In vivo-Beobachtungen an der Nierenpapille von Goldhamstern nach intravenöser Lissamingrün-Injektion

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    06-Jul-2016

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  • Pflgers Archiv 279, 195--213 (1964)

    Aus dem Physiologischen Institut der Universitt Heidelberg

    In vivo-Beobachtungen an der Nierenpapille von Goldhamstern

    nach intravenser Lissamingrn-Inj ektion* **

    Von

    M. STEINHAUSEN

    Mit 8 Textabbildungen

    (Eingegangen am 7. Oktober 1963)

    Krzl ich wurde von uns eine Methode angegeben, mit welcher nach i.v. Stoinj ektion einer konzentr ier ten Lissamingrn-Lsung die Farbstoff- passage in den Gefen und I-Iarnkan~lehen der Nierenrinde mikrosko- pisch im Auflicht verfolgt werden kann 29. Wir benutz ten diese Methode bisher zur Differenzierung proximaler und distaler Tubuli von Ra t t en in vivo sowie zur Bes t immung mitt lerer S t romstrken fr das proximale Konvolut . Es lag nahe, unsere Methode auch auf die Goldhamsterpapil le auszudehnen, da nach der Haarnadclgegenstrom-Theorie im Nieren- markS,13,19 und den Versuehsergebnissen nach Mikropunktion~,9,1, ~7-39 die Goldhamsterpapil le als Modell der physiologischen t [arnkonzentr ie . rung zunehmend an Bedeutung gewonnen hat. Unsere Versuche zeigen, da auch an der Goldhamsterpapil le die Lissamingrn-Passage in den absteigenden Gefen, in den t tenlesehen Schleifen und in den Sammel- rohren mit Hilfe des Aufl ichtmikroskopes verfolgt und zeitlich bes t immt werden kann. Ferner waren an H a n d von Mikrophotogrammen Messun- gen von Lumendurchmesscrn der Henlesehen Schleifen und Samme]rohre mglich, welche ohne Farbstoffpassage in vivo nicht sichtbar sind.

    Methodik Die Versuche wurden an insgesamt 42 mnnlichen Goldhamstern im Gewicht

    von 40--60 g in Nembutalnarkose (60 mg/kg) durchgefhrt. Die Tiere hatten bis zum Versuchsbeginn freien Zugang zum Futter, welches aus Weizenkrnern und Mohrrben bestand. Die Prparation der linken Nierenpapille erfolgte unter Ver- wendung der Technik von Witz nach Paravertebralschnitt von dorsal. Die linke Niere wurde meist dekapsuliert und das Nierenbecken nach sorgfltiger Entfernung

    * Ausgefhrt mit Untersttzung der Berufsgenossenschaft Feinmechanik und Elektrotechnik sowie der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

    ** Auszugsweise vorgetragen auf der 28. Tagung der Deutschen Physiologischen Gesellschaft in Kln 30.

    Pflgers Arch. ges. Physiol., Bd. 279 1J~

  • 196 M. STEI~]~_~VS~~:

    des hilren Fettgewebes vom Ureter her erffnet. Bei der Prparation wurden eine Stereolupe sowie eine durch einen Mikromanipulator gefhrte Przisionsschere benutzt. Da selbst kleinste Blutungen die Mikrophotographie erheblich stren, wurde das Operationsgebiet fortlaufend mit krperwarmer, isotonischer Koch- salz- oder Tyrodelsung gesplt. Die Fixierung der linken Niere erfolgte durch

    Tabelle 1. Angabe der Zeit in Sekunden, welche zwischen i.v. Stoflin]ektion von Lissamingrn und Beginn der Farbsto/]passage in verschiedenen Strukturen der

    Goldhamsterniere unter Beobachtung im Auflichtmikroskop abgestoppt wurde (** bis **** ~ Mittelwerte aus 2 - -4 Versuchen)

    Tier- Capi l la ren absteigende Henlesche Papillenffnung Sammelrohre Nierenrinde vasae rectae Schleifen

    (sec) (see) (see) (see) (sec)

