schaf, Rind und Mensch erwies sich als giftig (Abtötung der Kanincheneier in 10 Minuten). Erhitztes Serum (30 Min. auf 55° C) verliert die schädigende Wirkung. Die Überlebensfähigkeit der transplantierten Eier ist am besten, wenn das Wirtstier sich in der homologen Lutealphase befindet. Überpflanzung von Eizellen ist auch bei Schaf und Ziege gelungen. Ob diese Methode praktische Bedeutung bei den großen Haussäugern gewinnt, ist heute noch nicht zu sagen. Beim Rind würde eine Superovulation wirtschaftlich erwünscht sein. Kleine Dosen von Follikelhormon können das Heranwachsen mehrerer Follikel bewirken, anschließend zugeführte hohe Dosen können die Follikel zur Ovulation bringen. Die Schwierigkeit liegt aber darin, daß sich beim Rind, im Gegensatz zum Kaninchen, die Ovulation mehrerer Follikel über einen recht langen Zeitraum hinzieht. Die Überlebensfähigkeit der Eier außerhalb des mütterlichen Organismus ist bei verschiedenen Säugerarten sehr different.

Zerstreuung der Corona radiata und Auflösung der Zona pellucida. Die frisch ovulierten Eizellen sind f ü r kurze Zeit von den Epithelzellen des Cumulus oophorus umgeben. Bei den verschiedenen Arten kommen erhebliche Differenzen in der Persistenz der Cumuluszellen vor. Sie sollen bei Didelphis und Ovis [254] sehr schnell vom Ovum abfallen. Bei Orydolagus und vielen polyovulatorischen Säugern werden die Eizellen nach dem Ovulationsvorgang durch eine pfropfartige Masse von Cumuluszellen zusammengehalten. Beim Kaninchen ist dieser Pfropf noch bis zu 17 Stunden nach dem Deckakt ( = 7 Stdn. post ovulationem) im mittleren Teil der Tube nachweisbar. Dann erfolgt sehr rasch die Befreiung der Eizellen von den anhaftenden Follikelzellen. Die letzten Reste verlieren sich bei der Tubenwanderung. Beim Kaninchen sind spätestens 20 Stunden nach der Kopulation die Eizellen befreit und die Bildung der Albumenschicht (S. 42) ist im Gange. 24 Stunden nach der Kopulation ist die Eiweißhülle gebildet. Bei der Zerstreuung der Cumuluszellen spielt die im Sperma enthaltene H y a l u r o n i d a s e , die die Hyaluronsäure enthaltende Kittsubstanz der Epithelien fermentativ löst, die Hauptrolle. Möglicherweise ist die große Zahl der Spermien im Ejakulat so zu deuten, daß ein Teil als Fermentträger anzusehen ist (Nebenspermien, J . HAMMOND). Zwischen Menge und Persistenz der Follikelzellen und Gehalt des Spermas an Hyaluronidase besteht offenbar eine feste Korrelation. Bei Pferd, Hund, Schaf ist das Ei bereits kurz nach der Ovulation frei von Cumuluszellen. Dementsprechend fehlt die Hyaluronidase im Sperma. Erhebliche artliche Differenzen bestehen auch im V e r h a l t e n d e r Z o n a p e l l u c i d a , vor allem im Zeitpunkt und Mechanismus der Auflösung. Solange die Zona erhalten ist, laufen, wie vor allem die Ergebnisse der Explantationsversuche zeigen [1002], die Entwicklungsprozesse am Ei autonom, das heißt ohne Beteiligung materner Milieueinflüsse ab. Erst wenn die Zona aufgelöst ist, werden Wechselwirkungen zwischen Ovum und Schleimhaut wirksam. Der Keim implamtiert sich ins Endometrium. Im allgemeinen wird angenommen, daß f ü r die Auflösung der Zona pellucida materne Einflüsse wesentlich sind. Vor allem spielt die Wasserstoffionenkonzentration eine wesentliche Rolle. Die Auflösung der Zona pellucida erfolgt bei der R a t t e bei p H 4,5 bis 5,5 [173], Goldhamster bei p H 2,2 bis 2,8 [48], Kaninchen bei p H 2,0 [173], Microtus agrestis L. bei p H 2,4 (AUSTIN 1957 [52]). Doch ist der Mechanismus der Zona-Auflösung

Zerstreuung der Corona radiata und A u f l ö s u n g der Zona pellucida

Gl

u n t e r physiologischen B e d i n g u n g e n noch keineswegs g e k l ä r t . Ältere A n g a b e n des G r a f e n SPEE [1185] f ü r Cavia porcellus L., d a ß der Keim a k t i v a u s der g e s p r e n g t e n Zona a u s k r i e c h t , w e r d e n n e u e r d i n g s von BLANDAU [129, 131] b e s t ä t i g t . Die B e f r e i u n g des Keimes aus der Z o n a erfolgt bei Cavia sehr s p ä t w ä h r e n d des B l a s t o c y s t e n s t a d i u m s (6. Tag). Eine T r o p h o b l a s t z o n e des a b e m b r y o n a l e n Poles bildet a m ö b o i d e F o r t s ä t z e , die die Zona d u r c h s e t z e n u n d a u f b r e c h e n . Die Zona fällt in Teilstücken ab, wird also n i c h t aufgelöst. F ü r die meisten S ä u g e t i e r e liegen noch keine zuverlässigen A n g a b e n vor. Einige D a t e n ü b e r den Z e i t p u n k t der B e f r e i u n g des Keimes aus der Zona seien z u s a m m e n g e s t e l l t : Elephantulus Homo Macaca

mulatta

Tupaia

javanica

Nycticebus

ZIMM. HORSF.

couc.ang BODDAERT

Myotis lucifugus LE CONTE Procavia Eremitalpa granti BROOM Cavia porcellus L.

4-Zellstadium [641]. bei 58-Zellstadium (5. Tag) noch erhalten, bei 107-zelliger Blastoc y s t e verschwunden (5. Tag) [584]. bis z u m B l a s t o c y s t e n s t a d i u m (8. T a g ) ; schwindet kurz vor der Anh e f t u n g [594], Zona bei 64-Zellstadium in utero noch erhalten, bei junger Blastocyste verschwunden [782]. Bis zur Implantation ( E m b r y o n a l k n o t e n s t a d i u m ) ist die Zona erhalten [605], A u f l ö s u n g spät, B l a s t o c y s t e n s t a d i u m [1425]. Auflösung erfolgt spät, B l a s t o c y s t e n s t a d i u m . Späte B l a s t o c y s t e mit E n t o d e r m b i l d u n g besitzt noch Zona [648]. B l a s t o c y s t e am 6. T a g [129, 131, 1185].

Zeit und Ort der Befruchtung des Säugetiereies. Im allgemeinen wird h e u t e a n g e n o m m e n , d a ß m ä n n l i c h e u n d weibliche G a m e t e n im oberen A b s c h n i t t des O v i d u c t e s ( A m p u l l a t u b a e ) z u s a m m e n t r e f f e n u n d sich vereinigen ( I m p r ä g n a t i o n ) . F ü r Mensch, K a t z e u n d viele N a g e r (Maus, R a t t e , Meerschweinchen, G o l d h a m s t e r , K a n i n c h e n , Microtus agrestis L.) t r i f f t diese A n n a h m e auch zu. Doch liegen a u f f a l l e n d wenig e x a k t e U n t e r s u c h u n g e n auf vergleichender Basis vor, obgleich die Lösung dieses P r o b l e m s m a n c h e n A u f s c h l u ß f ü r Physiologie u n d Lebensd a u e r der G a m e t e n wie ü b e r die B e d i n g u n g e n der I m p l a n t a t i o n u n d der a n s c h l i e ß e n d e n P h a s e n der E m b r y o n a l e n t w i c k l u n g ergeben d ü r f t e . Sicher ist, d a ß n i c h t bei allen Säugetieren die Bes a m u n g in der A m p u l l e s t a t t f i n d e t . F ü r den H u n d gibt BISCHOFF [119] das O v a r als B e f r u c h t u n g s ort an. STRAUSS [1268a, b, c] h a t nachgewiesen, d a ß bei Centetes, Hemicentetes u n d Setifer die Eizelle noch i n n e r h a l b des soliden Reiffollikels b e f r u c h t e t w i r d ; dasselbe t r i f f t f ü r Sorex zu. I n t r a f o l l i k u l ä r e B e f r u c h t u n g soll a u c h bei Pipistrellus v o r k o m m e n . Bei Talpa vereinigen sich Ei u n d Samenzelle in der A m p u l l e . Beim Wiesel soll die B e f r u c h t u n g im O v a r i a l b e u t e l erfolgen. Bei a n d e r e n F o r m e n ( F u c h s ) f i n d e t die B e f r u c h t u n g im u n t e r e n A b s c h n i t t der T u b e ( P a r s u t e r i n a ) s t a t t . Von einem einheitlichen B e f r u c h t u n g s o r t k a n n also keine Rede sein. F ü r den G o l d h a m s t e r (Abb. 28) h a t STRAUSS [1268 C] an sehr reichem Material e x a k t e A n g a b e n gem a c h t . B e f r u c h t u n g s o r t ist das m i t t l e r e u n d u n t e r e Drittel der A m p u l l a t u b a e . B e f r u c h t u n g k o m m t zwischen der zweiten u n d z e h n t e n S t u n d e post o v u l a t i o n e m v o r ( 9 1 % ) . 12 S t u n d e n n a c h d e m Follikelsprung oder s p ä t e r ist eine B e f r u c h t u n g bei Mesocricetus nicht möglich. E b e n so erfolgt u t e r i n w ä r t s von d e m B e f r u c h t u n g s o r t keine I m p r ä g n a t i o n der Eier mehr. Die geringen, bisher vorliegenden D a t e n erlauben keinen R ü c k s c h l u ß auf Z u s a m m e n h ä n g e zwischen B e f r u c h t u n g s o r t u n d s y s t e m a t i s c h e r Stellung der T i e r f o r m . Beim K a n i n c h e n (provozierte O v u l a t i o n ) erfolgt der Follikelsprung 9 ^ 2 bis 10 S t u n d e n n a c h der K o p u l a t i o n . Die B e f r u c h t u n g erfolgt bis zu vier S t u n d e n n a c h d e m Follikelsprung, da die Eizelle n u r eine sehr bes c h r ä n k t e L e b e n s d a u e r h a t . W u r d e beim K a n i n c h e n O v u l a t i o n d u r c h K o p u l a t i o n mit einem v a s e k t o m i e r t e n Bock induziert, so blieben K o p u l a t i o n e n mit einem fertilen Bock 2 bis 6 Tage s p ä t e r steril [531]. Beim Menschen ist die B e f r u c h t u n g s f ä h i g k e i t der Eier relativ k u r z ( m a x i m a l 48 S t u n d e n ) . Da die O v u l a t i o n meist auf den Z e i t p u n k t in der M i t t e zwischen zwei M e n s t r u ationen fällt, so ist zu e r w a r t e n , d a ß die K o n z e p t i o n n u r zu diesem Z e i t p u n k t erfolgen k a n n

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D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

( e t w a 12. bis 18. T a g des Z y k l u s ) . A u c h die B e f r u c h t u n g s f ä h i g k e i t d e r S p e r m i e n ist z e i t l i c h b e s c h r ä n k t (2 bis 3 T a g e ) . So b e s t e h t v o r d e m 10. u n d n a c h d e m 18. T a g des Z y k l u s eine P e r i o d e r e l a t i v e r S t e r i l i t ä t . V o r a u s s e t z u n g ist, d a ß Z y k l u s d a u e r u n d O v u l a t i o n s t e r m i n k o n s t a n t s i n d . D a s ist j e d o c h h ä u f i g n i c h t d e r Fall. Die i n d i v i d u e l l e V a r i a b i l i t ä t d e r z y k l i s c h e n V o r g ä n g e ist b e t r ä c h t l i c h , so d a ß die L e h r e v o n d e r p e r i o d i s c h e n U n f r u c h t b a r k e i t des m e n s c h l i c h e n W e i b e s n u r d e n W e r t einer a l l g e m e i n e n Regel h a t . P r o v o z i e r t e O v u l a t i o n k a n n a u c h b e i m M e n s c h e n g e l e g e n t l i c h v o r k o m m e n . A u c h d a s V o r k o m m e n v o n zwei O v u l a t i o n e n w ä h r e n d eines Z y k l u s ist b e o b a c h t e t w o r d e n . STIEVE [1212 a] f a n d i m O v a r einer g e s u n d e n F r a u einen f r i s c h g e s p r u n g e n e n Follikel neben einem frischem Corpus luteum. Klinische E r f a h r u n g l e h r t , d a ß die F r a u zu j e d e m T a g des Z y k l u s k o n z i p i e r e n k a n n , w e n n a u c h ein K o n z e p t i o n s o p t i m u m u m den 12. bis 18. T a g b e s t e h t . M e c h a n i s m u s des Eitransportes. Das befruchtete S ä u g e r e i u n d die e r s t e n E n t w i c k l u n g s s t a d i e n b e s i t z e n k e i n e E i g e n b e w e g u n g . D e r T r a n s p o r t d e s E i e s d u r c h die T u b e in d e n U t e r u s u n d , bei p o l y o v u l a t o r i s c h e n A r t e n , die V e r t e i l u n g d e r K e i m e auf die I m p l a n t a t i o n s o r t e m u ß d u r c h K r ä f t e g e w ä h r l e i s t e t sein, die a u ß e r h a l b des K e i m e s liegen. C i l i e n b e w e g u n g e n des F l i m m e r e p i t h e l s u n d K o n t r a k t i o n e n der W a n d i n u s k u l a t u r des G e n i t a l s c h l a u c h e s sind v e r a n t w o r t l i c h g e m a c h t w o r d e n . C i l i e n b e w e g u n g spielt a b e r s i c h e r k e i n e Rolle, d a d e n m e i s t e n S ä u g e r n Cilien völlig Abb. 28. Mesocricetus auratus WATERH. Schematische Darstellung von Ovar und Ovidukt, um die verschiedenenAbschnitte des Genitaltraktes, die als Imprägnationsort in Frage kommen, zu demonstrieren. (Nach F. STRAUSS J . Embryol. exp. Morph. 4, 1956) 1 Isthmus

2 Ampulle

3 Übergangszone

4 Uterus

f e h l e n . Seit BISCHOFF [118] ist die B e d e u t u n g der U t e r u s m o t i l i t ä t f ü r d e n E i t r a n s p o r t i m m e r w i e d e r b e s t ä t i g t w o r d e n . MARKEE [837] b r a c h t e im M o d e l l v e r s u c h A u f s c h w e m m u n g e n v o n Seeigeleiern in die T u b e n des K a n i n c h e n s u n d p r ü f t e s p ä t e r d e r e n V e r t e i l u n g im U t e r u s . Die F r e m d e i e r lagen g l e i c h m ä ß i g ü b e r d e n g a n z e n U t e r u s v e r t e i l t , w e n n d e r V e r s u c h w ä h r e n d d e s Ö s t r u s o d e r bis zu f ü n f T a g e n n a c h der O v u l a t i o n v o r g e n o m m e n w u r d e . Die E i e r b l e i b e n j e d o c h in d e r N ä h e d e r I n j e k t i o n s s t e l l e liegen, w e n n d e r V e r s u c h zehn T a g e p o s t o v u l a t i o n e m a u s g e f ü h r t w u r d e . B r a c h t e m a n die E i e r v o m c e r v i k a l e n E n d e h e r in den U t e r u s , so e r f o l g t bei T i e r e n im Ö s t r u s die gleiche V e r t e i l u n g wie bei I n j e k t i o n v o m a b d o m i n a l e n T u b e n e n d e h e r . D e r F l i m m e r s t r o m k a n n also n i c h t f ü r die V e r t e i l u n g b e d e u t s a m sein, d e n n er ist s t r e n g ger i c h t e t . Die M o t i l i t ä t des U t e r u s zeigt w ä h r e n d d e r Zeit des Ö s t r u s eine A k t i v i e r u n g ( p e r i s t a l tische W e l l e n , v o m a b d o m i n a l e n T u b e n e n d e a u s g e h e n d ) , die i m I n t e r v a l l a b k l i n g t . D a s gleiche gilt f ü r d a s S c h w e i n [734], Die U n t e r s u c h u n g e n v o n MARKEE w u r d e n w e s e n t l i c h e r w e i t e r t d u r c h BOVING [150], Dieser A u t o r k o n n t e zeigen, d a ß b e i m K a n i n c h e n die W a n d e r u n g der B l a s t o c y s t e n i n n e r h a l b des U t e r u s z w i s c h e n 3. u n d 7. T a g p o s t c o i t u i n a b l ä u f t u n d d a ß es sich u m einen l a n g s a m e n u n d p r o t r a h i e r t e n P r o z e ß h a n d e l t . Bis z u m 5. T a g e r f o l g t die V e r t e i l u n g rein zufällig. In dieser Zeit r e a g i e r t d e r U t e r u s n i c h t auf die einzelne B l a s t o c y s t e , d o c h w e r d e n die K e i m e l a n g s a m in d e r L ä n g s r i c h t u n g v o r w ä r t s b e f ö r d e r t . Diese B e w e g u n g ist rein m y o g e n u n d e n t s p r i c h t d e r v o n

Übereinanderwanderung des Eies

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MARKEE b e o b a c h t e t e n . Vom 5. Tage an wird die Bewegung schwächer, langsamer und weniger intensiv. Die Verteilung erfolgt viel langsamer, als die von i m p l a n t i e r t e n Seeigeleiern, die sich als unphysiologisch kleines Modell erwiesen. Die Blastocysten dehnen sich zwischen 5. und 6. T a g s t a r k ( D u r c h m . 5 mm). Der Uterus reagiert nun auf die Einzelblastocyste. J e d e Keimblase m u ß gegenüber ihren N a c h b a r n und gegen die beiden Enden des Uterus isoliert werden. U n t e r s u c h u n g von Lokalisation und A n o r d n u n g in engen Zeitintervallen an 617 Kaninchenkeimblasen (116 Uterushörner) ergab, d a ß 72 S t d n . post coitum die meisten Blastocysten den U t e r u s noch nicht erreicht h a b e n . Nach 73 1 J 2 S t u n d e n liegen sie jedoch im Uterus, nahe dem t u b a l e n Ende. Die regelmäßige Verteilung beginnt erst am 6. T a g und ist a m 7. T a g durchg e f ü h r t . Reizung der U t e r u s w a n d durch ballonartige lokalisierte D e h n u n g durch die wachsende Blastocyste spielt hierbei eine wesentliche Rolle. Die hormonale V o r b e r e i t u n g des E f f e k t o r systems der U t e r u s w a n d ist natürlich eine Voraussetzung des Mechanismus. F ü r die W a h l d e s I m p l a n t a t i o n s o r t e s in utero k a n n auch die Unfähigkeit b e s t i m m t e r Schleimhautareale, einen Keim a u f z u n e h m e n , eine Rolle spielen. F o r m e n mit circumscripten I m p l a n t a t i o n s f e l d e r n (Macroscelidiae, Pteropodidae) ermöglichen n u r einer b e s c h r ä n k t e n Anzahl von Keimen die I m p l a n t a t i o n in den p r ä d e t e r m i n i e r t e n Feldern. Bezirke in der unmittelbaren N ä h e eines i m p l a n t i e r t e n Keimes v e r h a l t e n sich o f f e n b a r r e f r a k t ä r gegenüber weiteren Keimen. Far

* Überwanderung des Eies (letzte Z u s a m m e n f a s s u n g [169]). Wir verstehen u n t e r äußerer oder transperitonealer Ü b e r w a n d e r u n g die Erscheinung, d a ß das Ei oder der j u n g e Keim aus dem Ovar ins k o n t r a l a t e r a l e T u b e n o s t i u m gelangt. Innere oder t r a n s u t e r i n e Ü b e r w a n d e r u n g liegt d a n n vor, wenn das Ei zwar in das korrespondierende T u b e n o s t i u m a u f g e n o m m e n wird, d a n n aber über das Corpus uteri ins k o n t r a l a t e r a l e Horn ü b e r w a n d e r t . D e m e n t s p r e c h e n d ist bei Nagern ohne gemeinsames Corpus eine innere Ü b e r w a n d e r u n g nie mit Sicherheit nachgewiesen worden ( K a n i n c h e n , Meerschweinchen). Beim H u n d h a t bereits BISCHOFF festgestellt, d a ß Verteilung der Keimblasen auf die beiden U t e r u s h ö r n e r und A n o r d n u n g der Corpora lutea in den beiden Eierstöcken nicht korrespondieren müssen, trotz Koinzidenz der Anzahl. Bei vielen Microchiropteren erfolgt die I m p l a n t a t i o n des einzigen Keimes stets im rechten Uterushorn, obgleich beide Ovarien ovulieren können ( M y o t i s , Rhinolophus, Molossus, Pipistrellus). Bei Lagidium peruanum MEYEN [985] ovuliert nur der rechte Eierstock, das linke Ovar ist völlig inaktiv. I m p l a n t a t i o n erfolgt meist im korrespondierenden rechten U t e r u s h o r n . F ü r das F r e t t c h e n wurde die innere Ü b e r w a n d e r u n g experimentell nachgewiesen [532], Auch bei Sus k o n n t e die t r a n s u t e r i n e Ü b e r w a n d e r u n g b e s t ä t i g t werden ( U n t e r b i n d u n g einer T u b e bei Exstirpation des k o n t r a l a t e r a l e n Ovars). Statistische B e f u n d e beim Schaf [169] machen das gleiche wahrscheinlich. U n t e r 78 G r a v i d i t ä t e n mit einem Corpus l u t e u m und einem E m b r y o f a n d sich der Keim 77 mal im korrespondierenden Horn. U n t e r 15 Zwillingsgraviditäten (zwei Corpora lutea im gleichen Ovar) f a n d sich stets ein E m b r y o in j e d e m Horn. Bei zwölf Zwillingsgraviditäten (ein Corpus luteum in j e d e m Ovar) f a n d sich stets ein E m b r y o in jedem U t e r u s h o r n . Die Verteilung der Keime scheint also beim Schaf nicht zufällig zu sein, sondern durch die P l a t z f r a g e bes t i m m t zu werden. Innere Ü b e r w a n d e r u n g ist bisher regelmäßig beim Schwein und Pferd, weniger häufig bei Ziege und Schaf, seltener beim Rind b e o b a c h t e t worden. Das häufige Vorkommen der inneren Ü b e r w a n d e r u n g beim monoovulatorischen Pferd zeigt, daß die teleologische E r k l ä r u n g ( R a u m f a k t o r e n ) nicht zur E r k l ä r u n g des P h ä n o m e n s ausreichen. BRAMBELL f a n d t r a n s u t e r i n e Ü b e r w a n d e r u n g bei Sorex araneus L. [179] und S. minutus L. [183]. Transperitoneale Ü b e r w a n d e r u n g k o m m t beim Kaninchen vor. Bei Formen mit

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D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

geschlossener B u r s a ovarica (Mus, Rattus, Microtus) k a n n keine ä u ß e r e Ü b e r w a n d e r u n g eint r e t e n . Beim Menschen werden beide Modi der Ü b e r w a n d e r u n g a n g e n o m m e n . Die t r a n s u t e r i n e Ü b e r w a n d e r u n g ist d u r c h die B e o b a c h t u n g von T u b e n s t u m p f s c h w a n g e r s c h a f t n a c h E n t f e r n u n g der e n t s p r e c h e n d e n A d n e x e [318] nachgewiesen w o r d e n . Die F u r c h u n g u n d D e t e r m i n a t i o n bei den E u t h e r i a Formaler Ablauf der Furchung. Die F u r c h u n g d e r d o t t e r a r m e n E i e r der E u t h e r i a ist s t e t s h o l o b l a s t i s c h u n d a n n ä h e r n d ä q u a l . Dieser Z u s t a n d ist o f f e n b a r p h y l o g e n e t i s c h s e k u n d ä r u n d m u ß von einem V e r h a l t e n abgeleitet w e r d e n , wie wir es bei M o n o t r e m e n beo b a c h t e n . D a m i t soll nicht gesagt sein, d a ß die rezenten P r o t o t h e r i a als V o r f a h r e n der E u t h e r i a in F r a g e k o m m e n , doch sprechen viele B e f u n d e aus der F r ü h e n t w i c k l u n g d a f ü r , d a ß die A h n e n der E u t h e r i a polylecithale Eier besaßen u n d d a ß sie Meroblastier w a r e n . Die O n t o g e n e s e der P r o t o t h e r i a k a n n u n s somit ein Bild von der E m b r y o n a l e n t w i c k l u n g der A h n e n der h ö h e r e n Säuger v e r m i t t e l n [495, 1199], In dem Augenblick, in dem a u s m ä n n l i c h e m u n d weiblichem V o r k e r n eine e i n h e i t l i c h e Ä q u a t o r i a l p l a t t e h e r v o r g e h t , ist die diploide Z y g o t e gebildet, die B e f r u c h t u n g ist vollzogen. Die C h r o m o s o m e n dieser Ä q u a t o r i a l p l a t t e teilen sich der Länge n a c h u n d w e r d e n auf die beiden ersten Furchungszellen d e r a r t verteilt, d a ß jede B l a s t o m e r e einen P a r t n e r a u s j e d e m C h r o m o s o m e n p a a r erhält. Da die C h r o m o s o m e n zur H ä l f t e von j e d e m Elternteil s t a m m e n , e r h ä l t jede Furchungszelle u n d d a m i t jede Körperzelle die gleiche Anzahl von v ä t e r l i c h e n und mütterlichen Chromosomen. Die e r s t e n b e i d e n F u r c h u n g s t e i l u n g e n laufen meridional a b . Die Lage der von DALCQ (S. 40) beschriebenen basophilen Zone ist bei Cavia in den B l a s t o m e r e n des 2-Zells t a d i u m s nicht festgelegt [419]. Die z w e i t e F u r c h e s t e h t s e n k r e c h t auf der ersten. A u c h die d r i t t e F u r c h e s t e h t auf den beiden ersten s e n k r e c h t , v e r l ä u f t also ä q u a t o r i a l . Im allgemeinen r u n d e n sich bei E u t h e r i a die Furchungszellen sehr schnell ab, so d a ß die einzelnen B l a s t o m e r e n w e i t g e h e n d s e l b s t ä n d i g sind u n d sich n u r in einem wenig a u s g e d e h n t e n Areal b e r ü h r e n (Abb. 29). Auf dem 4 - Z e l l e n s t a d i u m f i n d e t sich sehr regelmäßig die A n o r d n u n g der Furchungszellen »über Kreuz« (Abb. 2 9 b ) . Inwieweit diese A n o r d n u n g d u r c h b e e n g t e R a u m v e r h ä l t n i s s e (Zona pellucida) v e r u r s a c h t wird, ist u n b e k a n n t . R e c h t c h a r a k t e r i s t i s c h f ü r die F u r c h u n g der E u t h e r i a erscheint die T a t s a c h e , d a ß die Teilungen o f t n i c h t s y n c h r o n a b l a u f e n , so d a ß 3-, 5-, 6- u n d 7-Zellstadien e n t s t e h e n (Cavia, Mesocricetus, Mus, Oryctolagus, Sus, Macaca [Abb. 30, 31] usw.). Die F u r c h u n g s t e i l u n g e n f ü h r e n schließlich dazu, d a ß ein Z e l l h a u f e n e n t s t e h t . Dieses S t a d i u m wird als S ä u g e r m o r u l a bezeichnet. Bereits w ä h r e n d des 8 bis 16 Z e l l e n s t a d i u m s sind eine oder m e h r e r e Zellen ins I n n e r e des Zellkonglomerates gelangt. Diese S o n d e r u n g in ä u ß e r e D e c k s c h i c h t u n d i n n e r e Z e l l m a s s e e n t s p r i c h t der e r s t e n s t r u k t u r e l l e n D i f f e r e n zierung. Bei einigen Insectivoren (Hemicentetes [456, 452], Elephantulus [641]) wird d a s Morulas t a d i u m ü b e r g a n g e n ; es e n t s t e h t v o n v o r n h e r e i n ein b l ä s c h e n f ö r m i g e r K e i m ohne innere Zellmasse bereits d u r c h den F u r c h u n g s p r o z e ß . Die f ü r dieses S t a d i u m im S c h r i f t t u m b e n u t z t e Bez e i c h n u n g »Blastula« sollte v e r m i e d e n werden, d e n n der b l ä s c h e n f ö r m i g e S ä u g e r k e i m ( B l a s t o c y s t e ) ist g r u n d s ä t z l i c h n i c h t im Ganzen der A m p h i b i e n b l a s t u l a homolog. Die B l a s t u l a liefert ausschließlich E m b r y o n a l k ö r p e r ; die B l a s t o c y s t e l ä ß t a b e r a u ß e r der E m b r y o n a l a n l a g e noch T r o p h o b l a s t u n d A m n i o n a u s sich h e r v o r g e h e n . Über die Vorgänge bei der B i l d u n g d e r i n n e r e n Z e l l m a s s e b e s t e h t keine einheitliche A u f f a s s u n g . Ist die B l a s t o c y s t e n h ö h l e sehr f r ü h gebildet (Elephantulus bereits auf d e m 4-Zellens t a d i u m , Hemicentetes), so e n t s t e h t die innere Zellmasse, der E m b r y o n a l k n o t e n , d u r c h Ab-

Zeit u n d O r t der B e f r u c h t u n g des S ä u g e t i e r e i e s

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A b b . 29. F r ü h e F u r c h u n g s s t a d i e n v o n E u t h e r i a . a) Z w e i - Z e l l e n s t a d i u m von Mesocricetus auralus WATERH. b) VierZ e l l e n s t a d i u m v o n Mesocricetus auratus WATERH. C) Zwei-Zellenstadiiim, v o n Bos taurus L., f i x i e r t e s S c h n i t t b i l d , d) Bos taurus L., V i e r - Z e l l e n s t a d i t i m , lebend (a, b n a c h AUSTIN, J . R . micr. soc. 1956. c, d n a c h HAMILTON u n d LAINC;, J. A n a t . 8 0 ,

A b b . 30 A b b . 30. Macaca

1946)

A b b . 31 mulatta

A b b . 31. F u r c h u n g bei Macaca

A b b . 32

(ZIMMERMANN), D r e i - Z e l l e n s t a d i u m , lebend n a c h LEWIS u n d HARTMANN 1941 mulatta

(ZIMMERMANN) ( n a c h LEWIS u n d HARTMANN 1933, U m z e i c h n u n g ) . A u f t r e t e n von Drei- u n d F ü n f - Z e l l e n s t a d i e n Pc

Polocyten

A b b . 32. Cavia porcellus L., B l a s t o c y s t e im A l t e r v o n 6 T a g e n u n d 11 S t u n d e n . D i f f e r e n z i e r u n g v o n T r o p h o b l a s t u n d E m b r y o b l a s t . Die E n t o d e r m b i l d u n g h a t b e g o n n e n . ( N a c h Graf SPEE 1901 a u s DE GEETER) 1 Entoderm Starck, O n t o g e n i e

2 Embryoblast

Tronhohlast 5

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D. S t a r c k : Ontogenie u n d Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

w a n d e r n von Zellen der ä u ß e r e n Zellage ins I n n e r e . Bei a n d e r e n F o r m e n (Oryctolagus) wird eine A r t Ü b e r w a c h s u n g (Epibolie) der Zellen, die z u m E m b r y o b l a s t e n w e r d e n , d u r c h T r o p h o blastzellen a n g e g e b e n . Schließlich b e s t e h t eine große W a h r s c h e i n l i c h k e i t f ü r die A n n a h m e , d a ß die E m b r y o b l a s t z e l l e n d u r c h t a n g e n t i a l e Teilungen die d e c k e n d e T r o p h o b l a s t l a g e liefern. In allen Fällen ist jedenfalls das E n d r e s u l t a t dieser E n t w i c k l u n g s p r o z e s s e die B i l d u n g e i n e s b l ä s c h e n f ö r m i g e n K e i m e s , dessen W a n d z e l l e n als T r o p h o b l a s t bezeichnet w e r d e n (Abb. 32, 34). Die innere Zellmasse, der E m b r y o b l a s t , liegt exzentrisch, w a n d s t ä n d i g . Das I n n e r e des

a) A b b . 33. Homo,

Zwei-Zellenstadium

b) CARNEGIE 8 6 9 8 )

(Nach

HERTIG,

ROCK, ADAMS, MULLIGAN, C o n t r i b .

to

E m b r y o l . 35, 1954, pl. I.). a) P h a s e n k o n t r a s t a u f n a h m e des i n t a k t e n O v u m s , Zona pellucida v o r h a n d e n . Am unteren Bildrand ist die größere Polocyte sichtbar, b) Dasselbe, im mikroskopischen T o t a l p r ä p a r a t . Zona u n t e n d e f e k t . Beachte die Differenzen der beiden Blastomeren in Größe, F ä r b b a r k e i t und K e r n s t r u k t u r

Keimes, die B l a s t o c y s t e n h ö h l e , ist mit Flüssigkeit gefüllt. Diese Flüssigkeit v e r m e h r t sich rasch, die Blastocyste d e h n t sich. Sehr d i f f e r e n t bei den verschiedenen A r t e n ist d a s W a c h s t u m d e r K e i m b l a s e . Als Regel k a n n m a n a n g e b e n , d a ß die B l a s t o c y s t e bei d e n j e n i g e n F o r m e n relativ klein bleibt, die eine tiefe I m p l a n t a t i o n aufweisen ( R o d e n t i a , Pongidae, Homo), d a ß sie u m so größer ist, je oberflächlicher sie sich in u t e r o einnistet (Sus, A r t i o d a c t y l a , P e r i s s o d a c t y l a ) . Determination der Furchungszellen. Im S c h r i f t t u m n i m m t die Diskussion der Frage, ob bereits bei f r ü h e n F u r c h u n g s s t a d i e n s i c h t b a r e D i f f e r e n z e n d e r e i n z e l n e n B l a s t o m e r e n v o r k o m m e n , einen erheblichen R a u m ein. D e r a r t i g e S t r u k t u r d i f f e r e n z e n sind wiederholt f ü r verschiedene Säugetiere beschrieben w o r d e n [1176, 107, 110, 111]. T a t s ä c h l i c h k o m m e n n u n G r ö ß e n d i f f e r e n z e n geringen Grades bei den beiden ersten Furchungszellen h ä u f i g vor (Abb. 33), o h n e d a ß von einer G e s e t z m ä ß i g k e i t gesprochen w e r d e n k ö n n t e . D a n e b e n w u r d e n a u c h U n t e r schiede in der F ä r b b a r k e i t , in der P l a s m a s t r u k t u r u n d im Aussehen der Zellkerne f ü r die B l a s t o m e r e n des 2 - Z e l l e n s t a d i u m s angegeben (Abb. 33). Diese F r a g e ist s t a r k b e l a s t e t d u r c h h y p o t h e t i s c h e E r ö r t e r u n g e n ü b e r die p r o s p e k t i v e B e d e u t u n g d e r F u r c h u n g s z e l l e n beim Säugetier. So soll e t w a die eine B l a s t o m e r e , n u r T r o p h o b l a s t , die a n d e r e n u r E m b r y o b l a s t liefern [593a, 669, 677, 678]. SOBOTTA [ 1178] n i m m t an, d a ß bei Mus die kleinere d u n k l e B l a s t o m e r e n u r D e l a m i n a t i o n s e n t o d e r m liefert, w ä h r e n d die a n d e r e T r o p h o b l a s t u n d E m b r y o blast aus sich h e r v o r g e h e n l ä ß t (Abb. 34).

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Determination der Furchungszeilen

Neuere Untersucher finden keine sicheren Strukturunterschiede zwischen den ersten Blastomeren. GRESSON [477] gibt an, daß die Mitochondrien bei der Maus gleichmäßig auf beide Furchungszeilen verteilt seien. H A M I L T O N [513] und H A M I L T O N - S A M U E L [523] finden bei Frettchen, Goldhamster usw. keine sicher deutbaren Strukturdifferenzen (Abb. 29). Nach W I M S A T T [1425] sind bei Myotis lucijugus L E C O N T E die Blastomeren bis zum 8-Zellenstadium gleich beschaffen. Bei Tupaia javanica H O R S F I E L D werden die ersten Differenzen im 16-Zellenstadium sichtbar [782], Bei dem einzigen, bisher bekannt gewordenen 2-Zellenstadium von Homo [584] fanden sich Unterschiede in der Kernbeschaffenheit (Abb. 33) bei gleicher Feinstruktur des Cytoplasmas. Ein derartiger Einzelbefund sagt natürlich nichts Wesentliches aus. Selbst H E U S E R - S T R E E T E R [593a], die auf Grund der geringen Größendifferenz der ersten Blastomeren beim Schwein (Dreizellenstadium) annehmen, daß der Embryoblast aus der größeren, der Trophoblast aus den beiden kleineren Zellen hervorgehe (Abb. 34a—e), können f ü r ihr Objekt keine sicheren Strukturunterschiede finden. Neuere Untersucher, besonders diejenigen, die lebende Keime beobachtet haben, sind daher meist der Ansicht, daß eine frühe sichtbare Differenzierung ebensowenig bei den Säugerblastomeren existiert, wie eine frühzeitige Determination. Die Frage nach dem Determinationszustand der Furchungszeilen kann naturgemäß nur experimentell geprüft werden. Solche Untersuchungen liegen heute f ü r Orydolagus vor. S E I D E L [1139, 1140] entnahm 2-Zellenstadien aus der Tube des Kaninchens und tötete in vitro eine Blastomere durch Anstich (Abb. 35). Der Keim wurde reimplantiert und ergab in einem Fall ein lebensfähiges normales Jungtier, in einem zweiten Fall ein Jungtier mit Defekten am kaudalen Körperende (Behinderung durch die abgetötete, aber nicht entfernte Blastomere). Als Wirtstier diente ein homozygot wildfarbiges (AA) Weibchen, als Spender ein einfarbiges Muttertier (aa). Der zur Auslösung der Pseudogravidität benutzte vasektomierte Bock besaß die genetische Konstitution AA. Die Jungtiere waren homozygot aa, sind somit sicher das Resultat des Verpflanzungsexperimentes. S E I D E L [1141] hat diese Versuche auch auf das 4-Zellenstadium ausgedehnt. Da beim Kaninchen in einem hohen Prozentsatz junge Keime zugrunde gehen (beim Wildkaninchen kommen etwa 10% der Keime nicht zur Implantation und etwa 3 5 % werden zwischen dem 11. und 15. Tag resorbiert), wurde die Kontrolle durch E n t n a h m e der Keime vor dem kritischen Resorptionstermin (7. bis 9. Tag) durchgeführt. Das Experiment wurde in zwei Phasen ausgeführt. Auf dem 2-Zellenstadium wurde eine Blastomere zerstört; nach Teilung der überlebenden Furchungszelle wurde abermals eine Blastomere abgetötet, so daß also \ der Blastomeren des 4-Zellenstadiums überleben konnte. Von 30 reimplantierten Keimen kamen 18 zur Entwicklung. Eine Anzahl von diesen ergab normale Ganzbildungen (Somitenstadien). In anderen Fällen h a t t e sich eine intakte Keimblase ohne Embryonalanlage entwickelt. Diese bestand aus Trophoblastektoderm, Entoderm und Mesenchym. Es fehlte jegliche organisierte Embryonalachse. Diese Versuche zeigen also ganz eindeutig, daß die Annahme, auf dem 2-Zellenstadium würde die eine Furchungszelle nur Trophoblast, die andere nur Embryoblast liefern, nicht berechtigt ist. Auf dem 2-Zellenstadium (ebenso auf dem 4-Zellenstadium) liefert eine einzige überlebende Blastomere sowohl Trophoblast wie Embryonalanlage. Die Keime ohne Embryonalanlage beweisen aber gleichzeitig, daß die Potenz zur Entwicklung einer Embryonalanlage nicht dem ganzen Ei zukommt. S E I D E L [1141] kommt zu der Auffassung, daß ein bestimmter plasmatischer Bezirk als Embryonalbildungszentrum anzusprechen sei. Dieser unterscheidet sich vom Organisationszentrum des Amphibienkeimes wesentlich dadurch, daß er sich nicht in einer bereits vorhandenen Embryonalkörperanlage auswirkt, sondern die Bildung einer solchen erst veranlaßt. Erst wenn dieser Prozeß durchgeführt ist, kommt die Bildung der embryonalen Achsenorgane durch sekundäre Reaktionen in Gang. Der Nachweis von Keimblasen ohne Embryonalanlage ist von großem Interesse, da beim Menschen recht 5*

A b b . 34. E r k l ä r u n g der A b b i l d u n g e n Seite 6 9 u n t e n

Z e i t l i c h e r Ablauf u n d s t o f f l i c h e B e e i n f l u s s u n g d e r F u r c h u n g bei E u t h e r i a

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häufig Keime aus den ersten Schwangerschaftswochen ohne Embryonalanlage mit gut differenziertem Chorion beschrieben wurden [486]. Auch vom Rind [1405] sind Trophoblastschläuche ohne Embryo bekannt. Diese Befunde weisen zumindest darauf hin, daß die experimentellen Befunde von S E I D E L vermutlich allgemeine Gültigkeit f ü r Eutheria haben d ü r f t e n . Das Vorkommen monozygotischer Mehrlinge (vier Embryonalanlagen auf einer Keimblase bei Dasypus novemcinctus L. S. 93) deutet ebenfalls darauf hin, daß eine feste Determination der ersten Blastomeren kaum bestehen dürfte. Die ersten sichtbaren Differenzierungen am Säugerkeim betreffen die Segregation von Trophoblastzellen und Embryoblastzellen (Abb. 34f). Frühzeitig können auch die Trophoblastzellen über dem Embryonalknoten sich in Form und Struktur von dem wandständigen Trophoblasten unterscheiden. Während bei den meisten Eutheria der Embryonalknoten von vornherein k o m p a k t ist, k o m m t bei Elephantulus [641] ein Stadium vor, bei dem die sich aus dem Trophoblasten lösenden Zellen, die zum Knoten zusammentreten, amöboid beweglich im Inneren der Keimblase wandern. Das Stadium der Blastocyste k o m m t bei allen Eutheria vor und ist,abgesehen von Unterschieden der Größe, prinzipiell gleich gebaut. Lange Zeit hindurch h a t t e man daran gezweifelt, daß der Mensch eine typische Blastocyste besitzt [882], doch, ist eine solche nunmehr auch f ü r Homo sicher nachgewiesen worden [584], Zeitlicher Ablauf und stoffliche Beeinflussung der Furchung bei Eutheria. Aus den Beobachtungen an Amphibienkeimen ist bekannt, daß die G e s c h w i n d i g k e i t d e s F u r c h u n g s a b l a u f e s artlich und individuell festgelegt ist, daß aber auch äußere Einflüsse, vor allem die Temperatur,

A b b . 35. Oryctolagus cuniculus L. a) Zwei-Zellens t a d i u m , b) l s o l i e r u n g e i n e r B l a s t o m e r e . 2 S t u n d e n n a c h d e m A n s t i c h ist die a b g e s t o r b e n e B l a s t o m e r e ( r e c h t s ) a b g e f l a c h t u n d d u n k e l , c) Die ü b e r l e b e n d e (linke) B l a s t o m e r e h a t sich g e t e i l t , d) V i e r - Z e l l e n s t a d i u m d e r ü b e r l e b e n d e n B l a s t o m e r e . e) O a n z b i l d u n g eines K a n i n c h e n s a u s einer B l a s t o m e r e des Z w e i - Z e l l e n s t a d i u m s m i t W i r t s m u t t e r . N a c h SEIDEL 1953

A b b . 34. a — e ) F u r c h u n g v o n Sus scroja L. A u f t r e t e n a s y n c h r o n e r T e i l u n g e n ( 3 - Z e l l e n s t a d i u m ) . Schwarz: Zellen d e r E m b r y o b l a s t a n l a g e , hell: T r o p h o b l a s t m a t e r i a l n a c h d e r A u f f a s s u n g v o n HEUSER u n d STREETER. f) B l a s t o c y s t e v o n Macaca mulatta ZIMM., R e k o n s t r u k t i o n . Die W a n d ist d u r c h einen S c h n i t t e r ö f f n e t . R e t i c u l ä r e r C h a r a k t e r d e r » p r i m ä r e n E n t o d e r m z e l l e n « . N a c h STREETER. g, h) F l ä c h e n b i l d e r j u n g e r K e i m s c h e i b e n v o n Canis ¡(¡miliaris L. g : 16 T a g e a l t e r K e i m s c h i l d v o r B i l d u n g des P r i m i t i v s t r e i f e n s , h : 18 T a g e a l t e s P r i m i t i v s t r e i f e n - S t a d i u m n a c h BONNET), i — m ) D i f f e r e n z i e r u n g d e r E m b r y o a n l a n l a g e des S c h w e i n e s ( S u s scrofa L.). B e a c h t e die z u n e h m e n d e V e r k ü r z u n g des P r i m i t i v s t r e i f e n s ( s c h w a r z ) u n d die V e r l ä n g e r u n g d e r C h o r d a d o r s a l i s (längsgestrichelt). B i l d u n g v o n N e u r a i w ü l s t e n , S o m i t e n u n d E m b r y o c o e l . N a c h STREETER. n , p) Q u e r s c h n i t t e d u r c h P r ä s o m i t e n s t a d i u m v o n Homo. P r i m i t i v s t r e i f e n , C h o r d a dorsalis. ( N a c h HEUSER a u s NELSEN.) O) Sus scrofa L. D r e i b l ä t t r i g e r K e i m , Q u e r s c h n i t t . B e a c h t e die E i n s c h a l t u n g d e r C h o r d a d o r s a l i s in d a s D a r m d a c h . N a c h STREETER. q) L ä n g s s c h n i t t d u r c h P r a e s o m i t e n s t a d i u m v o n Sus scrofa L. P r i m i t i v s t r e i f e n , C h o r d a u n d p r a e c h o r d a l e P l a t t e . N a c h STREETER 1 2 3 4 5 6

Primitivstreifen Stammplatte, Somite Somatopleura Splanchnopleura Entoderm Neuralplatte, -rinne

7 Ä .0 10 11 12

Chorda dorsalis Praechordalplatte Primitivknoten Exocoel Embryocoel, Pericard R a n d des Keimschildes

13 1415 16 17

Randkerbe Randsichel, Mesodermsichel Embryonalknoten Trophoblastzellen Primäres »Entoderm« (Mesenchym)

70

D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

von Bedeutung sind. Generell läßt sich sagen, daß der zeitliche Ablauf der Furchungsteilungen um so langsamer erfolgt, je dotterreicher das Ei ist (Branchiostoma rascher als Rana, diese rascher als Vogeleier). Beim Säugetier fällt unter normalen Bedingungen der Einfluß der Umgebungstemperatur weg. Wichtig ist, daß Follikelhormon weder bei Injektion ins Muttertier noch bei Anwendung auf Keime in der Gewebekultur (Kaninchen) die Furchung beeinflußt. Einflüsse stofflicher Art auf die Furchung sind damit aber nicht ausgeschlossen. So sollen Thioaminosäuren die Furchungsrate beim Kaninchen erhöhen [870], Neue Untersuchungen [1401a] an Kulturen von Mäuseeiern in vitro ergaben, daß 2-ZelIenstadien sich nur dann über einen weiteren Furchungsschritt hinaus entwickeln, wenn das Kulturmedium Laktat enthält. Milchsäure aus der Umgebung spielt offenbar eine Rolle bei der Befruchtung und bei den ersten Furchungsteilungen. Ob es sich um einen direkt stimulierenden Effekt oder um eine indirekte Wirkung handelt, ist unbekannt. Die Milchsäure s t a m m t möglicherweise aus der Spermioglykolyse. Daher liegt die Vermutung nahe, daß Anwesenheit von Sperma in der Tube einen stofflichen Einfluß auf normalen Ablauf der Befruchtung und Furchung hat. 8-Zellenstadien der Maus entwickeln sich in vitro bis zum Blastocystenstadium, wenn die Kulturflüssigkeit (KREBS-RINGER-Lösung) Glucose und Albumin enthält. Albumin kann auch durch Peptide und einfache Aminosäuren ersetzt werden. Die Empfindlichkeit gegen toxische Einflüsse (z. B. Phenolrot) steigt, wenn Albumin fehlt. Die Energiequelle f ü r wachsende Mäuseeier ist Glucose. Diese kann durch Mannose, nicht aber durch Fructose, Galactose, Maltose oder Lactose ersetzt werden. Stickstoffdurchgasung der Kultur ist ohne Effekt, während 0 2 toxisch wirkt. Unter den Säugern ist der Furchungsablauf beim Kaninchen auffallend rasch im Vergleich zu anderen Arten (Tab. VII). Große Haussäuger zeigen eine relativ langsame Furchung. Für Mesocricetus auraius WATERHOUSE liegen Angaben mehrerer Autoren aus letzter Zeit vor [468, 1376, 1377, 48, 523], Danach beträgt die Dauer des 1-Zellenstadiums 20 Stunden, 2-Zellenstadiums 25 Stunden, 4-Zellenstadiums 12 Stunden, 8-Zellenstadiums 8 Stunden. Erstaunlich ist, daß trotz der kurzen Graviditätsdauer von nur 16 Tagen beim Goldhamster das 2-Zellenstadium 25 Stunden in Anspruch nimmt. Tabelle VII Oryctolams

cuniculus

n a c h CHANG

L.

1950

[241] Ovulation 1. Tag (bis 24 Stunden nach Ovulation) 24.-36.

Stunde

36.-48.

Stunde

48.-72.

Stunde

72.-96.

Stunde

5. Tag

6. Tag

6.-7. 8. 9.

Tag Tag

Macaca

—

Morula Blastocysten z.T. in utero

—

—

1-Zeller 2-Zeller 3 — 4 Zellen 5 — 8 Zeller 9 — 1 6 Zellenstadium

Blastocyste

Blastocyste von 3 — 4 mm Durchm. Keimscheibe. In utero, aber noch frei Implantation —

Homo n a c h HERTIG-ROCK u. a. [584]

10 Stunden post coitum provoziert 2-Zeller

mulatta

ZIMMERMANN n a c h LEWIS U. HARTMAN 1 9 4 1 [ 8 0 7 ]

Blastocyste

—

Implantation

—

2-Zeller —

12 Zellen-Morula 58-zellige Blastocyste in utero, Zona noch vorhanden 107 Zellen, uterine Blastocyste, Embryoblast deutlich, Zona aufgelöst Blastocyste

Anheftung in utero

Blastocyste, Bildung der Embryonalanlage, Fetalanhänge

71

Tabelle VIII E n t w i c k l u n g s s t a d i u m , Z e i t p u n k t n a c h der K o p u l a t i o n Goldhamster

Maus

Ratte

bis 24 h

8,5. h nach Kopul. 8,5.-27. h

Ovulation

5.-6. h (1—2Uhrnachts) Vorkernstadium 9.-22. h 2-Zellenstadium 23.—50. h 3—4-Zellenstadium 50.—62. h 5—8-Zellenstadium 62.—70. h Morula 70. h gebildet Blastocyste 4. T a g A n k u n f t d. Keimes im U t e r u s

Meerschweinchen

3.—30. h

Schwein

Rind

bis 50. h

10.-15,5. h nach Östrus 23.-52. h

3. T a g 3,5. T a g 4,5. T a g

80. h

bis 74. h

74.-82. h

107. h

115.—140. h

114. h

190. h

72. h Morula

4. T a g Morula

80.—85. h 8-Zeller

44.-74. h 4-Zeller

96. h 8—16-Zeller

96. h

Für die R a t t e gibt WRBA [1485] an, daß Keime des vierten Tages, selbst wenn sie vom gleichen Muttertier stammen, alle Entwicklungsstadien vom 2-Zeller bis zur Blastocyste zeigen können. Am siebenten Tag finden sich jedoch nur Eizylinder. Demnach würden bei der R a t t e sehr starke Differenzen in der R h y t h m i k der Furchungsteilungen bestehen. Alle Keime erreichen aber im Verlaufe von 6 Tagen das gleiche Stadium. Die zeitliche Aufeinanderfolge der Teilungsschritte bei der Furchung wechselt. Bei Microtus agrestis (L.) läuft die erste Furchungsteilung 24 Stunden post coitum ab. Die Keime treten frühestens nach 40—50 Stunden in den Uterus über (meist 4—6-ZelIer). Doch finden sich noch' 70 Stunden post coitum Furchungsstadien, gelegentlich auch Blastocysten in der Tube [52], Es ist also auch bei M. agrestis L. mit einer großen Variabilität im zeitlichen Ablauf der Furchung zu rechnen. Frühentwicklung der Eutheria Blastocyste, Bildung der Embryonalanlage, Fetalanhänge. Als Endresultat der Furchung entsteht bei Eutheria also die B l a s t o c y s t e ( K e i m b l ä s c h e n ) , die eine äußere Deckschicht (den T r o p h o b l a s t e n ) und eine innere Zellmasse (den E m b r y o b l a s t e n ) erkennen läßt (Abb. 36). Der T r o p h o b l a s t hat mit der Bildung des Embryonalkörpers direkt nichts zu tun. Er liefert in erster Linie das Baumaterial f ü r die Placenta. Aus dem E m b r y o b l a s t e n gehen der ganze Embryonalkörper, oft auch das Amnion und der Dottersack hervor. A b b . 36. Tupaia javanica HORSF. F u r c h u n g Die Frühentwicklung der Eutheria ist somit u n d B l a s t o c y s t e n b i l d u n g . a) 64-Zellenstadium. gegenüber den übrigen Vertebraten durch die frühb) Beginn der Bildung einer B l a s t o c y s t e n höhle u n d des E m b r y o n a l k n o t e n s , c) Zweizeitige Absonderung des Chorionektodermes (Trophoschichtige Keimblase ohne deutlichen E m blast) gegenüber der Embryonalanlage gekennzeichb r y o n a l k n o t e n . (Nach DE LANGE u n d NIERSTRASZ, 1 9 3 2 ) net ( H e t e r o c h r o n i e ) . Dieser Vorgang steht zweifel1 Embryoblast los in Beziehung zu der Aufgabe, rasch ein feto2 Trophoblast maternelles Stoffwechselorgan aufbauen zu müssen, um dem Keim Nähr- und Aufbaustoffe zuführen zu können. Morphologisch entspricht der Trophoblast dem »nicht formativen« Areal der Metatheria oder dem extraembryonalen Ektoderm der Sauropsiden und Prototheria.

72

D. S t a r c k : O n t o g e n i e u n d E n t w i c k l u n g s p h y s i o l u g i e d e r S ä u g e t i e r e

Sauropsida, Prototheria

Metatheria

Eutheria

Keimscheibe Extraembryonales Ektoderm

f o r m a t i v e s Areal nicht formatives Areal

Embryoblast Trophoblast

Der E m b r y o b l a s t , j e t z t a u c h als E m b r y o n a l k n o t e n bezeichnet, bleibt in der Regel an einer Stelle in V e r b i n d u n g mit der B l a s t o c y s t e n w a n d . Der T r o p h o b l a s t ü b e r d e c k t z u n ä c h s t s t e t s den E m b r y o b l a s t e n u n d schließt diesen von der freien O b e r f l ä c h e a u s (Abb. 37). Die E r s c h e i n u n g , d a ß der E m b r y o b l a s t im Inneren der K e i m b l a s e liegt, wird als E n t y p i e d e s K e i m f e l d e s bezeichnet. Diese k o m m t n u r bei E u t h e r i a vor. Sie s t e h t offensichtlich in Be-

A b b . 37 A b b . 37. Tupaia

javanica

Abb. 38

HORSF. Z w e i s c h i c h t i g e B l a s t o c y s t e m i t d e u t l i c h e m E m b r y o n a l k n o t e n . E n t o d e r m s t e l l e n w e i s e e i n g e r i s s e n . ( N a c h DE LANGE u n d NIERSTRASZ, 1932) 1 Embryonalknoten 2 Dottersackentoderm 3 Trophoblast

A b b . 38. Tupaia

javanica

HORSF. E m b r y o c y s t i s b i l d u n g i m E m b r y o n a l k n o t e n , d e r v o l l s t ä n d i g v o n ü b e r d e c k t ist. ( N a c h DE LANGE u n d NIERSTRASZ, 1932) 1 Trophoblast 2 Embryoblast

Trophoblast

3 Dottersackentoderm 4 Embryocystis

ziehung zur D o t t e r r e d u k t i o n u n d ist vielleicht eine Begleiterscheinung der D i f f e r e n z i e r u n g der B l a s t o c y s t e in T r o p h o b l a s t u n d E m b r y o b l a s t . S e k u n d ä r k a n n der E m b r y o b l a s t in den T r o p h o b l a s t e n eingeschaltet w e r d e n (S. 74). Z u n ä c h s t a b e r differenziert sich an der gegen das Blastoc y s t e n l u m e n g e r i c h t e t e n Seite des E m b r y o n a l k n o t e n s eine neue Zellschicht, die d e m D o t t e r sackepithel ( L e c i t h o p h o r ) u n d d e m g r ö ß t e n Teil des D a r m e n t o d e r m e s e n t s p r i c h t . Diese E n t o d e r m s c h i c h t e n t s t e h t im allgemeinen aus Zellen des E m b r y o n a l k n o t e n s d u r c h D e l a m i n a t i o n . Die Zellen breiten sich an der I n n e n w a n d der K e i m b l a s e aus (Abb. 38), die d a m i t zweischichtig wird ( b i l a m i n ä r e Blastocyste). Das E n t o d e r m h a t oft z u n ä c h s t reticulären C h a r a k t e r (Abb. 34f.) Bei einigen E u t h e r i a (Elephantulus, Hemicentetes, Tupaia [641, 782, 456, 452]) sollen die E n t o dermzellen einzeln aus der B l a s t o c y s t e n w a n d a b w a n d e r n . ( B e s o n d e r h e i t e n der E n t o d e r m b i l d u n g bei P r i m a t e n S. 76.) Wesentlich a b e r ist, d a ß s t e t s ein D o t t e r s a c k gebildet wird, obgleich die E u t h e r i a d o t t e r a r m e oder d o t t e r f r e i e Eier h a b e n . Diese E r s c h e i n u n g ist zweifellos n u r vers t ä n d l i c h , w e n n wir a n n e h m e n , d a ß die E u t h e r i a von F o r m e n abzuleiten sind, die d o t t e r r e i c h e Eier b e s a ß e n . Die B e f u n d e an M o n o t r e m e n gewinnen in diesem Z u s a m m e n h a n g besondere B e d e u t u n g , z u m i n d e s t als Modell. Das schließt n i c h t aus, d a ß der D o t t e r s a c k der E u t h e r i a eine wichtige f u n k t i o n e l l e B e d e u t u n g in entwicklungsphysiologischer H i n s i c h t u n d in Hinblick auf die B e t r i e b s f u n k t i o n e n des E m b r y o s gewinnen k a n n (S. 78).

F r ü h e n t w i c k l u n g des K e i m e s d e r E u t h e r i a T y p I

73

Die f o l g e n d e n E n t w i c k l u n g s v o r g ä n g e sind in d e n e i n z e l n e n G r u p p e n d e r E u t h e r i a s t a r k a b g e ä n d e r t u n d l a u f e n in g r u p p e n s p e z i f i s c h e r W e i s e a b . H i e r b e i spielen die r ä u m lichen u n d e r n ä h r u n g s b i o l o g i s c h e n B e d i n g u n g e n des i n t r a u t e r i n e n Milieus ( I m p l a n t a t i o n s t i e f e , P l a c e n t a t i o n s m o d u s ) eine e n t s c h e i d e n d e Rolle n e b e n e v o l u t i v d e u t b a r e n B e s o n d e r h e i t e n . V o r a l l e m k a n n a u c h die A r t d e r A m n i o n b i l d u n g s t a r k e A b w e i c h u n g e n g e g e n ü b e r d e n p r i m i t i v e n

A b b . 39. S c h e m a d e r H a u p t t y p e n der P r i m i t i v e n t w i c k l u n g p l a c e n t a l e r S ä u g e r . R e i h e A : C a r n i v o r a , teilweise Oryctolagus. E i n s c h a l t u n g des E m b r y o b l a s t e n in d e n T r o p h o b l a s t e n , F a l t a m n i o n b i l d u n g . R e i h e B : U n g u l a t a , Tupaia, Talpa, L e m u r i f o r m e s u n d Lorisiformes. B i l d u n g einer E m b r y o c y s t i s ( B 3 ) ; diese b r i c h t d u r c h u n d s c h a l t e t sich s e k u n d ä r in den T r o p h o b l a s t e n ein (B 4, 5). R e i h e C: E n t w i c k l u n g d e r M y o m o r p h a u n d teilweise der H y s t r i c o m o r p h a m i t K e i m b l a t t u m k e h r . R e i h e D : Erinaceus, S p a l t a m n i o n b i l d u n g , n a c h t r ä g l i c h e A u s f ü l l u n g d e r K e i m b l a s e d u r c h d e n D o t t e r s a c k , der e b e n f a l l s d u r c h Dehiszenz in einer soliden Zellmasse e n t s t e h t . (Aus STARCK, E m b r y o l o g i e , Georg T h i e m e Verlag, S t u t t g a r t , 1955, S. 191; in A n l e h n u n g a n GROSSER 1927)

F o r m e n zeigen. S i n d a b e r die g r o ß e n O r g a n s y s t e m e i m E m b r y o n a l k ö r p e r e i n m a l a n g e l e g t , so sind die v e r s c h i e d e n e n A r t e n w i e d e r l e i c h t m i t e i n a n d e r v e r g l e i c h b a r . A u s d i e s e m G r u n d e sollen im F o l g e n d e n die e r s t e n E n t w i c k l u n g s p r o z e s s e a n d e r B l a s t o c y s t e , die z u r B i l d u n g des t y p i s c h e n E m b r y o n a l k ö r p e r s u n d der A n h a n g s o r g a n e f ü h r e n , n a c h G r u p p e n g e t r e n n t b e s p r o c h e n w e r d e n , w ä h r e n d die O r g a n i s a t i o n des E m b r y o k ö r p e r s w i e d e r z u s a m m e n f a s s e n d b e s c h r i e b e n w e r d e n k a n n . Die im F o l g e n d e n b e s p r o c h e n e n Beispiele s i n d als E n t w i c k l u n g s t y p e n z u s a m m e n gestellt, n i c h t als e v o l u t i v e R e i h e n . F r ü h e n t w i c k l u n g des K e i m e s der Eutheria. Typ I. (Carnivora, z. T. Soricidae, Oryctolagus [486, 975, 1199]). Bei d e n V e r t r e t e r n dieser G r u p p e w i r d der E m b r y o b l a s t f r ü h als solide Z e l l m a s s e in d e n T r o p h o b l a s t e n e i n g e s c h a l t e t u n d a l s b a l d e i n g e e b n e t , so d a ß , v o r A u f t r e t e n der A m n i o n f a l t e n , der E m b r y o b l a s t s c h w e r g e g e n d e n T r o p h o b l a s t e n a b g r e n z b a r ist ( A b b . 39 A).

74

D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Reste des T r o p h o b l a s t e n können noch längere Zeit über dem Knoten als p l a t t e Zellschicht ( R A U B E R S c h e D e c k s c h i c h t ) erhalten bleiben (Oryctolagus). Der zweischichtige Keim ist also p l a t t , schildförmig ausgebreitet. Die folgenden Entwicklungsprozesse laufen d a n n ähnlich wie bei Sauropsiden ab. Das E n t o d e r m u m w ä c h s t innen die Blastocyste und bildet den D o t t e r sack ( E n t o d e r m u m w a c h s u n g beim K a n i n c h e n unvollständig). Der D a r m e n t s t e h t durch Abf a l t u n g vom Dottersack. Die Allantoisblase sproßt aus dem E n d d a r m aus. Auch die Mesodermbildung aus dem Primitivstreifen und die A u f s p a l t u n g des Mesodermes durch den Coelomspalt erfolgt in analoger Weise. Das Mesoderm wächst bis zum unteren Pol vor, doch erreicht der Coelomspalt diesen nicht. Die Bildung des Amnions erfolgt durch F a l t u n g und Bildung einer Grenzrinne.

Abb. 40. Tupaia javanica HORSF. a) Weitere E r ö f f n u n g der Embryocystis. b) Streckung des Embryonalknotens zum Embryonalschild (Schrägschnitt). (Nach

DE

LANGE u n d

NIERSTKASZ,

Die E n t y p i e des Keimfeldes wird also a u ß e r o r d e n t lich f r ü h wieder aufgehoben. Bei Oryctolagus sind einige Besonderheiten zu erwähnen. Die U m w a c h s u n g durch Ento- und Mesoderm erfolgt langsam und reicht n u r bis zum Ä q u a t o r (Abb. 39, 124). Mittlerweile ist der E m b r y o selbst soweit herangewachsen, daß er sich von oben in die bereits gebildete obere D o t t e r s a c k h ä l f t e vorwölbt. W ä h r e n d der dorsale Teil der Keimblase im wesentlichen bei der P l a c e n t a r b i l d u n g a u f g e b r a u c h t wird, geht schließlich der u n t e r e Teil der Keimblasenwand z u g r u n d e (Abb. 124). Der ausgebildete Teil des Dottersackes wird u m g e s t ü l p t , sein Epithel blickt nach außen. Der E m b r y o wird d a n n von dem D o t t e r s a c k u m h ü l l t . D a m i t ist ein Prozeß eingeleitet, der bei kleinen Nagern (Muriden, Cavia) bereits viel f r ü h e r beginnt u n d ins E x t r e m gesteigert wird (»Keimblattumkehr«).

1932

Frühentwicklung des Keimes der Eutheria. Typ II. (Ungulata, Talpa, Tupaia, Prosimae). Dieser T y p unterscheidet sich vom T y p I n u r durch das f r ü h e A u f t r e t e n eines H o h l r a u m e s im E m b r y o n a l k n o t e n vor dessen Einschaltung in die Keimblasenwand ( E m b r y o c y s t i s ) (Abb. 38, 3 9 B , 40). Diese Höhle wird dorsal eröffnet (Abb. 40). Dabei s t r e c k t sich der z u n ä c h s t nach dorsal k o n k a v e E m b r y o n a l b e z i r k und bildet einen Embryonalschild. Die E n t y p i e des Keimfeldes ist durch die dorsal k o n k a v e Eink r ü m m u n g s t ä r k e r b e t o n t als bei T y p I. Von m a n c h e n Autoren wird n u r der vorliegende Fall als E n t y p i e bezeichnet. Die weitere E n t w i c k l u n g (Amnionfalten, Umwachsung) l ä u f t in der beschriebenen Weise ab. Der D o t t e r s a c k k a n n relativ klein bleiben. Der Coelomspalt erreicht stets den a b e m b r y o n a l e n Pol der Keimblase, t r e n n t also den Dottersack v o m Chorionektoderm. Eine Besonderheit der Ungulaten ist das außerordentlich s t a r k e und rasche L ä n g e n w a c h s t u m der Keimblase, die bei Sus recht beträchtliche A u s m a ß e erreicht (S. 222). 1 Trophoblast 2 Embryocystis eröffnet 3 Entoderm 4 Embryonalschild

Bei Tupaia geht das E n t o d e r m p r i m ä r auf Furchungszellen zurück (Abb. 36). Der E m b r y o nalknoten ist von vornherein in das E n t o d e r m eingeschaltet und wird, u m g e k e h r t wie bei den meisten Eutheria, s e k u n d ä r vom E n t o d e r m unterwachsen. Embryocystisbildung, Einschaltung des E m b r y o b l a s t e n in die Keimblasenwand und Streckung der E m b r y o n a l a n l a g e erfolgt wie bei Ungulaten. Die Lemuroidea und Tarsioidea verhalten sich im Hinblick auf die E n t o d e r m bildung, soweit b e k a n n t , wie die U n g u l a t e n [677, 678, 605].

