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Z. Zellforsch. 95, 109--133 (1969) Fluoreszenz- und elektronenmikroskopische Untersuchungen am Zwischenhirn-Hypophysensystem von Passer domesticus* H.-J. OEHMKE**, J. PRIEDKALNS***, M. VAUPEL-VON HARNACK und A. OKSCHE Anatomisches Institut der Universitiit GieBen, Lehrstuhl I (Direktor: Prof. Dr. A. 0KSCYIE) Eingegangen am 23. November 1968 Fluorescence- and Electronmicroscopic Studies on the Hypothalamo-Hypophysial System o/ Passer domesticus Summary. In Passer domesticus, fluorescent aminergic fibers and axon terminals and dense-core vesicles of 500 to 1000 X diameter were found in the perikarya and the neuropile of the infundibular nucleus, in the neuropile of the supraoptic nucleus, in the rostral common neurosecretory pathway (region of the optic chiasma), in the tubero-infundibular tract, and in the reticular and palisade zones of the median eminence. 2000 2500 A electron-dense vesicles were found in the perikarya of the supraoptic nucleus, in the proximal division of the common neurosecretory pathway and in pars nervosa of the hypophysis. After reserpine treatment, the yellow-green fluorescence as well as the dense material contained in the 1000 X vesicles and partly also in the 500--800/~ vesicles disappeared. This suggested that the ~ 1000 A and the ~500 A dense-core vesicles in the hypothalamo-hypophysial system of Passer domesticus contain monoamines and that the infundibular nucleus is an important source of the ~ 1000 A dense-core vesicles in the palisade layer of the median eminence. Zusammenfassung. Fluoreszierende aminerge Nervenfasern bzw. Endigungen und elektro- nendichte Granula mit einem Durchmesser yon 500 1000 X wurden bei Passer domesticus in den Perikaryen und im Neuropil des Nucleus infundibularis, im Neuropil des Nucleus supra- opticus, im rostralen Abschnitt der neurosekretorischen Bahn (Region der Sehnervenkreuzung) und in der retikul~ren und Palisadenschicht der Eminentia mediana beobachtet. 2000 2500 A groBe kontrastreiche Granula finden sich in den Perikaryen des Nucleus supraopticus, im Tractus supraoptico-paraventriculo-hypophyseus und im Hypophysenhinterlappen. Nach Reserpinbehandlung schwanden sowohl die gelbgrfine Fluoreszenz als auch das elektronendichte Material der 1000 A und z. T. auch der 500--800 X groBen Bl~schen. Dieses Ergebnis spricht dafiir, dal] beide Granulatypen Monoamine enthalten. Der Nucleus infundibularis ist nach unseren Befunden die wichtigste Quelle der etwa 1000 A grol]en Granula in der Palisaden- schicht der Eminentia mediana. Einleitung In der Palisadenschicht der Eminentia mediana von Passer domesticus hat OKSCHE (1967) -- in l~bereinstimmung mit BERn und NISHIOKA (1965) -- etwa 500--1000 A grol~e elektronendichte Granula und kontrastarme Vesikel beschrie- ben. Ahnliche Befunde wurden yon HOKFELT (1968) bei der Ratte erhoben (vgl. FuxE und H6KFELT, 1967). HOKFELT zeigt, dal~ dunkle, etwa 500/k grol~e Granula in aminergen Nervenendigungen vorkommen und offenbar Noradrenalin fiihren; die kontrastreichen 1000 A Granula sollen hingegen nur in bestimmten * Herrn Prof. Dr. Dr. E. HORSTMANNgewidmet. ** Mit dankenswerter Unterstiitzung durch die Deutsche Forschungsgemeinsehaft. *** Stipendiat der Alexander von Humboldt-Stiftung. (On leave from the Department of Veterinary Anatomy, University of Minnesota, St. Paul, Minnesota, U.S.A.).

Fluoreszenz- und elektronenmikroskopische Untersuchungen am Zwischenhirn-Hypophysensystem von Passer domesticus

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Z. Zellforsch. 95, 109--133 (1969)

Fluoreszenz- und elektronenmikroskopische Untersuchungen am Zwischenhirn-Hypophysensystem von Passer domesticus*

H.-J . OEHMKE**, J. PRIEDKALNS***, M. VAUPEL-VON HARNACK und A. OKSCHE Anatomisches Institut der Universitiit GieBen, Lehrstuhl I

(Direktor: Prof. Dr. A. 0KSCYIE)

Eingegangen am 23. November 1968

Fluorescence- and Electronmicroscopic Studies on the Hypothalamo-Hypophysial System o/ Passer domesticus

Summary. In Passer domesticus, fluorescent aminergic fibers and axon terminals and dense-core vesicles of 500 to 1000 X diameter were found in the perikarya and the neuropile of the infundibular nucleus, in the neuropile of the supraoptic nucleus, in the rostral common neurosecretory pathway (region of the optic chiasma), in the tubero-infundibular tract, and in the reticular and palisade zones of the median eminence. 2000 2500 A electron-dense vesicles were found in the perikarya of the supraoptic nucleus, in the proximal division of the common neurosecretory pathway and in pars nervosa of the hypophysis. After reserpine treatment, the yellow-green fluorescence as well as the dense material contained in the

1000 X vesicles and partly also in the 500--800/~ vesicles disappeared. This suggested that the ~ 1000 A and the ~ 5 0 0 A dense-core vesicles in the hypothalamo-hypophysial system of Passer domesticus contain monoamines and that the infundibular nucleus is an important source of the ~ 1000 A dense-core vesicles in the palisade layer of the median eminence.

Zusammenfassung. Fluoreszierende aminerge Nervenfasern bzw. Endigungen und elektro- nendichte Granula mit einem Durchmesser yon 500 1000 X wurden bei Passer domesticus in den Perikaryen und im Neuropil des Nucleus infundibularis, im Neuropil des Nucleus supra- opticus, im rostralen Abschnitt der neurosekretorischen Bahn (Region der Sehnervenkreuzung) und in der retikul~ren und Palisadenschicht der Eminentia mediana beobachtet. 2000 2500 A groBe kontrastreiche Granula finden sich in den Perikaryen des Nucleus supraopticus, im Tractus supraoptico-paraventriculo-hypophyseus und im Hypophysenhinterlappen. Nach Reserpinbehandlung schwanden sowohl die gelbgrfine Fluoreszenz als auch das elektronendichte Material der 1000 A und z. T. auch der 500--800 X groBen Bl~schen. Dieses Ergebnis spricht dafiir, dal] beide Granulatypen Monoamine enthalten. Der Nucleus infundibularis ist nach unseren Befunden die wichtigste Quelle der etwa 1000 A grol]en Granula in der Palisaden- schicht der Eminentia mediana.

E in l e i t ung

I n der P a l i s a d e n s c h i c h t de r E m i n e n t i a m e d i a n a v o n Passer domesticus h a t

OKSCHE (1967) - - in l ~ b e r e i n s t i m m u n g m i t BERn u n d NISHIOKA (1965) - - e t w a

5 0 0 - - 1 0 0 0 A grol~e e l e k t r o n e n d i c h t e G r a n u l a u n d k o n t r a s t a r m e Vesikel beschrie-

ben. Ahn l i che B e f u n d e w u r d e n y o n HOKFELT (1968) bei de r R a t t e e rhoben

(vgl. F u x E u n d H6KFELT, 1967). HOKFELT zeigt , dal~ dunkle , e t w a 500 /k grol~e

G r a n u l a in a m i n e r g e n N e r v e n e n d i g u n g e n v o r k o m m e n u n d o f fenba r N o r a d r e n a l i n

f i i h ren ; die k o n t r a s t r e i c h e n 1000 A G r a n u l a sol len h ingegen n u r in b e s t i m m t e n

* Herrn Prof. Dr. Dr. E. HORSTMANN gewidmet. ** Mit dankenswerter Unterstiitzung durch die Deutsche Forschungsgemeinsehaft.

