Eberhard Paul

IL-10 expression by primary tumor cells correlates with melanoma progression from radial to vertical growth phase and development of metastatic competence

Downregulation of the immune system facilitates tumor progression at different stages of cutaneous melanoma. Sentinel nodes, the first lymph nodes on lymphatics draining directly from a primary melanoma, are immune downregulated by tumor-generated immunosuppressive cytokines, including interleukin-10 (IL-10). To better understand the kinetics of sentinel node suppression, we investigated IL-10 expression by melanoma cells and tumor-associated macrophages and lymphocytes at different stages of primary melanoma evolution. We used reverse-transcriptase in situ PCR to identify the cellular sources of IL-10 mRNA in 39 melanomas. IL-10 mRNA was identified in tumor cells of 2 of 6 melanomas in situ (33%), of 17 of 21 invasive melanomas (81%) and of 11 of 12 metastatic melanomas (92%). Higher IL-10 expression correlates with tumor progression, with differences between melanoma in situ, invasive melanoma and metastatic melanoma. In primary melanomas, the IL-10 mRNA content of tumor cells correlates with Clarks level. There was significantly more IL-10 mRNA in vertical growth-phase melanoma cells than in radial growth-phase cells. In a logistic regression model, moderate-to-high IL-10 mRNA expression by tumor cells was significantly associated with vertical growth-phase melanoma. IL-10 mRNA was detected in melanoma-associated macrophages and lymphocytes. In invasive melanomas, IL-10 mRNA reactivity of macrophages decreased as Clarks level increased. Alterations of immunity by IL-10 derived from melanoma cells and melanoma-associated macrophages and lymphocytes potentially facilitate evolution of the primary melanoma and render regional lymph nodes susceptible to metastases.

Neurone und zentralnervöse Verbindungen des Pinealorgans der Anuren

SummaryThe problem of interneurons appears to be very important for the functional interpretation of the chromatic and achromatic responses of pineal sense organs. Previous results seemed to indicate a bineuronal chain in the pineal organ (epiphysis cerebri) ofRana temporaria andRana esculenta. Precise images of pineal receptors, neurons and their connexions were obtained in the present studies using methylene-blue and Golgi methods. A limited number of interneurons probably exist in theepiphysis ofR. temporaria andR. esculenta: the images of these scattered neurons were observed to differ from the classical bipolar, horizontal and amacrine cells of the amphibian retina. The pineal tract of R. temporaria andR. esculenta is formed by the axons of large multipolar and smaller scarcely ramified nerve cells. The central projection of this pinealo-fugal (afferent) pathway is of great functional interest. After complete surgical interruption of the pineal tract degenerating nerve fibers were traced in Nauta (Fink-Heimer) preparations. Degenerating fibers were observed within and beneath the posterior commissure, in the pretectal region and in the nuclear areas of the “periventricular gray”. The subependymal layer and the basal aminergic nuclei of the frog mesencephalon were always free of degenerating fibers. The anatomical connexion of the pineal tract described in this paper could serve as a basis for some light-dependent (phototactic) reflexes. Further investigations concerned with the central projections of the pineal tract are in progress.ZusammenfassungDas Problem der Zwischenneurone nimmt bei der Deutung der chromatischen und achromatischen Antworten der pinealen Sinnesorgane eine Schlüsselstellung ein. Frühere Ergebnisse schienen darauf hinzuweisen, daß der nervöse Apparat des Pinealorgans (Epiphysis cerebri) vonRana temporaria undRana esculenta bineuronal organisiert ist. Mit modifizierten Methylenblau- und Golgi-Methoden gelang es jetzt, die nervösen Strukturen der pinealen Rezeptoren und Nervenzellen präziser darzustellen. Das neurohistologische Bild der Epiphysis cerebri enthält auch Nervenzellen, die an Zwischenneurone denken lassen. Diese diffus verstreuten kleinen Elemente unterscheiden sich von den klassischen Typen der retinalen Bipolar-, Horizontal- und Amakrinzellen. Der Tractus pinealis vonR. temporaria undR. esculenta wird von Axonen großer multipolarer und kleiner, wenig verzweigter Ganglienzellen gebildet. Die zentrale Projektion dieser pinealofugalen (afferenten) Bahn ist von großem funktionellem Interesse. Nach vollständiger Unterbrechung des Tr. pinealis finden sich degenerierende Faserelemente innerhalb und am unteren Rand der Comm. posterior, in der Area praetectalis und in den Kernarealen des sog. „Zentralen Graus“. Keine degenerierenden Tractusfasern sind in der subependymalen Schicht und in den aminergen Kerngebieten des Mesencephalon zu beobachten. Die beschriebenen Verbindungen des Tr. pinealis könnten die anatomische Basis einiger lichtabhängiger (phototaktischer) Reflexe darstellen. Weitere Untersuchungen über die zentralnervöse Projektion des Tr. pinealis sind im Gang.