Frühentwicklung des Keimes der Eutheria. Typ II, III, IV

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Frühentwicklung des Keimes der Eutheria. Typ III. (Rodentia mit Keimblattumkehr) (Abb. 39 C). Die E m b r y o c y s t i s b r i c h t bei den V e r t r e t e r n dieser G r u p p e n i c h t zur Oberfläche durch, s o n d e r n wird in die B i l d u n g der definitiven A m n i o n h ö h l e einbezogen. Die A m n i o n h ö h l e e n t s t e h t also d u r c h Dehiszenz in einer z u n ä c h s t soliden Zellmasse. W i r sprechen von einer S p a l t a m n i o n b i l d u n g ( S c h i z a m n i o n ) im Gegensatz zu der Bildung des A m n i o n s d u r c h A b f a l t u n g ( F a l t a m n i o n = P l e u r a m n i o n = P l e k t a m n i o n ) . Die E n t y p i e ist besonders ausgesprochen u n d bleibt ü b e r längere Zeit e r h a l t e n . Im einzelnen f i n d e n sich bei den verschiedenen N a g e r n zahlreiche B e s o n d e r h e i t e n . Die Sciuridae [901, 907] ( S c i u r u s , Tamias, Eutamias, Citellus, Glaucomys, Cynomys) zeigen F a l t a m n i o n b i l d u n g , folgen also wie Orydolagns, d e m T y p I. Bei G e o m y o i d e a — H e t e r o m y i d a e ( D i p o d o m y s merriami MEARNS, Geomys bursarius SHAW) k o m m e n r u d i m e n t ä r e A m n i o n f a l t e n vor. D a n e b e n existiert eine zusätzliche »Epamnionhöhle«, die bei Geomys [907] n i c h t geschlossen ist. Bei Muriden ( u n t e r s u c h t sind Mus, Apodemus, Rattus, Cricetus, Neotoma, Microtus, Arvicola) bildet sich j e n e r Bezirk der K e i i n b l a s e n w a n d , der zur P l a c e n t a wird, f r ü h z e i t i g besonders m ä c h t i g a u s ( T r ä g e r , E k t o p l a c e n t a r k o n u s , A b b . 3 6 c b), w ä h r e n d die übrige K e i m b l a s e n w a n d eine f r ü h e R ü c k b i l d u n g e r f ä h r t . Der T r ä g e r w ö l b t sich bereits von vorneherein in den D o t t e r s a c k vor u n d s t ü l p t dessen W a n d d e r a r t vor, d a ß diese die Oberfläche des T r ä g e r s ü b e r z i e h t (Abb. 130). Die ä u ß e r e Keimb l a s e n w a n d ( T r o p h o b l a s t u n d E n t o d e r m ) geht z u g r u n d e . T r o p h o b l a s t r e s t e k ö n n e n als »Trophoblastriesenzellen« e r h a l t e n bleiben u n d bei der I m p l a n t a t i o n eine Rolle spielen. An der Grenze von T r o p h o b l a s t u n d D o t t e r s a c k erscheint im Bereich der p a r i e t a l e n K e i m b l a s e n w a n d eine zellfreie M e m b r a n ( R E i c H E R T S c h e M e m b r a n ) . Sie wird v o m T r o p h o b l a s t e n a u s gebildet. Es h a n d e l t sich sicher nicht u m ein r u d i m e n t ä r e s Gebilde. Neuere histochemische U n t e r s u c h u n g e n h a b e n gezeigt, d a ß die REicHERTSche M e m b r a n aus Kollagen b e s t e h t [1428], ein B e f u n d , der von b e s o n d e r e r B e d e u t u n g ist, da f ü r Insectivoren, Simiae u n d Homo M e s e n c h y m b i l d u n g v o m T r o p h o b l a s t e n a u s b e h a u p t e t wird, eine A n n a h m e , die d u r c h den Nachweis, d a ß T r o p h o b l a s t z e l l e n in der Lage sind, kollagenes Material abzuscheiden, wesentlich g e s t ü t z t wird. Die REicHERTSche M e m b r a n k a n n b e s t i m m t e Stoffe speichern (Fe, P h o s p h a t a s e ) u n d d ü r f t e d a h e r als wichtiges S t o f f w e c h s e l o r g a n der f r ü h e n E m b r y o n a l p h a s e n b e t r a c h t e t w e r d e n . Bei Muriden t r i t t im T r ä g e r eine große Höhle auf, die E k t o d e r m h ö h l e = A r c h a m n i o n h ö h l e . Diese wird d u r c h Q u e r f a l t e n in eine R e s t h ö h l e ( E k t o p l a c e n t a r h ö h l e = E p a m n i o n h ö h l e ) u n d die M a r k a m n i o n h ö h l e ( = definitive A m n i o n h ö h l e + p r ä s u m p t i v e s V e n t r i k e l s y s t e m des CNS) zerlegt. Die definitive A m n i o n h ö h l e gliedert sich bei der A b f a l t u n g des N e r v e n r o h r e s aus der M a r k a m n i o n h ö h l e ab. Bei H y s t r i c o m o r p h a (Cavia porcellus, L. [1027]) e n t s t e h e n E k t o p l a c e n t a r h ö h l e u n d M a r k a m n i o n h ö h l e von v o r n e h e r e i n g e t r e n n t (Abb. 134). Die ä u ß e r e K e i m b l a s e n w a n d g e h t beim Meerschweinchen (Abb. 134) bereits so f r ü h z u g r u n d e , d a ß sie n i c h t v o m E n t o d e r m erreicht wird. Dieses u m w ä c h s t a b e r als e k t o p l a c e n t a r e s E n t o d e r m den T r ä g e r p o l der K e i m b l a s e (Abb. 134) u n d bildet s p ä t e r auf der P l a c e n t a einen E n t o d e r m ü b e r z u g (S. 210). Die B i l d u n g der E m b r y o n a l a n l a g e erfolgt in t y p i s c h e r Weise an der K o n t a k t z o n e von Amnionboden und Entoderm. D u r c h die A u s b i l d u n g einer relativ großen E k t o p l a c e n t a r h ö h l e k o m m t es bei den g e n a n n t e n A r t e n zur A u s b i l d u n g eines b l ä s c h e n f ö r m i g e n Keimes, bei d e m d a s E k t o d e r m ( A r c h a m n i o n höhle) innen, d a s E n t o d e r m ( D o t t e r s a c k ) a u ß e n liegt (Abb. 130, 134). Da die ä u ß e r e B l a s t o c y s t e n w a n d z u m großen Teil f r ü h z u g r u n d e g e h t , h a t die D e u t u n g d e r a r t i g e r S t a d i e n z u n ä c h s t große Schwierigkeiten g e m a c h t . Man bezeichnet diesen E x t r e m z u s t a n d der E n t y p i e a u c h als » K e i m blatt-Umkehr«. Frühentwicklung des Keimes der Eutheria. Typ IV. (Erinaceus, Pteropodiae) (Abb. 39 D). [82, 889, 891], A u c h diese keineswegs einheitliche G r u p p e , u m f a ß t F o r m e n mit sehr ausge-

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D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

sprochener Entypie. Doch liegt keine Keimblattumkehr vor. Im soliden Embryonalknoten tritt eine Markamnionhöhle durch Dehiszenz auf. Es liegt also echte Spaltamnionbildung vor. Beim Igel entsteht übrigens auch der Dottersack wahrscheinlich durch Spaltbildung in einer soliden Zellmasse. Der Trophoblast ist bei Erinaceus sehr f r ü h bereits zu einer mächtigen mehrschichtigen Trophoblastschale ausgebildet (Abb. 39 D), wodurch die Einschaltung des Knotens in die Keimblasenwand verhindert wird. Auch Galeopithecus zeigt Spaltamnionbildung [775], Frühentwicklung des Keimes der Eutheria. Typ V. Microchiroptera. Die Primitiventwicklung der Kleinfledermäuse ist von großem theoretischen Interesse, da sich in dieser Gruppe wichtige Zwischenformen zwischen den einzelnen Typen finden. Aus dieser sehr umfangreichen Gruppe sind allerdings erst wenige Arten einigermaßen in Hinblick auf ihre Entwicklung untersucht. Die Phyllostomatidae und Desmodontidae [1432a] bilden typisches Schizamnion wie die Megachiroptera (Typ IV.). Bei einigen Arten ( M y o t i s [1425, 1426]) entsteht die Amnionhöhle primär im Knoten. Diese verliert aber ihre Decke und wird dann sekundär vom differenzierten Trophoblasten geschlossen (Abb. 96). Nachträglich bildet sich durch Auffaltung der Ränder des Keimschildes von neuem ein Amnionektoderm. Bei anderen Arten entsteht die Amnioncavität von vorneherein durch Dehiszenz zwischen Trophoblast und Knotenmaterial. Auch in diesem Fall bilden sich nachträglich unter einer geschlossenen Trophoblastschicht Amnionfalten aus. Typ V ist also durch die Kombination von f r ü h auftretendem Spaltamnion mit nachträglicher Faltamnionbildung gekennzeichnet. Frühentwicklung des Keimes der Eutheria. Typ VI. Macroscelididae [641, 643, 647, 650], Die Primitiventwicklung der Macroscelididae ist in vieler Hinsicht sehr eigenartig und offenbar stark spezialisiert. Bei Elephantulus besteht extreme Polyovulation (120 Eier), doch kommen regelmäßig nur zwei Keime zur Entwicklung (S. 155). Amöboide Zellen der Keimblasenwand fügen sich zur Bildung des Knotens zusammen (Abb. 90d—h). In diesem Embryonalknoten tritt die Amnionhöhle durch Spaltbildung auf, bevor der Knoten sich dem Trophoblasten anlegt. Die Keimblasenwand bildet weiter amöboide Zellen, die nach Innen abwandern und das Entoderm liefern. Auch Mesenchym entsteht extraembryonal in großem Ausmaß aus Zellen der Blastocystenwand, lange vor Auftreten eines Primitivstreifens (Abb. 90h—1). Frühentwicklung des Keimes der Eutheria. Typ VII. Simiae, einschließlich Hominoidea. Genauer bekannt ist die Frühentwicklung von Macaca mulatta Z I M M E R M A N N und von Homo [594, 577—584, 1200, 1199a], Einzelbefunde weisen darauf hin, daß sich die Platyrrhina und die Pongidae ähnlich verhalten. Wesentliche Unterschiede zwischen Platyrrhinen, Catarrhinen und Pongiden bestehen in der Implantationstiefe und in der Art der Placentarbildung (S. 175). Der Keim bildet eine typische Blastocyste. Die Amnionhöhle entsteht durch Dehiszenz. Bei Macaca und Homo wurde beobachtet, daß zunächst mehrere interzelluläre Spalten im Knoten auftreten, die zu einer einheitlichen Amnionhöhle zusammenfließen. Wesentlich ist, daß der Trophoblast sehr schnell im Bereich des Anheftungspoles, der mit dem Embryonalpol identisch ist, zu wuchern beginnt und syncytiale Umbildung zeigt. Nun werden fortlaufend »amniogene« Zellen vom Trophoblasten abgespalten und dem Amnion zugeschlagen (Abb. 41 [594]). Höchst eigenartig verläuft auch die Entoderm- und Mesenchymbildung. Schon sehr f r ü h (Macaca 9. Tag) ist neben Trophoblast- und Knotenzellen eine dritte Zellart nachweisbar, die sich auf der Innenseite der Blastocyste ausbreitet und den Charakter primärer Entodermzellen a n n i m m t (Abb. 34f). Diese Zellen sollen nicht nur vom Knoten abstammen, sondern vorwiegend schon während der Furchung und Keimblasenbildung, vom Trophoblasten ausgesondert werden. Sie bilden schließlich eine mesothelartige, retikuläre Membran (Abb. 34f).

F r ü h e n t w i c k l u n g des K e i m e s der E u t h e r i a . T y p V, V I , V I I

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A b b . 41a —e). Macaca mulatto ZIMMERMANN, S c h e m a t i s c h e Ü b e r s i c h t d e r F r ü h e n t w i c k l u n g , a) F r e i e B l a s t o c y s t e , b) deren A n h e f t u n g a n s E n d o m e t r i u m , c) A m n i o n h ö h l e ist g e b i l d e t . D i e T r o p h o n b l a s t l a k u n e n k o m m n i z i e r e n m i t m ü t t e r l i c h e n B l u t g e f ä ß e n , d) E n t o d e r m p l a t t e . E r s t e s A u f t r e t e n des d e f i n i t i v e n D o t t e r s a c k e s . M e s e n c h y m b i l d u n g zwischen A m n i o n b l a s t e n u n d T r o p h o b l a s t , e) W e i t e r b i l d u n g des d e f i n i t i v e n D o t t e r s a c k e s . E x t r a e m b r y o n a l e s M e s e n c h y m zwischen HEUSERSCHER M e m b r a n u n d T r o p h o b l a s t . ( N a c h STARCK 1956) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Lakunen Amnionhöhle Keimschild A m n i o g e n e Zellen Primärer Dottersack Trophoblast Endometrium Mesenchym Blastocystenhöhle Definitiver Dottersack

11 H e u s e r s c h e M e m b r a n 12 D e f i n i t i v e s E n t o d e r m 13 K e i m s c h e i b e 14 E m b r y o - E k t o d e r m 15 T r o p h o b l a s t d e s E m b r y o nalpoles 16 F o r m a t i v e Zellen 17 P r i m ä r e s E n t o d e r m IS Z o n a p e l l u c i d a

M e s e n c h y m t r i t t ebenfalls f r ü h u n d ohne K o n t a k t mit der E m b r y o n a l a n l a g e zwischen T r o p h o b l a s t u n d A m n i o n auf (Abb. 41 d, e). Dieses M e s e n c h y m s t a m m t v o m T r o p h o b l a s t e n ab u n d isoliert das A m n i o n völlig gegen den T r o p h o b l a s t e n . Gelegentlich bleibt eine s t r a n g a r t i g e , epitheliale V e r b i n d u n g zwischen T r o p h o b l a s t u n d A m n i o n ü b e r einen gewissen Z e i t r a u m erh a l t e n . Diese B i l d u n g w u r d e meist als R u d i m e n t eines A m n i o n g a n g e s u n d d a m i t als Reminiszenz an die F a l t a m n i o n b i l d u n g g e d e u t e t . T a t s ä c h l i c h d ü r f t e es sich a b e r u m eine w a c h s t u m s m e c h a n i s c h wichtige Z u w a c h s z o n e des A m n i o n e p i t h e l s h a n d e l n . A m Boden der A m n i o n h ö h l e bildet sich eine P l a t t e aus h o c h p r i s m a t i s c h e n Zellen, d a s K e i m s c h i l d e k t o d e r m , aus. Die B i l d u n g des D o t t e r s a c k e s ist noch n i c h t e n d g ü l t i g klargestellt. Beim R h e s u s a f f e n f i n d e t sich n a c h B i l d u n g der A m n i o n h ö h l e u n t e r d e m K e i m s c h i l d e k t o d e r m eine m e h r s c h i c h t i g e E p i t h e l p l a t t e ( E n t o d e r m p l a t t e ) . Sie g e h t a m R a n d e in d a s p r i m ä r e , v o m T r o p h o b l a s t e n h e r s t a m m e n d e » E n t o d e r m « ü b e r (Abb. 41 e). Die H e r k u n f t dieser Zellen k a n n aus S c h n i t t b i l d e r n n i c h t ein-

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D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

d e u t i g g e k l ä r t w e r d e n . HEUSER u n d STREETER [594] s i n d d e r A n s i c h t , d a ß es sich im w e s e n t lichen u m Zellen des p r i m ä r e n E n t o d e r m s ( a u s T r o p h o b l a s t e n t s t e h e n d ) h a n d e l t , in die d u r c h l o k a l i s i e r t e P r o l i f e r a t i o n v o m K n o t e n h e r Zellen e i n g e s c h o b e n w e r d e n . Die M ö g l i c h k e i t , d a ß die E n t o d e r m p l a t t e v o l l s t ä n d i g v o m K n o t e n h e r s t a m m t , k a n n d e r z e i t n i c h t w i d e r l e g t w e r d e n . Z w i s c h e n E n t o d e r m p l a t t e u n d p r i m ä r e m D o t t e r s a c k t r e t e n n u n a m 11. bis 12. T a g S p a l t e n a u f , die s e h r b a l d z u r B i l d u n g des d e f i n i t i v e n D o t t e r s a c k e s z u s a m m e n f l i e ß e n . D e r d e f i n i t i v e D o t t e r s a c k b e s t e h t also d o r s a l zweifellos a u s Zellen d e r E n t o d e r m p l a t t e , a u s d e r a u c h d a s D a r m e n t o d e r m h e r v o r g e h t . Seitlich u n d v e n t r a l b e s t e h t die W a n d des d e f i n i t i v e n D o t t e r s a c k e s a u s Zellen d e s p r i m ä r e n E n t o d e r m s . D e r d e f i n i t i v e D o t t e r s a c k d e h n t sich r a s c h a u s u n d d r ä n g t d e n p r i m ä r e n D o t t e r s a c k , d e r z u r E x o c o e l b l a s e w i r d , z u r ü c k . N a c h dieser A n s c h a u u n g g i b t es also bei Macaca [1200] zwei D o t t e r s ä c k e u n d z w a r e n t s t e h t d e r d e f i n i t i v e D o t t e r s a c k o h n e E r ö f f n u n g des p r i m ä r e n D o t t e r s a c k e s . Die U n s i c h e r h e i t in d e r H o m o l o g i s i e r u n g d e r bes c h r i e b e n e n B i l d u n g e n h a t A n l a ß g e g e b e n , die G e b i l d e m i t i n d i f f e r e n t e n N a m e n zu b e n e n n e n . So h a t sich f ü r d e n p r i m ä r e n D o t t e r s a c k a u c h die B e z e i c h n u n g E x o c o e l b l a s e d u r c h g e s e t z t . Die d ü n n e S c h i c h t p r i m ä r e r » E n t o d e r m z e l l e n « w i r d d a n n z w e c k m ä ß i g e r w e i s e als HEUSERSche M e m b r a n b e z e i c h n e t . E s soll bei d e r E r ö r t e r u n g d e r D o t t e r s a c k b i l d u n g n i c h t ü b e r s e h e n w e r d e n , d a ß ein E i n z e l s t a d i u m v o n Nasalis larvatus WURMB, b e s c h r i e b e n w u r d e , d a s i n n e r h a l b einer d i c k e n , m e h r s c h i c h t i g e n E n t o d e r m p l a t t e V a k u o l e n u n d S p a l t r ä u m e e r k e n n e n l ä ß t [605, 1200], Die M ö g l i c h k e i t , d a ß d a s D o t t e r s a c k l u m e n d u r c h D e h i s z e n z i n n e r h a l b e i n e r soliden Z e l l m a s s e , also a n a l o g d e r S p a l t a m n i o n b i l d u n g , e n t s t e h t , l ä ß t sich in H i n b l i c k auf diesen B e f u n d n i c h t a u s s c h l i e ß e n . A u c h die D o t t e r s a c k b i l d u n g d e s M e n s c h e n ist k e i n e s w e g s r e s t l o s a u f g e k l ä r t . Bei Homo b i l d e t sich z u n ä c h s t ein p r i m ä r e r D o t t e r s a c k ( E x o c o e l b l a s e ) u n d eine HEUSERSche M e m b r a n . D e r d e f i n i t i v e D o t t e r s a c k e n t s t e h t s p ä t (15. T a g ) . Bei m e n s c h l i c h e n K e i m e n d e r d r i t t e n W o c h e s i n d D o t t e r s a c k c y s t e n b e s c h r i e b e n w o r d e n , die als E x o c o e l b l a s e in R ü c k b i l d u n g g e d e u t e t w e r d e n k ö n n e n . Ein einziges S t a d i u m ( O v u m EB. FABER) [357] ist b e k a n n t , d a s w a h r s c h e i n l i c h die e r s t e n A n f ä n g e der A u s b i l d u n g des d e f i n i t i v e n D o t t e r s a c k e s zeigt. Dieser K e i m b e s i t z t — ä h n l i c h wie Macaca mulatta ZIMMERMANN v o m 12. T a g — i n n e r h a l b e i n e r E n t o d e r m p l a t t e die A n f ä n g e eines S p a l t r a u m e s . Die seit l a n g e m b e k a n n t e E x o c o e l b l a s e des M e n s c h e n ( O v u m PETERS) w ü r d e d a n n e i n e m p r i m ä r e n D o t t e r s a c k h o m o l o g sein. Bei d e r g e s c h i l d e r t e n S a c h l a g e e r h e b t sich die F r a g e n a c h d e r H o m o l o g i e des p r i m ä r e n u n d s e k u n d ä r e n D o t t e r s a c k e s m i t e n t s p r e c h e n d e n B i l d u n g e n bei a n d e r e n V e r t e b r a t e n [1197, 1266, 1267, 1200]. I m a l l g e m e i n e n b e s t e h e n wohl k e i n e Zweifel d a r a n , d a ß der D o t t e r s a c k d e r E u t h e r i a , d e r in t y p i s c h e r W e i s e g e b i l d e t w i r d , d e m D o t t e r e n t o d e r m d e r ü b r i g e n W i r b e l t i e r e , also d e m D o t t e r s a c k d e r S a u r o p s i d a u n d P r o t o t h e r i a h o m o l o g ist. P r o b l e m a t i s c h ist die H o m o l o g i e n u r bei d e n F o r m e n , bei d e n e n zwei d o t t e r s a c k a r t i g e G e b i l d e n a c h e i n a n d e r e n t s t e h e n , also bei d e n A f f e n . Die m e i s t e n A u t o r e n , die sich m i t dieser F r a g e b e f a ß t h a b e n , s e t z e n s t i l l s c h w e i g e n d voraus, d a ß der primäre Dottersack dem Dottersack niederer Wirbeltiere homolog wäre. Das H a u p t a r g u m e n t d ü r f t e m e i s t in d e r s p ä t e n E n t s t e h u n g des d e f i n i t i v e n D o t t e r s a c k e s u n d in d e r a n d e r s a r t i g e n E n t s t e h u n g s w e i s e g e s e h e n w e r d e n . N u n ist a b e r eine zeitliche V e r s c h i e b u n g im A u f t r e t e n e i n e r A n l a g e e b e n s o w e n i g wie o n t o g e n e t i s c h b e d i n g t e A b ä n d e r u n g e n i m E n t s t e h u n g s m o d u s ein A r g u m e n t gegen eine H o m o l o g i s i e r u n g . Kein A u t o r b e z w e i f e l t die H o m o l o g i e der A m n i o n b i l d u n g d u r c h F a l t u n g u n d d u r c h D e h i s z e n z . D a s e n t s c h e i d e n d e K r i t e r i u m f ü r die K l ä r u n g v o n H o m o l o g i e n , L a g e g l e i c h h e i t im B a u p l a n , s c h e i d e t aus, d a die b e i d e n zu v e r g l e i c h e n d e n G e b i l d e gleiche L a g e b e z i e h u n g e n b e s i t z e n . J e d o c h sind die B e s o n d e r h e i t e n d e r D o t t e r s a c k b i l d u n g bei A f f e n u n d M e n s c h g u t m i t speziellen A n p a s s u n g e n a n die B e s o n d e r h e i t e n d e r E m b r y o n a l p e r i o d e ( ü b e r s t ü r z t e M e s e n c h y m - u n d G e f ä ß b i l d u n g , E r n ä h r u n g des K e i m e s ) zu e r k l ä r e n , also als f u n k t i o n e l l e A n p a s s u n g e n u n d H e t e r o c h r o n i e n v e r s t ä n d l i c h zu

Funktionelle und e v o l u t i v e D e u t u n g des A m n i o n s

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m a c h e n , so d a ß die v o m Verfasser g e ä u ß e r t e A u f f a s s u n g , d a ß der definitive D o t t e r s a c k der Affen d e m Gebilde niederer W i r b e l t i e r e homolog sei, g u t g e s t ü t z t ist [1197, 1200, 1199]. Es sollte n i c h t ü b e r s e h e n w e r d e n , d a ß g e r a d e die F r ü h p h a s e n der O n t o g e n e s e b e s o n d e r s h ä u f i g tiefgreifenden A b ä n d e r u n g e n u n t e r w o r f e n sind u n d S o n d e r a n p a s s u n g e n g e g e n ü b e r a n c e s t r a l e n Z u s t ä n d e n zeigen. Als weitere B e s o n d e r h e i t der F r ü h e n t w i c k l u n g der Simiae m u ß auf die vorzeitige u n d übers t ü r z t e Bildung großer Mengen e x t r a e m b r y o n a l e n M e s e n c h y m s hingewiesen w e r d e n . Bereits vor A u s b i l d u n g der E m b r y o n a l a n l a g e k o m m t es zu reichlicher M e s e n c h y m b i l d u n g (Abb. 41). Die HEusERSche M e m b r a n darf wohl als erster Beginn dieses Prozesses a u f g e f a ß t werden. Lebhafte Mesenchymproliferation v o m C y t o t r o p h o b l a s t e n aus ist ein H a u p t kennzeichen der h ö h e r e n P r i m a t e n , d a s sich noch bis in s p ä t e P h a s e n der Placent a r b i l d u n g nachweisen l ä ß t (S. 179). In s p ä t e r e n Stadien k o m m t Mesenchymb i l d u n g im Bereich des Keimschildes hinzu. Am k a u d a l e n U m f a n g des Schildes b e h ä l t ein b e s t i m m t e s G e b i e t p r i m i t i v e n C h a r a k t e r als P r o l i f e r a t i o n s z e n t r u m u n d s p a l t e t f o r t l a u f e n d Mesenchymzellen ab. HEUSER u n d Abb. 42. Macaca mulatta (ZIMMERMANN). Körperformbildung. STREETER d e u t e n diese Zone bereits als Schraffiert = indifferente Gewebsmasse. a) Primitivstreifenstadium. b) Beginn der Somitenbildung. c) S o m i t e n s t a d i u m . P r i m i t i v s t r e i f e n [594] (Abb. 42). O f f e n b a r d) 6 m m - E m b r y o . h a n d e l t es sich beim S i c h t b a r w e r d e n dieser ( N a c h H E U S E R u n d STREETER, 1 9 4 1 ) S t r u k t u r u m einen f o r t l a u f e n d e n Segreg a t i o n s p r o z e ß . Das Gebiet des P r o l i f e r a t i o n s k n o t e n s ( P r i m i t i v s t r e i f e n ) b e h ä l t relativ lange p l u r i p o t e n t e n C h a r a k t e r u n d s o n d e r t sich a n s c h l i e ß e n d in P r i m i t i v k n o t e n , C h o r d a f o r t s a t z , M e s o d e r m u n d D a r m e n t o d e r m . Das p r i m i t i v e p l u r i p o t e n t e Areal persistiert lange Zeit als S c h w a n z k n o s p e . Diese ist bei g e s c h w ä n z t e n Affen deutlich massiger als bei Homo. Funktionelle und evolutive Deutung des Amnions. Die D e u t u n g der A m n i o n b i l d u n g u n t e r p h y l o g e n e t i s c h e n G e s i c h t s p u n k t e n h a t erhebliche Diskussionen v e r u r s a c h t . Sie ist zweifellos a b h ä n g i g v o n einem V e r s t ä n d n i s der f u n k t i o n e l l e n B e d e u t u n g . Die ä l t e r e n E r k l ä r u n g s v e r s u c h e gehen s t e t s von d o t t e r r e i c h e n Eiern mit m e r o b l a s t i s c h e r diskoidaler F u r c h u n g u n d K e i m s c h e i b e n b i l d u n g aus, eine A n n a h m e , die g u t b e g r ü n d e t ist, da sie die Z u s t ä n d e bei S a u r o p s i d e n u n d P r o t o t h e r i a als a n c e s t r a l v o r a u s s e t z t . Das A m n i o n w ü r d e n a c h dieser Auff a s s u n g s t a m m e s g e s c h i c h t l i c h als F a l t a m n i o n e n t s t e h e n [495, 1195a]. S p a l t a m n i o n b i l d u n g w ä r e s e k u n d ä r , im Sinne einer A b b r e v i a t i o n in A n p a s s u n g an die B e s o n d e r h e i t e n des i n t r a u t e r i n e n E n t w i c k l u n g s m o d u s u n d an die I m p l a n t a t i o n s t i e f e e n t s t a n d e n . D a a u c h der M o d u s der P l a c e n t a t i o n eng mit der I m p l a n t a t i o n s t i e f e z u s a m m e n h ä n g t , b e s t e h t eine gewisse K o r r e l a t i o n zwischen A m n i o n b i l d u n g s t y p u n d P l a c e n t a t i o n s a r t . D e m g e g e n ü b e r h a t HUBRECHT [665, 667, 678] b e t o n t , d a ß diese Art der A m n i o n b i l d u n g n i c h t v e r s t ä n d l i c h w ä r e , denn, der Sinn der S t r u k t u r soll in der S c h a f f u n g eines Wasserkissens liegen, d a s den j u n g e n Keim gegen m e c h a n i s c h e I n s u l t e u n d gegen A u s t r o c k n u n g s c h ü t z t . Ein solcher S c h u t z k a n n a b e r n u r von einem geschlossenen A m n i o n g e w ä h r t w e r d e n . Die E n t s t e h u n g ü b e r ein F a l t a m n i o n w ü r d e v o r a u s s e t z e n , d a ß ü b e r lange E v o l u t i o n s p e r i o d e n hin ein o f f e n e r Wall von A m n i o n f a l t e n b e s t e h e n m ü ß t e , der f u n k t i o n e l l b e d e u t u n g s l o s wäre. D e m e n t s p r e c h e n d n i m m t HUBRECHT an, d a ß d a s A m n i o n

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D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

phylogenetisch v o n vorneherein als geschlossene Blase aufgetreten wäre. Konsequenterweise soll d i e K e i m b l a s e d e r E u t h e r i a m i t S c h i z a m n i o n b i l d u n g d e n p r i m i t i v e n Z u s t a n d d a r s t e l l e n . D i e s e r Z u s t a n d wird v o n d e n V e r h ä l t n i s s e n bei A m p h i b i e n a b g e l e i t e t . D e r T r o p h o b l a s t d e r E u t h e r i a ist d a n a c h m i t d e r D e c k s c h i c h t des A m p h i b i e n e k t o d e r m s h o m o l o g . D a s A m n i o n soll sich b e i d e n P r o t o a m n i o t e n v o n dieser D e c k s c h i c h t a b g e s p a l t e n h a b e n . D i e E u t h e r i a w e r d e n d a n n a u c h s t a m m e s g e s c h i c h t l i c h v o n A m p h i b i e n a b g e l e i t e t . R e p t i l i e n u n d M o n o t r e m e n sollen völlig a u s d e r S t a m m e s r e i h e d e r S ä u g e r h e r a u s f a l l e n . D e r H y p o t h e s e h a b e n sich n a m h a f t e F o r s c h e r a n g e s c h l o s s e n [138, 139, 271, 780], N u n ist gegen diese A u f f a s s u n g e i n z u w e n d e n , d a ß h e u t e die R e p t i l h e r k u n f t der S ä u g e r p a l ä o n t o l o g i s c h u n d v e r g l e i c h e n d a n a t o m i s c h g u t g e s i c h e r t ist, d a ß a b e r d i e A m p h i b i e n h y p o t h e s e l ä n g s t w i d e r l e g t i s t . W e i t e r h i n i s t d i e H o m o l o g i e d e s Trophoblasten der Säuger m i t d e m E k t o d e r m der Amphibienlarven bei Anwendung kritischer Methoden der vergleichenden A n a t o m i e nicht aufrechtzuerhalten. Die Notwendigkeit, Zwischenf o r m e n m i t o f f e n e m A m n i o n a n z u n e h m e n , ist k e i n e s w e g s g e g e b e n , w e n n m a n a n d e r p r i m ä r e n N a t u r d e s F a l t a m n i o n s f e s t h ä l t . S c h l i e ß l i c h h a b e n d i e U n t e r s u c h u n g e n ü b e r die O n t o g e n e s e der P r o t o t h e r i a u n d M e t a t h e r i a einen d e r a r t i g e n g e n A n s c h l u ß d e s O n t o g e n e s e t y p s a n R e p tilien n a c h u n t e n , a n E u t h e r i a n a c h o b e n d a r g e l e g t , d a ß diese E n t w i c k l u n g s r e i h e z u m i n d e s t als Modell d e r E v o l u t i o n d e s O n t o g e n e s e t y p s d e r E u t h e r i a b r a u c h b a r i s t . S o h a b e n z a h l r e i c h e A u t o r e n [602 a, 495, 993, 1355] sich n i c h t z u den V o r s t e l l u n g e n v o n HUBRECHT b e k e n n e n k ö n n e n . VEIT [1355a] hat auf einen Befund an Pristiurus-Keimen aufmerksam gemacht, der für die Frage der Amnionbildung von Interesse ist. Bei Pristiurus und Torpedo kommen Blastodermwucherungen vor der Embryonalanlage vor, die in diesem Falle eine Folge lokalisierter Dotterverflüssigung sein dürften. E s handelt sich also um Zufallsbildungen, die gewissermaßen zweckfrei sind und nicht in direkte Beziehung zur Entstehung von Amnionfalten gesetzt werden dürfen. Trotzdem können derartige Bildungen wenigstens formal das Entstehen von Amnionfalten verständlich machen.

MOSSMANN [901] h a t b e t o n t , d a ß d a s A m n i o n w e n i g e r ein S c h u t z o r g a n sei, a l s s e l b s t d e s S c h u t z e s b e d ü r f e . S c h u t z e i n r i c h t u n g e n f ü r den K e i m sind E i s c h a l e n , A l b u m e n s c h i c h t u n d b e i i n t r a u t e r i n e r E n t w i c k l u n g die m a t e r n e n G e w e b e . MOSSMANN weist d a r a u f h i n , d a ß das A m n i o n d e m E m b r y o d e r L a n d w i r b e l t i e r e d a s f e u c h t e Milieu a q u a t i l e r F o r m e n s c h a f f e . D i e A m n i o n h ö h l e s c h a f f t f ü r den j u n g e n K e i m R a u m u n d isoliert i h n gegen die U m g e b u n g . D e r s e l b e A u t o r w e i s t d a r a u f hin, d a ß in der g l e i c h e n G r u p p e g e w ö h n l i c h T y p e n m i t F a l t - u n d m i t S p a l t amnion vorkommen können. Übergangstyp

Faltamnion Insectívora

Talpa,

Chiroptera

Nyctinomus

Sorex,

Chrysochloridae

Rodentia

Sciuridae

Primates

Tupaiidae, Lorisidae,

Geomys, Tarsius

Erinaceidae, Tenrecidae, Macroscelididae

—

Rhitiolophus,

Spaltamnion

Miniopierus, Dipodomys —

Myotis Pteropus, Nyctalus, Phylostomatidae, Desmodus Muridae, Hystricomorpha Simiae, Hominoidea

Die A r t d e r A m n i o n b i l d u n g hängt weniger von der phylogenetischen Stellung der T i e r f o r m a l s v o n d e r I m p l a n t a t i o n s a r t u n d I m p l a n t a t i o n s t i e f e a b . U n t e r diesen G e s i c h t s p u n k t e n d ü r f t e n V o r s t e l l u n g e n ü b e r d i e p h y l o g e n e t i s c h e E n t s t e h u n g d e s A m n i o n s , die s t a r k e W i d e r s p r ü c h e g e g e n wohl b e g r ü n d e t e V o r s t e l l u n g e n ü b e r d e n A b l a u f d e r E v o l u t i o n e n t h a l t e n , v o n v o r n h e r e i n w e n i g b e g r ü n d e t sein. M i t diesen Ü b e r l e g u n g e n sind g u t d i e V o r s t e l l u n g e n ü b e r die F u n k t i o n d e s A m n i o n s v e r e i n b a r , die in j ü n g s t e r Z e i t v o r a l l e m v o n BAUTZMANN [87, 88] e n t w i c k e l t w u r d e n . D i e s e r A u t o r

W e i t e r e E n t w i c k l u n g d e r E m b r y o n a l a n l a g e bei den

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Eutheria

h a t b e s o n d e r e n N a c h d r u c k d a r a u f gelegt, d a ß d e r K e i m e n g s t e s t o f f w e c h s e l p h y s i o l o g i s c h e Bez i e h u n g e n zu s e i n e m f l ü s s i g e n M e d i u m a u f w e i s t . I m Z u s a m m e n h a n g h i e r m i t spielen m o t o r i s c h e L e i s t u n g e n ( a k t i v e u n d p a s s i v e E m b r y o k i n e s i s ) eine w e s e n t l i c h e Rolle. Bei S a u r o p s i d e n bes c h r e i b t BAUTZMANN eine k o m p l i z i e r t e F r u c h t h ü l l e n m o t o r i k u n d legt ihr m o r p h o l o g i s c h e s S u b s t r a t ( g l a t t e M u s k u l a t u r im A m n i o n ) d a r . Ü b e r die V e r h ä l t n i s s e bei P r o t o t h e r i a ist b i s h e r leider n i c h t s b e k a n n t . Bei E u t h e r i a e r s e t z t die M o t o r i k d e s U t e r u s die A m n i o n b e w e g u n g . E i n e eigene A m n i o n m u s k u l a t u r f e h l t d e m e n t s p r e c h e n d . V o r k o m m e n v o n P l a c e n t a r b i l d u n g e n s c h l i e ß t , wie einige v i v i p a r e R e p t i l i e n zeigen, eine E i g e n m o t o r i k des A m n i o n s n i c h t a u s . H i s t o l o g i s c h e r B a u des A m n i o n s : D a s A m n i o n bei Ovis aries L., d a s hier als M u s t e r f ü r die E u t h e r i a im a l l g e m e i n e n s t e h e n m a g , b e s i t z t innen ein einschichtiges, a u s p l a t t e n , p o l y g o n a l e n Zellen b e s t e h e n d e s E p i t h e l . Die Zellen k ö n n e n s e h r v e r s c h i e d e n e F u n k t i o n s p h a s e n zeigen. I m E p i t h e l k o m m e n (bei H u f t i e r e n h ä u f i g auf d e m N a b e l s t r a n g - A m n i o n , a u c h f ü r Homo n a c h g e w i e s e n ) w a r z e n a r t i g e Bezirke v o r , die a u s m e h r s c h i c h t i g e m E p i t h e l a u f g e b a u t sind, d a s d i f f e r e n t e n Z e l l e n c h a r a k t e r zeigt. Die B e d e u t u n g dieser B i l d u n g e n ist u n b e k a n n t . Keinesfalls h a n d e l t es sich u m regellose E p i t h e l w u c h e r u n g e n . O f f e n b a r liegt ein f u n k t i o n e l l w i c h t i g e r K o n s t r u k t i o n s teil v o r . Auf d a s E p i t h e l f o l g t eine g i t t e r f a s e r i g e B a s a l m e m b r a n . A n diese s c h l i e ß t eine B i n d e g e w e b s l a g e a n , die zwei, m i t e i n a n d e r z u s a m m e n h ä n g e n d e F i b r o c y t e n n e t z e u n d ein grobes kollagenes F a s e r n e t z e r k e n n e n l ä ß t . Z u r A l l a n t o i s hin f o l g t ein gallertiges S t r a t u m i n t e r m e d i u m , in d e m Q i t t e r f a s e r n e t z e n a c h w e i s b a r sind. Diese Lage wird als d e h n u n g s f ä h i g e V e r s c h i e b e s c h i c h t a u f g e f a ß t .

Weitere E n t w i c k l u n g der Embryonalanlage bei den Eutheria. In j e d e m Fall d u r c h l ä u f t d e r K e i m d e r E u t h e r i a d a s S t a d i u m d e r B l a s t o c y s t e . Die E m b r y o n a l a n l a g e selbst b i l d e t sich i m m e r als f l a c h a u s g e b r e i t e t e r Keimschild (Keimscheibe) a m Boden der Amnionhöhle ( A b b . 43), u n a b h ä n g i g d a v o n , ob F a l t a m n i o n - o d e r Spaltamnionbildung vorliegt. Unter dem Keimschildekt o d e r m f i n d e t sich d e r d o r s a l e Teil des D o t t e r s a c k e s . A m R a n d g e h t d e r K e i m s c h i l d in die p r i m ä r e B l a s t o c y s t e n w a n d ü b e r bei j e n e n F o r m e n , die F a l t a m n i o n b i l d u n g a u f w e i s e n . E n t s t e h t die A m n i o n h ö h l e durch D e h i s z e n z , so g e h t d e r K e i m s c h i l d p e r i p h e r v o n v o r n e h e r e i n in d a s A m n i o n e k t o d e r m ü b e r .

A b b . 43. Homo, E m b r y o n a l a n l a g e ( G r a p h i s c h e R e k o n s t r u k t i o n ) eines 11 T a g e a l t e n O v u m s (CARNEGIE 7699, a u s HERTIG-ROCK C o n t r . E m b r y o l . 29, 1941) 1 2 3 4 5 6 7

Keimschildektoderm Entodermplatte HEUSERSche M e m b r a n Mesenchym Amnionektoderm Cytotrophoblast Syncytiotrophoblast

Die f o l g e n d e n E n t w i c k l u n g s p r o z e s s e l a u f e n im P r i n z i p in a n a l o g e r W e i s e wie b e i m Vogelk e i m a b . Die m e i s t o v a l e K e i m s c h e i b e v e r g r ö ß e r t sich u n d s t r e c k t sich e t w a s in die L ä n g e . A m s p ä t e r e n K a u d a l e n d e k a n n eine R a n d k e r b e a u s g e b i l d e t sein ( A b b . 3 4 g ) . Als e r s t e m o r p h o logische D i f f e r e n z i e r u n g t r i t t n u n der P r i m i t i v s t r e i f e n a u f , d e r a m v o r d e r e n E n d e z u m P r i m i t i v k n o t e n (HENSENScher K n o t e n ) v e r d i c k t ist. D e r P r i m i t i v s t r e i f e n e r s c h e i n t z u e r s t a m H i n t e r r a n d des K e i m s c h i l d e s u n d h ä n g t m i t d i e s e m l ä n g e r e Z e i t z u s a m m e n ( A b b . 3 4 g — m ) . H i s t o l o g i s c h ist d e r P r i m i t i v s t r e i f e n g e k e n n z e i c h n e t d u r c h h o h e s e k t o d e r m a l e s E p i t h e l , v o r a l l e m a b e r d a d u r c h , d a ß in s e i n e m Bereich die b e i d e n K e i m b l ä t t e r ( E k t o d e r m u n d E n t o d e r m = E p i b l a s t u n d H y p o b l a s t ) z u s a m m e n h ä n g e n ( A b b . 3 4 n , q). A u s d i e s e m P r i m i t i v s t r e i f e n g e b i e t s c h e i n e n n u n in g r o ß e r M e n g e Zellen zu p r o l i f e r i e r e n , die sich als M e s o d e r m z w i s c h e n E p i u n d H y p o b l a s t e i n s c h i e b e n . Ü b e r d e n M e c h a n i s m u s d i e s e r M e s o d e r m b i l d u n g bei E u t h e r i a ist n i c h t s b e k a n n t , d a d e r V o r g a n g s e l b s t sich m i t rein m o r p h o l o g i s c h e n M e t h o d e n n i c h t e r f a s s e n l ä ß t . Die gleichen P r o b l e m e s i n d a b e r a u c h f ü r d e n S a u r o p s i d e n k e i m , d e r e x p e r i m e n tellen E i n g r i f f e n z u g ä n g l i c h ist, h e u t e n o c h k e i n e s w e g s e n d g ü l t i g g e k l ä r t . O f f e n b a r spielt der P r i m i t i v s t r e i f e n n i c h t die Rolle als a k t i v e s P r o l i f e r a t i o n s z e n t r u m , die i h m f r ü h e r m e i s t z u g e s c h r i e b e n w u r d e , d a die M i t o s e n r a t e n i c h t g e g e n ü b e r d e r U m g e b u n g e r h ö h t ist. I n w i e w e i t Starck, O n t o g e n i e

6

D. S t a r e k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

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a k t i v e G e s t a l t u n g s b e w e g u n g e n a u c h hier im Spiele sind ( K o n v e r g e n z v o n o b e r f l ä c h l i c h gel e g e n e m M a t e r i a l auf d e n P r i m i t i v s t r e i f e n h i n , W a n d e r u n g dieser Zellen in d e r T i e f e v o n m e d i a l n a c h l a t e r a l ) , l ä ß t sich n o c h n i c h t e n t s c h e i d e n . A m K a u d a l e n d e ist d e r P r i m i t i v s t r e i f e n o f t z u m K a u d a l k n o t e n v e r d i c k t . In •./«'tBiMw-'w- • ^ r ^ t - M ^ r ^ ^ d e r Folge f ä l l t v o r allem eine be, , — . d e u t e n d e V e r l ä n g e r u n g des S t r e i ' .

/Äfe

^

-

2

,

'

fens auf. I m B e r e i c h des P r i m i t i v s t r e i f e n s wird o f t eine P r i m i t i v r i n n e d e u t l i c h , die w o h l als A u s d r u c k von Zellverschiebungen u n d Materialstauchung gedeutet werden m u ß . A n d e r s zu b e w e r t e n ist die Primitivgrube ( A b b . 44), die am Vorderende der Rinne, dicht h i n t e r d e m K n o t e n a u f t r i t t . Sie e n t s p r i c h t einer e c h t e n I n v a g i n a tionsgrube, ihre M ü n d u n g dem Blastoporus niederer Vertebraten. Abb. 44. Canis familiaris L., junge Embryonalanlagen, Vom HENSENSChen K n o t e n era) Primitivstreifenstadium, b) Differenzierung des ersten Somiten. (Nach B O N N E T Anat. H. 1897) s t r e c k t sich ein Z e l l s t r a n g , d e r 1 Placentarwulst 7 Primitivknoten Chordafortsatz (Kopffortsatz) K Primitivgrube 2 Neuraiwulst 9 Erster Somit 3 Medullarrinne n a c h r o s t r a l . Die Invaginations10 S t a m m p l a t t e 4 Seitenplatten 11 P r i m i t i v s t r e i f e n 5 Chordafortsatz g r u b e k a n n sich als C h o r d a k a n a l 6 Herzanlage in d e n C h o r d a f o r t s a t z f o r t s e t z e n (Cavia, C h i r o p t e r a , Homo usw.). E r k a n n in d a s D a r m l u m e n d u r c h b r e c h e n ( A b b . 45). S c h l i e ß t sich d a s N e u r a i r o h r k a u d a l ü b e r d e m C h o r d a k a n a l , so k o m m t es z u r B i l d u n g eines Canalis neurentericus. D e r C h o r d a k a n a l e n t s p r i c h t völlig d e m U r d a r m s ä c k c h e n d e r R e p t i l i e n , d a s gleichfalls m i t d e m E n t o d e r m v e r s c h m i l z t u n d in den S u b g e r m i n a l r a u m durchbricht. Die Frage, inwieweit die besprochenen Entwicklungsprozesse bei Eutheria unter den Begriff der G a s t r u l a t i o n zu subsummieren sind, wird sehr verschieden beantwortet. Ältere Autoren verstehen unter Gastrulation allgemein die Entoderm-, Mesoderm- und Chordabildung. Demzufolge zerfällt nach H U B R E C H T und KEIBEL [677a, 678, 721a, 722a, 754a] der Gastrulationsvorgang bei Eutheria in zwei räumlich und vor allem zeitlich dissozierte Teilprozesse: a) Bildung primären Entoderms durch Delamination, b) Invagination (Primitivgrube, Chordakanal) mit Bildung von gastralem Mesoderm, Chorda und »sekundärem« Entoderm. Im Interesse einer sauberen Bildung morphologischer Begriffe sollte nur der Invaginationsvorgang mit echter Urdarmbildung als Gastrulation bezeichnet werden. Die Bildung eines Delaminationsentoderms wäre danach ein sekundärer Vorgang, der als embryonale Anpassung an die Notwendigkeit, frühzeitig Dottermaterial zu verarbeiten, im Sauropsidenstamm entstanden ist und sich bei Protomammalia auch nach Verlust der großen Dottermenge erhielt. Unsere Deutung folgt damit der Auffassung von P E T E R und V E I T [991 a,b, 992a, 4c, 1199]. Sie hat gegenüber der »Zweiphasentheorie der Gastrulation« den Vorzug, verschiedene Vorgänge nicht mit der gleichen Terminologie zu belasten und zwanglos die Tatsachen einordnen zu können. Bei Eutheria kommt also k e i n e e c h t e G a s t r u l a t i o n vor. Die Primitivgrube ist als Rudiment der Urdarmbildung aufzufassen. Die Gastrulation tritt nur in ganz rudimentärer Form auf.

D a s W a c h s t u m d e s K e i m s c h i l d e s e r f o l g t n i c h t g l e i c h m ä ß i g im g a n z e n A r e a l . D e r P r i m i t i v s t r e i f e n v e r l ä n g e r t sich im w e s e n t l i c h e n v o m k a u d a l e n E n d e h e r , so d a ß hier eine A r t Z u w a c h s z o n e a n g e n o m m e n w e r d e n k a n n . Die ä l t e s t e n A b s c h n i t t e des S t r e i f e n s liegen also a m V o r d e r e n d e ( A b b . 3 4 i — m ) . Die C h o r d a a n l a g e g e h t n a c h k a u d a l in d a s Gew e b e d e s K n o t e n s ü b e r . Sie ist in F o r m eines s c h m a l e n Z e l l b a n d e s in d a s D a r m d a c h einges c h a l t e t ( A b b . 3 4 o , p). A m V o r d e r e n d e g e h t die C h o r d a a n l a g e in die p r ä c h o r d a l e P l a t t e ü b e r , die s t r u k t u r e l l gegen d a s E n t o d e r m k a u m a b g r e n z b a r ist ( A b b . 34, 45).

W e i t e r e E n t w i c k l u n g der E m b r y o n a l a n l a g e bei den Eutheria,

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Determination

W ä h r e n d d e s s e n h a t sich d a s M e s o d e r m v o m P r i m i t i v s t r e i f e n her a u s g e b r e i t e t u n d s c h w e n k t in F o r m v o n zwei Flügeln n a c h rostral ein, so d a ß sich jederseits der Chorda zwei M e s o d e r m s t r ä n g e vorschieben. D a s Mesoderm bei E u t h e r i a ist also in erster Linie p e r i s t o m a l e s (paraxiales) Mesoderm, d a s a u s d e m P r i m i t i v streifengebiet s t a m m t . G a s t r a l e M e s o d e r m b i l d u n g a u s d e m C h o r d a f o r t s a t z spielt d a n e b e n n u r eine g a n z u n t e r g e o r d n e t e Rolle. Die Mesodermflügel k ö n n e n v o r der E m b r y o n a l a n l a g e z u s a m m e n s t o ß e n u n d eine k o n t i n u i e r l i c h e P l a t t e bilden (Schaf, K a n i n c h e n ) . Diese k a n n sich z u r ü c k b i l d e n (sekund ä r e P r o a m n i o n - B i l d u n g ) . In w e c h s e l n d e m Ausm a ß ist a u c h die p r ä c h o r d a l e P l a t t e ( E r g ä n z u n g s Allantois p l a t t e ) an der L i e f e r u n g von r o s t r a l e m Mesoderm . y~^KIoaken' ( K o p f m e s e n c h y m ) beteiligt. Schließlich sei darauf ,'!•/ membran Kf hingewiesen, d a ß möglicherweise zusätzliche periMesenchym Entoderm p h e r e M e s e n c h y m b i l d u n g v o m E n t o d e r m des exPraechordalplatte t r a e m b r y o n a l e n Bereiches ( C a n i s , Sorex, ErinaA b b . 4 5 . S c h e m a t i s c h e r L ä n g s s c h n i t t durch die ceus) v o r k o m m e n k a n n . E m b r y o n a l a n l a g e eines m e n s c h l i c h e n P r a e s o m i t e n -

s t a d i u m s . Allantoisdivertikel, H a f t s t i e l , ChordaDie o f t b e n u t z t e U n t e r s c h e i d u n g eines hellen k a n a l . D a r m r i n n e n o c h n i c h t v o m D o t t e r s a c k abu n d d u n k l e n F r u c h t h o f e s ist beim S ä u g e r k e i m gehoben. (Aus STARCK, 1955, a. a. O., S. 212) n i c h t eindeutig. Bei sehr j u n g e n S t a d i e n von Schaf u n d H u n d (vor der M e s o d e r m b i l d u n g ) ist [157] eine klare D i f f e r e n z i e r u n g a m T o t a l o b j e k t überh a u p t n i c h t sicher möglich. Eine A u f h e l l u n g des E m b r y o n a l s c h i l d e s wird v o r ü b e r g e h e n d bem e r k b a r , w e n n die K e i m b l a s e zweischichtig geworden ist. N u n k a n n d u r c h die sich ausbreit e n d e n Mesodermflügel ein »Mesodermhof« als T r ü b u n g in E r s c h e i n u n g t r e t e n . Die erste T r o p h o b l a s t w u c h e r u n g der P l a c e n t a r a n l a g e ( E k t o p l a c e n t a ) m u ß hiervon scharf u n t e r s c h i e d e n w e r d e n (Abb. 44). Inwieweit der »dunkle F r u c h t h o f « m e s o d e r m b e d i n g t ist oder d u r c h eine E k t o d e r m w u c h e r u n g v e r u r s a c h t wird, k a n n oft n u r im S c h n i t t b i l d entschieden w e r d e n . Der Gefäßhof (Area vasculosa), o f t mit dem d u n k l e n F r u c h t h o f verwechselt, t r i t t beim H u n d sehr viel s p ä t e r (12 Somite) in E r s c h e i n u n g . Der helle F r u c h t h o f erscheint bei E u t h e r i a i m m e r erst n a c h t r ä g l i c h u m die bereits v o r h a n d e n e E m b r y o n a l a n l a g e . Es h a n d e l t sich gewöhnlich u m eine den E m b r y o n a l k ö r p e r direkt u m g e b e n d e hellere, d r e i b l ä t t r i g e Zone, die im w e s e n t lichen d u r c h K o n t r a s t w i r k u n g v e r u r s a c h t wird. Von diesem hellen F r u c h t h o f ist wieder die A u f h e l l u n g s z o n e im P r o a m n i o n - B e z i r k ( K a n i n c h e n ) zu u n t e r s c h e i d e n .

Im E k t o d e r m ü b e r u n d vor dem C h o r d a f o r t s a t z bildet sich in der f ü r alle Wirbeltiere t y p i s c h e n Weise die A n l a g e d e s Z e n t r a l n e r v e n s y s t e m s aus. D a s E k t o d e r m v e r d i c k t sich in diesem Bereich d u r c h Z e l l v e r m e h r u n g u n d U m f o r m u n g der Zellen zur M e d u l l a r p l a t t e ( A b b . 34 1, m, o), deren seitliche R ä n d e r sich zu M e d u l l a r w ü l s t e n a u f f a l t e n . Schließlich glied e r t sich mit d e m M e d u l l a r r o h r s c h l u ß das Z e n t r a l n e r v e n s y s t e m aus dem E k t o d e r m v e r b a n d aus. An der Grenze des M e d u l l a r r o h r e s gegen den oberflächlich v e r b l e i b e n d e n Teil des E k t o derms, j e t z t E p i d e r m i s g e n a n n t , proliferiert eine auf d e m Q u e r s c h n i t t keilförmige Zellmasse, die N e u r a l l e i s t e , die sich in den Winkel zwischen E p i d e r m i s , N e u r a i r o h r u n d S o m i t e n einschiebt. Sie ist ein wichtiges E m b r y o n a l o r g a n mit eigenen P o t e n z e n (S. 110). An der Medullarp l a t t e ( = N e u r a l p l a t t e ) ist bereits vor S c h l u ß des R o h r e s eine regionale Gliederung nachweisb a r (Abb. 46). Der deutlich v e r b r e i t e r t e rostrale Anteil l ä ß t sich als P r o s e n c e p h a l o n bereits j e t z t deutlich gegen d a s R h o m b e n c e p h a l o n g e b i e t a b g r e n z e n . Dieses geht n a c h k a u d a l in die R ü c k e n m a r k s a n l a g e über. Die Gliederung e n t s p r i c h t d e m f ü r V e r t e b r a t e n allgemein 6*

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D. S t a r c k : Ontogenie u n d Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

gültigen B a u p l a n . Ein M e s e n c e p h a l o n g e b i e t ist p r i m ä r b e i m S ä u g e r k e i m n i c h t a b g r e n z b a r . Das Mittelhirn differenziert sich erst relativ s p ä t s e k u n d ä r im r o s t r a l e n A b s c h n i t t des R a u t e n hirnes aus. Der N e u r a i r o h r s c h l u ß b e g i n n t gewöhnlich in der M i t t e des E m b r y o n a l k ö r p e r s [1199] u n d s c h r e i t e t n a c h rostral u n d k a u d a l v o r ( H o m o = 3. W o c h e , 6 — 8 Somite, A b b . 46). Zun ä c h s t bleibt also a m v o r d e r e n u n d h i n t e r e n E n d e der Ventrikel des Z e n t r a l n e r v e n s y s t e m e s d u r c h den v o r d e r e n u n d h i n t e r e n N e u r o p o r u s in o f f e n e r Verb i n d u n g m i t der A m n i o n h ö h l e . Der Schluß der N e u r o p o r i erfolgt in artlicher wechselnder Weise relativ s p ä t . Im Mesoderm t r i t t z u n ä c h s t die Gliederung in eine p a r a m e d i a n gelegene S t a m m z o n e ( S t a m m p l a t t e ) u n d eine peripher anschließende P a r i e t a l z o n e (Seitenplatten) h e r v o r (Abb. 34, 44). Die A b g l i e d e r u n g des ersten S o m i t e n b e g i n n t e t w a in der Mitte des E m b r y o n a l k ö r p e r s . Dicht v o r d e m ersten S o m i t e n ist an der Grenze von S t a m m - u n d Seitenp l a t t e eine V e r d i c h t u n g s z o n e im Mesodermbereich s i c h t b a r . Es h a n d e l t sich u m den H e r z w u l s t (Abb. 4 4 b ) , die erste Anlage der P l e u r o p e r i c a r d i a l h ö h l e n - W a n d , aus der sich die H e r z p l a t t e bildet. I m großen u n d ganzen d ü r f t e die Abgliederung der S o m i t e u n d der d a m i t z u m A u s d r u c k k o m m e n d e S e g m e n t i e r u n g s p r o z e ß der Leibeswand in der R i c h t u n g von k r a n i a l n a c h k a u d a l v o r a n s c h r e i t e n . Da e x p e r i m e n t e l l e Eingriffe k a u m d u r c h f ü h r b a r sind, l ä ß t sich dieses Geschehen beim S ä u g e r k e i m n u r schwer a n a l y s i e r e n . B e i Macaca

mulatta

ZIMMERMANN

beginnt

die

Somiten-

b i l d u n g a m 21. T a g u n d s c h r e i t e t von k r a n i a l n a c h k a u d a l f o r t . D a s 2 0 - S o m i t e - S t a d i u m wird e t w a a m 26. T a g der Abb. 46. Homo, E m b r y o v o m 19.Tag, G r a v i d i t ä t erreicht [594], 7 S o m i t e - S t a d i u m , ( E m b r y o PAYNE). Schluß des Neurairohres h a t begonDie B i l d u n g d e s C o e l o m s p a l t e s im S e i t e n p l a t t e n nen. Amnion von dorsal her eröffnet. m e s o d e r m b e g i n n t gewöhnlich zur Zeit des A u f t r e t e n s der ( A u s STREETER, Seien t. M o n t h l y , 1932) ersten S o m i t e n , u n d z w a r p r i m ä r in der s p ä t e r e n H e r z g e g e n d 1 Prosencephalon 2 Sulcus opticus (Homo 1,5 m m Graf SPEE), d a n n a u c h im Bereich der k ü n f t i g e n 3 Rhombencephalon 4 Amnion-Schnittrand P e r i t o n e a l h ö h l e . Der Coelomspalt zerlegt das S e i t e n p l a t t e n 5 Medullarrinne 6 Medullarrinne geschlossen m e s o d e r m in eine ä u ß e r e , d e m E k t o d e r m anliegende 7 Erster Somit 8 Dottersack Schicht (die S o m a t o p l e u r a ) , u n d eine innere, d em Darm 9 Hirnanlage anliegende ( S p l a n c h n o p l e u r a ) (Abb. 34 o, q). Der Coelomspalt d e h n t sich ü b e r die Grenzen des E m b r y o n a l k ö r p e r s als extraembryonales C o e l o m ( E x o c o e l ) aus. Dieser P r o z e ß ist bei j e n e n F o r m e n , die p r i m ä r M e s e n c h y m im E x t r a e m b r y o n a l - G e b i e t differenzieren, also b e s o n d e r s bei A f f e n u n d Mensch, e i g e n a r t i g modifiziert. Da bereits auf dem S t a d i u m des D o p p e l b l ä s c h e n s ( A m n i o n h ö h l e , D o t t e r s a c k ) eine M e s e n c h y m schicht v o r h a n d e n ist u n d von a u ß e n die beiden Bläschen u m h ü l l t , u n t e r b l e i b t eine A u f s p a l t u n g , d e n n eigentliche S e i t e n p l a t t e n existieren hier n i c h t . S o m a t o - u n d S p l a n c h n o p l e u r a sind in diesem Falle v o n v o r n e h e r e i n g e t r e n n t . D a s Exocoel f i n d e t s e k u n d ä r A n s c h l u ß an d a s E m b r y o coel. Die A u s d e h n u n g des Coelomspaltes ins e x t r a e m b r y o n a l e Gebiet ist a r t s p e z i f i s c h sehr variabel (S. 120: P l a c e n t a t i o n ) . Auch das r ä u m l i c h e A u f t r e t e n des Coelomspaltes k a n n sehr wechseln. So t r i t t beim H u n d das E m b r y o c o e l vor d e m Exocoel auf. Beim Schaf hingegen erscheint p r i m ä r das Exocoel, das sich z e n t r i f u g a l u n d z e n t r i p e t a l a u s b r e i t e t .

Darm- und

Dottersack

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W e n i g e r f o r s c h t ist d a s Schicksal d e r p r ä c h o r d a l e n P l a t t e ( E r g ä n z u n g s p l a t t e ) bei E u t h e r i a . E s h a n d e l t sich u m j e n e n G e w e b s s t r a n g , der a u s d e m C h o r d a f o r t s a t z h e r v o r g e h e n d sich in R i c h t u n g auf d a s V o r d e r e n d e des K e i m s c h i l d e s e r s t r e c k t . O f f e n s i c h t l i c h ist dies Gebilde a n d e r P r o d u k t i o n v o n M e s e n c h y m f ü r d a s V o r d e r k o p f g e b i e t u n d a n d e r B i l d u n g des v o r d e r e n Chordaendes beteiligt. D a r m und Dottersack. Die B i l d u n g eines g e s c h l o s s e n e n D a r m r o h r e s l ä u f t in ä h n l i c h e r W e i s e wie bei S a u r o p s i d e n a b . Z u n ä c h s t w ä c h s t d a s K o p f e n d e der E m b r y o n a l a n l a g e frei ü b e r die U n t e r l a g e v o r . D a m i t e n t s t e h t ein v e n t r a l g e s c h l o s s e n e r K o p f d a r m , d e r in d e r v o r d e r e n D a r m p f o r t e in die D a r m r i n n e ü b e r g e h t . In a n a l o g e r W e i s e b i l d e t sich d e r S c h w a n z d a r m a u s . Die D a r m r i n n e s c h n ü r t sich m e h r u n d m e h r v o m D o t t e r s a c k a b , w i r d d a m i t z u m D a r m r o h r u n d s t e h t n u r n o c h ü b e r den D o t t e r g a n g ( D u c t u s omphaloentericus) mit dem Dottersack ( = Na* ¿y^, • „ n b e l b l ä s c h e n ) in V e r b i n d u n g ( A b b . 47). Bei d e n -F o r m e n m i t K e i m b l a t t u m k e h r (Oryctolagus, //-^ / a M u r i d e n , Cavia) k o m m t es n a t u r g e m ä ß n i c h t f > z u r A u s b i l d u n g eines g e s c h l o s s e n e n D o t t e r l ^ / ^ ^ ^ ^ t e ^ f f ^ s a c k e s wie bei S a u r o p s i d e n [901], D e r D o t t e r I jrC is ^^¿fxV s a c k w i r d zu einer E m b r y o n a l h ü l l e . Bei vielen ^i \ l 11 s C h i r o p t e r a ( P t e r o p u s , Cynopterus, Taphozous, v / r Nu 3 B Rhinopoma, Rhinolophus) w a n d e l t sich d e r w A l l

Abb.47 M e d i a n s c h n i t t - R e k o n s t r u k t i o n e n von Bos taurus L. n a c h KRÖLLING 1 9 2 4 .

a) E m b r y o 5 m m Nacken-Steißlänge, 3 3 Somite b) E m b r y o 6,6 m m Nacken-Stlge. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Ohrbläschen Prosencephalon Rhombencephalon Chorda dorsalis Rest d e r R a c h e n m e m b r a n Herz, A t r i u m Herz, Ventrikel Leber Mesonephros P a n c r e a s dorsale Pancreas ventrale Respirationstrakt Magen Vena o m p h a i o m e s e n t e r i c a

15 16 17 IS 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Ductus omphaloentericus Allantoisgang Kloakenmembran Urnierengang Schwanzknospe Nabelschleife Thyreoidea Recessus omentalis R a t h k e s c h e Tasche T r u n c u s arteriosus Gallenblase Schwanzdarm Aorta

D o t t e r s a c k in ein massiges, g e f a l t e t e s O r g a n u m , d a s sein L u m e n völlig v e r l i e r e n k a n n (Pteropus) ( A b b . 9 5 [892]). D a s D o t t e r s a c k e n t o d e r m b i l d e t Z o t t e n u n d p r o l i f e r i e r t . Die Zellen h y p e r t r o p h i e r e n u n d n e h m e n d a s A u s s e h e n v o n D r ü s e n z e l l e n a n . Ü b e r die F u n k t i o n dieses eigena r t i g e n G e b i l d e s ist n i c h t s b e k a n n t . Die A n n a h m e einer e n d o k r i n e n D o t t e r s a c k d r ü s e s t ü t z t sich v o r l ä u f i g n u r auf d e n m o r p h o l o g i s c h e n B e f u n d . H i s t o c h e m i s c h e u n d e x p e r i m e n t e l l e U n t e r suchungen fehlen derzeit noch. Die Ausbildung der Allantois bei E u t h e r i a ist a u ß e r o r d e n t l i c h w e c h s e l n d . Sie k a n n , ä h n l i c h wie bei S a u r o p s i d e n , als m ä c h t i g e s b l a s e n f ö r m i g e s O r g a n a u s g e b i l d e t sein, o d e r a b e r a u c h , z u m i n d e s t in i h r e m e n t o d e r m a l e n A n t e i l , g a n z r u d i m e n t ä r sein. I h r e F u n k t i o n als H a r n s a c k s t e h t n i c h t m e h r im V o r d e r g r u n d . I h r e B e d e u t u n g ist w o h l in e r s t e r Linie die eines b l u t - u n d g e f ä ß b i l d e n d e n O r g a n s . So k a n n es n i c h t w u n d e r n e h m e n , d a ß ihr m e s e n c h y m a l e r W a n d t e i l

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D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

dominiert und allein persistieren kann. Wegen der engen Beziehungen der Allantois zur Placentation sei auf S. 111 verwiesen. Bei vielen Formen mit massiger, invasiver Placenta ist die Allantois als entodermales Hohlorgan rudimentär. Ihr Mesenchymbelag persistiert (Haftstiel) und vermittelt die Gefäßverbindung vom Chorion zum Embryo (Abb. 45). Bei gedehnten, oberflächlichen Placentarformen (Huftiere, Lemuren) ist die Allantoisblase meist ausgedehnt. In diesem Fall füllt sie das Exocoel (Chorionhöhle) aus. Hiermit soll nicht gesagt sein, daß der Zustand mit extrem großer Allantois primitiv wäre. Es ist wahrscheinlich richtiger, als Ausgangszustand ein Organ mittlerer Größe anzunehmen (Insectívora) und von diesem sowohl die reduzierten wie die extrem ausgebildeten Formen der Allantois abzuleiten. Allantois mittelgroß, persistierend: rudimentär oder fehlend (Haftstiel): groß, persistierend:

Insectívora, Dermoptera?, Chiroptera, z . T . Rodentia Tarsius, Simiae, Xenarthra, z. T. Rodentia Carnivora, Cetacea, Tubulidentata, Pholidota, Proboscidea, Sirenia, Hyracoidea, Artiodactyla, Perissodactyla, Lemuroidea.

Wird das extraembryonale Mesenchym primär gebildet, so kann eine mesenchymale Allantoisanlage in Form eines Haftstieles ausgebildet werden, bevor das Rudiment der entodermalen Allantois erscheint. Bei einigen Formen k o m m t eine gelappte A l l a n t o i s vor (Lorisidae, Lemuridae [605]). In älteren Arbeiten findet sich die Angabe, daß diese gelappte Allantois keine Gefäße f ü h r t . HILL ^ A? [605] konnte nachweisen, daß diese Angabe auf einem Irrtum 1 . beruht. Sie gilt nur f ü r die freien Wandabschnitte der Lappen. g z Die Lappung selbst ist eine Folge der frühen Verankerung der

Abb. 48. Loris tardigradus lydekkerianus CABRERA; Schema der Eihäute eines Embryos von 5,8 mm Länge, Anheftung der gelappten Allantois ans Chorion. (Nach J . P. HILL. 1932) 1 2 3 4 5 ä

Allantois-Hauptlappen A r t . umbilicalis Exocoel Chorion Chorionblase Trophoblast

7 8 9 10

Dottersacksplanchnopleura Amnion Vena umbilicalis Akzessorischer Allantoisläppen 11 Allantochorion

Nabelgefäße am Chorion. Zwischen den F u ß p u n k t e n der Gefäße wölbt sich der Allantoissack vor (Abb. 48). HILL sah in diesem Zustand den Vorläufer einer Haftstielbildung. Diese Vorstellung hat an Überzeugungskraft verloren, da neuerdings auch bei Procavia [1289] eine gelappte Allantois nachgewiesen wurde. Die Lappenbildung kann zumindest in diesem Fall auch als progressive Weiterbildung des Organs aufgefaßt werden. Haftstielbildung setzt aber Reduktion der Allantois voraus. Bei Tarsius [605] bildet sich ein Haftstiel vom Primitivstreifen aus, im Gegensatz zu Affen und Mensch, bei denen von vorneherein der Haftstiel aus extraembryonalem Mesenchym gebildet wird. Bei Tarsius dehnt sich das Exocoel rasch aus und u m f a ß t den ganzen Dottersack (Abb. 102). Der Haftstiel ist dann ein verdickter Mesenchymstreifen innerhalb des Chorionmesenchyms. Durch einen sehr eigenartigen Prozeß wird der Haftstiel durch Ausbreitung von Exocoelrezessen vom Chorion abgetrennt. Temporäre Haftstielbildung k o m m t auch bei Dermoptera vor. Nabelstrang. Mit der Abschnürung des Embryonalkörpers vom Extraembryonalbezirk k o m m t es, ähnlich wie bei Sauropsiden, zur Bildung eines Nabelstranges. Im Nabelstrang sind Dottergang und Allantoisgang (falls dieser rudimentär, der Haftstiel = Bauchstiel) vereinigt. Gelegentlich können die allantoide und die vitelline Portion des Nabelstranges weitgehend selb-

Nabelstrang

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s t ä n d i g bleiben ( B l a r i n a [1436]). Die V e r b i n d u n g des E m b r y o c o e l s mit dem Exocoel ist zun ä c h s t im N a b e l s t r a n g e r h a l t e n , obliteriert a b e r gewöhnlich schnell. Mit der V e r l ä n g e r u n g des D o t t e r g a n g e s u n d der z u n e h m e n d e n F ü l l u n g und A u s d e h n u n g des A m n i o n s a c k e s v e r l ä n g e r t sich der N a b e l s t r a n g u n d b e k o m m t eine ä u ß e r e epitheliale A m n i o n b e d e c k u n g . Der M e s e n c h y m belag des D o t t e r - u n d Allantoisganges u n d das A m n i o n m e s e n c h y m verschmelzen m i t e i n a n d e r u n d liefern das gallertige G r u n d g e w e b e des N a b e l s t r a n g e s ( W H A R T O N S c h e Sülze). D o t t e r g a n g u n d A l l a n t o i s g a n g k ö n n e n im N a b e l s t r a n g persistieren. Im A b b . 49. Nabelschnurlänge bei v e r s c h i e d e n e n wesentlichen ist der NabelEutheria. s t r a n g die V e r b i n d u n g s s t r a ß e a) Xerus rutilus intensus THOMAS,Embryo S c h e i t e l zwischen E m b r y o u n d PlaSteißige. 54 m m , Nabelc e n t a f ü r die Umbilikalges c h n u r l ä n g e 30 m m ( M a t . d. Ä t h i o p i e n e x p . f ä ß e (Vasa allantoidea). Das des Verf.). S t r o m a des N a b e l s t r a n g e s ist b ) Pan troglodytes (BLUvöllig g e f ä ß f r e i bei Tapirella, MENBACH),Embryo 75 m m Scheitel-Steißlänge, Simiae u n d Homo, zeigt aber N a b e l s c h n u r 190 m m eine reiche V a s k u l a r i s a t i o n d u r c h Äste der U m b i l i k a l a r terien bei Cetacea, Sus, Hippopotamus, Bradypus, Cynocephalus (Galeopithecus) und Dasyprocta [21, 1454, 719], Ü b e r die B e d e u t u n g dieser U n t e r s c h i e d e ist n i c h t s bekannt. Bei den meisten G r u p p e n sind die Verhältnisse nie u n t e r s u c h t w o r d e n . Die L ä n g e d e r N a b e l s c h n u r [1201] b e i E u t h e r i a i s t in d e n einzelnenGruppen außerordentlich verschieden. B e k a n n t ist, d a ß d i e N a b e l s c h n u r b e i J P r i m a t e n im V e r g l e i c h z u r R u m p f l ä n g e d e s F e t e n , r e l a t i v l a n g i s t , w ä h r e n d b e i m u l t i p a r e n S ä u g e r n (viele R o d e n t i a , C a r n i v o r a ) k u r z e N a b e l s t r ä n g e d i e R e g e l s i n d ( A b b . 4 9 ) . D i e F r a g e ist f ü r d i e D e u t u n g d e r F o r t p f l a n z u n g s v e r h ä l t n i s s e , b e s o n d e r s f ü r die B e u r t e i l u n g des G e b u r t e n m e c h a n i s m u s v o n B e d e u t u n g , ist a b e r d u r c h teilweise p h a n t a s t i s c h e H y p o t h e s e n s t a r k b e l a s t e t [1174a], D a ü b e r die relative W a c h s t u m s g e s c h w i n d i g k e i t des N a b e l s t r a n g e s im Verg l e i c h m i t d e m W a c h s t u m d e s F e t e n w e n i g b e k a n n t ist, sei b e t o n t , d a ß V e r g l e i c h e n u r s i n n v o l l s i n d , w e n n v e r g l e i c h b a r e S t a d i e n in B e z i e h u n g z u e i n a n d e r g e s e t z t w e r d e n . D a A n l a ß b e s t e h t , a n z u n e h m e n , d a ß n o c h in d e r s p ä t e n Z e i t d e r G r a v i d i t ä t m i t e i n e m L ä n g e n w a c h s t u m d e s N a b e l s t r a n g e s z u r e c h n e n ist, s o l l t e n z w e c k m ä ß i g e r weise n u r die M a ß e g e b u r t s r e i f e r S t r ä n g e verglichen w e r d e n . D i e intraspezifische V a r i a b i l i t ä t der N a b e l s t r a n g l ä n g e i s t b e a c h t l i c h , d o c h l ä ß t sich z w e i f e l l o s ein a r t s p e z i f i s c h e r M i t t e l w e r t s t a t i s t i s c h s i c h e r n . Bei Homo b e t r ä g t die D u r c h s c h n i t t s l ä n g e d e s N a b e l s t r a n g e s 5 0 0 m m , bei e i n e r S c h e i t e l - S t e i ß l ä n g e d e s N e u g e b o r e n e n v o n 3 5 0 m m . D o c h v a r i i e r t d i e N a b e l s c h n u r l ä n g e z w i s c h e n 2 0 0 u n d 1000 m m ( m a x i m a l e L ä n g e in e i n e m E i n z e l f a l l s o g a r 3 0 0 0 m m ) . Bei d e r B e u r t e i l u n g d e r s p e z i f i s c h e n N a b e l s c h n u r l ä n g e s o l l t e a u c h n i c h t ü b e r s e h e n w e r d e n , d a ß r e l a t i v e G r ö ß e u n d R e i f e g r a d d e r N e u g e b o r e n e n s e h r w e c h s e l n k ö n n e n . Bei S e e h u n d e n b e t r ä g t d i e r e l a t i v e N a b e l s c h n u r l ä n g e e t w a 1 0 % d e r N e u g e b o r e n e n l ä n g e . D i e G e b u r t s l ä n g e d e s N e u g e b o r e n e n ist a b e r a u ß e r o r d e n t l i c h g r o ß ( P h o c a vitulina L . : 8 0 0 — 9 0 0 m m ) . W e n n w i r b e i Canis e i n e n r e l a t i v e n W e r t v o n 4 0 % f i n d e n , so i s t d a s in b e z u g auf d i e L ä n g e d e r G e b u r t s w e g e d e r M u t t e r n i c h t w e s e n t l i c h m e h r , als 1 0 % bei Phoca (cf. T a b e l l e in B e i t r a g SLIJPER, G e b u r t ) .

