Günther Sterba

Fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen über die Neurosekretion beim Bachneunauge (Lampetra planeri Bloch)

Zusammenfassung1.Das mit Gomoris Chromhämatoxylin-Phloxin anfärbbare Neurosekret von Lampetra planeri reagiert nach saurer Oxydation mit NN′-Diäthylpseudoisocyaninchlorid auf Grund einer Polymerisation des Farbstoffes metachromatisch. Orte der Polymerisation sind die durch die Oxydation aus Disulfidbrücken entstehenden SO3-Gruppen mit bestimmtem räumlichem Abstand. Polymeres Pseudoisocyaninchlorid zeigt im Fluoreszenzmikroskop eine sehr kräftige gelbe Sekundärfluoreszenz.2.Mit der Pseudoisocyaninreaktion lassen sich bei fluoreszenzmikroskopischer Auswertung Neurosekretspuren deutlich nachweisen, die mit Gomoris Chromhämatoxylin oder Paraldehydfuchsin nach Gabe nicht mehr erfaßt werden.3.Bei Lampetra planeri kommen neurosekretorische Zellen im Nucleus praeopticus, Corpus striatum, in der Pars ventralis thalami und nach der Metamorphose auch im Tectum opticum vor. Außerdem sind unter und im Ependym des Hypothalamus, besonders konzentriert aber vor dem Nucleus tuberculi posterioris, sekrethaltige Zellen zu finden.4.Die sekretführenden Dendriten der genannten Kerngebiete verbreiten sich fast im ganzen Tel- und Diencephalon, mit Ausnahme der Habenularganglien. Fast alle Zellen besitzen einen Dendriten, der direkt zum Ventrikel verläuft und Sekrete in den Liquor abgibt.Die Neuriten gelangen auf verschiedenen Wegen über die Commissura praeinfundibularis in das Infundibulum. Einige Neuriten dringen in das Mes- und Rhombencephalon ein.5.Das Sekretdepot in der Neurohypophyse ist sowohl bei Larven als auch bei Imagines unverändert stark gefüllt. Die Pseudoisocyaninreaktion gibt keine Hinweise auf die Ableitung der Sekrete in die Blutbahn. Oxytocin wird durch die Reaktion vermutlich nicht erfaßt.

Elektronenmikroskopische Untersuchungen über die Reaktion der Pituizyten nach Hypophysenstieldurchtrennung bei Rana esculenta

SummaryAbout 2 days after transsection of the pituitary stalk the pituicytes of the frog neurohypophysis (Rana) start to phagocytate the degenerating neurosecretory axons. After 3–4 days the neurosecretory granules inside the inclusion bodies are compressed more and more and finally their electron-dense contents disappear. The membranes of the elementary granules together with lysosomes alter into membranous highly osmiophilic bodies slowly dissolving at last.During the desintegration of nerve endings the mitotic activity of the pituicytes increases. Blood vessels and pituicytes are closely connected.It is supposed that the ability of phagocytosis represents a basic function of the pituicytes.ZusammenfassungEtwa 2 Tage nach Durchtrennung des Hypophysenstiels beginnen die Pituizyten der Froschhypophyse (Rana) die degenerierenden sekrethaltigen Axone zu phagozy tieren. Nach 3–4 Tagen werden die Neurosekretgranula in den Einschlußkörpern immer mehr zusammengedrängt und verlieren schließlich ihren elektronendichten Inhalt. Die Hüllen der Elementargranula verwandeln sich mit eingelagerten Lysosomen zu membranösen, sehr stark osmiophilen Körpern, die sich schließlich langsam auflösen.Die mitotische Aktivität der Pituizyten ist während des Abbaues gesteigert. Zwischen Gefäßen und Pituizyten bestehen enge räumliche Beziehungen. Die Fähigkeit zur Phagozytose wird als Grundfunktion der Pituizyten angesehen.

Elektronenmikroskopische Untersuchungen ber den Reissnerschen Faden und die Ependymzellen im Rckenmark von Lampetra planeri (Bloch)