    Ha 6 I-Ia 8 Ha 9 Ha 10 Ha 12 Ha 13 Ha 17 Ha 19 Ha 20 Ha 21 Ha 22 Ha 26 Ha 27 Ha 28 Ha 29 Ha 30 Ha 31 Ha 33 Ha 34 Ha 35 Ha 36 Ha 37 Ha 38 Ha 39 Ha 40 Ha 42 Ha 44 Ha 45

    Mittel n

    (rlv[

    2,5**

    i,5 2,0 1,5 2,5 1,5 1,5 2,0"* 1,5"* 1,5"* 2,5**

    ,8** 1,8"* 1,5"* 2,0 1,5 1,0 1,5

    2,5

    1,8 19 0,1

    6,5*** 5,0"* 4,0 7,0 5,0 7,0 5,0 7,0 8,0 5,0 7,0"* 5,0"*** 5,5** 6,0 6,0 5,0** 8,0** 7,5 6,3** 8,5 8,5 5,0 4,5 5,0 5,0 6,5 6,7 4,4

    50-- 67**

    40**

    102--191 95--135

    72-- 83 45 62 35--106"*** 80-- 90***

    7O 48** 73-- 90 40-- 78** 54-- 73** 64--101 43-- 68 55

    65-- 85

    35-- 54 30-- 45 24-- 68

    68**

    150

    52

    70** 44 55 66 48

    65

    65 50** 45 39

    6O

    6,0 28

    -4- 0,2

    56-- 89 21 15 4 , 4 8 , 5

    63 14

    B 7,0

    72*** 73** 63

    102"* 102 225

    83 70

    190

    80 87 82***

    95 65**

    108"* 92** 73

    110 7O 70 82

    100 6O 65 54

    91 25

    7 , 6

    einen nierenfrmigen, mit Watte ausgepolsterten Messinglffel, welcher fr die Papille und die I-Iflusgef~e einen gengend groen Ausschnitt erhielt. Die Krper- temperatur der Versuchstiere wurde mit Hilfe eines geheizten Operationstisches und eines Kontaktthermometers konstant gehalten. Die Tiere erhielten eine Tracheal-

  • Darstellung der Nierenpapille mit Lissamingrn 197

    kanle. Fr i.v. Injektionen wurde ein kleiner Polygthylensehlauch in die V. jugu- laris links eingebunden. 1,5 tal/kg Tiergewicht Lissamingrn (FS-hochkonzentriert, Chromagesellschaft, Stuttg~rt-Untertrkheim) wurde als 10/0ige Lsung (in physiol. Kochsalzlsung) zur i.v. Stoinjektion verwendet. Die mikroskopischen Beobachtungen erfolgten mit Ultropak-Objektiven (Leitz), die Mikrophotogramme wurden mit einer automatisch transportierenden Xleinbildkamera und Elektronen- blitz angefertigt. Die Anordnung erlaubt die Bildfolge nach Farbstoffinjektion mit Direktschreiber zu registrieren. Bei einem Teil der Versuche wurden die Nieren nach Versuchsende in 5% igem neutralem Formalin fixiert und 10B dicke Paraffin- Serienschnitte hergestellt, welche nach GOLn~E~ gefrbt wurden. Soweit Ergebnisse mit =E versehen sind, handelt es sich dabei um die mittlere Abweichung des Mittel- wertes (a~).

    Ergebnisse Tab. 1 gibt die Zeit in Sekunden an, welche zwischen der i.v. Sto-

    injektion von Lissamingrn und dem Erscheinen des Farbstoffes in ver- schiedenen St rukturen der Goldhamsterniere abl~uft. Der Farbstoff ha t im Mittel 1,8 sec nach der Stoinjektion die Capillaren der Nierenrinde erreicht und erzeugt vorbergehend eine intensive Grnfgrbung der ge- samten Rinde, whrend zu dieser Zeit die Papflle noch vllig ungefgrbt erscheint.