Die Verhältnisse bei I n s e c t í v o r a u n d C h i r o p t e r a wechseln s t a r k . R e c h t einheitlich h o h e W e r t e f i n d e n wir bei S i m i a e , o f f e n b a r a u c h b e i X e n a r t h r a . U n t e r d e n N a g e r n k o m m e n k u r z e N a b e l s t r ä n g e b e i Oryctolagus, Cavia, Cuniculus vor, während Sciuridae und Muridae mittlere W e r t e aufweisen. Die Maße für große unipare Huftiere ( A b b . 152) u n d f ü r C a r n i v o r a s i n d r e l a t i v n i e d r i g . D i e C e t a c e a z e i g e n w i e d e r m i t t e l l a n g e N a b e l s c h n ü r e , w ä h r e n d sie b e i S i r e n i a s e h r k u r z s i n d . A u f f a l l e n d ist, d a ß bei Sus r e c h t h o h e W e r t e die R e g e l s i n d . E i n e s i n n v o l l e D e u t u n g d i e s e r R e l a t i o n e n i s t m e h r f a c h v e r s u c h t w o r d e n [1201], d o c h f e h l t e i n e in j e d e r H i n s i c h t b e f r i e d i g e n d e L ö s u n g d e s P r o b l e m s b i s h e r n o c h . D a s liegt z w e i f e l l o s d a r a n , d a ß w i r ü b e r d i e P h y s i o l o g i e d e r G e b u r t b e i d e n m e i s t e n G r u p p e n

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D. S t a r c k : Ontogenie u n d Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

ganz unzureichend informiert sind. Die Länge der N a b e l s c h n u r k a n n gewisse Grenzwerte n a c h oben u n d nach u n t e n nicht ü b e r s c h r e i t e n , w e n n es nicht zu k a t a s t r o p h a l e n Folgen k o m m e n soll. Ist sie zu lang, so b e s t e h t i m m e r die G e f a h r des Nabelschnurvorfalles u n d damif der Kompression s u b p a r t u . Ist die N a b e l s c h n u r zu kurz, so ist eine v o r zeitige P l a c e n t a r l ö s u n g u n t e r der G e b u r t und das Risiko d e r U t e r u s - U m s t ü l p u n g zu b e f ü r c h t e n . N u n sollen u n t e r den E u t h e r i a zwei verschiedene T y p e n der U t e r u s m o t o r i k v o r k o m m e n , aperistaltische (Simiae, Homo, Dasypodidae) und peristaltische K o n t r a k t i o n e n [1174a]. Bei peristaltischer G e b u r t s m o t o r i k soll die G e f a h r des N a b e l s c h n u r f o r t f a l l e s u m vieles größer sein als bei aperistaltischer Motorik. D a die Affen einen großen Kopf h a b e n , der bereits f r ü h z e i t i g den Beckenring abschließt, ist die G e f a h r des Vorfalls ziemlich gering, die N a b e l s c h n u r k a n n also relativ lang sein. Bei den u n i p a r e n H u f t i e r e n , die N e s t f l ü c h t e r z u r W e l t b r i n g e n , sind die E x t r e m i t ä t e n sehr lang. Die Gliedmaßen w e r d e n vor der G e b u r t gestreckt u n d bilden mit d e m schmalen Kopf die v o r a n g e h e n d e n Teile bei der G e b u r t . Die N a b e l s c h n u r ist relativ kurz, z u m a l die U t e r u s m o t o r i k peristaltisch a b l ä u f t . Bei vielen m u l t i p a r e n Kleinsäugern (Nager, Talpa, Carnivora) f i n d e n wir kurze E x t r e m i t ä t e n k o m b i n i e r t mit sehr k u r z e r N a b e l s c h n u r u n d relativ d i c k e m Kopf. Die N a b e l s c h n u r ist in A n p a s s u n g an P e r i s t a l t i k u n d große Zahl der J u n g e n in einer G r a v i d i t ä t kurz. Allerdings reißt die N a b e l s c h n u r , die z. B. beim K a n i n c h e n n i c h t die Länge der m a t e r n e n Geburtswege erreicht, bereits sub p a r t u . Sie ist d e m e n t s p r e c h e n d z a r t u n d a r m an WHARTONscher Sülze. Die G e b u r t erfolgt explosionsartig. Die g e n a n n t e n F a k t o r e n spielen offensichtlich eine Rolle, erklären aber keineswegs alle Z u s a m m e n h ä n g e . Besonderheiten bei Cetacea [s. 1454], bei Chiroptera [s. 1201]. Es sei noch b e t o n t , d a ß auch das Milieu, in dem die G e b u r t erfolgt (im Wasser Cetacea, o f t Hippopotamus) eine Rolle spielt. Bei Cetaceen k o m m t dem Mangel eines k n ö c h e r n e n Beckenringes z u m V e r s t ä n d n i s des G e b u r t s v o r g a n g e s eine besondere W i c h t i g k e i t zu. Die Mechanik der G e b u r t ist n a t u r g e m ä ß a u c h v o n der F o r m u n g einer F r u c h t w a l z e , die in g r u p p e n spezifischer Weise erfolgt [1201], s t a r k b e e i n f l u ß t .

Variabilität in der E m b r y o n a l k ö r p e r b i l d u n g .

B e r e i t s v o n BAER [62 b] h a t t e

auf

Grund

seiner großen E r f a h r u n g e n an H ü h n e r k e i m e n die F e s t s t e l l u n g g e m a c h t , »je j ü n g e r die E m b r y o n e n sind, desto b e d e u t e n d e r erscheinen die individuellen Unterschiede«. Schon vor Schluß des N e u r a i r o h r e s f i n d e n sich bei E m b r y o n e n gleichen Alters i n d i v i d u e l l e U n t e r s c h i e d e . Diese b e t r e f f e n n i c h t n u r die Länge der E m b r y o n a l a n l a g e im ganzen, s o n d e r n a u c h die P r o p o r t i o n e n der einzelnen K ö r p e r a b s c h n i t t e z u e i n a n d e r ( K r ü m m u n g , Länge des Chordaf o r t s a t z e s , F o r m des P r i m i t i v s t r e i f e n s ) . T r o t z dieser g u t b e g r ü n d e t e n Aussage scheint in der Folgezeit m e h r u n d m e h r die Ansicht z u m D o g m a geworden zu sein, d a ß die O n t o g e n e s e n a c h einem s t a r r e n S c h e m a a b l a u f e u n d d a ß die individuellen U n t e r s c h i e d e u m so geringer seien, je j ü n g e r die K e i m e sind. E r s t BONNET [155a, 156] b e r i c h t e t wieder ü b e r eine e r s t a u n l i c h e V a r i a b i l i t ä t bei j u n g e n Schaf- u n d P f e r d e e m b r y o n e n . W i c h t i g e Aufschlüsse zu dieser F r a g e v e r d a n k e n w i r A. FISCHEL [371 a]. E r u n t e r s u c h t e j u n g e E n t e n k e i m s c h e i b e n u n d k o m m t

zu

der F e s t s t e l l u n g , d a ß »individuelle V a r i a t i o n e n in bezug auf die L ä n g e in allen S t a d i e n vork o m m e n . E b e n s o b e s t e h e n keine f e s t e n Beziehungen zwischen G e s a m t l ä n g e u n d Länge der Teilstrecken«. Auf die gleiche G e s a m t s t r e c k e f i n d e t er sehr unterschiedliche S o m i t e n - Z a h l e n . Die Länge der E m b r y o n a l a n l a g e bei gleichalten K e i m e n v a r i i e r t u m m e h r als 5 0 % . A u c h im A u f t r e t e n der O r g a n a n l a g e n bestehen ähnliche zeitliche Differenzen. Speziell auf das P r o b l e m der individuellen V a r i a b i l i t ä t sind die U n t e r s u c h u n g e n von MEHNERT [857 a, c] gerichtet. Dieser A u t o r f i n d e t auf G r u n d von U n t e r s u c h u n g e n an S c h i l d k r ö t e n - u n d V o g e l e m b r y o n e n , d a ß »in der E n t w i c k l u n g eines j e d e n Organs eine o f t m ä c h t i g e V a r i a t i o n s b r e i t e zu T a g e t r i t t u n d d a ß a u c h das zeitliche A u f t r e t e n u n d die A u s b i l d u n g der O r g a n e großen S c h w a n k u n g e n u n t e r liegen. Eine s t r e n g e K o r r e l a t i o n in d e m E n t w i c k l u n g s g r a d der O r g a n e existiert nicht«. N u n ist zweifellos diese S c h l u ß f o l g e r u n g von MEHNERT s t a r k ü b e r t r i e b e n u n d h e u t e d u r c h den e x p e r i m e n t e l l e n Nachweis der a b h ä n g i g e n E n t w i c k l u n g u n d der Hierarchie der I n d u k t i o n s systeine ü b e r h o l t . Geblieben ist aber die F e s t s t e l l u n g einer großen individuellen V a r i a b i l i t ä t u n d z w a r besonders in den F r ü h s t a d i e n der Ontogenese bei allen Wirbeltierklassen. F ü r den M e n s c h e n h a t sich d u r c h die n e u e n B e f u n d e v o n HERTIG u n d ROCK [577, 578, 579] b e s t ä t i g e n

lassen, d a ß in den ersten drei W o c h e n der G r a v i d i t ä t v o r E t a b l i e r u n g eines P l a c e n t a r k r e i s l a u f e s u n d v o r Stabilisierung der f e t o - m a t e r n e l l e n A u s t a u s c h p r o z e s s e eine erstaunliche V a r i a b i l i t ä t im E n t w i c k l u n g s a b l a u f v o r k o m m t . Bei Säugetieren h a t v o r allem F. KEIBEL [719a, 720a] sich u m eine K l ä r u n g des P r o b l e m s b e m ü h t u n d seit 1896 die Serie der »Normentafeln« [719b] herausgegeben. Dieser A u t o r m a c h t berechtigte E i n s c h r ä n k u n g e n gegen die weitgehenden Schlüsse v o n MEHNERT [720a], r ä u m t a b e r ein, d a ß die E m b r y o n e n einer T r a c h t beim Schwein

Determination in der P r i m i t i v e n t w i c k l u n g der Eutheria

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o f t sehr verschieden entwickelt sind, wobei äußere Faktoren (Ernährungsbedingungen) eine Rolle spielen können. Er weist a u c h bereits auf die außerordentliche Schwierigkeit der e x a k t e n A l t e r s b e s t i m m u n g v o n Säugetierembryonen aus Längenangaben hin. Für die späteren Phasen der Gravidität fehlen für die meisten Säugetiere brauchbare Untersuchungen über die Variabilität im zeitlichen Ablauf der Entwicklungsprozesse. Immerhin sind die Normentafeln und ihre Fortsetzung (Ontogenese der Wirbeltiere in Übersichten, Utrecht seit 1932) eine brauchbare Grundlage für die Beurteilung interspezifischer Differenzen im Entwicklungsablauf. Für Metatheria sei verwiesen auf [854], für Primaten auf [1200, 680].

Ausgesprochen deutliche U n t e r s c h i e d e im zeitlichen Ablauf der E n t w i c k l u n g lassen sich generell zwischen M e t a t h e r i a u n d E u t h e r i a nachweisen (S. 18—25). So sei auf die v e r f r ü h t e Anlage der O r g a n e der Branchialregion, b e s o n d e r s der L u n g e n , des R a u t e n h i r n e s u n d der vorderen E x t r e m i t ä t bei Didelphis im Vergleich zu E u t h e r i a hingewiesen [854]. Determination in der Primitiventwicklung der Eutheria. Wegen der t e c h n i s c h e n Schwierigkeiten sind e x p e r i m e n t e l l e Eingriffe an S ä u g e r k e i m e n n u r in geringein U m f a n g d u r c h g e f ü h r t w o r d e n . Auf den Nachweis eines E m b r y o n a l b i l d u n g s z e n t r u m s u n d dessen Verschiedenheit g e g e n ü b e r d e m O r g a n i s a t i o n s z e n t r u m d e r A m p h i b i e n w a r z u v o r hingewiesen worden. Ist die E m b r y o n a l k ö r p e r a n l a g e d e t e r m i n i e r t , so k o m m t die Bildung der A c h s e n o r g a n e in Gang. Hierbei spielen o f f e n b a r g e o r d n e t a b l a u f e n d e I n d u k t i o n s p r o z e s s e wie bei niederen Wirbeltieren eine wesentliche Rolle. Beim Vogelkeim ist der Nachweis g e f ü h r t w o r d e n , d a ß der P r i m i t i v s t r e i f e n ein O r g a n i s a t i o n s z e n t r u m ist. W e r d e n zwei Keimscheiben mit ihrer U n t e r s e i t e , n a c h E n t f e r n u n g des E n t o d e r m s , g e g e n e i n a n d e r gelegt, so k a n n j e d e r P r i m i t i v s t r e i f e n im P a r t n e r eine N e u r a l a n l a g e induzieren. I m p l a n t a t i o n von P r i m i t i v s t r e i f e n s t ü c k e n u n t e r die Keimscheibe v e r u r s a c h t I n d u k t i o n einer s e k u n d ä r e n E m b r y o n a l a n l a g e . In diesem Z u s a m m e n h a n g ist von B e d e u t u n g , d a ß P r i m i t i v s t r e i f e n v o m K a n i n c h e n neurale I n d u k t i o n e n in H ü h n e r k e i m s c h e i b e n b e d i n g t . Material des HENSENSchen K n o t e n s ist b e i m Vogelkeim n i c h t zur E r z e u g u n g n e u r a l e r I n d u k t i o n e n nötig. Somit k a n n an der B e d e u t u n g des P r i m i t i v s t r e i f e n s als Organisationsz e n t r u m a u c h bei S ä u g e r n kein Zweifel m e h r sein. Allerdings erfolgt beim Vogelkeim die Det e r m i n a t i o n a u ß e r o r d e n t l i c h f r ü h , so d a ß die E n t w i c k l u n g bereits auf dem P r i m i t i v s t r e i f e n s t a d i u m Mosaikarbeit ist. Auf G r u n d morphologischer B e f u n d e an Macaca mulatta ZIMMERMANN h a b e n HEUSER u n d STREETER eine Theorie der P r i m i t i v e n t w i c k l u n g a u s g e a r b e i t e t , auf die k u r z hingewiesen sei [594], N a c h diesen Vorstellungen w ü r d e die E n t w i c k l u n g d e s Rhesuskeimlings auf einen f o r t s c h r e i t e n d e n S e g r e g a t i o n s p r o z e ß h i n a u s l a u f e n . Die t o t i p o t e n t e n Furchungszellen sondern sich in zwei Primitivgewebe, Keimschild u n d Hilfsgewebe. Der K e i m s c h i l d l ä ß t E p i d e r m i s u n d N e r v e n s y s t e m aus sich h e r v o r g e h e n . Im Bereich des Schildes bleibt a b e r ein P r o l i f e r a t i o n s k n o t e n ( = P r i m i t i v streifen) p l u r i p o t e n t e n C h a r a k t e r s e r h a l t e n , der ü b e r längere Zeit persistiert (Abb. 42). Aus diesem e n t s t e h e n P r i m i t i v k n o t e n , C h o r d a f o r t s a t z , e m b r y o n a l e s Mesenchym u n d vielleicht a u c h D a r m e n t o d e r m . Schließlich bildet d a s p l u r i p o t e n t e Material eine Z u w a c h s z o n e a m k a u d a l e n K ö r p e r e n d e , a u s der noch s p ä t ( 2 0 - S o m i t e - S t a d i u m ) E p i d e r m i s u n d e m b r y o n a l e s Mesenchym e n t s t e h e n ( S c h w a n z k n o s p e ) . Es ist zweifellos richtig, d a ß diese A u f f a s s u n g d a s s i c h t b a r e Geschehen k o r r e k t beschreibt. Es darf a b e r n i c h t ü b e r s e h e n w e r d e n , d a ß dabei eben die Differenzierung, also das s i c h t b a r e Geschehen, zu s t a r k in den V o r d e r g r u n d g e r ü c k t und d a ß ü b e r den D e t e r m i n a t i o n s a b l a u f n i c h t s Wesentliches ausgesagt wird. Auf einige entwicklungsphysiologische P r o b l e m e k o m m e n wir bei der B e s p r e c h u n g der Mißbildungen z u r ü c k (S. 97f.). B e s o n d e r h e i t e n in entwicklungsphysiologischer H i n s i c h t ergeben sich bei E u t h e r i a zweifellos a u s der b e s o n d e r e n A u s g e s t a l t u n g e m b r y o n a l e r Hilfsorgane. Von W i c h t i g k e i t ist, d a ß die D i f f e r e n z i e r u n g des T r o p h o b l a s t e n w e i t g e h e n d u n a b h ä n g i g von der A u s b i l d u n g einer E m b r y o n a l a n l a g e wird (S. 69).

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D. S t a r c k : Ontogenie u n d Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Bei der A u s b i l d u n g des k a u d a l e n K ö r p e r e n d e s w ä c h s t die Schwanzknospe frei vor. Sie e n t h ä l t lange Zeit h i n d u r c h eine undifferenzierte Gewebsmasse (Blastem). Die Frage, ob diese S c h w a n z k n o s p e als S p r o s s u n g s z e n t r u m f ü r das k a u d a l e R u m p f - S c h w a n z g e b i e t a u f g e f a ß t werden darf, aus d e m noch längere Zeit h i n d u r c h O r g a n e des R u m p f e s u n d Schwanzes o h n e »Zwischenschaltung eines K e i m b l a t t s t a d i u m s « gebildet werden oder nicht, ist v o r allem an NichtSäugern u n t e r s u c h t worden. HOLMDAHL u n d PETER [638a] h a b e n eine Theorie der s e k u n d ä r e n K ö r p e r b i l d u n g entwickelt, n a c h der aus der S c h w a n z k n o s p e wesentliche Teile des R u m p f e s ( H i n t e r k ö r p e r ) d u r c h progressive Differenzierung nach rostral gebildet werden. Diese A n n a h m e wird f ü r das H ü h n c h e n von KOPSCH [754b] experimentell widerlegt. A u c h f ü r A m p h i b i e n bringen die U n t e r s u c h u n g e n v o n CHUANG eine eindeutige K l ä r u n g der F r a g e im Sinne der A u f f a s s u n g [1360a], . /Í-JSSS^ nach der d u r c h G e s t a l t u n g s b e w e g u n g e n analog einer n/\\\ S p ä t i n v a g i n a t i o n f r ü h d e t e r m i n i e r t e s Material in die U (f u S c h w a n z k n o s p e gelangt. D a s Material der Schwanz-

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knospe wird d a n a c h allein z u m A u f b a u des Schwanzgebietes a u f g e b r a u c h t . Es b e s t e h t kein G r u n d , anz u n e h m e n , d a ß die Dinge beim Säuger anders lägen. D a ein gewisser Parallelismus zwischen A u s d e h n u n g der S c h w a n z k n o s p e und U m f a n g des Blasfemes bes t e h t , d ü r f t e a u c h bei E u t h e r i a die S c h w a n z k n o s p e im wesentlichen bei der Bildung des Schwanzes verb r a u c h t werden. A b b . 50. A u f t r e t e n der A l k a l i n - P h o s p h a t a s e bei der R a t t e w ä h r e n d der ersten 8 T a g e der E m b r y onalentwicklung.

(Nach

DALCS>

und

MULNARD.)

Die P h o s p h a t a s e wird erst im S t a d i u m i deutlich u n d zwar im E m b r y o b l a s t e n . a) J u n g e Oocyte, b) S p ä t e Oocyte, c) R e i f u n g s t e i l u n g . d) B e f r u c h t u n g , V o r k e r n s t a d i u m , e) Zwei-Zellenstadium, 2. T a g . f) 3 B l a s t o m e r e n . g) 4 B l a s t o m e r e n . h) 8 Blastomeren, 4. T a g . i) F r ü h e B l a s t o c y s t e n b i l d u n g , 12 Blastomeren, 4.—5. T a g . j) Blastocyste v o m 5. T a g . k) Blastocyste v o m 6. T a g . E n t o d e r m b i l d u n g v o m T r o p h o b l a s t e n aus. 1) Eizylinder v o m 8. T a g , I m p l a n t a t i o n s s t a d i u m , a — d v o n lateral, e—1 von oben her gesehen. e en tr

Embryoblast Entoderm Trophoblast

Zur Chemodifferenzierung des Säugerembryos. W ä h r e n d wir heute bereits ü b e r eine b e t r ä c h t l i c h e Anzahl von h i s t o c h e m i s c h e n U n t e r s u c h u n g e n ü b e r die P l a c e n t a t i o n v e r f ü g e n (S. 136), stehen entsprechende Studien an der f r ü h e n E m b r y o n a l a n l a g e noch im A n f a n g . Auf diese U n t e r s u c h u n g e n sei a b e r verwiesen, weil v o n ihnen einmal ein F o r t s c h r i t t auch in Hinblick auf ein besseres Verständnis entwicklungsphysiologischerMechanismen zu erw a r t e n ist. Derartige U n t e r s u c h u n g e n w u r d e n in erster Linie von DALC^und MULNARD [281, 912, 913] an Maus und R a t t e d u r c h g e f ü h r t . Sie e r b r a c h t e n z u n ä c h s t f ü r diese F o r m e n eine A r t Topogenese jener biologisch wichtigen S u b s t a n z e n , die m i t den derzeitigen Methoden der Histochemie g u t e r f a ß t werden k ö n n e n . Die ganze Forschungsr i c h t u n g b e f i n d e t sich also noch im deskriptiven S t a d i u m . Versuche zu einer S y n t h e s e h a b e n zur Zeit noch wenig Aussicht, allgemein befriedigende R e s u l t a t e zu ergeben. Auf die histochemischen U n t e r s u c h u n g e n an der Eizelle u n d deren widerspruchsvolle Ergebnisse w a r z u v o r hingewiesen worden [280—284, 711]. DALC£ selbst h a t b e t o n t [283], d a ß die F u r c h u n g bei N a g e r n o h n e s t a r r e Beziehung zu der v o n ihm festgestellten S y m m e t r i e der Eizelle a b l ä u f t . Die b e t r ä c h t l i c h e Basophilie der Eizelle n i m m t w ä h r e n d der F u r c h u n g ab u n d v e r s c h w i n d e t n a h e z u . Sie wird erst z u r Zeit der E n t o d e r m b i l d u n g im E m b r y o b l a s t e n wieder deutlich. Die R e a k t i o n auf P r o t e i d e (MiLLONSche R e a k t i o n ) v e r l ä u f t völlig analog der Basophiliereaktion. Bei Mesocricetus auratus WATKRHOUSE h a t SCHENK [1120] das Verhalten d e r Ribonucleinsäure in j u n g e n Blastocysten und I m p l a n t a t i o n s s t a d i e n mit der M e t h y l g r ü n - P y r o n i n - M e t h o d e u n t e r s u c h t . Die R e a k t i o n ist w ä h r e n d der F u r c h u n g u n d v o r K o n t a k t a u f n a h m e mit d e m E n d o m e t r i u m sehr schwach. N a c h A u f t r e t e n der Blastocystenhöhle f i n d e t sich eine leichte V e r m e h r u n g des Ribonucleinsäure-Gehaltes in den Trophoblastzellen als A u s d r u c k ihrer beschleunigten T e i l u n g s t ä t i g k e i t . W e n n der K o n t a k t m i t d e m U t e r u s e p i t h e l z u s t a n d e k o m m t , steigt die R i b o n u c l e i n s ä u r e - P r o d u k t i o n s p r u n g h a f t an. Sie f i n d e t sich a n g e h ä u f t v o r allem in der oberflächlichen C y t o p l a s m a z o n e der Trophoblastzellen, zeigt sich a b e r a u c h an den Nucleolen der E m b r y o b l a s t z e l l e n . O f f e n b a r h ä n g t das I n g a n g k o m m e n einer intensiven P r o t e i n s y n t h e s e mit der Auflösung der Zona pellucida u n d d e m Z u s t a n d e k o m m e n der V e r b i n d u n g zwischen Keim u n d m a t e r n e m Gewebe z u s a m m e n . Die Trophoblastzellen resorbieren bereits j e t z t Stoffe, die zum A u f b a u der E i w e i ß k ö r p e r nötig sind. Der Nachweis auf Mucopolysaccharide (vitale Methylenblau-Metachromasie) ist im T r o p h o b l a s t e n , im E c t o p l a c e n t a r k o n u s u n d im E n t o d e r m positiv. Genauer sind wir ü b e r das Verhalten der alkalischen P h o s p h a t a s e in der F r ü h e n t w i c k l u n g i n f o r m i e r t [912, 913]. Dieses E n z y m ist in der O o c y t e n u r in geringen Mengen v o r h a n d e n u n d v e r m e h r t sich a u c h nicht w ä h r e n d der B e f r u c h t u n g u n d F u r c h u n g (Abb. 50). Die R e a k t i o n wird w ä h r e n d der B l a s t o c y s t e n b i l d u n g deutlich u n d zwar wird sie p o s i t i v

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Determination in der Primitiventwicklung der Eutheria

ausschließlich im Embryoblasten und in dessen Derivaten (Embryoektoderm, Amnionektoderm). Trophoblast und Entoderm verhalten sich negativ. Hierin ist wohl eine deutliche Bestätigung der auch aus morphologischen Gründen geforderten Herkunft primären Entoderms vom Trophoblasten zu sehen. Eine relativ starke Aktivität ist im Primitivstreifen zu beobachten, doch verliert sich diese schnell, wenn die Zellen als Mesenchym abwandern. Im Gegensatz dazu ist die Phosphataseaktivität in Chordafortsatz und Kopfmesoblast außerordentlich gering. In späteren Phasen läßt sich eine stark elektive Aktivität in der Anlage des Zentralnervensystems, in der Neuralleiste und in den Plakoden (einschließlich Linsenplakode) nachweisen. Von besonderem Interesse ist nun, daß sich diese Phosphataseaktivität auch im branchialen Mesektoderm und der Leptomeninx nachweisen läßt, während das Mesenchym mesodermaler Herkunft frei bleibt. Auf diese Weise ließ sich für das Säugetier auch eine Beteiligung der Prosencephalon-Neuralleiste an der Mesenchymbildung nachweisen. Schließlich sei noch auf die stark positive Phosphatasereaktion in den Urkeimzellen hingewiesen, die einen nahezu elektiven Nachweis der Gonocyten gestattet und zugleich den Beweis dafür erbrachte, daß die Urkeimzellen extravaskulär zur Gonadenanlage wandern. — Neuere Untersuchungen am Vogelkeim [1168] sprechen allerdings für die Wanderung der Gonocyten auf dem Gefäßwege oder zumindest entlang der Gefäße. Exstirpation der mesodermfreien Sichel ergibt sterile Tiere. Verpflanzt man einen gonocytenfreien Keim in die Nähe eines intakten Embryos, so werden beide Keime von Urkeimzellen besiedelt, falls Gefäßanastomosen (Parabiose) zustande kamen. Im Zentralnervensystem zeigt die Phospatasereaktion ein Gefälle von kranial nach kaudal und von ventral nach dorsal. Grundsätzlich läßt sich sagen, daß in der Frühentwicklung die Alkalinphosphatase zunächst zu Beginn der Differenzierung in Organanlagen auftritt. Sie wird deutlich in den induzierten Gebilden. Später macht sich eine neue Aktivitätsphase zur Zeit des Funktionsfähig-Werdens der Organe bemerkbar. Gleichzeitig läßt sich eine progressive Spezifität der Enzyme nachweisen (»epigenese enzymatique«), denn die Phasphatasen der frühen Blastocyste sind nicht substratspezifisch, während mit der zunehmenden morphologischen Differenzierung eine Differenzierung der Enzymspezifität parallel geht. Weniger klar sind die Befunde über das Auftreten saurer Phosphatase. Das mag daran liegen, daß die technischen Methoden weniger sicher sind. Die Reaktion verstärkt sich bereits während der Befruchtung und wird stark positiv im Embryoblasten, im Zentralnervensystem und in den Plakoden, aber auch in der Chorda. Die Bedeutung dieser Chemodifferenzierung für Wachstum, Determination und Differenzierung ist noch kaum geklärt. Offensichtlich sind die Beziehungen des Aufbaues von Mucopolysacchariden zu Implantation und Ernährung des Keimes, das Auftreten der Phosphatasen einmal in der Prädifferenzierungsperiode und sodann beim Funktionsfähigwerden der Organe und schließlich die Beziehungen zwischen Basophilie und Proteinsynthese nach Abschluß der Furchung und deren Koppelung an das Auftreten der Alkalinphosphatase. Die weitere Erforschung der histochemischen Phänomene wird auf breiter vergleichender Basis ihre Resultate sichern müssen. Allgemeine

Mißbildungslehre

S t ö r u n g e n im A b l a u f der E m b r y o g e n e s e können zur Entstehung von Individuen führen, die in ihrer Organisation mehr oder weniger von der Norm abweichen. LEHMANN [800] bezeichnet einen Entwicklungsablauf, der zu derartigen Störungen der Morphogenese führt, als A n o r m o g e n e s e . Die praktisch übliche Einteilung der Fehlbildungen nach der Lebensfähigkeit in Abnormitäten und Mißbildungen ist für die entwicklungsphysiologische Analyse von keiner Bedeutung. Experimentell

k ö n n e n an n i e d e r e n W i r b e l t i e r e n M i ß b i l d u n g e n e r z e u g t w e r d e n .

m i t ist d i e M ö g l i c h k e i t e r s c h l o s s e n , g r u n d s ä t z l i c h d i e G e s e t z e , d i e der T e r a t o g e n e s e

Da-

zugrunde

l i e g e n , k a u s a l a n a l y t i s c h z u e r f o r s c h e n . D a s r e i c h e k a s u i s t i s c h e M a t e r i a l an B e o b a c h t u n g e n v o n s p o n t a n e n t s t a n d e n e n M i ß b i l d u n g e n bei S ä u g e t i e r u n d M e n s c h z e i g t n u n , d a ß d i e s e in t y p i s c h e F o r m r e i h e n e i n g r u p p i e r t w e r d e n k ö n n e n u n d d a ß d i e s e M i ß b i l d u n g e n t r o t z aller V a r i a b i l i t ä t im einzelnen doch den experimentell erzeugten A b w e i c h u n g e n völlig vergleichbar sind. A l s w e s e n t l i c h e s E r g e b n i s der e x p e r i m e n t e l l e n

E r f o r s c h u n g der A n o r m o g e n e s e n h a t s i c h

e r g e b e n , d a ß die V e r u r s a c h u n g einer b e s t i m m t e n E n t w i c k l u n g s s t ö r u n g in der R e g e l n u r w ä h rend e i n e r b e s t i m m t e n , m e i s t k u r z b e g r e n z t e n Z e i t p h a s e w ä h r e n d der O n t o g e n e s e m ö g l i c h ist (phasenspezifische

Empfindlichkeit

der R e a k t i o n s s y s t e m e ) .

Diese kritische

Phase

kann g e w ö h n l i c h nicht aus d e m morphologischen B e f u n d erschlossen werden, sondern m u ß für die e i n z e l n e n A n o r m o g e n e s e t y p e n e x p e r i m e n t e l l f e s t g e s t e l l t w e r d e n . A n a l o g i e s c h l ü s s e v o n d e n B e f u n d e n a n n i e d e r e n V e r t e b r a t e n auf S ä u g e t i e r e s i n d bis z u e i n e m g e w i s s e n Grad j e d o c h m ö g lich. V e r s t ä n d l i c h e r w e i s e

des

Embryonalkörpers

( D o p p e l b i l d u n g e n ) f r ü h e r , als die f ü r M i ß b i l d u n g e n e i n z e l n e r K ö r p e r t e i l e .

l i e g t die k r i t i s c h e P h a s e f ü r M i ß b i l d u n g e n

Diese wieder liegt

f r ü h e r als die k r i t i s c h e P h a s e f ü r e i n z e l n e O r g a n e . Im vorliegenden

R a h m e n k a n n n i c h t die g e s a m t e T e r a t o l o g i e m i t ihrer

K a s u i s t i k b e s p r o c h e n w e r d e n . E s sei b e s o n d e r s auf [ 8 0 0 , 1134, 1396] v e r w i e s e n .

umfangreichen

D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Die G r u n d p r i n z i p i e n sollen an H a n d der Mißbildungen des ganzen K ö r p e r s u n d einiger Körperabschnitte erläutert werden. Die A n g a b e n ü b e r die H ä u f i g k e i t v o n M i ß b i l d u n g e n s c h w a n k e n ganz a u ß e r o r d e n t lich. N a t u r g e m ä ß liegen n u r A n g a b e n f ü r Mensch u n d d o m e s t i z i e r t e Säugetiere vor. Hierbei bleibt zu b e a c h t e n , d a ß ein b e t r ä c h t l i c h e r Teil der m i ß b i l d e t e n K e i m e f r ü h z e i t i g a b s t i r b t u n d resorbiert oder a u s g e s t o ß e n wird. F ü r Homo wird eine M i ß b i l d u n g s r a t e z u r Zeit der G e b u r t v o n ± 0 , 6 % angegeben. Aus d e m von WEBER [1389] v e r ö f f e n t l i c h t e n Z a h l e n m a t e r i a l ü b e r d a s H a u s r i n d ergibt sich, d a ß die M i ß b i l d u n g s r a t e bei einer G r ö ß e n o r d n u n g von 1 % (einschließlich F e h l g e b u r t e n ) liegen d ü r f t e , ohne d a ß wir d a m i t die w e i t g e h e n d e n S c h l u ß f o l g e r u n g e n des A u t o r s ü b e r n e h m e n wollen.

Abb. 51. Bos taurus L., lebend. D o p p e l b i l d u n g des Kopfes, Dicephalus.

Entstehung von eineiigen Mehrlingen und von Doppelbildungen. Physiologische Polyembryonie. Die Versuche von DRIESCH a m Seeigel u n d von SPEMANN an A m p h i b i e n h a t t e n gezeigt, d a ß eine b e f r u c h t e t e Eizelle m e h r bilden k a n n als im N o r m a l f a l l . Isolierung der beiden B l a s t o m e r e n des 2-Zellenstadiums k a n n zur B i l d u n g von zwei n o r m a l e n G a n z k e i m e n f ü h r e n . Die p r o s p e k t i v e P o t e n z j e d e r einzelnen B l a s t o m e r e ist also u m f a s s e n d e r als ihre p r o s p e k t i v e B e d e u t u n g . Beim A m p h i b i e n k e i m k a n n Zerlegung des j u n g e n Keimes in s a g i t t a l e r Richt u n g bis z u m b e g i n n e n d e n G a s t r u l a s t a d i u m n o r m a l gebildete Z w i l l i n g s p a r t n e r bilden. V o r a u s s e t z u n g h i e r f ü r ist, d a ß beide Teilstücke a n n ä h e r n d gleiche Mengen des O r g a n i s a t o r m a t e r i a l e s e r h a l t e n . Bei Vogel- u n d S ä u g e r k e i m e n liegen die Dinge etwas a n d e r s . Wie z u v o r gezeigt w u r d e (S. 67), besitzt der S ä u g e r k e i m ein E m b r y o n a l b i l d u n g s z e n t r u m , das die Bildung eines Organisationsfeldes erst v e r a n l a ß t . E x p e r i m e n t e l l e Zerlegung der Keimscheibe beim Vogelkeim ergibt B i l d u n g ganzer E m b r y o n a l a n l a g e n in j e d e m Teilstück. U n v o l l s t ä n d i g e Zerlegung f ü h r t zur E n t s t e h u n g von D o p p e l b i l d u n g e n (Duplicitas a n t e r i o r , D. post.) (Abb. 51). F r a g m e n t e der Keimscheibe besitzen also die Fähigkeit, ein vollständiges O r g a n i s a t i o n s s y s t e m a u f z u b a u e n . A u c h beim Säugetier k ö n n e n i n n e r h a l b einer Keimscheibe (Keimschild) m e h r e r e E m b r y o n a l a n l a g e n e n t s t e h e n . Als A u s n a h m e f a l l k o m m t die B i l d u n g eineiiger Mehrlinge bei allen m o n o o v u l a t o r i s c h e n Säugetieren v o r (Simiae, Homo, Equus). Beim

E n t s t e h u n g v o n eineiigen Mehrlingen und v o n

Doppelbildungen

93

Menschen [528, 927, 928] w e r d e n Zwillingsgeburten in 1 % der Fälle (Drillinge 0,01 % Vierlinge 0,0001 % ) b e o b a c h t e t . E t w a 2 0 % der Zwillingsfälle sind eineiig. Bei Affen sind im Schriftt u m 24 Fälle von Zwillingsgeburten v e r z e i c h n e t [1132a]. A.H.SCHULTZ [1132a] n i m m t mit g u t e n G r ü n d e n an, d a ß die H ä u f i g k e i t der Zwillingsgeburten bei Simiae e t w a ebenso groß ist wie bei Homo (Simiae 1,05%, Homo 1,17%). A u c h eineiige Zwillinge k o m m e n bei Affen vor, wie sich bereits a u s der T a t s a c h e ergibt, d a ß m e h r f a c h D o p p e l m i ß b i l d u n g e n bei Affen beoba c h t e t w u r d e n [1132a] (vgl. Beitrag WATZKA in diesem B a n d ) .

Abb. 52. Physiologische P o l y e m b r y o n i e bei Gürteltieren. Dasypus novemcinctus L. A u f t e i l u n g der E m bryonalanlage in vier Keime, a) g e m e i n s a m e A m n i o n h ö h l e n o c h erhalten, zwei E m b r y o n a l a n l a g e n im S c h n i t t getroffen, Dottersackinversion, b) Älteres S t a d i u m , vier E m b r y o n a l a n l a g e n ( / , 2, 4, 5) sichtbar, jeder in eigenem A m n i o n s a c k . Diese stehen durch A m n i o n k a n ä l e m i t einem R e s t der g e m e i n s a m e n A m n i o n h ö h l e in Verbindung. ( N a c h NEWMAN u n d PATTERSON, 52 a:

l 2 3 4 J 6

Gemeinsame Amnionhöhle Medullarplatte Trägerepithel Trägerhöhle Mesoderm A m n i o n h ö h l e über der E m bryonalanlage 7 Amnionkanal 8 Entoderm 9 Exocoel

52 b:

1910) 1, 2, 4, 5 Vier E m b r y o n a l anlagen 3 Placenta 6" A m n i o n k a n ä l e 7 Rest der g e m e i n s a m e n A m nionhöhle

Von B e d e u t u n g in diesem Z u s a m m e n h a n g ist, d a ß bei einigen D a s y p o d i d a e n o r m a l e r w e i s e e i n e i i g e M e h r l i n g e a u s e i n e r K e i m b l a s e e n t s t e h e n [929]. Bei Dasypus novemcinctus L. entwickeln sich vier E m b r y o n e n a u s einer K e i m a n l a g e , bei Dasypus hybridus DESM. sogar sieben bis zwölf. Sie liegen in einer einzigen K e i m b l a s e u n d sind s t e t s gleichgeschlechtlich. S t e t s ist n u r ein Corpus l u t e u m v o r h a n d e n . Am Boden der A m n i o n h ö h l e , die d u r c h Dehiszenz e n t s t e h t , bildet sich ein Keimschild aus. Der z e n t r a l e Bezirk des Schildes v e r d ü n n t sich s o d a n n , w ä h r e n d die beiden E n d e n sich zu je einer E m b r y o n a l a n l a g e v e r d i c k e n . Aus diesen Z w i l l i n g s - E m b r y o n a l anlagen gehen d u r c h einen zweiten S p r o s s u n g s v o r g a n g bei D. novemcinctus vier K e i m a n l a g e n h e r v o r , w ä h r e n d der V o r g a n g bei der Mulita (D. hybridus) u n r e g e l m ä ß i g e r a b l ä u f t . Die A u f t e i l u n g des einheitlichen Keimes in m e h r e r e E m b r y o n a l a n l a g e n erfolgt bei G ü r t e l t i e r e n also noch zu einem r e l a t i v s p ä t e n Z e i t p u n k t , j e d e n f a l l s n a c h Bildung einer A m n i o n h ö h l e (Abb. 52). In s p ä t e r e n E n t w i c k l u n g s s t a d i e n s t e h e n die einzelnen E m b r y o n e n d u r c h A m n i o n k a n ä l e mit der g e m e i n s a m e n A m n i o n h ö h l e in V e r b i n d u n g . W ä h r e n d die individualeigene A m n i o n h ö h l e sich wie bei den übrigen E u t h e r i a v e r h ä l t , bleibt d a s g e m e i n s a m e C a v u m amnii im W a c h s t u m z u r ü c k , die V e r b i n d u n g s k a n ä l e werden zu feinen S t r ä n g e n ausgezogen u n d k ö n n e n obliterieren.

94

D. S t a r c k : O n t o g e n i e u n d E n t w i c k l u n g s p h y s i o l o g i e der S ä u g e t i e r e

Gelegentlich sind auch a b n o r m e r w e i s e A u f t e i l u n g e n e i n h e i t l i c h e r E m b r y o n a l a n l a g e n bei anderen E u t h e r i a b e o b a c h t e t worden (Mus musculus L., Ovis aries L.). Bei der Maus ist eine erblich bedingte Tendenz zur A u f s p a l t u n g der E m b r y o n a l a n lagen beschrieben worden [446, 447]. Diese B e f u n d e machen es wahrscheinlich, daß eineiige Mehrlinge und Doppelmonstra auch in anderen Fällen (Homo) noch relativ s p ä t entstehen können, wahrscheinlich bis zum S t a d i u m des E m b r y o n a l k n o t e n s oder sogar des Keimschildes. Auch u n v o l l k o m m e n e P a r t n e r eines normalen E m b r y o s (Acardii, B a u c h s t ü c k e Abb. 53) können ^ ^ p ^ ^ p M W ^ ^ B H auf diese Weise entstehen, wenn eine ungleich"^'iäljH»^ mäßige Zuteilung des Organisatorbereiches an beide ^

Abb. 53

A b b . 54

A b b . 53. B a u c h s t ü c k ( A c a r d i u s , A c e p h a l u s ) , m e n s c h l i c h e M i ß b i l d u n g , die als P a r t n e r eines n o r m a l e n Zwillings v o r k o m m t . ( A u s STARCK, 1 9 5 5 , a . a. O . , S. 131)

A b b . 54. E p i g n a t h u s , g e s c h w u l s t a r t i g e B i l d u n g ( T e r a t o m ) a m G a u m e n eines n e u g e b o r e n e n M e n s c h e n . Die Ges c h w u l s t m a s s e e n t h i e l t die v e r s c h i e d e n a r t i g s t e n G e w e b e u n d O r g a n t e i l e in c h a o t i s c h e r A n o r d n u n g . ( A u s STARCK, 1 9 5 5 , a . a . O . , S . 1 4 1 )

P a r t n e r z u s t a n d e k o m m t . Die Erscheinungsbilder der D o p p e l m o n s t r a sind höchst mannigf a c h . Aus systematischen Gründen unterscheidet man symmetrische und a s y m m e t r i s c h e Doppelmißbildungen. Von den a s y m m e t r i s c h e n M o n s t r e n f ü h r t eine lückenlose Reihe bis zu den Parasitenbildungen ( F e t u s in feto) und zu den geschwulstartigen Mißbildungen (Teratome, z. B. E p i g n a t h u s Abb. 54), die n u r chaotische, nicht organisierte Massen verschiedener Gewebe e n t h a l t e n . Die s y m m e t r i s c h e n D o p p e l m i ß b i l d u n g e n werden nach der Lokalisation der gemeinsamen K ö r p e r p a r t i e und nach dem A u s m a ß der V e r b i n d u n g unterschieden. Wahrscheinlich entstehen Doppelbildungen niemals durch Verwachsung zweier E m b r y o n a l anlagen, sondern stets nur durch unvollständige Teilung eines Keimes. Kopfmißbildungen. Die ältere morphologische Forschung h a t t e bereits wahrscheinlich gemacht, d a ß die Kopfregion der Wirbeltiere zwei verschiedene Gebiete u m f a ß t , die jeweils eine Einheit bilden [1198], Am deutlichsten wird diese Gliederung am Z e n t r a l n e r v e n s y s t e m , das p r i m ä r stets eine D r e i g l i e d e r u n g aufweist (1. Prosencephalon, 2. R h o m b e n c e p h a l o n ,

Kopfmißbildungen

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3. R ü c k e n m a r k ) , wobei zwei Teilbezirke (1. u n d 2.) d e m K o p f g e b i e t a n g e h ö r e n . Die t e r m i n o logische U n t e r s c h e i d u n g in A r c h e n c e p h a l o n ( = P r o s e n c e p h a l o n ) u n d D e u t e r e n c e p h a l o n ( = R h o m b encephalon) e n t s p r i c h t d e m , doch h a l t e n wir diese Bezeichnungen n i c h t f ü r glücklich, da sie eine p h y l o g e n e t i s c h e D e u t u n g p r ä j u d i z i e r e n , die n i c h t n u r n i c h t bewiesen, s o n d e r n sogar r e c h t unwahrscheinlich ist. Die Grenze zwischen d e m d u r c h d a s P r o s e n c e p h a l o n c h a r a k t e r i s i e r t e n a p i k a l e n K o p f g e b i e t u n d d e m H i n t e r k o p f liegt am Ü b e r g a n g des Diencephalon z u m T e g m e n t u m . Z u m V o r d e r k o p f g e b i e t gehören Nasen u n d Augen sowie die D e r i v a t e des p r ä c h o r d a l e n M e s e n c h y m s ( v o r d e r e Schädelbasis). V e n t r a l wird die Grenze beider K o p f r e g i o n e n d u r c h die H y o m a n d i b u l a r t a s c h e gebildet. Z u m V o r d e r k o p f b e r e i c h ist also noch das m a n d i b u l a r e Mesoderm u n d das Mesekt o d e r m des M a n d i b u l a r b o g e n s zu zählen. Zur H i n t e r k o p f r e g i o n rechnen wir a u ß e r dem R h o m b e n c e p h a l o n die L a b y r i n t h o r g a n e , d a s ganze h i n t e r e Schädelbasisgebiet ( P a r a c h o r d a l i a ) u n d den restlichen K i e m e n d a r m mit Anhangsgebilden. E n t w i c k l u n g s g e s c h i c h t l i c h e n t s p r i c h t d a s P r o s e n c e p h a l o n g e b i e t d e m Bereich, der von der v o r d e r e n p r ä c h o r d a l e n P l a t t e u n t e r l a g e r t wird. Das R a u t e n h i r n wird h i n t e n v o n der Chorda, v o r n v o n dem k a u d a l e n Teil der p r ä c h o r d a l e n P l a t t e u n t e r l a g e r t . Die morphologisch u n d entwicklungsgeschichtlich p o s t u l i e r t e Gliederung des K o p f gebietes ist n u n in ü b e r r a s c h e n d e r Weise d u r c h die E n t wicklungsphysiologie b e s t ä t i g t worden [799a, b]. Bei Urodelen induziert vorderes U r d a r m d a c h regionalspezifisch V o r d e r k o p f g e b i l d e . Der regionalen O r d n u n g der Vorderk o p f o r g a n e e n t s p r i c h t im wesentlichen ein v o r b e r e i t e n d e s F a k t o r e n m u s t e r im I n d u k t i o n s s y s t e m , also in p r ä c h o r d a l e r Abb. 55. Menschliches Neugeborenes, P l a t t e u n d m a n d i b u l a r e m Mesoderm. Isolierte S c h ä d i g u n g Cyklopie kombiniert mit Arhinie. In dem einen Auge sind deutlich zwei der m e d i a n e n U n t e r l a g e r u n g im R a u t e n h i r n b e r e i c h f ü h r t Pupillen und zwei Irides zu erkennen. zu S t ö r u n g e n im Bereich des R h o m b e n c e p h a l o n u n d der ( A u s STARCK, 1 9 5 5 , a . a . O . , S . 132) L a b y r i n t h o r g a n e [799 a, b]. Diese entwickllmgsphysiologischen B e f u n d e ermöglichen ein V e r s t ä n d n i s der a u c h beim Säugetier a u f t r e t e n d e n K o p f m i ß b i l d u n g e n . Diese lassen sich zwanglos in zwei G r u p p e n eino r d n e n , die im großen und g a n z e n isolierter S c h ä d i g u n g der beiden K o p f r e g i o n e n e n t s p r e c h e n . M i ß b i l d u n g e n d e s V o r d e r k o p f g e b i e t e s sind d u r c h D e f e k t e des p r ä c h o r d a l e n Schädela b s c h n i t t e s (vor der H y p o p h y s e ) , des Vorderhirnes, der Nase, der M u n d h ö h l e u n d der Augen g e k e n n z e i c h n e t . Die M i ß b i l d u n g k a n n sich als A r h i n e n c e p h a l i e ( D e f e k t des Riechhirnes, unp a a r e s T e l e n c e p h a l o n , N a s e n d e f e k t e ) , als Arhinie oder als Cyclopie (Abb. 55) ( G r o ß h i r n u n p a a r , ein u n p a a r e s Auge in der Stirnregion, schwere N a s e n d e f e k t e , rüsselartiger A n h a n g ü b e r dem Auge) m a n i f e s t i e r e n . Im Einzelfall ist d a s Erscheinungsbild r e c h t v a r i a b e l . K o m b i n a t i o n e n der v e r s c h i e d e n e n T y p e n k o m m e n vor. Bei t y p i s c h e n Mißbildungen der cyclopen Reihe ist das Gebiet k a u d a l des H y p o p h y s e n - H y p o t h a l a m u s - G e b i e t e s ( R h o m b e n c e p h a l o n , Ohr, h i n t e r e Schädelbasis) n o r m a l . Cyklope Mißbildungen sind bei Säugetieren relativ häufig. Sie e n t s p r e c h e n v o l l s t ä n d i g den e x p e r i m e n t e l l erzeugten Cyklopen bei A m p h i b i e n , so d a ß wir b e r e c h t i g t sind, auf gleiche entwicklungsphysiologische M e c h a n i s m e n zu schließen. Das m e d i a n e U r d a r m d a c h im V o r d e r k o p f g e b i e t h a t eine wesentliche B e d e u t u n g f ü r die T r e n n u n g der beiden A u g e n anlagen. Ist dieser Streifen zu schmal oder f e h l t er, so e n t s t e h e n m e h r oder weniger vollständige

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D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

V e r s c h m e l z u n g e n der Augen ( S y n o p h t h a l m i e , Cyklopie). D e r a r t i g e S t ö r u n g e n gehen meist a u c h m i t D e f e k t e n im m a n d i b u l a r e n M e s e k t o d e r m einher, so d a ß die h ä u f i g e K o m b i n a t i o n m i t D e f e k t e n im Bereich des C r a n i u m s , des V o r d e r h i r n e s u n d des M u n d d a r m e s (Nase) v e r s t ä n d l i c h wird. Bei den M i ß b i l d u n g e n im H i n t e r k o p f g e b i e t liegen die Dinge e t w a s komplizierter. E n t w i c k l u n g s physiologisch lassen sich d u r c h LiB e h a n d l u n g von A m p h i b i e n g a s t r u l a e S t ö r u n g e n im R a u t e n h i r n , k o m b i n i e r t m i t M e d i a n v e r s c h i e b u n g der L a b y r i n t h o r g a n e erzeugen. Der P h a rynx und das V o r d e r k o p f g e b i e t bleiben hierbei n o r m a l . S p o n t a n a u f t r e t e n d e M i ß b i l d u n g e n des H i n t e r k o p f g e b i e t e s u n t e r s c h e i d e n sich von den experimentell erzeugten d a d u r c h , d a ß das Gehirn meist n i c h t b e t r o f f e n ist, d a ß a b e r d a f ü r K o p f d a r m u n d Kieferbogen o f t s t a r k d e f e k t sind. Die S t ö r u n g e n a m Ohr b e t r e f f e n v o r allem ä u ß e r e s Ohr u n d M i t t e l o h r . Das L a b y r i n t h o r g a n ist meist i n t a k t . Die s p o n t a n a u f t r e t e n d e Mißbild u n g s k o m b i n a t i o n wird als O t o k e phalie bezeichnet. Leichte Manifest a t i o n s f o r m e n ä u ß e r n sich in einer H y p o p l a s i e des Kiefers (Dysostosis m a n d i b u l a r i s ) . Der T e r m i n u s O t o k e phalie sollte f ü r die e x p e r i m e n t e l l erzeugte Mißbildungskombination v e r m i e d e n w e r d e n . Die Differenzen zwischen e x p e r i m e n t e l l e m B e f u n d und spontan auftretender Otokephalie b e r u h t v e r m u t l i c h darin, d a ß Abb. 56. Cavia porcellus. L. Verschiedenstarke Ausprägungsgrade v o n Kopfmißbildungen in einem Meerschweinchen- S t a m m . bei l e t z t e r e r G r u p p e der O r g a n i s a t o r Seitenansicht des Schädels. Rechts: Basalansicht des Links: der H i n t e r k o p f r e g i o n o f f e n b a r n i c h t Schädels. Oben: Normaler Schädel. Von oben nach unten: Zun e h m e n d e Ausprägung des Defektes. Otocephale Mißbildungsbetroffen ist, s o n d e r n d a ß die reihe. ( N a c h WRIGHT und WAGNER) p r i m ä r e S c h ä d i g u n g an s e k u n d ä r e n I n d u k t i o n s s y s t e m e n ( V i s c e r a l t a s c h e n - E n t o d e r m ) a n g r e i f t . M i ß b i l d u n g e n der o t o k e p h a l e n u n d der cyclopen Reihe sind an I n z u c h t s t ä m m e n von Cavia porcellus L. [1491] in großer Zahl g e w o n n e n u n d in allen G r a d e n der A u s p r ä g u n g eingehend a n a l y s i e r t w o r d e n (Abb. 56). D u r c h R ö n t g e n b e s t r a h l u n g g r a v i d e r Mäuse w ä h r e n d der e m p f i n d l i c h e n P h a s e (8. bis 13. T a g ) k ö n n e n K o p f m i ß b i l d u n g e n erzeugt w e r d e n [717a, b]. Mißbildungen des kaudalen Körperendes [817, 497, 1306], Die Mißbildungen des k a u d a l e n K ö r p e r e n d e s zeigen zahlreiche Analogien zu den Cyklopien. S t ö r u n g e n b e t r e f f e n Achsenskelet,

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Spaltbildungen

R ü c k e n m a r k , E n d d a r m und Urogenitalsystem, schließlich die H i n t e r e x t r e m i t ä t . Experimentell sind analoge Mißbildungen bei Vogelkeimen durch lokalisierte S t r a h l e n s c h ä d i g u n g des Primitivstreifens im k a u d a l e n Bereich zu erzielen. Ist der mediane Defekt ausgedehnt, so rücken die E x t r e m i t ä t e n a n l a g e n a u f e i n a n d e r zu und können verschmelzen. Im e x t r e m e n Fall b e s t e h t d a n n n u r eine u n p a a r e mediane E x t r e m i t ä t (Sirene, Sympodie, Symmelie). Sirenoide Mißbildungen sind auch als S p o n t a n b i l d u n g e n beim Tier (Mus, Homo) b e k a n n t . Sie sind mit Def e k t e n an H a r n - und Geschlechtsorganen und E n d d a r m k o m b i n i e r t . Auf genetischer Grundlage k o m m e n die gleichen Mißbildungen bei b e s t i m m t e n M u t a n t e n der H a u s m a u s ( K u r z s c h w a n z mäuse) vor. Spaltbildungen. Störungen im Verschluß der dorsalen oder ventralen Leibeswand gehören zu den häufigsten Mißbildungen bei Wirbeltieren. Unterbleibt der Schluß des Neurairohres, so ergibt sich eine dorsale Spaltbildung, die je nach Lokalisation und A u s d e h n u n g als Cranioschisis oder Rhachischisis (Spina bifida) bezeichnet wird. Eigenartig ist, d a ß das Z e n t r a l n e r v e n system zunächst induziert wird und d a ß sich typische Neuroblasten differenzieren. Diese degenerieren s e k u n d ä r , v e r m u t l i c h weil sie der E i n w i r k u n g des Liquor amnii frei exponiert sind. Gestört ist also o f f e n b a r nicht der primäre I n d u k t i o n s e f f e k t , da ausschließlich die weitere F o r m a u s s t a l t u n g leidet. Inwieweit diese W i r k u n g ebenfalls von der U n t e r l a g e r u n g a b h ä n g t , inwieweit a u t o n o m e Bildungstendenzen im Z e n t r a l n e r v e n s y s t e m selbst geschädigt sind, läßt sich zur Zeit noch schwer abgrenzen. In den Fällen, bei denen die Spaltbildung mit Segmentierungsstörungen der Wirbelsäule und Anomalien der Chorda k o m b i n i e r t ist, d ü r f t e eine p r i m ä r e Stör u n g im D e t e r m i n a t i o n s s y s t e m vorliegen. Störungen in der A b h e b u n g der E m b r y o n a l a n l a g e und in der U m w a c h s u n g des Dottersackes (nur bei Amnioten möglich) f ü h r e n zu Defekten in der v e n t r a l e n Leibeswand. Derartige Mißbildungen sind ebenfalls experimentell beim H ü h n chen erzeugt worden. Bleibt die v e n t r a l e Leibeswand defekt, so liegen die Brust- und Bauchorgane frei ( E c t o p i a viscerum, B a u c h b r u c h ) . Bleibt die Einbeziehung des V o r d e r d a r m e s in den E m b r y o n a l k ö r p e r aus, so e n t s t e h t eine Omphalocephalie. E n t s p r e c h e n d e Defekte im k a u d a l e n Bereich f ü h r e n zur Strophosomie. Ursachen von Mißbildungen und experimentelle Erzeugung von Mißbildungen. W ä h r e n d m a n lange Zeit h i n d u r c h die Ursache von Mißbildungen in endogenen F a k t o r e n sah u n d dabei S t ö r u n g e n des Genoms in den V o r d e r g r u n d rückte, h a t sich im Laufe der letzten 15 J a h r e m e h r u n d m e h r der b e d e u t e n d e E i n f l u ß exogener F a k t o r e n f ü r die T e r a t o g e n e s e nachweisen lassen. Das verzweigte P r o b l e m »Mißbildung u n d Vererbung« k a n n in diesem R a h m e n n i c h t e r ö r t e r t werden. Verwiesen sei auf den Beitrag 9, 15 NACHTSHEIM: V e r e r b u n g und auf [1396, 1308 bis 1310]. Die große Ä h n l i c h k e i t , j a die I d e n t i t ä t der erblich v e r u r s a c h t e n Mißbildungen m i t den P h ä n o k o p i e n ist v e r s t ä n d l i c h , w e n n wir b e d e n k e n , d a ß in beiden Fällen R e a k t i o n s a b l ä u f e und Reaktionsgeschwindigkeiten in gleicher Weise b e t r o f f e n sind.

Die als kausale F a k t o r e n bei der E n t s t e h u n g von Mißbildungen bei Säugetieren in B e t r a c h t k o m m e n d e n Mechanismen lassen sich folgenden H a u p t g r u p p e n z u o r d n e n : 1. Stoffwechselschäden (Mangelernährung, Insulinwirkung, Gifte), 2. 0 2 -Mangel, 3. Schädigung durch R ö n t g e n s t r a h l e n oder d u r c h radioaktive Strahlen, 4. Schäden durch Virusinfektion und 5. mechanische Schädigung (amniotische Stränge usw.). 1. S t o f f w e c h s e l s c h ä d e n . HALE [510c, d, e] h a t t e bereits 1935 nachgewiesen, daß bei Sus, wenn in den ersten 30 Tagen der G r a v i d i t ä t Vitamin-A-frei e r n ä h r t wurde, N a c h k o m m e n mit Mißbildungen der Augen, der E x t r e m i t ä t e n u n d des Urogenitalsystems zur Welt k a m e n . WARKANY [1379] k o n n t e durch Carotin- und Vitamin-A-freie E r n ä h r u n g bei R a t t e n Mißbildungen erzeugen und die kritische P h a s e auf den 13. bis 14. T a g festlegen. In umfangreichen Untersuchungen

haben

GIROUD,

MARTINET

und

LEFEBVRES

]438—443]

den

Einfluß

der

Vitamine auf die Morphogenese der Säugetiere g e p r ü f t . Diesen Autoren gelang es, durch Vitamin-A-freie E r n ä h r u n g der Muttertiere Mißbildungen der Augen, der UrogenitalStarck,

Ontogenie

7

98

D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

o r g a n e u n d des G e f ä ß s y s t e m s zu erzeugen ( R a t t e ) . R i b o f l a v i n ( B 2 ) - M a n g e l ergab vorwiegend G a u m e n s p a l t e n u n d E x t r e m i t ä t e n d e f e k t e . D e f e k t e des Z e n t r a l n e r v e n s y s t e m s u n d der Augen t r a t e n n a c h P a n t o t h e n s ä u r e - M a n g e l auf. Bei Folsäure-Mangel f a n d e n sich neben M i ß b i l d u n g e n des Gehirnes vor allem Gesichtsspalten. Von W i c h t i g k e i t ist, d a ß n a c h den bisherigen Feststellungen a u c h der V i t a m i n - M a n g e l sich s t r e n g phasenspezifisch a u s w i r k t . B 2 beispielsweise ist bei der R a t t e n u r am 14. S c h w a n g e r s c h a f t s t a g nötig, sein Mangel ergibt n u r in dieser P h a s e Mißbildungen. A u ß e r d e m h a b e n dieselben A u t o r e n den Nachweis e r b r a c h t , d a ß a u c h d u r c h H y p e r v i t a m i n o s e Mißbildungen e n t s t e h e n k ö n n e n . Ein Ü b e r a n g e b o t von V i t a m i n A f ü h r t bei der R a t t e zu Mißbildungen des Z e n t r a l n e r v e n s y s t e m s u n d der Augen, zu A n e n c e p h a l i e u n d H y d r a m n i o n ( V e r m e h r u n g der Amnionflüssigkeit auf das Z e h n f a c h e des N o r m a l e n ) . Gefäßs c h ä d i g u n g e n mit schweren H ä m o r r h a g i e n im E m b r y o n a l k ö r p e r , b e s o n d e r s in den E x t r e m i t ä t e n a n l a g e n mit a n s c h l i e ß e n d e r Nekrose u n d S p o n t a n a m p u t a t i o n t r e t e n n a c h Linolensäurefreier E r n ä h r u n g auf. In diesem Z u s a m m e n h a n g sei auf die U n t e r s u c h u n g e n von LANDAUER u n d M i t a r b e i t e r n an H ü h n c h e n u n d E n t e n e r i n n e r t [773a—f]. D u r c h B e h a n d l u n g v o n K e i m e n mit Insulin, B o r s ä u r e u n d Pilocarpin k o n n t e n Mißbildungen des R u m p f s k e l e t e s , der E x t r e m i t ä t e n , des Schädels, d u r c h Borsäure a u c h P i g m e n t a n o m a l i e n erzeugt w e r d e n . A u c h diese experimentell i n d u z i e r t e n Mißbildungen erwiesen sich als P h ä n o k o p i e n s p o n t a n a u f t r e t e n d e r erblicher Mißbildungen, a u c h sie sind phasenspezifisch. Der I n s u l i n e f f e k t k a n n bis zu einem gewissen Grad d u r c h gleichzeitige Gabe von N i c o t i n a m i d u n t e r d r ü c k t w e r d e n . Die I n s u l i n e m p f i n d l i c h k e i t b e s t e h t w ä h r e n d einer a u f f a l l e n d langen Periode (64 bis 1 6 8 S t d n . ) . Allerdings ist die Lokalisation je n a c h d e m Z e i t p u n k t der E i n w i r k u n g des s c h ä d i g e n d e n Agens verschieden ( W i r b e l s ä u l e n d e f e k t e bei f r ü h e r E i n w i r k u n g , s p ä t e r Mikromelie). Über den A n g r i f f s p u n k t der I n s u l i n s c h ä d i g u n g l ä ß t sich derzeit noch wenig sagen. Beim K a n i n c h e n [253] sind M i ß b i l d u n gen n a c h zweimaligem Insulinschock ( a m 6./7. u n d 9./10. T a g der G r a v i d i t ä t ) b e o b a c h t e t worden. Von zehn F e t e n w a r e n f ü n f n o r m a l , fünf m i ß b i l d e t (6. u n d 7. Tag). Von n e u n a m 9. u n d 10. T a g b e h a n d e l t e n Tieren w a r e n vier n o r m a l u n d fünf d e f e k t . Bei der B e u r t e i l u n g d e r a r t i g e r S c h ä d i g u n g e n ist zu b e a c h t e n , d a ß d u r c h das Insulin eine H y p o g l y k ä m i e der M u t t e r erzeugt wird, d a ß also f ü r eine b e s t i m m t e Z e i t p h a s e d a s f ü r die energieliefernden Stoffwechselprozesse n o t w e n d i g e Material d e m K e i m n i c h t zur V e r f ü g u n g s t e h t . W e i t e r h i n m u ß d a m i t g e r e c h n e t w e r d e n , d a ß d u r c h d i r e k t e I n s u l i n w i r k u n g auf den Keim die G l y k o g e n s y n t h e s e u n d der Glukosea b b a u g e s t ö r t w e r d e n . Schließlich ist zu b e r ü c k s i c h t i g e n , d a ß diese Prozesse möglicherweise d u r c h eine 0 2 - M a n g e l s t ö r u n g ü b e r l a g e r t werden, d e n n w ä h r e n d des Kollapses des M u t t e r t i e r e s ist m i t D u r c h b l u t u n g s s t ö r u n g e n im E n d o m e t r i u m zu r e c h n e n . 2. S c h ä d e n d u r c h 0 2 - M a n g e l . E x p e r i m e n t e l l e U n t e r s u c h u n g e n ü b e r die W i r k u n g k u r z f r i s t i g e n 0 2 - M a n g e l s auf den Keim liegen a m H ü h n c h e n vor [919, 1093—1095]. Aus diesen U n t e r s u c h u n g e n ergab sich ebenfalls, d a ß die M i ß b i l d u n g e n phasenspezifisch sind ( S t ö r u n g e n des Z e n t r a l n e r v e n s y s t e m s bei f r ü h e r S c h ä d i g u n g , der E x t r e m i t ä t e n bei s p ä t e r e i n s e t z e n d e m 0 2 - M a n g e l ) . W i c h t i g ist a u c h die B e o b a c h t u n g , d a ß d u r c h G e w e b s u n t e r g a n g u n d A u s t r i t t von B l u t p l a s m a B l a s e n b i l d u n g e n im M e s e n c h y m von H ü h n e r k e i m e n a u f t r e t e n k ö n n e n , die zwischen der 84. u n d 120. S t u n d e d e m 0 2 - M a n g e l a u s g e s e t z t w a r e n . Auch an Säugetieren sind Versuche mit 0 2 - M a n g e l a u s g e f ü h r t w o r d e n . Die t e c h n i s c h e n Schwierigkeiten (einseitige U n t e r b i n d u n g der Arteria u t e r i n a , H a l t u n g in der U n t e r d r u c k k a m m e r ) b r a c h t e n es mit sich, d a ß die E r g e b nisse weniger e i n d e u t i g sind als die a m Vogelkeim. I m m e r h i n k o n n t e n auf diese Weise H i r n u n d A u g e n m i ß b i l d u n g e n , A n e n c e p h a l i e u n d G a u m e n s p a l t e n erzeugt w e r d e n . Es ist v o n I n t e r esse, d a ß die kritische P h a s e f ü r die D e t e r m i n a t i o n der G a u m e n s p a l t e bei der Maus auf diese Weise g e n a u s o auf den 13. bis 14. T a g festgelegt w e r d e n k o n n t e , wie in den R i b o f l a v i n - M a n g e l v e r s u c h e n v o n WARKANY [1379],

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Spaltbildungen

3. M i ß b i l d u n g e n d u r c h S t r a h l e n s c h ä d e n . B e s t r a h l u n g t r ä c h t i g e r Mäuse zwischen 8. u n d 13. T a g ergab Hirnschädigungen. B e s t r a h l u n g zwischen 9. und 14. T a g f ü h r t e zu Mißbildungen des k a u d a l e n Körperendes [717a, b]. B e s t r a h l u n g am 18./19. Tag ergab K a t a r a k t bildung. Analoge E f f e k t e können bei R a t t e n erzielt werden ( H i r n d e f e k t e , H a u t d e f e k t e , G a u m e n spalten, E x t r e m i t ä t e n m i ß b i l d u n g e n ) . F ü r den Menschen liegen B e f u n d e vor, die zeigen, d a ß durch relativ geringe Bestrahlungsdosen in den ersten Wochen der G r a v i d i t ä t Schädigungen der F r u c h t eintreten können. 4. M i ß b i l d u n g e n d u r c h V i r u s i n f e k t i o n . Im J a h r e 1941 w u r d e im Anschluß an eine Rubeolenepidemie in Australien b e o b a c h t e t , d a ß Kinder von M ü t t e r n , die in den ersten Monaten der G r a v i d i t ä t e r k r a n k t waren, zu einem großen Teil Augen- und Herzmißbildungen zeigten (78 Kinder, d a v o n 62 mit doppelseitiger K a t a r a k t , 16 einseitig, 44 gleichzeitig angeborene Herzfehler). Über entsprechende B e o b a c h t u n g e n w u r d e in den folgenden J a h r e n aus E u r o p a und USA berichtet. Auch T a u b s t u m m h e i t und Z a h n a n o m a l i e n sind nach Rötelninfektion beoba c h t e t worden. Wichtig ist, d a ß die E r k r a n k u n g der M u t t e r n u r d a n n zu schweren Schädigungen des Keimes f ü h r t , wenn sie w ä h r e n d der ersten drei S c h w a n g e r s c h a f t s m o n a t e a u f t r i t t . Die A u s w e r t u n g dieser B e o b a c h t u n g e n ergab den Nachweis sensitiver Phasen der einzelnen Organanlagen auch f ü r den Menschen [1308—1310]. Neben den Rubeolen spielen möglicherweise auch Masern und Poliomyelitis bei der E n t s t e h u n g von Mißbildungen eine Rolle. Die U n t e r s u c h u n g einiger Feten aus derartigen G r a v i d i t ä t e n ergab, d a ß die Schädigung o f f e n b a r in der Organanlage selbst, nicht im I n d u k t o r angreift. Der Ü b e r t r i t t des Erregers d u r c h die P l a c e n t a auf das Kind ist b e k a n n t ( G e b u r t eines Kindes mit R u b e o l e n - E x a n t h e m ) . Das Virus lokalisiert sich o f f e n b a r bevorzugt in s t a r k wachsenden Geweben (hoher Nucleoproteidgehalt). 5. A m n i o t i s c h e S t r a n g b i l d u n g e n . Im älteren S c h r i f t t u m spielt die A b s c h n ü r u n g fetaler Körperteile durch amniotische Strangbildungen eine große Rolle. Es ist keine Frage, d a ß derartige amniogene Mißbildungen v o r k o m m e n . Doch sind sie relativ selten (Homo etwa 3 % aller Mißbildungen) und sollten n u r d a n n diagnostiziert werden, wenn die Strangbildungen wirklich nachgewiesen sind. Nicht jeder E x t r e m i t ä t e n d e f e k t ist eine s p ä t e A m p u t a t i o n durch S t r ä n g e . Die Strangbildungen selbst entstehen relativ f r ü h bei der A u s d e h n u n g der Amnionhöhle und der Lösung des Amnions v o m Keimschild. Auch Nabelschnur-Umschlingungen k ö n n e n zu D e f e k t b i l d u n g f ü h r e n . Allerdings ist es o f t nicht leicht, mechanisch bedingte Mißbildungen gegen solche, die durch 0 2 - M a n g e l e n t s t a n d e n sind, abzugrenzen. »Fetale E n t z ü n dung«, eine f r ü h e r gern a n g e f ü h r t e Ursache f ü r Mißbildungen, spielt sicher keine nennenswerte Rolle. Z u s a m m e n f a s s u n g . B e t r a c h t e n wir z u s a m m e n f a s s e n d die bisherigen B e f u n d e zur K l ä r u n g der Kausalgenese der Mißbildungen, so läßt sich feststellen, d a ß identische Mißbildungen sowohl durch endogene (genetische) als auch durch exogene F a k t o r e n b e s t i m m t sein können. Entscheidend ist hierbei meist nicht eine Spezifität des Agens, sondern die phasenspezifische Empfindlichkeit des R e a k t i o n s y s t e m s . Daneben ist aber auch mit einer gewissen Spezifität einiger schädigender Agentien zu rechnen. Riboflavinmangel wirkt sich n u r a m Skelet aus, ebenso Insulinvergiftung. P a n t o t h e n s ä u r e - M a n g e l wirkt sich am Z e n t r a l n e r v e n s y s t e m und am Auge aus. Vitamin A-Mangel b e t r i f f t Gefäße und Urogenitalsystem. T r y p a f l a v i n erzeugt A m n i o n m i ß b i l d u n g e n . So r ä u m e n auch LANDAUER und GIROUD [ 7 7 3 a - e , 438] t r o t z aller Ane r k e n n u n g der B e d e u t u n g des Z e i t p u n k t e s der Schädigung einer gewissen Spezifität des einwirkenden Stoffes eine B e d e u t u n g ein. i*

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D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Die weitere A u s b i l d u n g der ä u ß e r e n K ö r p e r f o r m Körperformbildung einschließlich Extremitäten. Die A u s b i l d u n g d e r H a u p t o r g a n s y s t e m e erfolgt in s t e t s gleicher Weise u n d f ü h r t bei allen Wirbeltieren zu der gleichen t o p o g r a p h i s c h e n A n o r d n u n g . Dorsal liegt d a s Z e n t r a l n e r v e n s y s t e m m i t der p a a r i g e n Neuralleiste. U n t e r d e m M e d u l l a r r o h r b e f i n d e t sich die Chorda dorsalis als Achsenskelet. V e n t r a l , u m g e b e n v o m Coelom, ist der D a r m t r a k t mit den A n h a n g s o r g a n e n a n g e o r d n e t . In der h i n t e r e n W a n d der Leibeshöhle bilden sich seitlich der Mittellinie die G o n a d e n , lateral von diesen die H a r n o r g a n e aus. In der dorsalen Leibeswand, seitlich des Z e n t r a l n e r v e n s y s t e m e s , e n t s t e h e n die Muskelanlagen in F o r m der s e g m e n t a l gegliederten Somite.

