Gerhard Seifert

Extraocular photoreceptors in the brain of Epilachna varivestis (Coleoptera, Coccinellidae)

SummaryWithin the optic lobe of adult Mexican bean beetles, Epilachna varivestis, three complex areas were detected that display elements with the morphological appearance of photoreceptors. Each of these complexes contains about eight cells that show fully differentiated rhabdomeres, screening pigments and other features typical of photoreceptors. It was shown that these areas originate from larval stemmata, which move into the depth of the head capsule during metamorphosis and are finally embraced by the outgrowing optic lobes. Although the function of these formations is not yet known, there are some indications that they may play a role in the entrainment of circadian clocks.

The coxal glands of geophilomorpha (chilopoda): organs of osmoregulation.

SummaryThe organs terminating at the coxal pores of the tug-legs of Geophilomorpha are not repugnatorial glands, but possess typical transport epithelia with deep apical and basal infoldings of the cell membranes, between which numerous large mitochondria are located. Many transport vesicles are found in the basal region but fewer in the apical cytoplasm. The apex is characterized by bundles of longitudinally oriented microtubules, sparse endoplasmic reticulum and free ribosomes. Single neurosecretory axons with synaptoid areas are scattered among the cells. It is suggested that the coxal organs have a diuretic function in moist habitats and an antidiuretic effect in arid environments. The “switch-over” is evidently controlled by a neuroendocrine mechanism.

Die Ultrastruktur der Nephrozyten vonPeripatoides leuckarti (Saenger 1869) (Onychophora, Peripatopsidae)

Summary1.InPeripatoides leuckarti nephrocytes are present in the pericardial and in the perivisceral sinus of the trunk. They are connected in bunches of at least about 6 to 8 cells and are attached by their continuous basement membrane to muscles, connective tissue, the ventral nerve cord and the “sacculi” of the nephridia. They are also present in narrow haemocoel clefts between the ventrolateral muscles of the body wall. Especially in the pericardial sinus many heaps of nephrocytes are accumulated almost filling out this space.2.The cell cortex has stalk-like pedicelli between which an extracellular labyrinth extends. Close to the cell surface the processes are linked together by diaphragms. At the sites where a diaphragm is apposed, electron dense material is attached to the cell membrane within the pedicelli as in desmosomes. At this cortical side only each nephrocyte is surrounded by its basement membrane.3.Along the labyrinth channels vesicular invaginations of the cell membrane occur from which become the coated vesicles within the cytoplasm arise. These coated vesicles seem to change into characteristic tubules. There are pear-shaped transitional structures, the spherical regions of which are still packed with the protuberances of the coated vesicle, while the tapered part resembles in its outer diameter the tubule. The content is more dense than that of the coated vesicle, a distinct central region is even opaque. The tubules are bounded by an unit membrane with a specifically patterned inner lining. They transform into transparent vacuoles, generally situated close to the labyrinth. Between all