Wolfgang Schlote

Responses of vessel walls to chronically applied electrical stimuli

Summary8 mm long sections of common carotid arteries of conscious, freely moving rabbits were electrically stimulated with DC-impulses by chronically implanted gold-electrodes daily for 1/2h or two time 1/2h per day for 4–6 weeks. The electrodes were arranged in such a way that the wall was stimulated transmurally. In the initial phase the tension of the vessel wall increased. After 1/2 h of stimulation the artery wall relaxed at the stimulated section. Repetition of stimuli led to smooth muscle cell proliferation within the stimulated region. The smooth muscle cells formed a cushion protruding into the lumen of the artery mainly at the anodic site of the stimulation-arrangement. The proliferating cells were smaller than those of the underlying tunica media. They were identified as smooth muscle cells by electron-microscopy, contained relatively more lysosomes and endoplasmic reticulum than the original media-cells and produced collagen-fibrils and elastic fibrils as an extracellular matrix material. Below very thick cushions of smooth muscle cells necrosis developed.Animals which were additionally fed with 2% cholesterol in normal food developed typical atheromatous plaques at the site of the anodic stimuli.ZusammenfassungUm eine Arteria carotis von Kaninchen wurde eine 8 mm lange Manschette aus Teflon so locker herumgelegt, daß die Pulsationen des Gefäßes nicht behindert waren. In die Manschette waren 1 mm breite, 8 mm lange Goldelektroden eingebaut, die eine transmurale Reizung des Gefäßes ermöglichten. Durch entsprechende Reizanordnung wurden die Arterien der wachen, frei beweglichen Tiere täglich mit stromkonstanten Gleichstromimpulsen eine halbe Stunde oder 2 x eine halbe Stunde lang während einer Versuchsdauer bis zu 6 Wochen gereizt. Die kontralaterale Arterie diente als Kontrollgefäß. Sie wurde ebenfalls mit einer Manschette ungeben, aber nicht elektrisch gereizt. Nach einer halben Stunde Reizzeit (10 Hz, 1,5 mA, 1 ms/Imp) erschlafften die Gefäßwände nach initialer Konstriktion. Wiederholung der Reize bewirkte Proliferation der subendothelialen Gefäßwandzellen in der gereizten Region, vor allem innerhalb des Anodenbereichs. Die proliferierten Zellen wurden elektronenmikroskopisch als glatte Muskelzellen identifiziert. Sie enthielten relativ mehr Lysosomen und endoplasmatisches Retikulum als die ursprünglichen Mediazellen und produzierten kollagene Fasern und elastische Fasern als extrazelluläres Matrix-Material. Unter den sich in das Gefäßlumen hineinentwickelnden dicken Kissen von glatten Muskelzellen entstanden medianahe Nekrosen.Tiere, die zusätzlich 2% Cholesterin in der Nahrung erhielten, entwickelten anodennah typische atheromatöse Plaques.

Neurovisceral lipidosis compatible with Niemann-Pick disease type C: morphological and biochemical studies of a late infantile case and enzyme and lipid assays in a prenatal case of the same family.

SummaryOne postnatal and one prenatal case (same family) of a neurovisceral lipidosis compatible with a diagnosis of Niemann-Pick disease type C were studied. The postnatal case, aged 4 and 6/12 at death, was characterized morphologically (foamy cells in the bone marrow; storage histiocytes in rectal submucosa and extraneural viscera and ballooned neurons, the two types of cells containing pleomorphic and oligomenbranous inclusion bodies, respectively; central demyelination) as well as biochemically (elevated spleen and liver content of sphingomyelin, cholesterol, glucosyl ceramide and lysobisphosphatidic acid). Sphingomyelinase activity (SM) was not significantly lowered and showed no greatly abnormal electrofocused pattern of activity; its extractability from brain, liver and spleen was distinctly hindered, a finding interpreted as expression of a reduced bioavailability of the enzyme. — The prenatal case was diagnosed by low SM in amniotic fluid. Diminished SM was confirmed in cultured amniotic cells and in tissues of the aborted fetus which, additionally, showed an elevated sphingomyelin and cholesterol content in the liver. A prenatal diagnosis of Niemann-Pick disease type C was made for the first time. The phenotypical variation of the disease may reflect genetic heterogeneity and, there-fore, a prenatally lowered SM need not be a constant finding. — The apparent normalization of SM in the postnatal case was accompanied by a decrease of visceromegaly raising the question of a causal relationship between the two phenomena.