Abb. 57. Körperformbildung bei Rinderembryonen ( B o s taurus L.), U m z e i c h n u n g nach O. Krölling 1924. a) Größte Länge 3,3 m m , 27 Somite. b) Nackenlänge 5 m m , 3 3 Somite. c) Größte Länge 6 m m , nur 31 Somite abgrenzbar. d) Größte Länge 8 m m , 41 Somite, 28. T a g 1 Prosencephalon 2 Rhombencephalon 3 Labyrinthgrübchen 4 Primitivstreifen 5 Herzwulst 5a A t r i u m 5b V e n t r i k e l 6 Kieferbogen 7 Hyalwulst 8 Mesonephros

9 10 11 12 13 14 15 IS 17 18

Dottergang Ailantois Armanlage Venen d e r R u m p f w a n d Oberkieferwulst Unterkieferwulst Leberwulst Beinanlage S i n u s cervicalis Auge

Die z u n ä c h s t flach a u s g e b r e i t e t e E m b r y o n a l a n l a g e s c h n ü r t sich v o m D o t t e r s a c k ab. Gleichzeitig beginnen sich ein freies K o p f - u n d S c h w a n z e n d e a b z u h e b e n . In der Regel g e h t dabei d a s K o p f e n d e v o r a u s (Bos, A b b . 57 [761]). Die weitere E n t w i c k l u n g der ä u ß e r e n K ö r p e r f o r m wird s t a r k b e s t i m m t d u r c h die D o m i n a n z des Z e n t r a l n e r v e n s y s t e m s . Da das N e r v e n r o h r schon f r ü h besonders s t a r k w ä c h s t u n d excentrisch dorsal im K ö r p e r liegt, w ö l b t sich die Dorsalseite s t a r k k o n v e x vor. Das v o r w a c h s e n d e K o p f e n d e , das m a s s e n m ä ß i g z u n ä c h s t g a n z d u r c h die Anlage des P r o s e n c e p h a l o n b e s t i m m t wird, biegt scharf v e n t r a l w ä r t s u m u n d legt sich der v e n t r a l e n R u m p f f l ä c h e an. Diese erste E i n b e u g u n g des K o p f e n d e s bezeichnen wir als N a c k e n b e u g e (Abb. 57). Einzelheiten der R e l i e f g e s t a l t u n g der H i r n a n l a g e sind im ä u ß e r e n Erscheinungsbild des E m b r y o s e r k e n n b a r ( d ü n n e R h o m b e n c e p h a l o n - D e c k e , M i t t e l h i r n h ö c k e r [Abb. 5 7 d ] ) . Im Bereich des Mittelhirnes ist d a s K o p f g e b i e t n o c h m a l s v e n t r a l w ä r t s eingebogen (Scheitelbeuge). Einzelheiten der G e s i c h t s e n t w i c k l u n g (Anlage von Auge, Nase, L a b y r i n t h o r g a n , Weichteilwülste, S. 104) w e r d e n äußerlich s i c h t b a r . Z u n ä c h s t s c h i m m e r n die S o m i t e im R u m p f b e r e i c h d u r c h die t r a n s p a r e n t e E p i d e r m i s d u r c h . Die K ö r p e r w a n d g l ä t t e t sich aus, w e n n s p ä t e r die D i f f e r e n z i e r u n g der L e i b e s w a n d m u s k e l n in G a n g k o m m t (Abb. 57). Eine Halsregion ist auf d e r a r t i g e n E m b r y o n a l s t a d i e n z u n ä c h s t n i c h t a b g r e n z b a r . Hals- u n d G e s i c h t s f o r m u n g er-

Körperformbildung einschl. Extremitäten

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folgt u n t e r A u s n ü t z u n g v o n Material der K i e m e n b ö g e n . Auf diese Vorgänge wird s p ä t e r einzugehen sein. Die Branchialregion h e b t sich zwischen R h o m b e n c e p h a l o n u n d H e r z w u l s t a u c h äußerlich z u n ä c h s t deutlich ab (Abb. 57). Im R u m p f b e r e i c h wird die K ö r p e r f o r m w e i t g e h e n d d u r c h die A u s b i l d u n g der g r o ß e n H e r z a n l a g e b e s t i m m t , deren einzelne A b s c h n i t t e im Oberflächenbild s i c h t b a r w e r d e n k ö n n e n (Abb. 57). Die Größe der Herzanlage, k r a n i a l vor dem N a b e l s t r a n g , ist d u r c h die N o t w e n d i g k e i t eines f r ü h e n F u n k t i o n s b e g i n n s b e d i n g t . Gleichzeitig bleibt zu b e a c h t e n , d a ß die K r e i s l a u f - P e r i p h e r i e relativ groß ist, da a u c h das E x t r a e m b r y o n a l gebiet versorgt w e r d e n m u ß . A u c h die L e b e r a n l a g e w ä c h s t in der E m b r y o n a l z e i t f r ü h sehr s t a r k

vor, d e n n sie h a t an Stelle des D o t t e r s a c k e s die A u f g a b e der Blutzellbildung zu ü b e r n e h m e n . E r s t s p ä t geht diese F u n k t i o n an das r o t e K n o c h e n m a r k über. Die A u f t r e i b u n g des R u m p f e s d u r c h die Leber schließt sich k a u d a l an den H e r z b u c k e l an. Zeitlich erscheint die Lebervorw ö l b u n g s p ä t e r als der H e r z w u l s t . Schließlich ü b e r t r i f f t d a s Lebergebiet an M a s s e n e n t f a l t u n g das Gebiet der H e r z a n l a g e . Die s t ä r k e r e A u s b i l d u n g der O r g a n e der Leibeshöhle, besonders also des Herzens u n d der Leber, f ü h r t so allmählich z u m Ausgleich der h o c h g r a d i g e n R ü c k e n k r ü m m u n g , der K ö r p e r s t r e c k t sich (Abb. 57, 58). G e g e n ü b e r d e m K o p f g e b i e t bleiben die k a u d a l e n K ö r p e r p a r t i e n z u n ä c h s t im W a c h s t u m z u r ü c k . Die e m b r y o n a l e n K ö r p e r p r o p o r t i o n e n sind g e r a d e d u r c h die b e s o n d e r e Größe des Kopfes, insbesondere seines H i r n a n t e i l e s u n d d u r c h die V e r s c h m ä l e r u n g der k a u d a l e n Regionen g e k e n n z e i c h n e t . Dieses M i ß v e r h ä l t n i s wird mit z u n e h m e n d e m Alter des F e t e n d u r c h s t ä r k e r e s A u s w a c h s e n der R u m p f w a n d (Wirbelsäule) ausgeglichen. Die geringe A u s d e h n u n g der B a u c h höhle ist d a f ü r v e r a n t w o r t l i c h zu m a c h e n , d a ß zeitweise der w a c h s e n d e D a r m k a n a l als physiologischer N a b e l b r u c h in den N a b e l s t r a n g v e r l a g e r t wird. Die r e l a t i v e n Massen- u n d R a u m v e r hältnisse im B a u c h r a u m ( A u s d e h n u n g von Leber u n d Urnieren) erklären diesen Verlagerungsprozeß vollständig. Der physiologische N a b e l b r u c h f i n d e t sich bei allen S ä u g e t i e r e n . Die Reposition des N a b e l b r u c h e s k o m m t d u r c h eine V e r g r ö ß e r u n g des B a u c h r a u m e s , besonders ihres d o r s o v e n t r a l e n D u r c h m e s s e r s u n d d u r c h relative A b n a h m e des L e b e r v o l u m e n s z u s t a n d e . K o n t r a k t i o n e n der L ä n g s m u s k u l a t u r in der A r t e r i a o m p h a l o m e s e n t e r i c a sollen ebenfalls beteiligt sein [734a]. Die weiteren U m g e s t a l t u n g e n der K ö r p e r f o r m b e t r e f f e n im wesentlichen P r o p o r t i o n s ä n d e r u n g e n . Auf U n t e r s c h i e d e zwischen verschiedenen Familien u n d Genera k a n n in diesem R a h m e n n i c h t eingegangen w e r d e n (S. 102). Die A u s b i l d u n g d e r K ö r p e r g e s t a l t besonders in s p ä t e r e n P h a s e n der G r a v i d i t ä t bei verschiedenen S ä u g e r n u n d das P r o b l e m der A r t d i a g n o s t i k an S ä u g e r f e t e n ist v o n TOLDT j r . [1311—1313] b e h a n d e l t w o r d e n .

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D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Die E x t r e m i t ä t e n entstehen in der seitlichen R u m p f w a n d und zwar eilt die Anlage der Vordergliedmaße stets der des Beines voraus (Abb. 57) [631 a]. Zunächst hat die Armanlage die Form einer bogenförmigen Leiste (Abb. 57, 59), die nach kaudal hin ohne scharfe Grenze in die »WoLFFSche Leiste« übergeht, eine transitorische Bildung ohne wesentliche Bedeutung. Die Beinanlage ist oft von vorneherein stärker prominent, aber schmäler als die Armanlage. Die weitere Differenzierung erfolgt bei Arm und Bein in ähnlicher Weise. Die Proportionsverschiebungen am Etnbryonalkörper werden besonders eindringlich klar, wenn man die Lage der Extremitätenanlage untersucht. Beziehen wir die Armanlage auf die Gebilde der dorsalen Leibeswand, so finden wir, daß sie den unteren Cervikalsegmenten entspricht. Vergleichen wir die Lage aber mit den Gebilden der ventralen Körperhälfte, so stellen wir fest, daß das Herz zum allergrößten Teil über der Armanlage liegt (Abb. 57c). In der Folge bildet sich diese zu einem zungenförmigen Gebilde um (Abb. 57 d, 59), dessen Wurzel stets deutlich dicker als die Randzone ist. Der kraniale Rand dieser Armplatte wird zum Radialrand (am Bein Tibialrand), der untere Rand wird zum Ulnarrand (Fibularrand). Anschließend k o m m t es zur Gliederung in proximale und distale Extremitätenabschnitte. Der distale Teil grenzt sich als Hand-(Fuß-)Platte gegen den proximalen Teil ab. Die Stellung der Extremitätenanlagen hängt weitgehend von den Form- und Massenverhältnissen des Rumpfes ab. Zunächst steht der Radialrand etwas weiter von der Rumpfwand ab, als der untere Rand. Später bedingt die Massenentfaltung der Leber ein Divergieren der Armanlagen nach distalwärts. In der H a n d p l a t t e werden die Fingerstrahlen als verdickte Stränge sichtbar. Nun grenzen sich auch Oberarm, Unterarm und Hand äußerlich gegeneinander ab, die Ellenbogenknickung tritt deutlich hervor (Abb. 58,59). Die Gesamtrichtung der Armanlage ändert sich, sie gleitet mehr und mehr in die Pronationsstellung hinein (Abb. 58). Dabei gelangt die Seite des ersten Fingerstrahles ganz nach medial. Hand und Arm folgen den Formänderungen des Rumpfes und benutzen die R u m p f w a n d als Gleitfläche. Schließlich werden die Ellenbogengegend und der Oberarm ganz gegen die R u m p f w a n d isoliert. Die Formbildungsprozesse am Bein laufen in gleicher Weise wie am Arm ab, nur folgen sie zeitlich auf jene. Das Knie ist nach lateral gerichtet, die Sohlenfläche blickt gegen den Nabelstrang (extreme Supination, Abb. 59 d, 58). Mit einem stärkeren Auswachsen der Extremitäten und dem Zurückweichen der ventralen R u m p f w a n d werden die Gliedmaßen schließlich frei. Naturgemäß laufen diese Prozesse in den einzelnen Gruppen, je nach der Ausgestaltung der definitiven Gliedmaßenform recht verschieden ab (Reduktion von Fingerstrahlen, Schwimmhautbildung, freie Finger). Als Beispiel einer extremen Form sei hier auf die Ausbildung der Gliedmaßen bei Chiroptera hingewiesen (Abb. 60) [746], Bei ihnen ist die H a n d p l a t t e bereits außergewöhnlich groß. Die Flughaut tritt bemerkenswert f r ü h in Erscheinung (Abb. 60), ein Hinweis darauf, daß phylogenetisch spät differenzierte Merkmale ontogenetisch außerordentlich f r ü h manifestiert werden können (Heterochronie). Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß die Anlage des S c h w a n z e s , entsprechend der späteren Ausbildung dieses Körperabschnittes, bereits in der Anlage deutliche Unterschiede in den Dimensionen erkennen läßt. So ist das Schwanzknospenblastem bei geschwänzten Affen viel massiger als bei Homo. Bei Capreolus und Microchiroptera ist der Schwanz in der Anlage schon sehr kurz. Zu einer Zeit, als die Kenntnisse über die äußere Form der Säugetierembryonen noch sehr gering waren, nahm man an, daß die Art- und Gattungsunterschiede mehr und mehr verwischt werden, je weiter man in der Ontogenese zu Frühstadien zurückgeht (E. HAECKEL [510a]). Tatsächlich gibt es nun Stadien in der Ontogenese der Säugetiere, auf denen die verschiedenen Gruppen sehr ähnlich werden können. Sehr häufig aber sind dies gerade nicht

K ö r p e r f o r m b i l d u n g einschl.

A b b . 60. Scotophilus

temmincki

Extremitäten

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HORSF. ( M i c r o c h i r o p t e r a ) . E n t w i c k l u n g d e r ä u ß e r e n K ö r p e r f o r m , i n s b e s o n d e r e d e r E x t r e m i t ä t e n . ( N a c h KOIKE, Z . A n a t . , 7 2 , 1924) 1 2 3 4 5

Scheitelbeuge Nackenbeuge Herzwulst Anlage der Flughaut Ohranlage

6 7 8 9

Auge Rhombencephalon Kieferbogen Hyalbogen

die j ü n g s t e n S t a d i e n . Man k a n n als Regel angeben, d a ß die F o r m ä h n l i c h k e i t des E m b r y o s verschiedener S ä u g e r g a t t u n g e n z u n ä c h s t bis zu einem b e s t i m m t e n E n t w i c k l u n g s s t a d i u m zun i m m t (etwa e n t s p r e c h e n d A b b . 60e, f). Hierauf folgt eine E n t w i c k l u n g s p h a s e , in der die G a t t u n g s - u n d A r t d i f f e r e n z e n wieder deutlicher w e r d e n ; die speziellen E i g e n a r t e n bilden sich heraus. N u r f ü r den letzten S c h r i t t t r i f f t also die biogenetische Regel zu.

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D. S t a r c k : Ontugenie u n d Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Gesichts-und Gaumenbildung der Eutheria. Beim Säugetier ([626—632, 989—990, 991, 995, 1199, 1307] bildet sich durch A b s c h n ü r u n g v o m D o t t e r s a c k ein D a r m r o h r aus. Dieses endet a m oralen und analen E n d e zun ä c h s t blind (Abb. 47). An beiden E n d e n e n t s t e h t eine g r ü b c h e n a r t i g e E i n s e n k u n g der E p i d e r m i s , die M u n d b u c h t und die K l o a k e n g r u b e . Hier legen sich E p i d e r m i s und E n t o d e r m eng o h n e Zwischenlagerung v o n Mesenchym a n e i n a n d e r . Diese beiden m e s e n c h y m f r e i e n Bezirke werden als R a c h e n m e m b r a n ( M e m b r a n a b u c c o p h a r y n g i c a ) u n d als K l o a k e n m e m b r a n bezeichnet. Die M e m b r a n e n reißen ein u n d schaffen auf diese Weise die D a r m o s t i e n , u n d zwar reißt die R a c h e n m e m b r a n sehr viel f r ü h e r ein, als die K l o a k e n m e m b r a n . In beiden Fällen wird also ein kurzes ektodermales A n s a t z r o h r d e m D a r m t r a k t zugeschlagen, das S t o m o d a e u m ( M u n d b u c h t ) u n d das Proctod a e u m ( A f t e r b u c h t ) . Die Lage der R a c h e n m e m b r a n bezeichnet p r i m ä r die Grenze zwischen Ecto- u n d E n t o d e r m . Allerdings wird diese Grenze nach S c h w u n d der R a c h e n h a u t sehr bald u n k e n n t l i c h .

A b b . 61. Gesichtsentwicklung bei Säugetieren, a) Bos taurus L., E m b r y o von 7 m m Länge, A u f b l i c k von v o r n e u n t e n , b) Felis catus L-, Aufblick von v e n t r a l , M u n d b o d e n e n t f e r n t , c) Homo, 11 m m A u f b l i c k v o n v e n t r a l , M u n d b o d e n e n t f e r n t , a) n a c h KRÖLLING 1 9 2 4 , H /. Nw M m. Nw Okw R

Hyalbogen Lateraler Nasenwulst Mundöffnung Medialer Nasenwulst Oberkieferwulst Riechgrube

b , c) n a c h HOCHSTETTER p. Gr St Tf Likw x

1944

Primitive Gaumenrinne Stirnwulst Tränenfurche Unterkieferwulst Schnittfläche

Die U m g e b u n g der M u n d b u c h t wird von m e h r e r e n W ü l s t e n (lokalisierten M e s e n c h y m a n h ä u f u n g e n u n t e r der E p i d e r m i s ) u m r a h m t , die d a s A u s g a n g s m a t e r i a l f ü r die B i l d u n g d e r G e s i c h t s w e i c h t e i l e darstellen. Die A u s b i l d u n g dieser Weichteilkulisse l ä u f t beim Säugetier r e c h t kompliziert ab, so d a ß die V o r g ä n g e lange Zeit u n k l a r w a r e n . E r s t eine g e n a u e A n a l y s e der im Bereich des Gesichtes besonders h ä u f i g e n Mißbildungen h a t a u c h den n o r m a l e n E n t wicklungsablauf klären k ö n n e n . Wir u n t e r s c h e i d e n a) den u n p a a r e n S t i r n w u l s t , der vor d e m rostralen H i r n e n d e liegt, b) paarige O b e r k i e f e r w ü l s t e seitlich anschließend u n d c) U n t e r k i e f e r wiilste (Abb. 61). Die B e s o n d e r h e i t e n der G e s i c h t s e n t w i c k l u n g bei Säugetieren s t e h e n o f f e n b a r in Z u s a m m e n h a n g mit der A u s b i l d u n g m u s k u l a r i s i e r t e r Lippen u n d W a n g e n ( S a u g a k t ) . Im B e r e i c h d e s S t i r n w u l s t e s t r e t e n die Anlagen des Riechorgans z u n ä c h s t als Epid e r m i s v e r d i c k u n g e n ( R i e c h p l a k o d e n ) h e r v o r . D a d u r c h wird der S t i r n w u l s t in den medialen N a s e n f o r t s a t z zwischen den beiden R i e c h p l a k o d e n u n d den lateralen N a s e n f o r t s a t z seitlich der N a s e n a n l a g e (Abb. 6 1 b ) zerlegt. Die N a s e n a n l a g e s e n k t sich z u n ä c h s t z u r R i e c h g r u b e ein. Diese f o r m t sich z u m Riechschlauch u m . N a c h einer w e i t v e r b r e i t e t e n , a b e r h e u t e widerlegten Ansicht soll d u r c h V e r w a c h s u n g im m i t t l e r e n Bereich der N a s e n r i n n e zwischen Oberkieferwulst u n d N a s e n f o r t s ä t z e n ein Riechschlauch gebildet w e r d e n . Das v o r d e r e u n d h i n t e r e E n d e der R i n n e sollen d a n a c h offen bleiben u n d zur ä u ß e r e n N a s e n ö f f n u n g u n d zur A p e r t u r a nasalis i n t e r n a w e r d e n . Vor allem d u r c h die U n t e r s u c h u n g e n v o n H O C H S T E T T E R [626—632] w u r d e nachgewiesen, d a ß der h i n t e r e A b s c h n i t t der N a s e n a n l a g e völlig gegen die M u n d h ö h l e abgeschlossen wird. Der Oberkieferwulst ist zu keiner Zeit an der B e g r e n z u n g der N a s e n a n l a g e beteiligt. Die N a s e n g r u b e v e r t i e f t sich, i n d e m die R ä n d e r d u r c h M e s e n c h y m v e r m e h r u n g v o r w a c h s e n . Die R ä n d e r w e r d e n von medialem u n d l a t e r a l e m N a s e n f o r t s a t z gebildet. Am h i n t e r e n

Körperformbildung einschl. Extremitäten

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R a n d der G r u b e legen sich die R ä n d e r a n e i n a n d e r u n d v e r w a c h s e n . Die Ö f f n u n g der N a s e n g r u b e wird also von h i n t e n her zu einem Blindsack geschlossen, bleibt a b e r v o r n offen. Die v o r d e r e Ö f f n u n g wird zur ä u ß e r e n N a s e n ö f f n u n g . Die V e r w a c h s u n g schreitet n a c h vorn vor u n d t r i t t z u n ä c h s t in F o r m einer epithelialen V e r k l e b u n g (»Epithelmauer«) auf (Abb. 62). Äußerlich e n t s p r i c h t die p r i m i t i v e G a u m e n r i n n e der Lage dieser E p i t h e l m a u e r . Im h i n t e r e n Bereich wird d u r c h seitliche A u s w e i t u n g des N a s e n s a c k e s die E p i t h e l m a u e r niedrig u n d f o r m t sich zur Memb r a n a bucconasalis u m . Im m i t t l e r e n Bereich v e r s c h w i n d e t die E p i t h e l m a u e r . Der R ü c k b i l d u n g s p r o z e ß s c h r e i t e t n a c h v o r n e u n d h i n t e n vor. An die Stelle der Zellplatte t r i t t M e s e n c h y m . A u c h die M e m b r a n a bucconasalis reißt f r ü h ein. An ihre Stelle t r i t t die p r i m ä r e innere N a s e n ö f f n u n g ( A p e r t u r a nasalis i n t e r n a ; — der T e r m i n u s »Choane« sollte f ü r die s e k u n d ä r e innere N a s e n ö f f n u n g reserviert bleiben). Bei a l l e n d a r a u f h i n u n t e r s u c h t e n S ä u g e r n (Microchiroptera, Mus, Cavia, Oryctolagus, Felis, Canis, Homo) laufen die Prozesse in ü b e r e i n s t i m m e n d e r Abb. 62. Schematischer Frontalschnitt durch die Qesichtsregion eines menschF o r m ab. A n d e r s a b e r liegen die Dinge bei S a u r o p s i d e n . lichen Embryos (etwa 11 m m Lge.). Bei diesen e n t s t e h t die A p e r t u r a nasalis i n t e r n a wie die Beziehungen der Gesichtswülste, Riechsack, Epithelmauer ä u ß e r e N a s e n ö f f n u n g aus der u r s p r ü n g l i c h e n einheitlichen 1 Hirn Ö f f n u n g des Riechsackes. Eine V e r k l e b u n g k o m m t n u r 2 Riechsack 3 Sulcus nasolacrimalis im m i t t l e r e n A b s c h n i t t vor. •i Gaumenrinne 5 Medialer Nasenwulst

6 Epithelmauer E n t g e g e n der älteren Ansicht m u ß b e t o n t w e r d e n , d a ß 7 Oberkieferwulst 8 Lateraler Nasenwulst die »Gesichtsfortsätze«, h e u t e besser als Gesichtswülste b e z e i c h n e t , keine selbständigen Gebilde sind. Die Gesichtsf o r m u n g k o m m t n i c h t d u r c h V e r w a c h s e n s e l b s t ä n d i g e r F o r t s ä t z e z u s t a n d e . Die Gesichtswülste sind E r h a b e n h e i t e n des Reliefs, d u r c h M e s e n c h y m a n h ä u f u n g b e d i n g t . Die zwischen ihnen z u t a g e t r e t e n d e n F u r c h e n sind keine S p a l t e n , s o n d e r n seichte G r ä b e n an Stellen, wo relativ wenig M e s e n c h y m v o r h a n d e n ist. V e r w a c h s u n g s v o r g ä n g e spielen t a t s ä c h l i c h n u r an einer einzigen Stelle, n ä m l i c h a m h i n t e r e n R a n d der N a s e n g r u b e , eine Rolle. D u r c h M e s e n c h y m w u c h e r u n g u n d differenziertes W a c h s t u m w e r d e n die F u r c h e n ausnivelliert u n d wird die definitive Ges i c h t s p l a s t i k g e s t a l t e t . Die Gesichtswülste e n t s p r e c h e n a u c h keineswegs b e s t i m m t e n m o r p h o logischen Gebilden ( N e r v e n - u n d G e f ä ß v e r s o r g u n g ) . E b e n s o w e n i g h a b e n sie e t w a s mit der A b g r e n z u n g der s p ä t e r e n K n o c h e n t e r r i t o r i e n zu t u n .

G a u m e n b i l d u n g . Die p r i m ä r e M u n d h ö h l e der S ä u g e r wird d u r c h eine horizontale P l a t t e , den s e k u n d ä r e n G a u m e n , in zwei E t a g e n zerlegt. Diese, o b e r h a l b des G a u m e n s die definitive Nasenhöhle, d a r u n t e r die d e f i n i t i v e M u n d h ö h l e , s t e h e n über die Choanen h i n t e n mit dem Nasop h a r y n x u n d d a d u r c h m i t e i n a n d e r in V e r b i n d u n g . Die Bildung eines definitiven G a u m e n s ist vielfach bei S a u r o p s i d e n v o r b e r e i t e t (bei Crocodiliern d u r c h g e f ü h r t ) , spielt a b e r bei den M a m nialia eine ganz besondere Rolle. Der s e k u n d ä r e G a u m e n mit seiner K n o c h e n e i n l a g e r u n g ist das feste Widerlager f ü r die A k t i o n der Muskelzunge beim S a u g a k t . Die B i l d u n g des s e k u n d ä r e n G a u mens erfolgt parallel z u r A u s b i l d u n g des N a s e n s e p t u m s . Von der S e i t e n w a n d der p r i m ä r e n M u n d höhle wachsen jederseits G a u m e n f o r t s ä t z e aus. Diese schieben sich z u n ä c h s t n a c h a b w ä r t s u n t e r die Zunge. S p ä t e r k o m m t es d u r c h d i f f e r e n t e W a c h s t u m s g e s c h w i n d i g k e i t zu einer U m l a g e r u n g der G a u m e n f o r t s ä t z e in die horizontale Lage. Die Zunge gleitet dabei zwischen den F o r t s ä t z e n n a c h a b w ä r t s . Die beiden G a u m e n f o r t s ä t z e s t o ß e n in der M i t t e l e b e n e a n e i n a n d e r u n d verschmelzen u n t e r e i n a n d e r u n d mit d e m N a s e n s e p t u m , das gleichzeitig v o n oben auf die K o n t a k t s t e l l e h e r a b w ä c h s t . An der v o r d e r e n Grenze der G a u m e n f o r t s ä t z e gegen den S t i r n f o r t s a t z zu bleibt eine V e r b i n d u n g zwischen N a s e n h ö h l e u n d M u n d h ö h l e a u s g e s p a r t , d a s F o r a m e n incisivum.

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D. S t a r c k : Ontogenie u n d Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Entwicklungsstörungen und Mißbildungen im Bereich des Gesichtes und des Gaumens. Mißbildungen im Bereiche des Gesichtes sind bei S ä u g e r n a u ß e r o r d e n t l i c h häufig. Die T a t s a c h e , d a ß derartige S t ö r u n g e n meist in F o r m a b n o r m e r S p a l t e n a u f t r e t e n , h a t den T r u g s c h l u ß veru r s a c h t , d a ß es sich u m H e m m u n g s m i ß b i l d u n g e n h a n d e l t , bei denen normalerweise v o r k o m m e n d e Verwachsungsprozesse u n t e r b l e i b e n . A m Beispiel der seitlichen L i p p e n s p a l t e (Cheiloschisis, = H a s e n s c h a r t e ) sei die Genese dieser Mißbildungen e r l ä u t e r t . Die B e z e i c h n u n g »Hasenscharte« weist darauf hin, d a ß bei L a g o m o r p h a (ebenso Camelidae, viele C h i r o p t e r a , Felidae) normalerweise eine S p a l t u n g der Oberlippe v o r k o m m t . Die P h ä n o g e n e s e der M i ß b i l d u n g ist d u r c h u m f a n g r e i c h e U n t e r s u c h u n g e n von STEINIGER [1203—1209] an der erblichen Hasens c h a r t e der H a u s m a u s a u f g e k l ä r t w o r d e n . Die seitliche L i p p e n s p a l t e liegt im Grenzgebiet zwischen Oberkieferwulst u n d m e d i a l e m Nasenf o r t s a t z . Die M a n i f e s t a t i o n der Mißb i l d u n g k a n n sehr verschiedene G r a d e erreichen, von einer Einkerb u n g des L i p p e n r a n d e s bis zu schweren S u b s t a n z d e f e k t e n mit D e f e k t des K i e f e r k n o c h e n s . Gelegentlich k o m m e n S u b s t a n z b r ü c k e n zwischen den R ä n d e r n der S p a l t e vor, ein Hinweis auf den k o m p l i zierten E n t s t e h u n g s m e c h a n i s m u s . Man n a h m f r ü h e r allgemein an, d a ß Abb. 63. Verschiedene A u s p r ä g u n g s f o r m e n der G a u m e n s p a l t e als die M i ß b i l d u n g d u r c h Ausbleiben Mißbildung bei H a u s h u n d w e l p e n . Links: Französischer Bulldog. eines Verwachsungsprozesses zwiRechts: Deutscher Boxer. In beiden Fällen b e s t a n d keine Hasens c h a r t e . ( A u s STARCK, 1955, a . a . O., S. 4 2 8 ) schen den Gesichtswülsten b e d i n g t sei. Die P h ä n o g e n e s e l ä ß t sich nat u r g e m ä ß n u r a u f k l ä r e n , w e n n E n t w i c k l u n g s s t a d i e n der Mißbildung zur U n t e r s u c h u n g k o m m e n . Das ist möglich, seit M ä u s e s t ä m m e m i t erblicher H a s e n s c h a r t e zur V e r f ü g u n g s t e h e n . Auch von H u n d u n d Mensch sind E n t w i c k l u n g s s t a d i e n b e k a n n t . Die U n t e r s u c h u n g e n von STEINIGER an der M a u s h a b e n die ü b e r r a s c h e n d e F e s t s t e l l u n g e r b r a c h t , d a ß der B i l d u n g s m o d u s n i c h t einheitlich ist. Gelegentlich k o m m t es vor, d a ß der Verschluß des R i e c h g r ü b c h e n s u n t e r bleibt, e n t s p r e c h e n d der älteren Theorie. J e d o c h gibt es a u c h Fälle, in denen die e r w ä h n t e E p i t h e l m a u e r gebildet w i r d ; doch u n t e r b l e i b t stellenweise die M e s e n c h y m d u r c h w a c h s u n g der Zellplatte. Aus d e r a r t i g e n R e s t e n der E p i t h e l m a u e r k ö n n e n sich Cysten bilden, die s e k u n d ä r in den Mund oder in die N a s e n h ö h l e d u r c h b r e c h e n . A u c h die B r ü c k e n b i l d u n g wird befriedigend d u r c h diese B e o b a c h t u n g e r k l ä r t . R e s t e der C y s t e n w a n d k ö n n e n als B r ü c k e persistieren. A n d e r e Gesichtsspalten, wie die schräge Gesichtsspalte, t r e t e n n u r in F o r m s e k u n d ä r e r Mißbildungen auf, k ö n n e n also nie als E f f e k t des Ausbleibens von Verwachsungsprozessen e r k l ä r t w e r d e n . Eine echte H e m m u n g s b i l d u n g liegt bei der G a u m e n s p a l t e v o r (»Wolfsrachen«, Uranoschisis) (Abb. 63). Diese M i ß b i l d u n g k a n n isoliert oder m i t L i p p e n s p a l t e n k o m b i n i e r t v o r k o m m e n . Sie ist bei Mensch u n d H a u s t i e r häufig. ^¡¡jjSBPj!^ ; ^fljHHKliEäflKlk

Schwere F o r m e n dieser S p a l t b i l d u n g sind ein erhebliches H i n d e r n i s f ü r den S a u g a k t . Die J u n g e n sind d a h e r meist n i c h t lebensfähig. Liegt eine K i e f e r s p a l t e vor ( k o m b i n i e r t e H a s e n s c h a r t e mit W o l f s r a c h e n bei Mitbeteiligung des Knochens), so schneidet die S p a l t e im Bereich des P r ä m a x i l l a r e ein, nie an der Grenze zwischen P r ä m a x i l l a r e u n d Maxillare. Der Incisivus II

A u s b i l d u n g der O s t i e n der

Fernsinnesorgane

107

wird d a n n in zwei Teilstücke zerlegt. Die Lage der M i ß b i l d u n g zeigt, d a ß das Os p r ä m a x i l l a r e sich im Bereich des medialen N a s e n w u l s t e s u n d des O b e r k i e f e r w u l s t e s entwickelt. Die K n o c h e n grenze e n t s p r i c h t also nicht der Grenze zwischen den Gesichtswülsten. Die Ausbildung der Ostien der Fernsinnesorgane. Bei den S ä u g e t i e r e n k o m m e n , wie bei Reptilien und Vögeln, t r a n s i t o r i s c h e V e r s c h l ü s s e d e r F e r n s i n n e s o r g a n e (Nase, Auge, Ohr) vor. Die m o r p h o g e n e t i s c h e n Prozesse u n d ihre W e r t u n g h a t WEBER [1388 a] eingehend u n t e r s u c h t . Dabei h a t sich gezeigt, d a ß die V o r g ä n g e teilweise a n d e r s als bei S a u r o p s i d e n zu d e u t e n sind u n d d a ß n a c h Z e i t p u n k t des A u f t r e t e n s der Verschlüsse wie n a c h der S t r u k t u r des

A b b . 64. Pan

iroglodytes

BLUMENBACH. O e s i c h t s b i l d u n g eines F e t e n v o n 75 m m S c h e i t e l - S t e i ß - L ä n g e . O b j e k t wie A b b . 4 9

Gleiches

F ü l l m a t e r i a l e s U n t e r s c h i e d e zwischen den einzelnen Ostien b e s t e h e n . Der V e r s c h l u ß d e r N a s e n ö f f n u n g ( H o m o 2. bis 5. Monat, Sus Lösung bei 200 m m Länge, Bos) erfolgt relativ f r ü h d u r c h einen E p i t h e l p f r o p f , der v o m P e r i d e r m a b s t a m m t . Das Füllgewebe f i n d e t sich n u r im v o r d e r s t e n A b s c h n i t t der Nase. Es k a n n zeitweise p f r o p f a r t i g v o r s p r i n g e n . Die Lösung erfolgt s t e t s g e r a u m e Zeit vor d e m G e b u r t s t e r m i n . Zeitlich fällt die Lösung des Verschlusses mit der A b l ö s u n g des P e r i d e r m e s z u s a m m e n . Die Augenlider e n t s t e h e n z u n ä c h s t in F o r m einer ringförmigen F a l t e u m Cornea u n d Sclera. P r i m ä r ist der L i d s p a l t d e m n a c h weit u n d r u n d . Die L i d s p a l t e wird d u r c h Vorwachsen der F a l t e n eingeengt. D u r c h d i f f e r e n t e s W a c h s t u m s t e m p o in den verschiedenen Bezirken der F a l t e k o m m t es zur B i l d u n g der Lidwinkel. D a r a u f h i n schieben sich die F a l t e n d e r a r t vor, d a ß der L i d s p a l t zu einem engen S p a l t eingeengt wird. Schließlich v e r w a c h s e n die Augenlider (Abb. 64), bei Homo von den W i n k e l n n a c h der M i t t e v o r s c h r e i t e n d ( L i d n a h t ) . Der Verschluß der Augenlider erfolgt s t e t s s p ä t e r als der N a s e n s c h l u ß . Die V e r w a c h s u n g ist, im Gegensatz z u m Nasenv e r s c h l u ß , s t e t s e p i d e r m a l e r N a t u r . Die Lösung erfolgt ü b e r einen t y p i s c h e n V e r h o r n u n g s p r o z e ß s t e t s s p ä t e r , als d a s P e r i d e r m a b g e w o r f e n wird. B e k a n n t l i c h b e s t e h e n erhebliche g r u p p e n spezifische U n t e r s c h i e d e im zeitlichen A u f t r e t e n dieses Lösungsprozesses. Bei N e s t h o c k e r n erfolgt die Lösung erst n a c h g e b u r t l i c h . Bei Homo schließen sich die Lidspalten im 3. F e t a l m o n a t . Der Verschluß löst sich im 6. bis 7. F e t a l m o n a t . Bei Sus von 60 m m Länge ist die L i d s p a l t e verschlossen. Die Ö f f n u n g erfolgt r u n d 2 W o c h e n a n t e p a r t u m (250 m m Länge).

108

D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Der V e r s c h l u ß d e r ä u ß e r e n G e h ö r g ä n g e erfolgt in analoger Weise wie der Lidschluß, also s p ä t u n d d u r c h einen e p i d e r m a l e n Prozeß. Leider sind wir ü b e r diese Vorgänge noch unzureichend o r i e n t i e r t . Bei vielen F o r m e n ( R o d e n t i a ) legt sich die O h r m u s c h e l n a c h v o r n e u m u n d v e r w ä c h s t m i t der Ö f f n u n g des ä u ß e r e n Gehörganges u n d mit der E p i d e r m i s des K o p f e s in der b e n a c h b a r t e n Region. In a n d e r e n Fällen k o m m t es n u r zur V e r w a c h s u n g der inneren Teile des Gehörganges. Bei der Maus, vielleicht bei allen N e s t h o c k e r n , bildet sich d a s d e f i n i t i v e Gehörg a n g s l u m e n d u r c h echte V e r h o r n u n g . Mit dem s e k u n d ä r e n Verschluß des ä u ß e r e n Ohres darf n i c h t die E n t w i c k l u n g des inneren A b s c h n i t t e s des ä u ß e r e n Gehörganges verwechselt w e r d e n , die p r i m ä r ü b e r ein solides S t a d i u m ( G e h ö r g a n g s p l a t t e ) erfolgt. Zeitpunkt des Öffnens d. Augen nach der Geburt

Species

Erinaceus europaeus. L. Sorex araneus. L. Rhinolophus hipposideros BECKSTEIN. Myotis myotis BORKHAUSEN. Oryctolagus curticulus L. Sciurus vulgaris L. Glis gIis L. Mesocricetus auratus WATERHOUSE. Microtus arvalis PALLAS

14.—18. 15.—18. 7. 7. 10. 31. 21.—22. 12.—13. 9.—10.

Tag Tag Tag Tag Tag Tag Tag Tag Tag

Species

Apodemus sylvaticus. L. Rattus norvegicus (BERKENHOUT). Mus musculus L. Haushund Canis vulpes. L. Maries martes. L. Ursus aretos. L. Felis silvestris SCHREBER. Panthera leo. L.

Zeitpunkt des Öffnens d. Augen nach der Geburt 12.—14. 14.—16. 13. 10.—12. 12.—14. 34.-38. 26.-29. 10.—12. 0.—12.

Tag Tag Tag Tag Tag Tag Tag Tag Tag

WEBER [1388a] hat deutlich den Unterschied zwischen embryonalem Nasenverschluß und Verschluß der übrigen Sinnesöffnungen hervorgehoben. Er nimmt an, daß die »Struktur der Verschlüsse bedingt sei durch den Zeitpunkt ihrer E n t s t e h u n g und die Qualität der daran beteiligten Epidermisschichten«. Der Nasenverschluß wird als afunktionell betrachtet. Die Vorstellung, daß es sich um einen Schutz des Sinnesepithels gegen schädliche Substanzen der Amnionflüssigkeit handeln könnte, kann nicht zutreffen, da der Verschluß sich stets während der späten Fetalzeit löst und da die Amnionflüssigkeit auch bei bestehendem Verschluß über die Choanen an das Riechepithel herankommen könnte. Bei ranghohen Säugern mit langer Tragzeit und vorgeburtlicher Beendigung des Augen-Ohrverschlusses ist auch für diese eine Funktion nicht nachweisbar. Bei Nesthockern kann der Verschluß von Ohr und A u g e biologisch bedeutsam sein, weil er den noch unfertigen Sinnesorganen eine Reifungsperiode unabhängig von Einwirkungen der Außenwelt sichert. Partielle Verwachsungen der Lippenränder an den Mundwinkeln sind mehrfach, jedoch nicht i m m e r z u Recht beschrieben worden. So konnte HOCHSTETTER [632] nachweisen, daß bei Homo keine Verwachsung der Mundwinkel statthat. Bei einigen Eutheria ( M y o t i s , Oryctolagus, Cavla, Mortis, Bos) wird hingegen ein großer Teil der W a n g e durch Verwachsung der Mundränder v o n den Winkeln her gebildet.

Mesenchymdifferenzierung, Keimblattlehre Die f r ü h e n E n t w i c k l u n g s v o r g ä n g e , die wir u n t e r d e m Begriff der » E m b r y o n a l k ö r p e r b i l dung« z u s a m m e n g e f a ß t h a b e n , h a t t e n dazu g e f ü h r t , d a ß schrittweise O r g a n a n l a g e n a u f g e b a u t w e r d e n u n d d a ß diese O r g a n a n l a g e n im K ö r p e r eine t y p i s c h e L a g e r u n g z u e i n a n d e r e i n n e h m e n . Diese g e s e t z m ä ß i g e n t o p o g r a p h i s c h e n Beziehungen der O r g a n a n l a g e n z u e i n a n d e r k e h r e n bei den v e r s c h i e d e n e n t a x o n o m i s c h e n E i n h e i t e n eines P h y l u m s i m m e r wieder u n d sind die G r u n d lage d a f ü r , d a ß wir ganze O r g a n i s m e n g r u p p e n in einer t a x o n o m i s c h e n E i n h e i t , z. B. »Wirbeltier«, z u s a m m e n f a s s e n k ö n n e n . D e r a r t i g e G e s e t z m ä ß i g k e i t e n lassen sich f ü r die v e r s c h i e d e n e n K ö r p e r r e g i o n e n , Kopf, R u m p f , E x t r e m i t ä t e n aufzeigen. N e b e n den beiden G r u n d v o r g ä n g e n , F o r m b i l d u n g u n d O r g a n i s a t i o n t r e t e n in den s p ä t e r e n P h a s e n der Ontogenese zwei weitere Prozesse in E r s c h e i n u n g , W a c h s t u m u n d D i f f e r e n z i e r u n g . D i f f e r e n z i e r u n g ist S i c h t b a r w e r d e n s t r u k t u r e l l e r Verschiedenheiten in den B a u m a t e r i a l i e n des Körpers, ist also das A u f t r e t e n v e r s c h i e d e n a r t i g e r Gewebe. Der j u n g e K e i m b e s t e h t n u r a u s Zellen a u c h zu einem Z e i t p u n k t , zu d e m die O r g a n a n l a g e n bereits gebildet sind. In histologischer Terminologie b e s t e h t er also aus E p i t h e l g e w e b e . W i r sind d a h e r b e r e c h t i g t , d a s E p i t h e l g e w e b e a l s p r i m ä r e s G e w e b e zu b e t r a c h t e n u n d k ö n n e n von ihm alle übrigen Gewebe, d i r e k t oder

Ausbildung der Ostien der Fernsinnesorganc indirekt

ableiten.

Determination

109

Der sichtbaren Differenzierung g e h t eine unsichtbare Differenzierung, die

(S. 8 9 ) ,

voraus.

Die Analyse

der D i f f e r e n z i e r u n g s v o r g ä n g e

e x p e r i m e n t e l l e n H i s t o l o g i e , ihre M e t h o d e ist v o r a l l e m die

ist

Aufgabe

der

Gewebezüchtung.

D i e e r s t e w i c h t i g e G e w e b s d i f f e r e n z i e r u n g i m E m b r y o ist die B i l d u n g v o n

Mesenchym.

P r i m ä r e p i t h e l i a l e Z e l l e n v e r l a s s e n d e n g e s c h l o s s e n e n Z e l l v e r b a n d u n d w a n d e r n in die Z w i s c h e n r ä u m e z w i s c h e n d e n O r g a n a n l a g e n ein. G l e i c h z e i t i g b i l d e t sich z w i s c h e n d e n M e s e n c h y m z e l l e n Interzellularflüssigkeit. Die Zellen werden sternförmig, bleiben aber durch plasmatische s ä t z e i m K o n t a k t m i t e i n a n d e r . S c h l i e ß l i c h v e r m e h r t s i c h die I n t e r z e l l u l a r f l ü s s i g k e i t . t r e t e n S o n d e r d i f f e r e n z i e r u n g e n auf ( G e l b i l d u n g ,

FortIn ihr

Faserbildung).

Im E m b r y o n a l k ö r p e r k o m m t d e m M e s e n c h y m g e w e b e eine ganz besondere B e d e u t u n g auch in f u n k t i o n e l l e r H i n s i c h t z u . E s ist k e i n Z u f a l l , d a ß d i e M e s e n c h y m b i l d u n g in G a n g k o m m t , w e n n der Körper stärker zu w a c h s e n beginnt. Die lockeren Maschenräume des

Mesenchyms

e r m ö g l i c h e n S t o f f b e w e g u n g u n d S t o f f a u s t a u s c h i n n e r h a l b d e s E m b r y o n a l k ö r p e r s z u einer Z e i t , d a d a s G e f ä ß s y s t e m erst f u n k t i o n s f ä h i g z u w e r d e n b e g i n n t . M e s e n c h y m ist also e m b r y o n a l e s Bindegewebe. Der M e s e n c h y m b e g r i f f

ist, d a s sei b e s o n d e r s b e t o n t , ein rein h i s t o l o g i s c h e r

u n d d a m i t f u n k t i o n e l l e r B e g r i f f . Er b e s c h r e i b t k e i n e g e n e t i s c h e

Einheit.

M e s e n c h y m kann nämlich an den verschiedensten Stellen des Embryokörpers und e x t r a e m b r y o n a l e n G e b i e t e s g e b i l d e t w e r d e n . E s k a n n a u s allen drei K e i m b l ä t t e r n

des

entstehen.

D i e o f t i m S c h r i f t t u m z u f i n d e n d e G l e i c h s e t z u n g v o n M e s e n c h y m u n d M e s o d e r m ist n i c h t b e r e c h t i g t u n d soll i m I n t e r e s s e klarer B e g r i f f s b e s t i m m u n g e n v e r m i e d e n w e r d e n . D a s

mittlere

K e i m b l a t t ( M e s o d e r m ) ist k e i n e s w e g s d i e e i n z i g e Q u e l l e der M e s e n c h y m b i l d u n g . A u ß e r d e m ist » M e s o d e r m « k e i n h i s t o l o g i s c h e r s o n d e r n ein g e n e t i s c h t o p o g r a p h i s c h d e f i n i e r t e r B e g r i f f . W i r w i s s e n h e u t e , d a ß d i e K e i m b l ä t t e r k e i n e r l e i S p e z i f i t ä t i m H i n b l i c k auf ihre g e w e b s b i l d e n d e n P o t e n z e n b e s i t z e n [ 9 9 0 a, 8 3 2 a, 7 3 7 a, 6 3 5 a, 1009, 1 1 9 4 a, 1199, 1 2 6 5 a, 1 0 0 4 a, 1 3 5 2 a], Die L e h r e v o n e i n e r S p e z i f i t ä t d e r K e i m b l ä t t e r in Hinblick auf ihre gewebs- oder organbildenden Funktionen ist vor allem durch die Entwicklungsphysiologie längst widerlegt. Da aber die Dreikeimblattlehre nach wie vor die Lehrbuchliteratur beherrscht, sei hier kurz auf die Problematik des ganzen Fragenkomplexes eingegangen. Der B e g r i f f d e s K e i m b l a t t e s geht letzten Endes auf K. E. von BAER [62b] und seine Zeitgenossen zurück. In einer Zeit, da die Mikrotomtechnik noch fehlte, suchte man den Bau der Embryonen durch sorgfältige Lupenpräparation mit Schere und Pinzette zu ergründen. Bevorzugtes Untersuchungsobjekt war der Hühnerkeim, also ein flach auf der Dottermasse ausgebreiteter Keim, dessen »Schichten« sich abheben und gleichsam wie die Seiten eines Buches aufblättern ließen. Bereits PANDER [972 a] unterscheidet zwei Blätter, das seröse Blatt und das Schleimblatt. K. E. von BAER bezeichnet diese Schichten als animales und vegetatives Blatt und teilt jedes wieder in zwei Schichten auf, so daß sich folgende Gliederung ergibt [586 a]: animales Blatt vegetatives Blatt

a) b) c) d)

Hautschicht Fleischschicht Gefäßschicht Schleimschicht

entspricht entspricht entspricht entspricht

Ektoderm, HERTWIG Somatopleura, Splanchnopleura, Entoderm.

Aus den vier Schichten entstehen durch Zusammenfaltung röhrenförmige Primitivorgane. So bildet die Hautschicht das integumentale Rohr und das Nervenrohr, aus der Fleischschicht gehen die Organe der Leibeswand hervor und aus den verbleibenden Schichten Darm- und Gefäßrohr. REMAK hat diese Lehre weiter ausgebaut und den Anteil der Keimblätter an der Bildung von Geweben und Organen mit deskriptiver Methode zu ergründen gesucht. Der wesentliche Fortschritt dieser Arbeiten liegt in der Anwendung der neuen Zellen-Lehre auf embryologische Fragestellungen. So werden äußere und innere Keimschicht jetzt als Hautdrüsen- und Darmdrüsenblatt von einem mittleren Keimblatt abgegrenzt. Dem mittleren Keimblatt wird die Bildung von Muskulatur und Stützsubstanzen, von Blut, Gefäßen und Geschlechtszellen als spezifische Leistung zugewiesen (»motorisch-germinatives Blatt«), So groß der Fortschritt auch war, so sehr ist zu bedauern, daß diese Lehre alsbald zu einem Dogma erstarrte, das besagte, daß bei allen Metazoen die Keimblätter gleiche histogenetische Bedeutung besitzen (His) [622a,b]. Allerdings machte sich bereits früh ein Widerspruch geltend. Die Brüder O. und R. HERTWIG [586 b,c] wiesen auf die verschiedenartige Herkunft der Muskelzellen und der Geschlechtszellen bei verschiedenen Formen hin. KÖLLIKER [743a] betonte, daß alle drei Keimblätter die Fähigkeit zur Bildung aller Gewebe haben, wenn sie dieses Vermögen auch nicht immer realisieren. KLEINENBERG [740a] kommt bei der Untersuchung der Entwicklung des Annelids Lopadorhynchus zu der Feststellung »es gibt gar kein mittleres Keimblatt ([740a], S. 3)«.

110

D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Während der Begriff des äußeren und des inneren Keimblattes in deskriptivem Sinn Bestand hat, erwies sich nämlich, daß der Mesodermbegriff nicht scharf zu fassen war. Die Brüder HERTWIG h a t t e n klar definiert, daß unter einem Keimblatt »embryonale Zellen zu verstehen sind, welche untereinander zu einer Epithellamelle verbunden sind, die durch F a l t u n g oder Differenzierung die Grundlage f ü r die mannigfaltigsten Formen abgibt«. Zellen, die aus dem Epithelzusammenhang ausscheiden, sind aber etwas von den Keimblättern völlig Verschiedenes. Derartige Zellen werden nach HERTWIG als Mesenchymkeim oder Urzellen des Mesenchyms bezeichnet. Schwierigkeiten, die auch heute nicht überwunden sind, ergaben sich immer wieder aus der Qleichsetzung der Begriffe »Mesoderm, Mesoblast, mittleres Keimblatt und Mesenchym«. Da f ü r sehr viele Metazoen nun keinesfalls drei Keimblätter nachweisbar sind — bei Vertebraten m ü ß t e man sogar von vier epithelialen Blättern sprechen —, da außerdem häufig ein morphologisch vergleichbares (homologes) Organ bei verschiedenen Formen aus verschiedenen Keimblättern entsteht, kann von einer Spezifität der Keimblätter keine Rede sein. Der Streit um die Keimblattfrage ist nicht neu. W ä h r e n d H. E. ZIEGLER wohl in schärfster Formulierung f ü r die Keimblattlehre e i n t r i t t : »Es ist ausgeschlossen, daß ein Keimblatt Gewebe erzeuge, welche ihm nicht zukommen (1902)« sagt R. VIRCHOW (1899). »Die Keimblattlehre ist allgemein bekannt, aber die Überzeugung von der Richtigkeit und Bedeutung derselben beruht vielfach auf einer bloß dogmatischen Tradition und nicht auf genauer Kenntnis der Tatsachen und Belege«. O. HERTWIG [586 a] weist darauf hin, daß die Bildung der Chorda dorsalis bei Wirbeltieren sich nicht in das Keimblattschema einordnen lasse. Die Bildung von glattem und quergestreiften Muskelgewebe ( H a u t , a-Drüsen, Iris) aus ektodermalem Bildungsmaterial ist lange b e k a n n t . Auf die Bildung von Stützgeweben verschiedener Art aus differenten Keimblättern wird bei Besprechung der experimentellen Untersuchungen zurückzukommen sein. Nachdem so bereits vielfach Zweifel an der histogenetischen Spezifität der Keimblätter a u f t a u c h t e n , versuchten einige Autoren eine organspezifische Leistung der Keimblätter festzuhalten. Aber auch in diesem Sinne besteht keine Keimblattspezifität. Es sei nur daran erinnert, daß der T h y m u s bei den meisten Eutheria rein entodermaler Herk u n f t ist, daß sich aber bei Sus und Cavia das Ektoderm des Sinus cervicalis an seiner Bildung beteiligt. Bei Talpa ist der T h y m u s sogar rein ektodermal. Die E r g e b n i s s e d e r T r a n s p l a n t a t i o n s v e r s u c h e a n j u n g e n A m p h i b i e n k e i m e n sind in Hinblick auf eine Klärung der Frage nach der Spezifität der Keimblätter vor allem von O. MANGOLD ausgewertet worden [832a]. Präsumptives Ektoderm bildet bei Transplantation ins vegetative Feld ortsgemäß Darm, Somite, Vorniere, Coelomwand. TER HORST [639b] erzielte Bildung eines Neurairohres aus Urdarmdach. Einem Triton cristatus-Keim wurde die rechte H ä l f t e des dritten Urdarmdach-Fünftels entnommen. Das Isolat wurde mit Triton taeniatusE k t o d e r m umhüllt. Am 6. Tage zeigte das Objekt neben Muskelzellen innerhalb einer Epidermisblase ein typisches Neurairohr, das ausschließlich aus deutlich pigmentfreiem cn'sfafus-Material, also aus dem I m p l a n t a t , s t a m m t e . Wir wissen heute, daß die Potenzen der Embryonalzellen im Laufe der Entwicklung eingeschränkt werden, daß sie determiniert werden. Die Determination geht der Differenzierung voraus. Sie t r i t t zu verschiedenem Zeitpunkt f ü r die verschiedenen Teilbezirke und Gewebe des Keimes ein und hängt vom Ort, an dem sich eine Zellgruppe im Gesamtkeim entwickelt , ab. Eine definitive Determination ist beim Amphibienkeim auf dem Stadium, auf dem Keimblätter gesondert sind, noch nicht vollzogen. Zellen eines jungen Keimes können sich also in fremder Umgebung ortsgemäß einfügen. Ist die Determination vollzogen, so läuft die weitere Entwicklung nach dem Mosaiktyp ab, die Zellen verhalten sich bei Verpflanzung herkunftsgemäß. Es ist damit eigentlich gesagt, daß unsere Grundvorstellungen über die Entwicklungsabläufe sich geändert haben und daß die Frage nach der Leistungsspezifität der Keimblätter damit nicht mehr zeitgemäß ist. Trotz dieses klaren Tatbestandes f i n d e t man heute vielfach noch im Schrifttum die Angabe, »Skelettgewebe und Muskulatur entstehen nur aus Mesoderm« oder man trifft auf tabellarische Zusammenstellungen der spezifischen Leistungen einzelner Keimblätter. Im medizinischen Schrifttum wird bei Erörterung gewisser Systemerkrankungen die Verwendung des Begriffes »Mesodermschwäche« oder »ektodermaler Symptomenkomplex« usw. gebraucht. In der T a t handelt es sich bei dieser »Mesodermschwäche« nicht um eine E r k r a n k u n g der Mesodermderivate, sondern um eine Affektion des Mesenchyms und seiner Derivate, also um die E r k r a n k u n g eines Gewebssystemes. Wenn umgekehrt kürzlich die S t r u k t u r bestimmter Fasern aus ihrer H e r k u n f t vom »Mesoderm« gedeutet werden sollte [1137], so ist festzustellen, d a ß Genese und Gewebsstruktur nicht derart gekoppelt sind, daß aus dem einen aufs andere geschlossen werden dürfte. H i s t o l o g i s c h e S t r u k t u r und f u n k t i o n e l l e E i g e n s c h a f t e n gehen stets parallel. Zwischen G e n e s e und M a t e r i a l b e s c h a f f e n h e i t muß aber keine direkte Koppelung bestehen. Eine Ausnahme macht vielleicht das Nervengewebe, f ü r das bisher nur ektodermale H e r k u n f t im normalen Entwicklungsablauf mit Sicherheit erwiesen ist (vgl. aber den oben, S. 110, erwähnten Befund [639b]). Aber auch beim Nervengewebe finden sich differente Entstehungsorte innerhalb des Ektodermes (Neuralplatte, Neuralleiste, Plakoden). In diesem Z u s a m m e n h a n g sei zunächst auf die Frage der B i l d u n g v o n S t ü t z g e w e b e n aus ektodermalem Material ( » M e s e k t o d e r m b i l d u n g « ) eingegangen. J.PLATT [1004a] h a t darauf hingewiesen, daß bei Necturus Mesenchym durch lokale Wucherungsprozesse aus Neuralleiste und Plakoden entsteht. Diese Befunde sind experimentell bestätigt worden. VOGT [1360a] hat durch Vitalmarkierung der Neuralleiste die Auswanderung des Mesektodermes bis in die Visceralbögen hinein verfolgen und ihre Beteiligung an der Bildung von branchialen Skeletteilen feststellen können [1194a]). Die Beteiligung von Neuralleistenmaterial an der Bildung von Skelettgeweben (Mesenchym, Knorpel, Knochen, Dentin) ist in der Folge immer wieder bestätigt worden [65a, 100a, 635a, 772a, 1036a, 1039a], Bei Amphibien ergibt E n t f e r n u n g der Kopf-Neuralleiste Defekte im Cranium. Ebenso kann Neuralleiste in fremder Umgebung Knorpelgewebe bilden. Bei Urodelen entstehen die vordere Hälfte der Trabekel und das ganze Visceralskelett (außer Basibranchiale 2) aus Neuralleistenmaterial. Verpflanzt m a n Neuralleiste einer Urodelenart mit langsamem Entwicklungstempo (Ambystoma punäatum L.) auf einem Keim mit rascherem Entwicklungstempo ( A . tigrinum GREEN), SO sind die Visceralbögen auf der Operationsseite kleiner, als die auf der normalen Wirtsseite. BALTZER und WAGNER [65a, 1365a] ist der Austausch von Kopfneuralleiste zwischen Triton und Bombinator gelungen. Da Urodelen und Anuren völlig verschieden gestaltete Skelettelemente im Cranium besitzen, ergaben sich höchst bizarre Chimären; Bombinatorneuralleiste bildet im Tritonkopf typische Anurenskeletteile. Wenn diese Untersuchungen auch in erster Linie an Amphibien durchgeführt wurden, so bestehen doch Anhaltsp u n k t e dafür, daß auch bei Säugetieren aus Ektoderm Mesenchym entsteht. Die deutlichen Unterschiede im Gehalt

Allgemeines

111

an alkalischer P h o s p h a t a s e zwischen Mesenchym e k t o d e r m a l e r u n d mesodermaler H e r k u n f t (S. 91) d ü r f t e n in diesem Sinne zu d e u t e n sein. Hier sei auch auf die H e r k u n f t v o n Pigmentzellen aus Neuralleistenmaterial hingewiesen, die f ü r A m p h i b i e n , Vögel u n d Säugetiere in gleicher Weise nachgewiesen ist. Im R u m p f b e r e i c h ist Neuraileiste an der Bildung von Mesenchym f ü r die L e p t o m e n i n x beteiligt. Schließlich sei noch e r w ä h n t , d a ß a u c h an ganz a n d e r e r Stelle M e s e n c h y m b i l d u n g in großem A u s m a ß aus E k t o d e r m v o r k o m m t , nämlich a m T r o p h o b l a s t e n . Diese Mesenchymquelle ist v o r allem f ü r Simiae u n d Homo genauer erforscht. Bei R h e s u s a f f e u n d Mensch e n t s t e h t das A m n i o n m e s e n c h y m sicher ohne Z u s a m m e n h a n g m i t a n d e r e n Mesenchymbildungsquellen, direkt aus dem T r o p h o b l a s t e n [1474, 1265a]. Auch die Bildung von Chorionmesenc h y m i n n e r h a l b der P l a c e n t a r z o t t e n aus C y t o t r o p h o b l a s t ist f ü r Simiae u n d Homo m e h r als wahrscheinlich. Es sei darauf hingewiesen, d a ß bei Muriden die REicHERTSche M e m b r a n , eine Grenzlamelle zwischen ekto- u n d entod e r m a l e r K e i m b l a s e n w a n d , aus Kollagen b e s t e h t . Histochemische U n t e r s u c h u n g e n [1436] h a b e n die H e r k u n f t dieser Schicht a u s d e m T r o p h o b l a s t e n erwiesen. Der Nachweis der B i l d u n g einer rein kollagenen M e m b r a n a u s e k t o d e r m a l e n Zellen ist eine sehr wichtige S t ü t z e der A u f f a s s u n g , d a ß eine gewebsspezifische F u n k t i o n der K e i m b l ä t t e r nicht existiert. Die Begriffe »Keimblatt« und besonders »Mesoderm« h a b e n also n u r historische B e d e u t u n g u n d können h e u t e n u r in t o p o g r a p h i s c h e m Sinne v e r w a n d t w e r d e n . E s g i b t k e i n e S p e z i f i t ä t d e r K e i m b l ä t t e r . Abschließend stellen wir n o c h m a l s die verschiedenen Quellen, a u s denen sich erwiesenermaßen Mesenchym bilden k a n n , z u s a m m e n , wobei b e t o n t sei, d a ß nicht bei jeder S ä u g e r g r u p p e jede g e n a n n t e Quelle a u c h wirklich als M e s e n c h y m b i l d u n g s o r t in E r s c h e i n u n g t r i t t : 1. 2. 3. 4. 5. 6.

M e s e n c h y m b i l d u n g aus Furchungszellen (besonders Simiae, Homo); M e s e n c h y m b i l d u n g von P r i m i t i v s t r e i f e n (peristomal) und K o p f f o r t s a t z (gastral); M e s e n c h y m b i l d u n g aus Somiten (Sclerotom, D e r m a t o m ) ; M e s e n c h y m b i l d u n g a u s S o m a t o - u n d S p l a n c h n o p l e u r a ( D a r m m u s k u l a t u r , Cutis); p r ä c h o r d a l e M e s e n c h y m b i l d u n g ( P r o t o c h o r d a l p l a t t e , Kopf m e s e n c h y m ) ; M e s e n c h y m b i l d u n g v o m T r o p h o b l a s t e n ( C y t o t r o p h o b l a s t ) bei Macaca, Homo, hierzu Kollagenbildung in REICHERT scher M e m b r a n v o m T r o p h o b l a s t e n bei M u r i d e n ; 7. M e s e n c h y m b i l d u n g v o m D o t t e r s a c k - E n t o d e r m ; 8. M e s e n c h y m b i l d u n g a u s der Neuralleiste ( L e p t o m e n i n x a m R u m p f , K o p f m e s e n c h y m , Knorpel- und K n o c h e n g e w e b e der v o r d e r e n Schädelregion u n d des B r a n c h i a l a p p a r a t e s , O d o n t o b l a s t e n bei A m p h i b i e n ) ; 9. M e s e n c h y m b i l d u n g aus E p i d e r m i s p l a k o d e n (fraglich, niedere V e r t e b r a t e n ) .

Der A u s b a u der f e t o - m a t e r n e l l e n Beziehungen bei E u t h e r i a ; allgemeine P l a c e n t a t i o n s l e h r e Allgemeines. Bei allen E u t h e r i a entwickelt sich der Keim im S c h u t z e des m ü t t e r l i c h e n F r u c h t h a l t e r s . Die E m b r y o n a l e n t w i c k l u n g ist d a h e r d u r c h d a s A u f t r e t e n eines höchst komplizierten Stoffwechselorganes, der P I a c e n t a , c h a r a k t e r i s i e r t . Diese f ü h r t n i c h t n u r d e m E m b r y o N ä h r - u n d A u f b a u s t o f f e einschließlich der A t e m g a s e zu, s o n d e r n eliminiert gleichzeitig die Stoffwechselschlacken des kindlichen O r g a n i s m u s . Sie erfüllt gleichzeitig die A u f g a b e einer H o r m o n b i l d u n g s s t ä t t e . I n t r a u t e r i n e E n t w i c k l u n g mit A u f t r e t e n einer P l a c e n t a k o m m t gelegentlich a u c h bei niederen V e r t e b r a t e n vor ( D o t t e r s a c k p l a c e n t a bei Mustelus laevis GÜNTHER, echte P l a c e n t a t i o n bei vielen Reptilien, z. B. Egernia, Seps, Tiliqua u n d vielen Ophidia [234a], P l a c e n t a bei einigen M e t a t h e r i a , z. B. Perameles S. 28). N u r die E u t h e r i a aber h a b e n eine erstaunliche F o r m e n m a n n i g f a l t i g k e i t u n d L e i s t u n g s f ä h i g k e i t d e r P l a c e n t a ausgebildet, so d a ß ihre E m b r y o n a l e n t w i c k l u n g d u r c h dieses Organ v o l l k o m m e n c h a r a k t e r i s i e r t ist ( P l a c e n t a l i a ) . E r w e r b der i n t r a u t e r i n e n E n t w i c k l u n g mit P l a c e n t a t i o n b e d e u t e t a b e r den E r w e r b einer v e r l ä n g e r t e n A u f b a u p e r i o d e u n d Gewinn einer Möglichkeit zur n a h e z u f u n k t i o n s f r e i e n A u s g e s t a l t u n g des O r g a n i s m u s , besonders des Z e n t r a l n e r v e n s y s t e m s . Die bei E u t h e r i a deutlich z u n e h m e n d e Cerebralisation d ü r f t e z u m Teil a u c h mit diesen entwicklungsphysiologischen V o r a u s s e t z u n g e n im Z u s a m m e n h a n g s t e h e n u n d die e v o l u t i v e Überlegenheit der E u t h e r i a m i t b e d i n g e n . Die Vögel erlangen n u n zweifellos a u c h eine sehr hohe O r g a n i s a t i o n s s t u f e . Dieses wird d a d u r c h erreicht, d a ß bei r a n g h o h e n Vögeln (besonders P a s s e r i f o r m e s ) die E m b r y o n a l p e r i o d e d u r c h den s e k u n d ä r e n E r w e r b des N e s t h o c k e r z u s t a n d e s gewissermaßen v e r l ä n g e r t wird. Das setzt bei Vögeln eine d u r c h a n g e b o r e n e I n s t i n k t h a n d l u n g e n bis ins Feinste geregelte B r u t p f l e g e v o r a u s . Die e x t r e m e Spezialisierung auf k o m p l i z i e r t e B r u t p f l e g e m e c h a n i s m e n h a t a b e r den W e g f ü r weitere E n t f a l t u n g s m ö g l i c h keiten, wie sie e t w a im P r i m a t e n s t a m m v o r k o m m e n , verlegt u n d die E r h e b u n g auf ein höheres E v o l u t i o n s n i v e a u blockiert.