Über die Typen der Ependymzellen und ihre regionale Verteilung bei Rana temporaria L.

SummaryThe pattern of distribution of ependyma and neuroglia cells has been investigated in detail in the brain of adult Rana temporaria L. Several cell types are recognized: unipolar and bipolar ependymal gliocytes (tanycytes, Horstmann), columnar tanycytes of the sulci, free neuroglia cells which strongly resemble spongioblasts, epithelial ependymal cells and groups of germinal (matrix) elements. Only occasionally a very few spider cells were observed. Attention is drawn to the chief cell type — the ependymal tanycytes, which form remarkable contacts with the blood vessels and the nerve cells. The regional distribution of the different ependymal types is clearly shown in four charts. These charts form an anatomical basis for further histochemical studies and experiments serving as a model for the analysis, of the supporting and metabolic function of neuroglia.ZusammenfassungDas Gehirn adulter Grasfrösche (Rana temporaria L.) zeigt ein charakteristisches regionales Verteilungsbild seiner Ependym- und Gliazellen. Es wurden die folgenden Ependym- und Gliatypen identifiziert: unipolare und bipolare ependymale Tanycyten, Furchenependym, freie Tanycytenformen, regressiv modifiziertes Ependym und Matrix-ependym. Sternförmig verzweigte astrocytäre Elemente sind äußerst selten. Aufmerksamkeit verdienen die im Vordergund stehenden ependymalen Tanycyten, die eigenartige Kontakte mit den Blutgefäßen und Nervenzellen bilden. Die regionale Verteilung der verschiedenen Ependymtypen wird in vier Karten dargestellt. Diese Karten sind eine Basis für weitere histochemische Studien und Modellversuche zur Frage der trophischen Rolle und der Stoffwechselfunktion der Neuroglia.

Histochemische Studien an den Plexus chorioidei, an der Paraphyse und am Ependym von Rana temporaria L.