Generalized giant axonal neuropathy

SummaryThe process of Giant Axonal Neuropathy (GAN) is not restricted to the peripheral nerves, but also involves the central nervous system. In a 25 year old man with normal hair, abundant axon swellings and spheroids were observed in the spinal cord, brain system, and cerebral cortex. The findings in the sural nerve have already been published by Boltshauser et al. (1977). Accumulations of filaments in the axons and in the perineural cells were accompanied by Rosenthal fibres. The ultrastructural pattern of GAN differs clearly from that of Neuroaxonal Dystrophies.

Die Amyloidnatur der kongophilen, drusigen Entartung der Hirnarterien (Scholz) im Senium

ZusammenfassungDie drusige Entartung der Arterien der Hirnrinde im Senium wird an einem besonders ausgeprägten Fall eines im 65. Lebensjahr unter dem Bild der senilen Demenz Verstorbenen polarisationsoptisch und elektronenmikroskopisch untersucht. Die Resultate der beiden Untersuchungsmethoden ergänzen sich gegenseitig. In den degenerierenden kongophilen Gefäßwänden sind bei voller Ausbildung des Prozesses polarisationsoptisch vier Schichten unterscheidbar, in denen abwechelnd senkrecht zueinander orientierte anisodiametrische Teilchen vorliegen; ihnen entsprechen elektronenmikroskopisch in gleicher Weise angeordnete 100 Å breite Filamente. Sie sind in der Tunica media parallel zur Gefäßlängsachse sowie zirkulär ausgerichtet, in einer inneren und äußeren, lichtmikroskopisch gestreiften Schicht sind sie senkrecht zur Gefäßachse — radiär zum Lumen —, in einer zwischen diesen gelegenen Zone wieder parallel zur Gefäßachse orientiert. In den wesentlichen tinktoriellen Resultaten, in den polarisationsoptischen und feinstrukturellen Befunden stimmen die entarteten Hirngefäßewände im Senium mit den Ablagerungen in den Körperorganen bei allgemeiner Amyloidose überein; das spricht für ihre Amyloidnatur. Die vonScholz gewählte Bezeichnung “drusige Entartung der Hirnarterien” wird dem feinstrukturellen Bild gerecht; gemeinsames Charakteristicum der gestreiften Schichten der kongophilen Gefäßwand und der “Kerne” der senilen Drusen ist die keiner ortsständigen Struktur folgende Formierung der filamentären Amyloidkomponente in parallel oder radiär geordneten Bündeln, also die eigengesetzliche, kristallartige Ausfällung an diesen Orten. Strauchartig über die Gefäßwand hinaus sich erstreckende Filamentbündel entsprechen dem Übertritt kongophiler Substanz in das Gewebe. Ein Kohlenhydratbestandteil des Amyloid ist wahrscheinlich an die filamentäre, die Eiweißkomponente gebunden. Über die zweite, amorphe Komponente des Amyloid lassen sich keine Angaben machen. Die Beziehung der drusigen Gefäßentartung zu den unter dem Terminus “kongophile Angiopathie” beschriebenen Wandveränderungen und die Verwendung dieses Terminus werden diskutiert.SummaryThe “drusige” degeneration of the arteries of the cerebral cortex in old age is examined by polarisation and electron microscope in a case of a 65 year old patient who died with symptoms of senile dementia. The results of both methods of investigation supplement each other. In the degenerating kongophilic walls of the arteries, four layers can be distinguished by means of the polarisation microscope if the process is fully developed. Each layer contains orientated anisodiametric particles, the direction of which alternates by a right angle from layer to layer. Electronmicroscopically, filaments of 100 Å diameter correspond to the anisodiametric particles. In the tunica media they are parallel to the longitudinal axis of the vessel and circularly orientated. In one inner and one outer layer, which appears striped in the light microscope, they are radial to the lumen — orientated vertically to the longitudinal axis. In a zone between these, they are again orientated parallel to the axis of the vessel. With the main staining reactions, as in the polarisation optical and ultrastructural findings, the changes in the kongophilic cerebral vessels of old age correspond to the deposits in body organs in general amyloidosis, which indicates their amyloid nature. The term suggested byScholz: “drusige Entartung der Hirnarterien” fits to the ultrastructural findings. The common character is the fascicular, parallel or radial formation of filaments of the amyloid in the striped layers of the vascular walls and in the centers of the senile plaques, which is not related to a local structure and seems comparable to a peculiar crystal-like precipitation. Fascicles of filaments protruding from the vessel wall correspond to the penetration of kongophilic substance into the tissue. The carbohydrate component of the amyloid is probably bound to the filamentary protein component. The second amorphous component cannot be identified. The relation of the “drusige” degeneration of the vessels to the changes of the vascular wall, described as “kongophilic angiopathy” and the meaning of this term are discussed.