1. Der Reissnersche Faden von Lampetra planeri (Bloch) last sich nicht nur lichtmikroskopisch, sondern auch elektronenmikroskopisch als kompakter Faden darstellen. Er besteht aus feingranuliertem Material, das keine Zellorganellen einschliest und an der Oberflache durch keine Membran begrenzt wird. In seiner ganzen Ausdehnung vom Subkommissuralorgan uber den gesamten Zentralkanal bis zur Endampulle bleibt die Feinstruktur unverandert. In der Endampulle selbst lockert sich der Faden auf, und das feingranulierte Sekretmaterial tritt durch Interzellularspalten in das umgebende Gewebe aus. 2. Die den Zentralkanal auskleidenden Ependymzellen bilden pseudopodienartige Vorstulpungen, die feingranuliertes Material und Blaschenstrukturen enthalten. 3. Die Vorstulpungen treten bis an den Reissnerschen Faden heran. Zwischen Zellmembran und Faden kommt es zu einer engen, sehr charakteristischen Verzahnung. Der vorubergehende Kontakt wird als morphologischer Ausdruck eines Stoffaustausches angesehen.Summary1.The electron microscope as well as the lightmicroscope reveals that the Reissner fibre of Lampetra planeri (Bloch) is of a compact structure. It consists of a finely granulated material which does not include cell organelles and is not enveloped by a membrane. In its entire length, from the subcommissural organ over the entire central canal to the terminal ventricle, its fine structure remains unchanged. In the terminal ventricle itself the fibre loosens up and the finely granulated secretory substance enters into the surrounding tissue through intercellular gaps.2.The ependyma cells lining the central canal form pseudopodial processes which contain finely granulated substance and vesicular structures.3.The processes of the cells abut upon the Reissner fibre. Cellular membrane and fibre are very closely interdigitated. The temporary contact is regarded as a morphological equivalent for the exchange of substances.Zusammenfassung1.Der Reissnersche Faden von Lampetra planeri (Bloch) läßt sich nicht nur lichtmikroskopisch, sondern auch elektronenmikroskopisch als kompakter Faden darstellen. Er besteht aus feingranuliertem Material, das keine Zellorganellen einschließt und an der Oberfläche durch keine Membran begrenzt wird. In seiner ganzen Ausdehnung vom Subkommissuralorgan über den gesamten Zentralkanal bis zur Endampulle bleibt die Feinstruktur unverändert. In der Endampulle selbst lockert sich der Faden auf, und das feingranulierte Sekretmaterial tritt durch Interzellularspalten in das umgebende Gewebe aus.2.Die den Zentralkanal auskleidenden Ependymzellen bilden pseudopodienartige Vorstülpungen, die feingranuliertes Material und Bläschenstrukturen enthalten.3.Die Vorstülpungen treten bis an den Reissnerschen Faden heran. Zwischen Zellmembran und Faden kommt es zu einer engen, sehr charakteristischen Verzahnung. Der vorübergehende Kontakt wird als morphologischer Ausdruck eines Stoffaustausches angesehen.

Exohypothalamic Axons of the Classic Neurosecretory System and their Synapses

Publisher Summary The classic neurosecretory system of the vertebrates is considerably more differentiated than has hitherto been supposed. Unlike the fibers of the descending part, the ascending fibers (exohypothalamic fibers) are not connected to capillaries, but rather make true synapses with other neurons. The most interesting feature of these peptidergic synapses is the presence of large vesicles containing neurophysins and nonapeptides. The existence of an ascending part makes it clear that the classic neurosecretory system cannot be viewed simply as a system involving signal transfer by neurohormone release and transfer of the mediators to the targets via the blood stream. Instead, the view that the classic neurosecretory system also affects subsystems of the brain by direct neuronal intervention have to be accepted, and thus directly takes part in a variety of cerebral functions. The chapter discusses the possibility of the system being involved in such disparate processes as memory and the regulation of blood pressure.

Zur Histologie der Hypophyse des Flussneunauges (Lampetra fluviatilis L.)

