Z. Zellforsch. 101,266--284 (1969)

Topographische Verteilung der Monoaminfluoreszenz im Zwischenhirn-Hypophysensystem

yon Carduelis chloris und Anas platyrhynchos*

H . - J . O~IMI~E

Anatomisehes Ins t i tu t der Universi t~t GieBen, Lehrstuhl I (Direktor: Prof. Dr. A. OKSCHE)

Eingegangen am 14. Jun i 1969

Distribution o/Monoamine Fluorophores in the H ypothalamo- H ypoph ysial System o/ Carduelis ehloris and Anas platyrhynchos

Summary. Neurons and neuropile structures of the infundibular and ventromedial nuclei of the hypothalami of the grcenfinch (Carduelis chloris) and the mallard (Anas platyrhynchos) displayed a green-yellow fluorescence with the method of FALCK and OWMA~. The fluorescence of the basal layer of the infundibular nucleus in both of these species is significantly stronger than t h a t of the middle and dorsal layers of this nucleus. Fine fluorescent granules can be observed in a subependymal zone in the median eminence of bo th species. The palisade layer shows only a weakly fluorescent margin; only in two of 65 greenfinches investigated was it possible to demonstrate here a stronger fluorescent band. The fluorescence was stronger in the anterior median eminence, which is aldehyde- fuchsin positive, than in the posterior median eminence. From the anterior par t of the median eminence and from the infundibular nucleus, it was possible to trace fluorescent fibers to the lateral celt groups of the supraoptic nucleus; the origin of this t rac t is un- known. The nonfluorescent perikarya of the supraoptic nucleus lie in a meshwork of fluorescent fibers. The results of t r ea tment with reserpine and microspectrographic analysis (maximum emission a t 485 nm) suggest t ha t the fluorescence of the tuberal nuclei is attri- butable to monoamines (dopamine and norepinephrine). A differentiation of dopamine and epinephrine in the hypothalamo-hypophysial system of Carduelis chloris and Anas platyrhyn- chos has thus far not been possible by fluorescence microscopy.

Key-Words: Monoamine fluorophores: Avian tubero-infundibular system - - Tuberal nu- clei - - Median eminence - - Supraoptic neuropile.

Zusammen/assung. Im Hypothalamus von Griinfink (Carduelis chloris) und Ente (Anas platyrhynchos) zeigen Neurone und Neuropilstrukturen des Nucleus infundibularis und Nucleus ventromedialis eine griingelbe Fluoreszenz (Methodc yon FALCr: und OWMAI~). Der sog. Basiskern des Nucleus infundibularis zeichnet sich bei beiden Vogelarten durch eine wesentlich stA4rkere Fluoreszenzintensit/~t aus als die beiden gleichm~Big leuchtenden dorsalen Auflagerungen. In der Eminent ia mediana yon Griinfink und Ente sind in einer subependymalen Zone feine fluoreszierende Granula zu beobachten. Die Palisadenschicht weist nu r einen schwach leuchtenden Saum auf; lediglich hei zwei yon 65 untersuchten Griinfinken lieB sich hier ein st~rkerer Fluoreszenzstreifen darstetlen. Die Fluoreszenz- ph~nomene sind in der mi t Paraldehydfuchsin elektiv f~rbbaren Pars anterior (rostralis) der Eminent ia mediana st/irker als in der Pars posterior (caudalis). Vom rostralen Abschni t t der Eminen t ia mediana und vom Nucleus infundibularis lassen sich fluoreszierende Faser- ziige his zur lateralen Zellgruppe des Nucleus supraopticus verfolgen; der Ursprung dieser Bahn ist unbekannt . Die nicht fluoreszierenden Perikaryen des Nucleus supraopticus sind in einen stark leuchtenden Faserfilz eingebettet. Die Ergebnisse der l:~eserpinbehandlung und

* Mit Unterstf i tzung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft. Herrn Prof. D. S. FAR- k'gER, SEATTLE, danke ich fiir freundlichc Antei lnahme am Fortgang dieser Studien.

Monoaminfluoreszenz im Zwisehenhirn-Hypophysensystem (VSgel) 267

der mikrospektrographischen Bestimmung (Maximum des Emissionsspektrums bei 485 nm) spreehen dafiir, dab fiir die Fluoreszenz der kleinzelligen Tuberkerne Monoamine (Dopamin/ Noradrenalin) verantwortlich sind. Eine fluoreszenzmikroskopisehe Unterscheidung von Dopa- min und Noradrenalin war im Zwischenhirn-Hypophysensystem yon Carduelis chloris und Anas platyrhynchos bisher nicht m6glich.