Gerstmann-Sträussler-Scheinker's disease

SummaryLight and electron microscopic observations are reported on a brain biopsy of a man of 59 with a rare familial disease of the CNS and a 5-year clinical course. Electron micrographs of the frontal biopsy reveal plaque-like deposits composed of amyloid cores, often multicentric in the cortex and subcortical white matter. They are localized between enlarged astrocytic processes. In the neuropil they are sometimes associated with abnormal neuritic processes, in the white matter with processes of fibrous astroglia and basement membranes. There are no signs of primary neuritic or synaptic involvement in the plaque formation which is more obviously associated with altered astrocytic processes. Moreover, degenerative alterations in the cortical vessels and slight astroglial spongiform changes as well as oligodendroglial proliferation can be found. Plaques are considered to be mainly of the kuru type; the relationship with transmissible spongiform encephalopathies is discussed.

Subakute spongiforme Encephalopathie mit multiformer Plaquebildung

SummaryReport of two unrelated cases of a rare familiar disease of degenerative nature, from a clinical point of view belonging to the spinocerebellar atrophies, combined with dementia. According to the pedigrees, the disease can be followed up to 3–4 generations.Microscopic study reveals glioneuronal dystrophy with spongiform changes together with kuru plaques and atypical plaque-like formations, hitherto only described in this disease. Nosological aspects of these findings are discussed.Report of two unrelated cases of a rare familiar disease of degenerative nature, from a clinical point of view belonging to the spinocerebellar atrophies, combined with dementia. According to the pedigrees, the disease can be followed up to 3--4 generations. Microscopic study reveals glioneuronal dystrophy with spongiform changes together with kuru plaques and atypical plaque-like formations, hitherto only described in this disease. Nosological aspects of these findings are discussed.

Der aufbau von schichtenkörpern im axoplasma durchtrennter opticusfasern distal der Läsion

Der N. opticus von erwachsenen weissen Ratten wurde 5 mm retrobulbar scharf durchtrennt. Nach 24–48 Std. findet man im Axoplasma aufgetriebener Faserstumpfe distal der Lasion vesico-tubulare endoplasmatische Reticula, Filamente, Anhaufungen von Mitochondrien und dense bodies” sowie Schichtenkorper, die aus schalenartig gewolbten Doppellamellen bestehen und die im Axoplasma der Opticusfasern normalerweise nicht vorkommen. Die Lamellen entstehen durch Fusion sackartig sich ausweitender Anteile des endoplasmatischen Reticulum. Bei der Anreicherung der Mitochondrien spielen wahrscheinlich stumpfwarts gerichtete Axoplasmabewegungen ursachlich eine Rolle; daneben bestehen Anhaltspunkte fur eine abschnittweise Querteilung der Organellen. Die dense bodies” reprasentieren besondere Zustandsformen der Mitochondrien, die wahrend reaktiver Vorgange in neuronalem Cytoplasma vorkommen. Die Mitochondrien neigen zu schalenformiger Apposition aneinander unter Verdunnung und Abflachung ihrer Mittelteile und verschiedenartiger Transformation der Cristae. Schichtenkorper konnen durch Apposition derartig sich umwandelnder Mitochondrien an Umfang zunehmen. Wahrend der Formanderungen bieten die Mitochondrien keine Anzeichen einer Nekrobiose. Im Anschluss an diese primaren, reaktiven Vorgange setzen nach dem 2. Tag im Axoplasma regressive Veranderungen ein, die den Beginn der sekundaren Degeneration kennzeichnen.