*** Stipendiat der Alexander von Humboldt-Stiftung. (On leave from the Department of Veterinary Anatomy, University of Minnesota, St. Paul, Minnesota, U.S.A.).

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t10 H.-J. OEHMKE, J. PiClEDKALNS, M, VAUFISL-VON HAlCNACK und A. OKSCHE:

Hi rnarea len Noradrena l in entha l ten . I n der vor l iegenden Arbei~ wird fiber die Aminfluoreszenz bzw. U l t r a s t r u k t u r des Nucleus infundibular is , Trac tus tubero- hypophyseus , Nucleus supraopt icus und Trac tus supraop t i co -hypophyseus bei Passer domesticus ber ichte t . Besonders zu beach ten s ind die unterschiedl ichen Granu la -Typen in der Pa l i sadenschieht der Eminen t i a med iana und die F rage nach der H e r k u n f t der 5 0 0 - d 0 0 0 / ~ gro~en Granula .

Vergleicht m a n die bisher a m Saurops idenhi rn durchgeff ihr ten fluoreszenz- mikroskopischen Amins tud ien (Echsen: B]CAAK, 1968 ; BAUMGARTEN und BRAAK, 1968; BI~AA];, BAUMGARTEN und FALCK, 1968; Vggel: BJSRKLUND, FALCK und LJUNGGmSN, 1968; EN~MAR und LJvNGGI~]S~, 1968; SHARP und FOLL]~r, 1968), SO fallen gewisse Diskrepanzen in der chemischen Deu tung der verschiedenfarbigen F luoreszenzphs auf. So]ang am eigenen Mater ia l noch keine mikrospek t ro- graphischen Ergebnisse vorliegen, k a n n die Zuordnung des f luoreszierenden Ma- ter ia ls zu den verschiedenen Arrgnen nur mi t Vors icht versucht werden. I n dem Aufsatz von BJORKLUND U.a. (1968) sind die nur bei wenigen E xe mpta r e n yon Passer domesticus (1) und Passer montanus (4) beobach te ten f luoreszierenden S t ruk tu ren der Eminen t i a mediana am Rande abgehande l t ; sie werden auch n ieh t durch e lekt ronenmikroskopische Befunde vervol ls t~ndigt .

Material und Methodik

Die fluoreszenz- und elektronenmikroskopischen Studien wurden am Hypothalamus yon 33 unbehandelten und 15 mit Reserpin vorbehandelten Sper|ingen (Passer domesticu8 L.) durchgeffihrt. Im Reserpinversuch erhielten die V6gel 3 bzw. 18 Std vor der Dekapitierung 0,1 mg Reserpin (Serpasil Ciba) intraperitoneal injiziert. Die Hirnpr~paration und Exzision des Hypothalamus folgte einer Anleitung yon Oxsc~E u. a. (I959, 1964).

Ftuoreszenzmikroskopie 1. Die biogenen Amine wurden mit der Methode von FALCK und OWMA~ (1965) nachgewiesen; in einigen Punkten waren abet gewisse technische Modifikationen erforderlich. Um das EinreiBen und Auseinandeffallen der Gewebsbl6cke zu vermeiden und eine schnellere (~bertragung zu gew~ihrleisten, wurden Kupferdrahtk6rbchen verwendet (KRA- MER). Auf die Trocknung bei Temperaturen von -- 50 bis -- 60 ~ C (4--5 Tage) folgte bei + 80 ~ C die Bedampfung (1, 2 und 4 Std) mit Paraformaldehyd (Merck AG, Darmstadt), das nach HAMBm~GER, MALMFORS und SAc~s (1965) in Exsikkatoren fiber PeO 5 und 35%iger H2SO 4 vorbehandelt war. Nach Einbettung in Paraffin (Erstarrungspunkt 52--53 ~ bei etwa + 60 ~ C im Vakuum wurden 10 ~ dicke Schnitte hergestellt, mit Paraffinum subliquidum eingedeckt und mit der Photomikroskopkombination Ortholux-Orthom~t (Leitz) und Fluoreszenzeinricht- tung (Filterkombination BG 12 und K 530) aufgenommen (Film: Adox KB 17; Belichtungs- zeit: 4--10 rain; Entwickler: Rodinal). Zur Kontrolle haben wir einen Teil der vorher photo- graphierten Schnitte in Xylol entparaffiniert und flit hirntopographische Studien mit Tolui- dinblau oder Kresylechtviolett gef~rbt. Zur Cytoarchitektonik des Nucleus infundibularis yon Passer domesticu8 s. O~1K~, 1968.

Elektronenmiloroskopie. Das sehnell freigelegte, in situ anfixierte und dann vorsichtig ex- zidierte Material wurde mit 5%igem Glutaraldchyd (Phosphatpuffer pH 7,4) fiir 60 rain bei Zimmertemperatur fixiert. Nach Auswaschen im Phosphatpuffer (Zusatz yon 0,22 m Saecha- rose) Nachbehandlung in l%igem 0smiumtetroxyd bei 4~ ffir 2 Std. Entw~ieserung in ,'~,thanol, Einbettung in Epon 812 (Lure', 1961). Die etwa 400 A dieken Schnitte wurden mit einem Porter-Blum-Ultramikrotom MT 2 hergestellt und kontrastiert (nach KAI~NOVSKY oder REYNOLDS, 1963). Elektronenmikroskopische Au/nahmen.: Elmiskop I Siemens bei einer Strahl- spannung yon 60 kV.

1. Fiir wertvolle technische Hilfe danken wir Herin W. KR~ER. Fiir den fluoreszenz- mikroskopischen Teil dieser Arbeit ist Dr. H.-J. OE~MKE verantwortlich.

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Zwischenhirn-Hypophysensystem von Passer domesticus 111

LichtmikroskopiscI~s Vergleich~material. a) Nissl-Prgparate: Kresylviolett oder Toluidim b|a,u (s. OEH:~iK~, 1968), b) Versilberungen: Bodian-Ziesmer (Sammlung OKSCH]~). c) Neuro- selcretdarstellunff in Schnittpr~paraten mit Paraldehydfuchsin nach GABE (1953); Totatpr~- parate s, OKSCHE (1967),

Zeichnung. Das Schema Abb. 3a wurde yon Frl, D. VAIHI~G:~R gezeichnet.

Befunde

1. Fluoreszenzmi]croskopiseher Teil

In den neurohistologisch abgrenzbaren Kernarealen des Nucleus infundibul~ris und Nucleus ventromedialis (vgl. OEHMXE, 1968), im Neuropil des Nucleus supra- opticus, im Tractus tubero-irffundibularis und auch im rostralen Drittel der gemein- samen neurosekretorischen Bahn (Tract, us supraoptico-paraventriculo-hypo- physeus) von Passer domesticus t r i t t naeh Paraformaldehydbedampfung (Technik von FALCX u,a. 1962, 1965) eine gelbgrfine Fluoreszenz auf. Die beiden dorsalen Abschnitte des Nucleus infundibularis fluoreszieren g]eichm~l~ig stark, ohne da[~ dig im eytoarchitektonischen Bild (Nissl-Pr~parate) vorhandene Zonierung (vgl, OEttMKE, 1968) sichtbar ware (Abb. I a); im basalen ,,Grundkern" ist die Inten- sit~t der Fluoreszenz dagegen deutlich sti~rker (Abb. 1 b). Feine fluoresziercnde Fasern lassen sich vom Nucleus infundibularis bis zur Eminentia mediana in- fundibuli verfolgen (Abb. I a). In der subependymaten Schicht der Eminentia mediana erscheinen die teuchtenden Partikel klein und dicht gelagert, in der Palisadenschicht sind sie dagegen diffuser verteilt und zuweilen auch grSber ge- zeichnet (Abb. 2). Der Nucleus ventromedialis fluoresziert im Vergleich zum Nucleus flffundibutaris wesentlich schw~cher. Zwischen den beiden Kerngebieten verlaufen gelbgriin leuchtende Faserziige.