    Der weitere Verlauf der Farbstoffpassage an der Nierenrinde ist bei Goldhamstern prinzipiell nicht anders als bei den von uns beschriebenen Versuchen an l~atten 29 mi t zeitlich getrennter Farbstoffpassagc durch das proximale und distale Konvolut . Wir beschrnken uns daher hier auf die Darstel lung der Beobachtungen an der Papille.

    I m Mittel erst 6,0 sec nach der In jek t ion beginnt der Farbstoff die absteigendcn vasa recta der Papille zu passieren (Abb. 1 A und B). Die Str- mungsgeschwindigkeit betr/~gt in diesen Gef.Ben im Mittel 480 30 #/sec bei einem mit t leren GefgBdurehmesser von 25 # (7 Versuche an 4 Tieren). E t w a zwischen 10. und 30. sec nach der In jekt ion erscheint die gesamte Papille diffus grn gefgrbt. Eine Farbstoffpassage durch die aufsteigenden vasa recta war meist nicht sicher abgrenzbar.

    Die Lissaminpassage durch die Henlesehen Schleifen (Abb.2) erfolgte im Mittel zwischen 1 und 1,5 min nach der Farbstoffinjektion. Die Werte streuen zwar erheblich und auch am einzelnen Tier erfolgt die Passage durch die t tenieschen Schleifen zu unterschiedlichen Zeiten.

    Inwieweit diese Streuungen auf unterschiedliche Traumatisierung der Nieren bei der Prgparation zu beziehen sind, mu noch offengelassen werden. Insgesamt erschien die Papille jedoch wesentlich empfindlicher gegenber Operationstraumen als die Nierenrinde. Wir sahen mehrfach bei normaler Durchblutung der Nierenrinde ein- zelne Papfllen-Gefe, in welchen der Blutstrom stagniert war. Solche Papillen sind u.a. schon deshalb fr die vorliegenden Untersuchungen ungeeignet, weil diese stagnierten Gefg~e" eine viel gr~erc Lichtabsorption besitzen und eine Differen- zierung, z. B. zwischen gefgrbten Henleschen Schleifen und Gef~~en im Mikrophoto- gramm, erschweren. Je schonender unsere Prgparationstechnik wurde, desto seltener beobachteten wir diese ,stagnierten Gef~e".

    14"

  • 198 M. ST~,~~us~~:

    Auf der Abb. 2 ist der Verlauf der Farbpassage vom dnnen zum dickeren Anteil der I~enleschen Schleife zu erkennen. Das Lumen der Schleife wird bereits vor dem ,Itaarnadel"-Scheitel wieder grer. Der

    c a b

    Abb . lA. Mikrophotogramme der Papillenoberflehe (basisnaher Abschnitt) eines 50g schweren Goldhamsters nach i.'. Stoinjektion von 1,5 tal/kg einer 10/eigen Lissamingrn-Lsung: Farbstoff-

    passage durch absteigende vasa recta, a 8,5 sec; b 9,8 sec; e 11,5 see nach der Injektion

    a b

    A b b . i . Mikrophotogramme der PapillenoberflKche (spitzennaher Abschnit t)eines 60g schweren Goldhamsters nach Lissamingrn-Applikation entsprechend Abb. lA. Farbstoffpassage durch ab-

    steigende vasa rceta, a 5sec; b 7sec nach der Injektion

    Lumendurchmesser des dicken Schleifenanteils betrug nach Mikrophoto- grammen von 24 Schleifen (aus Versuchen an 7 Tieren) 20,8 ~ 1,0/~. Der dnne Sehleffenanteil war bei den gleichen Versuchen nur zehnmal aus- wertbar; er betrug: 11,9 0,5 tt. Die Lnge des dicken absteigenden

  • Darstellung der Nierenpapille mit Lissamingrn 1 9 9

    Schleifenanteiles -- Entfernung zwischen bergang von dnnem zu dickem Schleffenanteil und Schleifenscheitel -- konnte bei 6 Versuchen mit 230 20 # bestimmt werden.

    o) N

    ~ ~ ~

    m

    Die auf der Abb. 2 erkennbare Segmentierung der Henleschen Schlei- fen scheint durch die st/irkere Lichtabsorption der Zellkerne hervor- gerufen zu sein.