Einle i tung

Die vor l iegende Mit te i lung is t ein wei terer Be i t rag zu e inem Untersuchungs- zyklus , dessen Frages te l lung von OEHMKV, (1968) und O~,Hr~KE u .a . (1969) um- rissen worden is t (vgl. OKSCH~, 1967). I m folgenden sollen die bei Passer domesticus erziel ten ke rn topograph i schen und f luoreszenzmikroskopisehen Ergebnisse durch Befunde bei e inem anderen Spa tzenvoge l (Carduelis chloris) ergKnzt und mi t de r S i tua t ion bei der En t e vergl iehen werden. D a $ zwisehen den Passer i formes und den En tenvSge ln in der Organisa t ion und F u n k t i o n des Zwisehenhi rn -Hypo- physensys t ems gewisse Untersch iede bes tehen kSnnten , wurde von F ~ N ~ , WILSO~ und OKSCH~ (1967) erwogen. Die B e t r a c h t u n g des Zwisehenhirn- H y p o p h y s e n s y s t e m s der En te geh t von den klassischen S tud ien von BE~OIT und ASS~MACH~R (s. Bv,~OIT und ASS]~NMACHE~, 1953, 1959) aus, die neuer- dings auch du tch e lek t ronenmikroskopische Befunde an der E m i n e n t i a med iana erg~nzt wurden (Ass~NMACH~ und CALAS, 1969). I m Hinb l i ck auf die in der E m i n e n t i a med i ana gemessenen Ka l i be r der E l e m e n t a r g r a n u l a bes t eh t eine gu te U b e r e i n s t i m m u n g zwischen den von ASS~MACHrl~ und CALAS (Ente) und O]~HMK]~ u .a . (Sperl ing) gemach ten Angaben . Der Nachweis yon e twa 1000 A groBen Granu l a im ros t ra len und im cauda len Teil der E m i n e n t i a med i ana (Ass~.NMACHV, R u n d CALAS, 1969) g ib t j e t z t aueh bei der En t e den Anlafl zum S t u d i u m der kleinzell igen, aminha l t i gen Kerngeb ie t e des eauda len H y p o t h a l a m u s .

Material und Methodik Die Untersuchungen warden bei 65 unbehandelten Griinfinken (Cardueli8 chloris) und

11 unbehandelten Enten (Anas platyrhynchos), sowie bei 20 einer Reserpinbehandlung ausge- setzten Griinfinken durchgefiihrt. Im Reserpinversueh erhielten die VSgel intraperitoneal 3 bzw. 18 Std vor der Dekapitierung 0,1 mg Reserpin (Serpasil Ciba).

Fluoreszenzmikroskopie. Die Monoamine warden mit der in einigen technischen Details modifizierten Methode von FALCK, HILL~e, THIEME und ToRe (1962), sowie F~CK und OwMA~ (1965) dargestellt. Einzelheiten dieser Methodik s. bei OEHMKE u.a. (1969)L Die naeh Paraffineinbettung im Vakuum hergestellten 10 9m dicken Schnitte warden mit Paraffinum subliquidum eingedeckt und mit dem Photomikroskop Ortholux-Orthomat (Leitz) mit Fluoreszenzeinriehtung (Filterkombination BG 12 und K 530)aufgenommen (Film: Adox KB 17; Belichtungszeit: 4--10 min; Entwiekler: Rodinal). Ein Tell der vorher photographierten Schnitte warde in Xylol entparaffiniert und ffir kartographische Kontroll- untersuehungen mit Toluidinblau oder Kresylechtviolett gef~rbt.

Spektrofluorimetrie. Die Analyse der mit Paraformaldehyd bedampften Hypothalamus- schnitte erfolgte mit dem Mikrospektrographen yon Leitz, Wetzlar. S~mtliche fluores- zierenden Kernareale aufler dem Paraventrikularorgan warden unter gleichen Einstellungs- bedingungen nach der Methode yon BJSaKLU~I), EHINGER und FALCX (1969a, b), sowie BAUMG~'~T~,N und BRAAK (1968) ausgemessen. An dieser Stelle sei den Herren Dipl.-Phys. H. WAS~VND und Ing. W. KRAFT, Fa. Leitz, Wetzlar, fiir die Bereitstellung des Mikro- spektrographen und ffir die bei der Durehfiihrung der Untersuchungen gew~hrte Unter- stiitzung gedankt.

1 Fiir technisehe Mitarbeit danke ich Herrn Oberpr~parator W. K~MER. Abb. 5 wurde yon Frl. D. V ~ G E R gezeichnet.

268 H.-J. OE~MKE:

Abb. 1. Carduelis chloris. Frontalschnitt. Nucleus infundibularis: 1 Basiskern; 2 erste und 3 zweite dorsale Abteilung; o III. Ventrikel mit Paraventricularorgan. Bouin. Kresylecht-

violett. Vergr. 85fach

Befunde

1. Kerntopoyraphische und /luoreszenzmikros]copische Ergebnisse bei unbehandelten Griin/inken und Enten

a) Gri~n/ink (Carduelis chloris). Der Itypothalamus der Grfinfinken, deren Tuberkerne yon OEHMKE (1968) kartographiert wurden, zeigt nach Paraform- aldehyd-Bedampfung (FALCK und OWMAN, 1965) gelbgrfin fluoreszierende Be- zirke. Dieses leuchtende Material ist vor allem im caudalen, dem Infundibulum zugekehrten Abschnitt des Hypothalamus konzentriert. Weitere fluoreszierende Strukturen finden sich in der Regio supraoptica.