Das Ncuropil, das sowohl im rostralen als auch im lateralen Abschnitt des Nucleus supraopticus die Perikaryen umhfillt, fluoresziert relativ kr~ftig (Abb. 3 b undc). In dem Raum zwischen den am weitesten caudal gelegenen Formationen des Nucleus supraopticus und der rostralen Grenzft~che des Nucleus infundibularis leuchten einige Faserziige im Verlauf der bisher nur als Tractus supraoptico- paraventriculo-hypophyseus angesprochenen neurosekretorischen Bahn auf (Abb. 35).

Projiziert man den fluoreszenzmikroskopischen Befund auf die cytoarchitek- tonische Kar te der Nissl-Pri~pa.rate, so erkennt man, dab die kleinzelligen Kern- gebiete des caudalen Hypothala.mus deutliche Fluoreszenzunterschiede zeigen. W~hrend fast alle Perikaryen und das Neuropil des Nucleus infundibularis sich durch eine kr~ftige gelbgriine Fluorcszenz auszeiehnen, sind im Nucleus ventro- medialis nur wenige fluoreszierende ZellkSrper anzutreffen. Die Ganglienze]len des grol~zelligen Nucleus supraopticus sind in dem fluoreszenzmikroskopisch unter- suchten Material von Passer domesticus frei von einer spezifischen Fluoreszenz. Dafiir lassen sich aber im Neuropil dieses neurosekretorischen Hypothalamus- kerns deutliche Fluoreszenzerscheinungen beobachten.

Naeh Reserphlbehandlung (s. S. 110) finder sigh in allen oben beschriebenen Arealen ein vSllig ver~ndertes fluoreszenzmikroskopisches Bild. Drei Stunden naeh der Reserpininjektion ist die Fluoreszenz dieser Gebiete erheblich reduziert. Der Nucleus infundibularis verIiert dabei am st~rksten an Leuehtkraft; Abb. 4a

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112 H.-J . OE~MKE, J . PRIEDKALNS, M. VAUPEL-VON HARNACK und A. 0XSCHE:

Abb. I a u. b. •luoreszenzmikroskopische Mo~wamindarstellung im Nucleus in]u~utibularis ( N. i. ). a Paramedianschnitt. Beachte die besonders starke Fluoreszenz im caudalen basalen Kernab- schnitt (*); E. m. Eminentia medi~na (** fluoreszierendes Material); R. i, Recessus infundibuli; E Ependym. N. I / / N e r v u s oculomotorius. Vergr. 140fach. b Frontalschnitt. Deutlicher Anstieg der Fluoreszenzintensit~t in Richtung auf den basalen Grundkern (*) des Nucleus in/undi-

bularis (N. i,), ~ ]euehtende Faserziige. E .m. Eminentia mediana, pars posterior. R, i. Recessus infundibuli. Vergr. 140faeh

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Zwischenhirn-Hypophysensystem yon Passer domesticus 113

Abb. 2. Medianschnitt durch den caudalen Abschnitt des Hypothalamus. N. i. Nucleus in/undi- bularis mit aminhaltigen Faserziigen ( ~ ) zur subependymalen Schicht (1) der Eminentia mediana (E. m.) : E. m. z pars anterior, E. m. 2 pars posterior. Beachte die st~rkere Fluoreszenz im basalen Kernteil (*). Ch. o. Chiasma opticum. PDA Pars distalis adenohypophyseos. Vergr. 140fach

zeigt hier nur noeh eine Restfluoreszenz. In der oberen Bildhi~lfte fi~llt der im Vergleich zu seiner normalen Fluoreszenzst~rke noch relativ krAftig leuehtende basale Anteil des Nucleus ventromedialis auf. Allgemein kann man sagen, dab naeh Verabfolgung von Reserpin zuerst der Nucleus infundibularis, danach das Neuro- pil des Nucleus supraopticus und erst dann der Nucleus ventromedialis die Fluoreszenz einbiil3t. 18 Stunden nach der Reserpininjektion war die gelbgrfine Fluoreszenz - - abgesehen von vereinzelten Granula - - aus den obengenannten Hypothalamusarealen versehwunden (Abb. 4b).

Nach den Ergebnissen der Reserpin-Versuche dfirfte es feststehen, dal3 die im Hypothalamus von Passer domesticus fluoreszierenden Substanzen in die Gruppe der biogenen Amine gehSren. Da aber in allen fluoreszierenden Hypothalamus- arealen lediglich ein einheitlicher, gelbgrfiner Farbton beobaehtet wurde, ist im augenblieklichen Stadium der Untersuehung eine pri~zisere Klassifizierung des Aminbefundes nieht mSglich. Die im Schrifttum ffir Noradrenalin, Dopamin und Serotonin angegebenen fluoreszenzmikroskopischen Farbuntersehiede traten bei unserer Versuchsordnung im Hypothalamus yon Passer domesticus nieht in Er- scheinung. Die nachgewiesenen fluoreszierenden, reserpinempfindlichen Stoffe sollen deshalb in den folgenden ErSrterungen nur als Monoamine bezeichnet werden, bis eigene mikrospektrographisehe Ergebnisse vorliegen. Im fibrigen weichen auch die fluoreszenzmikroskopischen Eigensehaften (Farbe), die die ver- schiedenen Autoren den einzelnen Monoaminen zuschreiben, z. T. betr~chtlich von- einander ab (vgl. SHARr und FOLLETT, 1968; H()KFELT, 1968; BRAAK, BAUM- GART:E~ und FALCK, 1968).

8 Z. Zellforsch., Bd. 95

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Abb. 3 a,--c. A minhaltige Fasersysteme und K erngebiete. ~ Schematische DarsteUung des Zwischeu- hirn.Hypophysensystems der Passeriformes. Nucleus infundibularis (*) rait dem Tractus tubero- infundibularis (-l,)" Gemeinsame neurosekretorische Bahn (:~), hier ira Zusammenhang mit dem lateralen Absehnitt des Nucleus supraopticus (**). Schichten der Eminentia mediana: 1 sub- ependymale neurosekret~)rische Balm; 2 reticul~re, unter dem Tractus gelegene Fasel~iige; 3 proximale und 4 distale Zone der Palisadenschicht. Beachte die beiden neurohi~malen Kontakt- flachen der Eminentia mediana. R. i. Recessus infundibuli; P N Pars nervosa; PDA P~rs distalis adenohypophyseos; Ch.o. Chiasma opticum, b Fluoreszenzmikroskopisches Bild. Leuch- tende Kerngebiete und Bahnen: Nucleus in/undibut~ris (N. i.) und Tract,us tubero-infundi- bularis (TITR), Neuropil einer groBkernigen, dem Traetus opticus anliegenden lateralen Zellgruppe des Nucleus supraopticus (**); st~rkerer Ausschnitt in e (gergr. 350fach). Etwaige Ausdehnung der gemeinsamen neurosekretorischen Bahn (NSTR) s. Pfeile; GZ (Klammer) 1~0strale, vor dem Infundibularkern gelegene Grenzzone. ** * dem Chiasma anliegende aminhaltige

Faserziige. Alle anderen Bezeiclmungen wie in a. Vergr. 85fach

Da das Vorkommen yon ~[onoamhnen im Zentralnervensystem aueh dureh das Auftreten bestimmter Elementargranula-Typen geken~zeichnet ist (vgl. HSKF~L% 1968), wurden die fluoreszierenden H~pothalamusaI~ale yon Passer domesticus elektI~)nenmJkroskopiseh unter- sueht..