Summary1.An investigation was carried out concerning the biologic activity of the pituitary gland of Lampetra fluviatilis L. during the spawning migration in autumn and during spawning time in the following spring.2.The glandular tissue of the adenohypophysis shows a characteristic pattern of chromophil and chromophobic cells; the pattern varies within the three parts of the lobe:a)The proadenohypophysis shows cyanophil and chromophobic cells. Only small amounts of the secretion of the cyanophil cells are set free during the upstream migration in autumn; during spawning time, however, large amounts are set free by mero- and holocrine secretion. It probably contains a gonadotrophic factor. The chromophobic cells are to be considered an independent cell type, the function of which is uncertain.b)Cyanophil, carminophil and chromophobic cells are found in the mesoadenohypophysis. The cyanophil cells are active during the anadromous migration; they are inactive during spawning time. It is most likely that they produce the thyreotropic hormone. The secretory pattern of the chromophobic cells during migration corresponds to the quantity of adrenocorticotropic hormone needed. Towards spring time, part of the chromophobic cells are tranformed into carminophil cells. There is no evidence that the somatotropic hormone is produced by these cells.c)The dominating cell type in the metaadenohypophysis are aldehyde fuchsinophil cells which stain with azocarmine; their secretion is delivered in the vessels between metaadenoand neurohypophysis; it is almost completely exhausted by the time the spawning period begins. There is no evidence for a relation between this secretion and the melanophoren-stimulating hormone. Scattered cyanophil cells are found regularly in this part of the pituitary gland. abetIntracellular colloid is found in the pro- and metaadenohypophysis; its relation to the granular cellular product remains to be determined.3.Cysts, found regularly in the adenohypophysis, seem to be due to parasites. The parasites could, however, not be demonstrated.4.There are no differences in the neurosecretory system of the hypothalamus of animals which are caught in spring to those caught in autumn. Three different types of secretion are described:a)Gomori-positive secretion is abundant in the neurohypophysis; it is also demonstrable in the neurosecretory nuclear areas and in the region of the neurosecretory pathway. The ependymal cells may play a part in the derivation of the neurosecretion from the neurohypophysis.b)Homogeneous secretory bodies are found in the distal part of the neurosecretory pathway; they are Gomori-negative and acid fuchsinophil. Only part of this secretion reaches the neurohypophysis; the bulk is “dissolved” earlier and secreted into blood or spinal fluid. The secretion is compared to the phloxinophil neurosecretion of the teleosteans.c)A PAS-positive substance of unknown origine which stains with aniline blue is to be regarded as neurosecretion; it is found in the ventrolateral parts of the commissura praeinfundibularis above the rostral part of the mesoadenohypophysis.5.Areas of contact between the neurosecretory system and the glandular epithelium of the adenohypophysis are observed in the rostral part of the commissura praeinfundibularis just above the proadenohypophysis, as well as in specialized areas between metaadeno- and neurohypophysis.Zusammenfassung1.Die Untersuchung konzentriert sich auf histologische Aktivitätsvergleiche der Hypophysen von imaginalen Neunaugen der Art Lampetra fluviatilis L. während der Laichwanderung im Herbst und zur Zeit des Ablaichens im darauffolgenden Frühjahr.2.Das Drüsengewebe der Adenohypophyse zeigt eine in den drei Abschnitten unterschiedliche, charakteristische Zusammensetzung aus chromophilen und chromophoben Zellen:a)In der Proadenohypophyse lassen sich zyanophile und chromophobe Zellen unterscheiden. Das Sekret der zyanophilen Zellen wird im Herbst während der Wanderung flußaufwärts nur geringfügig freigesetzt, während der Laichphase dagegen durch mero- und holokrine Sekretion ausgeschüttet. Es enthält vermutlich einen gonadotropen Faktor. Die chromophoben Zellen stellen einen selbständigen Zelltyp dar, dessen Funktion ungewiß ist.b)In der Mesoadenohypophyse werden zyanophile, karminophile und chromophobe Zellen angetroffen. Die zyanophilen Zellen sind während der anadromen Wanderung aktiv, zur Laichzeit dagegen erschöpft. Sie produzieren vermutlich das thyreotrope Hormon. Der Sekretionsrhythmus der chromophoben Zellen während der Wanderung entspricht dem Bedarf an adrenokortikotropem Hormon. Aus einem Teil der chromophoben Zellen gehen zum Frühjahr hin karminophile Zellen hervor. Hinweise für die Bildung eines somatotropen Hormons durch diese fehlen.c)In der Metaadenohypophyse überwiegen mit Azokarmin tingierbare, stark aldehydfuchsinophile Zellen, deren Sekretionsprodukt in die zwischen Metaadeno- und Neurohypophyse gelegenen Gefäße ausgeschüttet wird und bis zur Laichzeit fast völlig verbraucht ist. Für eine Beziehung dieses Sekrets zu dem melanophorenstimulierenden Hormon wurden keine Anhaltspunkte gefunden. Regelmäßig findet man hier weiterhin vereinzelte zyanophile Zellen.d)In Pro- und Metaadenohypophyse tritt intrazelluläres Kolloid auf, dessen Beziehung zum granulären Zellprodukt fraglich ist.3.Die in der Adenohypophyse regelmäßig anzutreffenden Zysten sind wahrscheinlich auf Parasiten zurückzuführen. Diese selbst wurden jedoch nicht gefunden.4.Im hypothalamischen neurosekretorischen System ließen sich keine Unterschiede zwischen den im Herbst und im Frühjahr gefangenen Tieren feststellen. Es wurden drei Sekrettypen beschrieben:a)Gomoripositives Sekret ist besonders reichlich in der Neurohypophyse deponiert, findet sich stets aber auch in den neurosekretorisch aktiven Kerngebieten und im Bereich der neurosekretorischen Bahn. Bei der Ableitung des Neurosekrets aus der Neurohypophyse spielen eventuell die Ependymzellen eine Rolle.b)Gomorinegatives, säurefuchsinophiles Neurosekret tritt im distalen Abschnitt der neurosekretorischen Bahn in Form von homogenen Sekretkörpern auf. Es gelangt nur zum Teil in die Neurohypophyse; seine Hauptmenge wird bereits früher „aufgelöst“ und an Blut oder Liquor abgegeben. Das Sekret wird mit dem phloxinophilen Neurosekret der Teleosteer verglichen.c)Als Neurosekret wird weiterhin eine mit Anilinblau färbbare und PAS-positive Substanz unbekannter Herkunft angesprochen, die in den ventrolateralen Teilen der Commissura praeinfundibularis über dem rostralen Bereich der Mesoadenohypophyse zu finden ist.5.Kontaktzonen zwischen dem Neurosekretsystem und dem Drüsenepithel der Adenohypophyse befinden sich im rostralen Abschnitt der Commissura praeinfundibularis über der Proadenohypophyse sowie an spezialisierten Stellen zwischen Metaadeno- und Neurohypophyse.