112

D. S t a r c k : Ontogenie u n d Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Der A u f b a u geweblicher Beziehungen zwischen Keim und mütterlichem Organismus beginnt, wenn die Blastocyste im Uterus a n g e k o m m e n ist. Die A u s g e s t a l t u n g e i n e r P l a c e n t a n i m m t jedoch längere Zeit in Anspruch und erfolgt über zahlreiche Zwischenstadien. In jedem Falle m u ß sich der Keim im Uterus a n h e f t e n ( E i n b e t t u n g , I m p l a n t a t i o n , Nidation), ein Vorgang, der sehr unterschiedlich ablaufen k a n n . Verschiedenheiten der I m p l a n t a t i o n und der Placent a t i o n prägen ihrerseits wieder den F r ü h p h a s e n der E m b r y o n a l e n t w i c k l u n g ihre Merkmale auf. Diese Entwicklungsvorgänge unterliegen mannigfachen stofflich hormonalen Steuerungen (s. Beitrag 9, 5: STRAUSS, Sexualzyklus). Implantation. In jedem Falle Hegt der Keim z u n ä c h s t zentral im Cavum uteri. Die A n h e f t u n g erfolgt entweder durch einfache Anlagerung an die Oberfläche des E n d o m e t r i u m s , ohne daß es zu nennenswerten Destruktionsvorgängen a m m a t e r nen Gewebe k o m m t (Superfizielle I m p l a n t a t i o n ) . In anderen Fällen aber h a t der Keim invasive Potenzen u n d dringt mehr oder weniger tief ins E n d o m e t r i u m ein. Die I m p l a n t a t i o n s t i e f e ist also verschieden. Zwischen I m p l a n t a t i o n s t i e f e und I m p l a n t a t i o n s t o p o g r a p h i e m u ß scharf unterschieden werden. Bei zentraler I m p l a n t a t i o n (Orydolagus [Abb. 124], viele Ungulata, Carnivora) k a n n die I m p l a n t a t i o n s t i e f e bereits sehr verschieden sein. Bei vielen E u t h e r i a (Muridae) erfolgt die Anh e f t u n g des Keimes in einer Seitentasche des Uter u s l u m e n s : excentrische I m p l a n t a t i o n (Abb. 65). Bei Erinaceus, Chiroptera und Pongidae dringt der Keim f r ü h z e i t i g ins S t r o m a des E n d o m e t r i u m s ein: interstitielle I m p l a n t a t i o n , die stets tief ist Abb. 65. Mus muscutus L.. Junge Keimblase, (Abb. 6 6 a , b ) . P r i m ä r zentrale und s u p e r f i c i a l e excentrische I m p l a n t a t i o n in einer Seitentasche des U t e r u s l u m e n s . B e a c h t e die A u s b i l d u n g eines E c t o I m p l a n t a t i o n k a n n s e k u n d ä r zu weitgehender p l a c e n t a r c o n u s (Träger). Deciduazellen im S t r o m a D e s t r u k t i o n des E n d o m e t r i u m s f ü h r e n . Bei Ro1 Endometrium 5 Dottersackcavum d e n t i a k o m m e n alle Grade der I m p l a n t a t i o n s t i e f e 2 Deciduazellen fi Träger 3 Blastocyste 7 Cavum uteri vor. Von oberflächlicher A n h e f t u n g bei primitiven 4 Uterusdivertikel Sciuridae über unvollständig interstitielle I m p l a n t a t i o n bei Geomyidae f ü h r t eine Reihe zu vollständig interstitiellem I m p l a n t a t i o n s m o d u s bei Cavia [901,906]. Die topographische Orientierung der Keimblase ist gruppenspezifisch f a s t stets s t a r r fixiert. Man m u ß die Lage der ersten Anheftungsstelle der Keimblase in Relation zur Uterusw a n d von der Orientierung des E m b r y o n a l k n o t e n s unterscheiden. Beide können identisch sein (viele Insectívora und P r i m a t e s außer Tarsius) oder an verschiedenen Polen der Blastocyste liegen ( T a r s i u s , Rodentia). Erfolgt die A n h e f t u n g der Keimblase am E n d o m e t r i u m diffus über die ganze Oberfläche hin (circumferentiell), so ist die Frage nach der Beziehung der Keimanlage zur Anheftungsstelle sinnlos geworden. Beim U t e r u s simplex der Simiae und X e n a r t h r a erfolgt die I m p l a n t a t i o n im Bereich des F u n d u s oder an der Vorder- oder H i n t e r w a n d , sinngemäß also a n t i m e s o m e t r a l . In der Lagebeziehung der ersten Anheftungsstelle oder des K n o t e n s zur Uteruswand ergibt sich die Orientierung nach der Angriffstelle des Mesometriums. Wir sprechen also von mesometraler, a n t i m e s o m e t r a l e r oder o r t h o m e s o m e t r a l e r ( = lateraler) Lage.

Implantation

113

Abb. 66. Homo, I m p l a n t a t i o n s s t a d i e n a) E m b r y o CARNEGIE 8020, 7i/ 2 T a g e a l t , Beginn der I m p l a n t a t i o n . Die B l a s t o c y s t e h a t sich ans E n d o m e t r i u m angelegt. Das m a t e r n e E p i t h e l ist im N i d a t i o n s f e l d bereits z e r s t ö r t . M ü t t e r l i c h e B l u t r ä u m e sind noch n i c h t e r ö f f n e t . Der T r o p h o b l a s t ist d o r t , w o er mit E n d o m e t r i u m im K o n t a k t s t e h t (basal, in der A b b . oben) v e r d i c k t . Gegen das C a v u m uteri hin ist noch p r i m ä r e d ü n n e Blastocystenwand erhalten. Spalta m n i o n b i l d u n g . b) E m b r y o CARNEGIE 8171,9 T a g e alt. T r o p h o b l a s t ringsum v e r d i c k t . Der Keim liegt nahezu völlig v o n m ü t t e r l i c h e m Gewebe u m schlossen im E n d o m e t r i u m . P r i m ä r e s M e s e n c h y m gebildet. Im E n d o m e t r i u m erweiterte kapilläre Sinus, die mit dem T r o p h o b l a s t e n in K o n t a k t stehen, a b e r noch n i c h t mit den Trophoblastlakunen kommunizieren 1 2 3 4 5 6 7 H 9 10 11 12 13

Drüse Dünner Trophoblast Primäres Entoderm Blastocystenhöhle Keimschildektoderm Amnionhöhle Uterusepithel Amnioblasten Trophoblast Kapilläre Sinus Lakunen HEUSERsche M e m b r a n Primäres, extraembryonales Mesenchym

Tabelle I X I m p l a n t a t i o n s - V e r h a l t e n der E u t h e r i a Orientierung der ersten Anheftungsstelle Insectívora Solenodon Tenrec Hemicentetes Setijer setosus SCHREBER Chrysochloris Echinosorex Erinaceus Sorex Blarina Crocidura Talpa Nasilio, Elephanlulus

antimes. orthomes. orthomes. antimes. orthomes. antimes. antimes. bilat. orthomes. antimes. bilat.-an times. mesometr.

Dermoptera Galeopithecus Chiroptera Pteropus, Myotis Scotophilus Miniopterus

Cynoplerus

Stardc, O n t o g e n i e

O r i e n t i e r u n g des Embryonalknotens zur ersten Anheftungsstelle

O r i e n t i e r u n g der Embryonalanlage zum Uterus

Implantationstiefe

identisch identisch zwischen beiden zwischen beiden identisch identisch identisch

orthomes. orthomes. antimes. mesom.-lateral antimes. antimes. antimes. antimes. antimes. antimes. mesometr.

excentr. centr. centr. excentr. superfic. interstit. interstit. centr. centr. excentr. centr. exc.-interstit.

antimes.

identisch

antimes.

superfic. e x c e n t r .

mesometr. antimes. antimes. antimes.

identisch identisch identisch identisch

mesometr. antimes. antimes. antimes.

intermed. superfic. superfic. superfic.

identisch identisch identisch

8

114

D. S t a r c k : O n t o g e n i e und E n t w i c k l u n g s p h y s i o l o g i e der S ä u g e t i e r e Fortsetzung Tabelle

IX

I m p l a n t a t i o n s - V e r h a l t e n der E u t h e r i a Orientierung der ersten Anheftungsstelle Chiroptera

Nyctalus Tadarida Molossus Nyctinomus Desmodus

antimes. circumfer. antimes. circumfer. antimes.

Primates

Tupaia Loris Galago demidovii

Tarsius Alouatta Saimiri Macaco Presbytis

Pongidae

Homo

Xenarthra

Bradypus Dasypus

Pholidota

Manis

Lagomorpha Rodentia

Sciurus Tamias Spermophilus Citellus Cynomys Dipodomys Geomys Castor Muridae

Cavia

Carnivora

Cartis

Putorius Felis Cetacea Tubulidentata Sirenia Hyracoidea Perissodactyla

Equus Tapirus

Artiodactyla Suidae

Bos Ovis Capra

Q . FISCHER

O r i e n t i e r u n g des Embryonalknotens zur ersten Anheftungsstelle

identisch — — —

identisch

O r i e n t i e r u n g der Embryonalanlage zum U t e r u s

Implantationstiefe

antimes. lateral lat.-mesometr. antimes. antimes.

superf. e x c e n t r . superfic. superfic. superfic. interstit.

orthomes. circumfer. antimesom.

zwischen beiden identisch

antimes. antimes. antimes.

mesometr. ventr. ventr. dors, oder dors, oder dors, oder dors, oder

gegensinnig identisch? identisch? identisch identisch identisch identisch

antimes. basal ? basal? basal basal basal basal

superfic. superfic. interstit. sek. superfic. superfic. superfic. superfic. superfic. superfic. interstit. interstit.

identisch? identisch

antimes.? antimes.

superf. superf.

antimes.

superfic.

ventr. ventr. ventr. ventr.

dors, oder v e n t r . antimes. circumfer.

—

—

antimes.

gegensinnig

mesometr.

superfic.

antimes. antimes. antimes. antimes. antimes. antimes. antimes. antimes. antimes. antimes.

gegensinnig gegensinnig gegensinnig gegensinnig gegensinnig gegensinnig gegensinnig gegensinnig gegensinnig gegensinnig

mesometr. mesometr. mesometr. mesometr. mesometr. mesometr. mesometr. mesometr. mesometr. mesometr.

superf. excentr. e x c e n t r . superf. Conus Conus Conus intermed. intermed. superfic. interstit. interstit.

antimes. oder irregulaer antimes.

superfic.

antimes. oder irregulaer

superfic.

antimes. dann z o n a r a n t i m e s . + mesom. dann z o n a r antimes. dann z o n a r

? antimes.

? circumfer. circumfer. circumfer. circumfer. cotyledon. cotyledon. cotyledon.

—

—

—

? gegensinnig

? mesometr.

? mesometr.

? mesometr.

—

—

—

—

—

antimes. ?

—

—

—

—

—

—

superfic.

superfic. superfic.

? ze ntr. i n v a s i v superfic. superfic. superfic. superfic. superfic. superfic.

Implantationsmechanismen

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W i e a u s d e r v o r s t e h e n d e n T a b e l l e h e r v o r g e h t , b e s t e h t in v i e l e n G r u p p e n eine e i n h e i t l i c h e O r i e n t i e r u n g d e r A n h e f t u n g s s t e l l e u n d d e s E m b r y o n a l p o l e s . A u ß e r o r d e n t l i c h s t a r k e D i f f e r e n z e n zeigen sich j e d o c h in H i n b l i c k a u f d i e I m p l a n t a t i o n s t i e f e u n d , w i e w i r b e r e i t s j e t z t v e r m e r k e n w o l l e n , a u c h in H i n b l i c k a u f d a s V e r h a l t e n d e r E i h ä u t e u n d der P l a c e n t a . U m diese Verhältnisse beurteilen u n d evolutiv w e r t e n zu k ö n n e n , wird j e d o c h z u n ä c h s t eine Ü b e r s i c h t d e s g e s a m t e n O n t o g e n e s : : a b l a u f e s u n d d e r P l a c e n t a t i o n in d e n e i n z e l n e n G r u p p e n g e g e b e n w e r d e n m ü s s e n . W i r s t e l l e n diese F r a g e d a h e r b e w u ß t a n d a s d a s E n d e u n s e r e r B e t r a c h t u n g e n .

Implantationsmechanismen. I m a l l g e m e i n e n b e t r a c h t e t m a n die I m p l a n t a t i o n als eine spezielle a k t i v e L e i s t u n g des K e i m e s u n d v e r g l e i c h t d a s V e r h ä l t n i s z w i s c h e n K e i m u n d m a t e r n e m O r g a n i s m u s m i t d e m z w i s c h e n P a r a s i t u n d W i r t . In g r o t e s k e r W e i s e w u r d e n o c h k ü r z l i c h d e r Vergleich z w i s c h e n d e n v e r s c h i e d e n e n P l a c e n t a r f o r m e n , d. h. d e n v e r s c h i e d e n e n S t u f e n der I m p l a n t a t i o n s t i e f e , m i t d e n v e r s c h i e d e n e n M a l i g n i t ä t s g r a d e n v o n B l a s t o m e n gezogen [1073]. E i n e g e n a u e r e A n a l y s e d e s G e s c h e h e n s h a t j e d o c h erwiesen, d a ß im I m p l a n t a t i o n s g e s c h e h e n ein k o m p l i z i e r t e s u n d a u f s f e i n s t e a b gestimmtes Zusammenspiel materner und fetaler Faktoren vorliegt, das art- und gruppenspezifische Differenzen erkennen läßt. D e r K e i m g e l a n g t in einen F r u c h t h a l t e r , dessen M u c o s a d u r c h h o r m o n a l e S t e u e r u n g i m p l a n t a t i o n s r e i f g e w o r d e n ist. Diese, d e n g a n z e n G e n i t a l t r a k t g l e i c h m ä ß i g b e t r e f f e n d e n Veränderungen werden durch Progesteron ausgelöst und werden als p r ä g r a v i d e S c h l e i m h a u t p h a s e b e z e i c h n e t (1266). L o k a l e R e a k t i o n e n des E n d o m e t r i u m s auf d a s V o r h a n d e n s e i n eines K e i m e s in u t e r o m a c h e n sich d a n e b e n b e r e i t s f r ü h , v o r A n h e f t u n g d e r B l a s t o c y s t e b e m e r k b a r . Sie m ü s s e n als p r ä i m p l a n t a t i v e V e r ä n d e r u n g e n d e u t l i c h v o n d e n p r ä g r a v i d e n Verä n d e r u n g e n u n t e r s c h i e d e n w e r d e n . Die I m p l a n t a t i o n e r w e i s t sich d a m i t als k o m p l e x e r V o r g a n g , a n d e r n m a t e r n e u n d f e t a l e F a k t o r e n b e t e i l i g t sind. D e r a k t i v e m a t e r n e B e i t r a g a m I m p l a n t a t i o n s a b l a u f darf n i c h t ü b e r s e h e n w e r d e n .

A b b . 6 7 . Elephantulus rupestris jamesoni CHUBB. L o k a l i s i e r t e s M e n struationsfeld (Menstruationspolyp). Querschnitt durch den Uterus. ( N a c h VAN DER HORST) 1 Mesometrium

2 Muscularis Die ä u ß e r e S c h i c h t d e r K e i m b l a s e , d e r T r o p h o b l a s t , ist 3 Erweiterte Drüsen 4 Schleimhautpolyp d a s a k t i v e O r g a n des K e i m e s f ü r die I m p l a n t a t i o n . B e v o r dies 5 Cavum uteri 6 Endometrium O r g a n in F u n k t i o n t r e t e n k a n n , m u ß die Z o n a p e l l u c i d a a u f gelöst w e r d e n (S. 60). Bis zu d i e s e m Z e i t p u n k t l a u f e n alle Entwicklungsvorgänge am Keim a u t o n o m ab. A u f n a h m e von Nährstoffen und echtes Wachst u m erfolgen e r s t , w e n n d e r K e i m a u s d e r Z o n a b e f r e i t ist. Ist die B l a s t o c y s t e frei, so v e r l i e r t sie d u r c h F l ü s s i g k e i t s a b g a b e a n T u r g o r u n d legt sich f l ä c h e n h a f t der S c h l e i m h a u t o b e r f l ä c h e a n . T a s c h e n b i l d u n g e n a m E p i t h e l u n d S t r o m a v e r d i c h t u n g e n im E n d o m e t r i u m [1425, 363, 364] sind als p r ä i m p l a n t a t i v e V e r ä n d e r u n g e n auf die A n w e s e n h e i t eines K e i m e s zu d e u t e n . Zeitp u n k t u n d A r t d e r Z o n a a u f l ö s u n g ist a r t l i c h b e s t i m m t . V o r z e i t i g e A u f l ö s u n g d e r Z o n a k a n n vielleicht d u r c h p a t h o l o g i s c h e V e r ä n d e r u n g e n a m O v i d u k t v e r u r s a c h t sein u n d b e g ü n s t i g t m ö g l i c h e r w e i s e die I m p l a n t a t i o n a m f a l s c h e n O r t .

I n w i e w e i t d e r I m p l a n t a t i o n s o r t d e t e r m i n i e r t ist, l ä ß t sich z u r Z e i t n i c h t a l l g e m e i n s a g e n . Bei Setifer [1265, 1266] w e r d e n S t r u k t u r ä n d e r u n g e n a n d e r W a n d d e r G e f ä ß e d e s E n d o m e t r i u m s n a c h A b l a u f einer G r a v i d i t ä t n i c h t völlig z u r ü c k g e b i l d e t . D a m i t soll die B l u t v e r s o r g u n g des a l t e n P l a c e n t a r b e z i r k e s f ü r eine n e u e I m p l a n t a t i o n u n g e e i g n e t sein. Die I m p l a n t a t i o n s stelle r ü c k t g e g e n ü b e r d e r a l t e n , u m eine gewisse S t r e c k e v o r . Bei Elephantulas e r g r e i f e n p r ä g r a v i d e V e r ä n d e r u n g e n z w a r die g a n z e M u c o s a , d o c h f i n d e t sich ein 8*

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D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

eng umschriebenes, polypenartig vorspringendes Menstruationsfeld (Menstruationspolyp, Abb. 67), das zugleich Nidationsfeld i s t , in einer beschränkten Stelle der Schleimhautoberfläche [655]. Nur im Bereich dieses Schleimhautzapfens kann eine Einbettung erfolgen. Trotz extremer Polyovulation (120 Eier) und trotz Befruchtung und Furchungsbeginn bei der Mehrzahl dieser Eier kann sich in jedem Uterushorn nur je ein Keim implantieren, da nur je ein umschriebenes Implantationsfeld zur Verfügung steht. Bei Simiae und Homo bestehen Anzeichen dafür, daß die ganze Uterusschleimhaut zu einem gegebenen Zeitpunkt nicht gleichwertig im Hinblick auf den Implantationsablauf ist. Im Endometrium des Menschen und der Affen findet sich eine lobuläre Schleimhautgliederung. Jedes Schleimhautfeld wird von einer Knäuelarterie versorgt. Diese treten in einem Abstand von 2 bis 3 mm an die Schleimhaut heran. Die einzelnen Arterien sind in ihrer Reaktion wie durch Verpflanzung von Endometrium in die vordere Augenkammer gezeigt wurde, unabhängig voneinander. Die f ü r die prägravide Schleimhautphase charakteristischen Gefäßveränderungen(Permeabilitätsänderung) ergreifen nun nicht die ganzeSchleimh a u t gleichzeitig, sondern treten in den einzelnen Bezirken schrittweise in einem Zeitraum von 3 bis 4 Tagen nacheinander auf. Offenbar prädestiniert ein frühes Einsetzen der Gefäßreaktion an der dorsalen Uteruswand dieses Gebiet zum präsumptiven Implantationsareal. Die I m p l a n t a t i o n erfolgt in der Regel wenige Tage nach der Befruchtung. Die ersten Entwicklungsvorgänge an der Blastocyste bestehen zunächst in einer Wucherung des Trophoblasten, die offenbar durch materne Faktoren (Luteohormoneffekt über die Mucosa) gesteuert werden [1266], Die spezielle Art der Trophoblastwucherung wechselt in den verschiedenen Gruppen erheblich (vgl. den systematischen Teil, S. 142f.). Der wuchernde Trophoblast besitzt invasive Fähigkeiten. Er kann mittels p r o t e o l y t i s c h e r F e r m e n t e das Epithel des Uterus angreifen. Der verschiedenartige Ablauf des Implantationsprozesses hängt nun von einem abgestimmten Wechselspiel zwischen materner Reaktionsbereitschaft und Aktivität des Trophoblasten ab. In der Regel kann man feststellen, daß einer zunehmenden Invasionskraft des Trophoblasten eine Abnahme der Intensität der Implantationsreaktionen parallel geht, so etwa in der Primatenreihe. Untersuchungen über den Gehalt junger Keime an proteolytischen Fermenten haben erhebliche Unterschiede ergeben. So sind junge Keime von Cavia porcellus L. sehr reich, Blastocysten der R a t t e aber arm an Fermenten [129, 130], Allerdings ist bei den Versuchen mit Rattenkeimen nicht ausgeschlossen, daß durch die Behandlung der Keime in vitro eine Schädigung gesetzt war. Mesocricetus auratus W A T E R H . scheint, was den Umfang des maternen und fetalen Anteiles am Implantationsgeschehen anbetrifft, eine Mittelstellung zwischen R a t t e und Meerschweinchen einzunehmen [1120]. Bringt man in den implantationsbereiten Uterus der R a t t e Fremdkörper (Paraffinkugeln, Glas), so reagiert die Schleimhaut mit einer typischen Schwangerschaftsveränderung (Deciduom). Diese Reaktion fehlt beim Meerschweinchen. Bei der R a t t e steht also der materne Anteil, bei Cavia der trophoblastische Anteil im Implantationsgeschehen mehr im Vordergrund. Die Versuche, Blastocysten in fremdem Milieu zur Implantation zu bringen, sind nicht geeignet, Rückschlüsse auf das normale Geschehen zuzulassen. Bei der Maus ist es gelungen, Keimblasen in der vorderen Augenkammer zur Anheftung und zur Entwicklung zu bringen [480—482], Dabei läßt sich das Eindringen von Trophoblastzellen in Cornea und Iris feststellen. Dennoch sollte man aus derartigen Beobachtungen noch keine absolute Autonomie des Keimes bei der E i n b e t t u n g ableiten, denn die physikochemischen Verhältnisse im fremden Milieu sind unbekannt. Ebenso ist die hormonale Situation im Wirtsorganismus nicht berücksichtigt. Bei Homo sind proteolytische Fermente im Cytotrophoblasten und in der Uterusmucosa nachgewiesen worden. Die Fermente der prägraviden Uterusmucosa führen nicht zur Selbstverdauung, sondern unterstützen offenbar die Implantationsarbeit des Trophoblasten. In der prägraviden Uterusmucosa von Homo ist ferner eine Anreicherung von

Morphologische Charakterisierung der S c h l e i m h a u t p h a s e

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Arsen nachgewiesen w o r d e n [504], Da es w a c h s t u m f ö r d e r n d e n E f f e k t h a t , ist an eine W i r k u n g auf den T r o p h o b l a s t e n zu d e n k e n [1266]. Bei einigen E u t h e r i a erfolgt die I m p l a n t a t i o n nicht k u r z auf die O v u l a t i o n . Der Keim entwickelt sich zwar a u c h in diesen Fällen bis z u m B l a s t o c y s t e n s t a d i u m , bleibt a b e r d a n n längere Zeit i n a k t i v u n d liegt frei im U t e r u s l u m e n . Die I m p l a n t a t i o n vollzieht sich n a c h W o c h e n oder M o n a t e n . Bei Capreolus capreolus L. erfolgt die B e g a t t u n g gewöhnlich im J u l i bis A u g u s t , Mustela die I m p l a n t a t i o n a b e r erst im Dezember. Ähnliches ist bei vielen Mustelidae (Meies, erminea L.) [1383—1385] b e o b a c h t e t w o r d e n . Beim Hermelin k o m m e n zwei B r u n s t zeiten vor. Wird d a s Tier im S p ä t w i n t e r b e f r u c h t e t , so d a u e r t die G r a v i d i t ä t zwei Monate. Erfolgt die B e g a t t u n g im S o m m e r , so b e t r ä g t die S c h w a n g e r s c h a f t s d a u e r 8 bis 9 Monate, wobei 6 bis 7 M o n a t e auf die E n t w i c k l u n g s r u h e fallen. Die U r s a c h e f ü r die verzögerte I m p l a n t a t i o n ( v e r l ä n g e r t e T r a g z e i t ) ist im V e r h a l t e n des Corpus l u t e u m zu f i n d e n . Dieses bleibt i n a k t i v , wenn der L u t e i n i s i e r u n g s f a k t o r des H y p o p h y s e n v o r d e r l a p p e n s f e h l t . D e m e n t s p r e c h e n d v e r h ä l t sich das E n d o m e t r i u m r e f r e k t ä r g e g e n ü b e r d e m K e i m . Die V e r z ö g e r u n g der I m p l a n t a t i o n ist also n i c h t k e i m b e d i n g t s o n d e r n h ä n g t v o n der A u f n a h m e b e r e i t s c h a f t des E n d o m e t r i u m s ab. Bei Mustela vison SCHREBER [583] scheint die A k t i v i e r u n g der H y p o p h y s e v o n der D a u e r der Bel i c h t u n g ( u l t r a v i o l e t t e S t r a h l u n g ) a b z u h ä n g e n . V e r l ä n g e r t e T r a g z e i t w u r d e vielfach a u c h f ü r Ursidae u n d P h o c i d a e a n g e n o m m e n . Ein e x a k t e r Nachweis w u r d e aber erst kürzlich f ü r Halichoerus grypus FABRICIUS e r b r a c h t [59 b]. Morphologische Charakterisierung der prägraviden und der präimplantativen Schleimhautphase [363, 364, 1266, 450, 1425]. A. P r ä g r a v i d e V e r ä n d e r u n g e n b e t r e f f e n das ganze Genitale. Sie w e r d e n d u r c h das G e l b k ö r p e r - H o r m o n ausgelöst. Prinzipiell laufen sie bei allen E u t h e r i a ähnlich ab. Sie bestehen in einer V e r d i c k u n g des E n d o m e t r i u m s mit ö d e m a t ö s e r D u r c h t r ä n k u n g des S t r o m a sowie in v e r s t ä r k t e m W a c h s t u m der Drüsen ( S e k r e t i o n s p h a s e ) ; schließlich s c h w i n d e t das Ö d e m u n d m a c h t der p r ä d e z i d u a l e n U m w a n d l u n g P l a t z (Centetidae, Chiroptera, P r i m a t e s , Carnivora). Diese P h a s e e n t s p r i c h t der „ p r ä m e n s t r u e l l e n S c h w e l l u n g " bei Homo. Das Epithel der T u b e zeigt in der L u t e i n p h a s e ebenfalls einen H ö h e p u n k t der Sekretion. Auch an der Vagina ä u ß e r t sich die L u t e i n p h a s e im Sinne einer A u f l o c k e r u n g u n d Quellung von Bindegewebe u n d Epithel. Die A u f l ö s u n g der Z o n a pellucida scheint n u r d u r c h eine p r ä g r a v i d e S c h l e i m h a u t eingeleitet zu w e r d e n . Auf die I n d u k t i o n des T r o p h o b l a s t w a c h s t u m s d u r c h das p r ä g r a v i d e E n d o m e t r i u m w a r z u v o r hingewiesen w o r d e n . Alles in allem d ü r f e n also die p r ä g r a v i d e n V e r ä n d e r u n g e n als m a t e r n e r B e i t r a g zur I m p l a n t a t i o n g e d e u t e t w e r d e n . W e n n a u c h die p r ä g r a v i d e n V e r ä n d e r u n g e n die S c h l e i m h a u t des ganzen G e n i t a l t r a k t u s erfassen, k ö n n e n doch im Einzelfall b e s t i m m t e Einzelareale von einem gewissen Z e i t p u n k t an als p r ä s u m p t i v e I m p l a n t a t i o n s f e l d e r eine bes o n d e r e R e a k t i o n s b e r e i t s c h a f t f ü r die A u f n a h m e eines Keimes zeigen. Sie sind p r ä d i s p o n i e r t , als lokalisierte Bezirke des E n d o m e t r i u m s , auf die Anwesenheit eines Keimes mit p r ä i m p l a n t a tiven V e r ä n d e r u n g e n zu reagieren ( M e n s t r u a t i o n s f e l d e r = Nidationsfelder, Homo L ä p p c h e n gliederung des E n d o m e t r i u m s auf G r u n d des G e f ä ß v e r h a l t e n s S. 116, M e n s t r u a t i o n s p o l y p bei Macroscelididae, I m p l a n t a t i o n s f e l d e r bei C e n t e t i d a e usw.). B. Als p r ä i m p l a n t a t i v e V e r ä n d e r u n g e n sind die lokalen R e a k t i o n e n des E n d o m e t r i u m s , die d u r c h den Keim ausgelöst werden, zu bezeichnen. N u r eine S c h l e i m h a u t in der Luteinp h a s e k a n n auf die A n w e s e n h e i t eines Keimes d e r a r t reagieren. Der Keim spielt die Rolle als Auslöser; die A r t der V e r ä n d e r u n g e n ist eine artspezifische Leistung des E n d o m e t r i u m s . Hierher gehören Mulden- u n d G r u b e n b i l d u n g e n am U t e r u s e p i t h e l im Keimbereich (Hemicentetes, Setifer [450]), T a s c h e n b i l d u n g bei Myotis [1425], Zelldegeneration a m E p i t h e l ( E l e p h a n t u l u s ) .

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D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklingsphysiologie der Säugetiere

Im Stroma des Endometriums kann eine subepitheliale Verdichtungszone auftreten. Bei Myotis hebt sich ein faseriges Dreieck im Keimbereich deutlich vom übrigen Endometrium ab (Abb. 96). Zelluläre Differenzierungen in der Gefäßwand des Keimbezirkes kommen bei vielen Formen vor, besonders ausgeprägt bei Macroscelididae. Die deciduale Umwandlung der Stromazellen ist im Keimbereich besonders ausgeprägt. Die Placentarkissen bei Tupaia [651] sind offenbar ebenfalls zu den präimplantativen Veränderungen zu rechnen, ebenso die »falschen Placentarkissen« an der sekundären Placentarstelle bei Setifer und Hemicentetes. Bei Homo und Macaca [594, 577, 578] fehlen zur Zeit der Anheftung morphologisch faßbare Veränderungen, die als keimbedingt erscheinen müssen. Sie treten offenbar erst dann in Erscheinung, wenn der Keim das Epithel durchbrochen hat. Deciduale Umformung des Stromas, Deciduazellen, histochemische Veränderungen am Endometrium während der Implantation. Die Uterusmucosa läßt vielfach während der prägraviden Phase eine deutliche S c h i c h t u n g erkennen. Die basalen Partien verändern sich relativ wenig. Sie enthalten die basalen Drüsenabschnitte und bilden als »Basalis« bei deciduaten Eutheria die Regenerationsschicht f ü r den Wiederaufbau des Endometriums nach der Abstoßung. Die oberflächliche Schichte des Endometriums werden als »Functionalis« der »Basalis« gegenübergestellt. Sie kann wieder in eine subepitheliale »Compacta« und eine tiefer gelegene »Spongiosa« unterteilt werden. Die Spongiosa entspricht der Lage der mittleren Drüsenabschnitte, die durch Schwellung und Sekretstauung das aufgelockerte Bild der Schleimhaut bedingen. Die prägraviden Veränderungen ergreifen nun bei verschiedenen Säugern in wechselndem Ausmaß auch die Bindegewebszellen des Stromas. Diese Zellen quellen auf, zeigen Cytoplasma-Basophilie und nehmen polygonale, epitheloide Gestalt an. Im Cytoplasma speichern sie Lipoide und vor allem Glykogen. Diese Veränderungen steigern sich noch erheblich, wenn es zur Implantation kommt. Die geschwollenen Stromazellen bieten ein recht charakteristisches Bild; sie werden als Deciduazellen bezeichnet. Deciduazellen sind bei Insectivora, Rodentia (Abb. 65), Primates einschließlich Homo vorhanden und in mannigfacher Weise differenziert. Sie fehlen bei den meisten Huftieren. Die Zellen der experimentell erzeugten Deciduome (S. 116) gleichen in allen Merkmalen den Schwangerschafts-Deciduazellen. Für Einzelheiten sei auf den systematischen Teil (S. 142 f.) verwiesen. Vielkernige Deciduazellen (Macroscelides, Oryctolagus) gehen stets aus kleinen einkernigen Deciduazellen hervor. Die Funktion der Deciduazellen ist keineswegs geklärt. Man hat sie als Schutzwall gegen das Vordringen des Trophoblasten gedeutet, eine Vorstellung, die den Implantationsvorgang zu einseitig als aktive Trophoblastleistung betrachtet. Da die Deciduazellen vielen Eutheria fehlen, und da keine Korrelation zwischen Implantationstiefe und Menge der Deciduazellen feststellbar ist, kann die Deutung der Deciduazellen als Abwehrzellen nicht mehr aufrechterhalten werden. Hingegen ist die Vorstellung, daß die Deciduazellen nutritive Aufgaben haben [901, 1120, 1196], gut begründet. Sie speichern Reservematerial und können offenbar leicht zerfallen, so daß die Nährstoffe von der Keimblase nutzbar gemacht werden können. Angaben über spezifische endokrine Leistungen der Deciduazellen haben sich bisher nicht bestätigen lassen. Eine vergleichend histochemische Analyse des Endometriums und des Implantationsvorganges ist noch nicht möglich, da sich die Angaben nur auf relativ wenig Formen beziehen. A L D E N [6, 7, 8] hat an der Ratte das Verhalten osmophiler Lipoide untersucht. Fettsubstanzen treten in den Uterusepithelzellen zunächst basal im Cytoplasma auf und vermehren sich während des Östrus. Die Zellen nehmen dann prismatische Form an, die Lipoide verteilen sich im ganzen Cytoplasma. Im Diöstrus flacht sich das Epithel ab, das Fett schwindet. In der Gravidität kommt es zu dem Zeitpunkt, zu dem die Blastocysten das untere Tubenende erreichen, zu einer massiven basalen Fettansammlung in den Epithelzellen. Zur Zeit der Implantation (4. Tag) verteilt sich das Fett im Cytoplasma. Am 5. Tag gruppiert

Placentartypen

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sich d a s F e t t in K e r n n ä h e , d a s Epithel f l a c h t sich ab. A m 6. T a g b e g i n n t die E p i t h e l a r r o s i o n , das F e t t geht n u n in den T r o p h o b l a s t e n über. Die F e t t m o b i l i s a t i o n ist d u r c h P r o g e s t e r o n bee i n f l u ß b a r . Gibt m a n o v a r e k t o m i e r t e n R a t t e n Östrogene, so s c h w i n d e t das F e t t . P r o g e s t e r o n f ü h r t zur F e t t s p e i c h e r u n g . K o m b i n a t i o n von Östrogen u n d P r o g e s t e r o n l ä ß t d a s Epithelbild der f r ü h e n G r a v i d i t ä t mit basaler F e t t a n s a m m l u n g h e r v o r t r e t e n . Auch im U t e r u s e p i t h e l n i c h t g r a v i d e r R a t t e n ist F e t t n a c h w e i s b a r . Basophilie ( R i b o n u c l e o p r o t e i n e ) d e u t e t auf P r o t e i n s y n t h e s e u n d f i n d e t sich d e m e n t s p r e c h e n d zur Zeit gesteigerter W a c h s t u m s - u n d F u n k t i o n s a k t i v i t ä t . So k o m m e n bei Muridae u n d Cavia s t a r k e Basophilie der O b e r f l ä c h e n - u n d Drüsenepithelien in den F r ü h p h a s e n der G r a v i d i t ä t vor. Bei Myotis [1425, 1427, 1428] b e o b a c h t e t m a n Basophilie k u r z vor u n d n a c h der I m p l a n t a t i o n in D r ü s e n e p i t h e l i e n . Die basalen Stromazellen sind im ersten Drittel der G r a v i d i t ä t basophil, die p a r i e t a l e n Stromazellen aber im letzten Drittel. Beim G o l d h a m s t e r [1120] b e g i n n t die deciduale R e a k t i o n , n a c h d e m der Keim das E p i t h e l d u r c h brochen h a t . Sie greift bald auf das ganze E n d o m e t r i u m über, wobei es zu einer s t a r k e n Z u n a h m e der R i b o n u c l e i n s ä u r e in den Deciduazellen k o m m t . A u c h SCHENK [1120] d e u t e t die Ribonucleins ä u r e s y n t h e s e in den Deciduazellen im Sinne einer Bereitstellung v o n A u f b a u s t o f f e n f ü r den K e i m . Der Gehalt der Uterusepithelzellen an alkalischer P h o s p h a t a s e bei der R a t t e zeigt ebenfalls S c h w a n k u n g e n n a c h der F u n k t i o n s p h a s e . A u c h diese V e r ä n d e r u n g e n sind h o r m o n a l ges t e u e r t ( P h o s p h a t a s e g e h a l t sinkt n a c h O v a r e k t o m i e oder P r o g e s t e r o n z u f u h r ) . In der G r a v i d i t ä t f i n d e t sich bis z u m 4. T a g reichlich P h o s p h a t a s e , d a n n folgt ein Abfall der ab 12. T a g d u r c h einen n e u e n Anstieg abgelöst wird. W ä h r e n d also die C y t o p l a s m a p h o s p h a t a s e d u r c h Östrogene S t o f f e b e e i n f l u ß t u n d v e r m u t l i c h a u c h normalerweise g e s t e u e r t wird, ist der P h o s p h a t a s e g e h a l t der Zellkerne hiervon u n a b h ä n g i g u n d s t e h t mit d e m F u n k t i o n s a b l a u f im K e r n (Mitose, Differenzierung) im Z u s a m m e n h a n g . Auf die A n h ä u f u n g v o n Glykogen in der D e c i d u a w a r z u v o r hingewiesen w o r d e n . A u c h im Glykogengehalt b e s t e h e n erhebliche U n t e r s c h i e d e zwischen den einzelnen G r u p p e n . Da Glykogen sich allgemein an O r t e n schlechter V a s k u l a r i s a t i o n u n d geringer O x y d a t i o n f i n d e t , b e s t e h t vielleicht ein reziprokes V e r h ä l t n i s zwischen G e f ä ß r e i c h t u m u n d Bildung von g l y k o g e n h a l t i g e n Deciduazellen. Bei C a r n i v o r a k o m m t Glykogen im E n d o m e t r i u m vor, v e r s c h w i n d e t aber a m N i d a t i o n s ort sehr schnell. Bei Myoiis u n d verschiedenen R o d e n t i a ist Glykogen reichlich v o r h a n d e n . Bei Soricidae f i n d e n sich S p u r e n von Glykogen in Drüsenepithelzellen, nie in O b e r f l ä c h e n e p i t h e l i e n . Bei Homo (8. bis 16. Woche) ist Glykogen ebenfalls in D r ü s e n e p i t h e l i e n u n d in Deciduazellen n a c h w e i s b a r . Calcium ist in U t e r u s d r ü s e n u n d O b e r f l ä c h e n e p i t h e l bei Sus, Felis, Rattus (nicht bei Cavia u n d Homo) nachgewiesen. Placentartypen. Die a u ß e r o r d e n t l i c h e M a n n i g f a l t i g k e i t der f e t o m a t e r n e l l e n A u s t a u s c h o r g a n e erschwert eine klare, allgemeingültige D e f i n i t i o n d e s B e g r i f f e s P l a c e n t a . MOSSMAN [901] bezeichnet als P l a c e n t a ein Organ, das d u r c h A n l a g e r u n g oder Verschmelzung der f e t a l e n Eihüllen mit der U t e r u s m u c o s a z u m Zwecke physiologischer A u s t a u s c h p r o z e s s e z u s t a n d e k o m m t . In f r ü h e r e n S t a d i e n der Ontogenese k a n n sich bereits die u n i l a m i n ä r e Blastocyste, deren W a n d noch rein t r o p h o b l a s t i s c h ist, a n h e f t e n u n d einen S t o f f a u s t a u s c h ermöglichen (Cavia, Homo) (Abb. 68 a). Wird die K e i m b l a s e d u r c h E n t o d e r m u m w a c h s u n g zweischichtig, so k a n n diese b i l a m i n ä r e B l a s t o c y s t e n w a n d A u s t a u s c h p r o z e s s e ermöglichen. W i r sprechen von einer n i c h t v a s k u l a r i s i e r t e n D o t t e r s a c k p l a c e n t a , w e n n die O m p h a l o p l e u r a ( = T r o p h o b l a s t + D o t t e r s a c k e n t o d e r m ) V e r b i n d u n g mit d e m E n d o m e t r i u m a u f n i m m t (Abb. 68 b). Unilaminäre P l a c e n t a : Trophoblast legt sich dem E n d o m e t r i u m an. Frühstadien Homo (Abb. 6 8 a ) (Omphalopleura = bilaminäre B l a s t o c y s t e n w a n d = Trophoblast + Dottersackentoderm) Bilaminäre D o t t e r s a c k p l a c e n t a : Omphalopleura n i m m t Verbindung z u m E n d o m e t r i u m auf. Chiroptera, Sciuridae, Muridae, D a s y p o d i d a e (Abb. 68 b).

D. S t a r c k : O n t o g e n i e u n d E n t w i c k l u n g s p h y s i o l o g i e d e r S ä u g e t i e r e

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W i r d d i e K e i m b l a s e v o m M e s o d e r m u m w a c h s e n , d r i n g t also d i e A r e a v a s c u l o s a d e s Mesod e r m s z w i s c h e n T r o p h o b l a s t u n d E n t o d e r m ein, so b i l d e t sich e i n e t r i l a m i n ä r e

Keimblasen-

w a n d ( A b b . 6 8 c , d). T r o p h o b l a s t m i t e i n e m i n n e r e n M e s e n c h y m b e l a g w i r d als C h o r i o n b e z e i c h n e t .

A b b . 6 8 . E n t w i c k l u n g d e r F e t a l a n h ä n g e u n d d e r P l a c e n t a , S c h e m a . D e r A b b i l d u n g sind d i e B e f u n d e v o n MOSSMAN a n Citellus zu G r u n d e g e l e g t , a) A n h e f t u n g d e r K e i m b l a s e , u n i l a m i n ä r e P l a c e n t a t i o n . b) B i l a m i n ä r e D o t t e r s a c k p l a c e n t a . c) B i l a m i n ä r e D o t t e r s a c k p l a c e n t a u n d C h o r i o v i t e l l i n p l a c e n t a . d) C h o r i o n p l a c e n t a u n d A l l a n t o c h o r i o n placenta, Beginn der Dottersackinversion 1 2 3 4 5 6 7

Mesometrium Uteruswand Embryonalanlage Dottersack Trophoblast Degenerierendes Uterusepithel Máteme, glanduläre Symplasmen

8 Trophoblastanheftung (Anheftungskonus bei Citellus) Bilaminäre Omphalopleura Chorion Sinus terminaüs Exocoel Amnion

9 10 11 12 13

W i r k ö n n e n n u n von einer C h o r i o v i t e l l i n - P l a c e n t a

14 Chorionplacenta 15 Choriovitellinplacenta 16 Vaskularisierte Splanchnopleura 17 Allantoisblase IS Allantochorionplacenta 19 Uteruslumen

( D o t t e r s a c k p l a c e n t a im e n g e r e n S i n n e )

s p r e c h e n . Sie f i n d e t sich bei I n s e c t í v o r a u n d vielen R o d e n t i a . Die V a s k u l a r i s a t i o n e r f o l g t ü b e r den Dottersackkreislauf.

Placentartypen

121

Die U m w a c h s u n g der K e i m b l a s e d u r c h Mesoderm erreicht n i c h t bei allen F o r m e n den a b e m b r y o n a l e n Pol. Die K e i m b l a s e bleibt in einem m e h r oder weniger a u s g e d e h n t e n Bezirk b i l a m i n ä r (Sorex, Talpa, Tupaia, P h y l l o s t o m a t i d a e , Vespertilionidae, Sciuridae). In der Regel d r i n g t das Exocoel in die M e s o d e r m s c h i c h t der t r i l a m i n ä r e n K e i m b l a s e n w a n d ein u n d t r e n n t d a s Chorion v o m D o t t e r s a c k (vaskularisierte S p l a n c h n o p l e u r a + E n t o d e r m ) . Im allgemeinen zieht sich d a n n der D o t t e r s a c k v o m Chorion v o l l s t ä n d i g z u r ü c k u n d s c h r u m p f t ( U m b i l d u n g bei M e g a c h i r o p t e r a , S. 162). Das n i c h t v a s k u l a r i s i e r t e Chorion dient möglicherweise v o r ü b e r g e h e n d als A u s t a u s c h o r g a n ( C h o r i o n p l a c e n t a , A b b . 68 d). Gewöhnlich schiebt sich sehr rasch die Allantois ins Exocoel vor u n d d r ä n g t den D o t t e r s a c k v o m Chorion ab ( C a r n i v o r a , U n g u l a t a ) . Die V a s k u l a r i s a t i o n des Chorions erfolgt n u n m e h r ü b e r den Allantoiskreislauf. Vorzeitige A u s b i l d u n g des Allantoiskreislaufes ohne Allantoisblase k o m m t bei P r i m a t e s vor (S. 177). Orycteropus (S. 215) besitzt eine invasive D o t t e r s a c k p l a c e n t a von endotheliochorialem T y p . Bei jenen F o r m e n , bei denen die U m w a c h s u n g d u r c h Mesoderm u n v o l l s t ä n d i g bleibt, k a n n n a t u r g e m ä ß das Exocoel n u r bis z u m U m w a c h s u n g s r a n d des Mesoderms v o r d r i n g e n . Der vaskularisierte Teil des D o t t e r s a c k e s wird d u r c h d a s sich e n t f a l t e n d e Exocoel gegen den n i c h t v a s k u l a r i s i e r t e n A b s c h n i t t v o r g e d r ä n g t , ein Z u s t a n d , der bereits zur K e i m b l a t t u m k e h r hiniiberleitet. Histochemische U n t e r s u c h u n g e n [308, 310—314, 1461—1465] h a b e n A n h a l t s p u n k t e d a f ü r e r b r a c h t , d a ß verschiedene P l a c e n t a r e i n r i c h t u n g e n a u c h p h y s i o l o g i s c h u n g l e i c h w e r t i g sind. So ist der D o t t e r s a c k bei N a g e r n o f f e n b a r ein Spezialorgan f ü r die A u f n a h m e von Fe. In F r ü h s t a d i e n t r i t t Fe in O b e r f l ä c h e n e p i t h e l u n d Drüsen des U t e r u s auf. Es erscheint im L a b y r i n t h n u r in S p u r e n , f i n d e t sich aber reichlich in der Flüssigkeit im C a v u m uteri. Die F e - R e a k t i o n wird d a n n in den D o t t e r s a c k e p i t h e l i e n positiv (in der s u p r a n u c l e a r e n Zone des visceralen D o t t e r s a c k b l a t t e s ) . Bei Soricidae [1436] wird Fe aus a b g e b a u t e m E n d o m e t r i u m u n d E x t r a v a s a t e n v o m Chorion ( T r o p h o b l a s t r i n g ) resorbiert. In Drüsenepithelien u n d L u m e n f i n d e t sich eine n u r schwach positive F e - R e a k t i o n . Hingegen l ä ß t sich a u c h in der REicHERTSchen M e m b r a n und im visceralen D o t t e r s a c k b l a t t Fe nachweisen. Bei Myotis [1426—1428] erfolgt die F e - A u f n a h m e ü b e r das L a b y r i n t h . Im visceralen D o t t e r s a c k b l a t t k o m m t bei R a t t e u n d Maus reichlich Glykogen vor (nie im p a r i e t a l e n Blatt). Bei Mus erscheint d a s Glykogen a b 10. Tag. Dieser B e f u n d weist auf die a n a e r o b e n Bedingungen in der D o t t e r s a c k p l a c e n t a hin. Bei Myotis f i n d e t sich reichlich Glykogen bis zur G e b u r t in den p r i s m a t i s c h e n Mesothelzellen an der Exocoelfläche des D o t t e r s a c k e s . Alkalische P h o s p h a t a s e k o m m t in der D o t t e r s a c k w a n d bei Mas u n d Rattus spärlich, reichlich a b e r bei Cavia v o r . HARD [534a] schließt d a r a u s , d a ß der D o t t e r s a c k des Meerschweinchens an der R e s o r p t i o n von F e t t e n u n d Z u c k e r n beteiligt sei. Um die Frage zu klären, ob die i n v e r t i e r t e D o t t e r s a c k p l a c e n t a der N a g e r ein f u n k t i o n s l o s e s R u d i m e n t ist, ob sie ein Hilfsorgan der A l l a n t o i s p l a c e n t a mit gleicher F u n k t i o n oder ob sie ein Spezialorgan mit eigenen R e s o r p t i o n s a u f g a b e n ist, h a b e n NOER u n d MOSSMAN [940] bei R a t t e n 6 T a g e vor d e m G e b u r t s t e r m i n o h n e E r ö f f n u n g des U t e r u s die D o t t e r s a c k g e f ä ß e u m s t o c h e n . Kontrollen w u r d e n mit U n t e r b i n d u n g der U m b i l i k a l g e f ä ß e d u r c h g e f ü h r t , die i n n e r h a l b v o n 1 bis 3 S t u n d e n d a s A b s t e r b e n des F e t u s b e w i r k t e . Die Überlebenszeit ist n u r auf die Reserven des F e t u s z u r ü c k f ü h r b a r , eine Ü b e r n a h m e der A u f g a b e n d u r c h die D o t t e r s a c k p l a c e n t a k o m m t nicht vor. U n t e r b i n d u n g der D o t t e r s a c k g e f ä ß e f ü h r t z u n ä c h s t zu keinen V e r ä n d e r u n g e n , doch k o m m t es d a n n zu einer Nekrose des D o t t e r s a c k e s u n d s e k u n d ä r im Verlauf von e t w a vier T a g e n d u r c h den t o t e n D o t t e r s a c k k ö r p e r zur Kompression u n d z u m A b s t e r b e n der F e t e n . Die Versuche berechtigen also zu der Schlußfolgerung, d a ß die D o t t e r s a c k p l a c e n t a nicht die F u n k tion der A l l a n t o i s p l a c e n t a ersetzen k a n n , d a ß sie a b e r a u c h n i c h t ein f u n k t i o n s l o s e s Relikt-

122

D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

organ ist, sondern daß ihr eine Spezialaufgabe (Fe- und vielleicht Vitamin-Resorption) zuk o m m t . Von Interesse ist, d a ß die Allantoisplacenta nach der Ligatur der Umbilikalgefäße längere Zeit überleben k a n n und jedenfalls stets s p ä t e r a b s t i r b t als der Fet. Chorion- und Allantochorion-Placenta. Als C h o r i o n - P l a c e n t a [901] bezeichnet man eine Anlagerung des echten Chorions an das E n d o m e t r i u m . Chorion besteht aus T r o p h o b l a s t und Somatopleura, ist also p r i m ä r nicht vaskularisiert (Abb. 68 d). Daher bleibt es fraglich, ob eine derartige Bildung resorbieren k a n n . Über die F u n k t i o n ist nichts b e k a n n t . Eine echte ChorionP l a c e n t a k o m m t v o r ü b e r g e h e n d bei Insectívora, R o d e n t i a und anderen Formen vor. Häufig wird eine derartige Chorion-Placenta später in die allantoid vaskularisierte Placenta einbezogen. Die »Chorion-Placenta« bei F r ü h s t a d i e n der Affen und des Menschen ist in W a h r h e i t bereits eine A l l a n t o c h o r i o n - P l a c e n t a , denn sie ist von vorneherein allantoid vaskularisiert (Abb. 68 d). Der Haftstiel mit seinen Gefäßen ist das Homologon der mesenchymalen Allantois. Bei allen E u t h e r i a k o m m t es zur Bildung einer echten A l l a n t o c h o r i o n - P l a c e n t a . Bei den Formen mit großer bläschenförmiger Allantois wächst dieses Organ nach Schluß der Amnionf a l t e n aus, schiebt sich durch das Exocoel bis ans Chorion vor und vereinigt sich mit diesem. Die Verhältnisse sind also prinzipiell denen bei Sauropsiden gleich. Progressiv ist die weitere E n t f a l t u n g dieses Fusionsbezirkes zu einer echten P l a c e n t a und ihre K o n t a k t a u f n a h m e mit dem E n d o m e t r i u m . Bei vielen Formen bleibt die entodermale Allantois klein und erreicht nicht den E x t r a e m b r y o n a l b e z i r k . Schließlich k a n n eine bläschenförmige Allantois völlig fehlen (Simiae, Homo) [1200]. Die mesenchymale Allantoisanlage ist d a n n aber als Haftstiel sogar sehr f r ü h ausgebildet und vaskularisiert das Chorion. Große bläschenförmige Allantois

Perissodactyla, Artiodactyla, Pholidota, Cetacea, Proboscidea, Hyracoidea,

Kleine, rudimentäre Allantois

Chiroptera, viele Rodentia, Xenarthra,

Allantoisblase fehlt

Simiae, Homo

Sirenia, Tupaia,

Prosimiae, viele Insectívora, Dermoptera Tarsius

Grundsätzlich erfolgt also der S t o f f a u s t a u s c h stets über Membranflächen, an deren A u f b a u das allantoid vaskularisierte Chorion t e i l n i m m t . An der Bildung der Grenzschicht sind m a t e r n e Gewebsanteile in sehr wechselndem A u s m a ß beteiligt. I m m e r aber bleiben die beiden Kreisläufe getrennt, eine G e f ä ß k o m m u n i k a t i o n zwischen m a t e r n e m und kindlichem Organismus k o m m t nie vor. Die Grenzschicht h a t elektive Fähigkeiten. Neben der A u f n a h m e von N ä h r s t o f f e n aus dem mütterlichen Blut und dem Austausch der Atemgase ü b e r n i m m t die P l a c e n t a die Ausscheid u n g der fetalen Stoffwechselschlacken. Ein Ü b e r t r i t t korpuskulärer Elemente (Blutzellen, Bakterien) von der M u t t e r auf das Kind auf direktem Wege k o m m t nicht vor. Mikroorganismen können von der M u t t e r n u r durch den Umweg über eine Placentarinfektion auf das Kind übergehen (Über die Physiologie des T r a n s p o r t e s durch die P l a c e n t a S. 136). Die P l a c e n t a ist ein überaus komplexes Stoffwechselorgan; denn sie h a t w ä h r e n d der Fetalzeit die Leistungen vieler Organe des geborenen Organismus gleichzeitig zu ü b e r n e h m e n . Sie v e r t r i t t als Resorptionsund A t m u n g s o r g a n zugleich D a r m und Lunge, ersetzt als Exkretionsorgan die Leistung der Niere, h a t dabei wichtige F u n k t i o n e n des intermediären Stoffwechsels zu erfüllen und ist Horm o n b i l d u n g s s t ä t t e . Schließlich sei nochmals auf die S c h u t z f u n k t i o n f ü r den Feten hingewiesen. Der Fet besitzt in seiner Leber ein weiteres Schutzorgan gegen Ü b e r l a d u n g seines Blutes mit m a t e r n e n Stoffen. Die relative Größe der Leber beim Feten wird d a m i t teilweise verständlich [493, 490, 491]. Der K o n t a k t z w i s c h e n f e t a l e n u n d m a t e r n e n A n t e i l e n in der P l a c e n t a k a n n außerordentlich verschieden intensiv sein. Im einfachsten Falle legt sich die Oberfläche des Allantochorions dem E n d o m e t r i u m an, die U t e r u s m u c o s a wird nicht verletzt. Bei der Geburt löst sich

Chorion- und Allantochorion-Placenta

123

der Chorionsack ohne Schwierigkeiten und das Uterusepithel bleibt intakt. Erfolgt eine engere Gewebsverbindung zwischen Endometrium und Chorion, so können materne Gewebsschichten zerstört werden. Beim Geburtsakt k o m m t es zur Bildung einer mehr oder weniger großen Wundfläche und zur Ausstoßung von Anteilen des Endometriums. Der zugrunde gehende Teil des Endometriums wird als Decidua bezeichnet. Nach der Intensität der fetomaternellen Verbindung unterscheidet man unter den Eutheria Formen, deren Endometrium bei der Geburt int a k t bleibt, als A d e c i d u a t a von den D e c i d u a t a , deren Mucosa teilweise verloren geht. Allerdings sind die Verhältnisse zur Zeit der Geburt kein Maßstab f ü r die in der frühen Gravidität auftretenden Abbauvorgänge; denn auch bei Formen, die zeitweise intensive Abbauvorgänge am maternen Gewebe aufweisen, können bei der Geburt recht geringen maternen Gewebsverlust aufweisen, da die Reparationsvorgänge bereits vor der Lösung der Placenta in Gang kommen können. In seltenen Fällen wird die Placenta nicht mit der Nachgeburt ausgestoßen, sondern in utero resorbiert ( T a l p a , kontradeciduater Typ). Aus dem Gesagten ergibt sich, daß die alte Einteilung der Placentarformen in Semiplacentae (Halbplacenten [1247a]) — bei denen es unter der Geburt nicht zur Eröffnung materner Gefäße k o m m t — und in Placentae verae (Vollplacenten), bei denen sub partu mütterliche Gefäße eröffnet werden, wenig Bedeutung hat. Zur O r d n u n g d e r F o r m e n m a n n i g f a l t i g k e i t hat sich die Einteilung nach der Natur der t r e n n e n d e n S c h i c h t e n zwischen fetalem und maternem Kreislauf als wertvoller erwiesen, auch wenn wir heute wissen, daß diese von GROSSER [483] eingeführte Terminologie nicht zur Deutung aller Phänomene ausreicht. Von ganz wenigen Ausnahmen abgesehen, bleibt das Chorionepithel als äußere fetale Grenzschicht stets erhalten. Besteht die Oberfläche des Endometriums ebenfalls intakt weiter, so finden wir zwischen beiden Kreisläufen folgende Schichtenfolge: Maternes Blut 1. Maternes Endothel ^ 2. Maternes Bindegewebe > Endometrium 3. Maternes Uterusepithel J 4. Chorionepithel ^ 5. Chorionmesenchym > Chorion 6. Fetales Gefäßendothel J Fetales Blut

Eine derartige Placenta wird als e p i t h e l i o c h o r i a l bezeichnet. Durch schrittweisen Abbau mütterlicher Gewebsschichten sind weitere Placentartypen charakterisiert. K o m m t es nur zur Zerstörung von mütterlichem Epithel, so grenzt das Chorion an maternes Bindegewebe, die Placenta ist s y n d e s m o c h o r i a l . Dringt das Chorion bis an die Außenseite des maternen Endothels vor, so ist die Placenta e n d o t h e l i o c h o r i a l . Schließlich kann auch das Endothel zerstört werden, das Chorion wird direkt vom strömenden Blut der Mutter umspült, P l a c e n t a h a e m o c h o r i a l i s . Bei Reptilien und bei Perameles kommt ein endothelio-endothelialerPlacentationstyp vor (S. 242). I m großen und ganzen verteilen sich diese Placentartypen auf die einzelnen Gruppen der Eutheria in folgender Weise (Tab. XVI, S. 240): 1. Epitheliochorial: Scalopus (Insectívora), Lemuroidea, Pholidota, Cetacea, viele Ungulata (Equus, Hippopotamus, Suidae, Bovidae). 2. Syndesmochorial: viele Ruminantia, Bradypus. 3. Endotheliochorial: Carnivora, Chiroptera, Soricidae, Tupaia?. 4. Haemochorial: Procavia, Proboscidea, Sirenia, Dasypus, Orycíeropus?, viele Insectívora, Galeopitliecus, Lagomorpha, Rodentia, einige Chiroptera?, Tarsius, Simiae, Homo, Tupaia?.

Es sei aber bereits hier bemerkt, daß bei sehr vielen Formen verschieden gebaute Teilbezirke in einer Placenta nebeneinander vorkommen können. So besitzt beispielsweise Pota-

D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

124

mogale neben einer kleinen h ä m o c h o r i a l e n L a b y r i n t h p l a c e n t a eine a u s g e d e h n t e epitheliochoriale P l a c e n t a . Mitiiopterus h a t neben einer h ä m o c h o r i a l e n ( ? ) H a u p t p l a c e n t a zwei kleine endotheliochoriale R a n d b e z i r k e . D e r a r t i g e D i f f e r e n z i e r u n g e n in H a u p t - u n d N e b e n p l a c e n t e n ( P a r a p l a c e n t a r e i n r i c h t u n g e n ) verschiedener F e i n s t r u k t u r f i n d e n sich entgegen der älteren Lehrm e i n u n g r e c h t h ä u f i g bei E u t h e r i a u n d d ü r f e n sowohl bei der f u n k t i o n e l l e n W e r t u n g wie bei der evolutiven B e u r t e i l u n g des O r g a n s n i c h t ü b e r s e h e n w e r d e n . Elektronenmikroskopische Untersuchungen der Struktur der feto-maternellen Grenzschicht. Die E n t w i c k l u n g der e l e k t r o n e n o p t i s c h e n U n t e r s u c h u n g s t e c h n i k h a t a u c h f ü r die P l a c e n t a r f o r s c h u n g eine n e u e Ä r a eingeleitet u n d die Möglichkeit e r ö f f n e t , alte S t r e i t f r a g e n einer K l ä r u n g z u z u f ü h r e n u n d neue P r o b l e m e e x a k t zu erforschen. Verständlicherweise w u r d e dabei z u n ä c h s t der f u n k t i o n e l l e n t s c h e i d e n d e n f e t o m a t e r n e l l e n G r e n z s t r u k t u r b e s o n d e r e A u f m e r k s a m k e i t gew i d m e t . Die w i c h t i g s t e n , bisher vorliegenden U n t e r s u c h u n g e n befassen sich mit folgenden Formen: C h i r o p t e r a : Myotus P r i m a t e s : Homo

lucifugus

LE CONTE WIMSATT 1 9 5 8 [ 1 4 3 3 ]

BOYD-HUGHES 1 9 5 4 , WISLOCKI-DEMPSEY 1 9 5 5 [ 1 4 6 7 , 170]

L a g o m o r p h a : Oryctolagus cuniculus L. WISLOCKI-DEMPSEY 1955 [1466] R o d e n t i a : Rattus WISLOCKI-DEMPSEY [ 1 4 6 6 ]

Carnivora: Felis catus L. DEMPSEY-WISLOYKI 1956 [314] Artiodactyla: Sus scrofa dorn. L. DEMPSEY-WISLOCKI-AMOROSO 1955 [315] Bos taurus dorn. L. BJÖRKMAN-BLOOM 1957 [126, 128]

Folgende B e f u n d e von allgemeinem Interesse sollen hier e r w ä h n t werden (für Einzelheiten vgl. den s y s t e m a t i s c h e n Teil, S. 142). Die e l e k t r o n e n m i k r o s k o p i s c h e U n t e r s u c h u n g der epitheliochorialen P l a c e n t a (Sus, A b b . 69) ergab, d a ß m a t e r n e u n d f e t a l e O b e r f l ä c h e a u f s engste v e r z a h n t sind. Im Bereich der Leisten u n d F a l t e n (S. 223) b e s t e h t zwischen beiden Epithelien kein S p a l t r a u m . D r ü s e n s e k r e t k a n n sich also n u r im Bereich der Areolae a n s a m m e l n . Das Chorionepithel besitzt eine deutliche Basalm e m b r a n . Die f e t a l e n K a p i l l a r e n bleiben s t e t s a u ß e r h a l b dieser, a u c h d a n n , w e n n sie sich gegen das Chorionepithel v o r w ö l b e n . Die O b e r f l ä c h e der m a t e r n e n Zellen h a t feine Mikrovilli, die gegen das L u m e n v o r r a g e n ( D r ü s e n u n d deren Halsstücke). Die Chorionepithelzellen zeigen im Bereich der Areolae p s e u d o p o d i e n a r t i g e F o r t s ä t z e , die ins L u m e n der Areola h i n e i n r a g e n . N e b e n den V o r s t ü l p u n g e n ( E v a g i n a t i o n e n ) der Oberfläche f i n d e n sich P o r e n u n d i n t r a p l a s m a t i s c h e K a n ä l e ( I n v a g i n a t i o n e n ) . D o r t , wo f e t a l e u n d m a t e r n e O b e r f l ä c h e a n e i n a n d e r anliegen, sind die E v a g i n a tionen der f e t a l e n Zellen u n d die Mikrovilli der m a t e r n e n Zellen in sehr k o m p l e x e r Weise ( I n t e r digitationes) v e r z a h n t (Abb. 69). Gelegentlich k ö n n e n feine I n v a g i n a t i o n e n f e t a l e r P l a s m a m e m b r a n e n die f e t a l e Zelle ü b e r längere D i s t a n z hin d u r c h s e t z e n . Das V o r k o m m e n v o n Mikrovilli an resorbierenden O b e r f l ä c h e n , insbesondere in der D o t t e r s a c k p l a c e n t a u n d in der a l l a n t o i d e n P l a c e n t a w u r d e als I n d i k a t o r f ü r die f e t o m a t e r n e l l e Grenze bei Bos taurus L. (Abb. 157) b e n u t z t u n d f ü h r t e zu der Feststellung, d a ß diese sowohl im Plac e n t o m wie im i n t e r c o t y l e d o n ä r e n Gebiet epitheliochorial ist. Von b e s o n d e r e r W i c h t i g k e i t sind e l e k t r o n e n m i k r o s k o p i s c h e B e f u n d e an K a n i n c h e n u n d R a t t e geworden, da das k o m p l i z i e r t e L a b y r i n t h der l i c h t m i k r o s k o p i s c h e n M e t h o d i k bisher u n ü b e r s c h r e i t b a r e Grenzen gesetzt h a t t e . N a c h der älteren A n s c h a u u n g besitzen die L a g o m o r p h a u n d R o d e n t i a h ä m o c h o r i a l e L a b y r i n t h p l a c e n t e n . N a c h M O S S M A N [901] hingegen soll bei Oryctolagus, Rattus, Mus, Cavia, Geomys u n d Dipodomys der S y n c y t i o t r o p h o b l a s t in s p ä t e r e n P h a s e n völlig v e r s c h w i n d e n u n d die P l a c e n t a r s c h r a n k e n u r aus f e t a l e m E n d o t h e l b e s t e h e n . S i n n g e m ä ß w ä r e dieser P l a c e n t a r t y p als h ä m o e n d o thelial zu bezeichnen. Obgleich diese A u f f a s s u n g n o c h p r o b l e m a t i s c h ist u n d aus g r u n d s ä t z l i c h e n E r w ä g u n g e n — der z u n ä c h s t invasive T r o p h o b l a s t m ü ß t e n u n v o m m a t e r n e n Blut v e r n i c h t e t

E l e k t r o n e n m i k r o s k o p i s c h e U n t e r s u c h u n g e n der S t r u k t u r d e r f e t o - m a t e r n e l l e n G r e n z s c h i c h t

a)

125

b)

A b b . 69. Sus scrofa L. P l a c e n t a , e l e k t r o n e n o p t i s c h , a) E m b r y o 95 m m , Chorionleiste. Basal: M a t e r n e E p i t h e l z e l l e n . Oben: C h o r i o n e p i t h e l . Die f e t o - m a t e r n e G r e n z e v e r l ä u f t u n r e g e l m ä ß i g (Pfeil). Fe: I n t r a e p i t h e l i a l e K a p i l l a r e m i t B a s a l m e m b r a n ( B M ) . Große, u n s c h a r f b e g r e n z t e V a k u o l e n in d e n Chorionepithelzellen. Rechte untere Ecke: S t ü c k chen der B a s a l m e m b r a n der U t e r u s e p i t h e l z e l l e n s i c h t b a r . (Orig. 5 0 0 0 : 1 ) . b ) E m b r y o 35 m m . A n l a g e r u n g der h o h e n E p i t h e l z e l l e n der C h o r i o n g r u b e n a n die U t e r u s e p i t h e l z e l l e n (unten). I n v a g i n a t i o n e n der O b e r f l ä c h e n m e m b r a n im distalen Teil der f e t a l e n Zellen f O r i e . 1 0 0 0 0 : 1 ) . (Aus DEMPSEY, WISLOCKI, AMOROSO, A m e r i c . J. A n a t . 96, 1955, pl. 1 u. 4)

werden —, angezweifelt w u r d e [618], ist sie in einige z u s a m m e n f a s s e n d e Darstellungen als gesicherte T a t s a c h e a u f g e n o m m e n worden [15], Die e l e k t r o n e n m i k r o s k o p i s c h e U n t e r s u c h u n g von R a t t e u n d K a n i n c h e n (Abb. 70, 71) ergab n u n , z u n ä c h s t n a t ü r l i c h n u r f ü r diese A r t e n u n d S t a dien, d a ß beide A r t e n doch h ä m o c h o r i a l e P l a c e n t e n besitzen [1466]. Eine k o m p l e t t e T r o p h o blastlage bleibt w ä h r e n d der ganzen G r a v i d i t ä t e r h a l t e n . Diese Schicht b e s t e h t aber überraschenderweise n i c h t aus einem S y n c y t i u m s o n d e r n aus individuellen Zellen*). Das C y t o p l a s m a von zwei oder drei T r o p h o b l a s t z e l l e n ü b e r l a p p t sich. Die i n n e r s t e C y t o t r o p h o b l a s t z e l l e liegt s t e t s der B a s a l m e m b r a n auf. Die f e t a l e Kapillare besitzt eine eigene B a s a l m e m b r a n . D u r c h die Ü b e r l a g e r u n g der C y t o t r o p h o b l a s t z e l l e n e n t s t e h e n m e h r e r e c y t o p l a s m a t i s c h e M e m b r a n e n . Die Zellen selbst h ä n g e n u n t e r e i n a n d e r d u r c h v e r z a h n t e F o r t s ä t z e z u s a m m e n (Abb. 70, 71). I m C y t o p l a s m a f i n d e n sich Mitochondrien, Lipoidvakuolen u n d e r g a s t o p l a s m a t i s c h e S t r u k t u r e n . Die F o r t s ä t z e der oberflächlichen C y t o t r o p h o b l a s t z e l l e n ragen in die m a t e r n e n B l u t l a k u n e n *) N a c h SCHIEBLER (Verh. A n a t . Ges. 1959) b e s i t z t Rattus

doch S y n c y t i u m .

12G

D. S t a r e k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Abb. 7 0 a) und b).

Abb. 7 1 a) und b).