SummaryThe epithelium of the choroid plexuses of the IIIrd and IVth ventricles as well as the paraphyseal epithelium and the ventricular ependyma cells of Rana temporaria L. show distinct activities of SDH, β-HBDH and LDH, that differ quantitatively. The UDPGGT-reaction is positive in the plexus epithelium. In the epithelium of the choroid plexus, the formazan granules are evenly distributed in the cytoplasm. In the ependyma cells an apical accumulation of this material can be demonstrated. The various morphological types of the ependyma cells differ in the intensity of the SDH, β-HBDH and LDH-reactions. In the plexus cells of some animals the effect of epinephrine was studied on the histochemically-detectable activity of these enzymes with respect to the simultaneous depletion of the glycogen depot. The distribution and ultrastructure of mitochondria is described in the choroid plexus and paraphyseal epithelial cells. A comment is made in reference to some histochemical pecularities of stab wound areas.ZusammenfassungDie Epithelzellen der Plexus chor. ventr. III und IV, das Paraphysenepithel und das Ventrikelependym von Rana temporaria L. zeigen eine deutliche — wenn auch quantitativ unterschiedliche — Aktivität von SDH, β-HBDH und LDH. Der Nachweis einer UDPGGT-Aktivität fällt dagegen nur im Plexusepithel positiv aus. In der Plexusepithelzelle sind die Formazangranula gleichmäßig über das gesamte Plasma verteilt, während sie in den Ependymzellen vorwiegend im apikalen, lumenwärtigen Teil der Zelle angeordnet sind. Die Ependymzellen lassen im Reaktionsausfall Typenunterschiede erkennen. Bei einigen Tieren wird die Auswirkung einer Adrenalininjektion auf das Enzymmuster der Plexusepithelzellen untersucht; die funktionellen Zusammenhänge mit einer gleichzeitigen Entspeicherung ihres Glykogenvorrats werden erörtert. Die Verteilung und der Lamellierungstyp der Mitochondrien im Plexus- und Paraphysenepithel werden mit elektronenmikroskopischen Aufnahmen illustriert. Einige Komentare sind dem histochemischen Verhalten des Wundrandes gewidmet.Die Epithelzellen der Plexus chor. ventr. III und IV, das Paraphysenepithel und das Ventrikelependym von Rana temporaria L. zeigen eine deutliche — wenn auch quantitativ unterschiedliche — Aktivitat von SDH, β-HBDH und LDH. Der Nachweis einer UDPGGT-Aktivitat fallt dagegen nur im Plexusepithel positiv aus. In der Plexusepithelzelle sind die Formazangranula gleichmasig uber das gesamte Plasma verteilt, wahrend sie in den Ependymzellen vorwiegend im apikalen, lumenwartigen Teil der Zelle angeordnet sind. Die Ependymzellen lassen im Reaktionsausfall Typenunterschiede erkennen. Bei einigen Tieren wird die Auswirkung einer Adrenalininjektion auf das Enzymmuster der Plexusepithelzellen untersucht; die funktionellen Zusammenhange mit einer gleichzeitigen Entspeicherung ihres Glykogenvorrats werden erortert. Die Verteilung und der Lamellierungstyp der Mitochondrien im Plexus- und Paraphysenepithel werden mit elektronenmikroskopischen Aufnahmen illustriert. Einige Komentare sind dem histochemischen Verhalten des Wundrandes gewidmet.

Reaktionsmuster verschiedener Mittel-und Zwischenhirnzentren von Rana temporaria L. nach Unterbrechung der Nervenbahnen des Pinealkomplexes