these structures free ribosomes, small mitochondria with a very dense matrix, and short but wide cisternae of granular endoplasmic reticulum can be seen.4.The central area of the cell is dominated by the nucleus with several nucleoli and prominently developed rough endoplasmic reticulum often arranged in concentric circles. Its cisternae are normally narrow, but swollen to the fivefold diameter near the surface of the nucleus and amidst the concentric circles. Close to the endoplasmic reticulum there are small cytosomes which seem to be formed within the cisternae of the endoplasmic reticulum and are interpreted as (primary and secondary) lysosomes. Golgi dictyosomes, mitochondria and free ribosomes are also present in the central region.5.These ultrastructural features are compared with those of nephrocytes known from millipedes, centipedes, symphyla and insects.Zusammenfassung1.BeiPeripatoides kuckarti kommen Nephrozyten im Perikardial- und im Periviszeralsinus des Rumpfes vor. Sie sind zu Ballen von wenigstens 6 bis 8 Zellen verbunden und mit ihrer gemeinsamen Basallamina an Muskeln, Bindegewebe, dem Bauchmark und den „Sacculi“ der Nephridien angeheftet. Sie sind auch in engen Spalten des Mixozöl zwischen ventrolateralen Muskeln des Hautmuskelschlauchs zu finden. Besonders im Perikardialsinus treten viele Nephrozyten-Ballen gehäuft auf und füllen fast den ganzen Raum aus.2.Der Zellkortex bildet Pedizellen aus, zwischen denen ein extrazelluläres Labyrinth entsteht. Nahe der Zelloberfläche sind die Pedizellen über Diaphragmata verbunden. Wo ein Diaphragma ansitzt, ist der Zytoplasmamembran der Pedizellen elektronendichtes Material wie bei Desmosomen angelagert. Nur die kortikale Oberfläche jeder Nephrozyte hat eine Basallamina abgeschieden.3.Im kortikalen Labyrinth treten Membranvesikulationen auf, die im Zytoplasma zu Stachelsaum-Vesikeln werden. Diese scheinen sich zu charakteristischen Tubuli umzubilden. Man findet birnförmige Übergangs-Strukturen, deren kugeliger Abschnitt weiterhin mit den Protuberanzen der Stachelsaum-Vesikel besetzt ist, während der verjüngte Teil im äußeren Durchmesser einem Tubulus entspricht. Der Inhalt ist dichter als der eines Stachelsaum-Vesikels; zentral gibt es stets eine distinkte opake Region. Die Tubuli werden von einer Elementarmembran begrenzt, der spezifisch gemusteres Material innen angelagert ist. Sie werden zu transparenten Vakuolen, die gewöhnlich dicht am kortikalen Labyrinth liegen. Zwischen all diesen Strukturen sieht man freie Ribosomen, kleine Mitochondrien mit dichter Matrix und kurze, aber weite Zisternen von granulärem endoplasmatischen Retikulum.4.Der zentrale Zellbereich wird vom Kern mit mehreren Nucleoli und stark entwickeltem endoplasmatischen Retikulum, das häufig in konzentrischen Ringen angeordnet ist, beherrscht. Gewöhnlich sind die ER-Zisternen eng; in der Nähe der Kernoberfläche und inmitten der konzentrischen Figuren jedoch sind sie auf fünffache Weite angeschwollen. Dicht beim endoplasmatischen Retikulum findet man kleine Zytosomen, welche vermutlich in den ER-Zisternen gebildet werden. Sie werden als (primäre und sekundäre) Lysosomen interpretiert. Golgi-Dictyosomen, Mitochondrien und freie Ribosomen gibt es auch im Zellzentrum.5.Die ultrastrukturellen Merkmale werden mit denen der Nephrozyten von Diplopoden, Chilopoden, Symphylen und Insekten verglichen.