Abb. 70. Oryctolagus cuniculus L. Placenta, elektronenoptisch (28. Tag der Gravidität), a) Aus dem Placentarlabyrinth; m a t e r n e r Blutraum (mbs) durch zwei dünne Trophoblastlagen von der Basalmembran (bm) und dem Endothel der fetalen Kapillare ( f c ) getrennt. (Orig. 9000:1). b) Stärkere Vergrößerung der feto-maternen Grenzm e m b r a n im Labyrinth, fc: Fetale Kapillare, en: fetales Endothel, bm: Basalmembran, d a r u n t e r Cytoplasma des Trophoblasten, mbs: materner Blutraum (Orig. 30000:1). (Aus WISLOCKI und DEMPSEY, Anat. Ree. 123, 1955 fig. 1 4 , 1 5 ) Abb. 71. Rattus norvegicus, BERKENHOUT Placenta, elektronenoptisch, a) Aus dem Labyrinth der Allantochorionplacenta (17. Tag der Gravidität). Oben: Fetale Kapillare. Die trophoblastischen Cytoplasmaschichten zwischen der fetalen Kapillare und dem maternen Blutraum sind deutlich sichtbar, en: Fetales Endothel, bm: Basalmembran der fetalen Kapillare, mbs: materner Blutraum (Orig. 9000:1). b) Grenzmembran in der Placenta vom 17. Tag. Drei Schichten von Trophoblast liegen zwischen maternen und fetalen Bluträumen. Abkürzungen wie in Abbildung a. Pfeile weisen auf Cytoplasmavorsprünge, die in korrespondierende Taschen der benachbarten Trophoblastlage eing r e i f e n ( O r i g . 9 0 0 0 : 1 ) . ( A u s WISLOCKI u n d DEMPSEY, A n a t . R e e . 1 2 3 , 1 9 5 5 , p l . 1)

hinein.

Die Schichtenfolge der f e t o m a t e r n e n Grenzschicht w ä r e d a n a c h folgende:

drei t r o p h o b l a s t i s c h e C y t o p l a s m a l a g e n ; 2. B a s a l m e m b r a n ; 3. K a p i l l a r w a n d m i t

1. z w e i b i s

Basalmembran

u n d E n d o t h e l . Zwischen beiden B a s a l m e m b r a n e n l ä ß t sich eine d ü n n e S c h i c h t kollagenen M a t e riales nachweisen. A u c h die U n t e r s u c h u n g d e r m e n s c h l i c h e n P l a c e n t a [170, 1467] m i t d e m E l e k r o n e n m i k r o s k o p erbrachte den Nachweis einer höchst k o m p l e x e n S t r u k t u r der f ü r den Stoffaustausch wichtigen G r e n z s c h r a n k e . Die C h o r i o n z o t t e n sind mit Mikrovilli sehr v e r s c h i e d e n e r E r s c h e i n u n g s f o r m bes e t z t ( A b b . 72). O f t t r a g e n sie b u l b ö s e E n d e n (diese k ö n n e n in j u n g e n S t a d i e n bis zu 3 n

lang

Elektronenmikroskopische Untersuchungen der S t r u k t u r der feto-maternellen Grenzschicht

127

a) A b b . 7 2 . Homo, e l e k t r o n e n o p t i s c h e B i l d e r a u s d e r P l a c e n t a . a) S c h n i t t d u r c h O b e r f l ä c h e e i n e r Z o t t e ( G r a v i d i t ä t 9. Woche') Mikrovilli r a g e n in d e n i n t e r v i l l ö s e n R a u m v o r ( o b e n ) . G r o ß e V a k u o l e n i m a p i k a l e n S y n c y t i u m ( M i t t e ) . L i n k s : T e i l e i n e s S y n c y t i u m k e r n e s . U n t e n : Z w e i LANGHANs-Zellen m i t Z e l l k e r n e n . ( O r i g . 8 0 0 0 : 1 . ) b) B e z i r k d e r S y n c y t i u m o b e r f l ä c h e . E i n i g e g r o ß e V a k u o l e n , d a v o n e i n e in e i n e r g r o b e n P l a s m a v o r s t ü l p u n g ( O r i g . 1 6 0 0 0 : 1 ) . c) R e i f e P l a c e n t a . D ü n n e P a r t i e e i n e r Z o t t e n w a n d . Oben: Z a h l r e i c h e M i k r o v i l l i , d i e in d e n i n t e r v i l l ö s e n R a u m v o r s p r i n g e n . U n t e r d e m S y n c y t i u m f i n d e t sich eine Z o n e , d i e M i t o c h o n d r i e n u n d f e i n e G r a n u l a e n t h ä l t . Sie e n t s p r i c h t w a h r s c h e i n l i c h d e n R e s t e n v o n LANGHANs-Zellen ( h e l l e Z o n e u n t e r d e m d u n k l e n S y n c y t i u m ) . D a r u n t e r B a s a l m e m b r a n des T r o p h o b l a s t e n u n d der Endothelzelle. Reste von kollagenem Material zwischen beiden B a s a l m e m b r a n e n ( O r i g . 1 5 0 0 0 : 1 ) . ( A u s WISLOCKI u n d DEMPSEY, A n a t . R e e . 123, 1955, f i g . 2, 5, 16)

sein, sind

a b e r in d e r reifen

Placenta

viel kürzer;

D u r c h m e s s e r 4 0 bis

100 m,«).

Gelegentlich

f i n d e n sich p l u m p e c y t o p l a s m a t i s c h e A u s s t ü l p u n g e n g e g e n d e n i n t e r v i l l ö s e n R a u m ( A b b . 7 2 b), die mit Mikrovilli besetzt sind.

Im Cytoplasma des Syncytiotrophoblasten,

C h a r a k t e r e l e k t r o n e n o p t i s c h b e s t ä t i g t ist, f i n d e n sich v e r s c h i e d e n a r t i g e

dessen

syncytialer

Einschlüsse:

a) R e i c h l i c h k l e i n e V e s i k e l v o n r u n d e r bis o v a l e r G e s t a l t . D i e s e b e s o n d e r s in d e n b a s a l e n zwei D r i t t e l n d e s Syncytiums. b) Mitochondrien t y p i s c h e r F o r m . c)

Fetttröpfchen.

d ) G r ö b e r e V a k u o l e n in d e r N ä h e d e r M i k r o v i l l i , o b e r f l ä c h l i c h , m i t d i s t i n k t e r A u ß e n m e m b r a n . in d e n R a n d z o n e n . D i e k l e i n e n Vesikel (a) f e h l e n in der reifen P l a c e n t a . Sie s i n d in der reifen P l a c e n t a s t a r k g e b l ä h t .

Zwischen

Häufiger

Ergastoplasmabläschen kommen licht- und

vor.

elektronenmikroskopischer

U n t e r s u c h u n g besteht also Ü b e r e i n s t i m m u n g i m A u f t r e t e n der Mikrovilli ( =

Bürstensaum),

F e t t t r o p f e n und der Mitochondrien. A u c h die gröberen V a k u o l e n sind lichtoptisch

der

nachweisbar.

128

D. S t a r c k : Ontogenie u n d Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Von W i c h t i g k e i t ist d e r H i n w e i s , d a ß l i c h t o p t i s c h v e r g l e i c h b a r e S t r u k t u r e n ( B ü r s t e n s a u m in P l a c e n t a u n d Niere) e l e k t r o n e n m i k r o s k o p i s c h h ö c h s t d i f f e r e n t s t r u k t u r i e r t s i n d . N a c h B O Y D HUGHES [170] sollen die g r o ß e n V a k u o l e n a u s d e n k l e i n e n Vesikeln h e r v o r g e h e n . DEMPSEYWISLOCKI [1467] n e h m e n a b e r völlig v e r s c h i e d e n e N a t u r b e i d e r S t r u k t u r e n a n . D a n a c h w ä r e n die kleinen Vesikel d e r B a s o p h i l i e ( R i b o n u c l e o p r o t e i n ) z u z u o r d n e n u n d e n t s p r e c h e n d e m E r g a s t o p l a s m a . Sie sind n u r in d e r j u n g e n P l a c e n t a » b l ä s c h e n f ö r m i g « u n d w e r d e n m i t d e r S y n t h e s e f e t a l e r P l a s m a p r o t e i n e in B e z i e h u n g g e b r a c h t . S p ä t e r w e r d e n die S y n t h e s e n v o n d e r L e b e r ü b e r n o m m e n ; die B a s o p h i l i e s c h w i n d e t im z w e i t e n D r i t t e l der Gravidität. Über den tatsächlichen vitalen Zustand der Ribonucleoproteine, der stark fixationsabh ä n g i g ist, k ö n n e n k e i n e A u s s a g e n g e m a c h t w e r d e n . Die g r o ß e n , o b e r f l ä c h l i c h g e l e g e n e n B l ä s c h e n sind [1467] d a s R e s u l t a t einer A b s o r p t i o n v o n m a t e r n e m P l a s m a ( P i n o c y t o s e ) . Die LANGHANs-Zellen ( C y t o t r o p h o b l a s t ) d e r j u n g e n P l a c e n t a u n t e r s c h e i d e n sich d e u t lich v o m S y n c y t i o t r o p h o b l a s t e n . P l a s m a u n d K e r n e erscheinen elektronenmikroskopisch weniger dicht. M i t o c h o n d r i e n sind v o r h a n d e n , d o c h sind diese d e u t l i c h g r ö ß e r u n d w e n i g e r z a h l r e i c h als im S y n c y t i u m . E r g a s t o p l a s m a t i s c h e M e m b r a n e n u n d S ä c k e (im S c h n i t t f ä d i g ) s i n d reichlich v o r h a n d e n ( e n d o p l a s m a t i s c h e s R e t i c u l u m ) . Die Z e l l m e m b r a n ist a u ß e r o r d e n t l i c h d e r b . An e i n z e l n e n Stellen s c h i e b t sich d a s P l a s m a des S y n c y t i u m s zwischen b e n a c h b a r t e Cytotrophoblastzellen c e n t a d i f f u s a , Sus scrofa L. b) P l a c e n t a c o t y ein u n d e r r e i c h t g e l e g e n t l i c h die B a s a l m e m b r a n . Diese l e d o n a r i a , Bos taurus L. ( A u s STARCK, 1955, a. a . O., S. 259) ist h o m o g e n , k o n t i n u i e r l i c h , w e n n a u c h d ü n n . Z w i s c h e n b e n a c h b a r t e n LANGHANs-Zellen k ö n n e n S p a l t e n a u f t r e t e n . D e r p e r i p h e r e C y t o t r o p h o b l a s t d e r Zellsäulen u n d d e r T r o p h o b l a s t s c h a l e u n t e r s c h e i d e t sich s t r u k t u r e l l v o n d e n LANGHANs-Zellen. In K e r n n ä h e sind u n r e g e l m ä ß i g e g l y k o g e n h a l t i g e B e z i r k e n a c h w e i s b a r . D a s E r g a s t o p l a s m a ist g l e i c h m ä ß i g e r v e r t e i l t . Z w i s c h e n d e n Zellen l ä ß t sich eine g r a n u l ä r e , i n t e r s t i t i e l l e S u b s t a n z h o h e r D i c h t e n a c h w e i s e n . N e u ist d e r B e f u n d , d a ß a u c h in der reifen P l a c e n t a des M e n s c h e n r e c h t z a h l r e i c h e r e s i d u a l e LANGHANs-Zellen u n t e r d e m S y n c y t i u m v o r k o m m e n . Äußere Form der Placenta. Die ä u ß e r e F o r m d e r A l l a n t o c h o r i o n s p l a c e n t a k a n n s e h r w e c h s e l n . K o m m e n bei zwei v e r s c h i e d e n e n G r u p p e n ä u ß e r l i c h ä h n l i c h e P l a c e n t e n v o r , so ist d a m i t k e i n e s w e g s g e s a g t , d a ß ihre F e i n s t r u k t u r i d e n t i s c h sein m u ß . Die ä u ß e r e F o r m d e r P l a c e n t a ist f ü r die B e u r t e i l u n g e v o l u t i v e r Z u s a m m e n h ä n g e n i c h t o h n e B e d e u t u n g , t r i t t j e d o c h g a n z z u r ü c k g e g e n ü b e r d e r F e i n b a u a n a l y s e . V i e l f a c h h a t sich die U n t e r s c h e i d u n g in »gedehnte« u n d »massige« P l a c e n t e n [37, 1015] b e w ä h r t . G e d e h n t e P l a c e n t e n ( A b b . 73) sind a u s g e d e h n t , m e i s t r e c h t d ü n n u n d u m f a s s e n a n n ä h e r n d die g e s a m t e C h o r i o n o b e r f l ä c h e ( d i f f u s e P l a c e n t a : T y l o p o d a , T r a g u l i d a e , P e r i s s o d a c t y l a , L e m u r o i d e a , C e t a c e a , P h o l i d o t a , Sus, Hippopotamus). Massige P l a c e n t e n sind auf ein b e s t i m m t e s A r e a l d e r C h o r i o n o b e r f l ä c h e lokalisiert u n d stellen ein d i c k e s m a s s i v e s O r g a n d a r . B i l d e t die g a n z e C h o r i o n o b e r f l ä c h e d e r s e h r a u s g e d e h n t e n K e i m b l a s e P l a c e n t a r f l ä c h e (Sus, Hippopotamus usw.), so s p r i c h t m a n a u c h v o n einer P l a c e n t a d i f f u s a . F i n d e n sich die P l a c e n t a r b e z i r k e in m e h r o d e r w e n i g e r g r o ß e r A n z a h l auf einer im ü b r i g e n g l a t t e n K e i m b l a s e n w a n d , so h a n d e l t es sich u m eine P l a c e n t a m u l t i p l e x o d e r c o t y l e d o n a r i a ( A b b . 74). Die P l a c e n t a r f e l d e r w e r d e n als P l a c e n t o m e b e z e i c h n e t . Sie

129

Ä u ß e r e F o r m der P l a c e n t a

b e s t e h e n aus einem f e t a l e n Anteil, dem Cotyledo u n d einem m a t e r n e n Feld der U t e r u s m u c o s a , der C a r u n c u l a . Die Zahl der P l a c e n t o m e k a n n sehr wechseln. In der Regel sind die einzelnen P l a c e n t o m e u m so kleiner, j e zahlreicher sie sind.

A b b . 74. Ovis aries L., P l a c e n t o m e v o n der f e t a l e n F l ä c h e her gesehen, A m n i o n e n t f e r n t Anzahl der Placentome Qiraffa camelopardalis L Capra hircus L Ovis aries L BostaurusL R h y n c h o t r a g u s k i r k i i GÜNTHER

R h y n c h o t r a g u s g u e n t h e r i THOMAS M a d o q u a phillipsi h a r a r e n s i s NEUMANN L i m n o t r a g u s spekei g r a t u s SCLATER S y l v i c a p r a g r i m m i a b y s s i n i c a THOMAS Cervus elaphus L E l a p h u r u s d a v i d i a n u s MILNE-EDW

bei

Artiodactyla

180 90—160 60—100 40—124 80

34, 36 28 14 6 10—12 5

ANDRESEN ANDRESEN ANDRESEN ANDRESEN

1927 1927 1927 1927

WISLOCKI 1 9 4 1

[26] [26] [26] [26] [1457]

Eigene Beob.-Verf. E i g e n e Beob.-Verf. E i g e n e Beob.-Verf. Eigene Beob.-Verf. ANDRESEN 1927 [26] HARRISON-HAMILTON 1 9 5 2

[540]

Capreolus capreolus L 3—5 ANDRESEN 1927 [26] N a c h der A n z a h l der P l a c e n t o m e w u r d e n oligo- u n d p o l y k o t y l e d o n t o p h o r e A r t e n u n t e r s c h i e d e n [26].

A b b . 75. Canis familiaris L., P l a c e n t a z o n a r i a ( E m b r y o 60 m m Scheitel-SteißL ä n g e , 45 T a g e a l t ) 1 Placentargürtei 2 Randhaematom 3 Chorionsack

Starck,

Ontogenie

130

D. S t a r c k : Ontogenie u n d Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Die lokalisierte P l a c e n t a k a n n g ü r t e l f ö r m i g ( P l a c e n t a z o n a r i a ) oder s c h e i b e n f ö r m i g ( P l a c e n t a d i s c o i d a l i s ) sein. Eine vollständige P l a c e n t a z o n a r i a (Abb. 75) f i n d e t sich bei vielen C a r n i v o r a ( C a n i s familiaris L., Vulpes vulpes L., Crocuta crocuta ERXLEBEN, Felis catus L., Panther a tigris L., hier a b e r exzentrisch, Guio guio L., P i n n i p e d i a ) . Bei Procyon lotor L. ist der P l a c e n t a r g ü r t e l o f t u n v o l l s t ä n d i g . Der Gürtel k a n n schließlich in zwei Scheiben aufgelöst w e r d e n (Putorius putorius L. [Abb. 76], P.p. furo L., Martes martes L., M. ¡oiría ERXLEBÉN, Lutra lutra L.). Eine u n v o l l s t ä n d i g e G ü r t e l p l a c e n t a ist v o n Paradoxurus hermaphroditus PALLAS beschrieben. Bei Ursidae bleibt schließlich n u r eine P l a c e n t a r s c h e i b e übrig, die P l a c e n t a ist also diskoidal. E v o l u t i v ist diese F o r m d u r c h R e d u k t i o n einer P l a c e n t a z o n a r i a e n t s t a n d e n , also auf völlig a n d e r e Weise als bei R o d e n t i a oder Simiae. G ü r t e l p l a c e n t e n f i n d e n sich f e r n e r bei Sirenia, H y r a c o i d e a , P r o b o s c i d e a ( k o m b i n i e r t mit P l a c e n t a c o t y l e d o n a r i a ) u n d als u n v o l l s t ä n d i g e r Gürtel bei Orycteropus. Eine einfach diskoidale P l a c e n t a bildet sich bei I n s e c t í v o r a ( A u s n a h m e : Scalopus), Chiroptera, D e r m o p t e r a , T a r sius, P o n g i d a e , einige Simiae ( P a p i o , oft bei Alouatta), Xenarthra, Lagomorpha, R o d e n t i a (bei Castor: nierenförmig). Eine d o p p e l t diskoidale P l a c e n t a k o m m t bei T u p a i i d a e , Simiae (Abb. 77) ( a u ß e r Papio, P o n g i d a e , Homo) v o r . Diese Scheibenplacenten entstehen, imGegensatz zurUrsidenp l a c e n t a , ohne je ein G ü r t e l s t a d i u m d u r c h laufen zu h a b e n . Sie k ö n n e n p r i m ä r als A b b . 76. P l a c e n t a r f o r m e n bei Carnivora. Von oben nach s c h e i b e n f ö r m i g e r W u c h e r u n g s b e z i r k des u n t e n Ursus (diskoidal), Procyon (inkomplette PI. zonaria). Mustela putorius (bidiskoidal), Zorilla (bidiskoidal). Chorions e n t s t e h e n (viele Insectívora, Schwarz: H a e m a t o m e , Flächenansicht u n d Q u e r s c h n i t t e . Chiroptera, Simiae, R o d e n t i a ) oder a b e r ( A u s D E LANGE 1 9 3 3 ) s e k u n d ä r d u r c h R ü c k b i l d u n g eines p r i m ä r diffus z o t t e n t r a g e n d e n Chorions (Erinaceus, Pongidae, Homo [Abb. 78]). Bei B r a d y p o d i d a e e n t s t e h t die diskoidale P l a c e n t a ü b e r eine diffuse, s p ä t e r g e l a p p t e Z w i s c h e n f o r m . Eine s t r e n g e Korrelation zwischen ä u ß e r e r F o r m u n d F e i n s t r u k t u r d e r P l a c e n t a b e s t e h t n u r in der Weise, d a ß invasive P l a c e n t a r f o r m e n i m m e r k o m p a k t sein müssen. So f i n d e n wir, d a ß die h ä m o c h o r i a l e P l a c e n t a im allgemeinen diskoidale F o r m h a t . Aber a u c h dieser Plac e n t a r t y p ist w e d e r genetisch noch f u n k t i o n e l l einheitlich. N a c h der B e s c h a f f e n h e i t der mat e r n e n B l u t r ä u m e k a n n m a n u n t e r den h ä m o c h o r i a l e n P l a c e n t e n L a b y r i n t h p l a c e n t e n ( P l a c e n t a l a b y r i n t h i c a ) u n d Z o t t e n p l a c e n t e n ( P l a c e n t a v i l l o s a = T o p f p l a c e n t a , P l a c e n t a olliformis) u n t e r s c h e i d e n . Bei L a b y r i n t h p l a c e n t e n fließt d a s m a t e r n e B l u t in engen kapillären K a n ä l e n i n n e r h a l b eines v o m Chorion gebildeten S c h w a m m w e r k e s . Bei Z o t t e n p l a c e n t e n f i n d e n wir große einheitliche, allseits v o n T r o p h o b l a s t b e g r e n z t e B l u t r ä u m e . Dieser »intervillöse R a u m « e n t h ä l t m ü t t e r l i c h e s B l u t . Z o t t e n f ö r m i g e A u s w ü c h s e des Chorions ragen in ihn hinein. Z w i s c h e n f o r m e n zwischen L a b y r i n t h - u n d Z o t t e n p l a c e n t a k o m m e n bei A f f e n vor.

131

Äußere Form der Placenta

Riesenzellen. Ü b e r a u s häufig finden sich im graviden Uterus in der U m g e b u n g der F r u c h t k a m m e r oder im Z u s a m m e n h a n g mit F e t a l a n h ä n g e n eigenartig h y p e r t r o p h i e r t e Zellen. Wir bezeichnen alle derartigen Elemente als R i e s e n z e l l e n , u n a b h ä n g i g von H e r k u n f t oder F u n k t i o n

A b b . 7 7 a ) u. b). a) Chiropoies satanas HOFFMANNSEGG (Ceboidea), P l a c e n t a bidiskoidalis ( F e t 100 m m ScheitelSteiß-Länge). Rechts ( I n s e r t i o n der N a b e l s c h n u r ) H a u p t p l a c e n t a . (Aus STARCK, 1956.) b) Ceropithecus aethiops L . (Cercopithecoidea), P l a c e n t a bidiskoidalis

(Abb. 128). Das S c h r i f t t u m über sie ist sehr umfangreich und widerspruchsvoll. Nur in wenigen Fällen sind wir über die H e r k u n f t , in keinem einzigen Fall aber zuverlässig über die B e d e u t u n g informiert. Um so l e b h a f t e r ist die H y p o t h e s e n b i l d u n g . Der größte Teil dieser Zellen ist offensichtlich trophoblastischer A b k u n f t (fetal). Daneben spielen möglicherweise mesenchymale 9*

132

D. S t a r c k : Ontogenie u n d Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

materne Elemente (Deciduazellen) eine Rolle. Die Herkunft von maternen Epithelien ist mit Sicherheit nur f ü r die degenerativen Symplasmen im Bereich der uterinen Drüsen bei Sciuridae und Lagomorpha (teilweise auch Paraxonia und Primates) anzunehmen. MOSSMAN [ 9 0 1 ] unterscheidet: A. R i e s e n z e l l e n kunft:

trophoblastischer

Her-

1. E i n k e r n i g : sie dringen in die Decidua ein, k ö n n e n hier eine basale Schicht bilden u n d persistieren o f t n a c h der G e b u r t ( R o d e n t i a , Carnivora, Homo) 2. Vielkernig: abgelöste Massen des S y n c y t i o t r o p h o b l a s t (besonders Oryctolagus) B. R i e s e n z e l l e n e p i t h e l i a l e r ( m a t e r n e r ) Herkunft: N u r d e g e n e r a t i v e D r ü s e n s y m p l a s m e n (Oryctolagus, Sciuridae, P r i m a t e s , P a r a x o n i a ) C. R i e s e n z e l l e n u n k l a r e r

Herkunft:

1. Multinucleare Deciduazellen ( I n s e c t i v o r a , Rodentia) 2. «Glande myometriale» v o n ANCEL u n d BOUIN, decidual 3

A b b . 78. Homo, Keimblase mit E m b r y o , e t w a 10 m m Scheitel-Steiß-Länge. Der g e s a m t e T r o p h o b l a s t ist noch z o t t e n t r a g e n d (Chorion f r o n d o s u m ) 1 Nabelstrang 2 Dotterbläschen 3 Chorionhöhle

4 Vasa umbilicalia 5 Amnion 6 Chorion

3. H y p e r t r o p h i e r t e Endothelzellen ( I n s e c t i v o r a , Primates, Rodentia).

Neuerdings hat WARD-ORSINI [1378] an engseriierten Stadien von Mesocricetus auratus W A T E R H . das Problem erneut untersucht und die Riesenzellen nach der Lokalisation und dem Entstehungszeitpunkt in vier Gruppen unterteilt. Sie unterscheidet:

A. P r i m ä r e Riesenzellen aus T r o p h o b l a s t v o m a b e m b r y o n a l e n u n d lateralen Bereich, s p ä t e r v o m u n t e r e n lateralen R a n d des T r ä g e r s . B. S e k u n d ä r e Riesenzellen v o n oberflächlichen T r ä g e r p o r t i o n e n . C. T e r t i ä r e Riesenzellen tief im m a t e r n e n Gewebe in Beziehung zu m a t e r n e n Gefäßen. H e r k u n f t v o n a b g e w a n d e r t e n Trophoblastzellen. D. E n d o v a s k u l ä r e Zellen, ähnlich wie C, dringen im Gegensatz zu C a b e r weiter in die Decidua vor u n d h y p e r trophieren n i c h t so s t a r k wie C.

Auf Grund dieser Befunde ist die Autorin geneigt, alle Riesenzellen als Trophoblastderivate anzusehen. Für den Goldhamster wird diese A b k u n f t als sicher betrachtet. Alle Riesenzellen haben eine Reihe von Eigenschaften gemeinsam. Sie sind stark hypertrophiert und können sich nicht mehr mitotisch teilen. Alle haben die Neigung, sich an Oberflächen anzuschmiegen. Sie können wandern und zeigen dabei eine Tendenz, gegen den Blutstrom in den Arterien aufzusteigen. Sie neigen dazu, Syncytien zu bilden und sind außerordentlich labil. Über die F u n k t i o n d e r R i e s e n z e l l e n ist nichts bekannt. Offenbar spielt eine gewisse Gruppe eine Rolle bei der Invasion ins mütterliche Gewebe. Sie können proteolytische Fermente bilden (nachgewiesen f ü r Cavia [129—131]) und können phagocytieren. Hierher gehören vor allem die vielkernigen Riesenzellen der Nager. Wiederholt wurde den Riesenzellen die Funktion einer endokrinen Drüse («Glande myometriale») zugesprochen, ohne daß es indessen gelungen wäre, Nachweise der Sekretbildung zu führen. Für einen Teil der Riesenzellen kann eine stoffliche Leistung in dem Sinne angenommen werden, daß sie Nähr- und Aufbaustoffe f ü r den Keim

133

Kreislauf in d e r P l a c e n t a

bereitstellen. Sie können somit als Hilfseinrichtung f ü r die E r n ä h r u n g des Keimes angesprochen werden. Glykogenspeicherung ist in den »decidualen Riesenzellen« nachgewiesen worden. Eine besondere Stellung n e h m e n die endovaskulären Riesenzellen ein. Ihre Lokalisation in den Gef ä ß e n und ihre weite E n t f e r n u n g von fetalen Geweben haben die meisten Autoren v e r a n l a ß t , sie als h y p e r t r o p h i e r t e Endothelzellen anzusprechen. WARD-ORSINI [1378] k o n n t e bei Mesocricetus jedoch zeigen, daß sie zunächst auf einem i n t a k t e n Endothel sitzen. Übergangsformen k o m m e n nicht vor. Das Endothel wird erst s e k u n d ä r zerstört. Ihre H e r k u n f t vom T r o p h o b l a s t e n 7

A b b . 79. E n d o v a s k u l ä r e Riesenzellen ( h y p e r t r o p h i e r t e E n d o t h e l z e l l e n ? ) in d e n s u b p l a c e n t a r e n K n ä u e l a r t e r i e n v o n Macroscelides spec. ( N a c h STARCK, 1949) 1 Mehrkernige hypertrophierte Endothelzellen

2 Histiotrophe

ist wahrscheinlich. Ihre F u n k t i o n ist unklar. Bei Macroscelididae w u r d e ihnen ebenfalls eine stoffliche Leistung zugesprochen [1196] (Abb. 79). J e d o c h ist auch d a r a n zu denken, d a ß sie eine Rolle beim U m b a u des Gefäßsystems w ä h r e n d der P l a c e n t a t i o n spielen (Macaca [1031 bis 1033]) und d a ß sie vielleicht einen rechtzeitigen Verschluß m a t e r n e r Gefäße u n t e r der Geburt vorbereiten. Über die Auffassung verschiedener Autoren informiert die Tabelle X (S. 135). H i s t o c h e m i s c h e U n t e r s u c h u n g e n [1121] an d e n s e k u n d ä r e n Riesenzellen der R a t t e u n d d e r M a u s e r g a b e n s t a r k e , d u r c h R i b o s e n u c l e o t i d e h e r v o r g e r u f e n e Basophilie des C y t o p l a s m a s . Die I n t e n s i t ä t dieser Basophilie ist bei v e r s c h i e d e n e n R e i f e z u s t ä n d e n s e h r k o n s t a n t , so d a ß auf a n h a l t e n d e A k t i v i t ä t geschlossen w i r d . G l y k o g e n ist n u r s p ä r l i c h v o r h a n d e n , ebenso w e n i g s a u r e P h o s p h a t a s e . I m G e g e n s a t z zu WISLOCKI [1462] u n d GEREBTZOFF [ 4 2 9 a ] f a n d d e r A u t o r keine alkalische P h o s p h a t a s e . H i n g e g e n k o m m e n d o p p e l b r e c h e n d e , acetonlösliche, s u d a n o phile L i p i d e in d i f f u s e r V e r t e i l u n g v o r . E i g e n f l u o r e s z e n z k o n n t e n i c h t e i n d e u t i g b e o b a c h t e t w e r d e n . Im C y t o p l a s m a d e r Riesenzellen f a l l e n d e r BAKER-Test, die P l a s m a l - u n d die P s e u d o p l a s m a l r e a k t i o n p o s i t i v a u s . Die a u ß e r o r d e n t l i c h k o m p l i z i e r t e s t o f f l i c h e D i f f e r e n z i e r u n g e r s c h w e r t die f u n k t i o n e l l e D e u t u n g . H i n w e i s e auf B i l d u n g v o n P l a c e n t a r s t e r o i d e n in den Riesenzellen e r g a b e n sich n i c h t a u s diesen U n t e r s u c h u n g e n .

Kreislauf in der Placenta. Über die Z i r k u l a t i o n in d e r S ä u g e r p l a c e n t a liegen bisher wenig e x a k t e Angaben vor. Physiologische U n t e r s u c h u n g e n bereiten erhebliche technische Schwierigkeiten und können aus Materialgründen n u r an wenigen Formen d u r c h g e f ü h r t werden. Verallgemeinerungen aus den B e f u n d e n an einer Art, wie sie sich besonders im medizinischen S c h r i f t t u m gelegentlich finden, sind nicht zulässig, denn bei den sehr verschieden s t r u k t u r i e r t e n P l a c e n t a r t y p e n k o m m e n wahrscheinlich auch erhebliche Unterschiede im physiologischen Verhalten vor. Rückschlüsse aus morphologischen B e f u n d e n auf die Mechanik der

D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

134

Zirkulation sind n u r bedingt möglich. Hierzu ist z u n ä c h s t eine subtile Analyse der S t r o m b a h n e n notwendig, die ebenfalls große technische Schwierigkeiten bereitet und bisher n u r f ü r wenige F o r m e n vorliegt. I m m e r h i n haben sich einige allgemeine G e s i c h t s p u n k t e ergeben. MOSSMAN [900, 901] h a t zuerst darauf hingewiesen, daß der B l u t s t r o m in den m a t e r n e n u n d fetalen Gefäßen gegensinnig gerichtet ist. Die uterinen Arterien verzweigen sich an der fetalen Seite der P l a c e n t a . Das Blut fließt also in der resorbierenden Gefäßstrecke von der fetalen zur m a t e r n e n Seite. U m g e k e h r t s t r ö m t das Blut in den fetalen S t r o m b a h n e n von der P l a c e n t a r b a s i s zur fetalen Seite. Diese MossMANSche Regel t r i f f t , soweit b e k a n n t , f ü r f a s t alle E u t h e r i a zu und gilt sowohl f ü r S e m i p l a c e n t e n ( U n g u l a t a ) wie f ü r L a b y r i n t h p l a c e n t e n (Macroscelides, Chiroptera, Orydolagus, Mus, Felis, Canis [71, 1196]). Bisher sind n u r die Verhältnisse bei Tenrec nicht mit dieser Regel in Ü b e r e i n s t i m m u n g zu bringen [449], Auf die Verhältnisse in der Z o t t e n p l a c e n t a (Simiae, Homo), die Besonderheiten darbieten, wird u n t e n z u r ü c k z u k o m m e n sein. MOSSMAN h a t bereits darauf hingewiesen, d a ß die gegensinnige S t r o m r i c h t u n g des Blutes gegenüber von der Mutter zumFoet von der Mutter vomFoet einer P a r a l l e l s t r ö m u n g erhebliche Vorteile f ü r ^-0=4 0=4 — ^ — 0=2 die Diffusionsleistung bietet. Das z u s t r ö m e n d e Co2=8^\y/^Co2=8 Co2=80\/^CO2-10 m a t e r n e Blut ist reich an N ä h r s t o f f e n u n d 0 3 (Abb. 80). Der Gehalt an diesen Stoffen sinkt zur Vene hin d a u e r n d ab, während sich gleichzeitig das fetale Blut mit den N ä h r s t o f f e n anreichert, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht wird. Das a b s t r ö m e n d e fetale Blut erreicht schließlich den gleichen Gehalt an N ä h r s t o f f e n u n d 0 2 , wie das z u s t r ö m e n d e m a t e r n e Blut. Verlaufen aber die beiden Vo=2 0-3^ B l u t s t r ö m e parallel, so wird allenfalls ein 0=2 Vo=3 Ausgleich erreicht. Die z u m Feten f ü h r e n d e CO2=9 CO2=10 CO2=9 CO2=10 Nabelvene k a n n aber m a x i m a l n u r den gleizur Mutter vomFoet zur Mutter zum Foet chen 0 2 - und N ä h r s t o f f g e h a l t erreichen, wie er in der ableitenden m a t e r n e n Vene zu finden Abb. 80. Oegensinnige Richtung des Blutstromes ist. Eine Gasanalyse des Blutes der Vena (a) gewährleistet eine bessere Diffusionsleistung als gleichgerichteter Blutstrom (b) in maternen und fetalen uterina und der Vena umbilicalis zeigt jedoch Placentargefäßen, MOSSMANSCHE Regel. (Nach NOER) die tatsächliche Differenz im Gasgehalt. Versuche an Placentarmodellen ( D u r c h s t r ö m u n g langer in K o n t a k t befindlicher R ö h r e n s y s t e m e mit permeabler W a n d [939]) e r b r a c h t e n die B e s t ä t i g u n g der theoretischen Schlüsse.

II

II

a

b

F u n k t i o n e n d e r P l a c e n t a . Die P l a c e n t a dient als f e t o m a t e r n e l l e s A u s t a u s c h o r g a n . Sie ist, wie alle derartigen Organe (Lunge, D a r m , H a u t , Niere) durch das Vorhandensein durchlässiger Membranflächen gekennzeichnet. Die S t r u k t u r dieser Membran wechselt nach Alter ( E n t w i c k l u n g s s t a d i u m ) und Species. Ebenso verschieden sind die physikalisch-chemischen und physiologischen Q u a l i t ä t e n . Der diaplacentare S t o f f a u s t a u s c h h ä n g t von der Beschaffenheit der M e m b r a n und von der N a t u r und Molekulargröße der ü b e r t r e t e n d e n Substanzen ab. Daneben ist die P l a c e n t a eine b e d e u t e n d e H o r m o n b i l d u n g s s t ä t t e . Die Analyse der P l a c e n t a r f u n k t i o n e n ist nur mit den Methoden der experimentellen P h y siologie möglich. Daneben h a t die histochemische U n t e r s u c h u n g B e d e u t u n g gewonnen u n d wichtige A u f k l ä r u n g e n gebracht.

135

Kreislauf in der P l a c e n t a Tabelle X

V o r k o m m e n v o n Riesenzellen im g r a v i d e n U t e r u s der E u t h e r i a u n d D e u t u n g s v e r s u c h e ü b e r H e r k u n f t und Bedeutung Autor und J a h r MAXIMOW 1 8 9 8 [ 8 5 1 ]

Species

Herkunft und vermutete Bedeutung

Oryctolagus

Mesenchymatische glykogenhaltige Elemente, dringen stellenweise ins E n d o t h e l vor. Teilweise endothelial

MINOT 1889 [878]

Oryctolagus

GOLDMANN 1 9 1 2 [ 4 5 4 ]

Mus musculus

OERARD 1 9 2 3 [ 4 2 3 ]

Nasilio

brachyrhynchus

OERARD 1 9 2 5 [ 4 2 3 , 4 2 3 a ]

Sorex,

Rattus

MOSSMAN 1 9 2 6 [ 9 0 0 ]

Oryctolagus

Mesometral. E n t s t e h e n m a t e r n in Gefäßscheide

1927 [1107]

»Monster cells«, a n t i m e s o m e t r a l . H e r k u n f t u n k l a r L.

Endothelial u n d glykogenhaltige Deciduazellen SMITH

Deciduale Riesenzellen (endokrine F u n k t i o n ) und Endothelzellen Periarteriell, decidual

Oryctolagus

Trophoblastisch

GROSSER 1 9 2 8 [ 4 8 8 ]

Centetes

E n d o t h e l h y p e r t r o p h i e . V o r b e r e i t u n g des p u e r p e ralen Verschlusses

FROBOESE 1 9 3 1 [ 4 0 5 a ]

Oryctolagus

Riesenzellen in der O b p l a c e n t a (cf. pg. 194) aus m a t e r n e m E p i t h e l , m y o m e t r a l e Zellen decidual.

SELYE u. MYKEOWN 1935

Rattus

»Metrial gland« m i t n u t r i t i v e r F u n k t i o n . Glykogenhaltig. H e r k u n f t decidual

GOETZ 1936 [449]

Tenrec

Die e n d o v a s k u l ä r e n Zellen sollen v o n Muskelzellen h e r s t a m m e n in Analogie zu den epitheloiden Zellen der arterio-venösen A n a s t o m o s e n . K o n t r a k t i l i t ä t , B e d e u t u n g f ü r R e g u l a t i o n der B l u t zirkulation

MOSSMAN 1 9 3 7 [ 9 0 1 ]

Allgemein, besonders Rodentia

Z u m großen Teil t r o p h o b l a s t i s c h , teilweise decid u a l . E n d o t h e l h y p e r t r o p h i e sehr p r o b l e m a t i s c h Cf. Ü b e r s i c h t S. 132

WISLOCKI u . STREETER 1 9 3 8

Macaca mulatta

Sicher nicht f e t a l , da sie tief im m a t e r n e n Gewebe e n t s t e h e n . H a b e n nichts m i t p u e r p e r a l e m Verschluß zu t u n , da sie f r ü h verschwinden. H e r k u n f t endothelial, z. T . aus s e k u n d ä r e r Gefäßwand

SANSOM

[1153]

[1474]

MOSSMAN

1939 [907J

RAMSAY

1949 [1031]

ZIMMERMANN

Citellus tridecimlineatus, MITCHELL allgemein bei Sciuridae

Mononucleäre basale scher H e r k u n f t .

Macaca mulatta

H e r k u n f t der e n d o v a s k u l ä r e n Zellen fraglich. Bed e u t u n g f ü r U m b a u der P l a c e n t a r z i r k u l a t i o n . G e f ä ß v e r s c h l u ß . Sie ähneln d e n C y t o t r o p h o b l a s t zellen

ZIMMERMANN

Riesenzellen

trophoblasti-

STARCK 1949 [1196]

Macroscelides

VAN DER HORST 1950 [653]

Elephantulus rupestris sorti CHUBB

BRAMBELL 1 9 4 5 , 1 9 5 5

Soricidae

Trophoblastisch

DAVIES u n d HALMI 1953 [301]

Oryctolagus

Obplacenta-Riesenzellen aus g l a t t e n Muskelzellen des M y o m e t r i u m s

[179, 185]

WARD-ORSINI

1954 [1378]

MEISTER-DAVIS 1 9 5 3 [ 8 6 0 ]

Mesocricetus

1. Periarterielle Deciduazellen; 2. e n d o v a s k u l ä r e Zellen, E n d o t h e l h y p e r t r o p h i e ? oder t r o p h o b l a s t i s c h ? 3. Deciduazellen in G e f ä ß w a n d u n d E n d o m e t r i u m . B e d e u t u n g n u t r i t i v , bei 2 vielleicht G e f ä ß v e r s c h l u ß jame-

auratus WATERH.

Echinosorexgymnurus

H e r k u n f t m a t e r n . Scheidenzellen der G e f ä ß w a n d , decidual. Blockieren die Arterie. E n d o v a s k u l ä r e Zellen

P r i m ä r e , s e k u n d ä r e , t e r t i ä r e Riesenzellen und endov a s k u l ä r e Zellen. Alte Zellen sind t r o p h o b l a stischer H e r k u n f t . F u n k t i o n u n b e k a n n t cf. pg. 132

RAFFLES T r o p h o b l a s t i s c h , im basalen Teil der Mononucleär. F u n k t i o n u n b e k a n n t

Placenta.

136

D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Die Placenta als Ernährungsorgan. Embryotrophe. Die E r n ä h r u n g des Keimes erfolgt durch A u f n a h m e von Nähr- und A u f b a u s t o f f e n ( E m b r y o t r o p h e ) aus dem Bestand des m ü t t e r l i c h e n Organismus über die F e t a l a n h ä n g e . E m b r y o t r o p h e k a n n aus dem mütterlichen Blut e n t n o m m e n werden, sie k a n n aber auch in F o r m von Gewebsprodukten (Drüsensekret) oder von Zerfallsp r o d u k t e n m a t e r n e r Gewebe bereitgestellt werden. Bei ausgedehnten epitheliochorialen Placenten s t e h t die E r n ä h r u n g durch G e w e b s p r o d u k t e im Vordergrund. Doch k o m m t auch bei derartigen Formen ( S . 224) E n t n a h m e von N ä h r s t o f f e n aus dem Blut vor. GROSSER unterscheidet daher folgende G r u p p e n fetaler N a h r u n g [483, 486]: a) H i s t i o t r o p h e s t a m m t aus maternem Gewebe 1. histiogen (Sekrete usw.) 2. histiolytisch (Gewebszerfall, Blutextravasate)

b)

Hämotrophe

stammt aus strömendem maternem Blut. Aufnahme dur c h Diffusion oder Resorption

Der h ä m o t r o p h e n P h a s e der E r n ä h r u n g geht häufig eine histiotrophe Phase voraus (Homo). Die A u f n a h m e von Zerfallsprodukten aus Blutergüssen ( R a n d h ä m a t o m der Carnivora, zentrale Blutbeutel usw.) fällt n a t u r g e m ä ß u n t e r den Begriff der histiotrophen E r n ä h r u n g . Die chemische Z u s a m m e n s e t z u n g der Histiotrophe ist k a u m erforscht. Sie e n t h ä l t Glykogen, Fette, Proteine (bis 10%) und gegebenenfalls A b b a u p r o d u k t e des Hämoglobins. Austausch in der Placenta. Der A u s t a u s c h von H 2 0 , kristalloiden Stoffen lind niedermolekularen Substanzen erfolgt durch Diffusion. Hochmolekulare Substanzen werden gegebenenfalls durch a k t i v e Zelleistung ü b e r t r a g e n . Als allgemeine Regel k a n n angegeben werden, d a ß Substanzen bis zu einem Molekulargewicht von 350 durch Diffusion ü b e r t r e t e n [689], Die Permeabilität der P l a c e n t a h ä n g t n a t u r g e m ä ß von der Dicke u n d der Schichtenfolge der Gewebe zwischen m ü t t e r l i c h e m und f e t a l e m B l u t s t r o m ab. Daher k o m m t der GROssERsdien T y p e n klassifikation der P l a c e n t a eine große physiologische B e d e u t u n g zu, wenn sie auch nicht ohne E i n s c h r ä n k u n g funktionell a u s g e d e u t e t werden k a n n . Hochmolekulare Stoffe, die die menschliche P l a c e n t a r s c h r a n k e überwinden (Vitamin A, y-Globulin, Antikörper), werden von der epitheliochorialen P l a c e n t a der U n g u l a t e n zurückgehalten. U n t e r s u c h u n g e n mit Isotopenm a r k i e r u n g b r a c h t e n die Bestätigung, d a ß die P l a c e n t a f ü r viele Stoffe ein Speicherungsvermögen besitzt u n d d a ß sie a k t i v an den Stoffwechselprozessen beteiligt ist. Die elektiven Fähigkeiten der P l a c e n t a werden besonders deutlich in jenen Fällen, in denen große Moleküle ohne Schwierigkeiten ü b e r t r e t e n , niedermolekulare Stoffe aber zurückgehalten werden. So soll [542a] beim Menschen gereinigtes Diphterie-Antiserum von der P l a c e n t a z u r ü c k g e h a l t e n werden, w ä h r e n d rohes A n t i s e r u m von der M u t t e r auf das Kind ü b e r t r i t t (Schleppersubstanzen). Wesentlich ist die auf G r u n d von I s o t o p e n m a r k i e r u n g gewonnene E r k e n n t n i s , d a ß der Austausch zwischen M u t t e r und Kind erstaunlich hoch ist und sich nicht auf die S u b s t a n z m e n g e n b e s c h r ä n k t , die zum A u f b a u des Fetalkörpers notwendig sind. Beim menschlichen F e t u s in der 35. Woche treten je S t u n d e 3,6 Liter H 2 0 durch die P l a c e n t a r s c h r a n k e auf den F e t u s über. Das b e d e u t e t , d a ß die Amnionflüssigkeit innerhalb einer S t u n d e zweimal gewechselt wird. Gegen E n d e der G r a v i d i t ä t sinkt dieser W e r t wieder ab ( E r n e u e r u n g der Amnionflüssigkeit alle drei S t u n d e n ) . Der Austausch von Na C1 erfolgt wesentlich langsamer. Zwar besteht ein Gleichgewicht zwischen m a t e r n e m u n d f e t a l e m Blut in Bezug auf Na u n d C1 Ionen. Der Austausch von N a und C1 ist jedoch erheblich g e d ä m p f t , und zwar bei epitheliochorialen Placenten s t ä r k e r als bei hämochorialen. Von besonderem Interesse ist der Mechanismus der Ü b e r t r a g u n g v o n C a l c i u m u n d P h o s p h o r auf den Feten, da der hohe Bedarf der vom Keim a u f z u b a u e n d e n H a r t s u b s t a n z e n (Skelett, Gebiß) gedeckt werden m u ß . Es ist seit langem b e k a n n t , daß der Bedarf der graviden

137

Die Placenta als Ernährungsorgan. A u s t a u s c h

F r a u an Ca e t w a d a s D o p p e l t e der N i c h t g r a v i d e n b e t r ä g t . Ist die Z u f u h r an Ca mit der N a h r u n g w ä h r e n d der S c h w a n g e r s c h a f t u n z u r e i c h e n d , so w e r d e n C a l c i u m d e p o t s der M u t t e r mobilisiert. Es b e s t e h t also ein d a u e r n d e r A b s t r o m von Ca-Ionen z u m F e t e n hin. D e n n o c h ist der CaG e h a l t des f e t a l e n B l u t e s g e g e n ü b e r d e m der M u t t e r deutlich e r h ö h t . Das gleiche gilt f ü r Phosphor. H i s t o c h e m i s c h ist Calcium in der P l a c e n t a n a c h w e i s b a r . Hierbei m u ß a b e r u n t e r s c h i e d e n w e r d e n , ob es sich u m C a - A b l a g e r u n g in n e k r o b i o t i s c h e m Gewebe oder u m a u s n u t z b a r e CaD e p o t s h a n d e l t . H ä u f i g f i n d e t sich Ca in der U m l a g e r u n g s z o n e (reife P l a c e n t a R o d e n t i a , Homo). Bei N a g e r n l ä ß t sich Ca im S y n c y t i u m , bei Sus im S t r o m a des A l l a n t o c h o r i o n s nachweisen. Da diese C a - A b l a g e r u n g e n s t e t s mit Glykogen u n d P h o s p h a t a s e v o r k o m m e n k o m b i n i e r t sind, d ü r f t e es sich u m physiologisch n o t w e n d i g e D e p o t s h a n d e l n . Bei der K a t z e l ä ß t sich Ca in Riesenzellen ( d e c i d u a l ? ) nachweisen. Reichliche Ca-Ablagerungen k o m m e n in den H i p p o m a n e s vor. Ihre B e d e u t u n g ist u n b e k a n n t . Über den Eisen-Stoffwechsel in der P l a c e n t a sind wir wegen der leicht e n histochemischen N a c h w e i s b a r k e i t von F e - I o n e n g u t u n t e r r i c h t e t . In der epitheliochorialen P l a c e n t a des Schweines f i n d e t sich reichlich Eisen in den m a t e r n e n D r ü s e n e p i t h e l i e n u n d im U t e r i n s e k r e t . Bei U n g u l a t e n u n d P r o s i m i a e k o m m e n kleine B l u t e x t r a v a s a t e vor. Die Zerfallsp r o d u k t e sind in der U t e r i n m i l c h e n t h a l t e n u n d werden mit dieser resorbiert. W e s e n t l i c h ausg e p r ä g t e r sind E x t r a v a s a t e in der C a r n i v o r e n - P l a c e n t a . Hier scheint die P h a g o c y t o s e u n d Res o r p t i o n von e x t r a v a s i e r t e m Material die ausschließliche Quelle f ü r Fe zu sein. Das g r ü n e Pigm e n t dieser P l a c e n t e n ( U t e r o v e r d i n , g r ü n e r S a u m der H u n d e p l a c e n t a ) wird d u r c h A b b a u p r o d u k t e des H ä m o g l o b i n s h e r v o r g e r u f e n . F r ü h s t a d i e n von N a g e r n zeigen in m a t e r n e m O b e r f l ä c h e n - u n d D r ü s e n e p i t h e l deutliche E i s e n r e a k t i o n . Das Fe wird a u s der Flüssigkeit im C a v u m u t e r i bis in relativ s p ä t e Stadien d u r c h den D o t t e r s a c k resorbiert (S. 121). Es l ä ß t sich in der s u p r a n u c l e ä r e n Zone der Epithelzellen des visceralen D o t t e r s a c k b l a t t e s nachweisen. Bei Myotis ist Fe im S t r o m a u n d S y n c y t i u m des tiefen L a b y r i n t h a b s c h n i t t e s n a c h w e i s b a r . Bei Sorex [1476] f i n d e t sich e t w a s Fe im D r ü s e n e p i t h e l u n d im L u m e n . Die spezifische R e s o r p t i o n s z o n e liegt hier im T r o p h o b l a s t r i n g (S. 151). Bei Homo wird j e d e n f a l l s in ( A u s H U G E T T U . HAMMOND 1 9 5 2 ) s p ä t e r e n S t a d i e n , d a s Fe v o m F e t e n im w e s e n t lichen Fe-haltigen B e s t a n d t e i l e n des B l u t p l a s Blutzucker Blutzucker mas, n i c h t d e m H ä m o g l o b i n , e n t n o m m e n . matern. fetal Sehr eigenartig sind die V e r h ä l t n i s s e des K o h l e h y d r a t s t o f f w e c h s e i s in der P l a c e n t a . In der Regel ist der Blutzuckerspiegel bei F e t e n niedriger als bei den M u t t e r t i e r e n ( A u s n a h m e Artiodactyla).

mg % Sus scrofa L. Bos taurus L. Canis familiaris Oryctolagus Rattus Homo Homo Homo

L.

100 100 110 140 112 120 132 106

mg% 139 110 65 103 69 80 110 75,2

N u n ist a b e r zu b e a c h t e n , d a ß d a s m a t e r n e Blut f a s t n u r Glucose e n t h ä l t , w ä h r e n d im fet a l e n B l u t vor allem F r u c t o s e (70 bis 8 0 % ) n e b e n wenig Glucose v o r k o m m t . Glucose k a n n also die P l a c e n t a r s c h r a n k e ü b e r w i n d e n , F r u c tose a b e r n i c h t . N a c h HUGETT [685—690] b e s t e h e n zwei W e g e der H e x o s e ü b e r t r a g u n g bei Ovis aries. Glucose k a n n d u r c h Diffusion auf den F e t ü b e r g e h e n . D a n e b e n k o m m t a k t i v e U m w a n d l u n g v o n Glucose in F r u c t o s e in der P l a c e n t a vor. Die B e d e u t u n g der U m w a n d l u n g in F r u c t o s e in der F r u c h t ist u n b e k a n n t . Glykogen ist in v e r s c h i e d e n e n P a r t i e n der F e t a l a n h ä n g e bei allen F o r m e n nachgewiesen w o r d e n . W e n n die A n g a b e n der A u t o r e n n i c h t i m m e r m i t e i n a n d e r ü b e r e i n s t i m m e n , so ist zu b e a c h t e n , d a ß die Lokalisation der S t o f f w e c h s e l p r o d u k t e in v e r s c h i e d e n e n A l t e r s p h a s e n e n t s p r e c h e n d d e m U m b a u der P l a c e n t a , s t a r k wechseln m u ß . Bei Sus f i n d e t sich Glykogen im C h o r i o n - E p i t h e l u n d - S t r o m a . I m E p i t h e l der Chorionblasen erhält es sich länger als an a n d e r e n

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D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Stellen. Bei Carnivora f i n d e t sich f r ü h Glykogen im E n d o m e t r i u m , schwindet aber am Nidationsort rasch u n d fehlt der Placenta. WISLOCKI und DEMPSEY [1463] nehmen an, d a ß die Gefäßversorgung bei der K a t z e so gut ist, daß Glykogendepots überflüssig werden. Bei R o d e n t i a f i n d e t sich im allgemeinen Glykogen in g e f ä ß n a h e n Deciduazellen und im visceralen D o t t e r s a c k b l a t t (Mus ab 10. Tag), jedoch nie im parietalen D o t t e r s a c k b l a t t , im L a b y r i n t h und selten im S y n c y t i u m (Rattus 12. T a g in Trophoblastriesenzellen [1462]). Bei Myotis [1427, 1428] f i n d e t sich sehr reichlich Glykogen in der p a r a p l a c e n t a r e n Decidua und in den prismatischen Zellen an der Exocoelfläche des Dottersackes (hier bis zur Geburt). Spärlich k o m m t es in der übrigen Decidua im Amnionepithel und T r o p h o b l a s t e n vor. Es fehlt im S y n c y t i u m des L a b y r i n t h s . Bei Sorex [1476] t r i t t es im Uterinsekret, im T r o p h o b l a s t r i n g und im E n t o d e r m des visceralen D o t t e r s a c k b l a t t e s auf. Beim Menschen k a n n Glykogen in der Decidua, in der Choriobasalis und im T r o p h o b l a s t e n , besonders im C y t o t r o p h o b l a s t der Zellsäulen nachgewiesen werden. Allgemein läßt sich feststellen, d a ß Glykogen sich an Orten geringer O x y d a t i o n findet, sei es, d a ß die Gefäßversorgung schlecht ist, sei es, daß oxydierende F e r m e n t e fehlen. A u ß e r d e m ist G l y k o g e n v o r k o m m e n meist mit der Lokalisation alkalischer P h o s p h a t a s e gekoppelt. Nach DEMPSEY und WISLOCKI [1460—1465, 1476] geht der Glykogensynthese eine Dephosphorylierung von H e x o s e p h o s p h a t voraus. Daher ist die Glykogenbildung an die Anwesenheit eines p h o s p h a t spaltenden F e r m e n t e s g e b u n d e n . Weiterhin ist b e m e r k e n s w e r t , d a ß der Glykogengehalt der P l a c e n t a u n a b h ä n g i g v o m Blutzuckerspiegel der M u t t e r und von der I n t e n s i t ä t des Zuckert r a n s p o r t e s in der P l a c e n t a ist. Das Glykogen in der P l a c e n t a h a t also o f f e n b a r eher mit dem Eigenstoffwechsel des Organs ( W a c h s t u m ) als mit der T r a n s p o r t f u n k t i o n etwas zu t u n . Neben der B e d e u t u n g f ü r den Kohlehydratstoffwechsel k o m m t den P h o s p h a t a s e n eine wesentliche Rolle bei der Resorption der F e t t e zu. P h o s p h a t a s e n finden sich daher regelmäßig in der Plac e n t a und zwar besonders in der Grenzschicht zwischen m a t e r n e r und fetaler B l u t b a h n . J e d o c h ist der P h o s p h a t a s e g e h a l t oft (dagegen WIMSATT [1427—1428]) u m g e k e h r t proportional dem Gehalt an Ribosenucleoproteiden. Das Problem ist durch die T a t s a c h e erheblich kompliziert, d a ß es zahlreiche substratspezifische P h o s p h a t a s e n gibt. P h o s p h a t a s e n verschiedener H e r k u n f t zeigen eine ganz unterschiedliche Empfindlichkeit gegen F e r m e n t g i f t e . Der S y n c y t i o t r o p h o b l a s t von Cavia u n d Homo e n t h ä l t P h o s p h a t a s e n , die alle g e p r ü f t e n P h o s p h a t e spalten. Über das Vork o m m e n von P h o s p h a t a s e n m a g Tabelle X I informieren. F e t t e u n d L i p o i d e sind in den verschiedenen Anteilen der P l a c e n t a nachweisbar. Der physiologische Mechanismus des F e t t t r a n s p o r t e s durch die feto-maternelle G r e n z m e m b r a n ist unklar. HOFBAUER [635 b, e] g l a u b t e aus U n t e r s u c h u n g e n mit m a r k i e r t e n F e t t e n a n n e h m e n zu dürfen, d a ß F e t t e als F e t t s ä u r e n und Glycerin die T r o p h o b l a s t m e m b r a n passieren und in der P l a c e n t a sofort zu F e t t e n resynthetisiert werden. Die Versuche beweisen jedoch nur, d a ß die F e t t s ä u r e n , die auf der m a t e r n e n Seite v o r h a n d e n , s p ä t e r im Feten erscheinen. Es ist auch nicht möglich, histochemisch nachweisbares F e t t zu differenzieren in resorbiertes F e t t und in F e t t , das aus dem Stoffwechsel der Placentargewebe s t a m m t . Im S y n c y t i u m nachweisbare Lipoide s t a m m e n zum Teil sicher aus synthetischen Prozessen und werden h e u t e mit dem Aufb a u der S t e r o i d h o r m o n e in V e r b i n d u n g g e b r a c h t . Histochemisch t r i t t F e t t in F r ü h s t a d i e n in der Regel in m a t e r n e n Geweben auf. Beim Schwein f i n d e t es sich in geringen Mengen im Drüsenepithel und im T r o p h o b l a s t e n . Bei Ovis u n d Bos f i n d e t sich F e t t in der Uterinmilch, in der Decidua und im Epithel. Die P l a c e n t a der Carnivora ist sehr f e t t a r m . Bei Sorex und Blarina f i n d e t sich F e t t in Drüsenepithelzellen und im Chorionepithel, optisch-doppelbrechendes F e t t und g r ü n e Fluoreszenz (Lipoide) im m e m b r a n ö s e n Chorion u n d in geringerer Menge in der allantoiden P l a c e n t a . Eingehend u n t e r s u c h t ist die Fettlokalisation bei Myotis [1427], Sudanschwarz-positive Lipoide f i n d e n sich in f a s t allen Teilen des Organs, besonders reichlich

Die Placenta als Ernährungsorgan. Austausch

139

im e n d o m e t r i a l e n S t r o m a , u n d im s u b p l a c e n t a r e n m e m b r a n ö s e n C h o r i o n . I m L a b y r i n t h

wird

F e t t r e s o r b i e r t u n d t r i t t s o w o h l im S y n c y t i u m wie im M e s e n c h y m h e r v o r . S t e r o i d e f i n d e n sich a u s s c h l i e ß l i c h in d e n h o h e n T r o p h o b l a s t z e l l e n des s u b p l a c e n t a l e n C h o r i o n s . B e i R o d e n t i a t r i t t F e t t g e w ö h n l i c h z u e r s t in d e n D e c i d u a z e l l e n , s p ä t e r in den t r o p h o b l a s t i s c h e n R i e s e n z e l l e n u n d i m C y t o t r o p h o b l a s t e n a u f . D o p p e l b r e c h e n d e , f l u o r e s z i e r e n d e L i p o i d e f i n d e n s i c h im v i s c e r a l e n D o t t e r s a c k b l a t t u n d im

Labyrinthsyncytium. Tab. X I

Art

Alkalische Phosphatase

Saure Phosphatase

Im Chorionstroma, maternen Kapillarendothelien

Im Chorionepithel, Drüsenepithel und Sekret

Felis catus L. [1463]

In Frühstadien im Endometrium (Epithel und Stroma), Myometrium. Später im Syncytium, Cytotrophoblast (zweite Hälfte der Gravidität)

Früh in basaler Drüsenzone, später im Sekret, nie im fetalen Gewebe

Rodentia allgemein

Syncytium, Labyrinth zunehmend mit Graviditätsalter. Fehlt meist im Endometrium

Sus scrofa

L. [1464]

Mus musculus

L.

Wenig im Dottersack

Rattus

Mäßig im Dottersack. Vorhanden in decidualer Schwellung um Eikammer

Cavia cobaya

L.

Reichlich im Dottersack. Im Syncytium der Cotyledonen, fehlt aber der interlobulären Zone. Maximum am 50. bis 55. Tag, schwindet später. Vorhanden in Decidua und Durchdringungszone; fehlt der Subplacenta.

[1462, 313, 534 a]

Oryctolagus

cuniculus

L.

In der reifen Placenta vorhanden im feinmaschigen Syncytium des Labyrinthes

Homo [1459, 1460, 1461, 1465]

Reichlich im Syncytium der reifen Placenta. Maternes Endothel

Myotis lucifugus [1427, 1428]

Sehr reichlich im Syncytium, abnehmend mit dem Alter. Früh in der Decidua basales, spät in Decidua parietalis. Amnionectoderm. Im Myometrium

LE CONTE

Sorex [1476]

Reichlich im maternen Oberflächen- und Drüsenepithel, im Sekret. Im Trophoblastring, Dottersackepithel. Im Labyrinth in fetalen Geweben, nicht im hypertrophierten maternen Endothel

B e i Homo

e r s c h e i n t F e t t in d e n D e c i d u a z e l l e n ( 2 . M o n a t ) , im S y n c y t i u m u n d in g e r i n g e r

M e n g e im C y t o t r o p h o b l a s t e n u n d im Z o t t e n m e s e n c h y m . D a s s y n c y t i a l e F e t t w i r d h e u t e m e i s t m i t d e r B i l d u n g d e r K e t o s t e r o i d e in B e z i e h u n g g e s e t z t [ 1 4 6 0 , Eiweißkörper

sind r e i c h l i c h in d e r H i s t i o t r o p h e e n t h a l t e n

cytose korpuskularer Partikel aufgenommen. Proteine epithelio-

entweder und

1465].

unverändert

übertragen

syndesmochorialen

Placenten

und werden durch

Phago-

In d e n s p ä t e n P h a s e n d e r P l a c e n t a t i o n

können

werden ist

(Antitoxine

ein

S u b s t a n z e n von der M u t t e r auf den F e t nicht möglich.

Übertreten

bei Oryctolagus, derartiger

Homo).

In

großmolekularer

A b e r a u c h bei der h ä m o c h o r i a l e n

Pia-

140

D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

c e n t a k ö n n e n n i c h t alle P r o t e i n e die P l a c e n t a r s c h r a n k e p a s s i e r e n . Die U r s a c h e n u n d d e r M e c h a n i s m u s dieser s e l e k t i v e n P e r m e a b i l i t ä t sind n i c h t b e k a n n t . P r o t e o l y t i s c h e F e r m e n t e lassen sich in d e n m e i s t e n P l a c e n t a r t y p e n n a c h w e i s e n , o h n e d a ß d a m i t g e s a g t w ä r e , d a ß sie B e d e u t u n g f ü r d e n E i w e i ß a u s t a u s c h in d e r P l a c e n t a h a b e n m ü s s e n . I m a l l g e m e i n e n w i r d a n g e n o m m e n , d a ß die P r o t e i n e g e s p a l t e n w e r d e n u n d die P l a c e n t a r s c h r a n k e in F o r m v o n A m i n o s ä u r e n ü b e r s c h r e i t e n . D u r c h die E r f o r s c h u n g d e r A g g l u t i n o g e n e des R h - S y s t e m e s ( R h e s u s f a k t o r ) b e i m M e n s c h e n ist a u c h d a s P r o b l e m des P r o t e i n ü b e r t r i t t e s v o n d e r M u t t e r auf d e n F e t e n u n d u m g e k e h r t in eine n e u e P h a s e e i n g e t r e t e n . D e r a r t i g e A g g l u t i n o g e n e g e h e n v o m F e t e n auf die M u t t e r ü b e r u n d e r z e u g e n hier I s o a g g l u t i n i n e . Diese k ö n n e n d a n n w i e d e r auf d e n F e t u s ü b e r g e h e n . N u n w i r d a b e r n u r ein kleiner P r o z e n t s a t z d e r K i n d e r , die n a c h d e n MENDELschen Regeln p h ä n o t y p i s c h an E r y t h r o b l a s t o s e e r k r a n k e n m ü ß t e n , tatsächlich manifest k r a n k . Die U r s a c h e f ü r dies P h ä n o m e n ist n o c h u n g e k l ä r t . Viel W a h r s c h e i n l i c h k e i t h a t j e n e A n n a h m e f ü r sich, die m i t einer i n d i v i d u e l l v e r s c h i e d e n e n P e r m e a b i l i t ä t d e r P l a c e n t a r s c h r a n k e r e c h n e t . Die A n g a b e n ü b e r d e n Ü b e r g a n g v o n V i t a m i n e n in d e r P l a c e n t a sind n o c h w i d e r s p r e c h e n d . O f f e n b a r k a n n die A s c o r b i n s ä u r e ( V i t a m i n C) f r e i ü b e r t r e t e n . Exkretion durch die P l a c e n t a : D i e A u s s c h e i d u n g v o n S t o f f w e c h s e l s c h l a c k e n d e s F e t u s e r f o l g t z u m g r o ß e n Teil e b e n f a l l s ü b e r die P l a c e n t a . C 0 2 d i f f u n d i e r t e n t s p r e c h e n d d e m P a r t i a l d r u c k . Die K o n z e n t r a t i o n d e r s t i c k s t o f f h a l t i g e n S c h l a c k e n ( H a r n s t o f f , H a r n s ä u r e , K r e a t i n i n ) ist f ü r Orydolagus, Canis u n d Homo im f e t a l e n u n d m a t e r n e n B l u t e t w a gleich h o c h . Bei vielen E u t h e r i a f u n k t i o n i e r t die U r n i e r e w ä h r e n d einer m e h r o d e r w e n i g e r l a n g e n P e r i o d e als A u s s c h e i d u n g s o r g a n . Die E x k r e t i o n d u r c h d e n M e s o n e p h r o s ist f ü r Sus u n d Orydolagus (auch Didelphis) d u r c h F a r b s t o f f i n j e k t i o n n a c h g e w i e s e n w o r d e n [430]. B e r e i t s BREMER [200] h a t t e einen P a r a l l e l i s m u s z w i s c h e n P l a c e n t a r s t r u k t u r u n d U r n i e r e n f u n k t i o n a n g e n o m m e n in d e m Sinne, d a ß bei A r t e n m i t einer h o c h l e i s t u n g s f ä h i g e n h ä m o c h o r i a l e n P l a c e n t a diese allein d e r A u s s c h e i d u n g s f u n k t i o n dient. J e d o c h wird aus der häufigen K o m b i n a t i o n einer f u n k t i o n i e r e n d e n U r n i e r e u n d einer g r o ß e n A l l a n t o i s b l a s e m i t einer S e m i p l a c e n t a der S c h l u ß g e z o g e n , d a ß d e r a r t i g e P l a c e n t a r t y p e n (Sus) n i c h t n e n n e n s w e r t a n d e r A u s s c h e i d u n g d e r E x k r e t e b e t e i l i g t s i n d . Diese V o r s t e l l u n g ist in l e t z t e r Zeit z w e i f e l h a f t g e w o r d e n , d a sich i m m e r m e h r h e r a u s stellte, d a ß a u c h eine P l a c e n t a e p i t h e l i o c h o r i a l i s ein s e h r l e i s t u n g s f ä h i g e s O r g a n sein k a n n u n d d a a u ß e r d e m g e l e g e n t l i c h a u c h eine e x t e n s i v e e p i t h e l i o c h o r i a l e P l a c e n t a m i t einer o f f e n b a r n i c h t s e z e r n i e r e n d e n U r n i e r e k o m b i n i e r t sein k a n n ( M i c r o c e b u s ) [619]. Die Placenta als Hormonbildungsstätte. D u r c h k l i n i s c h e B e o b a c h t u n g e n u n d e x p e r i m e n t e l l e U n t e r s u c h u n g e n ist die H o r m o n b i l d u n g d u r c h die P l a c e n t a f ü r d e n M e n s c h e n u n d einige S ä u g e r n a c h g e w i e s e n . B e r e i t s HALBAN [ 5 1 0 b ] zeigte, d a ß d a s m e n s c h l i c h e C h o r i o n e p i t h e l S t o f f e a n d a s B l u t a b g i b t , die d a s W a c h s t u m v o n U t e r u s u n d M a m m a a n r e g e n . P l a c e n t a r e x t r a k t e k ö n n e n a m virginellen K a n i n c h e n B r u n s t s y m p t o m e h e r v o r r u f e n und das W a c h s t u m von M a m m a u n d U t e r u s s t i m u l i e r e n , ein E f f e k t , d e r d e m d e r Ö s t r o g e n e e n t s p r i c h t . PHILIPP [999 a — 1 0 0 0 a ] s t e l l t e bei c a r c i n o m k r a n k e n F r a u e n f e s t , d a ß P l a c e n t a r i m p l a n t a t i o n d a s W a c h s t u m d e r B r u s t a n r e g t u n d u n t e r U m s t ä n d e n M i l c h s e k r e t i o n h e r v o r r u f t . Die F r a g e d e r Ö s t r o g e n b i l d u n g in d e r P l a c e n t a k o n n t e in e r w e i t e r t e m U m f a n g e x p e r i m e n t e l l g e p r ü f t w e r d e n , n a c h d e m d e r N a c h w e i s dieser S u b s t a n z e n d u r c h d e n ALLEN-Doisy-Test [ 9 a , I I a , b] m ö g l i c h w u r d e . Die F r a g e , o b die P l a c e n t a s e l b s t die B i l d u n g s s t ä t t e f ü r Ö s t r o g e n e ist o d e r o b es hier n u r zu e i n e r S p e i c h e r u n g d e r a n a n d e r e r Stelle g e b i l d e t e n S u b s t a n z e n k o m m t , w u r d e e n t s c h i e d e n , als sich zeigte, d a ß bei d e r g r a v i d e n F r a u n a c h E n t f e r n u n g d e r O v a r i e n [1000] die Ö s t r o g e n - A u s s c h e i d u n g a n h ä l t . A m k a s t r i e r t e n K a n i n c h e n k o m m t es z u r Ö s t r o g e n b i l d u n g n a c h I m p l a n t a t i o n v o n P l a c e n t a r g e w e b e in die v o r d e r e A u g e n k a m m e r . A u c h d e r N a c h w e i s d e r B i l d u n g v o n P r o -

Die Placenta als Hormonbildungsstätte

141

g e s t e r o n in d e r P l a c e n t a ist g e l u n g e n . Schließlich ist a u c h gesichert, d a ß die P l a c e n t a die w i c h t i g s t e , w e n n n i c h t die einzige B i l d u n g s s t ä t t e d e r G o n a d o t r o p i n e in d e r G r a v i d i t ä t ist. D e r N a c h w e i s d e r G o n a d o t r o p i n e ( P r o l a n e ) e r f o l g t m i t d e m AscHHEiM-ZoNDEK-Test. I n G e w e b e k u l t u r e n v o n m e n s c h l i c h e m T r o p h o b l a s t e n , in d e n e n n u r die L a n g h a n s z e l l e n w a c h s e n , ist C h o r i o n g o n a d o t r o p i n e n t h a l t e n . A u c h d u r c h I m p l a n t a t i o n v o n T r o p h o b l a s t in die v o r d e r e A u g e n k a m m e r k o n n t e die G o n a d o t r o p i n b i l d u n g n a c h g e w i e s e n w e r d e n . Die B e d e u t u n g d e r P l a c e n t a r h o r m o n e ist in d e r T a t s a c h e zu sehen, d a ß die P l a c e n t a in d e r G r a v i d i t ä t alle A u f g a b e n e n d o k r i n e r A r t ü b e r n i m m t , die b e i m n i c h t t r ä c h t i g e n T i e r v o n H y p o p h y s e n v o r d e r l a p p e n u n d O v a r geleistet w e r d e n . Die Ö s t r o g e n e s t i m u l i e r e n d a s W a c h s t u m v o n U t e r u s u n d M a m m a , w i r k e n d a n e b e n m ö g l i c h e r w e i s e a u c h auf die H y p o p h y s e im S i n n e des U m b a u e s z u r S c h w a n g e r s c h a f t s h y p o p h y s e ein. D a s P r o g e s t e r o n b e w i r k t eine R u h i g s t e l l u n g u n d E r s c h l a f f u n g des M y o m e t r i u m s u n d m a c h t dieses u n e m p f i n d l i c h gegen die H i n t e r l a p p e n h o r m o n e . U n k l a r ist z u r Zeit n o c h , i n w i e w e i t W e g f a l l des P r o g e s t e r o n s in d e r p r ä n a t a l e n P h a s e w e h e n a u s l ö s e n d w i r k t u n d d a m i t d e n T e r m i n des G e b u r t s b e g i n n s b e s t i m m t . B e i m M e n s c h e n s c h e i n t j e d o c h ein A b f a l l des P r o g e s t e r o n s p i e g e l s k u r z v o r der G e b u r t n i c h t n a c h gewiesen zu sein. Die h o r m o n a l e S t e u e r u n g d e r G e b u r t s a u s l ö s u n g ist ein n o c h o f f e n e s P r o b l e m . C h o r i o n g o n a d o t r o p i n e b e d i n g e n die U m b i l d u n g des C o r p u s l u t e u m in den S c h w a n g e r s c h a f t s g e l b k ö r p e r u n d sind d a m i t f ü r die S i c h e r u n g d e r G r a v i d i t ä t v o n B e d e u t u n g , b e v o r die P l a c e n t a selbst die P r o g e s t e r o n b i l d u n g ü b e r n i m m t . Die L o k a l i s a t i o n d e r H o r m o n b i l d u n g s s t ä t t e n in b e s t i m m t e n P l a c e n t a r s t r u k u r e n ist b i s h e r n i c h t m i t S i c h e r h e i t möglich [74a]. Alle B e t r a c h t u n g e n zu dieser F r a g e m ü s s e n v o n der T a t s a c h e ausgehen, d a ß der morphologische Nachweis der P r o d u k t i o n s s t ä t t e n nicht mit m o r p h o l o g i s c h e n o d e r h i s t o c h e m i s c h e n M e t h o d e n möglich ist, solange n i c h t spezifische R e a k tionsmethoden zur Verfügung stehen. Dennoch können aus histochemischen Beobachtungen H i n w e i s e g e w o n n e n w e r d e n , w e n n die e x p e r i m e n t e l l e n u n d b i o c h e m i s c h e n B e f u n d e s o r g f ä l t i g b e r ü c k s i c h t i g t w e r d e n . W i r h a b e n in d e r P l a c e n t a also f o l g e n d e H o r m o n e zu u n t e r s c h e i d e n : Placentarsteroide (Steroidhormone)

\

Choriogonadotropine (Proteohormone:

^ Östrogene b) P r o g e s t e r o n Glukoproteid)

D a n e b e n k o m m e n a u c h A n d r o g e n e u n d N e b e n n i e r e n r i n d e n h o r m o n e in d e r P l a c e n t a v o r , d o c h ist ü b e r d e r e n B e d e u t u n g u n d L o k a l i s a t i o n d e r z e i t k a u m Sicheres a u s z u s a g e n . Als H o r m o n b i l d u n g s s t ä t t e n sind z a h l r e i c h e S t r u k t u r e l e m e n t e d e r m e n s c h l i c h e n P l a c e n t a in A n s p r u c h g e n o m m e n w o r d e n . Meist h a n d e l t es sich u m G e w e b s b e s t a n d t e i l e , die s t a r k e S t o f f w e c h s e l a k t i v i t ä t a u f w e i s e n . So h a t sich eine spezifische H o r m o n p r o d u k t i o n b i s h e r f ü r Deciduazellen u n d f ü r mesenchymale Elemente der fetalen P l a c e n t a (Hofbauer-Zellen) nicht m i t S i c h e r h e i t beweisen lassen. WISLOCKI [1459] h a t die g r o ß e n e p i t h e l o i d e n Zellen in d e r C h o r i o n p l a t t e u n d in den P l a c e n t a r s e p t e n als G o n a d o t r o p i n b i l d n e r a n g e s p r o c h e n . Diese Zellen ä h n e l n s t a r k d e n D e c i d u a z e l l e n , u n t e r s c h e i d e n sich a b e r v o n i h n e n d u r c h s t ä r k e r e Basophilie, p o s i t i v e P A S - R e a k t i o n , M a n g e l a n N e u t r a l f e t t e n u n d P h o s p h a t a s e . Ü b e r i h r e B e d e u t u n g ist d e r z e i t n o c h n i c h t s Sicheres b e k a n n t . I m a l l g e m e i n e n b e s t e h t die A u f f a s s u n g , d a ß d e r C y t o t r o p h o b l a s t (LANGHANszellen) die C h o r i o n g o n a d o t r o p i n e bildet, w ä h r e n d d a s S y n c y t i u m die P l a c e n t a r s t e r o i d e liefert [ 7 4 a , 1000]. Diese A n n a h m e s t ü t z t sich auf die B e o b a c h t u n g , d a ß b e i m M e n s c h e n d e r C y t o t r o p h o b l a s t in d e r z w e i t e n H ä l f t e d e r G r a v i d i t ä t n a h e z u v o l l s t ä n d i g s c h w i n d e t u n d d a ß gleichzeitig d e r C h o r i o n g o n a d o t r o p i n - S p i e g e l s t a r k a b s i n k t . E b e n s o k a n n

D. S t a r c k : Ontogenie u n d Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

142 man

an

Blasenmolen

und

Chorionepitheliomen

ein P a r a l l e l g e h e n

von

Ausbildung

des

Cyto-

trophoblasten und M a x i m u m der Gonadotropinausscheidung beobachten. Histochemisch weisen die

LANGHANszellen

eine

starke

Basophilie

Sudanophiles Material und doppelbrechende

auf,

ist i m 2 bis 3. G r a v i d i t ä t s m o n a t s t a r k p o s i t i v Die histochemischen Gonadotropine

sind

aber

nahezu

Lipoide fehlen. Die

frei v o n

Phosphatasen.