Autoradiographische Untersuchungen über das Wachstum des Reissnerschen Fadens von Cyprinus carpio (L.)

SummaryAutoradiographs of the subcommissural organ (SCO), the Reissners fibre (RF), the ependymal horder and other areas of the brain, as well as non-neural organs of the body of the carp, Cyprinus carpio L., were prepared 4 hours to 76 days after the injection of 35S-cystine.1.Four hours after the injection of 35S-cystine labeled secretory material was found in the cisterns of the SCO-cells. The 35S concentration in the SCO and in the RF is generally higher than in all other areas of the brain investigated. As to the quantities of 35S incorporated the tissues investigated range as follows: Islets of Langerhans>RF>plexus>neurosecretory cells>ependymal border>cerebellum>commissura posterior.2.The daily growth rate of RF is 0.5–2.3% of total length of the cerebrospinal canal from SCO to the filum terminale. The substances making up the RF may pass the third and fourth ventricles and the central canal of the spinal cord within 42–221 (average 64) days. The quantity of secretion released by the SCO of the carp into the third ventricle amounts to 0.3×10−4 mg—4.0×10−4mg daily (rate of secretion). That amounts to 0.5–5% of the total weight of the organ.3.The entire RF from the SCO to the terminal ampoule of the central canal weighs 1.7x 10−2mg. This is up to 260 mg of RF material per 100 g of cerebrospinal fluid. During its growth RF releases no labeled substances. Labeled material gets into RF from the surrounding cerebrospinal fluid by diffusion.4.35S activity in the ependymal border of the filum terminale and the terminal ampoule, as well as the cerebrospinal fluid and the (non-labeled) RF of these areas is higher than in ependymal border, the cerebrospinal fluid, and the (non-labeled) RF of other spinal cord areas.ZusammenfassungVom Subkommissuralorgan (SKO) und dem Reissnerschen Faden (RF), dem Ependym und anderen Bereichen des ZNS sowie Organen der Leibeshöhle des Karpfens (Cyprinus carpio L.) wurden 4 Std bis 76 Tage nach 35S-Cystinapplikation und histologischer Aufbereitung Autoradiogramme hergestellt und untersucht.1.Markiertes Material in den Sekretzisternen der Zellen des SKO liegt 4 Std nach der Injektion von 35S-Cystin vor. Die 35S-Cystinkonzentration im SKO und im RF ist im allgemeinen größer als die Anreicherung von aktivem Material in den übrigen untersuchten Hirnbereichen. Die Gewebe bzw. Organe können nach der Menge des eingebauten 35S zu folgender Reihe geordnet werden: Langerhanssche Inseln>Plexus>neurosekretorische Zellen>Ependym> Cerebellum>Commissura posterior.2.Das tägliche Wachstum (Wachstumsrate) des RF beträgt 0,5–2,3% der Länge des Hirn-Rückenmarkkanales vom SKO bis zur Ampulla terminalis. Die Fadensubstanz passiert das Hirnhohlraumsystem in etwa 42–221 (durchschnittlich 64) Tagen. Die vom SKO des Karpfens abgegebene Sekretmenge (Sekretionsrate) beträgt 0,3·10−4 bis 4,0·10−4 mg/Tag, d.h. etwa 0,5–5% des Eigengewichtes des Organes.3.Die Gesamtmasse des RF vom SKO bis zur Ampulla terminalis beträgt bis zu etwa 1,7·10−2 mg. Dieser Wert entspricht einer Menge von etwa 260 mg RF-Substanz auf 100g Liquor. Der RF gibt während seines Wachstums durch das Hirnkammersystem keine markierten Substanzen ab. Durch Diffusion gelangt Aktivität aus dem umgebenden Liquor in den RF.4.Die 35S-Aktivität in den Ependymzellen des Filum terminale und der Endampulle, im Liquor und im nicht markierten RF dieser Bereiche ist größer als in den Ependymzellen, im Liquor und im nicht markierten RF anderer Rückenmarksabschnitte.