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H.-J . OEttMKE et al. : Zwischenhirn-tIypophysensystem von Passer domesticus 115

Abb. 4a u. b. Fluoreszenzabnahme im Nucleus in/undibularis (N. i.), Nucleus ventromedialis (N. wn.) und Eminentia mediana (E. m.) nach Reserplnbehandtung. Paramedianschnit te . a Zu- s tand 3 Std nach Verabfolgung von 0,1 mg Reserpin. Schwach leuchtende Faserziige zwischen den beiden Hauptkcrnen des caudalen Hypotha lamus (~). Vergr. 140fach. b Zustand 18 St4 nach Verabfolgung von 0,1 mg Reserpin (i. p.). Nur noch vereinzelte KSrnchen sichtbar.

R . i . Recessus inflmdibuli. Vergr. 180fach

8*

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116 H.-J. OF~HMKE, J . PRIEDKALNS, )~. VAUPEL-VON HARN&CK und A. OKSCHE:

2. Elektronenmikroskopischer Tell a) Nucleus infundibularis. Zur allgemeinen Neurohistologie des Nucleus infundibularis yon

Passer domesticus s. OKSCHE (1967) und O~St~KE (1968). Die elektronenmikroskopischen Studien an diesem Kerngebiet berficksichtigen au]er Ganglien- und Gliazellen auch das Neuro- pil, das yon Axonen, Dendriten und den Forts~itzen der Gliazellen gebildet wird.

Die Nervenzellen des Infundibularkerns lassen beim Sperling einen dunklen und einen hellen Zelltyp erkennen.

Der dunkle Typ (Abb. 5a) zeichnet sich durch die dichte Plasmastruktur seines Perikaryons aus. Die 0berfl~che des Zellkerns ist in der Regel glatt; nur getegentlich werden Einkerbungen beobaehtet. Ein endoplasmatisches Retikulum vom granul~ren T y p i s t gut ausgebildet; die parallel ausgerichteten Zisternen sind vielfach erweitert. Die im Cytoplasma eingestreuten freien Ribosomen kSnnen in Gruppen (Polyribosomen) angeordnet sein. Golgi-Felder sind zahlreich vorhanden; sie liegen oft perinukle~r und enthalten ein amorphes elektronen- dichtes Material (Abb. 5b u n d c ) . In den ampull/iren Endauftrcibungcn der Golgi-Zisternen sieht man mitunter an Granuta erinnernde Akkumulationen (Kaliber um 500 A) einer elcktronenoptisch dichtcn Substanz. Auf Grund unserer Beobachtungen nehmen wir an, da[t Granula dieser GrS~e im Golgi-Apparat ge- bildet und anschliel~end in das Cytoplasma ausgeschleust werdcn (Abb. 6 a und b). I m Cytoplasma ist neben den bereits erw~hnten 500/~-Granula aueh noch eine weitere KSrnchenform zu bcobachten, die einen Durchmesser yon etwa 1000 A hat und ein elektronenoptisch besonders dichtes Zentrum aufweist. Zwischen dem stark kontrastierten Zentrum und der Granulamembran ist ein hellcr Saum zu er- kennen (Abb. 6a). Eine bevorzugte Lokalisation dieser 1000 A-Granula lie~ sich nicht ermitteln. AuGer den beiden beschriebenen Granulaformen enthalten die Perikaryen auch noch grol3e, elektronendiehte Gebilde. Diese lysosomen~hnlichen KSrperchen haben einen Durchmesser von 0,3--0,8 9m; sic finden sieh vor allem in der N~he von Golgi-Komplexen (Abb. 6a und b). Ihr Aufbau ist granular, jedoch sind gelegentlich auch vakuol~re Strukturen in ihrem Zentrum zu er- kennen. Die in der Regel l~nglichen, mit einer dichtcn Matrix und feinen Cristae ausgestatteten Mitochondrien sind fiber das ganze Perikaryon verteilt (s. Abb. 5a). Neurofflamente und Neurotubuli sind bei dcm dunklen Zelltyp nur sp~rlich vor- handen (s. Abb. 5b). In den Perikaryen, die in unmittelbarer Nachbarschaft der Ependymschicht liegen, sind gelegentlich intraplasmatische, yon den Zentriolen ausgehende Zilien zu beobachten.

Die Ultrastruktur der hellen Neurone des Nucleus infundibutaris zeichnet sich durch eine kontrast/irmere cytoplasmatisehe Matrix aus (Abb. 7). Ein endo- plasmatisches Retikulum ist im Gegensatz zum dunklen Zelltyp nut sp/~rlich ausgebildet, allerdings lassen sich granul~re und agranul/ire Formen mit s tark erweiterten Zisternen unterscheiden. Freie Ribosomen, lysosomen/~hnliche Struk- turen und Golgi-Felder sind in diesem Zelltyp selten nachweisbar. Die hellen Perikaryen enthalten nur relativ wenige 500 und 1000 A groBe Granula (s. Abb. 7). Die groi~en Mitochondrien haben eine Matrix yon geringer Elektronendichte und eine sp/~rliche Cristazeichnung.

Neben diesen beiden, im Nucleus infundibularis dominierenden Zelltypen gibt es noch Formen, die sich weder den dunlden noch den hellen Neuronen zuordnen lassen. Diese nur seltvn anzutreffenden Zellen kSnnten als l~bergangsformen aufge- faBt werden, was ~iederum zur AJ~nahme verleitet, dai~ die dunklen und die

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Zwischenhirn-Hypophysensystem von Passer domesticus 117

Abb. 5a--c. Nucleus in/u~wlibularis, a Dunkle ZeUe. Elektronenmil~'oskopische Ubersicht. N Zellkern; M Mitochondrien; E R granul~res endoplasmatisches Reticulum (_~quivalent der Nissl- Substanz) ; G Golgi-Komplex; o elektronendichte Granula. Beachte die anliegenden ~Veuro- pilstrukturen. Vergr. 6000fach. b, c Feinere Cytoplasmastruktur einer dunklen Zelle. Granuldres Material (~) im Bereich der Golgi-Zone (G). Nt Neurotubuli; Cy Cytosom. b Vergr. 19000fach, c Vergr. 48000fach. (Ausschnitt yon b.) Beachte das elektronendichte Material (*) in den

Zisternen des Golgi-Apparates und die benachbarten Granula (~)

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Abb. 6a u. b. Nucleus in/undibularis, a, b Cytoplasmastruktur einer dunklen Zelle. a Abschnii- rung kleiner Blgischen (~) mit einem Durchmesser von etwa 500 • in der Golgi-Zone. Vergleich

* S mit einem 1200 A-Granutum ( ) auBerhalb des Golgi-Apparate . Cy Cytosom. Vergr. 29000fach. b Kondensierung eines stark elektronendichten ~lateri~ls in einem endst~ndigen, teilweise

eingeschniirten Abschnitt einer Golgi-Zisterne (~). Vergr. 24000fach

Abb. 7. Nucleus inlundibularis. IteUe ZeUe. Elektronenmikroskopische C~bersicht. N Zellkern; E R schwach ausgebfldetes endop|asmatisches Reticulum; o elektronendichte Granula; beachte

die anliegenden Neuropilstrukturen. Vergr. 9500fach

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H.-J. 0EHMKE et al. : Zwischenhirn-Hypophysensystem von Passer domesticus 119

hellen Neurone des Nucleus infundibularis nur zwei Funktionsstadien eines einzigen Grundtyps darstellen.