Das stark fluoreszierende Areal der infundibulumnahen Hypothalamusregion entspricht den kartographischen Abgrenzungen des Nucleus in/undibularis (O]~HMK~, 1968). Die einzelnen Kernabschnitte (O~HMK]~, 1968) fluoreszieren in variabler St~rke. Eine unterschiedliche Leuchtintensit~t der beiden dorsalen Auflagerungen des Infundibularkernes ist nicht nachweisbar. Nm 1 der sog. Basis- kern zeichnet sich durch eine st~rkere Fluoreszenz aus. Vergleiche mit licht- mikroskopischen Aufnahmen ergeben, da~ nicht alle Neurone ein fluoreszierendes Material enthalten. Der aus verh~ltnism~l~ig kleinen Ganglienzellen bestehende Nucleus infundibularis (Abb. 1 u. 2) zeichnet sich vor allem durch die gelbgrfine Fluoreszenz seines Neuropils aus. Die Fluoreszenzst~rke der einzelnen Neurone

Monoaminfluoreszenz im Zwischenhirn-Hypophysensystem (VSgel) 269

Abb. 2. Cardueli8 chloris. Medianschnitt dutch den caudalen Hypothalamus nach Para- formaldehyd-Bedampfung zur Darstellung der Monoamine im Nucleus infundibularis (N. i.).

PN Pars nervosa der Hypophyse. Vergr. 140iach

zeigt graduelle Unterschiede. Einige leuchtende Nervenfasern lassen sich bis zur Basis der Pars nervosa der Hypophyse verfolgen, die ]edoch selbst - - wie die Pars distalis der Adenohypophyse - - keine Fluoreszenzerscheinungen aufweist. Vom rostralen Tell des Nucleus infundibularis ziehen feine aminerge Fasern subependymal zur Eminentia mediana. In der inneren Schicht (Zone I u n d 2 nach O]~MK~. u.a., 1969) der Eminentia mediana finden sich feinste leuehtende Granula (Abb. 3). lqur in zwei PrKparaten konnte in der KuBeren Palisaden- schicht (Zone 4) ein starker fluoreszierender Streifen beobachtet werden (Abb. 4). Auff~llig ist, dab beim Grfinfink das fluoreszierende Material vorwiegend in der , ,paraldehy4fuchsin-positiven" Pars anterior der Eminentia mediana zu linden ist, w~hrend die Pars posterior eine wesenthch geringere Fluoreszenz zeigt. Bei einigen Tieren waren die Zonen 1 und 2 der letzteren sogar frei von leuchtenden Partikeln.

Vom Nucleus infundibularis kSnnen fluoreszierende Faserzfige dem Chiasma opticum entlang bis zur Regio supraoptica veffolgt werden. Das Neuropil des Nucleus supraopticus hat eine intensiv gelbgrfine Fluoreszenz; seine Perikaryen

2 7 0 H . - J . OEHMKE ;

Abb. 3. Carduelis chloris. Frontalschnitt. N.i . Nucleus infundibularis. Beachte den st~rkeren Monoamingehalt im sog. Basiskern. E.m. 1 Eminentia mediana, Pars anterior, mit kr/iftig fluoreszierendem subependymalen Streifen. R.i. Recessus infundibuli; T.o. Tractus opticus.

Vergr. 180fach

leuchten dagegen nicht. Aufschlugreich ist eine aus drei Einzelaufnahmen ange- fertigte Montage (Abb. 5), die einen Sagittalschnitt durch den caudalen Hypo- thalamus rekonstruiert. Von dem stark fluoreszierenden Nucleus infundibularis fiihren Faserziige zum lateralen Anteil des Nucleus supraopticus. Diese mono- aminhaltige Formation verl/~uft parallel zum Tractus supraoptieo-paraventrieulo- hypophyseus. Nucleus infundibularis und Nucleus ventromedialis sind durch feine fluoreszierende Fasern miteinander verbunden. Im Nucleus ventromedialis leuchten nut vereinzelte Perikaryen, w/~hrend das Neuropil eine kr/~ftige Fluoreszenz aufweist. Insgesamt ist die Fluoreszenzintensit~t des Nucleus ventromediahs wesentlich schw/~cher als die des Infundibularkerns, was einen geringeren Monoamingehalt des Ventromedialkerns vermuten 1/~$t. Im Gebiet des Nucleus paraventricularis konnte beim Grfinfink keine Fluoreszenz beob- achtet werden.