SummaryNervous influences of the pineal complex of the frog, Rana temporaria, exerted upon mesencephalic and diencephalic centers were investigated using morphometric methods after the transection of the nervus or the tractus pinealis. Densities of the cell- and nuclear volumes and of the capillaries were measured by a point-counting method in the dorsal thalamus, the mesencephalic (postthalamic) “central gray”, the habenular ganglion, the optic tectum, the pretectal area, and the subcommissural organ (sco). The morphometric measurements showed: 1. A functional influence of the pineal complex on the sco, the “central gray”, and the pretectal area (see Paul et al., 1971); the frontal organ seems to be primarily related to the sco. 2. The habenular ganglia and the dorsal thalamus belong to a system which is controlled by the pineal complex. 3. The morphological asymmetry of the habenular ganglia (Kemali and Braitenberg, 1970) has an influence on the functional interactions between the pineal complex, the dorsal thalamus, and the “central gray”. The impulses arising in the light-sensitive pineal complex of the frog are conducted to brain regions which are known to integrate olfactory and retinal sensory inputs. The functional significance of the nervous connexion of the frontal organ with the secretory sco is still open to discussion.ZusammenfassungDer Einfluß des lichtempfindlichen Pinealkomplexes (Stirnorgan und Epiphysis cerebri) von Rana temporaria auf dorsale diencephale und mesencephale Hirnzentren breitet sich über ein größeres Gebiet aus als man bisher angenommen hat. Nach operativer Unterbrechung des Nervus- und Tractus pinealis wurde mit Punktzählverfahren die Dichte der Zell- und Zellkernvolumina sowie der Kapillaroberfläche im dorsalen Thalamus, mesencephalen (postthalamischen) „zentralen Grau“, Ganglion habenulae, Tectum opticum, in der Area praetectalis und im Subcommissuralorgan (Sco) bestimmt. Die morphometrischen Meßergebnisse lassen sich wie folgt interpretieren: 1. Der Pinealkomplex wirkt auf das Sco, das „zentrale Grau“ und die Area praetectalis ein (vgl. Paul u. Mitarb., 1971); das Sco wird in erster Linie über das Stirnorgan beeinflußt. 2. Weitere Kerngebiete des Zwischenhirns (Ganglion habenulae und dorsaler Thalamus) gehören funktionell zu dem vom Pinealkomplex kontrollierten System. 3. Die von Kemali und Braitenberg (1970) beschriebene Asymmetrie der Ganglia habenularum zeigt sich auch im funktionellen Zusammenspiel dieser Kerngebiete mit dem Pinealkomplex, dem dorsalen Thalamus und dem dorsalen Abschnitt des „zentralen Graus“. Die in Stirnorgan und Epiphysis cerebri transformierten Lichtreize werden in Hirnabschnitte weitergeleitet, die olfaktorische und retinale Signalmuster verarbeiten. Über die biologische Bedeutung der nervösen Beziehungen des Stirnorgans zum sekretorischen Sco können noch keine Angaben gemacht werden.Der Einflus des lichtempfindlichen Pinealkomplexes (Stirnorgan und Epiphysis cerebri) von Rana temporaria auf dorsale diencephale und mesencephale Hirnzentren breitet sich uber ein groseres Gebiet aus als man bisher angenommen hat. Nach operativer Unterbrechung des Nervus- und Tractus pinealis wurde mit Punktzahlverfahren die Dichte der Zell- und Zellkernvolumina sowie der Kapillaroberflache im dorsalen Thalamus, mesencephalen (postthalamischen) „zentralen Grau“, Ganglion habenulae, Tectum opticum, in der Area praetectalis und im Subcommissuralorgan (Sco) bestimmt. Die morphometrischen Mesergebnisse lassen sich wie folgt interpretieren: 1. Der Pinealkomplex wirkt auf das Sco, das „zentrale Grau“ und die Area praetectalis ein (vgl. Paul u. Mitarb., 1971); das Sco wird in erster Linie uber das Stirnorgan beeinflust. 2. Weitere Kerngebiete des Zwischenhirns (Ganglion habenulae und dorsaler Thalamus) gehoren funktionell zu dem vom Pinealkomplex kontrollierten System. 3. Die von Kemali und Braitenberg (1970) beschriebene Asymmetrie der Ganglia habenularum zeigt sich auch im funktionellen Zusammenspiel dieser Kerngebiete mit dem Pinealkomplex, dem dorsalen Thalamus und dem dorsalen Abschnitt des „zentralen Graus“. Die in Stirnorgan und Epiphysis cerebri transformierten Lichtreize werden in Hirnabschnitte weitergeleitet, die olfaktorische und retinale Signalmuster verarbeiten. Uber die biologische Bedeutung der nervosen Beziehungen des Stirnorgans zum sekretorischen Sco konnen noch keine Angaben gemacht werden.

Histochemische, elektronenmikroskopische und quantitative Studien über den Glykogenvorrat der Plexus chorioidei vonRana temporaria L.