Den Hauptantei l des Neuropils (Abb. 8a) bilden marklose Axone und Axon- endigungen. In ihren Querschnitten sind neben den nur wenig kontrastreichen 500 A-Granula elektronendichte 1000 A-Granula zu beobachten (Abb. 8a und b). Axonendigungen besetzcn sowohl die Perikaryen der dunklen und der hellen Neurone als auch ihre Dendriten und bilden an beiden Orten synaptische Kon- takte (s. Abb. 5 a). In den Axoncndigungcn finden sich vorwiegend die oben be- schriebenen 500 A- Granula, die in den synaptischen Zonen eine besondere H/~ufung erfahren ; > 1000 A-Granula sind dagegen im Synapsenbereich nicht zu beobachten (Einzelheiten fiber diesc Synapsen s. PRIEDKAL~S und OKSCHE, 1969). Die im Neuropil sichtbaren Dendriten besitzen ein m/iBig ausgebildetes endoplasmatisches Reticulum. Auch die Fortsi~tze der Gliazellen stellen einen wesentlichen Bestand- teil des Neuropils dar (Abb. 8 a); sie enthalten zahlreiche gebfindelte Gliafilamente.

Die Neurone des Nucleus infundibularis yon Passer domesticus zeigen nach Reserpininjektion (s. S. l l0)charakter is t i sche Ver/~nderungen. Beide Granula- formen sind aus solchen Perikaryen fast vollst/indig verschwunden. Die Enden der Golgi-Zisternen erscheinen stark erweitert und elektronenoptisch leer (Abb. 9 a). In den Axonen ist die Zahl der 500 A- und der 1000 A-Granula weitgehend redu- ziert; neben v611ig granulafreien Axonprofilen finden sich vereinzelte Anschnitte mit leeren, vesikel/~hnlichen Einschlfissen (Abb. 9a und b).

b) Nucleus supraopticus. Die Neurone des Nucleus supraopticus (rostro-medi- aler Kernabschnitt , vgl. OKSCHE u.a., 1959) haben im Vergleich zu den Nerven- zellen des Nucleus infundibularis eine andere Feinstruktur. Dunkle und helle Zell- typen wurden hier nicht beobachtet. Die Ganglienzellen des Nucleus supraopticus (Abb. 10a; l l a ) zeichnen sich durch ein gut ausgebildetes granul/~res endo- plasmatisches Reticulum mit paralleler Anordnung der Zisternenstapel aus. Diese Formationen entsprechen den in lichtmikroskopischen Pr/iparaten sehr deutlichen, z.T. groben Nissl-Schollen. Vorwiegend runde Mitochondrien mit feinen Cristae sind fiber das ganze Perikaryon verteilt. I m Zytoplasma finder man auBerdem lysosomen/~hnliche Gebilde, die einen Durchmesser von 0,3--0,8 btm erreichen.

Die zahlreichen gut entwickelten Golgi-Zonen enthalten in ihren Zisternen kondensiertes Material, Vorstufen der Elementargranula des Neurosekretes. Die Mehrzahl der Supraopticus-Neurone (Abb. l la) enthKlt 2000--2500 A grol~e Granula, die z.T. noch im Bereich der Golgi-Komplexe liegen.

Diese Angaben beziehen sich nur auf einen Tell der mit Neurosekretfarbstoffen elektiv f/irbbaren Zellen, die im Vogelhypothalamus ein diffuses Verteilungsmuster mit umschriebenen Zellakkumulationen aufweisen (vgl. OKSCHE u.a., 1959; FAI~NWR u.a., 1967). Bei Passer domesticus w/s vor allem noch die folgenden Kerngruppen elektronenmikroskopisch zu untersuchen: 1. lateraler Zellverband des Nucleus supraopticus, 2. Nucleus paraventricularis, 3. die r/~tselhafte sog. entopedunculare Zellkette.

Im Hinblick auf die welter unten beschriebenen granulierten Fasertypen der neurosekre- torischen Bahn verdienen die yon ZAMBRANO und DE ROBERTIS (1968) bei Bu/o arenarum erhobenen Befunde Beachtung. Bei dieser KrStenart enth/ilt der Nucleus praeopticus: 1. zwei verschiedene Typen peptiderger Neurone, deren Endigungen in der Pars nervosa der Hypo- physe zu linden sind, 2. eine peptiderge Neuronenart, die in der Zona externa der Eminentia

Page 12: Fluoreszenz- und elektronenmikroskopische Untersuchungen am Zwischenhirn-Hypophysensystem von Passer domesticus

120 H.-J. OEHMKE, J. PRIEDKALNS, M. VAUPEL-VON HARNACK und A, OKSCHE:

Abb. 8~ u. b. Neuropil im Bereich des Nucleus in/u,uiibularis. Beachte die elektronendichten Granula (*) und die klelnen Vesikel (**) in marklosen Axonem a tJ~bersicht. Nt Neurotubuli; G/Gliafilamente; B1 Basall~min~; Vergr. 14500fach. b Neuropilausschnitt. * 1000 A-Gra.nula.

�9 * 500 A-Vesikel. Vergr. 22000fach

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Zwischenhirn-H:~pophysensystem von Passer domesticus 121

Abb. 9a u. b. Nucleus in/undibularis nach ReserpinbehandIung (vgl. S. 110). a Perikaryen mit stark erweiterten Golgi-Zisternen (G). ER endoplasmatisches Reticulum. Cy Cytosomen; M Mit~)chondrien; A x elektronenoptisch leere Axonprofile. Vergr. 29 000fach. b Neuropil A x Axonquersctmitte, die keine 1000 A-Granula und nur sehr wenige 500 A-Granula enthalten.

Vergr. 36000lath

Page 14: Fluoreszenz- und elektronenmikroskopische Untersuchungen am Zwischenhirn-Hypophysensystem von Passer domesticus

Abb. 10a u. b. Nucleus supraopticus, rostro-medialer, subependymaler Abschnitt. Elektronen- mikroskopisches ~)'bersichtsbild. a Ependym/erne Zelle mit 2500 A- Granula. N Zellkern; G ausge- dehnter Golgi-Komplex mit elektronendichten Granula (~) innerhalb und aui]erhalb der Zister- hen. ER endoplasmatisches Reticulum; M Mitochondrien; Cy Cytosomen; o Profile mit 1000/~- Granula imNeuropil. Vergr. 5000fach. b Epe~lymnaheZelle mit kleingranul~ren (o) Einschli~ssen (Durchmesser um 1000 ~). N Zellkern; G Golgi-Komplex; ER endoplasmatisches Reticulum;

Cy Cytosomen; Ax Axonquerschnitt; Gt Fortsatzprofite der Faserglia. Vergr. 7200fach

Page 15: Fluoreszenz- und elektronenmikroskopische Untersuchungen am Zwischenhirn-Hypophysensystem von Passer domesticus

H.-J. OEttMKE et al. : Zwischenhirn-Hypophysensystem von Passer domesticus 123

Abb. 11 a u. b. Elementargranula des mit den Neurosekretfarbstoffen (Chromalaunhaemato- xylin; Paraldehydfuchsin) elektiv f~rbbaren Materials. a Nucleus supraopticus, rostro-medialer Abschnit t . * Elementargranula mit einem Durchmesser yon etwa 1800--2000 A. • 1200/~- Granulum (Randschni t t eines gr6Beren Granulums ?). G Golgi-Apparat mit elektronendichtem Material (~) in einer Zisterne; E R granul~res endoplasmatisches Reticulum; M Mitochondrien; Cy Cytosomen. Vergr. 30000fach. b Pars nervosa der Hypophyse. Neben den etwa 2000 A

gro]en Granula (*)-Vesikel der 500 A-Klasse (o). Vergr. 22000fach

mediana endigt und vermutl ich Stimulationsfaktoren fiir die Pars distalis der Adenohypo- physe enth~lt. Die neurosekretorische Bahn yon Bu/o arenarum fiihrt auBer diesen Axonen noch Nervenforts~tze eines periventrikul~iren Zelltyps, der 800--1000 A groBe Granula aufweist und offenbar zu Monoaminneuronen zu rechnen ist. Bei Passer domesticus kann in diesem Zusammenhang auf noch nicht genauer identifizierte Zellen verwiesen werden, die etwa 1000/~ grol3e Granula enthal ten (Abb. 10b) und in der Nachbarschaft von typischen neurosekretorischen Zellen (Abb. 10a) gefunden wurden. Im iibrigen miissen - - ~thnlich wie bei S~ugetieren (FuxE und tIDKFELT, 1967) - - tiefer im Hirnst~mm gelegene aminerge Neu- rone als Quelle der granulierten Neuropils trukturen um den Nucleus supruopticus diskutiert werden.