Morbus Gerstmann-Sträussler-Scheinker

SummaryThe clinical symptoms from three cases and histological findings from two patients suffering from morbus Gerstmann-Sträussler-Scheinker (M-GSS) are reported. This disease belongs to the group of subacute spongiform encephalopathies. It is extremely rare and so far has only been observed in 52 members of four large families, in which the symptoms begin between the age of 35 and 50 and lead to death in 4–5 years. In the family reported here, cerebellar symptoms including myoclonia and later dementia, bulbar, and pyramidal symptoms were typical; two patients also had deterioration of vision and hearing. CSF and other biochemical data were normal. The EEGs showed progressive general slowing without periodic dysrhythmia. Evoked potential gave no evidence of demyelinization. The disease may safely be distinguished from morbus Creutzfeldt-Jakob (M-CJ) and Alzheimers disease by histology, which reveals kuru plaques in most cases and invariably multicentric plaques as well as cortical spongiform changes of varying degree with loss of nerve cells and glial proliferation; however, only minor degenerative alterations in the cortical vessels are seen. The transmission to monkeys and histological similarities to M-CJ and kuru suggest a slow virus related to that causing scrapie. Alternatively, the genetically determined susceptibility of the patient may decide the type of reaction to the slow virus. The disposition to M-GSS is autosomally dominant.ZusammenfassungBefunde von drei Patienten aus einer Familie mit einem Morbus Gerstmann-Sträussler-Scheinker (M-GSS) werden mitgeteilt. Die Diagnose wurde zweimal autoptisch gesichert. Klinisch und morphologisch handelt es sich um eine seltene familiäre subakute spongiöse Encephalopathie mit besonderem Befall des Kleinhirns, deren Vorkommen bisher nur in vier Familien mit insgesamt 52 Kranken gesichert ist. In der hier untersuchten Familie begann die Erkrankung durchschnittlich im fünften Dezennium und führte innerhalb von fünf Jahren zum Tode. Cerebellare Funktionsstörungen, später Demenz, bulbäre und Pyramidenbahn-Symptome sowie Hör- und Sehminderung bei zwei Patienten, charakterisierten das klinische Bild. Die biochemischen Befunde, einschließlich deren des Liquors, waren unauffällig. Neurophysiologisch zeigte sich mit fortschreitender Erkrankung eine Allgemeinveränderung im EEG ohne periodische paroxysmale Abläufe. Für eine Demyelinisierung ergaben die evozierten Potentiale keinen Hinweis. Nur durch die histologischen Befunde mit den nicht immer nachweisbaren Kuru-Plaques, aber stets unterschiedlich ausgeprägten multizentrischen Plaques, spongiösen Ver↭derungen wechselnder Ausprägung war die Erkrankung sicher vom M. Alzheimer und M. Creutzfeldt-Jakob (M-CJ) abzugrenzen. Nach ersten positiven Übertragungsversuchen auf Primaten und ähnlichen histologischen Veränderungen beim M-CJ und Kuru wird eine slow-virus-Infektion durch ein nichtkonventionelles, möglicherweise dem M-CJ-, Kuru- und Scrapie-Virus verwandtes Virus diskutiert. Die unterschiedliche Manifestation der beim Menschen beobachteten Erkrankungen könnte auch durch verschiedene dispositionelle Faktoren beim Wirt erklärt werden, die nach den bisherigen humangenetischen Befunden beim M-GSS autosomal dominant weitergegeben werden.

Subakute präsenile spongiforme Encephalopathie mit occipitalem Schwerpunkt und Rindenblindheit (Heidenhain-Syndrom)