  • 200 M. ST~I~~Avsn~:

    Diese A n n a h m e wird dadurch gesttzt , da der Abs tand der einzelnen Segmente bei 50 Messungen nach Mikropho togrammen in vivo 31,1 =[: 1,1 # betr~gt und der Abs t and der Zellkerne im histologischen Schni t t (L~ngsschnit t der Papille) bei ebenfalls 50 Messungen mit 25 =~ 0,9 te gu t mi t dieser Annahme bere ins t immt, wenn m a n die Fix ierung bercksichtigt . Wir ha l ten fr weniger wahrscheinlich, da diese Segment ierungen nu r durch eine ber lagerung von st~rker reflektierenden

    Abb. 3. Fiikrophotogramme der Papillenoberflche eines 50 g schweren Goldhamsters nach Lissamin- sto (entspr. Abb. 1): Farbstoff-Passage durch Sammelrohre. Papillenbasis: 7 min 10 sec, Papillen- mitte: 8 min 4 sec nach der Injektion und Papillenspitze 9 min 33 sec nach zweiter :Farbstoffinjek. %ton. Der Pfeil weist auf eine Sammelrohrenge hin. Die t~ezeichnungen $1 bis Ss sind fr ein Sammel- rohrsystem eingetragen. :Bei $1 und $2 tatschliche Lumenweite nur angedeutet erkennbar. Die gestrichelten Pfeile weisen auf Erythrocyten-Aggregationen in zwei vasae rectae hin, in welchen der

    :Blutstrom nach der Prparation stagniert war (vgl. Text)

  • Darstellung der Nierenpapille mit Lissamingrn 20i

    StrukturerL (z.B. Gefen) vorgetuscht werden. Hiergegerz spricht insbesondere die l~egehnigkeit der Segmente.

    Die ersten Farbwolken t re ten ans der Papi l lenspi tze im Mittel 65 sec nach der In jek t ion . Da diese Fa rbwolken zum Teil bereits u n m i t t e l b a r nach Dars te l lung der ersten Henleschen Schleifen aus der Papil le aus- t re ten, s ind fr diese Farbpassagen krzere Wege, insbesondere krzere,

    Tabelle 2. Sammelrohr-Lngen und -Lumendurchmesser von 45--60 g schweren Gold- hamstern nach Mikrophotographien im Au/licht whrend Lissaminpassage in vivo Fr die Ordnungszah]en S i bis Se vgl. S. 202. Fr die Lumendurchmesser wurden jeweils maximale und minimale Werte angegeben, bei den eingeklammerten Minima der Grenordnung S 1 und S 2 waren nicht regelmig Verdeckungs- oder

    Projektionsfehler auszuschlieen

    Sammelrohr Lnge

    (~)

    Lumendurchmesser

    max min (~) (~)

    $1 255 35 s5 4- 7 (3o 4- 6) n = 11 n = 11 n = 9

    $2 380 4- 45 70 4- 5 (30 4- 3) n = 1 6 n ~ 1 9 n----18

    $8 370 4- 35 60 4- 4 30 4- 2 n = 15 n ~ 13 n = 13

    S c 410 4- 35 50 4- 7 30 ~ 4 n = 1 3 n = l l n = l l

    S 5 520 4- 90 50 4- 5 20 4- 4 n = 7 n = 7 n = 7

    S 6 380 35 18 n = 2 n = 3 n = 3

    S i - - S e 2315

    n ich t im freigelegten Antei l der Papille ver laufende Schleifen anzuneh- men, solange fr Lissamingrn kein Anha l t auf strkere Farbstoff- sekret ion gegeben ist 2.