Page 16: Fluoreszenz- und elektronenmikroskopische Untersuchungen am Zwischenhirn-Hypophysensystem von Passer domesticus

124 H.-J . OEIIMKE, J. PRIEDKALNS, M. VAI:rEL-VO~ HARNACK und A. OKSCtIE:

Abb. 12a u. b. Adenohypophys~ire, der Eminent ia mediana anliegende Zellelemente. Durch- messer der Granula: um 1250 J~ und in der GrSBenordnung yon 2500--2700 A. Beachte, da~ in b die Perikaryen unmit te lbar an die Basallamina (B1) grenzen. N Zellkern; Cy Cytosom;

E kernhalt iger Erythrocyt . Vergr. a, b 16200fach

Page 17: Fluoreszenz- und elektronenmikroskopische Untersuchungen am Zwischenhirn-Hypophysensystem von Passer domesticus

Zwischenhirn-Hypophysensystem yon Passer domesticus 125

Da bei allen SpatzenvSgeln ein rostraler Ausl/iufer der Pars tuberalis (infundibularis) bis in den Spalt zwischen dem caudalen Abhang des Chiasma opticum und der rostralen Wand der Eminentia mediana vordringt, ist bei Pr~parationen dieser Region Vorsicht vor adeno- hypophys~ren Zellelementen, mitunter sogar anhaftenden Teilen der Pars distalis, geboten. Solche Zellen (im Dickschnitt kontrolliert), die Granula mit einem Durchmesser yon 1200 bis 2000 A enthalten, werden in Abb. 12a und b gezeigt.

I m Haup tkabe l der neurosekretorischen Bahn, das dicht an der nach dorsal vorspringenden Konvexit/~t des Chiasma opt icum fluoreszierende Faserelemente ffihrt, finden sich neben Faserprofilen mit 2500--2700 A-Granula auch solche, die Einschliisse mit Durchmesserwerten yon 2000 A und etwa 800 A enthalten. Wahr- scheinlich sind die mit dem kleingranul~ren Material gefiillten Nervenfasern fiir die besehriebene Fluoreszenz verantwort l ich; die Herkunf t dieser Faserelemente ist aber ungekl~rt. Entweder en ts tammen sie bisher noch nicht lokalisierten aminergen Neuronen des rostralen Hypotha lamus , oder man mul~ auch im Vogel- hirn an einen aus dem Hi rns tamm aufsteigenden, in caudo-rostraler Richtung verlaufenden aminergen Faserzug denken (vgl. FUXE und H6KFELT, 1967). I m Tractus tubero-hypophyseus beherrschen dagegen dig 800--1000 A groBen Granula eindeutig das Strukturbi ld der marklosen Nervenfasern (vgl. Abb. 13a mit 8 a).

c) Eminentia mediana. Die elektronenmikroskopischen Studien an der Eminentia mediana setzen die yon OKSCUE (1967) begonnenen Untersuchungen fort (vgl. hierzu auch BrRN und NISHIOKA, 1965).

Die ependymnahe Sehicht der Eminent ia mediana, die hier als Zone I und 2 bezeichnet wird (s. Abb. 3 a) und aul~er dem durehziehenden Tractus supraoptico- paraventr iculo-hypophyseus retikuliire Faserzfige beherbergt, enth~lt marklose Axone, die auf Grund ihrer Granula drei verschiedene Typen repriisentieren (Abb. 13b). Ein Tell dieser Axone enth~lt bis zu 2000 A groBe elektronendichte Granula. I n einer zweiten Gruppe finden sich neben 600--800 A groi3en, kontrast- reichen KSrnchen elektronenoptisch leere Vesikel mit einem Durchmesser um 400 A. Solehe 400 A-Vesikel charakterisieren in uniformer Auspr~gung den dri t ten Axon typ (Abb. 13b und c), der keine elektronendichten Einsehlfisse er- kennen li~l~t. I n der Au~enschicht der Eminent ia mediana, in den Zonen 3 und 4 (s. Abb. 3a), die vornehmlich aus Palisadenfasern bestehen (Abb. 14a und b), sind Axone mit 1500--2000 A Granula nicht nachweisbar.

RODRIGUEZ (1969) hat kiirzlich bei KrSten die granulahaltigen Fasern der Eminentia mediana auf Ultrastrukturbasis noch weiter zu unterteilen versucht (6 Fasertypen). Bei Passer domesticus erscheint die oben durchgefiihrte Dreigliederung in der augenblieklichen Phase der Studien ausreichend. Zur pr~ziseren Klassifizierung der verschiedenen Axontypen in der Eminentia mediana yon Passer domesticus sind weitere quantitative Studien im Gang (zur Methodik vgl. BER~, NlsrrroKA, MEWALDT und FAa~ER, 1966; RODRmUEZ, 1969). Die Messungen werden an Negativen durchgeffihrt, die bei einer einheitlichen Aufnahmevergr5Be- rung yon 10000fach gewonnen wurden. Bei gleicher VergrSflerung sind auch die granul~ren Einschliisse der Perikaryen des Nucleus infundibularis und des Nucleus supraopticus zu erfassen.

Neben den mi t Granula und Vesikeln beladenen Axonformen sind in der Eminent ia mediana des Sperlings auch noch zahlreiche Gliaforts/itze (Abb. 14b, vgl. 8 a) zu beobachten, die der Basallamina (OKSCHE, 1967) anliegen und unmittel- bar an das prim/ire Kapil larnetz des portalen Gef/il~apparates grenzen.