SummaryA 60-year old healthy farmer became ill four months before his death suffering from violent headache, vertigo and attacks of anxiety. A brain tumor was suspected and the patient was admitted to a psychiatric hospital. Neurological examination revealed visual deterioration of cortical type and lack of coordination of voluntary movements. The rapidly progressing disease led finally to cortical blindness, troubled conciousness and epileptiform seizures. The EEG showed spikes preceded and followed by slow waves, complexes characteristic of myoclonic jerks. There were no signs of focal lesions. Autopsy of the brain revealed widespread neuronal loss, atrophied and shrunken cells in the cerebral cortex accompanied by a proliferation of astrocytes with large nuclei and abundant cytoplasm. These changes increased from the frontal to the occipital lobe. The most severe lesions of this type were found in the area striata of the occipital cortex. In other parts of the cortex a status spongiosus of astrocytic origin had developed in focal or laminar distribution, in some places involving the entire cortex. Nerve cells were well preserved in these regions, the number of astrocytes was not increased. The two types of lesions were locally independent from each other but could be found superimposed. The cerebellum, brain stem and spinal cord (cervical level) were normal. Whereas the neuronal changes corresponded to the neurological symptoms of focal type, the spongiform dystrophy which showed no topographic predilection could be correlated to the final dyskinetic-myoclonic state and to the EEG. Absence of stainable capillaries in areas of severe status spongiosus indicated disordered local microcirculation caused by uniform astrocyte swelling.The placement of the Heidenhain syndrome within the group of subacute spongiform encephalopathies is defined by and distinguished from the fronto-cortico-strio-nigro-spinal type of the disease (Morbus Jakob Creutzfeldt). The different topography of the lesions and pathogenetic problems of the two types of tissue alteration are discussed with references to the recently demonstrated transmission of the disease in primates.ZusammenfassungEin 60 jähriger Landwirt erkrankte aus voller Gesundheit 4 Monate vor dem Tode mit Kopfschmerzen, Schwindelerscheinungen und Angstzuständen. Unter dem Verdacht eines raumfordernden Prozesses erfolgte Krankenhausaufnahme. Neurologisch Koordinationsstörungen, corticale Sehstörungen, rasche Progredienz der Symptomatik, zuletzt Rindenblindheit, Bewußtseinsveränderungen, epileptiforme Krampfanfälle. Im EEG Verlangsamung, steile Wellen mit träger Vor- und Nachschwankung, kein Herdbefund. Histologische Untersuchung des Gehirns ergab verbreitet neuronale Zellausfälle, atrophische und geschrumpfte Nervenzellen in der Großhirnrinde mit fronto-occipital zunehmender Intensität und schwerster Ausprägung in der Area striata. In den neuronal geschädigten Rindenabschnitten Hyperplasie großkerniger, plasmareicher Astrocyten mit Gliarasenbildung in der Area striata. In anderen Rindenabschnitten disseminierter oder laminärer bis totaler gliogener (astrocytärer) Status spongiosus ohne Nervenzellschäden und ohne Gliavermehrung. Die beiden Schadensmuster wechseln meist miteinander ab, Überlagerung kommt seltener vor. Kleinhirn, Hirnstamm und Halsmark sind unauffällig. Während die neuronalen Schäden mit den klinisch-neurologischen Herdzeichen korrespondieren, wird der gliogene Status spongiosus, der eine unregelmäßige Verteilung zeigt, zu den EEG-Veränderungen und zu dem dyskinetischmyoklonischen Endstadium der Erkrankung in Beziehung gesetzt. Fehlende Capillarfüllung in Rindenabschnitten mit schwerer spongiöser Dystrophie läßt auf sekundäre Störungen der Mikrozirkulation durch generalisierten Astrocytenhydrops schließen.Die Position des Heidenhain-Syndroms in der Gruppe der subakuten präsenilen spongiformen Encephalopathien wird durch Gegenüberstellung mit den fronto-cortico-strio-nigro-spinal betonten Formen der Erkrankung (Morbus Jakob-Creutzfeldt) präzisiert. Die unterschiedliche Topik der Parenchymschäden innerhalb der Erkrankungsgruppe wird unter Berücksichtigung der inzwischen mehrfach gesicherten Übertragbarkeit der Erkrankung erörtert.

Prospects of X-ray microanalysis in the study of pathophysiology of myocardial contraction

X-ray microanalysis was used to compare chemically untreated cryosections of quick-frozen myocardial tissue in “caffeine contracture” with cryosections of normal muscle. Our goal was to find out if it is possible by means of this method to detect changes in the calcium compartmentalization of the myocardial cell occurring by changes in its functional state. While it is possible to quantitate calcium in the cisternae of sarcoplasmic reticulum of the control muscle preparation, calcium could never be detected in these compartments of caffeine-contracted muscles.