Immunohistochemical evidence for ecdysteroid-like material in the putative molting glands of Lithobius forficatus (Chilopoda)

SummaryEcdysteroid-like material was demonstrated by means of immunhistochemistry in the anterior body region of Lithobius forficatus with the use of an antiserum against an ecdysone-methoxim-BSA-conjugate in conjunction with a modified PAP-method (Sternberger and Joseph 1979). This material is restricted to a tissue formed by podocytes loosely surrounding the salivary glands. Earlier ultrastructural, experimental and biochemical in vitro investigations indicated that this tissue represents the ecdysial glands; this interpretation is now strengthened by immunohistochemical evidence. Reactivity within the cells occurs predominantly in cytosomes.

Elektronenmikroskopische untersuchungen der Hutungsdrsen (?Lymphstrnge?) vonLithobius forficatus L. (Chilopoda) Electron-microscopic investigations of the ecdysial glands (?Lymphstrnge?) ofLithobius forficatus L. (Chilopoda)

Summary1.It is suggested that the eedysial gland ofLithobius forficatus formerly considered a strand of lymphatic tissue, be designated “glandula ecdysalis” in accordance with its function.2.The gl. ecdysalis is a single-layered and irregularly folded epithelium surrounding the gl. mandibularis. It is bounded by its own basement membrane.3.The cells of the gl. ecdysalis represent podocytes. Their pedicels rest on the basement membrane; the terminal ends are usually connected by diaphragms. Extending between the pedicels are widened intercellular clefts.4.Along the intercellular clefts membrane vesiculations take place that give rise to coated vesicles. Associated specific tubular structures can transform into vacuoles. In the peripheral cell region only a few mitochondria and cytosomes are found.5.The nucleus is located in the central cell region; it is surrounded by many golgi complexes. Only in the vicinity of the nucleus is a sparsely developed granular endoplasmic reticulum to be found.6.With advancing postembryonic development the number of cytosomes increases; some become larger than the nucleus.7.The moulting cycle is accompanied by changes of fine structure. After the critical phase, single lipid droplets and numerous accumulations of glycogen appear. Golgi complexes, mitochondria, and cytosomes seem to increase in number.8.After ecdysis, and before the next critical phase sets in, neither lipid droplets nor glycogen can be found. Numerous cells disintegrate, and within the surviving ones vacuoles of varying size appear.9.The organelles and structures described and their possible functions are compared with similar structures known from the literature.Zusammenfassung1.Es wird vorgeschlagen, die bisher als “Lymphstrang” bezeichnete Hüutungsdrüse vonLithobius forficatus ihrer Funktion entsprechend “Glandula ecdysalis” zu nennen.2.Die Gl. ecdysalis ist ein einschichtiges, unregelmäßig gefaltetes Epithel, welches als Scheide die Gl. mandibularis umgibt. Sie wird rings von ihrer Basallamina umhüllt.3.Die Zellen der Gl. eedysalis sind als Podocyten ausgebildet. Ihre Pedieellen sitzen der Basallamina auf; die terminalen Enden sind zumeist über Diaphragmata verbunden. Zwischen den Pedieellen erstrecken sich erweiterte Interzellularspalten.4.Entlang der Interzellularspalten finden Membranvesikulationen statt, aus denen Stachelsaumvesikel hervorgehen. Mit diesen sind spezifische tubuläre Strukturen vergesellschaftet, die sich zu Vakuolen umgestalten können. Im peripheren Zellbereich kommen nur einzelne Mitochondrien und Cytosomen vor.5.Der Zellkern liegt im zentralen Zellbereich. Er ist von zahlreichen Golgi-Komplexen, Mitochondrien und Cytosomen unterschiedlicher Größe und Dichte umgeben. Nur im kernnahen Gebiet befindet sich das schwach ausgebildete rauhe endoplasmatische Reticulum.6.Mit zunehmendem Alter der postembryonalen Entwicklungsstadien nimmt die Zahl der Cytosomen zu; einzelne wachsen zu einer Größe heran, welche die des Kerns übertreffen kann.7.Im Verlauf eines Häutungszyklus gibt es charakteristische Veränderungen der Ultrastruktur. Nach der kritischen Phase findet man weder Lipidtropfen noch Glykogen. Zahlreiche Zellen sind aufgelöst; in den intakten treten unterschiedlich große Vakuolen auf.9.Die beschriebenen Organellen und Strukturen und ihre mutmaßlichen Funktionen werden mit ähnlichen, aus der Literatur bekannten Organellen und Strukturen verglichen.

Histological changes in the chloragogen tissue of the earthworm Eisenia fetida after administration of sublethal concentrations of different fluorides

Abstract The chloragogen tissue of Eisenia fetida was examined using light and electron microscopy after administration of sublethal concentrations of four fluorides (NaF, KF, FCH 2 COONa, and CaF 2 ). All four fluoride treatments caused histological and cytological changes. The chloragocytes became flattened apically. Vesicles with different inclusions occurred in high numbers. The glycogen content decreased after treatment with NaF and CaF 2 , and the lipid content declined in all cases. Opposite to untreated chloragocytes, elongated electron-dense mitochondria could be observed. All changes found suggest cell damage in the way of apoptosis.

Feinstruktur der Leberzellen vonOxidus gracilis (C.L. Koch, 1847) (Diplopoda, Paradoxosomatidae)