Das Ependym des Recessus infundibuli weist bei Grfinfinken eine fluores- zenzmikroskopische Besonderheit auf. Bis auf einen umschriebenen Abschnitt

Monoaminfluoreszenz im Zvcisehenhirn-Hypophysensystem (V6gel) 271

Abb. 4. Carduelis chloris. Paramedianschnitt. Eminentia mediana (E. m.) mit ihrer Pars anterior (E.m.1) und Pars posterior (E.m.2). Deutlich fluoreszierender Saum in der Pars anterior (~). N.i. Nucleus infundibularis. R.i. Recessus infundibuli. PDA Pars distalis

adenohypophyseos. Vergr. 140fach

der caudalen H~lfte des Nucleus infundibulalSs in H6he der zweiten Auflagerung zeigt die Ependymschicht des Recessus keine Fluoreszenz. An dieser Stelle linden sich aber zahlreiche bipolare Ganglienzollen, die bis an den Reeessus infundibuli heranreichen. Nach Paraformaldehyd-Bedampfung ist hier eine inten- siv gelbgrfine Fluoreszenz zu beobachten (Abb. 6), die sich bis zum Ventrikel- ufer erstreekt. Es ist mSgheh, dab in diesem Bezirk Stoffe in den Liquor cerebrospinalis abgegeben werden. In einigen Pr~paraten waren leuchtende Par- tikel aueh in der IAchtung des Recessus infundibuli nachweisbar (Abb. 7). KOBA- YASrIX (persSnliche Mitteflung) und MATSUI (1969) vertreten die Ansehauung, dab die besonders differenzierten Ependymzellen des Recessus infundibuli der V6gel sowohl zur Sekretion als zur selektiven Absorption bef~higt sind (vgl. KOBAYASm und MATSUI, 1969).

b) Ente (Anas platyrhynchos). Der Nucleus infundibularis der Ente 1/iBt wie das entspreehende Kerngebiet der Spatzenv6gel (Zonotrichia leucophrys gambelii, Carduelis chloris und Passer domesticus) eine Zonierung erkennen (Abb. 8). Der Grundkcrn, den man auch als Basiskern bezeiehnen kann, besteht aus kleinen, reichlich Nissl-Substanz enthaltenden Ganglienzellen. I m Vergleich zu den drei obengenannten Arten der Passeriformes erscheint der Basiskern der Ente im Quersehnitt viel kleiner und durch dichte Lagerung der Zellen kompakter . Seine erste Auflagerung wird von Ganglienzellen gebildet, die gr6Ber sind als die des Grundkerns. Ihre diffus verstreuten Perikaryen sind arm an Nissl-Sub- stanz; aus diesem Grunde erseheint das erw/~hnte Areal in Nissl-Pr/~paraten (bei schwacher Vergr613erung) holler als die Nachbarschaft. W/~hrend der sogenannte Grundkern in H6he der hinteren Begrenzung des Chiasma opticum beginnt und sich fiber das gesamte Areal des Nucleus infundibularis erstreckt, t r i t t die erste Auflagerung erst 660 bern caudal yon der Sehnervenkreuzung auf. Der

272 H.-J. OEHMKE :

Abb. 5. Carduelis chloris. Sagittalschnitt durch den caudalen Hypothalamus, rekonstruiert aus drei Einzelaufnahmen (Schema). N. i. Nucleus infundibularis. ~ mit dem Tractus supra- optico-paraventriculo-hypophyseus ver]aufende aminhaltige Faserziige. N. 8. Nucleus supra- opticus, lateraler Anteil. Eminentia mediana (E.m.) mit ihrer Pars anterior (E.m.1) und Pars posterior (E. m.2). Ch. o. Chiasma opticum. Die fluoreszierenden Faserziige der Eminentia mediana stammen vornehmlich aus dem Nucleus infundibularis. Eine exakte Abgrenzung yon den mit der neurosekreterischen Bahn verlaufenden leuchtenden Fasern am rostralen Abhang der Eminentia mediana ist nicht mSglich. Im Nucleus supraopticus fluoreszieren

varikSse Fasergeflechte des Neuropils

Basiskern erreicht eine Li~nge von etwa 2200 ~m; die erste Auflagerung ha t eine L~ngsachse yon 1140 ~m. Die zweite aufgelagerte Kernabte i lung, die am weitesten nach dorsal vorgeschoben ist, wird yon dem grSl~ten Ganglienzell typ des In fund i - bularkerns gebildet. Diese dicht gelagerten Neurone en tha l ten reichlich Nissl- Substanz. Abb. 9 vergleicht in einem Ausschni t t die unterschiedlichen Nerven- zellen der zweiten u n d der ersten Auflagerung des In fund ibu la rkerns ; deutl ieh sind dabei die GrS~enunterschiede und der unterschiedliche Gehalt an Nissl- Subs tanz zu erkennen. Die zweite Abtei lung ist in Frontalser ien erst 1550 ~m caudal vom Chiasma opt icum zu e rkennen; sie ha t eine Ausdehung yon 500 ~m. Weder die erste noch die zweite Auflagerung erstrecken sich fiber den gesamten

Monoaminfluoreszenz im Zwischenhirn-Hypophysensystem (VSgel) 273

Abb. 6. Carduelis chloris. Frontalschnitt. o Stark fluoreszierendes Paraventricularorgan. E monoaminfreies Ependym. R.i. Recessus infundibularis. N.i. Nucleus infundibularis.

Vergr. 180fach

Komplex des Nucleus infundibularis. In seinem caudalsten Abschnitt finden sich nur noch die typischen Ganglienzellen des sog. Grundkerns.