Die Epithelzellen derPlexus chorioidei ventr. III undIV vonRana temporaria L. sind sehr glykogenreich. DiesesGlykogen hat offenbar den Charakter eines innerhalb des Gehirns gelegenen Kohlenhydratdepots. Die Glykogenpartikeln des Plexusepithels (Durchmesser etwa 300 A) bilden Rosetten oder Aggregate von einer weniger regelmasigen Beschaffenheit als die α-Partikeln, die in der Leberzelle beschrieben worden sind. Nach Verabfolgung vonAdrenalin ist mit histochemischer, elektronenmikroskopischer und quantitativer Methodik eine Abnahme des Plexusglykogens zu beobachten. Die f unktionelle Bedeutung des Glykogendepots im Anurengehirn wird auf der Basis dieser Befunde diskutiert. Weiterhin werden einige Aspekte des Stoffwechsels und der Gefasversorgung der Plexus chorioidei vonRana temporaria, besprochen. Die Ultrastruktur des Glykogens im Plexusepithel wird unter normalen und Versuchsbedingungen mit dem elektronenmikroskopischen Bild des Leberglykogens verglichen.SummaryThe epithelial cells of the choroid plexuses (third and fourth ventricle) inRana temporaria L. are rich in glycogen. This material seems to represent a storage depot of carbohydrate within the brain. The glycogen particles (about 300 Å in diameter) of the plexus epithelium form rosettes or aggregates that are more irregular than the alpha particles described in the liver cell. After administration of epinephrine a depletion of glycogen can be demonstrated in choroid plexus cells with histochemical, electron microscopic and biochemical methods. The functional significance of the glycogen depot in the anuran brain is discussed in view of this evidence. Consideration is also given to certain other metabolic aspects and to the vascular supply of the choroid plexuses inRana temporaria L. The ultrastructure of the glycogen in this epithelium is compared with that in the liver cell under normal and experimental conditions.ZusammenfassungDie Epithelzellen derPlexus chorioidei ventr. III undIV vonRana temporaria L. sind sehr glykogenreich. DiesesGlykogen hat offenbar den Charakter eines innerhalb des Gehirns gelegenen Kohlenhydratdepots. Die Glykogenpartikeln des Plexusepithels (Durchmesser etwa 300 Å) bilden Rosetten oder Aggregate von einer weniger regelmäßigen Beschaffenheit als die α-Partikeln, die in der Leberzelle beschrieben worden sind. Nach Verabfolgung vonAdrenalin ist mit histochemischer, elektronenmikroskopischer und quantitativer Methodik eine Abnahme des Plexusglykogens zu beobachten. Die f unktionelle Bedeutung des Glykogendepots im Anurengehirn wird auf der Basis dieser Befunde diskutiert. Weiterhin werden einige Aspekte des Stoffwechsels und der Gefäßversorgung der Plexus chorioidei vonRana temporaria, besprochen. Die Ultrastruktur des Glykogens im Plexusepithel wird unter normalen und Versuchsbedingungen mit dem elektronenmikroskopischen Bild des Leberglykogens verglichen.

Innervation und zentralnervöse Verbindungen des Frontalorgans von Rana temporaria und Rana esculenta

SummaryThe contribution of the frontal organ of Rana temporaria and Rana esculenta to the central nervous projections of the light-sensitive pineal complex has been investigated with neurohistological techniques (Nauta-method). After surgical transection of the pineal nerve within the dorsal lymph sac, degenerating nerve fibers have been observed within the pineal tract and also in the proximal stump of the pineal nerve. Those in the pineal tract have been interpreted as cerebropetal (afferent) connexions of the frontal organ, and those in the pineal nerve as fibers directed towards the frontal organ (efferent elements). The cerebropetal fibers of the frontal organ have been traced to the subcommissural region where they degenerate in close juxtaposition with the secretory subcommissural organ. In contrast to the findings obtained after transection of the pineal tract (see Paul, Hartwig and Oksche, 1971), no degenerating fibers have been observed in the mesencephalic central grey after surgical interruption of the pineal nerve.ZusammenfassungMit neurohistologischen Techniken (Nauta-Verfahren) wurde der Anteil des Stirnorgans von Rana temporaria und Rana esculenta an der zentralnervösen Projektion des lichtempfindlichen Pinealkomplexes geprüft. Nach operativer Unterbrechung des Nervus pinealis im dorsalen Lymphsack lassen sich degenerierende Nervenfasern sowohl im Tractus pinealis als auch im stirnorgannahen Stumpf des Nervus pinealis nachweisen. Die ersteren werden als cerebropetale (afferente), die letzteren als zum Stirnorgan ziehende (efferente) Faserelemente gedeutet. Es ist gelungen, die hirnwärts gerichteten Nervenfasern des Stirnorgans bis in die unmittelbare Umgebung des sekretorischen Subcommissuralorgans zu verfolgen; zerfallende Faserfragmente liegen dicht der Basis des Subcommissuralorgans an. Anders als nach Durchtrennung des Tractus pinealis (vgl. Paul, Hartwig und Oksche, 1971) ließen sich nach Unterbrechung des Nervus pinealis keine Degenerationszeichen im mesencephalen „Zentralen Grau“ darstellen.