SummaryIn some families of Diplopods the midgut is surrounded by an enveloping cell layer. Basal runners of their pericarya get through the longitudinal and transversal muscle fibres and ramify secundarily before entering the very thick basement membrane of the midgut epithelium. The terminal branches of each cell enter into a basal labyrinth of only one differentiated midgut cell interlacing intensively with the epithelium in this way. Moreover it seems that there are open junctions (fursomes) between terminal branches and the midgut cell and therefore an intracellular transport of materials.The enveloping layer is no epithelium. THere are no typical contacts between neighbouring cells; each enveloping cell is surrounded by its own thin basement membrane, a common basement membrane does not exist. Enveloping cells of normally nourished individuals are characterized by a large storage of glycogene in the cytoplasm. Besides this there are many distinct cytosomes which point at a significant activity in metabolism. Many mitochondria, which mostly pushed off towards the cell periphery or lie in the primarily ramifications indicate the same. Close by there is also prevailing smooth endoplasmic reticulum. Free ribosomes are not rare. The nucleus gives the impression of activity in metabolism too; a nucleolus does exist. Microtubules arranged parallely to the cell surface in the cortex, but especially in the basal ramifications in longitudinal direction can be seen. Though lipoids are not being stored, one might compare these cells with the chloragog tissue in annelids or with the liver cells in vertebrates. They seem to accept food from the midgut cells, to digest and release, respectively store it temporarily, depositing at that valueless nitrogene containing molecules into the cytosomes. The usual term “liver cell” therefore is wellchosen.Animals after 14 days without food signify a large shrinkage of the liver cells. Plasmalemma is fixed only at certain points to the basement membrane; the extracellular space between them is widened extremely. Glycogene mostly is removed. The electron microscopically visible contrast of the cell elements is very faint. Microtubules have disappeared. Cytosomes, however, contrast distinctly. But they, too, seem to be transformed and joined into a few accumulations. This points to mobilization of the stored glycogene, but in the same manner also to symptomes of degeneration brought into action.ZusammenfassungBei den Vertretern einiger Diplopoden-Familien ist der Mitteldarm von einer zelligen Hüllschicht umgeben. Die Perikaryen stehen dicht bei dicht, basale Ausläufer durchziehen die Fasern der Muskularis und verzweigen sich sekundär beim Eintritt in die sehr dicke Basallamina des Mitteldarmepithels. Die terminalen Endigungen jeder Zelle dringen in ein extrazelluläres basales Labyrinth je einer ausdifferenzierten Mitteldarmzelle ein und verflechten so die Hüllschicht mit dem Darmepithel. Darüberhinaus scheint es Fusome zwischen den Endaufzweigungen und der Mitteldarmzelle und damit die Möglichkeit eines intrazellulären Stofftransports zwischen beiden Zellen zu geben.Die Hüllschicht ist kein Epithel, denn Zellkontakte zwischen benachbarten Zellen fehlen ebenso wie eine gemeinsame Basallamina. jede Zelle ist von ihrer eigenen, dünnen Basallamina umgeben. Sie wird außerdem bei normal ernährten Individuen durch einen großen Vorrat an Glykogen und zahlreiche Zytosomen charakterisiert. Viele Mitochondrien sind dadurch vor allem in die Zellperipherie oder in die basalen Ausläufer gedrängt. In deren Nähe findet man auch überwiegend glattes endoplasmatisches Retikulum, und auch freie Ribosomen sind nicht selten. Der Zellkern vermittelt den Eindruck hoher Stoffwechselaktivität; ein Nukleolus ist immer vorhanden. Mikrotubuli sind im Zellkortex parallel zur Oberfläche orientiert, vor allem aber in den basalen Ausläufern in Längsrichtung. Obwohl kein Fett gespeichert wird, kann man die Zellen mit dem Chloragog-Gewebe der Anneliden oder mit den Leberzellen der Vertebraten vergleichen. Sie scheinen von den Mitteldarmzellen Nährstoffe zu übernehmen, diese zu verarbeiten, die Produkte freizusetzen oder zu speichern und dabei wertlose stickstoffhaltige Moleküle in den Zytosomen abzulagern. Der gebräuchliche Terminus „Leberzellen” ist daher angebracht.Tiere, die 14 Tage ohne Nahrung gehalten wurden, zeigen eine erhebliche Schrumpfung der Leberzellen. Deren Plasmalemm ist nur an einigen Stellen mit der Basallamina verbunden, überall sonst ist der extrazelluläre Raum zwischen Zellmembran und Basallamina stark erweitert. Das Glykogen ist größtenteils abgebaut. Der elektronenoptische Kontrast der verschiedenen Zellelemente ist äußerst schwach. Die Mikrotubuli sind völlig verschwunden. Nur die Zytosomen heben sich weiterhin deutlich ab. Aber auch sie scheinen umgewandelt und zu wenigen Ansammlungen zusammengeflossen zu sein. Dies deutet auf Mobilisierung des gespeicherten Glykogens hin, kann aber auch beginnende Degeneration der Leberzellen signalisieren.

The hemocytes of the centipedeLithobius forficatus (Chilopoda, Lithobiomorpha)

SummaryFive different types of hemocytes are found within the hemolymph ofLithobius forficatus: (1) small prohemocytes, (2) very actively spreading plasmatocytes, (3) granulocytes which have a lower spreading ability but tend to agglutinate, (4) spherulocytes which are filled with “spherules”, and (5) presumably, a coagulocyte, characterized by instant disintegration. “Cystocytes” as described forL. forficatus in the literature are preparation artifacts. Cell types are characterized by electron microscopy and in vitro and vital staining techniques at the light microscopic level. Results are discussed with reference to different nomenclatures and functions of hemocytes in other arthropods.