Am Infundibularkern der Ente ist nach Paraformaldehyd-Bedampfung eine intensiv gelbgrfine Fluoreszenz zu erkennen. Abb. 10 zeigt in zwei verschiedenen Median- bzw. Paramedianschnitten den hohen Monoamingehalt dieses Hypothala- muskerns. Obwohl die Intensitat der Fluoreszenz, wie man es den Abbildungen entnehmen kann, nicht gleichm/il3ig verteilt ist, sind mit diesem Verfahren auch bei der Ente die beiden dorsalen Abteilungen nicht voneinander zu unter- scheiden. Man kann lediglich feststellen, dab 1. einzelne Neurone des am weitesten dorsal gelegenen Kemabschnittes intensiver leuchten als andere Nervenzellen, und 2. der sog. Basiskern auch hier st/irker fluoresziert als seine Auflagerungen. In der Pars anterior der Eminentia mediana ist subependymal (vgl. den Befund bei Carduelis chloris) ein monoaminhaltiger Streifen vor- handen (Abb. 11), der sich nicht auf die Pars posterior ausdehnt. In der Palisadenschicht der rostralen Eminentia mediana f/~llt ein deutlich fluores- zierender Sauna auf. Pars nervosa und Pars distalis der Adenohypophyse sind frei von leuchtenden Strukturen. Vom Nucleus infundibularis ziehen Faserzfige zu einem unmittelbar fiber dem Chiasma opticum gelegenen groSzelligen Kern- gebiet, das dem lateralen Abschnitt des Nucleus supraopticus (Lv.GA~T, 1959)

274 H.-J. OE~MKE :

Abb. 7. Carduelis chloris. Frontalschnitt durch den caudalen Hypothalamus. R.i. Reeessus infundibuli mit aminhaltigen Partike]n. N.J. Nucleus infundibu]aris. E.m. 1 Eminentia

mediana, Pars anterior, mit subependymalen Monoamingranula. Vergr. 180fach

entspricht und dessen Perikaryen nicht fluoreszieren (Abb. 12). Auch bei der Ente verlaufen diese leuchtenden Faserbiindel in dem vom Tractus supraoptico- paraventrieulo-hypophyseus eingenommenen Gebiet. Caudal hat der Infundibular- kern fiber seine dorsale Randzone eine Verbindung zum Nucleus ventromedialis. Die Fluoreszenz des Ventromedialkerns ist aber wie bei Carduelis chloris wesentlich sehw~cher als die des Infundibularkerns.

2. Fluoreszenzmilcroskopische Ergebnisse nach Reserpin-Behandlung (Gri~n/ink)

Eine Versuchsreihe, bei der Grfinfinken (Carduelis chloris) 0,05, 0,1, 0,2 und 0,3 mg Reserpin intraperitoneal injiziert wurde, ergab, da~ 0,1 mg Reserpin bei einem durchschnittlichen KSrpergewicht von 18---20 g eine ffir diese VSgel eben noeh vertr~gliche Dosis darstellt. 18 Std naeh der In]ektion wurden die VSgel dekapitiert, der Hypothalamus geffiergetroeknet und mit Paraformaldehyd be- dampft. Ss bei den Kontrollen fluoreszierenden Kerngebiete des tIypo- thalamus waren naeh Reserpinbehandlung frei v o n d e r spezifischen gelbgrfinen Fluoreszenz. Im Nucleus infundibularis fanden sich nur noch ganz vereinzelt leuchtende Granula, wie es der Abb. 13 zu entnehmen ist. Der Nucleus ventro- medialis und das Neuropil des Nucleus supraopticus zeigten nach Reserpin-

Monoaminfluoreszenz im Zwischenhirn-Hypophysensystem (VSgel) 275

Abb. 8. Anas platyrhynchos. Frontalschnitt. Nucleus infundibularis: 1 Basiskern; 2 erste und 3 zweite dorsale Auflagerung. R.i. Recessus infundibuli. Bouin. Kresylechtviolett.

Vergr. 85fach

gaben keine Spur einer Fluoreszenz. Aus diesen Ergebnissen wird geschlossen, dal~ der bei unbehandelten Tieren fluoreszierende Stoff zu biogenen Aminen (Monoaminen) zu rechnen ist (vgl. unten).

3. Spektrofluorimetrische Be/unde ( Griin/ink, Ente )

Die bisher durchgefiihrten mikrospektrographischen Untersuchungen haben aus technischen Griinden nur den Charakter yon Stichproben. Bei der Ausmes- sung des griingelb leuchtenden Materials in den fluoreszierenden Hypothalamus- kernen (s. oben) und in der Eminentia mediana fand sieh stets ein Emissions- spektrum mit einem Maximum bei etwa 485 nm (Abb. 14), was naeh den Modell- untersuchungen yon CASr]~RSSON, HILLARP und RITZEN (1966) auf Dopamin/ Noradrenalin hinweist.