Neurohistologische und fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen über die Innervation des Glykogenkörpers der Vögel

SummaryNerve fibers were demonstrated in the glycogen body of the avian lumbar spinal cord by using silver-impregnation and fluorescence microscopic (Falck-Hillarp) techniques. These nerve fibers originated from nuclear areas in lateral juxtaposition with the glycogen body. The fluorescence of the nuclear area was strongest near the polar regions of the glycogen body. It was suggested that the aminergic neurons of the avian lumbar spinal cord may influence the glycogen body. The avian glycogen body was compared with other storage sites of glycogen within the central nervous system.ZusammenfassungMit Versilberung und mit der fluoreszenzmikroskopischen Technik von Falck-Hillarp wurden im Glykogenkörper des Vogelrückenmarks Nervenfasern dargestellt. Diese Nervenfasern stammen aus Kerngebieten, die den Glykogenkörper flankieren. Die stärkste Fluoreszenz dieser lumbalen Kernareale findet sich an den beiden Polen des Glykogenkörpers. Es wird angenommen, daß das beschriebene aminerge Neuronensystem einen funktionellen Einfluß auf den Glykogenkörper ausübt. Der Glykogenkörper der Vögel wird mit anderen zentralnervösen Glykogendepots verglichen.

Lipidkugeln im Plexusepithel von Rana temporaria L.

SummaryThe epithelium of the choroid plexus of Rana temporaria L. contains two different types of spherical lipid inclusions up to 8 μ in diameter. The droplets do not have a limiting membrane. The preservation and metabolism of the lipid bodies are discussed.ZusammenfassungDas Plexusepithel von Rana temporaria L. enthält zwei verschiedene Typen von Lipidkugeln, die einen Durchmesser bis zu 8 μ erreichen können. Diese Einschlüsse haben keine Zytomembran. Die Struktur der Einschlußkörper wird mit Hinweisen auf die Fixierung und den Stoffwechsel diskutiert.

Histologische und quantitative Studien am lumbalen Glykogenkörper der Vögel

SummaryWith the method of Falck-Hillarp bundles of fluorescent nerve fibers were observed in the vicinity of the avian lumbar glycogen body. They encompass the glycogen body laterally. Numerous fluorescent fibers penetrate from this border zone into the glycogen. The fluorescent regions of the avian lumbar spinal cord belong to the autonomic centers. Attempts were made to decrease the high glycogen content of the glycogen body by administering drugs which act on the autonomic system, and also by using convulsant drugs. Glycogen was estimated quantitatively by the Krisman method (1962). Electron micrographs show that the triangular spaces between the enlarged cells of the glycogen body are occupied by the processes of these cells and by nerve fibers. The capillaries of the glycogen body are nearly completely ensheathed by the processes of the glycogen-body cells.ZusammenfassungMit der Methode von Falck-Hillarp lassen sich im Rückenmark der Vögel Bündel fluoreszierender Nervenfasern nachweisen, die in Höhe des Glykogenkörpers (Lumbalwulst) seitlich an dieses Organ grenzen, von wo aus zahlreiche Fasern in den Glykogenkörper eindringen. Vergleichend-anatomisch gehören die fluoreszierenden Areale des Rückenmarks zu den autonomen Zentren. Es wurde versucht, mit Pharmaka, die das autonome Nervensystem beeinflussen oder Krämpfe erzeugen, das Glykogen des Lumbalwulstes zu mobilisieren (Quantitative Glykogenbestimmung nach Krisman, 1962). Besondere Beachtung verdient die elektronenmikroskopische Feinstruktur der Zwickelräume zwischen den großen Glykogenkörperzellen, wo Ausläufer dieser Zellen und Nervenfasern eng beieinander liegen. Die Kapillaren des Glykogenkörpers werden fast vollständig von Ausläufern seiner Zellen umscheidet.