    1,5 m in nach der Farbs tof f in jek t ion beg inn t die Dars te l lung der L u m i n a des Sammelrohrsystemes (Abb. 3--8) . Da es sich hierbei n u r u m gefrbten L u m n i n h a l t der Sammelrohre hande l t u n d n icht etwa u m vorbergehend angefrbte Sammelrohrwandungen , lie sich u.a. ans fol- genden Befunden ablei ten : 1. war gelegentlich bei stoweisem Farbstoff- t r anspor t (siehe un ten) eine regelmige F r b u n g u n d E n t f r b u n g der gleichen Sammelrohrabsehnite zu e rkennen ; 2. war nach i.v. I n j e k t i on vonMyoglobin* (50--200mg/kg) die Passage ausgefal lenerEiweicyl inder

    * Aus Pferdefleiseh extrahiert von Herrn Dr. A. BLMEm

  • 202 M. ST~IN~AVSnN:

    in den angerb ten Sammelrohr-Grenzen zu beobachten. Wir haben das Sammelrohrsystem nach Mikrophotogrammen vermessen (Tab.2), wobei die Bezeichnungen S 1 fr die Sammelrohre von der Papfllenspitze bis zur oberen Grenze der ersten Verzweigung, S~ fr die Sammelrohre von der ersten bis zur zweiten Verzweigung usw. gelten. Die Sammelrohre der Ordnungszahl S 1 bis etwa Sa werden in der ttistologie wegen ihrer hohen Epithelzellen als Ductus Bellini oder Ductus papillaris bezeichnet. Wir haben wegen des von den brigen Sammelrohren nicht unterschie- denen Verhaltens dieser Abschnitte bei der Lebendbeobaehtung eine

    getrennte Bezeichnung unterlassen. Fr die Lumendurchmesser der Sammelrohre sind in Tab.2 jeweils Maximal- und Minimalwerte an- gegeben. Die Maxima liegen meist an den papfllenfernen Abschnitten der einzelnen Sammelrohre, whrend die Minima am hufigsten an den Papillen-nehsten Abschnitten zu finden sind. Fr die Minima mu allerdings (speziell bei S 1 und $2) einsehrnkend bemerkt werden, da am Mikrophotogramm nicht regel- mig eine berlagerung durch andere Strukturen auszuschlieen war. Bei der in vivo-Beobachtung

    Abb.4. Mikrophotogramm der Papfllcnober- lieen sich jedoch hufig starke Ver- fl~tche eines 45 g schweren Goldhamsters nach engungen an den Einmndungs- i.v. Lissaminsto (entspr. Abb.1): Farbstoff- stellen von Sammelrohren hherer passage durch Sammelrohre. Der Pfeil weisb aufeineSammelrohrenge, aus welcher gefrbter Ordnungszahl in solche niedrigerer t Iarn (wie aus einer Dse) in ein greres erkennen, fr die Verdeckungsfehler

    Sammelrohr gespritzt wurde

    sowie Projektionsfehler durch ver. nderte Focussierung auszuschlieen waren (Abb. 3 und 4). Ferner war an diesen Engen auch nach Myoglobininjektion (siehe oben) eine Passage- behinderung von Myoglobinzylindern zu beobachten.

    Fr je sechs Sammelrohre der Ordnungszahlen S~--S konnten ferner die Lumendurchmesser vor und nach I-Iilusabklemmung (2 Tiere) bzw. Dekapitat ion (3 Tiere) best immt werden. Die Schwierigkeit bei diesen Versuchen liegt darin, dag bei Hilusabklemmung bzw. Dekapitat ion whrend Lissamingrn-Passage noch einige Minuten nach dem Filtra- tions-Stopp Farbstoff ans den Sammelrohrmndungen in die Splflssig- keit bertr i t t und damit der Kontras t der Farbstoff fhrenden Lumina stark abnimmt. Soweit die Lumina gleicher Sammelrohre vor und 2- -5 min nach Hilusabklemmung bzw. Dekapitat ion (beide Methoden waren in

  • Darstellung der l~ierenpapille mit Lissamingrn 203

    ihren Ergebnissen nicht unterschieden) am Mikrophotogramm mit gengendem Kontrast auswertbar blieben, waren nur geringe Lumen- abnahmen zu verzeichnen: mittlere prozentuale Lumenabnahme fr $ 2 : - - 4 , 5 d= 1,3/o; fr Ss: --13,0 ~ 4,6/0;...

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