Diskussion

Zur Darstellung der biogenen Amine im Hypothalamus yon Carduelis chloris und Anas platyrhynchos wurde das nur geringffigig abgeKnderte Verfahren von FALCK und OWMAN (1965) angewandt. Diese Methode ist in ihrer Spezifit/~t sowohl durch chemisehe als aueh durch pharmakologisehe Untersuchungen gut gesichert. Vorversuche ergaben, dab sie sieh ffir unsere Objekte besser eignet

276 H.-J. OEHI~IKE :

Abb. 9. Arias platyrhynchos. Nucleus infundibularis: Zellbild der ersten (2) und der zweiten (3) dorsalen Abteilung. Bouin. Kresylechtviolett. Vergr. 240fach

als das Kryos ta t schni t tver fahren (CsILLIK und KALMAN, 1967; HEENE, 1968); die Fluoreszenz ist deutlicher, die Gewebsstrukturen bleiben besser erhalten. Zur Identif izierung des Monoamineharakters der im folgenden besprochenen fluoreszierenden Stoffe s. S. 275.

Der Nucleus infundibularis von Griinfink und Ente zeigt mit der oben- genannten Methodik eine kraftige gelbgrfine Fluoreszenz. Dieses Ergebnis ent- spricht dem Befund bei Coturnix coturnix japonica (SHARP und FOLLETT, 1968, 1969) und Passer domesticus (O]~HM~:]~ u.a. , 1969). ENEMAR und LJUNGGREN (1968) konnten im korrespondierendem Gebiet von Gallus gallus nur eine gering- fiigige spezifische Fluoreszenz beobachten e.

Die Eminent ia mediana zeichnet sich durch ein differenziertes fluoreszenz- mikroskopisches Verhal tcn aus. I n der Pars anterior der Eminent ia mediana von En ten und Griinfinken ist subependymal stets ein feiner fluoreszierender Streifen nachweisbar. I n der Palisadenschicht der Pars anterior wurde bei allen untersuchten En ten und nur bei 2 von 65 Griinfinken eine starkere Aminfluores- zenz beobachtet . I n der Aul~enzone der Pars posterior der Eminent ia mediana

2 Vgl. hierzu auch M. HVrl, PX (1969).

Monoaminfluoreszenz im Zwischenhirn-Hypophysensystem (VSgel) 277

Abb. 10a u. b. Anas platyrhynchos. Fluoreszenzmikroskopischer Monoaminnachweis im Nucleus infundibularis (N.J.). Paramedianschnitte; Schnittb liegt weiter lateral. Beaehte

die besonders starke Fluoreszenz im basalen Kernabschnitt. Vergr. 140fach

war bei allen diesen Tieren nur eine angedeu te te Fluoreszenz zu erkennen. BJSRKLUND, FALCK und LJUNGG~EN (1968) beschreiben bei Passer montanus in

der ~u~eren Schicht der Eminen t i a mediana eine durchgehende Fluoreszenz.

Das Paraventricularorgan zeigt in unserem Material eine intensiv griingelbe Fluoreszenz, die bei l~ngerer Betrachtung im UV-Licht in einen deutlichen Gelbton tibergeht und lang- samer abblaBt als die grfingelbe Fluoreszenz des Nucleus infundibularis. Das fluoreszierende

278 H.-J. OE~MKE:

Abb. 11. Anas platyrhynchos. Frontalschnitt. N.J. Nucleus infundibularis, Basiskern. E.m. 1 Eminentia mediana, Pars anterior, mit subependymalen Fluoreszenzstreifen. R.i. Recessus

infundibuli. Vergr. 140fach

Material dieser Zone kann bis zur freien Recessus-Oberfl~iche verfolgt werden. Man kann vermuten, dab dieser neuro-ependymale Komplex auch bei Griinfink und Ente Stoffe in den Liquor cerebrospinalis abgibt (vgl. l%SHLm~ und VmH, 1967); in einigen F~llen war fluoreszierendes Material in der Ventrikellichtung nachweisbar. Bei der von uns festgestellten Gelbfluoreszenz, die besonders deutlich nach l~ngerer Einwirkung von UV-Licht he~ortri t t , scheint es sich in Ubereinstimmung mit BRAAX, BAUMG~TEN und FALCK (1968), sowie DA~STR(iM und FUXE (1964, 1965) und BRAXK und BAUMGARTEN (1968) um ein anderes Amin zu handeln als in den F~llen mit einer typisehen Griingelb-Fluoreszenz. Welche spezifischen Monoamine sich im Paraventricularorgan der beiden obengenannten Vogelarten befinden, ist noch durch mikrospektrographische Untersuchungen zu kli~ren. Zwischen dem Paraventricularorgan und dem Nucleus infundibutaris bzw. Nucleus ventromedialis scheint nach unseren Beobachtungen eine Verbindung durch feine fluoreszierende Fasern zu bestehen.