Perjodsäure-ScmFF-Reaktion

(Mucopolysaccharide).

B e f u n d e lassen sich also r e l a t i v g u t m i t der G l u k o p r o t e i d n a t u r

in P a r a l l e l e s e t z e n .

Im

Syncytium

ist die B a s o p h i l i e g e r i n g u n d

nimmt

z u n e h m e n d e m Alter ab. P h o s p h a t a s e n (besonders saure) sind deutlich nachweisbar

der mit

(Transport-

u n d R e s o r p t i o n s f u n k t i o n ? ) . Optisch doppelbrechende Lipoide u n d sudanophiles Material lassen sich

reichlich

nachweisen.

Steroidhormone

sind.

Lipoide des S y n c y t i u m s wirkung

von

Doch

sei

betont,

daß

die

DEMPSEY u n d WISLOCKI ( 1 9 4 4 ) durch

Doppelbrechung,

Lipoidlösungsmitteln

und

Reaktionen

keineswegs

[310] w e i s e n

Auslöschen

Acetonlöslichkeit

diese M e t h o d e f ü r relativ spezifisch auf S t e r o i d h o r m o n e .

der

darauf

hin,

der

Basalzone

der

Placenta

des Menschen

eine spezifische stoffliche Leistung d e n k e n lassen.

daß

sich

Eigenfluoreszenz nach

auszeichnen.

Die

Autoren

zahlreiche Besonderheiten

für die Ein-

halten

S c h l i e ß l i c h h a t ORTMANN [ 9 5 6 ,

959] darauf a u f m e r k s a m g e m a c h t , d a ß die persistierenden Cytotrophoblastzellen und

spezifisch

in d e n

957,

Inseln

a u f w e i s e n , die

Histochemisch sind diese Zellen d u r c h

an

hohen

R i b o n u c l e i n s ä u r e g e h a l t g e k e n n z e i c h n e t . D a z u f i n d e n sich große V a k u o l e n m i t f e t t f r e i e m I n h a l t und

Anzeichen für

Kernsekretion.

Die

Kernkugeln

zeigen

deutliche

Lipoidreaktion

Schwarz). Der A u t o r hält diese Zellen f ü r mögliche P r o d u k t i o n s s ä t t e n v o n speziell d e r

(Sudan-

Placentarhormonen,

Choriongonadotropine.

Für andere Arten

sind

die bisherigen Vorstellungen

b i l d u n g s s t ä t t e n n o c h u n s i c h e r e r f u n d i e r t als f ü r d e n

über

die Lokalisation

der

Hormon-

Menschen.

5. S y s t e m a t i s c h e r Teil D i e E i h a u t b i l d u n g u n d P l a c e n t a t i o n i n d e n e i n z e l n e n Gruppen der E u t h e r i a A. Insectivora Die Entwicklungsgeschichte, besonders die P l a c e n t a t i o n s f r a g e bei Insectivora, ist von erheblichem Interesse, da es sich u m eine zentrale S ä u g e r g r u p p e handelt, in der die meisten spezialisierteren O r d n u n g e n der E u t h e r i a wurzeln. G e n a u e K e n n t n i s der Verhältnisse bei Insectivora verspricht d a h e r Aufschluß ü b e r evolutive Z u s a m m e n hänge. Evolutionsprobleme in der Ontogenese k ö n n e n verständlicherweise n u r aus einer Analyse rezenter Formen g e d e u t e t werden. So h a t die Insectivorenplacenta seit HUBRECHT stets eine wesentliche R o l l e i n der Placentationsf o r s c h u n g gespielt. N u n darf allerdings nicht übersehen werden, daß unsere Kenntnisse der Insectivorenplacenta im wesentlichen auf der U n t e r s u c h u n g von Erinaceus, Talpa u n d Sorex b e r u h e n . Auf dieser ä u ß e r s t schmalen B e f u n d b a s i s e n t s t a n d die allgemeine Lehrmeinung, daß die „ I n s e c t i v o r a " eine hämochoriale, diskoidale P l a c e n t a besitzen. Diese Meinung, geradezu als D o g m a festgelegt, w u r d e Grund f ü r zahllose Spekulationen ü b e r die Evolution der F e t a l a n h ä n g e der E u t h e r i a . Nun existieren a b e r tatsächlich ü b e r 300 I n s e k t e n f r e s s e r a r t e n . Von diesen waren bis zum J a h r e 1938 n u r 8 Arten, zum Teil in Einzelstadien, u n t e r s u c h t . Alle h a t t e n tatsächlich eine h ä m o choriale Scheibenplacenta. Seit dieser Zeit sind unsere Kenntnisse durch die U n t e r s u c h u n g von 13 weiteren F o r m e n erweitert worden. Dabei ergaben sich d e r a r t ü b e r r a s c h e n d e B e f u n d e wie das V o r k o m m e n einer epitheliochorialen P l a c e n t a bei Scalopus u n d einer K o m b i n a t i o n v o n P l a c e n t a epitheliochorialis m i t hämochorialer L a b y r i n t h p l a c e n t a bei Potamogale. A u c h die Macroscelididae haben sich als höchst eigenartig u n d f ü r die D e u t u n g allgemeiner Fragen als wichtig erwiesen. Jedenfalls k a n n h e u t e mit Sicherheit gesagt werden, d a ß es einen einheitlichen P l a c e n t a t i o n s t y p bei Insectivora nicht gibt, d a ß die P l a c e n t a haemochorialis zwar in dieser G r u p p e verbreitet ist, a b e r nicht ausschließlich v o r k o m m t . D a d u r c h wird es notwendig, allgemeine A n n a h m e n über die E v o l u t i o n der Säugerplacenta zu modifizieren. Die E r f a h r u n g e n der letzten J a h r e m a h n e n zur Vorsicht. Es ist dringend notwendig, die Basis der T a t s a c h e n k e n n t n i s s e gerade f ü r diese ancestrale G r u p p e zu erweitern. In Tabelle X I I S. 144 u n d 145 sei kurz das Wesentliche zusammengestellt. Die tabellarische Übersicht zeigt eindeutig, daß sich die Insectivoren im Hinblick auf viele Merkmale der F r u c h t h ü l l e n , die meist als gruppenspezifisch angesehen werden (Orientierung der Keimanlage u n d der ersten Anh e f t u n g , Verhalten von D o t t e r s a c k u n d Allantois, feinere S t r u k t u r der Placenta) nicht einheitlich v e r h a l t e n . Gleiches gilt f ü r die A r t der Amnionbildung. F a l t a m n i o n f i n d e t sich bei Soricidae, Talpidae, Chrysochloridae u n d Tupaiidae. S p a l t a m n i o n k o m m t bei Tenrecidae, Erinaceidae u n d Macroscelididae vor.

Insectívora

143

Tenrecidae (Centetidae). Die E n t w i c k l u n g der F r ü h s t a d i e n ist v o n Hemicentetes bekannt. Die erste A n h e f t u n g der B l a s t o c y s t e erfolgt seitlich a m E n d o m e t r i u m , also w e d e r meso-noch a n t i m e s o m e t r a l , ein Modus, der von GOETZ [450] als o r t h o m e s o m e t r a l bezeichnet w u r d e . D a b e i wechseln die b e n a c h b a r t e n K e i m b l a s e n gewöhnlich zwischen dorsaler u n d v e n t r a l e r W a n d . Der A n h e f t u n g s p o l e n t s p r i c h t d e m E m b r y o n a l p o l . G e g e n ü b e r der Nidationsstelle bildet sich ein » f a l s c h e s P l a c e n t a r k i s s e n « (Abb. 81) aus, das h e i ß t eine s c h w a m m i g e , ö d e m a t ö s e Schleimh a u t z o n e , die sich d e m Keim anlegt u n d diesen dabei mit einer glockenförmigen E i n d e l l u n g u m f a ß t . D e r a r t i g e S c h l e i m h a u t p o l s t e r f i n d e n sich als E r n ä h r u n g s b a s i s einer Choriovitellinp l a c e n t a . F u n k t i o n e l l ü b e r n e h m e n sie die Rolle einer D e c i d u a capsularis. Hier k o m m t es in s p ä t e r e n S t a d i e n v o r ü b e r g e h e n d zu einer o m p h a l o i d e n A n h e f t u n g m i t D e s t r u k t i o n des m a t e r n e n Epithels. An der I m p l a n t a t i o n s s t e l l e w a c h s e n solide T r o p h o b l a s t z a p f e n ins E n d o m e t r i u m ein. Sie greifen z u n ä c h s t n u r O b e r f l ä c h e n - u n d D r ü s e n e p i t h e l an. Solide T r o p h o b l a s t s t r ä n g e w a c h s e n in die D r ü s e n l u m i n a vor. Arrosion m a t e r n e r Gefäße erfolgt erst s p ä t . Das Chorion laeve ist p r i m ä r z o t t e n f r e i . Die Allantoisblase ist bei Hemicentetes sehr groß u n d d r ä n g t schließlich den D o t t e r s a c k vollständig v o m Chorion ab (Abb. 81). Gleichzeitig bildet sie die G r u n d l a g e f ü r die L a b y r i n t h p l a c e n t a , die einen z e n t r a l e n B l u t b e u t e l a u f w e i s t . Dieser e n t h ä l t m a t e r n e B l u t e x t r a v a s a t e ( H i s t i o t r o p h e ) u n d ist v o n h o h e m T r o p h o b l a s t e p i t h e l ausgekleidet. So stellt die Hemicentetes-Placenta o f f e n b a r eine Ü b e r g a n g s f o r m zur T o p f p l a c e n t a d a r . Im c i r c u m p l a c e n t a r e n Bereich s t e h t das s t a r k v a s k u l a r i s i e r t e Chorion ebenfalls im Dienste der h i s t i o t r o p h e n E r n ä h r u n g (syndesmochoriale P a r a p l a c e n t a ) . Von Tenrec ecaudatus SCHREB£R (Abb. 82) sind n u r ältere P l a c e n t a r s t a d i e n b e k a n n t . Im Prinzip f i n d e n sich die gleichen Verhältnisse wie bei Hemicentetes. A b w e i c h u n g e n b e t r e f f e n vor allem die S e k r e t b l a s e n im P a r a p l a c e n t a r g e b i e t ( n u r bei Tenrec) u n d d a s V o r k o m m e n v o n A l l a n t o i s k r y p t e n bei Hemicentetes. I m Gegensatz d a z u zeigt Setifer (Ericulus) erhebliche A b w e i c h u n g e n [1264, 1265, 364] v o n den g e n a n n t e n beiden Genera, so d a ß m a n k a u m v o n einem einheitlichen C e n t e t i d e n t y p der P l a c e n t a sprechen k a n n . Bei Setifer setosus SCHR£BER (Abb. 81) erfolgt die I m p l a n t a t i o n a n t i m e s o m e t r a l . Die o r t h o m e s o m e t r a l e (laterale) A n h e f t u n g bei Tenrec u n d Hemicentetes wird mit der a u ß e r g e w ö h n l i c h großen Zahl v o n J u n g e n in Z u s a m m e n h a n g g e b r a c h t (GOETZ), d e n n d a d u r c h soll die alternierende N i d a t i o n an Vorder- u n d H i n t e r w a n d n o t w e n d i g geworden sein ( T e n r e c u n d Hemicentetes h a b e n bis zu 20, m a x i m a l 32 J u n g e in einem W u r f , Setifer h ö c h s t e n s 5). A n d e u t u n g einer D e c i d u a capsularis k o m m t vor (Abb. 81). Ein falsches P l a c e n t a r k i s s e n ist v o r h a n d e n , erreicht a b e r bei Im Bereich dieser m e s o m e t r a l gelegenen Anweitem n i c h t d a s A u s m a ß wie bei Hemicentetes. lagerungsstelle des Chorion laeve bildet sich z u n ä c h s t eine n i c h t v a s k u l a r i s i e r t e D o t t e r s a c k p l a c e n t a (ähnlich Talpa). S p ä t e r entwickelt sich eine v a s k u l a r i s i e r t e Choriovitellinplacenta, doch bleibt p r i m ä r e s Chorion laeve in einem kleinen Bezirk der K e i m b l a s e n w a n d e r h a l t e n . A u c h bei Setifer k o m m t es z u m E i n w a c h s e n von T r o p h o b l a s t s t r ä n g e n in D r ü s e n s c h l ä u c h e . Das interg l a n d u l ä r e Bindegewebe im Bereich des e c h t e n P l a c e n t a r k i s s e n s bildet einen dichten Faserfilz als R e a k t i o n des E n d o m e t r i u m s auf d a s E i n d r i n g e n des T r o p h o b l a s t e n . Gegen E n d e der G r a v i d i t ä t s c h w i n d e t diese B i n d e g e w e b s v e r d i c h t u n g völlig (bei Hemicentetes persistent bis zur G e b u r t ) . H i s t i o t r o p h e wird v o r ü b e r g e h e n d v o n Drüsen im z e n t r a l e n Bereich der P l a c e n t a r a n l a g e a m R a n d e des P l a c e n t a r k i s s e n s gebildet. Dieses z e n t r a l e Drüsenfeld wird v o n einer C y t o t r o p h o b l a s t d e c k e ü b e r s p a n n t u n d bildet die Anlage des z e n t r a l e n B l u t b e u t e l s . Das Gewebe des P l a c e n t a r k i s s e n s wird im L a u f e der E n t w i c k l u n g selbst zu H i s t i o t r o p h e u n d e n t s p r e c h e n d der R e d u k t i o n des Kissens dringt der B l u t b e u t e l n a c h allen Seiten vor. Im Bereich des B l u t b e u t e l s sind einzelne Z o t t e n d a u e r n d an der D e c i d u a basalis a n g e h e f t e t ( H a f t z o t t e n , bei Hemicentetes n u r eine Z e n t r a l z o t t e [450, 451]). Im Bereich der Basalis u n d der anschließenden Muscularis f i n d e n sich vielkernige Riesenzellen. STRAUSS [1264] d e u t e t den B l u t b e u t e l , der bei Setifer beson-

144

D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere Tabelle X I I . Tabellarische Übersicht über Eihautbildung und Art

Solenodon

Tenrec

Autor

paradoxus

(BRANDT)

(-.Centetes)

ecaudatus

(SC.HREBER)

WISLOCKI

STRAHL GOETZ

Setifer

1940

1904

GROSSER

(Ericulus)

setosus

1928

(G.

STRAUSS

semispinosus

1943

BLUNTSCHLI,

Potamogale (Du

GOETZ

1937

CUVIER)

velox

Exzentrisch? Interstitiell?

Antimesometrisch

?

Zentral Intraglandulär

Orthomesometral

Orthomesometral

Exzentrisch Intraglandulär

Antimesometral

Antimesometral

Zentral Intraglandulär

Orthomesometral

Orthomesometral

J . P. HILL

?

1939

?

?

CHAILLU)

Chrysochloris

Eremitalpa

asiatica

granii

Echinosorex gymnura Erinaceus

(L.)

(BROOM)

(Gymnura) (RAFFLES)

europaeus

..

(L.)

Zentral

Orthomesometral

Mesometral

Zentral

Orthomesometral

Mesometral

HUBRECHT 1898 MEISTER-DAVIS 1 9 5 3

Exzentrisch?

Antimesometral

Antimesometral

HUBRECHT

Interstitiell

Antimesometral

Antimesometral

Exzentrisch

Mesometral

Exzentrisch

Mesometral

DE LANGE

Macroscelides Macroscelides

spec. rozeti

1919

v . D. H O R S T

RESINK

STARCK

1948

1889

1903

1949

DE L A N G E

1949

(DUVERNOY)

Nasilio

brachyrhynchus

GERARD

1923

( A . SMITH)

Elephaniulus

myurus

Sorex araneus Sorex (fumeus)

(CHUBB)

(L.) cylindricauda

v . D. H O R S T HUBRECHT

brevicaude

1950 1893

WIMSATT-WISLOCKI

(MILNE-EDW.)

Blarina

Orientierung des Keimes

1936

( SCHREBER)

Hemicentetes

Lage der ersten Anheftung

Implantation

Exzentrisch

Mesometral

Mesometral

Zentral Zentral

Bilateral Bilateral

Antimesometral Antimesometral

Exzentrisch

Bilateral

Antimesometral

Exzentrisch

Bilateral Antimesometral

Antimesometral

Zentral

Bilateral-antimesometral

Antimesometral

1947

(SAY)

WIMSATT-WISLOCKI 1947

Crocidura russula ( H E R M A N ) und Suncus murinus L. (Crocidura coerulea L.)

STARCK, u n p u b l . SANSOM

1937,

Talpa

STRAHL

1892

europaea

(L.)

VERNHOUT

Scalopus Tupaia

aquaticus javanica

(L.) (HORSFIELD)

MOSSMAN

1939

1895

?

1939

Zentral

HUBRECHT DE

minor

v . D. H O R S T (GÜNTHER)

Bilateral

? Antimesometral

LANGE-NIERSTRASZ 1932

Tupaia

?

1949

MEISTER-DAVIS

1956

(siehe hierzu

145

Insectívora Placentation der Insectívora (z.T. nach F. STRAUSS 1942 ergänzt). Decidua capsularis

Dottersack

Entoderm. Allantois

Falsches Placentarkissen

Placenta

Angedeutet

Groß, persist. Ch.Vit.-Pl. Inversion

Fehlt?

Fehlt

Groß, temporäre Ch.-Vit.-Pl.

Groß

Sehr groß orthomesometral

Disk, haemochor. PI. Übergang zu PI. villosa ; zentr. Blutbeutel, Semiplac.-Ring

Angedeutet

Groß, bilamin. D.S. pl., temp. Ch.-Vit.-Pl. Inversion

Groß

Klein, mesometral

Disk, haemochor. Labyr.-Pl. Zentraler Blutbeutel

Fehlt

Groß, temporäre Ch.-Vit.-Pl.

Groß

Sehr groß, orthomesometral

Disk, haemochor. PI. Übergangsform, zentraler Blutbeutel, Semiplacentarring

Klein

Groß

Fehlt

Groß, temporäre Ch.Vit.-Pl., unvollständ. Inversion

Mittelgroß

Fehlt

Groß, temporäre Ch.Vit.-Pl., unvollständ. Inversion

Fehlt

Groß, bilaminäre Omphalopleura, persistiert

Mittelgroß

Disk, haemochoriale ? Labyr.-Pl. (haemoendothelial?)

Komplett

Mittelgroß, persistier. Ch.-Vit.-Plac., unvollständige Inversion

Mittelgroß

Diskoid. haemochor. Labyr.-Pl.

Dec. caps. angedeutet. Bildung einer eigenartigen E m b r y o k a m mer, Pseudocapsularis

Groß, temporäre bilamin. Dottersackp!.; temporäre Ch.-Vit.Pl.

f r ü h Haftstiel, später mittelgroße All.

Disk, haemochor. Labyr.-Pl. und Semiplacenta

Angedeutet

Große persistierende Omph.-Pleura, unvollständ. Inversion temporäre Chor.Vit.-Pl.

Klein

?

Komplett Angedeutet

? Fehlt Kapitel Primates) Starck,

Ontogenia

—

?

Klein, orthomesometral

Disk, haemochor. Labyr.-Pl. Trophoblastkissen

Disk, haemochor. Labyr.-Pl. + diffuse epitheliochor. PI. Disk, haemochor. Labyr.-Pl.

?

—

Klein, ringförmig

Disk, haemochor. Labyr.-Pl. n.

WIMSATT-WISLOCKI,

endotheliochorialer Trophoblastring

Große Ch.-Vit.-Pl., unvollständ. Invers.

Disk, endotheliochor. ? Labyr.-Pl., Trophoblastring

Große persist. Ch.Vit.-Pl., unvollständ. Inversion

Disk, haemochor. Labyr.-Pl., Trophoblastscheide

Sehr klein

Klein, Bilamin.-D.S.Pl., persist. Ch.-Vit.Pl., temporär

Mittel bis groß

Klein, persist. Ch.Vit.-Pl.

Mittel bis groß

Klein, temporäres Ch.-Vit.-Pl.

Mittel bis groß

Klein, ringförmig

— Mittelgroß, später echte Kissen

Disk, haemochor. ? (endotheliochor. ?) Labyr.-Pl. Chorionblasen Diffuse sekundär epitheliochor.Placenta Bidiskoidale Labyr.Pl., haemochorial? oder endotheliochor.?

10

146

D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Hernie

e n t e t e s

E r i n a c e u s

Abb. 81. Schematische Darstellung der Frühentwicklung, Eihautbildung und Placentation bei Setifer,

1 E n t o d e r m a l e Allantols 2 Allantochorionplacenta 3 Amnionhöhle

Chrysochloris

u n d Erinaceus.

4 Blutbeutel 5 Choriovitellinplacenta 6 Decidua capsularis

( N a c h MOSSMAN und STRAUSS) 7 Dottersack 8 Exocoel 9 Semiplacerita

Hemicentetes,

10 T r o p h o b l a s t 11 Cavum uteri 12 Falsches Placentarkissen

147

Insectívora

ders s t a r k e V e r g r ö ß e r u n g der resorbierenden Oberfläche u n d V a s k u l a r i s a t i o n zeigt, nicht als Hilfse i n r i c h t u n g im Sinne v o n GROSSER, s o n d e r n sieht in ihm ein dem L a b y r i n t h gleichwertiges P l a c e n t a r o r g a n . I n n e r h a l b des B l u t b e u t e l s f i n d e t sich zwischen den Z o t t e n des E x t r a v a s a t sackes ein intervillöser R a u m , der f u n k t i o n e l l — nicht genetisch — dem intervillösen R a u m einer T o p f p l a c e n t a e n t s p r i c h t . Der Unterschied zwischen den verschiedenen Tenreciden b e s t e h t darin, d a ß der B l u t b e u t e l bei Tenrec [449, 488] u n d Hemicentetes sowohl der h a e m o - wie der h i s t i o t r o p h e n E r n ä h r u n g dient, w ä h r e n d bei Setifer der h a e m o t r o p h e Modus ganz im Vorderg r u n d s t e h t u n d d a m i t die Ü b e r l e i t u n g zur T o p f p l a c e n t a f ü r diesen Bereich vollzogen ist. Analoge Verhältnisse w e r d e n bei der C a r n i v o r e n p l a c e n t a zu e r w ä h n e n sein. 17

16

Abb. 82.

Schema 1 2 3 4 5 6

der

Placenta

von

Arteria umbilicalis Vena umbilicalis Knäuelarterien Materne Arterie Materne Venen Piacentarlabyrinth

1

Z

7

8

Z

9

Tenrec (Centetes) ecaudatus

(SCHREBER) Circumplacentares und glattes Chorion 7 8 9 10 11 12

Zentralzotte Blutbeutel Sekretblase Krypte Mucosa Muscularis uteri

13 II ir> 10 17

(aus

GOETZ, 1 9 3 7 ) .

Fein

punktiert:

Epithelrest Syncytiallakunen Zentrales Drüsenfeld Chorion laeve Circumplacentares Chorion

Setifer [1265] besitzt z u n ä c h s t eine m ä c h t i g e T r o p h o b l a s t s c h a l e , die n u r einen kleinen Bezirk frei l ä ß t . Die S c h e i b e n f o r m der P l a c e n t a e n t s t e h t also s e k u n d ä r . Die U m w a n d l u n g zur diskoidalen L a b y r i n t h p l a c e n t a erfolgt erst n a c h A b l ö s u n g des D o t t e r s a c k k r e i s l a u f e s d u r c h die allantoide V a s k u l a r i s a t i o n . Die A u s b i l d u n g einer m ä c h t i g e n T r o p h o b l a s t s c h a l e stellt Setifer in die N ä h e v o n Erinaceus. Die definitive P l a c e n t a läßt p e r i p h e r eine s y n c y t i a l e n i c h t vaskularisierte E k t o p l a c e n t a u n d ein engmaschiges, zentral gelegenes L a b y r i n t h u n t e r s c h e i d e n . Ü b e r g ä n g e zwischen L a b y r i n t h u n d T o p f p l a c e n t a f i n d e n sich bei Tenrec u n d Hemicentetes, nicht aber bei Setifer. Ein wesentlicher U n t e r s c h i e d scheint zwischen den beiden G r u p p e n der T e n r e c i d a e im Hinblick auf die Z i r k u l a t i o n in der P l a c e n t a zu b e s t e h e n . Bei Setifer gelangt das m a t e r n e Blut d u r c h weite von T r o p h o b l a s t b e g r e n z t e B a h n e n in subchoriale L a k u n e n u n d fließt von hier in die kapillarähnlichen B a h n e n des L a b y r i n t h s . Anschließend d u r c h s t r ö m t d a s Blut die L a k u n e n der E k t o p l a c e n t a u n d gelangt in m a t e r n e Venen. Bei Tenrec ( A b b . 82) und Hemicentetes s t r ö m t das Blut, soweit b e k a n n t , zuerst d u r c h d i e s y n c y t i a l e n L a k u n e n ( E k t o p l a c e n t a ) u n d d a n n d u r c h das L a b y r i n t h z u m subchorialen R a u m . Der A b f l u ß soll von hier ü b e r einen R a n d s i n u s erfolgen. Setifer w ü r d e also allein dem K r e i s l a u f s c h e m a der t y p i s c h e n L a b y r i n t h p l a c e n t a einzuordnen sein. STRAUSS [1265] weist darauf hin, d a ß bei Setifer p r i m ä r e s Chorion laeve neben einem s e k u n d ä r e n Chorion laeve e r h a l t e n bleibt. D e m g e g e n ü b e r wird d a s p r i m ä r e Chorion laeve bei Hemicentetes völlig in die Choriovitellinplacenta einbezogen u n d verliert d a m i t seine g l a t t e Oberfläche. Das Chorion laeve der reifen P l a c e n t a dieser F o r m ist also ausschließlich s e k u n d ä r . 10*

148

D. S t a r c k : Ontogenie u n d Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Solenodontidae. Von Solenodon paradoxus BRANDT (Abb. 89) ist bisher n u r ein E m b r y o n a l s t a d i u m b e k a n n t [1456], das e t w a a u s der Mitte der G r a v i d i t ä t s t a m m t ( K o p f R u m p f - L ä n g e 70 m m , N e u g e b o r e n ± 150 m m ) . Die P l a c e n t a h a t Z a p f e n f o r m u n d ist an der a n t i m e s o m e t r a l e n Seite a n g e h e f t e t . T r o t z n a h e r s y s t e m a t i s c h e r Beziehungen von Solenodon zu den T e n r e c i d a e ist die P l a c e n t a völlig verschieden g e b a u t . Solenodon besitzt k o m p l e t t e Inversion des D o t t e r s a c k e s . Eine e n t o d e r m a l e Allantois scheint zu fehlen. Reste einer D e c i d u a capsularis w a r e n noch n a c h w e i s b a r . Die P l a c e n t a b e s t e h t a u s einem basalen Anteil, einem t y p i s c h e n

a)

b)

Abb. 83 a) u n d b). Potamogale velox Du C h a i l l u . a) Aufsicht auf die P l a c e n t a von der fetalen Fläche her. b) Schema. (Nach Strauss, 1942.) Ziffernerklärungen f ü r b) wie bei A b b i l d u n g 81 a):

1 Epitheliochoriale S e m i p l a c e n t a

2 P l a c e n t a discoidaüs

3 Nabelstrang

h ä m o c h o r i a l e n P l a c e n t a r l a b y r i n t h , dessen L a k u n e n m a t e r n e s Blut e n t h a l t e n . Die f e t a l e n T r a b e k e l sind v o n einer d ü n n e n Schicht v o n S y n c y t i o t r o p h o b l a s t ü b e r k l e i d e t (Abb. 89). N a c h der f e t a l e n Seite hin sitzt auf dieser basalen P o r t i o n ein dickes T r o p h o b l a s t k i s s e n , das ausschließlich aus C y t o t r o p h o b l a s t b e s t e h t u n d frei von M e s e n c h y m ist. Diese Zone u m g i b t ringförmig die U m b i l i k a l g e f ä ß e dort, wo sie an die P l a c e n t a h e r a n t r e t e n . Sie wird fetal nicht vaskularisiert, e n t h ä l t aber m a t e r n e B l u t r ä u m e , die mit den L a k u n e n des L a b y r i n t h s z u s a m m e n h ä n g e n . Das T r o p h o b l a s t p o l s t e r ist a m ehesten noch der T r o p h o b l a s t scheide von Crocidura vergleichbar. STRAUSS [1264] sieht eine gewisse Ähnlichkeit mit d e m s t a r k g e f a l t e t e n B l u t b e u t e l von Setifer. O b e r f l ä c h e u n d R a n d z o n e der P l a c e n t a sind v o n der D e c i d u a capsularis u m g e b e n . E b e n s o (Abb. 89) h a t die A n h e f t u n g des N a b e l s t r a n g e s auf der P l a c e n t a enge Beziehungen zur i n v e r t i e r t e n D o t t e r s a c k w a n d , die in diesem Bereich s t a r k verzweigte Z o t t e n bildet u n d als Choriovitellinplacenta o f f e n b a r bis zur G e b u r t persistiert. Zwischen den Z o t t e n dieses Bezirkes f i n d e t sich reichlich P a b u l u m , das o f f e n b a r aus der degenerierenden R a n d z o n e der Decidua capsularis s t a m m t . A u c h einige E x t r a v a s a t e f i n d e n sich hier. Potamogalidae. Potamogale velox Du CHAILLU ist ebenfalls n u r in S p ä t s t a d i e n b e k a n n t ( A b b . 8 3 a u . b). P o t a m o g a l e besitzt eine große, g e k a m m e r t e A l l a n t o i s . Die P l a c e n t a t i o n ist rein allantoid. Neben der kleinen h ä m o c h o r i a l e n L a b y r i n t h p l a c e n t a k o m m t eine sehr a u s g e d e h n t e epitheliochoriale P l a c e n t a vor, die im ganzen U m f a n g der D e c i d u a anliegt.

Insectívora

149

Chrysochloridae. Bei Chrysochloris (Abb. 81) und Eremitalpa [648, 776, 780] findet sich superf i c i e s , orthomesometrale Implantation. Die Keimanlage ist mesometral orientiert. Ein falsches Placentarkissen ist vorhanden, erreicht aber höchstens die Dimensionen wie bei Setifer. Vorübergehend ist eine Choriovitellinplacenta ausgebildet. Die Placenta wird in Form einer vorwiegend syncytialen Placenta angelegt. In diese dringt späterCytotrophoblast und Chorionmesenchym ein. In späten Phasen der Gravidität wird die Ektoplacenta bis auf eine schmale basale Schicht reduziert. Unterhalb der Placenta schiebt sich das Uterusepithel vor, so daß die Placenta gestielt wird. In alten Placentarstadien sind die \ fetale Seite maternen Blutlakunen des Labyrinths im zentralen Bereich sehr eng. Die Allantois ist nur von mäßiger Größe. Eine Andeutung von Inversion der Eihäute k o m m t auch den Chrysochloridae zu. Erinaceidae [82, 665, 673, 901, 1041, 1264], Die Implantation beim Igel erfolgt interstitiell, antimesometral. Ebenso ist die Embryonalanlage antimesometral orientiert. Erinaceus besitzt eine komplette Decidua capsularis (Abb. 81). Amnionhöhle und Dottersack entstehen durch Dehiszenz. Der Dottersack ist relativ klein, Inversion ist angedeutet. Erinaceus hat eine ringsum ver^materne Seite 2 dickte Trophoblastschale (Chorion frondosum) mit stark invasiven Fähigkeiten. A b b . 8 4 . Erinaceus europaeus L. A u s s c h n i t t a u s d e r f a s t Daher finden sich stets reichlich Blutungen. reifen P l a c e n t a . B a s a l v o r d e m P l a c e n t a r l a b y r i n t h liegt die nicht allantoid vaskularisierte E k t o p l a c e n t a . Maternes Blut strömt in die allseits von ( A u s STARCIC, 1 9 5 5 ) Trophoblast ausgekleideten Lakunen ein. 1 Unterbau-Anallantoide, J Trophobiastwucherung, n i c h t f e t a l vaskularisierte Grenzschicht Zeitweise ist auch eine ringförmige ChorioEktoplacenta 4 Blutlakunen 2 U n t e r b a u , äußere Schicht der 5 Labyrinth vitellinplacenta vorhanden. Diese erhält Ektoplacenta, Cytotrophoblast sich trotz weitgehender Reduktion, bis zum Ende der Gravidität. Am antimesometralen Pol erreicht die Allantois die Keimblasenoberfläche. Hier bildet sich die allantoid vaskularisierte, scheibenförmige Placenta aus. Im Bereich des Dottersackpoles entsteht sekundär ein Chorion laeve. In der Placenta bleibt der zellige Charakter des Trophoblasten in den peripheren, dem maternen Gewebe benachbarten Bezirken, erhalten, während es in dem zentralen Bereich, soweit fetales Mesenchym eindringt, zur Syncytiumbildung kommt. Das Einwachsen des Mesenchyms erfolgt spät (Embryonen > 5 mm). Die Mesenchymbalken sind sehr schmal und sind von einem zarten Syncytiumbelag überzogen. Auch die maternen Blutlakunen bleiben — mit Ausnahme des nach der fetalen Seite gelegenen Bezirkes — sehr eng. Im peripheren Bereich fehlen fetale Kapillaren und Mesenchym. Es handelt sich also um eine anallantoide Ektoplacenta, bestehend aus Cytotrophoblast und maternen Bluträumen (Abb. 84). Im Grenzbereich zwischen allantoider Placenta und Ektoplacenta findet sich eine schmale Zone nicht fetal vaskularisierten Syncytiums (dunkler Streifen). Hier anastomosieren die mütterlichen Lakunen der beiden Placentarabschnitte. Erinaceus besitzt eine typische haemochoriale Labyrinthplacenta ohne Übergänge zur Topfplacenta. Die Placenta von Echinosorex (Gymnura) gymnura RAFFLES [860] ist nur in einem älteren Stadium bekannt (Scheitel-Steiß-Länge 71 mm). Die Placenta ist antimesometral gelegen. An-

150

D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

zeichen einer Decidua capsularis w u r d e n n i c h t g e f u n d e n . D o t t e r s a c k u n d Allantois scheinen sich ähnlich wie bei Erinaceus zu v e r h a l t e n . Eine Choriovitellinplacenta w u r d e n i c h t m e h r a u f g e f u n d e n . Aus der B e a r b e i t u n g u n d den leider sehr u n k l a r e n A b b i l d u n g e n g e h t hervor, d a ß die P l a c e n t a v o n Echinosorex der von Erinaceus sehr ähnlich ist. Allerdings soll sie bei Echinosorex h ä m o e n d o t h e l i a l ( ? ) sein. O f f e n b a r b e s t e h t a u c h hier eine a n a l l a n t o i d e E k t o p l a c e n t a u n d eine f e t a l v a s k u l a r i s i e r t e E u p l a c e n t a . In der B e s c h r e i b u n g wird klar angegeben, d a ß sowohl der t r a b e k u l ä r e wie der periphere spongiöse Teil der P l a c e n t a T r o p h o b l a s t e n t h a l t e n . Dieser soll in beiden Teilen syncytial sein. Es ist nicht ersichtlich, wieso die A u t o r e n bei dieser Sachlage dazu k o m m e n , von einer h ä m o e n d o t h e l i a l e n Plac e n t a zu sprechen. N a c h den A b b i l d u n g e n zu urteilen, d ü r f t e die E k t o p l a c e n t a große Ähnlichkeit mit der des Igels h a b e n . Monon u k l e ä r e Riesenzellen t r o p h o b l a s t i s c h e n Ursprunges f i n d e n sich in großer Zahl im Bereich des basalen T r o p h o b l a s t e n . S o r i c i d a e . Von den Spitzmäusen wurden bisher in Hinblick auf Frühentwicklung und Placentation untersucht Sorex araneus L. [665], S. minutus L. [183, 185], S. cylindricauda (fumeus) MILLER [1436, 1476], Blarinabrevicauda SAY [1436, 1476], Suncus murinus L. 1766 (beschrieben als Crocidura coerulea [1109]). Eigene Beobachtungen an Crocidura russula HERMANN konnten berücksichtigt werden. Suncus wird häufig auch als Subgenus von Crocidura aufgefaßt. Da sich im Entwicklungsmodus alle untersuchten Formen der Sorex-Blarina-Gruppe einerseits, Crocidura und Suncus andererseits sehr nahe stehen, sollen beide Gruppen nacheinander besprochen werden.

Abb. 85. Sorex araneus L. Querschnitt durch einen Uterus gravidus mit F r u c h t k a m m e r und Placentarkammer. Unten: Ausschnitt aus dem Placentarlabyrinth bei stärkerer Vergrößerung. Bei x: Diaphragmaartige Schleimhautfalte an der Grenze von F r u c h t k a m m e r und Placentarkammer 1 2 3 4 5 6 7

Bilaminäre Omphalopleura Dottersack Cavum uteri Allantochorionplacenta Cytotrnphoblast Fetale Gefäße Syncytiotrophoblast mit maternen Gefäßen

X 9 10 11 x

Trophoblastring Embryo Uteruswand Mesometrium Diaphragmaartige Schleimh a u t f a l t e an der Grenze von F r u c h t k a m m e r und Placentarkammer

Bei Sorex erfolgt die E i n n i s t u n g z e n t r a l . Die p r i m ä r e A n h e f t u n g f i n d e t sich bilateral, die E m b r y o n a l a n l a g e ist a n t i m e s o m e t r a l orientiert. Der A n h e f t u n g s b e z i r k b e s t e h t a u s einer ringförmigen ä q u a t o r i a l e n T r o p h o b l a s t partie. W e n n sich das A m n i o n gebildet u n d das Chorion geschlossen h a t ( F a l t a m n i o n ) , e n t s t e h t die definitive P l a c e n t a r a n l a g e im a n t i m e s o m e t r a l e n Bereich (Abb. 85). Eine Decidua capsularis ist a n g e d e u t e t . Der D o t t e r sack ist groß u n d bildet eine k o m p l i z i e r t e D o t t e r s a c k p l a c e n t a , an der drei Zonen zu u n t e r s c h e i d e n sind. N a c h der m e s o m e t r a l e n

151

Insectívora

Seite zu ist eine nicht vaskuläre bilaminäre Omphalopleura ausgebildet. An diese schließt sich eine spezialisierte, gleichfalls avaskuläre Zone, der Trophoblastring an. Es handelt sich um den Teil der bilaminären Omphalopleura, der unmittelbar an den Anheftungsbezirk angrenzt. Hier sind die Trophoblastzellen stark vergrößert. Bei der Vergrößerung der Keimblase und infolge des Placentarwachstums verschiebt sich der Trophoblastring auf das Randgebiet der allantoiden Placenta. Dabei vergrößert sich der Ring durch Zellteilungen, jedoch nicht durch Zuschuß vom Rande her. Wenn die Vaskularisation des Chorions erfolgt, wächst gleichzeitig vom antimesometralen Rand des Ringes eine Trophoblastschicht aus, die sich als »trophoblastic curtain« den lateralen Schleimhautpolstern anlegt, aber vom Trophoblastring stets durch einen feinen Spalt getrennt bleibt. Später überkleidet diese Schicht vollständig die fetale Oberfläche der Placenta mit Ausnahme des Insertionsfeldes der Nabelschnur. Die Zellen des »curtain« sind offenbar an der Auflösung und Verarbeitung der Decidua capsularis beteiligt. Die Zellen des Ringes hingegen haben kaum destruktive Fähigkeiten, sondern resorbieren und phagocytieren (vor allem FeResorption). Während bilaminäreOmphalopleura undTrophoblastring bis z u m E n d e der Gravidität erhalten bleiben, wird die Choriovitellinplacenta mit der Ausbildung der allantoiden Placenta und der Inversion des Dottersackes rückgebildet. Zwischen Trophoblast und Entoderm ist in der bilaminären Omphalopleura eine sehr deutliche REicHERTSche Membran ausgebildet. Diese wird vom Trophoblasten her gebildet. Sie besteht aus Kollagen [1436, 1476], Die direkte Bildung von Kollagen vom Trophoblasten her ist von Interesse in Hinblick auf die Tatsache, daß bei Primaten (S. 179) auch Angioblasten und Mesenchymzellen vom Trophoblasten abgespalten werden. Das Mesenchymzellenstadium bei der Kollagenbildung kann also übersprungen werden. Syncytium differenziert sich zunächst in der äquatorialen Anheftungszone während der Trophoblastring zellig bleibt. Die aus dem Grenzbereich zwischen beiden Zonen sich vorschiebende Trophoblastschicht (»curtain«) bleibt zellig. Die allantoide Placenta findet sich am antimesometralen Pol. Während

die älteren Untersucher

annahmen, daß diese

Charakter hat, konnte nachgewiesen werden [1436], daß Sorex brevicauda

cylindricauda

hämochorialen

M. E . und

Blarina

SAY sicher eine endotheliochoriale Placenta besitzen. Die maternen Bluträume des

Labyrinthes behalten eine Endothelauskleidung.

Leichte Endothelhypertrophie k o m m t

vor.

Nur im Bereich des »trophoblastic curtain« kommt es zum Zusammenbruch materner Endothelien und damit zu B l u t e x t r a v a s a t e n in den Spalt zwischen »curtain« und Ring (Ort der FeResorption). Bei beiden amerikanischen Arten persistiert ein Rudiment der entodermalen Allantois bis zum Ende der Gravidität im Nabelstrang. Nach älteren Angaben an Sorex araneus

L. [665]

soll das kleine Allantoisdivertikel sehr früh völlig verschwinden. Erwähnenswert ist, daß bei Sorex,

— nicht bei Blarina,

— die E m b r y o k a m m e r von der Placentarkammer (Abb. 8 5 ) durch

eine diaphragmaartig vorspringende Schleimhautfalte getrennt sind, die nur eine kleine Öffnung für den Durchtritt der Nabelschnur frei läßt. BRAMMEL und PERRY [185] fanden zur Zeit der Anheftung des Chorions am antimesometralen Pol zweikernige Riesenzellen trophoblastischen Ursprungs im maternen Gewebe bei Sorex. W I M S A T T und W I S L O C K I haben diese Beobachtung bei S. cylindricauda

M. E . und Blarina

nicht bestätigt. Hingegen kommen trophoblastische Riesen-

zellen als Derivate des »curtain« in den Randzonen der Placenta vor. Sie zerstören fetales Mesenchym und maternes Endothel. Bei Crocidura (einschl. Suncus) (Abb. 86, 87, 88) erfolgt die Nidation antimesometral, exzentrisch [1109], Dabei k o m m t es zur vorübergehenden Bildung einer vollständigen Decidua capsularis. Der große Dottersack wird invertiert und bildet eine persistierende Choriovitellin-

152

D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

p l a c e n t a . In das u m g e s t ü l p t e n D o t t e n s a c k l u m e n ragen Z o t t e n der D o t t e r s a c k w a n d hinein, deren E n t o d e r m z e l l e n mit b r ä u n l i c h e n G r a n u l a beladen sind. A u c h bei Suncus f i n d e n wir den u n d i f f e r e n z i e r t e n , m e s o m e t r a l e n T r o p h o b l a s t e n , den T r o p h o b l a s t r i n g u n d das S y n c y t i u m der A n h e f t u n g s z o n e . Im Bereich der ä q u a t o r i a l e n A n h e f t u n g s z o n e f i n d e n sich zwei F o r m e n der Trophoblastzellen, a) t y p i s c h e h o h e p h a g o z y t i e r e n d e Zellen, die n e k r o t i s c h e s Material a u f n e h m e n , u n d b) d e s t r u k t i v e Zellen, die ins E n d o m e t r i u m eindringen.

Abb.

86.

Crocidura russula

/ Endometrium 2 Antimesometrale Placentaranlage 3 Exocoel

HERMANN.

J u n g e Keimblase m i t E m b r y o n a l a n l a g e 4 Trophoblast 5 Decidua 6' Dottersack

7 Chorda dorsalis X Medullarwulst 9 Amnion

Das U t e r u s e p i t h e l zeigt reichlich S y m p l a s m a b i l d u n g . In den m a t e r n e n K r y p t e n der P l a c e n t a r zone sind S y m p l a s m e n u n d w u c h e r n d e r T r o p h o b l a s t schwer g e g e n e i n a n d e r a b z u g r e n z e n . Die Allantoisanlage soll ganz solide sein. A l l a n t o i s m e s e n c h y m mit f e t a l e n Kapillaren d r i n g t in den T r o p h o b l a s t e n ein u n d bilden C h o r i o n z o t t e n . In der Folge w ä c h s t der Allantoisstiel s t a r k in die L ä n g e ; der E m b r y o n a l k ö r p e r v e r s c h i e b t sich n a c h der m e s o m e t r a l e n Seite. D a d u r c h wird der D o t t e r s a c k s t a r k i n v e r t i e r t . A u c h bei Suncus ist die REicHERTSche M e m b r a n ähnlich ausgebildet wie bei Sorex. U n m i t t e l b a r neben dem Sinus t e r m i n a l i s proliferieren reichlich zweikernige t r o p h o b l a s t i s c h e Riesenzellen, die bis in die tiefen Schichten der P l a c e n t a r a n l a g e gelangen u n d von SANSOM f ü r die E r ö f f n u n g m a t e r n e r G e f ä ß e v e r a n t w o r t l i c h g e m a c h t w e r d e n . In der P l a c e n t a r a n l a g e selbst s c h w i n d e t das m a t e r n e K r y p t e n e p i t h e l ; Allantoisgewebe d r i n g t tief in die P l a c e n t a r a n l a g e , die im wesentlichen aus S y n c y t i u m b e s t e h t , ein. Die N a t u r des L a b y r i n t h s ist noch u m s t r i t t e n . HUBRECHT [665] h a t t e f ü r Sorex v e r m u t e t , d a ß das S y n c y t i u m s e k u n d ä r zu L a k u n e n a u s g e h ö h l t w ü r d e . H i e r f ü r f i n d e n sich k a u m A n h a l t s p u n k t e . N e u e r e U n t e r s u c h e r nehm e n an, d a ß w a n d e r n d e T r o p h o b l a s t m a s s e n die m a t e r n e n G e f ä ß e u m s c h e i d e n u n d deren E n d o thel a b b a u e n . Die P l a c e n t a w ü r d e d e m n a c h ein h ä m o c h o r i a l e s L a b y r i n t h besitzen. Dieser Deut u n g ist w i d e r s p r o c h e n w o r d e n [1436, 1476], Es f i n d e t sich eine a u ß e r o r d e n t l i c h e Ä h n l i c h k e i t im A u f b a u des L a b y r i n t h s v o n Sorex u n d Blarina mit den B e f u n d e n an Suncus [1109], U n t e r s c h i e d e

153

Insectívora

ergeben sich n u r in d e r D e u t u n g . N a c h WIMSATT-WISLOCKI s i n d d i e S y n c y t i u m -

s t r ä n g e im L a b y r i n t h v o n SANSOM n i c h t als solche e r k a n n t w o r d e n , w ä h r e n d dieser A u t o r die h y p e r t r o p h i e r t e n m a t e r n e n E n d o t h e l z e l l e n als T r o p h o b l a s t g e d e u t e t h a t . Eigene U n t e r s u c h u n g e n an Crocidura russula sprechen f ü r die A u f f a s s u n g der a m e r i k a n i s c h e n A u t o ren. Crocidura u n d Suncus besitzen n u n eine weitere eigenartige P l a c e n t a r s t r u k t u r , die in ä h n l i c h e r Weise als T r o p h o blastkissen bei Solenodon vorkommt (S. 148). Sie b e s t e h t aus C y t o t r o p h o b l a s t s t r ä n g e n , die die Allantoisgefäße a m N a b e l s c h n u r a n s a t z u m g e b e n (Abb. 87,

88).

SANSOM f i n d e t

teilweise

Um-

w a n d l u n g in S y n c y t i u m in dieser »Trophoblastscheide«. Bei Crocidura russula HERMANN b e s t e h t s i e h a u p t s ä c h l i c h a u s

C y t o t r o p h o b l a s t . Sie soll bei Suncus a u s den w a n d e r n d e n zweikernigen Trophoblastzellen e n t s t e h e n , die in der Gegend des Sinus t e r m i n a l i s a u s w a n d e r n . Die T r o p h o b l a s t s c h e i d e e n t h ä l t keine m a t e r n e n B l u t r ä u m e , wohl aber f e t a l e Kapillaren. Aus dem C y t o t r o p h o b l a s t der Scheide differenziert sich Sync y t i u m , d a s sich d u r c h die ganze Plac e n t a bis in den m a t e r n e n U n t e r b a u

mmI

al

Abb. 87. Crocidura russula HERMANN. S t a d i u m aus der Mitte der G r a v i d i t ä t , Q u e r s c h n i t t d u r c h U t e r u s m i t E i k a m m e r . P l a c e n t a ist etabliert. T r o p h o b l a s t s c h e i d e auf d e m P l a c e n t a r k ö r p e r , d u r c h b o h r t v o n den Allantoisvenen. Anordn u n g der Eihüllen 1 2 3 4 5

Splanchnopleura 6 Amnion 7 Allantoisvenen 3 MaterneSymplasmen 9 Trophoblaststränge 10

Placenta Trophoblastscheide Dottersack-Splanchnopleura Uteruslumen Keimblasenwand

A b b . 88. Crocidura russula HERMANN. P l a c e n t a aus d e r zweiten H ä l f t e der G r a v i d i t ä t , a) Übersichtsbild, b) T r o p h o b l a s t s c h e i d e , A u s s c h n i t t aus a. ( S t a d i u m etwas ä l t e r als A b b i l d u n g 87) 1 Dottersacksplanchnopleura 2 Trophoblastscheide 3 K e i m b l a s e n w a n d (Bilaminäre O m p h a l o p l e u r a ) 4 Trophoblaststränge 5 Materne Symplasmen 6 Embryo

7 Amnion 8 Trophoblastzellen d e r Scheide 9 Allantoisvene 10 L a b y r i n t h 11 M y o m e t r i u m 12 A m n i o n h ö h l e

Abb. 88

154

D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

ausbreitet. W I S L O C K I und W I M S A T T weisen darauf hin, d a ß C y t o t r o p h o b l a s t m a s s e n in den basalen Teilen des L a b y r i n t h s als Homologon der Trophoblastscheide anzusehen sind. Beide Gebilde sind als Bildungsstätten (Matrixzone) f ü r S y n c y t i u m zu b e t r a c h t e n . Z u s a m m e n f a s s e n d sei b e t o n t , d a ß die Soriciden in F r ü h e n t w i c k l u n g und P l a c e n t a t i o n eine recht einheitliche G r u p p e bilden. Die

A b b . 8 9 . S c h e m a d e r E i h a u t b i l d u n g u n d P l a c e n t a t i o n b e i Talpa, Solenodon und ( N a c h MOSSMAN u n d STRAUSS.) Z i f f e r n w i e b e i A b b i l d u n g 8 1 1 E n t o d e r m a l e Allantois 2 AUantochorionpIacenta 3 Amnionhöhle

5 6 7 8

Choriovitellinplacenta Decidua capsularis Dottersack Exocoel

Scalopus.

9 Semiplacenta 10 T r o p h o b l a s t 11 C a v u m u t e r i

einzelnen Genera zeigen Differenzen geringer Art. Auffallend ist die große Ähnlichkeit in der P l a c e n t a r s t r u k t u r zwischen Crocidurinae und Solenodon. Auf Grund morphologischer Kriterien w u r d e der Schlitzrüßler bisher in die Nähe der Tenrecidae gestellt, eine Auffassung, die möglicherweise der Revision bedarf. Talpidae. Beim Maulwurf (Abb. 89) erfolgt die E i n n i s t u n g zentral im a n t i m e s o m e t r a l e n Bereich. Die erste A n h e f t u n g f i n d e t sich in einer ringförmigen, äquatorialen Zone der Keimblasenwand (bilateral). Der Keim ist ebenfalls nach der a n t i m e s o m e t r a l e n Seite hin orientiert. Das E n d o m e t r i u m zeigt im ganzen Bereich der E i k a m m e r (etwa zwei Drittel des Gesamtumfanges) eine erhebliche Verdickung im oberflächlichen Bereich (Compacta) und eine Hypertrophie der Drüsen. Vorübergehend besteht eine Choriovitellinplacenta. Die h y p e r t r o p h i e r t e Schleimhaut wölbt sich capsularis-artig über die E i k a m m e r vor (Abb. 89). Der D o t t e r s a c k ist kleiner als bei Soriciden u n d besitzt keine Z o t t e n . Im mesometralen Bereich k o m m t es zur Aus-

155

Insectívora

b i l d u n g einer p e r s i s t i e r e n d e n , n i c h t v a s k u l a r i s i e r t e n O m p h a l o p l e u r a . Die A l l a n t o i s ist m i t t e l g r o ß u n d b l e i b t e r h a l t e n . W ä h r e n d STRAHL [1235] a n n a h m , d a ß d a s m a t e r n e E p i t h e l e r h a l t e n b l e i b t u n d die Z o t t e n des C h o r i o n s ü b e r k l e i d e t , k o n n t e n alle s p ä t e r e n U n t e r s u c h e r f e s t s t e l l e n , d a ß d a s E p i t h e l s c h w i n d e t u n d die Z o t t e n n u r v o n T r o p h o b l a s t ü b e r k l e i d e t w e r d e n . Die t r o p h o b l a s t i s c h e ( s y n c y t i a l e ) A u s k l e i d u n g d e r m a t e r n e n B l u t r ä u m e des L a b y r i n t h s w i r d s p ä t e r s e h r d ü n n u n d e n d o t h e l a r t i g . In d e r A u ß e n z o n e d e r P l a c e n t a b l e i b t d e r T r o p h o b l a s t h ö h e r . Die a u ß e r o r d e n t l i c h e V e r d ü n n u n g des T r o p h o b l a s t e n im L a b y r i n t h b e r e i c h h a t d a z u g e f ü h r t , d a ß einige A u t o r e n [486, 1359] die P l a c e n t a v o n Talpa f ü r e n d o t h e l i o c h o r i a l a n s p r a c h e n . Die F r a g e b e d a r f n e u e r Ü b e r p r ü f u n g a n e n g s e r i i e r t e m M a t e r i a l . Talpa b e s i t z t , ä h n l i c h wie die W i e d e r k ä u e r , C h o r i o n b l a s e n , die in s p ä t e n S t a d i e n B l u t e x t r a v a s a t e e n t h a l t e n . Die v o n d e n B l a s e n ü b e r d a c h t e n D r ü s e n m ü n d u n g e n d u r c h s e t z e n d a s P l a c e n t a r l a b y r i n t h bis z u r f e t a l e n Seite. In d e r U m l a g e r u n g s z o n e t r e t e n m a s s e n h a f t Riesenzellen a u f , die teilweise als t r o p h o b l a s t i s c h e n U r s p r u n g e s ( D e c i d u o f r a k t e n ) teilweise als d e c i d u a l e r H e r k u n f t g e d e u t e t w e r d e n [235]. D a s A m n i o n e n t s t e h t als F a l t a m n i o n . N a c h der G e b u r t w i r d ein Teil d e s P l a c e n t a r l a b y r i n t h e s n i c h t a u s g e s t o ß e n , s o n d e r n in loco r e s o r b i e r t ( c o n t r a d e c i d u a t e r T y p ) . Von a u ß e r o r d e n t l i c h e r B e d e u t u n g sind die Bef u n d e a n d e n a m e r i k a n i s c h e n M a u l w ü r f e n Scalopus aquaticus L., Scapanus, Neurotrichus, Parascalops ( A b b . 89) [902, 1 0 2 0 a ] , D o t t e r s a c k , A l l a n t o i s u n d A m n i o n v e r h a l t e n sich wie bei Talpa europaea L. Die P l a c e n t a ist rein e p i t h e l i o c h o r i a l . Sie n i m m t d e n g e s a m t e n l a t e r a l e n u n d a n t i m e s o m e t r a l e n B e z i r k des F r u c h t s a c k e s ein u n d l ä ß t n u r ein kleines, m e s o m e t r a l e s Areal f r e i . Die C h o r i o n z o t t e n sind k u r z u n d w e n i g v e r z w e i g t . Sie r a g e n in K r y p t e n d e r U t e r u s m u c o s a h i n e i n . Scalopus b e s i t z t a u ß e r d e m die f ü r die S e m i p l a c e n t a c h a r a k t e r i s t i s c h e n C h o r i o n b l a s e n (S. 224). N a c h einer m ü n d l i c h e n M i t t e i l u n g v o n H e r r n D r . PRASAD w i r d d e r e p i t h e l i o c h o r i a l e Z u s t a n d bei Scalopus s e k u n d ä r e r r e i c h t . I h m g e h t ein e n d o t h e l i o c h o r i a l e s S t a d i u m v o r a u s . Die R e s t i t u t i o n des U t e r u s e p i t h e l s e r f o l g t in d e r z w e i t e n H ä l f t e der G r a v i d i t ä t v o n d e n D r ü s e n h e r ( U n v e i ö f f e n t l i c h t e B e f u n d e v o n MOSSMAN u n d PRASAD). MaCfOSCelididae. In Frühentwicklung und Placentation der Macroscelididae finden sich so zahlreiche Besonderheiten, daß diese Gruppe völlig isoliert steht. Es sei betont, daß vor allem in Hinblick auf die Primitiventwicklung auch keinerlei Beziehungen zu den übrigen Menotyphla (Tupaiidae) zu erkennen sind. Die Gruppe ist in letzter Zeit mehrfach bearbeitet worden. Sehr eingehende Untersuchungen liegen vor allem an Elephantulus rupestris jamesoni CHUBB ( £ . myurus /.) vor [ 6 4 1 , 6 4 2 , 6 4 3 , 6 4 6 , 6 4 7 , 6 5 0 , 6 5 3 , 6 5 5 , 6 5 6 , 6 5 7 , 6 5 8 , 6 5 9 , 6 6 0 , 6 6 1 ] , Dazu kommen Beobachtungen an E. rozeti Duv. [ 7 8 1 ] , Macroscelides spec. [ 1 1 9 6 ] und Nasilio brachyrhynchus A. SMITH [ 4 2 3 ] * ) . Elephantulus besitzt einen echten Menstruationszyklus. Die endrometrialen Veränderungen sind auf einen streng lokalisierten Bezirk beschränkt, in dem es zur Ausbildung einer Proliferation (Abb. 67) kommt. Im Östruszyklus sind drei Phasen zu unterscheiden: 1. östrogenphase, Stromaödem, 2. Frühe Luteal-Phase, Stromaverdich tung, Flüssigkeitresorption. 3. Späte Lutealphase: Lokalisiertes Stromaödem, mesometral gelegener Menstruationspolyp. Konstant kommen stets nur zwei Embryonen (einer in jedem Uterushorn) zur Entwicklung, obgleich extreme Polyovulation (120 Eier bei einer Ovulation ausgestoßen) stattfindet. Der größte Teil der Eier wird befruchtet und erreicht im Vierzellenstadium den Uterus. Da in jedem Horn nur ein eng umschriebenes Implantationsfeld besteht, gehen alle Eier bis auf zwei zugrunde.

Die I m p l a n t a t i o n e r f o l g t e x z e n t r i s c h , m e s o m e t r a l m e s o m e t r a l o r i e n t i e r t ( E m b r y o n a l e n t w i c k l u n g , S. 76). Die A m n i o n h ö h l e e n t s t e h t ist z u n ä c h s t r e c h t g r o ß . Ein Allantoisblase.

d u r c h S p a l t b i l d u n g im H a f t s t i e l wird p r i m ä r

( A b b . 90). Die E m b r y o n a l a n l a g e

ist

Embryonalknoten. Der Dottersack a n g e l e g t . S p ä t e r b i l d e t sich eine

S e h r e i g e n a r t i g ist die B i l d u n g d e r E m b r y o k a m m e r . B e v o r der K e i m im I m p l a n t a t i o n s b e r e i c h e i n t r i f f t , w e i t e t sich d a s U t e r u s l u m e n u m die K e i m b l a s e h e r u m zu einer E m b r y o *) GERARD hat in seiner Arbeit von 1923 Nasilio irrtümlich als Soricide bezeichnet. Daher wurde im embryologischen Schrifttum stets übersehen, daß seit GERARDS Untersuchungen bereits Befunde an einem Macroscelididen bekannt waren. Die Arbeit wurde aber meist ignoriert, da sich die Befunde eben nicht in den Rahmen der Soriciden einfügen ließen.