Page 18: Fluoreszenz- und elektronenmikroskopische Untersuchungen am Zwischenhirn-Hypophysensystem von Passer domesticus

126 H.-J. OEItMKE, J. PRIEDKALNS, M. VAUPEL-VOlV HAlCNAC~ und A. OKSCI~E:

Abb. 13a---c. Granulahaltige marklose Nervenfasern. a Gemeinsame neurosekretorische Bahn in Hbhe der dorsalen Konvexi t~t des Chiasma opticum. Diese Stelle enth~l t sowohl mit Par- aldehyd/uchsin elektiv f~irbbare Faserelemente als ~uch fluoreszierende Fasern (vgl. Abb. 3b). i Faserpro/il mit elektronendichten Granula (Durchmesser um 800 A) und Vesikeln (Durch-

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Zwischenhirn-Hypophysensystem von Passer domesticus 127

Die Eminentia mediana von Passer domesticus zeigt in ihrem makroskopischen Umril3 keine so deutliche Gliederung in einen rostralen und einen caudalen Wulst wie die entsprechende Hirnregion von Zonotrichia leucophrys gambelii (vgl. OKSCHE, 1967). Da die getrennte Priipara- tion der beiden neuroh~malen Zonen aus diesem Grunde erschwert war, kann kein sicherer elektronenmikroskopischer Vergleich des Granulabestandes in dem ,,paraldehydfuchsin-posi- riven" rostralen und dem ,,paraldehydfuchsin-negativen" caudalen Abschnitt der Eminentia mediana durchgeffihrt werden. Bei Zonotrichia leucophrys gambelii gelang es nicht, einen solchen regionalen Unterschied in Granulaarten oder im Verteilungsmuster der Axontypen nachzu- weisen (BERN, NISttIOKA, MEWALDT und FARNER, 1966; vgl. FARNER, WILSON und OKSCItE, 1967). Bereits BERN und NlSmOKA (1965) und OKSCHE (1967) haben iibereinstimmend darauf hingewiesen, dab in der Eminentia mediana von Passer domesticus elektronendiehte Granula wesentlich h~ufiger vorkommen als bei Zonotrichia leucophrys gambelii. Nach den Befunden unserer Studien muB in der Eminentia mediana des Sperlings gerade den 800--1000/~ groBen elektronendiehten Granula eine besondere Beachtung geschenkt werden. Sie k5nnten ent- weder zu aminergen oder aueh zu noch unbekannten kleingranulKren, peptidergen neuro- sekretorischen Systemen gehSren. Sollte zumindest ein Teil dieses Materials die mit Paral- dehydfuchsin elektiv f~rbbare Substanz im rostralen Teil der Eminentia mediana darstellen, so k6nnte man erwarten, dal3 solche Granula in dem caudalen, mit Paraldehydfuchsin nicht tingierbaren Tell fehlen oder zumindest seltener sind.

3. Kommentar

I m Zusammenhang mi t diesen Befunden mul~ noch auf ein wichtiges, bisher ungelSstes Problem hingewiesen werden. Die mi t Para ldehydfuchsin in tens iv fi~rb- bare Pal isadenschicht der rostralen Eminen t i a mediana yon Passer domesticus ent- h/ilt keine 2000--2500 A-Granula , die ffir den Tractus supraoptico-paraventr iculo- hypophyseus und Hypophysenh in te r l appen (Abb. 11 a und b) charakterist isch shad. Welcher granulier te Faser typ (vgl. S. 125) entspr icht im Ul t ras t rukturbere ich dem elektiv t ingierbaren Faserbtindel, das in den rostralen Abschni t t der Eminen t i a mediana e indr ingt ? Die Zahl der innerha lb der klassischen neurosekretorischen Bahn fluoreszierenden Faserelemente ist wesentlich geringer als die Zahl der auf die Eminen t i a mediana gerichteten, mi t Para ldehydfuchsin f/Lrbbaren Fasern. W e n n hier nicht mi t Para ldehydfuchsin die Tr/tgersubstanz eines aminhal t igen Materials dargestell t wird, d a n n bleibt eigentlich nur noch der SchluB/ibrig, daI~ an einer noch n icht lokalisierten Stelle des Hypo tha lamus peptiderge neuro- sekretorische Neurone mit GranulagrSl3en um 1500 A (1000--1600 A) vorkom- men, sofern n icht in der Pal isadenschicht grSl3ere Elementargranula in kleinere Vesikel zerfallen kSnnen.

Fluoreszenzmikroskopisch erfal~bare aminerge Fasern f inden sich bei Passer domesticus un te r dem Tractus supraopt ico-paraventr iculo-hypophyseus in allen Schichten der rostralen und der caudalen Por t ion der Eminen t i a mediana, wenn auch die Fluoreszenz der Pal isadenschicht in Rich tung auf den por ta len Gefitl3- appara t deutl ich abn immt . Allerdings lassen sich auch in den nur wenig oder

messer 400--800 A). I I Faserpro]il mit 1600--2500 A grol3en Granula und einigen Cytosomen (Cy). Vergr. 12200fach. b, c Eminentia mediana. Unmittelbar an die neurosekretorische Bahn grenzende, reticuliir strukturierte Faserschicht (Zone 1 und 2 in Abb. 3a). Faserprofile mit verschiedenen Granulatypen: 1 bis zu 1600 A grofle elektronendichte Granula; 2 600--800 A grofle elektronendichte Granula; 3 elektronendichte 800 A-Granula und 400 A-Vesikel; 4 Vesi- kel bis zu 400 A ~ ; 5 Vesikel bis zu 600 A ;~ ; 6 elektronendichte Granula bis zu 1000 A z ; 7 elektronendichte Granula bis zu 1200 _~ ~ und 300--400/~ grol3e Vesikel. Vergr. 25000fach

Page 20: Fluoreszenz- und elektronenmikroskopische Untersuchungen am Zwischenhirn-Hypophysensystem von Passer domesticus

Abb. 14a u. b. Granulahaltige marklose Nerven/asern. Palisadenschicht der Eminentia mediana (Zone 3 und 4 in Abb. 3 e). Faserprofile mit verschiedenen Granulatypen: a Innerer Palisaden. abschnitt (Zone 3): I elektronendiehte 1200 A-Granula und 400 A-Vesikel; 2 zahlreiche elek- tronendichte 800 A-Granula und vereinzelte 400 A-Vesikel; 3 und 4 vereinzelte elektronem dichte 800 A-Granula und zahlreiehe 400 A-Vesikel. Vergr. 25000fach. b ,~u[3erer Palisaden. abschnitt (Zone 4) : 5 vereinzelte elektronendichte 800--900/~-Granula und zahlreiche 400 A- Vesikel; 6 relativ zahlreiche elektronendichte 450--700 ~_-Granula und viele 300--400 ~_-Vesi- kel. In der Naehbarsehaft finden sich auch Nervenendigungen, die ausschliel~lich den kleinen,

elektronenoptisch leeren Vesikeltyp enthalten. Vergr. 22000fach

Page 21: Fluoreszenz- und elektronenmikroskopische Untersuchungen am Zwischenhirn-Hypophysensystem von Passer domesticus

H.-J. O~n~KE et al. : Zwischenhim-Hypophysensystem yon Passer domesticus 129

iiberhaupt nicht fluoreszierenden Aul~enbezirken der Palisadenfasern zahlreiche 500--800 A grol~e elektronendichte Granula oder gleichkalibrige ]eere Vesikel nachweisen.

Diskussion

Die yon FALCK, HILLARP, THIEME und TORe (1962) sowie FALCK und OW- MAH (1965) beschriebene Fluoreszenztechnik ermSglicht es, Monoamine im histo- logischen Pri~parat nachzuweisen. In Schnittserien, die vom gefriergetrockneten t typothalamus des Sperlings (Passer domestieus) gewonnen wurden, zeigen die Arealc des Nucleus infundibularis und Nucleus ventromedialis eine leuchtend gelbgrfine Fluoreszenz. Besonders stark fluoresziert der basale , ,Grundkern" des Nucleus infundibularis (vgl. OEHMKE, 1968). Diese Befunde stehen in einem ge- wissen Gegensatz zu den Beobachtungen yon EN]~MAR und LJUNGOR~N (1968), die bei Gallus gallus im Infundibularkern nur eine schwache Fluoreszenz beobach- ten konnten. Nach SHARP und FOLLETT (1968) finder sich dagegen in dem korre- spondierenden (wenn auch anders benannten) Kerngebiet yon Coturnix coturnix japonica ein kriiftig fluoreszierendes Material. I m Gegensatz zu den oben er- w/~hnten Kernen des hinteren Hypothalamus, die sich durch ein starkes Leuchten der Perikaryen und des Neuropils auszeichnen, beschr~nkt sich die Fluoreszenz im Nucleus supraopticus auf Neuropilstrukturen. Reserpinversuche haben gezeigt, dal~ die Fluoreszenz aller im Befundteil beschriebenen Areale und Struktur- elemente auf biogene Amine zurfickgeht. Es fi~llt auf, dab nach Reserpin zuerst der Nucleus infundibularis seine Fluoreszenz einbfiBt, wogegen der Fluoreszenz- schwund im Neuropil des Nucleus supraopticus und im Nucleus ventromedialis erst sp~ter eintritt.