SHARe und FOLLETT (1968, 1969) haben bei der japanischen W a c h t e l (Coturnix coturnix japonica) die Verte i lung der Monoamine im H y p o t h a l a m u s er forscht ; sic verwenden zur Beschre ibung der einzelnen Kerngebie te im wesent- l ichen die N o m e n k l a t u r yon HUBER und CROSBY (1929). Der monoaminha l t ige Nucleus tuber i s und der Nucleus hypo tha l amicus poster ior medial is yon Coturnix werden durch f luoreszierendc Fasern , die du tch das S t r a t u m cellulare i n t e rnum ziehen, mi t e inande r verbunden . Auch der Nucleus paravent r icu la r i s , dessen Pe r ika rycn n icht fluoreszieren, so]l durch auf leuchtende Faserzfige mi t dem S t r a t u m cellulare i n t e rnum in Verb indung s tehen; der mediale, dem Recessus p raeop t i cus zugewandte Teil des Nucleus supraopt icus enth~l t nur eine geringe Monoaminkonzen t ra t ion . Beim Vergleich der Befunde yon SHARe und FOLLETT (1968) mi t den eigenen f luoreszenzmikroskopischen und cy toarch i tek ton ischen Ergebnissen (OEHMKE, 1968) l inden sich Differenzen, die sich vor a l lem durch die Anwendung einer unterschiedl ichen N o m e n k l a t u r ergeben. SHARe und FOLLETT bezeichnen mi t Nucleus tuber is den Nucleus infundibular is (DIEeEN, 1962, vgl.

Monoaminfluoreszenz im Zwischenhim-Hypophysensystem (VSgel) 279

Abb. 12. Arias platyrhynchos. Paramedianschnitt. Fluoreszierende Faserzfige (~) im Verlaufs- gebiet der neurosekretorischen Bahn. N.J. Nucleus infundibularis, dorsale Grenzzone.

Ch.o. Chiasma opticum. Vergr. 180lath

SPATZ u.a., 1948; SPATZ, 1958). Das Stratum cellulare internum yon S~ARP und FOL~V, TT entspricht in unserer Terminologie z.T. dem dorsalen Abschnitt des Nucleus infundibularis, z.T. aber auch dem ventralen Abschnitt des Nucleus ventromedialis. Der Nucleus hypothalamicus posterior media]is ist der mediale Teil des Nucleus ventromedia]is (SPATZ, 1948). Auch in unserem Material ist in diesen Gebieten eine deutliche gelbgriine Fluoreszenz vorhanden. Eine fluores- zierende Faserverbindung vom Nucleus paraventricularis zum sog. Stratum cellulare internum haben wir aber nicht darstellen kSnnen. Die Perikaryen und das Neuropil des Nucleus paraventricularis sind in unseren Schnitten frei yon fluoreszierenden Aminen. In der Eminentia mediana haben wir i~hnlich wie SHARP und FOLLETT (1968) in der ~iuBeren Zone (Palisadensehicht) nur eine schwache Monoaminfluoreszenz beobachtet. In der subependymalen Schicht der Pars anterior der Eminentia mediana lieB sich auch bei Grfinfinken und Enten ein deutlicher Fluoreszenzstreifen regelm~Big darstellen. Die Pars posterior der

19 Z. Zellforsch., Bd. 101

280 H.-J. 0EItMKE :

Abb. 13. Carduelis chloris. Frontalschnit t . VSlliger Fluoreszenzverlust des Nucleus infundi- bularis (N.J.) 18 Std nach Verabfolgung yon 0,1 mg Reserpin. P N Pars nervosa der

I typophyse. N. I I I Nervus oculomotorius. Vergr. 180fach

Abb. 14. Emissionsspektrum der fluoreszierenden Perikaryen und Neuropilstrukturen. Maxi- mum bei 485 nm (unkorrigiert). Eichspektrum oben. (Gcmessen bei Carduelis chloris mit

dem Mikrospektrographen Leitz)

Monoaminfluoreszenz im Zwischenhirn-Hypophysensystem (VSgel) 281

Eminentia mediana yon Carduelis chloris und Anas platyrhynchos zeigt in der s Schicht im Gegensatz zu Coturnix (SHARP und FOLL]~TT, 1968) nur eine angedeutete Fluoreszenz. Ffir eine gleichms Verteilung des leuchtenden Materials fiber beide Anteile der Eminentia mediana findet sich in nnserem Material kein Anhaltspunkt. Inwieweit zwischen diesem fluoreszenzmikrosko- pischen Verhalten und der unterschiedlichen Paraldehydfuchsin-Anf~rbung des rostralen and des caudalen Abschnittes der Eminentia mediana ein Zusammen- hang besteht, mull noch gekls werden.

Die Herkunft der mit Paraldehydfuchsin elektiv f~rbbaren Faserelemente in der rostralen Eminentia mediana ist ein ungelSstes Problem (vgl. OKSCHE, 1967). Im elektronenmikroskopischen Material yon B~RN u.a. (1966; Zono- trichia leucophrys gambelii) lieB sich kein Unterschied in der Verteilung der Elementargranulatypen auf die rostrale und die caudale Eminentia mediana ermitteln. Diese Frage konnte auch nieht yon OEHMKE u.a. (1969; Passer domesticus) positiv gelSst werden. MATSUI (1969) findet dagegen bei der Taube, dab die in der rostralen Eminentia mediana recht zahlreichen Nervenendigungen mit 1500--1800/~ und 1000--1200 A groBen Granula im caudalen Abschnitt nur selten vorkommen; ffir einen ~hnlichen Unterschied scheinen auch unverSffent- liehte Nachuntersuchungen bei Zonotrichia leucophrys gambelii zu sprechen. Nach ASSEH~ACHE~ und CALAS (1969) sind Nervenendigungen mit etwa 1200 A groften Granula in der rostralen Eminentia mediana der Ente h~ufiger als in ihrem caudalen Absehnitt. ]~bereinstimmend wird angenommen, dab die 800---1000 A grol~en Granula Monoamintr~ger darstellen. Often ist aber die Frage nach den minimalen Substanzmengen, die ffir einen positiven fluoreszenzmikroskopischen Monoaminnachweis erforderlich sind.