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D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Abb. 9 0

Insectívora

157

k a m m e r a u s (Abb. 9 0 a — c ) . Das E n d o m e t r i u m zeigt in diesem Gebiet deutlich deciduale R e a k tion. Die A n h e f t u n g d u r c h T r o p h o b l a s t z o t t e n erfolgt erst n a c h B i l d u n g der E m b r y o k a m m e r . V A N D E R H O R S T vergleicht die E m b r y o k a m m e r v o n Elephantulus mit d e m E i b e t t von Homo. Die R ä n d e r der E m b r y o k a m m e r w ü r d e n den W u n d r ä n d e r n des m a t e r n e n E p i t h e l s bei Homo entsprechen. Der e n t s c h e i d e n d e U n t e r s c h i e d zwischen Elephantulus u n d Homo b e s t e h t n u n in der Größe des D o t t e r s a c k e s . Bei Homo schließen sich die W u n d r ä n d e r ü b e r d e m Keim u n d bilden eine echte D e c i d u a capsularis. Bei Elephantulus w ä c h s t a b e r der D o t t e r s a c k , b e v o r es z u r Bild u n g einer e c h t e n Capsularis k o m m e n k a n n , d e r a r t s t a r k , d a ß er sich ins C a v u m uteri vorw ö l b t (Abb. 90c). S p ä t e r ( P r i m i t i v s t r e i f e n s t a d i u m ) s c h n ü r t sich die »Bursa embryonica«, die E m b r y o u n d D o t t e r s a c k e n t h ä l t , v o m H a u p t c a v u m des U t e r u s ab ( B i l d u n g einer » P s e u d o capsularis«). Die Drüsen in der U m g e b u n g der E m b r y o k a m m e r schwellen e n o r m an, so d a ß das i n t e r g l a n d u l ä r e Gewebe zu s c h m a l e n S e p t e n ausgezogen wird. D a d u r c h k o m m t es zu einer D i f f e r e n z i e r u n g der Decidua in eine z e n t r a l e C o m p a c t a u m d e n K e i m u n d eine p e r i p h e r e S p o n g i o s a . B e i S t a d i e n v o n l 3 - S o m i t e n b r e c h e n die i n t e r g l a n d u l ä r e n Septen z u s a m m e n . Es k o m m t z u r B i l d u n g eines S p a l t r a u m e s zwischen D e c i d u a u n d Muscularis. D r ü s e n r e s t e auf der Muscularis bleiben w ä h rend der G r a v i d i t ä t s d a u e r a k t i v . W e n n die P s e u d o c a p s u l a r i s z u s a m m e n b r i c h t , bleiben n u r an der m e s o m e t r a l e n Seite d u r c h die u t e r i n e n G e f ä ß e u n d e t w a s u m g e b e n d e s Gewebe V e r b i n d u n g s b r ü c k e n zwischen der U t e r u s w a n d u n d der P l a c e n t a mit d e m Keim e r h a l t e n (Mesoplacentar i u m ) . Die B i l d u n g eines d e r a r t i g e n M e s o p l a c e n t a r i u m s b e d e u t e t eine V o r b e r e i t u n g auf die A b l ö s u n g der P l a c e n t a post p a r t u m im Sinne einer S i c h e r u n g gegen s t ä r k e r e B l u t u n g e n , aber gleichzeitig a u c h eine E i n r i c h t u n g , die in k u r z e r Frist eine neue I m p l a n t a t i o n ermöglicht. Die B i l d u n g der P l a c e n t a [653] b e g i n n t mit dem Aussprossen von langen, f i n g e r f ö r m i g e n F o r t s ä t z e n des S y n c y t i o t r o p h o b l a s t e n , die das m a t e r n e E p i t h e l d u r c h s e t z e n u n d sich weit ins E n d o m e t r i u m vorschieben. Sie u m h ü l l e n dabei die Gefäße. D e s t r u k t i v e E i g e n s c h a f t e n fehlen diesem S y n c y t i u m o f f e n b a r . Es d i e n t im wesentlichen zur V e r a n k e r u n g des Keimes a m E n d o m e t r i u m . Ist der K e i m d u r c h einige d e r a r t i g e W u r z e l n befestigt, so schieben sich k u r z e Z o t t e n , die a u s C y t o t r o p h o b l a s t b e s t e h e n , n a c h . E r s t diese e n t f a l t e n s t ä r k e r e d e s t r u k t i v e P o t e n z e n u n d e r ö f f n e n sehr schnell die m a t e r n e n Kapillaren. Der S y n c y t i o t r o p h o b l a s t d i e n t also der ersten F i x a t i o n des Keimes u n d der P e n e t r a t i o n des Epithels. A u s b a u der V e r b i n d u n g zwischen K e i m u n d E n d o m e t r i u m erfolgt u n t e r Z e r s t ö r u n g m ü t t e r l i c h e n Gewebes im wesentlichen d u r c h den C y t o t r o p h o b l a s t e n . Ist die V e r a n k e r u n g erfolgt, so d r i n g t der T r o p h o b l a s t n i c h t weiter in die Tiefe ein. D a s S t r o m a reagiert d u r c h B i l d u n g einer fibrösen G r e n z s c h i c h t . Die P l a c e n t a w ä c h s t in der Folge im wesentlichen z e n t r i p e t a l . Die tiefen S y n c y t i u m w u r z e l n a t r o phieren d a n n . Mitosen fehlen im S y n y c t i u m stets. Der C y t o t r o p h o b l a s t b a u t n u n eine sponAbb. 90. Frühentwicklung und Placentation der Macroscelididae, schematisch, a) Junge Blastocyste kurz vor der Anheftung. Die Embryokammer deutlich gegen das Cavum uteri abgegrenzt. Mesometrium leicht nach lateral verschoben, b) Primitivstreifenstadium angeheftet. Längsschnitt. Embryokammer schließt sich gegen Hauptcavum ab. Zuwachszone der Ektoplacenta hängt ins Lumen der Embryokammer hinein, c) Älteres Stadium, Allantoide Placenta gebildet. Decidua pseudocapsularis im Zusammenbruch. Choriovitellinplacenta schiebt sich ins Hauptcavum vor. Allantois hat die Placentaranlage erreicht, d—1: Entwicklung der Embryonalanlage, d) Blastocyste, noch ohne Embryonalknoten, e, f) Zellen der Keimblasenwand wandern aus und schließen sich zum Knoten zusammen. g) Amnionhöhle durch Spaltbildung im Knoten entstanden. Freie amoeboide »Entoderm« -Zellen, h) Placentarscheibe am Embryonalpol. Amnionhöhle und Dottersack gebildet, i) Beginn der Mesenchymbildung, erste Anlage des Primitivstreifens, k) Haftstiel, Primitivstreifen und Kopffortsatz. 1) Haftstiel, erstes Auftreten des Allantoisdivertikels 1 2 3 4 5 6

Uterindrüsen Embryokammer Cavum uteri Keimblase Decidua pseudocapsularis Unterbau

7 8 9 10 11 12

Ektoplacenta Labyrinth Zentralarterie Materne Gefäße Mesometrium Dottersack

13 14 15 16 17 18

Amnionhöhle Allantois Exocoel Haftstiel Choriovitellinplacenta Materne Vene

19 20 21 22

Primitivstreifen Chordafortsatz Kopfdarm Mesenchym

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D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

giöse E k t o p l a c e n t a auf, die zu einem mächtigen Zapfen heranwächst. Dieses Gebilde umschließt bei Elephantulus zwei, bei Macroscelides eine m a t e r n e Zentralarterie, die die ganze Dicke des Placentarkörpers durchbohrt und sich an der fetalen Seite in radiäre Äste a u f s p a l t e t (Abb. 91,92). Das m a t e r n e Blut fließt also von der fetalen zur basalen Seite, wie bei f a s t allen anderen E u t h e r i a . Der A b f l u ß erfolgt durch basale Venen, die sich dicht vor dem Mesoplacentarium zu einem S t a m m vereinigen (Abb. 91) [653]. Abb. 91. Macroscelides spec. Nahezu reife Placenta, Schema. Noch bei E m b r y o n e n von ( N a c h STARCK, 1949) 18-Somiten ist die E k t o p l a c e n t a 1 Fetale Gefäße 6 Histiotrophe 2 Materne Zentralarterie 7 Basale m a t e r n e Vene n u r durch nicht vaskularisiertes 3 Mesoplacentarium S Ektoplacenta 4 Uteruswand 9 Labyrinth Chorion mit dem E mbryo verbun5 Materne Arterie 10 N a b e l s c h n u r a n s a t z den. Anschließend n i m m t die Allantois K o n t a k t mit der Placenta auf und überzieht bei Stadien von 27 Somiten die fetale Oberfläche der P l a c e n t a [653]. Es k o m m t nun schnell zum A u s b a u eines allantoid vaskularisierten L a b y r i n t h s . Die mächtige E k t o p l a c e n t a bleibt bei Macroscelididen w ä h r e n d der ganzen Gravidit ä t erhalten und wird nie fetal vaskularisiert. Sie n i m m t etwa 3 / 4 der Dicke des ganzen P l a c e n t a r körpers ein (Abb. 91 [1196]) u n d l ä ß t eine dunkle Innenzone und eine helle Außenzone unterscheiAbb. 92. Macroscelides spec. Ausschnitt aus dem Zentrum einer den, ein Bild, das dem der IgelPlacenta des Stadiums der Abbildung 91. Beachte zentrale materne placenta sehr nahe k o m m t . EinArterie und Ectoplacenta. (Nach STARCK, 1949) 4 Basale S y n c y t i a l l a k u n e n 1 Labyrinth gehendere U n t e r s u c h u n g zeigt 5 Ektoplacenta 2 Basale Vene ö Materne Zentralarterie 3 Degenerationszone aber, daß — im Gegensatz zu Erinaceus — bei Macroscelides die lab y r i n t h n a h e , dunkle Zone aus Cytotrophoblast und die periphere Zone aus S y n c y t i u m bes t e h t . In späteren Stadien wird die Cytotrophoblastzone vollständig in S y n c y t i u m u m g e w a n d e l t [1196]. V A N DER HORST beschreibt, daß bei Elephantulus vorübergehend ( E m b r y o n e n von 5 bis 8 m m ) der T r o p h o b l a s t des a b e m b r y o n a l e n Poles verdickt ist und zwar dann, wenn der K o n t a k t mit der Allantois z u s t a n d e k o m m t u n d die Pseudocapsularis z u s a m m e n b r i c h t . Diese Verdickung b e t r i f f t aber stets n u r einen kleinen Bezirk und ist sehr unbeständig. Der A u t o r

Dermoptera

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faßt sie als Rudiment einer Obplacenta (sekundäre PI.) auf. Die bilaminäre Omphalopleura wird durch eine Choriovitellinplacenta ersetzt, die ebenfalls nicht persistiert. Der Dottersack hat seine größte Ausdehnung während des Primitivstreifenstadiums. Er wird später durch die Allantois vom Chorion abgedrängt und verfällt weitgehender Reduktion. Die Placenta der Macroscelididen ist also eine typische diskoidale, hämochoriale Labyrinthplacenta mit einer enorm ausgebildeten Ektoplacenta. Daneben besteht ein ausgedehnter Semiplacentarbezirk epitheliochorialer Struktur. Die Frühentwicklung der Macroscelididen ist charakterisiert durch massenhaftes Auftreten hoch spezialisierter Riesenzellen an verschiedenen Stellen des graviden Uterus, wie sie in ähnlicher Vollkommenheit kaum bei einer anderen Form zu beobachten sind. E s ist immer mißlich, aus s t a t i s c h e n Zustandsbildern H e r k u n f t und F u n k t i o n b e s t i m m t e r Zellelemente erschließen zu wollen. D i e m o r p h o l o g i s c h e M e t h o d e kann nie bei der K l ä r u n g derartiger Z u s a m m e n h ä n g e entscheid e n d sein, sie kann h ö c h s t e n s m a n g e l s anderer U n t e r s u c h u n g s m ö g l i c h k e i t e n H i n w e i s e für D e u t u n g s v e r s u c h e g e b e n . D a s l e t z t e W o r t wird in derartigen Fragestellungen s t e t s experimentellen und physiologischen Unters u c h u n g e n v o r b e h a l t e n bleiben. So sind a u c h alle D e u t u n g e n der eigenartigen Riesenzellen in der Macroscelididenp l a c e n t a mit R e s e r v e a u f z u n e h m e n . STARCK [1196] unterschied drei Spezialformen derartiger Zellen: a) Vielkernige periarterielle Deciduazellen, die bis in die I n t i m a der Arterien vordringen. b) Vielkernige s y n c y t i a l e E l e m e n t e , die während der mittleren G r a v i d i t ä t das L u m e n der s u b p l a c e n t a r e n D e c i d u a arterien in einer determinierten Strecke des Verlaufes auskleiden ( A b b . 79). c) Kleinere, m e i s t zweikernige Deciduazellen mit zentralen E i n s c h l u ß k ö r p e r c h e n in G e f ä ß w a n d und E n d o m e t r i u m . Genetisch w e r d e n a und c als Deciduazellen a u f g e f a ß t , w ä h r e n d für die Gruppe b die D e u t u n g offen gelassen wird, w e n n a u c h E n t s t e h u n g durch E n d o t h e l h y p e r t r o p h i e für wahrscheinlich g e h a l t e n wird. D i e neuen U n t e r s u c h u n g e n v o n WARD-ORSINI am Mesocricetus [1378] lassen aber a u c h die trophoblastische H e r k u n f t für die Zellen der Gruppe b bei Macroscelididen nicht v ö l l i g ausgeschlossen erscheinen. Funktionell dürfte es sich u m Zellen handeln, die in erster Linie spezifische stoffliche Leistungen zu vollbringen haben. GÉRARD hat ähnliche Zellformen bei Nasilio g e f u n d e n und sieht in ihnen endokrine Zellen [423], VAN DER HORST [653] beschreibt bei Elephantulus analoge Bilder, wie ich sie f ü r Macroscelides a n g e g e b e n habe [1196]. Dieser A u t o r ist der A n s i c h t , d a ß alle Riesenzellen bei Elephantulus sicher m a t e r n e n Ursprunges sind und daß auch die e n d o v a s k u l ä r e n Zellen modifizierte D e c i d u a e l e m e n t e sind. Gleichzeitig hält VAN DER HORST die v e r s c h i e d e n e n Riesenzellen f ü r glandulär, g l a u b t aber, d a ß die Zellprodukte nicht als N ä h r s t o f f e f ü r den K e i m v e r w e n d e t werden. Ü b e r die e v o l u t i v e B e d e u t u n g der I n s e c t i v o r e n - P l a c e n t a cf. S. 2 4 9 .

Tupaiidae. Die Frühentwicklung und Placentation der früher meist zu den Insectívora gegerechneten Tupaiidae wird im Zusammenhang mit dem Prosimiae besprochen (S. 170). B. Dermoptera Die Implantation von Cynocephalus BODDAERT = (Galeopithecus PALLAS) [775] erfolgt superfiziell und antimesometral. In der Regel besteht der Wurf aus einem Jungen. Die Graviditätsdauer beträgt 60 Tage. Während des Prooestrus soll es zu einer lokalisierten Epitheldesquamation und zu Blutaustritt kommen. Der Placentarbezirk ist von Anfang an lokalisiert und auf die Anheftungsstelle beschränkt. Diese ist durch Drüsenhypertrophie und Hyperämie gekennzeichnet. Das Entoderm entsteht durch Abspaltung vom Embryoblasten und kleidet sehr früh die ganze Keimblase aus. Die Amnionhöhle entsteht durch Dehiszenz (Spaltamnion, Archamnionhöhle) im Embryonalknoten. Es besteht also Entypie ohne Keimblattumkehr (ähnlich Typ IV, S. 75). Embryonalknoten und Trophoblast stehen von Anfang an in epithelialer Verbindung. Diese Verbindung nimmt später mesenchymatischen Charakter an und wird von der Dottersack-Splanchnopleura her vaskularisiert (Haftstiel). Der Dottersack ist in frühen Entwicklungsstadien relativ groß und bildet eine ausgedehnte bilaminäre Omphalopleura. Vorübergehend soll der Haftstiel verlorengehen. Sehr rasch kommt dann allerdings eine gefäßführende Verbindung zwischen Placentaranlage und Embryo durch die auswachsende Allantois zustande.

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Die Placenta ist hämochorial, diskoidal und labyrinthär. (Abb. 93). Zunächst wuchert im Anheftungsbereich der Trophoblast und bildet eine mit lakunären Bluträumen durchsetzte Ektoplacenta aus. Das Endometrium zeigt in diesem Bereich Stromaödem und Drüsenhypertrophie. Durch Mesenchymeinwucherung wird die Ektoplacenta zu einer echten allantoiden Placenta umgebaut. Diese hat Labyrinthcharakter. Von dicken trabekelartigen Zottenstämmen gehen verzweigte Bälkchen ab, die ein kompliziertes Raumgitter formen. Die fetalen Kapillaren 3 im Zottenstroma haben häufig subepitheAbb. 93. Cynocephalus (Qaleopiihecus) variegatus AUDEBERT. liale Lage. Die Zottenüberkleidung besteht, Ausschnitt aus dem hämochorialen L a b y r i n t h der reifen P l a c e n t a . ( A u s STARCK, 1 9 5 5 , a. a. O . , S . 2 8 2 ) jedenfalls bei dem dem Verfasser zur Ver1 Syncytiotrophoblast 3 F e t a l e K a p i l l a r e n im C h o r i o n b i n d e g e w e b e fügung stehenden Material, aus der letzten 2 Chorionbindegewebe 4 Lakunäre Räume mit maternem Blut Zeit der Gravidität, nur aus Syncytium (Abb. 93). Stellenweise kommt es in der älteren Placenta sekundär zu einer Reduktion der labyrinthären Zwischenwände, so daß lakunäre materne Bluträume zu einem intervillösen Raum zusammen fließen. Gröbere Zottenstämme nehmen in derartigen Bezirken den Charakter von Haftzotten an. Die Placenta von Cynocephalus ist also eine theoretisch wichtige Zwischenform zwischen Labyrinth- und Topfplacenta. Der fetomaternelle Austausch erfolgt nur hämotroph. Paraplacentareinrichtungen fehlen.

C. Chiroptera Die Ordnung der Chiropteren u m f a ß t rund 1000 verschiedene Arten von denen etwa 250 auf die Subordo Megachiroptera fallen. Angaben über Frühentwicklung und Placentation besitzen wir über etwa 20 Arten, doch sind diese für die meisten Formen lückenhaft und beschränken sich auf Beschreibung von Einzelstadien. Hierzu kommen allerdings die wichtigen neuen Untersuchungen von WIMSATT [1432, 1433] über die F e i n s t r u k t u r der Placentarschranke an 23 Arten aus 9 (von 17) Familien beider Unterordnungen. Frühentwicklung, Implantation und Ablauf des Placentationsgeschehens einschließlich der Eihautbildung sind bei höchstens einem Dutzend Arten b e k a n n t . Soweit diese Befunde ein Urteil zulassen, ist trotz der Formenfülle mit einer, im Vergleich zu anderen Säugerordnungen erstaunlichen Einheitlichkeit der S t r u k t u r der P l a c e n t a zu rechnen. Unterschiede im Implantationsablauf, in der Eihautbildung und in der Ausbildung der P l a c e n t a kommen zwar vor, überschreiten jedoch kaum die Grenzen eines einheitlichen Typus. Dieses gilt auch beim Vergleich der beiden Unterordnungen Mega- und Microchiroptera. D e r Unterschied zu den Insectivoren mit höchst differenten Placentartypen ist sehr eindrucksvoll. Dies kann allerdings nicht verwundern, wenn wir berücksichtigen, daß die Chiroptera in ihrer Gesamtheit Variationen eines sehr eng gezogenen Bauplanes darstellen, der zwar in eine große Zahl von Familien, Gattungen und Arten aufgesplittert ist, nie aber gesprengt wird. E s handelt sich um eine sehr primitive Eutheria-Gruppe, die den Insectivoren nahesteht, also im Ganzen wenig eleviert ist. Die Gruppe ist durch den Erwerb des Flugvermögens und die damit verbundenen Umkonstruktionen gut gekennzeichnet. U n t e r den Chiropteren ist beispielsweise kein einziger Fall b e k a n n t , in dem das Flugvermögen sekundär wieder aufgegeben wurde. Diese Geschlossenheit der ganzen Gruppe mag auch die Einheitlichkeit im Ontogeneseablauf erklären.

Megachiroptera. Ältere Angaben an Pteropus melanotus B L Y T H = edulis [448a], Rousettus amplexicaudatus E . G É O F . [744] und Cynopterus sphinx W A H L [725, 486] wurden neuerdings an Pteropus giganteus giganteus BRÜNNICH und Cynopterus sphinx gangeticus ANDERSEN wesentlich erweitert und ergänzt, ohne daß Klarheit über alle Fragen erreicht wäre [889, 891]. Pteropus giganteus giganteus BRÜNNICH [ 8 8 9 , 8 9 1 ] trägt stets nur ein Junges (Graviditätsdauer 140 bis 150 Tage). Rechtes und linkes Uterushorn sind gleichwertig. Die Implantation erfolgt

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Abb. 94. Implantation und Eihautbildung von Pteropus giganteus gigariteus BRÜNNICH (nach M. A. Moghe Proc. zool. soc. London 121, 1951) a—c) Implantation, Decidua capsularis, Bildung eines Placentarsockels im Bereich der Basalis. Das Epithel wird auf der Capsularis nicht restituiert, d) Allantois hat die Placentaranlage erreicht. Dottersack maximal ausgedehnt. Placenta im Querschnitt hufeisenförmig, e) Retraktion und Umbildung des Dottersackes im Gange. Beginn der Rückbildung des Placentarrandes. f) Spätstadium. Placenta scheibenförmig, Capsularis rückgebildet 1 2 3 4

Decidua capsularis Amnionhöhle Dottersack D e c i d u a basalis, P l a c e n t a r k i s s e n

5 6 7 8

Choriovitelllnplacenta Bilaminäre Omphalopleura Allantoisblase Aliantochorionplacenta

9 Exocoel 10 C a v u m u t e r i

ateral, doch v e r s c h i e b t sich die E m b r y o n a l a n l a g e u n d d a m i t a u c h die P l a c e n t a r a n l a g e d u r c h d i f f e r e n t e s W a c h s t u m der U t e r u s w a n d alsbald n a c h m e s o m e t r a l (Abb. 9 4 a — c ) . Der K e i m d r i n g t u n t e r D e s t r u k t i o n des m a t e r n e n E p i t h e l s ins S t r o m a des E n d o m e t r i u m s ein, ohne allerdings völlig in der S c h l e i m h a u t zu versinken. Die D e c i d u a capsularis bleibt also u n v o l l s t ä n d i g . Es liegt ein Ü b e r g a n g von der superficiellen zur interstitiellen N i d a t i o n vor. E m b r y o n a l - u n d A n h e f t u n g s p o l sind identisch (Abb. 94). Der T r o p h o b l a s t w u c h e r t im Invasionsbereich u n d n i m m t hier s y n c y t i a l e n C h a r a k t e r an. Die K e i m b l a s e n w a n d bleibt gegen das C a v u m u t e r i zu j e d o c h u n d i f f e r e n z i e r t . U n t e r d e m K e i m bildet sich ein P l a c e n t a r k i s s e n mit s t a r k erweiterten D r ü s e n u n d H y p e r ä m i e aus. Dieses springt z a p f e n a r t i g in das U t e r u s c a v u m vor u n d bildet einen Sockel f ü r P l a c e n t a u n d Keimblase. Die basale D e c i d u a wird s p ä t e r v o m R a n d e her d u r c h d a s sich a u s d e h n e n d e U t e r u s l u m e n u n t e r s c h n i t t e n , so d a ß der Placentarsockel n a h e z u gestielt erscheint (Abb. 94e). Der Keim sitzt wie in einem Becher, die P l a c e n t a b e k o m m t im Q u e r s c h n i t t h u f e i s e n f ö r m i g e Gestalt (Abb. 94e). E r s t in der zweiten H ä l f t e der G r a v i d i t ä t bildet sich die Capsularis m i t den R a n d b e z i r k e n der P l a c e n t a z u r ü c k ; die P l a c e n t a wird scheibenf ö r m i g . Das A m n i o n e n t s t e h t als- S p a l t a m n i o n im K n o t e n . Der D o t t e r s a c k ist groß. V o r ü b e r g e h e n d b e s t e h t eine b i l a m i n ä r e O m p h a l o p l e u r a . Auf dem S t a d i u m der offenen N e u r a i r i n n e f i n d e t m a n eine t r i l a m i n ä r e O m p h a l o p l e u r a (Choriovitellinplacenta). N u r in einem kleinen a n t i m e s o m e t r a l e n Bezirk erhält sich v o r ü b e r g e h e n d zweischichtige K e i m b l a s e n w a n d . In der zweiten H ä l f t e der G r a v i d i t ä t zieht sich der D o t t e r s a c k völlig v o m Chorion z u r ü c k u n d liegt n u n als s t a r k gefaltetes, v a s k u l a r i s i e r t e s Gebilde im Exocoel. Dieser D o t t e r s a c k e r f ä h r t n u n Starck, O n t o g e n i e

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1G2

D. S t a r c k : O n t o g e n i e u n d E n t w i c k l u n g s p h y s i o l o g i e der S ä u g e t i e r e

eine eigenartige T r a n s f o r m a t i o n zu einem k o m p a k t e n d r ü s e n a r t i g e n Gebilde, d a ß sich bis zur G e b u r t erhält (Abb. 9 4 e , f , 95). Das D o t t e r s a c k e n t o d e r m f a l t e t sich zu Z o t t e n ein u n d u m schließt t u b u l u s a r t i g e R ä u m e . Die Zellen schwellen s t a r k an, bilden Zellnester u n d bieten das Bild einer e n d o k r i n e n Drüse. W e n n a u c h eine e n d o k r i n e F u n k t i o n vielfach f ü r diese Gebilde a n g e n o m m e n w u r d e [194, 1189, 892], so m u ß doch b e t o n t werden, d a ß sichere Anzeichen f ü r sekretorische L e i s t u n g bisher n i c h t vorliegen, d a ß histochemische U n t e r s u c h u n g e n fehlen u n d d a ß ü b e r die F u n k t i o n dieses eigenartigen O r g a n s n i c h t s b e k a n n t ist. W ä h rend m a n diese U m b i l d u n g des D o t t e r sackes bisher n u r von F l u g h u n d e n k a n n t e , ist n e u e r d i n g s eine g a n z analoge T r a n s f o r m a t i o n a u c h bei Microchiroptera ( T a p h o z o u s longimanus HARDWICKE u n d Rhinopoma kinneari WROUGHTON [892]) g e f u n d e n w o r d e n , ein wichtiges A r g u m e n t gegen die diphyletische E n t s t e h u n g der Mega- u n d Microchiroptera. Der ins E n d o m e t r i u m e i n d r i n g e n d e Trop h o b l a s t ist z u n ä c h s t s y n c y t i a l . E r u m scheidet die m a t e r n e n G e f ä ß e u n d bildet eine l a b y r i n t h ä r e E k t o p l a c e n t a . In einer zweiten P h a s e t r e t e n C y t o t r o p h o b l a s t b a l k e n 2 auf, die in das S y n c y t i u m eindringen. Die A b b . 95. Rousettus leschenaulti DESMAREST. P l a c e n t a e n t o d e r m a l e Allantois ist m i t t e l g r o ß u n d ( F e t 15 m m S c h e i t e l - S t e i ß - L ä n g e ) v o n der f e t a l e n S e i t e f ü h r t der P l a c e n t a r a n l a g e M e s e n c h y m u n d her g e s e h e n . U m w a n d l u n g des D o t t e r s a c k e s z u e i n e m drüsigen Gebilde G e f ä ß e zu. Die P l a c e n t a b e s t e h t j e t z t a u s einer dicken basalen S y n c y t i o t r o p h o b l a s t 1 Placenta 2 Dottersack 3 Nabelstrang schicht mit m a t e r n e n L a k u n e n u n d a u s C y t o t r o p h o b l a s t s t r ä n g e n , die allantoid v a s k u l a r i s i e r t sind. In der Folge v e r d ü n n t sich der T r o p h o b l a s t sehr s t a r k . In der reifen P l a c e n t a ist d a s basale S y n c y t i u m n a h e z u v e r s c h w u n d e n . Die C y t o t r o p h o b l a s t s t r ä n g e h a b e n sich g e s t r e c k t u n d b a u e n ein t y p i s c h e s L a b y r i n t h auf. Die Frage, ob m a t e r n e s E n d o t h e l e r h a l t e n bleibt, wird nicht einheitlich b e a n t w o r t e t . N a c h KEIBEL u n d GROSSER ist die P l a c e n t a der G r o ß f l e d e r m ä u s e endotheliochorial [486, 725], w ä h r e n d KOHLBRUGGE [744], MOGHE [889, 891] u. a. h ä m o c h o r i a l e n C h a r a k t e r a n n e h m e n . Die n e u e n U n t e r s u c h u n g e n von WIMSATT [1433] h a b e n j e d o c h a u c h f ü r P t e r o p o d i d a e den endotheliochorialen C h a r a k t e r der f e t o m a t e r n e l l e n Grenze erwiesen. Die M e g a c h i r o p t e r a besitzen also eine diskoidale, endotheliochoriale L a b y r i n t h p l a c e n t a . Cynopterus [725, 889, 891] weicht in einigen P u n k t e n von Pteropus ab. Diese G a t t u n g besitzt eine geschlossene T r o p h o b l a s t s c h a l e u n d ein s e k u n d ä r e s Chorion laeve. Die I m p l a n t a tion erfolgt superfiziell, die P l a c e n t a ist m e s o m e t r a l orientiert. N a c h den Beschreibungen von Einzelstadien u n d den u n v o l l k o m m e n e n A b b i l d u n g e n zu urteilen, k o m m t es, ähnlich wie bei Macroscelides, zu einer e x t r e m e n H y p e r t r o p h i e der u t e r i n e n D r ü s e n im a n t i m e s o m e t r a l e n Gebiet. D u r c h S c h w u n d i n t e r g l a n d u l ä r e r S e p t e n e n t s t e h t o f f e n b a r a u c h hier eine neue L i c h t u n g . Dabei wird eine zentrale k o m p a k t e D e c i d u a p s e u d o c a p s u l a r i s a u s der U t e r u s w a n d h e r a u s geschält. Die p r i m ä r e A m n i o n h ö h l e bildet sich als S p a l t b i l d u n g . D a n e b e n soll eine E p a m n i o n höhle d u r c h A b f a l t u n g ( ? ) v o r k o m m e n . Beide v e r s c h m e l z e n zur Bildung der definitiven

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Chiroptera

A m n i o n h ö h l e . W e i t e r h i n ist die reichliche u n d ü b e r s t ü r z t e B i l d u n g e x t r a e m b r y o n a l e n Mesenchyms (vom E n t o d e r m ? oder Trophoblasten?) bemerkenswert. Microchiroptera. W ä h r e n d bei d e n v e r s c h i e d e n e n F a m i l i e n e r h e b l i c h e U n t e r s c h i e d e : in I m p l a n t a t i o n s a b l a u f , E i h a u t b i l d u n g u n d S t r u k t u r d e r F e t a l m e m b r a n e n v o r k o m m e n , ist d e r B a u d e r d e f i n i t i v e n A l l a n t o i s - P l a c e n t a s e h r e i n h e i t l i c h . S t e t s f i n d e n wir eine d i s k o i d a l e L a b y r i n t h p l a c e n t a . N a c h d e r S t r u k t u r d e r P l a c e n t a r s c h r a n k e w u r d e n auf G r u n d d e r ä l t e r e n l i c h t m i k r o s k o p i s c h e n U n t e r s u c h u n g e n a l l e r d i n g s U n t e r s c h i e d e g e f u n d e n . D a n a c h sollen sich folgende Einstufungen der Familien ergeben: Endotheliochorial:

Rhinopomatidae,

Noctilionidae,

D e s m o d o n t i d a e (524, 525,

1193, 23,

1432 a, 1433] Hämochorial:

Megadermatidae,

Hipposideridae,

Phyllostomatidae,

Vespertilionidae

[462,

1189, 524, 525, 1433, 1469, 488, 731] Endothelio-

oder

Hämochorial:

R h i n o l o p h i d a e , Molossidae

[524, 901, 1433, 486, 194],

N a c h n e u e n U n t e r s u c h u n g e n (1433) b e s i t z e n j e d o c h alle M i c r o c h i r o p t e r a m i t A u s n a h m e d e r S p ä t s t a d i e n d e r Molossidae eine e n d o t h e l i o c h o r i a l e P l a c e n t a . Diese w u r d e i n z w i s c h e n a u c h f ü r E m b a l l o n u r i d a e g e f u n d e n [1433]. D e r f o l g e n d e n D a r s t e l l u n g legen wir die B e f u n d e a n Myotis lucifugus lucifugus LE CONTE [1425, 1 4 2 6 , 1 4 2 7 , 1 4 2 8 , 1433] z u g r u n d e , d a diese A r t a n l ü c k e n l o s e m M a t e r i a l m i t m o d e r n e n Met h o d e n u n t e r s u c h t w u r d e . D a s r e c h t e H o r n d e s U t e r u s b i c o r n i s ist bei n i c h t g r a v i d e n T i e r e n g r ö ß e r als d a s l i n k e u n d b i r g t in d e n a l l e r m e i s t e n F ä l l e n d e n E m b r y o . D a s Ei k a n n a u s d e m r e c h t e n o d e r l i n k e n O v a r s t a m m e n . Nie a b e r f i n d e t sich ein O v u m a u s d e m r e c h t e n O v a r im link e n H o r n , w o h l a b e r h ä u f i g ein Ei a u s d e m l i n k e n O v a r im r e c h t e n H o r n ( i n n e r e = i n t r a u t e r i n e Ü b e r w a n d e r u n g ) . Die O v u l a t i o n erfolgt s p o n t a n i m F r ü h j a h r . Die T u b e n w a n d e r u n g d a u e r t k n a p p 5 T a g e , die I m p l a n t a t i o n e r f o l g t a m 10. T a g o d e r s p ä t e r [226, 1425]. D e r I m p l a n t a t i o n s b e z i r k ist d e t e r m i n i e r t u n d k a n n b e r e i t s v o r der E i n n i s t u n g a n d e r s t a r k e n H y p e r ä m i e erk a n n t w e r d e n . D a s E n d o m e t r i u m des a n t i m e s o m e t r a l e n N i d a t i o n s b e z i r k e s ist d r ü s e n a r m , w ä h r e n d i m ü b r i g e n E n d o m e t r i u m v o r d e r I m p l a n t a t i o n ein e n o r m e s D r ü s e n w a c h s t u m u n d S t r o m a ö d e m zu b e o b a c h t e n ist. D a s S t r o m a im I m p l a n t a t i o n s b e r e i c h zeigt eine f i b r ö s e Verd i c h t u n g . Diese v e r g r ö ß e r t sich u n d w i r d k e i l f ö r m i g ( B a s i s l u m e n w ä r t s g e r i c h t e t ) , w e n n d e r K e i m in d e n U t e r u s g e l a n g t . In d i e s e m f i b r ö s e n D r e i e c k ( A b b . 9 6 a , b) d r i n g t s p ä t e r d e r S y n c y t i o t r o p h o b l a s t ein u n d hier b i l d e t sich die H a u p t g e f ä ß s t r a ß e f ü r die P l a c e n t a . D e r g a n z e I m p l a n t a t i o n s b e z i r k w ä c h s t s t a r k n a c h d e n S e i t e n u n d v e r d r ä n g t die D r ü s e n völlig. Schließlich m ü n d e n D r ü s e n n u r n o c h in e i n e m k l e i n e n m e s o m e t r a l e n Feld a u s . K u r z v o r d e r N i d a t i o n w i r k t a b e r a u c h der K e i m auf d a s E n d o m e t r i u m ein, i n d e m sich in seiner u n m i t t e l b a r e n N a c h b a r s c h a f t eine E n d o m e t r i u m a b f l a c h u n g ( T a s c h e ) a u s b i l d e t ; diese w a n d e r t m i t d e m K e i m bis z u r I m p l a n t a t i o n s s t e l l e . Die F u r c h u n g b e g i n n t in d e r T u b e (4- bis 7-ZellenS t a d i e n ) . S t r u k t u r e l l e U n t e r s c h i e d e d e r B l a s t o m e r e n lassen sich n i c h t m i t S i c h e r h e i t n a c h w e i s e n . Die B l a s t o c y s t e n b i l d u n g b e g i n n t auf d e m 35- bis 5 0 - Z e l l - S t a d i u m d u r c h i n t r a z e l l u l ä r e V a k u o l e n b i l d u n g . Die V a k u o l e n w a c h s e n h e r a n , die Z w i s c h e n w ä n d e z e r r e i ß e n . Die B l a s t o c y s t e n h ö h l e e n t s t e h t d u r c h Z u s a m m e n f l i e ß e n der S p a l t e n , o h n e d a ß es d a b e i z u m U n t e r g a n g v o n Zellen k o m m t . D e r E m b r y o n a l k n o t e n ist v o n v o r n h e r e i n völlig v o m T r o p h o b l a s t e n ü b e r d e c k t . Amnion- und Dottersackhöhle entstehen vor der A n h e f t u n g . Das Cavum amnii entsteht durch S p a l t b i l d u n g im K n o t e n . D a s D o t t e r s a c k e n t o d e r m b i l d e t sich d u r c h D e l a m i n a t i o n v o m K n o t e n . Die Zellen sind z u n ä c h s t r e t i c u l ä r . Sie u n t e r w a c h s e n die K e i m b l a s e n w a n d . Die Z o n a p e l l u c i d a s c h w i n d e t s e h r s p ä t , erst d a n n , w e n n d a s W a c h s t u m d e r B l a s t o c y s t e b e g i n n t . Die I m p l a n t a 11*

D. S t a r c k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

164

t i o n e r f o l g t a n t i m e s o m e t r a l in d e r M i t t e d e s r e c h t e n H o r n e s ( A b b . 9 6 a, b ) . D e r

Embryonalpol

ist m i t d e m A n h e f t u n g s p o l i d e n t i s c h . A u c h die P l a c e n t a liegt a n t i m e s o m e t r a l . A n der

Implan-

t a t i o n s s t e l l e s c h w i n d e t d a s E p i t h e l r a s c h , d e r T r o p h o b l a s t — d e r z w e i s c h i c h t i g ist, a b e r n o c h k e i n e k l a r e D i f f e r e n z i e r u n g in S y n c y t i u m u n d C y t o t r o p h o b l a s t e r k e n n e n l ä ß t — d r i n g t in d a s S t r o m a v o r . Z w i s c h e n T r o p h e k t o d e r m u n d A m n i o n t r i t t ein S p a l t r a u m a u f , d e r s p ä t e r völlig

Abb. 96. Myotis lucifugus lucifugus LE CONTE. Implantation, Frühentwicklung, Eihautbildung und Placentation (nach WIMSATT 1944, 1945). a) Freie Blastocyste im Cavum uteri, b) Stadium der ersten A n h e f t u n g . c) Blastocyste, Schwund der Decke des »primären Amnions«, Dottersack ist vollständig, die Implantation ist abgeschlossen, d) Materne Kapillaren werden vom Syncytiotrophoblasten eingeschlossen, e) Bildung des definitiven Amnions durch Cytotrophoblast. f) Primitivstreifenstadium, Decke der späteren Amnionhöhle noch teilweise vom Syncytiotrophoblasten gebildet, g) Definitives Stadium der E i h ä u t e und der Placenta ( E m b r y o 12 mm) 1 2 3 4

Mesometrium Myometrium Endometrium Fibröses Dreieck, antimesometral 5 Trophoblast 6 Cytotrophoblast

7 8 9 10 11 12 13

Syncytiotrophoblast Dottersack Entoderm Bilaminäre Omphalopleura Trilaminäre Omphalopleura Keimschildektoderm Amnionhöhle

14 15 16 17 18

Choriovitellinplacenta Allantochorion Allantochorionplacenta Exocoel Pericardialcoelom

Chiroptera

165

m i t der A m n i o n h ö h l e v e r s c h m i l z t . D a s C a v u m a m n i i w i r d schließlich n a c h oben n u r v o n T r o p h o b l a s t b e d e c k t . D e r T r o p h o b l a s t ist zu dieser Zeit bis z u m Ä q u a t o r hin z w e i s c h i c h t i g . Die defin i t i v e A m n i o n h ö h l e b i l d e t sich d a d u r c h , d a ß sich die R ä n d e r des K e i m s c h i l d e s a n d e n S e i t e n d e r A m n i o n h ö h l e h o c h s c h i e b e n u n d sich u n t e r d e m T r o p h o b l a s t e n v e r e i n i g e n ( A b b . 96 c, d , e ) . A m E m b r y o n a l p o l d r i n g t der T r o p h o b l a s t n u n als S y n c y t i u m in d a s S t r o m a ein u n d u m h ü l l t die m a t e r n e n K a p i l l a r e n . Die E n d o t h e l z e l l e n dieser G e f ä ß e h y p e r t r o p h i e r e n . C y t o t r o p h o b l a s t ist z u n ä c h s t ü b e r a l l v o r h a n d e n u n d s c h i e b t sich in F o r m v o n Z o t t e n ins S y n c y t i u m v o r .

a)

b)

c)

A b b . 97. Myotis myotis BORKHAUSEN. Reife Placenta, a) Übersicht, b) Ausschnitt aus dem L a b y r i n t h bei mittlerer und c) bei starker Vergrößerung 1 Placentarlabyrinth 2 Uteruswand

3 Labyrinth 4 Fetales Stroma

5 Trophoblast + Endothel 6 Materne Bluträume

M i t o s e n k o m m e n n u r im C y t o t r o p h o b l a s t e n , der also ein M a t r i x g e w e b e d a r s t e l l t , v o r (Mitoses t o p d u r c h Colchicin [1426]. S p ä t e r w e r d e n diese C y t o t r o p h o b l a s t s t r ä n g e d u r c h M e s e n c h y m v a s k u l a r i s i e r t ( A b b . 97). In der r e i f e n P l a c e n t a k o m m e n g r o ß e , p e n e t r i e r e n d e m a t e r n e A r t e r i e n vor, die sich a n der f e t a l e n F l ä c h e a u f z w e i g e n . D e r R ü c k f l u ß des B l u t e s e r f o l g t ü b e r t u b u l ö s e R ä u m e , die u n t e r e i n a n d e r d u r c h Q u e r a n a s t o m o s e n v e r b u n d e n s i n d . Diese L a k u n e n f l i e ß e n in d e n b a s a l e n P a r t i e n d e r P l a c e n t a zu s i n u s a r t i g e n R ä u m e n z u s a m m e n , a u s d e n e n die m ü t t e r l i c h e n V e n e n h e r v o r g e h e n . In j ü n g e r e n S t a d i e n l a u f e n die m a t e r n e n L a k u n e n n a h e z u parallel, s p ä t e r d i f f e r e n z i e r t sich ein k o m p l i z i e r t e r e s L a b y r i n t h h e r a u s ( A b b . 97). Die f e t a l e n G e f ä ß e sind v o n einer d ü n n e n S t r o m a l a g e u m h ü l l t . Bei Molossidae d r ä n g e n sich die f e t a l e n K a p i l l a r e n bis in die s y n c y t i a l e W a n d d e r L a k u n e n v o r u n d e r r e i c h e n i n t r a e p i t h e liale L a g e . Die F r a g e , ob in d e n m a t e r n e n B l u t r ä u m e n E n d o t h e l e r h a l t e n b l e i b t o d e r n i c h t , ist v o n WIMSATT [1426] im S i n n e d e r e n d o t h e l i o c h o r i a l e n S t r u k t u r e n t s c h i e d e n w o r d e n . A l l e r d i n g s e r f ä h r t d a s m a t e r n e E n d o t h e l e r h e b l i c h e S t r u k t u r u m w a n d l u n g e n . Bei p r i m i t i v e r e n F a m i l i e n h y p e r t r o p h i e r e n die E n d o t h e l z e l l e n u n d b e h a l t e n w ä h r e n d d e r g a n z e n G r a v i d i t ä t ihre K e r n e ( M e g a c h i r o p t e r a , R h i n o p o m a t i d a e , N o c t i l i o n i d a e , E m b a l l o n u r i d a e ) . Bei D e s m o d o n t i d a e u n d V e s p e r t i l i o n i d a e w e r d e n die E n d o t h e l k e r n e s e h r s p ä r l i c h u n d s c h w i n d e n gegen E n d e der G r a v i d i t ä t v o l l s t ä n d i g . A b e r a u c h bei diesen F o r m e n b l e i b t die e n d o t h e l i a l e C y t o p l a s m a l a m e l l e e r h a l t e n ( A b b . 98). Die P e r s i s t e n z einer C y t o p l a s m a s t r u k t u r n a c h K e r n v e r l u s t ist zweifellos ü b e r r a s c h e n d , f i n d e t a b e r w o h l i h r e E r k l ä r u n g in d e r T a t s a c h e , d a ß die P l a c e n t a i m g a n z e n ein k u r z l e b i g e s O r g a n ist, d a s seine F u n k t i o n e n in einer s e h r k n a p p e n Z e i t s p a n n e e r f ü l l t . Die

166

f . S t a r c k : Ontogenic und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

P e r s i s t e n z einer »Endothellamelle« m i t d e n c h a r a k t e r i s t i s c h e n E i g e n s c h a f t e n des C y t o p l a s m a s k o n n t e e l e k t r o n e n o p t i s c h verifiziert w e r d e n . B e d e u t s a m ist a b e r n u n der B e f u n d einer w e i t e r e n M e m b r a n zwischen E n d o t h e l u n d T r o p h o b l a s t auf G r u n d h i s t o c h e m i s c h e r u n d e l e k t r o n e n mikroskopischer Untersuchungen. Diese » I n t e r s t i t i a l m e m b r a n « ( A b b . 98) v a r i i e r t in der Dicke in A b h ä n g i g k e i t v o m D u r c h m e s s e r des G e f ä ß l u m e n s . Sie ist n i c h t völlig h o m o g e n , besitzt a b e r lichtm i k r o s k o p i s c h keinen fibrillären A u f b a u . O p t i s c h e D o p p e l b r e c h u n g beweist, d a ß im micellaren Bereich eine L ä n g s o r g a n i s a t i o n v o r h a n d e n ist. Die M e m b r a n ist s t a r k acidophil u n d reagiert s t a r k p o s i t i v m i t d e m P e r j o d s ä u r e - S c m F F - R e a g e n s . Diese F ä r b b a r k e i t b e r u h t n i c h t auf der A n w e s e n h e i t v o n G l y k o g e n oder Glykolipiden ( u n b e e i n f l u ß b a r d u r c h V o r b e h a n d l u n g m i t S p e i c h e l e n z y m e n ) , ist a b e r auch n i c h t d u r c h s a u r e M u c o p o l y s a c c h a r i d e b e d i n g t (HALEt a r s c h r a n k e bei Chiroptera n e g a t i v ) . So bleibt n u r die Möglichkeit, d a ß n e u t r a l e Mucopolysac( n a c h WIMSATT 1 9 5 8 ) c h a r i d e u n d Glyco- oder M u c o p r o t e i d e den h i s t o c h e m i s c h e n C h a r a k 1 Fetales Stroma 2 Fetale Kapillare t e r der I n t e r s t i t i a l m e m b r a n b e s t i m m e n . Alkalische P h o s p h o m o n o 3 Syncytiotrophoblast 4 Interstitialmembran e s t e r a s e ist reichlich in ihr n a c h w e i s b a r . Sie ä h n e l t in ihrem A u f b a u 5 Endothetrest 6 Materne

Blutlakune

Tabelle X I I I . Tabellarische Übersicht über Verhalten Familie

Megachiroptera

Implantation

Autor

G Ö H R E , GROSSER, KEIBEL, KOHLBRUGGE, MOGHE, SELENKA,

Lage der ersten A n h e f t u n g

Orientierung des Keimes

Unvollständig, interstitiell

Lateral, s p ä t e r mesometral

Mesometral

Superfiziell

Circumferentiell (PI. mesometral)

Lateral, später mesometral

WIMSATT 4 4 8 a , 4 8 6 ,

725, 744, 889, 891, 1433 Rhinopomatidae

HAMLETT 5 2 4 , 5 2 5 SRIVASTAVA 1 1 9 3

Emballonuridae

WIMSATT

1433

—

—

— —

Noctilionidae

ANDERSON-WIMSATT 2 3

—

—

Megadermatidae

GOPALAKRISHNA

—

—

Rhinolophidae

BRANCA, GROSSER, HAMLETT 5 2 4 , 5 2 5 , 486, 194

Hipposideridae

V. D. SPRENKEL

Phyllostomatidae

HAMLETT, WIMSATT, WISLOCKI- FAWCETT

Desmodontidae

WIMSATT

462

—

Antimesometral

1189

—

—

—

Interstitiell

524, 525, 1433, 1469 Interstitiell

Antimesometral

Antimesometral

Superfiziell (inkl. N y c t a l u s entgegen irrtümlicher An-

Antimesometral

Antimesometral

Lateral-antimesom e t r a l : Molossus Circumferentiell: Nydinomus

Lateral-antimesom e t r a l : Molossus Antimesometral: Nydinomus

1432a, 1433 Vespertilionidae

Molossidae

B R A N C A , DA COSTA, GOPALAKRISHNA, KEMPERMANN WIMSATT 1 9 1 , 1 9 3 , 194,271,457,488,459, 460, 461, 731, 1425, 1426, 1427, 1428, 1433 H A M L E T T , MOSSMAN, WIMSATT 9 0 1 , 5 2 4 1433

g a b e b e i MOSSMAN)

Superfiziell

Chiroptera

167

offenbar stark der Bindegewebsgrundsubstanz. Die H e r k u n f t der Membran ist nicht sicher b e k a n n t . Deutung als Rest endometrialen Gewebes ist unwahrscheinlich, da die Membran erst a u f t r i t t , nachdem die Gefäße vom Trophoblasten umhüllt sind. So bleiben nur die Möglichkeiten, d a ß es sich um eine endotheliale oder eine trophoblastische Bildung handelt oder d a ß sie einer Gemeinschaftsleistung beider Gewebe ihren Ursprung v e r d a n k t . Da der Trpohoblast auf Grund seiner histochemischen und funktionellen Eigenschaften an sich zur Synthese befähigt ist, da a u ß e r d e m eine gewisse Analogie zwischen Interstitialmembran und R E I C H E R T scher Membran (S. 75,121) besteht, wird wohl mit Recht angenommen, d a ß der Trophoblast die H a u p t q u e l l e des Materials der Membran ist. Frühentwicklung und Placentation der übrigen Microchiroptera zeigen gewisse Besonderheiten, auf die n u n m e h r kurz eingegangen sei. Eine Übersicht bietet Tabelle X I I I . Nyctalus s t i m m t im wesentlichen m i t Myotis überein. Die I m p l a n t a t i o n erfolgt ebenfalls — entgegen einer irrtümlichen Angabe bei MOSSMAN—superficiell. Eine Decidua capsularis fehlt. Bei Miniopterus schreibersii K Ü H L [ 2 7 1 ] bleibt das Epithel an der Implantationsstelle längere Zeit erhalten, der Trophoblast differenziert sich später und die Amnionhöhle ist von vornherein einheitlich. Die Placenta läßt zwei Bezirke erkennen (Abb. 99), von denen der eine der E i h ä u t e und P l a c e n t a t i o n bei Chiroptera Decidua capsularis

Dottersack

Unvollständig

Mittelgroß Groß, völlig v o m Mesoderm u m f a ß t , hängt schließlich frei ins Exocoel. Lumen obliteriert, U m w a n d l u n g in drüsenartiges GeTemporäre bilamin. OmbiIde phalopleura und Ch.-Vit.-Pl.

Fehlt

Groß

—

Amnion

Allantoide Placenta

Spalt

Primäres Spaltamn., dann Falten

laterne Endothell erhalten

Rhinopoma Taphozous

Fehlt

Entodermale Allantois

—

D

ts>' TT O CÙ —

fD CD 3

Cu O

3

3

< CT o

S 3 8 3-

Primäres Spaltamn., dann Falten

n3 *

3 :

—

2: o

3 — re 3 r er m

- 1 CT tu < < 3 2

3'

3" •o B> o

nZ

3

Co Q .

3

:r 3'

ro

3 "

03

3

Jiskoida le lämochc >riale ^abyrin thilaccnta

168

D . S t a r c k : O n t o g e n i e u n d E n t w i c k l u n g s p h y s i o l o g i e der S ä u g e t i e r e

v o r m a l s als h ä m o c h o r i a l e H a u p t p l a c e n t a g e d e u t e t w u r d e , w ä h r e n d zwei kleinere R a n d z o n e n bereits f r ü h e r als endotheliochorial e r k a n n t w a r e n [781]. Eine weitere G r u p p e , die die P h y l l o s t o m a t i d a e u n d D e s m o d o n t i a e u m f a ß t , u n t e r s c h e i d e t sich von den bisher b e s p r o c h e n e n F o r m e n d u r c h interstitielle I m p l a n t a t i o n u n d dicke, invasive T r o p h o b l a s t s c h a l e . Als Beispiel sei k u r z Desmodus rotundus murinus WAGNER b e s p r o c h e n [1432a] (Abb. 100). Bereits w ä h r e n d der T u b e n w a n d e r u n g wird d a s B l a s t o c y s t e n s t a d i u m erreicht. Die

A b b . 99. Miniopterus schreibersi KÜHL. A u s s c h n i t t e aus der P l a c e n t a a u s der M i t t e der G r a v i d i t ä t , a) Links H a u p t p l a c e n t a m i t Ü b e r g a n g , rechts zur N e b e n p l a c e n t a . b) N e b e n p l a c e n t a , beide Teilbilder bei gleicher E i n s t e l l u n g 1 Máteme Bluträume 2 Syncytiotrophoblast + Endothel

3, 4 Fetales Mesenchym mit Kapillaren

5 Labyrinth der Nebenplacenta 6 Fetales Mesenchym

A n h e f t u n g erfolgt mit d e m E m b r y o n a l p o l a n t i m e s o m e t r a l . Basal f i n d e t sich f r ü h eine m ä c h t i g e T r o p h o b l a s t v e r d i c k u n g w ä h r e n d der a b e m b r y o n a l e , n a c h d e m C a v u m u t e r i g e r i c h t e t e T r o p h o b l a s t z u n ä c h s t n o c h den C h a r a k t e r der p r i m i t i v e n B l a s t o c y s t e n w a n d b e w a h r t (Abb. 100a, b). Derartige S t a d i e n zeigen also ein ähnliches Bild wie Cavia oder Homo. U n t e r d e m I m p l a n t a t i o n s t r o p h o b l a s t e n f i n d e t sich eine n e k r o t i s c h e Zone. W e n n die K e i m b l a s e ins E n d o m e t r i u m hineingelangt, v e r d i c k t sich r i n g s u m der T r o p h o b l a s t . Eine REicHERTSche M e m b r a n ist d e u t lich n a c h w e i s b a r . Das C a v u m amnii e n t s t e h t als S p a l t b i l d u n g . M e s e n c h y m ist bereits vor A u f t r e t e n des P r i m i t i v s t r e i f e n s v o r h a n d e n . A m n i o n m e s e n c h y m d ü r f t e sich v o m T r o p h o b l a s t e n a b s o n d e r n . Desmodus besitzt wie Glossophaga u n d Artibeus eine vollständige D e c i d u a capsularis. Eine deciduale R e a k t i o n fehlt in der Capsularis. Das E p i t h e l ü b e r der Capsularis f e h l t bei Desmodus wie in der u n v o l l s t ä n d i g e n Capsularis der P t e r o p o d i d a e . Der D o t t e r s a c k ist bereits v o r der I m p l a n t a t i o n f a s t vollständig abgeschlossen. Eine a u s g e d e h n t e a v a s k u l ä r e b i l a m i n ä r e O m p h a l o p l e u r a persistiert. Die M e s o d e r m u m w a c h s u n g (Area vasculosa u n d Exocoel) d e h n t sich n i c h t ü b e r den Ä q u a t o r der K e i m b l a s e aus. Der D o t t e r s a c k wird s p ä t e r w e i t g e h e n d i n v e r t i e r t . N u r das eingestülpte, v a s k u l a r i s i e r t e S e g m e n t zeigt h y p e r t r o p h i e r t e E n t o d e r m z e l l e n . Die Allantois ist o f f e n b a r klein oder f e h l t ganz. Bei Glossophaga f i n d e t sich ein kleines, r ö h r e n -

Chiroptera

169

170

D. S t a r c k : O n t o g e n i e u n d E n t w i c k l u n g s p h y s i o l o g i e der Säugetiere

förmiges Divertikel, das sich schnell zurückbildet. Eine Choriovitellinplacenta fehlt bei Desmodus stets, da es keine vaskularisierte trilaminäre Omphalopleura gibt. Da aber später durch die Ausdehnung des Amnions der invaginierte Dottersackteil gegen die bilaminäre Omphalopleura gepreßt wird, besitzt Desmodus eine unvollständig invertierte Dottersackplacenta. Die Allantoisplacenta ähnelt sehr dem Organ von Myotis (Abb. 97). Am Embryonalpol t r i t t ein Syncytium auf, das die maternen Gefäße umhüllt. Solide Cytotrophoblastmassen dringen in das Syncytium ein. Sie haben zunächst die Form von parallel angeordneten Strängen, anastomosieren aber später vielfach miteinander. Der Cytotrophoblast ist basal nur durch eine sehr dünne Synzytiumlage von der Decidua basalis getrennt. Im Gegensatz zu Myotis schwindet diese schließlich ganz, so daß Cytotrophoblast in direkten K o n t a k t mit der Decidua k o m m t . Die Invasion der Cytotrophoblaststränge durch Mesenchym erfolgt zugleich mit der allantoiden Vaskularisation. Die basale Cytotrophoblastplatte wird nie von den fetalen Gefäßen erreicht. Mit Ausnahme des basalen Cytotrophoblasten bildet sich der Cytotrophoblast größtenteils zurück oder f o r m t sich zum Syncytium um. Auch der basale zellige Trophoblast, der in dieser Form anderen Chiropteren fehlt, findet eine Parallele bei Simiae. Er hat offenbar histolytische Fähigkeiten und dient zugleich als Matrixgewebe. Die Anordnung des placentaren Gefäßsystems folgt der MossMANSchen Regel. Die S t r u k t u r der fetomaternellen Grenzschranke entspricht dem zuvor f ü r Myotis Gesagten. D. Primates Tupaiiformes. Frühentwicklung des Keimes: Typ II (Embryocystis, S. 74). Implantation bilateral, superfiziell. Die Placentation ist nur bei den kleinen Arten der G a t t u n g Tupaia [651, 666, 675, 777, 782] untersucht. In f r ü h e n Stadien k o m m t eine gut ausgebildete

A b b . 101. Tupaia. 1 2 3 5

S c h e m a der E i h a u t b i l d u n g u n d P l a c e n t a t i o n . ( A u s STRAUSS.)

Entodermale Allantois Allantochorionplacenta Amnionhöhle Choriovitellinplacenta

7 Dottersack 10 Trophoblast 11 Cavum uteri

Choriovitellinplacenta vor. Bereits vor der Implantation bilden sich im Endometrium zwei Placentarkissen (präimplantative Bildung) (Abb. 101). In der Regel entstehen Zwillingsgravidit ä t e n (je ein Fet in jedem Uterushorn). Die Embryonalanlage ist antimesometral orientiert, die Kissen liegen lateral (orthomesometral). Die Anheftung erfolgt kurz nach Eröffnung der Embryocystis, wenn der Embryonalschild sich zu strecken beginnt. Im Bereich der Kissen wuchert der Trophoblast und wird invasiv. Das materne Epithel zeigt Symplasmabildung und Degeneration. Die Allantois wächst spät aus (Stadium: 12 Somite) (Abb. 101) und wandelt den gleichen Trophoblastbezirk, der zunächst Choriovitellinplacenta bildet, zur Allantoisplacenta um. Die

Primates

171

A l l a n t o i s s c h i e b t sich zwischen D o t t e r s a c k u n d T r o p h o b l a s t ein u n d isoliert beide G e b i l d e v o n e i n a n d e r . S e h r c h a r a k t e r i s t i s c h ist die e r h e b l i c h e B e t e i l i g u n g des m a t e r n e n U n t e r b a u e s a n d e r B i l d u n g d e r P l a c e n t a . D a s G e w e b s m a t e r i a l d e r P l a c e n t a r k i s s e n b i l d e t ein zelliges, k e r n r e i c h e s S u b s t r a t , die T r o p h o s p o n g i a v o n HUBRECHT. ( D a die D e f i n i t i o n der » T r o p h o s p o n g i a « n i c h t k l a r ist u n d teilweise m a t e r n e G e w e b e , teilweise sicher f e t a l e s M a t e r i a l u m f a ß t , sollte dieser Begriff a m b e s t e n fallen gelassen w e r d e n . ) In den b a s a l e n S c h i c h t e n des U n t e r b a u e s f i n d e n sich reichlich Mitosen. Es h a n d e l t sich u m eine Z u w a c h s z o n e . An d e r f e t a l e n Seite h i n g e g e n k o m m t es zu R ü c k b i l d u n g s v o r g ä n g e n . Die T r o p h o b l a s t s p r o s s e n , die b e r e i t s v o r d e m A u s w a c h s e n d e r A l l a n t o i s v o r h a n d e n sind, b e k o m m e n einen M e s e n c h y m k e r n n a c h A n l a g e r u n g d e r A l l a n t o i s . Gleichzeitig w i r d d e r m a t e r n e U n t e r b a u d ü n n e r . Ü b e r die histologische B e s c h a f f e n h e i t b e s t e h t keine Einm ü t i g k e i t . HUBRECHT f a n d , d a ß zu diesem Z e i t p u n k t d e r T r o p h o b l a s t a u ß e n einen S y n c y t i u m c h a r a k t e r b e s i t z t w ä h r e n d i n n e n C y t o t r o p h o b l a s t e r h a l t e n bleibt. D a g e g e n b e t o n t VAN DER HORST [651] den rein zelligen C h a r a k t e r des T r o p h o b l a s t e n . Riesenzellen f e h l e n bei Tupaia völlig. Bei E m b r y o n e n v o n 17,4 m m L ä n g e ist der m a t e r n e Anteil v e r s c h w u n d e n , die P l a c e n t a b e s t e h t f a s t ausschließlich a u s f e t a l e m M a t e r i a l . D e r T r o p h o b l a s t u m s c h e i d e t die m a t e r n e n G e f ä ß e . Die p e r s i s t i e r e n d e n L a k u n e n r ä u m e bilden die m a t e r n e n B l u t b a h n e n des L a b y r i n t h s . N a c h ä l t e r e r A n s c h a u u n g n i m m t die P l a c e n t a den C h a r a k t e r einer h a e m o c h o r i a l e n L a b y r i n t h p l a c e n t a an, n a c h d e r N e u u n t e r s u c h u n g d u r c h VAN DER HORST [651] h i n g e g e n b l e i b t d a s m a t e r n e E n d o t h e l e r h a l t e n ( e n d o t h e l i o c h o r i a l e P l a c e n t a ) . Die b e i d e n P l a c e n t a r s c h e i b e n ( P l a c e n t a bidiscoidalis) sind e t w a gleich g r o ß , so d a ß n i c h t v o n H a u p t - u n d N e b e n p l a c e n t a g e s p r o c h e n w e r d e n k a n n . Die N a b e l s c h n u r g a b e l t sich distal des E m b r y o s in zwei S t r ä n g e m i t j e zwei G e f ä ß e n . Lemuriformes und Lorisiformes. Die f r ü h e n E n t w i c k l u n g s s t a d i e n sind n o c h u n b e k a n n t . U n t e r s u c h t sind B l a s t o c y s t e n u n d ä l t e r e K e i m e von Nydicebus u n d Loris [605, 612, 613]. Die B i l d u n g des z w e i s c h i c h t i g e n K e i m e s erfolgt in ä h n l i c h e r Weise wie bei C a r n i v o r a , Orydolagus u n d U n g u l a t a ( T y p 1, I I : S. 7 3 , 7 4 ) . Die F r a g e , ob eine E m b r y o c y s t i s v o r k o m m t , ist b i s h e r n i c h t m i t S i c h e r h e i t zu b e a n t w o r t e n . HILL [605] v e r m u t e t , d a ß sie f e h l t ( T y p I). Die I m p l a n t a t i o n erfolgt z e n t r a l u n d superfiziell. Völlig a b w e i c h e n d e E n t w i c k l u n g s v o r g ä n g e w u r d e n v o n GÉRARD [426, 428] bei Galago (Galagoides) demidovii (FISCHER) b e s c h r i e b e n . Bei dieser A r t , — n i c h t a b e r bei a n d e r e n G a l a g i d a e , soll d e r K e i m sich an d e r a n t i m e s o m e t r a l e n Seite i n t e r s t i t i e l l i m p l a n t i e r e n . E s k o m m t d a b e i z u r B i l d u n g einer e c h t e n D e c i d u a c a p s u l a r i s . Diese b i l d e t sich s p ä t e r z u r ü c k , d e r K e i m k o m m t also s e k u n d ä r in eine o b e r f l ä c h l i c h e I m p l a n t a t i o n s l a g e , ein M o d u s , d e r b i s h e r v o n k e i n e r a n d e r e n F o r m b e k a n n t ist. W e i t e r h i n soll Galago demidovii FISCHER d a d u r c h a u s g e z e i c h n e t sein, d a ß die B l a s t o c y s t e solide ist u n d in i h r e m I n n e r e n M e s e n c h y m e n t h ä l t . Die B e f u n d e sind so a u ß e r g e w ö h n l i c h , d a ß eine e n d g ü l t i g e B e u r t e i l u n g o h n e U n t e r s u c h u n g n e u e n M a t e r i a l e s noch n i c h t möglich ist [1200], D a s A m n i o n e n t s t e h t bei L e m u r e n u n d Loris ( a u c h bei G. demidovii FISCHER) als F a l t a m n i o n . D e r D o t t e r s a c k w i r d v o l l s t ä n d i g v o m M e s o d e r m u m w a c h sen. Die b i l a m i n ä r e O m p h a l o p l e u r a p e r s i s t i e r t also n u r k u r z e Zeit. Die A l l a n t o i s e n t s t e h t als D i v e r t i k e l des E n d d a r m e s m i t d i c k e m M e s e n c h y m b e l a g . Sie w ä c h s t zu einer g e s t i e l t e n Blase aus, e r r e i c h t die I n n e n f l ä c h e des Chorion u n d v e r s c h m i l z t m i t i h m . Ist dieser K o n t a k t h e r g e s t e l l t , so t r e t e n a u c h b e r e i t s die e r s t e n U m b i l i k a l g e f ä ß e an d a s C h o r i o n u n d b r e i t e n sich s e h r schnell ü b e r die g a n z e K e i m b l a s e n w a n d a u s ( A b b . 4 8 ) . Die v i e r H a u p t ä s t e dieser A r t e r i e n v e r a n k e r n sich a m Chorion an den K o n t a k t p u n k t e n . Zwischen i h n e n w ä c h s t die A l l a n t o i s zu s e k u n d ä r e n D i v e r t i k e l n aus. Diese besitzen in ihrer f r e i e n W a n d keine G e f ä ß e . Die ä l t e r e A n g a b e im S c h r i f t t u m , d a ß die A l l a n t o i s bei L e m u r e n g e f ä ß f r e i sei, ist in dieser a l l g e m e i n e n F o r m u l i e r u n g n i c h t richtig, sie gilt n u r f ü r die f r e i e W a n d d e r s e k u n d ä r e n D i v e r t i k e l . HILL [605, 612, 613] h a t die H y p o t h e s e e n t w i c k e l t , d a ß die f r ü h e V e r a n k e r u n g d e r A r t e r i e n des U m b i l i k a l k r e i s l a u f e s a m Chorion bei

172

D. S t a r e k : Ontogenie und Entwicklungsphysiologie der Säugetiere

Prosimiern als V o r s t u f e der H a f t s t i e l b i l d u n g bei Simiae a u f z u f a s s e n sei (S. 86). Die Allantois f ü l l t die Exocoelhöhle n i c h t völlig aus. D a s A m n i o n k a n n stellenweise die Chorioninnenseite erreichen. A l l a n t o i s l a p p e n sind b e k a n n t v o n Loris, Nycticebus, Lemuridae, Daubentonia. Als wichtige S o n d e r m e r k m a l e der F r ü h e n t w i c k l u n g der L e m u r e n u n d Loris sei h e r v o r g e h o b e n : 1. F r ü h e r A u f b a u eines k o m p l e t t e n Chorions u n d f r ü h e V a s k u l a r i s a t i o n desselben. 2. F r ü h e Vera n k e r u n g der U m b i l i k a l g e f ä ß e a m Chorion u n d B i l d u n g der Allantoisdivertikel. D e m g e g e n ü b e r sind als deutlich a n z e s t r a l e M e r k m a l e zu n e n n e n : 1. Z e n t r a l e u n d oberflächliche I m p l a n t a t i o n , 2. s t a r k e s W a c h s t u m der Blastocyste, 3. f r ü h e E i n s c h a l t u n g des Keimschildes in die K e i m b l a s e n w a n d , 4. F a l t a m n i o n , 5. b l ä s c h e n f ö r m i g e Allantois. Die P l a c e n t a t i o n der L e m u r i f o r m e s u n d Lorisiformes ä h n e l t sehr s t a r k den B e f u n d e n bei H u f t i e r e n . Die P l a c e n t a ist a d e c i d u a t , diffus, epitheliochorial u n d s t e h t d a m i t in s c h a r f e m K o n t r a s t zu der der ü b r i g e n P r i m a t e n , einschließlich Tupaia u n d Tarsius. Auf d e n Sonderfall von Galago demidovii FISCHER wird z u r ü c k z u k o m m e n sein. Alle ü b r i g e n F o r m e n s t e h e n sich a u ß e r o r d e n t l i c h nahe. U n t e r s c h i e d e b e s t e h e n h ö c h s t e n s in F o r m u n d Größe der Z o t t e n u n d ähnlichen nebensächlichen M e r k m a l e n . U n t e r s u c h t sind Nycticebus, Loris, Perodicticus, Galago crassicaudatus E. GEOFF., G. senegalensis E. GEOFF. Lemur mongoz L., Lepilemur, Daubentonia u n d Propithecus [605, 609, 1200]. D a s U t e r u s e p i t h e l bleibt bei allen diesen F o r m e n w ä h r e n d der g a n z e n G r a v i d i t ä t i n t a k t . Die U t e r i n d r ü s e n sind h o c h a k t i v u n d liefern E m b r y o t r o p h e . Die C h o r i o n z o t t e n ragen in e n t s p r e c h e n d e K r y p t e n der Mucosa hinein. Der K o n t a k t zwischen Z o t t e n u n d U t e r u s e p i t h e l scheint an den Z o t t e n s p i t z e n b e s o n d e r s eng zu sein. Lokale Unterschiede, wie sie an der S c h w e i n e p l a c e n t a g e n a u e r u n t e r s u c h t sind, scheinen a u c h die L e m u r e n zu besitzen. Größenu n t e r s c h i e d e u n d R e d u k t i o n der Z o t t e n an u m s c h r i e b e n e n Bezirken der K e i m b l a s e n o b e r f l ä c h e k o m m e n v o r . B l u t e x t r a v a s a t e fehlen. Chorionblasen sind bei allen L e m u r e n u n d Loris beschrieben w o r d e n (Abb. 48). Sie e n t h a l t e n gespeichertes Material aus m a t e r n e n D r ü s e n . Fraglich ist, ob sie als O r t e b e s o n d e r e r R e s o r p t i o n s l e i s t u n g a u f g e f a ß t w e r d e n d ü r f e n . Es b e s t e h t eine engere B e z i e h u n g der Lokalisation der Chorionblasen zu den M ü n d u n g e n der u t e r i n e n D r ü s e n . I m D o t t e r s a c k v o n Lemur macaco fulvus E. GEOFF. u n d Phaner fureifer BLAINVILLE sind h i p p o m a n e s a r t i g e Bildungen beschrieben w o r d e n [526]. Bei Galago demidovii FISCHER liegen o f f e n b a r völlig a b w e i c h e n d e V e r h ä l t n i s s e vor [426, 428]. Die I m p l a n t a t i o n soll interstitiell, vielleicht exzentrisch erfolgen. Die E m b r y o n a l a n l a g e liegt gegen d a s E n d o m e t r i u m gerichtet. Der E m b r y o n a l b e z i r k besitzt keinerlei invasive F ä h i g k e i t e n , hingegen zeigt der T r o p h o b l a s t seitlich des Keimschildes s t a r k e P r o l i f e r a t i o n s t e n d e n z . In diesem Bereich bildet sich ein u m s c h r i e b e n e r endotheliochorialer P l a c e n t a r b e z i r k . Die »Capsularis« b r i c h t f r ü h z u s a m m e n . Die K e i m b l a s e d e h n t sich d a n n rasch aus u n d bildet eine t y p i s c h e superfizielle, epitheliochoriale S e m i p l a c e n t a n e b e n d e m e r w ä h n t e n endotheliochorialen P l a c e n t a r bezirk. Die n a h e v e r w a n d t e n F o r m e n G. crassicaudatus E. GEOFF. u n d senegalensis E. GEOFF. verh a l t e n sich wie die übrigen L e m u r e n u n d Loris. Tarsiiformes. E i n g e h e n d e U n t e r s u c h u n g e n liegen ü b e r Tarsius vor [669, 676, 677, 675, 680, 605, 1200]. P r i m i t i v e n t w i c k l u n g u n d P l a c e n t a t i o n zeigen eine eigenartige Mischung p r i m i t i v e r u n d progressiver M e r k m a l e . Mit den ü b r i g e n H a l b a f f e n h a t Tarsius z e n t r a l e I m p l a n t a t i o n , f r ü h e E i n s c h a l t u n g des E m b r y o b l a s t e n in die K e i m b l a s e n w a n d , f r ü h e B i l d u n g eines oberflächlich gelegenen Keimschildes u n d F a l t a m n i o n g e m e i n s a m ( A b b . 102). E i g e n a r t i g ist die ü b e r s t ü r z t e M e s e n c h y m b i l d u n g u n d d a s A u f t r e t e n eines e c h t e n H a f t s t i e l e s (Allantois-Homologon). Sehr c h a r a k t e r i s t i s c h ist f e r n e r die A u s b i l d u n g einer lokalisierten allantoiden P l a c e n t a v o n m a s s i v e m , d e c i d u a t e m u n d invasiven T y p a m a b e m b r y o n a l e n Pol ( P l a c e n t a discoidalis haemochorialis).

173

Primates

embtyonales Ektoderm / Primitivstreifen ¡¡¡¡fc-—^ Haftstielanlage

v V Chorion

Placenta

'Dottersack Canal, neurentericus tode™ Amnion-

¡.hintere embryonales ¿ Ektoderm

L, Primitivgrube Dottersack

Primitivstreifen 3 — Hafetiel

Exocoel

Exocoel

lumen Hafetiel

Exocoel Placenta

'

Placenta N occessor " Placentaranheftung

das verfrüht auftretende extraembryonale Mesenchym bei Tarsius als

Abb. 102. Tarsius speärum

Hafetiel PALLAS.

Schema der Bildung von

Embryonalkörper, Amnion, pD°tterea

P l a c e n t a cotyledonaria

/

epitheliochorialis

/

D. S t a r c k : O n t o g e n i e u n d E n t w i c k l u n g s p h y s i o l o g i e d e r S ä u g e t i e r e

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