Der pharynxapparat von Scutigera Coleoptrata L.

Zusammenfassung1.Sklerotisierte Bildungen der Vorderpharynxintima von Scutigera coleoptrata L. werden beschrieben. In der Mediallinie des Pharynxdaches erhebt sich ein Grat, der ventral vom Protocerebrum einen gestielten Kopf trägt. Dieses Gebilde wird als „Pistill” bezeichnet, veil es in einer starkwandigen und extrem sklerotisierten Rinne des Pharynxbodens gleiten kann, die entsprechend „Morserrinne” genannt wird.2.Aufgrund der Muskelinsertionen wird vermutet, daß die beschriebenen Bildungen dem Aussortieren grober Partikel aus der Nahrung sowie der Nahrungszerkleinerung dienen.3.Die Beobachtungen werden mit den aus der Literatur bekannten Beschreibungen verglichen und diskutiert.Summary1.Sclerotized formations of the intima of the anterior pharynx in Scutigera coleoptrata L. are described. In the medial line of the roof, there rises a ridge, bearing a stalked head ventrally of the protocerebrum. This structure is called „Pistill”, because it can slide in a thick-walled and extremely sclerotized groove in the bottom of the pharynx. This groove is called „Mörserrinne”.2.It is assumed, that according to the muscle insertions in the region of the pharynx the described structures serve to sort out big particles from the food and to grind the food.3.The observations are compared and discussed with the descriptions known from literature.

Die Cuticula vonPolyxenus lagurus L. (Diplopoda, Pselaphognatha)

Zusammenfassung1.Die Cuticula vonPolyxenus lagurus (L. 1758) wurde histologisch, histochemisch und elektronenoptisch untersucht.2.Sie besteht aus zwei Schichten, einer inneren Endocuticula und einer nicht stark sklerotisierten Epicuticula.3.In der Epicuticula konnten keine Lipoide oder Lipoproteine nach gewiesen werden. Die Proteine werden durch phenolische Gruppen gegerbt.4.Elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigen eine homogene Textur der Epicuticula. Die Endocuticula ist dagegen aus mehreren Lamellen aufgebaut, deren geringe Dicke unterhalb des Auflösungsvermögens der Lichtmikroskope liegt.5.Innerhalb der Endocuticula ist ein proximaler, elektronenoptisch dichterer Bereich von einem distalen, weniger dichten, zu unterscheiden.6.In Anlehnung an den elektronenmikroskopisch ähnlichen Bau der Chilopoden-Cuticula wird vermutet, daß die Lamellierung im proximalen Bereich auf einer alternierenden Abscheidung von Protein- und Chitinlamellen beruht. Innerhalb der distalen Endocuticula sind keine gesonderten Proteinlamellen erkennbar.7.Senkrecht zur Integumentoberfläche verlaufende Porenkanäle konnten nicht gefunden werden.8.Der gute Verdunstungsschutz, den das Integument vonPolyxenus lagurus bieten muß, kann vor allem durch den Besatz mit dicht stehenden, epicuticulären Trichomen und großen Setae erklärt werden.Summary1.The cuticle inPolyxenus lagurus (L. 1758) was investigated histologically, histochemically, and electronoptically.2.There are two layers, an inner endocuticle and a weakly sclerotized epicuticle.3.In the epicuticle lipoids or lipoproteins could not be demonstrated. The proteins are sclerotized by phenolic groups.4.Electronmicroscopical observations show a homogenous texture of the epicuticle. On the other hand, the endocuticle is built up from several laminae. The thickness of these laminae is below the dissolution of the light microscopes.5.Within the endocuticle an inner, optically more dens sphere can be distinguished from an outer, less dense one.6.According to the submorphological similar structure of the centipede cuticle, lamellation in the inner region of the endocuticle is supposed to rest on alternating secretion of protein and chitinlamellae. Within the outer endocuticle no proteinlamellae can be seen.7.Vertically running porecanals could not be found.8.The efficient transpiration defence inPolyxenus lagurus offered by the integument can be explained with the especially dense distributed epicuticular trichomes and large setae.