CSF contacting axons and synapses in the lumen of the pineal organ

Summary

Free-running, naked axons (diameter 2000 to 7000 Å) can be found in the lumen of the pineal organ. Their axoplasm contains microtubules, mitochondria as well as synaptic (diameter 350 to 450 Å) and granulated vesicles (diameter 500 to 1500 Å). In Pleurodeles waltlii, the axons in the pineal lumen form synapses on the free, apical surface of the pineal ependyma which is supplied with microvilli. In addition to usual cytoplasmic elements the innervated ependymal cells contain myeloid bodies and accumulations of glycogen granules. Without forming synapses these axons pass by and occasionally contact the inner and/or outer segments of the pinealocytes. The synapses found on the pineal ependymal cells furnish evidence of a neuronal control of these glial elements.

The nerve fibers of the pineal lumen are being compared with known CSF contacting axons; they resemble one another in their ultrastructure and synaptic connections. Therefore and since in amphibians the pineal lumen communicates with the 3rd ventricle, the axons of the pineal lumen are considered to represent CSF contacting axons and to belong to the so-called CSF contacting axon system of the brain.

In addition, the pineal CSF contacting axons are being compared with the following nerve fibers and terminals found in the pineal tissue: 1) axons containing large, granulated vesicles (diameter 1300 to 1500 Å) and terminating on the dendrites of nerve cells situated among the basal processes of the pinealocytes; 2) the synaptic ribbons-containing pinealocyte processes forming likewise synapses on the nerve cells; 3) the neurohormonal, synaptic semidesmosomes of pinealocytic processes on the lamina basalis separating the connective tissue spaces of the pia mater from the proper nervous tissue of the pineal organ; 4) the perivasal, autonomic nerve fibers of the pial septa. Though granulated vesicles of various diameters are present in all these terminals the greatest morphological similarity is found between the pineal CSF contacting axons and those nerve fibers containing large, granulated vesicles and forming axo-dendritic synapses on the pineal nerve cells. A similar nature and origin of both axons are suggested.

Zusammenfassung

Im Lumen des Pinealorgans können frei verlaufende, nackte Axone (Durchmesser 2000–7000 Å) beobachtet werden. Ihr Axoplasma enthält Mikrotubuli, Mitochondrien, synaptische (Durchmesser 350–450 Å) und granulierte Vesikel (Durchmesser 500–1500 Å). Bei Pleurodeles waltlii bilden die im Lumen des Pinealorgans verlaufenden Axone Synapsen auf der freien, apikalen Oberfläche der pinealen Ependymzellen. In den innervierten Ependymzellen kommen neben sonstigen Zytoplasmabestandteilen Myeloidkörper und Anhäufungen von Glykogengranula vor. Die Axone verlaufen am Innen- und Außenglied der Pinealozyten vorbei, können diese berühren, bilden aber dort keine Synapsen. Die auf den pinealen Ependymzellen nachgewiesenen Synapsen beweisen eine neuronale Kontrolle dieser Gliaelemente.

Die Nervenfasern des pinealen Lumens wurden mit bekannten Liquorkontaktaxonen verglichen. Sie ähneln einander in ihrer Ultrastruktur und ihren synaptischen Verbindungen. Aus diesem Grunde und da bei den Amphibien das pineale Lumen mit dem 3. Ventrikel kommuniziert, werden die Axone des pinealen Lumens als Liquorkontaktaxone und als Glied des sogenannten Liquorkontakt-Axonsystems des Gehirns angesehen.

Ferner wurden die pinealen Liquorkontaktaxone mit folgenden Nervenfasern und Endigungen verglichen, die im pinealen Gewebe vorkommen: 1) Axone, die große, granulierte Vesikel (Durchmesser 1300–1500 Å) enthalten und an den Dendriten von Nervenzellen endigen, welche zwischen den basalen Fortsätzen der Pinealozyten liegen; 2) Pinealozytenfortsätze, die synaptische Bänder enthalten und ebenfalls an diesen Neuronen Synapsen bilden; 3) die neurohormonalen, synaptischen Semidesmosomen von Pinealozytenfortsätzen an der Lamina basalis, die die bindegewebigen Räume der Pia mater vom eigentlichen Nervengewebe des Pinealorgans begrenzt: 4) die perivasalen, autonomen Nervenfasern der pialen Septen. Obwohl granulierte Vesikel verschiedener Durchmesser in allen diesen Terminalen vorhanden sind, stellten wir die größte, morphologische Ähnlichkeit zwischen den pinealen Liquorkontaktaxonen und denjenigen Nervenfasern fest, die große, granulierte Vesikel aufweisen und an den pinealen Neuronen axo-dendritische Synapsen bilden. Eine ähnliche Natur und Herkunft beider Axone werden angenommen.