Der Nucleus infundibularis des Sperlings enth/~lt dunkle und helle Neurone. JAIM ETCHEVERRY und PELLEGRIHO DE IRALDI (1968) haben auch im Infundibular- kern der Rat te zwei Zelltypen besehrieben. Da fiir die letzteren aber andere Strukturmerkmale charakteristisch sind, lassen sie sieh nur bedingt mit den ent- sprechenden Zellformen bei Passer domesticus vergleichen. Die hellen Neurone im Nucleus infundibularis des Sperlings haben ein sp~rliches endoplasmatisches Reticulum, vcreinzelte Golgi-Felder und wenige Mitochondrien. Diese Form kSnnte als ein Inaktivi t~tsstadium gedeutet werden. Die dunklen Nervenzellen, die wesentlich zahlreicher sind als die hellen, weisen dagegen charakteristische Aktivitiitszeichen auf. An den elektronenmikroskopisch untersuchten Neuronen des Nucleus supraoptieus konnte ein solcher, auf Hyaloplasmadichte und Orga- nellenreichtum beruhender Untersehied nicht beobachtet werden.

Vom Nucleus in/undibularis und vermutlich aueh vom Nucleus ventromedialis strahlen fluoreszierende Faserziige des Traetus tubero-infundibularis zur Eminen- tia mediana (Abb. 1 a). Elektronenmikroskopisch findet man in den Axonen dieser Bahn nur bis zu 1000 A groBe Granula, die nach Reserpinbehandlung - - ~hnlich wie die Monoaminfluoreszenz - - sehwinden. Der gleiehe fluoreszenz- und elek- tronenmikroskopisehe Befund wurde auch an den mit der neurosekretorisehen Bahn laufenden leuchtenden Fasern und in den Wandschiehten der Eminentia mediana erhoben. Daraus wird geschlossen, da[~ die bei Passer domesticus be- obachtete Fluoreszenz auf die 500--1000 A groBen elektronendichten Elementar- granula zurfickzuffihren ist, die damit als Monoamintr~ger anzusehen w~ren. HSKFELT (1968) weist jedoch darauf hin, dal3 die etwa 1000 A groBen Granula

9 Z. Zellforsch., :Bd, 95

Page 22: Fluoreszenz- und elektronenmikroskopische Untersuchungen am Zwischenhirn-Hypophysensystem von Passer domesticus

130 H.-J. OEHMKE, J. PRIEDKALNS, M. VAUPEL-VOI~ HARNACK und A. OKSCHE:

nicht immer monoaminhaltig sein miissen, da auch in eholinergen Nervenendi- gungen KSrnchen dieser GrSBe vorkommen (z.B. Ganglion cervicale superior, S. CLEMENTI U.a. 1966).

Zwischen den in monoaminreichen Neuronen des Sperlings beobachteten Granula und den Golgi-Feldern besteht eine enge Beziehung. Die unterschied- liche Struktur des elektronendichten Materials innerhalb der Golgi-Komplexe sowie die gelegentlich sichtbaren MembranSffnungen an den Zisternenenden lassen vermuten, dab die Granula im Golgi-Komplex entstehen und sp~ter ausgeschleust werden. In unmittelbarer Nachbarschaft der Golgi-Felder und der freien mem- branhaltigen Elementargranula finden sich lysosomeniihnliche Gebilde. Einen ~hn- lichen Befund haben auch BAK (1967) sowie PELLEGRINO DE IRALDI und JAIM ETCHEVERRY (1967) in anderen Absehnitten des Zentralnervensystems (Sub- stantia nigra, Retina) erhoben. Zur funktionellen Bedeutung dieser Struktur- beziehungen s. NOVIKOFF, ESSNER und QU17NTANA (1964) sowie SMITH und FARQUHAR (1966).

Der Zusammenhang der aminergen Kerngebiete des hinteren t typothalamus und ihres Tractus tubero-infundibularis mit der caudalen und der rostralen neurohaemalen Zone der Eminentia mediana erscheint jetzt bei Passer domesticus hinreichend gesichert. Die fluoreszenz- und elektronenmikroskopischen Befunde der vorliegenden Studie erg/~nzen das bereits auf neurohistologischer Basis er- arbeitete Schema (vgl. OKSCHE, 1967). Noch problematisch ist aber die An- wesenheit aminhaltiger Faserelemente in dem Teil der klassisehen (peptidergen) neurosekretorischen Bahn, der v o n d e r Gegend des Chiasma opticum auf den rostralen Abschnitt der Eminentia mediana gerichtet ist (s. S. 127). Auf Grund des heutigen Wissens fiber die chemische Natur der hypothalamischen Stimula- tionsfaktoren (vgl. MARTINI und GANONG, 1967) ist es wenig wahrscheinlich, dab das aminerge Fasersystem der Eminentia mediana primiir diese Funktion wahrnimmt. Andererseits zeigen die von W~LSON (1965, 1967) und STETSON (1969) bei einigen SpatzenvSgeln durchgeffihrten stereotaktischen Eingriffe, dab nach Ausschaltung umsehriebener Kerngebiete des aminhaltigen caudalen Hypothala- mus sehwere endokrine Ausf~lle am lichtempfindlichen gonadotropen System auf- treten 2. Alle bisherigen Deutungsversuche des gonadotropen Zwischenhirn-Hypo- physensystems der V6gel (Literatur s. FARNEIr WILSON und OKSCHE, 1967) waren primer entweder auf die neurosekretorischen Bahnen des Nucleus supraopticus und Nucleus paraventricularis oder auf den tubero-infundibul~ren Komplex aus- gerichtet. Bei der anatomischen Konstruktion des neurosekretorischen Systems ist es gerade bei VSgeln nicht ausgeschlossen, dab der Hypothalamus auch noch von den klassischen Typen der neurosekretorischen Zellen (Nucl. supraopticus, Nucl. paraventricularis) abweichende peptiderge neurosekretorische Elemente enthi~lt. Diese Frage muB welter verfolgt werden.

Die fluoreszierenden Neuropilelemente des Nucleus supraopticus finden eine weitere Deutung durch die von Pgr]~DXALNS und OKSCHE (1969; Passer domesticus) elektronenmikroskopisch gesicherten granulierten Nervenendigungen, die z .T . einen synaptischen Charakter aufweisen. Die Frage nach dem Zusammenhang dieser aminhaltigen Neuropilstrukturen mit den innerhalb der neurosekretorischen

2. Vgl. hierzu noch ZAMBRA~O (1969).

Page 23: Fluoreszenz- und elektronenmikroskopische Untersuchungen am Zwischenhirn-Hypophysensystem von Passer domesticus

Zwischenhirn-Hypophysensystem yon Passer domesticus 131

B a h n d a r g e s t e l l t e n f l u o r e s z i e r e n d e n F a s e r e l e m e n t e n b l e i b t of ten . V o n d e n l e t z t e r e n

i s t es a m V o g e l h y p o t h a l a m u s n o c h n i c h t b e k a n n t , o b sie - - a u f die R e g i o s u p r a -

o p t i e a b e z o g e n - - e i n e n z e n t r i p e t a l e n o d e r z e n t r i f u g a | e n V e r l a u f h a b e n (vgl. h i e r z u

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