Eigenartig erscheint die Beobachtung, dab in der ,,paraldehydfuchsin- positiven" Pars anterior die auf Monoamine hinweisenden Fluoreszenzph~nomene starker ausfallen als in der Pars posterior, obwohl die ]etztere eine kraftige Bahnverbindnng mit den aminhaltigen Tuberkernen besitzt. KOBAYASHI (1964) hat darauf hingewiesen, dab bei Passer montanus die histochemische Monoamin- oxydase-Reaktion auch in der Pars anterior der Eminentia mediana und in gewissen mit Paraldehydfuchsin farbbaren neurosekretorischen Perikaryen positiv ist. Ferner haben OEHMKE U.a. (1969) kleingranulare (Durehmesser etwa 1000/~) Perikaryen in einem medialen Kerngebiet des Nucleus supraopticus beschrieben. Sie erbrtern auch die Herkunft der ,,paraldehydfuchsin-positiven" Fasern der rostralen Eminentia mediana und ihre evtl. Beziehung zu einem aminergen System.

Ratselhaft ist auch die fluoreszenzmikroskopisch nachweisbare Verbindung zwischen dem rostralen Abschnitt der Eminentia mediana, dem Nucleus infundi- bularis und der lateralen Zellgruppe des Nucleus supraopticus. Auch SHARP und FOLLETT (1968) haben einen solchen Faserzug bei Coturnix coturnix japonica beschrieben. Bedeutung und Verlaufsrichtung dieser aminergen Bahn sind unbe- kannt. Ein zentripetaler Verlauf zum Nucleus supraopticus ware zu diskutieren, wenn man den stark fluoreszierenden Faserfilz des Neuropils und die im elek- tronenmikroskopischen Bild zahlreichen kleingranulierten Nervenendigungen, die bei Passer domesticus z.T. synaptischen Charakter haben (P~IEDXALNS und OXSCHE, 1969), berficksichtigt (vgl. hierzu FuxE und HSXFELT, 1966, 1967;

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HSKFELT, 1968). I n d iesem Zusammenhang daf t abe r n ich t f ibersehen werden, dab auch im Kerngeb i e t des Nucleus supraop t i cus Ganglienzellen mi t e twa 1000/k groBen Granu la v o r k o m m e n (Passer domesticus: OEHMKE U.a., 1969), yon denen solche Faserzf ige ausgehen kSnntcn. Al lerdings is t noch n ich t erwiesen, daB diese Zellen zu den aminergen Neuronen zu rechnen sind; zur Diskussion s tehen auch kle ingranul~re , ,pept iderge" (, ,releasing fac tors" produzierende) E lemente (vgl. OKSCHE, 1967 ; OEHMKE u . a . , 1969).

Der Ef fek t der Rese rp inbehand lung und die Ergebnisse der mikrospekt ro- graphischen Ana lyse haben gezeigt, daB ffir die Fluoreszenz der kleinzell igen Tuberkerne der VSgel Monoamine ve ran twor t l i ch sind. Noradrena l in und Dop- amin s ind ]edoch n ich t ohne weiteres mikrospek t rograph i sch vone inander zu unterscheiden. E r s t die Durchff ihrung der HC1-Behandlung nach BJORKLUND, EHINGER und FALCK (1968) k a n n f luoreszenzspektrographisch eine Aussage fiber das Vorl iegen von Norad rena l in oder D o p a m i n erbringen. An unserem Griin- f inken- und E n t e n m a t e r i a l (gemessenes M a x i m u m des Emissionsspel~trums bei e twa 485 nm) ist diese En t sehe idung noch n ich t m6glieh. SHARP und FOLLETT (1969), die bei Coturnix auch nach E inwi rkung yon HC1-D~mpfen keine Ver- schiebung des bei 4 1 0 4 2 0 nm gemessenen Exzi tat ionsmaximums beobachten konnten , schlieBen daraus , daB das in ihrem H y p o t h a l a m u s m a t e r i a l fluores- z ierende Monoamin Noradrena l in und n ich t Dopa min sein mfiBte.

Zur funkt ione l len Bedeu tung der aminergen Nervenendigungen der Eminen t i a med iana is t zu bemerken, daB nach s te reo tak t i sehen Opera t ionen und Reserpin- I m p l a n t a t i o n e n a m H y p o t h a l a m u s von Coturnix neuerdings Zweifel bestehen, daB die biogenen Amine einen d i rek ten ak t iv i e renden EinfluB auf die photo- per iodisch ges teuer te Gonadenrcak t ion haben (SHXRP und FOLLETT, 1969a u. b).

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Dr. H.-J. OEHMK~ Anatomisches Insti tut der Universit~t, Lehrstuhl I 63 GieBen, Friedrichstr. 24