The neurosecretory hypothalamo-hindbrain pathway and its possible significance for the regulation of blood pressure and the milk-ejection reflex

Summary1.In lactating rats and in rats deprived of water, the amount of neurosecretory material in the fibres of the neurosecretory hypothalamohindbrain pathway exceeds that in untreated control animals. Under these experimental conditions the pathway and its target regions can be well analysed by means of fluorescence and electron microscopic methods.2.The axons belonging to the hypothalamo-hindbrain pathway originate from perikarya located in the caudal portion of the nucleus paraventricularis and also from a small group of perikarya in the caudo-lateral hypothalamus. On the way to the hindbrain the neurosecretory fibres join other fibre bundles of the mid- and hindbrain.3.In the hindbrain most of the neurosecretory fibres terminate in the area of the nucleus tractus solitarii and in the area of the dorsal column nuclei. The axon terminals form synapses with other neurones.4.Using cytochemical methods at the ultrastructural level (Naumann and Sterba, 1976), the authors were able to prove that the vesicles in the exohypothalamic fibres and in their synaptic terminals contain the same sort of material as the neurophysin vesicles in the posterior lobe of the hypophysis.5.The most distinct increase in neurophysin was observed in lactating females which were separated from their sucklings after a normal lactation period of 15 days and killed four days thereafter, and in rats deprived of water for different time periods.6.The relationship of the neurosecretory hypothalamo-hindbrain pathway to the nucleus tractus solitarii and to the dorsal column nuclei suggests that, functionally, there may be a correlation between the system of blood-pressure control and the milk ejection reflex.

Peptide containing vesicles within neuro-neuronal synapses

In the descending part of the classical neurosecretory system, the axon terminals are not differentiated or they take the form of presynaptic elements which then form synaptoids or synapses with pituicytes or adenohypophyseal glandular cells respectively. In contrast, the axon terminals of the ascending part fulfil the criteria of true presynaptic elements which form synapses with other neurones. The presence of neurophysin vesicles in the presynaptic element is a particular morphologic feature of these neuro-neuronal synapses.

Biochemische Korrelation der Pseudocyaninreaktion zum Nachweis von Neurosekret

Der Proteii ikomplex der Getreideuiid Leguminosenmehle 1/igt sich nach HEss u. Mitarb. I*) mechanisch in eine freie Proteinfraktion (Zwickelproteiii) und einen fest am St/irkekorn hafteiideii Anteil (Haftprotein) trennen. Diese Fraktioii ierung gelingt auI Gruiid der unterschiedlichen Dichte yon Zwickelprotein ( d = L3) und Haf tprote in /St~rke (d = t,5) und ihres dadurch bedingteii unterschiedlichen Verhal tens in einem Sedimentat ionsgemisch aus Benzol/Tetrachlorkohlenstoff der Dichte t,37 im Sehwerefeld einer Zentrifuge.

The reticular formation of lampreys (Petromyzonidae) — A target area for exohypothalamic vasotocinergic fibres

SummaryThe octapeptide vasotocin, which is formed in the classical neurosecretory nuclei of lampreys (Petromyzonidae), is transported, bound to the carrier protein neurophysin, not only to the neurohypophysis but also to various other regions of the brain via exohypothalamic fibres. A target area of this exohypothalamic vasotocinergic system is, in the brook lamprey (Lampetra planeri Bloch), a relatively well circumscribed area in the isthmus region of the rhombencephalic tegmentum motoricum, which is called area lateralis tegmenti. In this area, which belongs to the reticular formation, the vasotocinergic fibres form synaptic contacts with nerve cell perikarya and processes. The vesicles contained in the fibres were identified, ultrahistochemically, as neurophysin vesicles. They correspond to the neurophysin vesicles observed in the neurohypophysis of the same species. The functional significance of the vasotocinergic supply to portions of the reticular formation in lampreys is open to discussion.