Histologische und elektronenmikroskopische Untersuchungen über die Cerebraldrüse von Polyxenus lagurus (L.) (Diplopoda, Penicillata)

Summary

• 1. The paired cerebral gland of Polyxenus lagurus is an endocrine organ. It lies directly lateral to the tritocerebral ganglia and is innervated by the nervus glandulae oerebralis. The organ is not ensheathed by connective tissue and extends freely into the hemocoele. It consists of two structurally different regions, viz. a basophilic part adjacent to the brain and a lateral acidophilic region.

• 2. The basophilic portion traversed by the nervus glandulae cerebralis is composed of gland cells with large, round nuclei, few and small mitochondria and numerous Golgi complexes. Small secretory granules are pinched off from Golgi cisternae and unite to form huge irregular vacuoles whose content is heterogenous and of low electron density.

• 3. The acidophilic region contains gland cells without processes and few glialike cells. Between these the terminal branches of the nervus glandulae cerebralis are found, and a system of lacunae which communicate with the surrounding hemolymph. The cell surfaces are often vesiculated near the lacunae. Microvilli of gland cells are not rarely extending into hemolymph spaces. The nuclei are lobated. Mitochondria are more numerous and larger than in the other region of the gland. Golgi complexes are both large and abundant; the maximal diameter of the secretory vacuoles formed by their cisternae is 1.7–1.8 μm. The content of the secretory vacuoles is granular and electron dense. In animals not close to molting it shows a regular pattern of light spots and frequently parallel stacks of lamellae. The bounding membrane of the larger vacuoles may appear fragmented in places. Large vacuoles of low density are relatively rare.

• 4. Changes in the axons of the nervus glandulae cerebralis are noticeable as early as 24 hours after experimental induction of molting. They are then filled with large presumably neurosecretory granules of 1200–1800 Å diameter which had been absent before. Pine structural changes are also recognizable in the acidophilic gland cells. Just before molt the cisternae of the granular endoplasmic reticulum bear regular, blisterlike expansions. Cisternae are no longer recognizable between the secretory vacuoles. Free ribosomes increase in number in these spaces. Golgi cisternae are shortened but show beaded expansions. The flaky content of the inner cisternae resembles that of the secretory vacuoles. The content of all secretory vacuoles is of uniformly high electron density and without light spots or parallel striations.

• 5. The results are discussed and compared with those of other studies of comparable organs in related animals.

Zusammenfassung

• 1. Die paarige Cerebraldrüse von Polyxenus lagurus ist eine endokrine Drüse. Sie liegt den Tritocerebralganglien seitlich dicht an und wird vom äußerlich nicht sichtbaren Nervus glandulae cerebralis innerviert. Sie besitzt keine Bindegewebshülle, sondern ragt frei in einen Hämolymphsinus. Die Cerebraldrüse setzt sich aus zwei Bereichen zusammen, einem basophilen und einem lateralen acidophilen. Diese unterscheiden sich auch bezüglich ihrer Feinstruktur.

• 2. Der basophile Bereich setzt sich aus Drüsenparenchymzellen zusammen, zwischen denen der Nervus glandulae cerebralis verläuft. Die Zellen sind durch zahlreiche Golgi-Komplexe gekennzeichnet. Von deren Zisternen werden kleine Sekretgrana abgeschnürt, die sich zu unregelmäßig geformten Sekretvakuolen mit elektronenoptisch wenig dichtem Inhalt vereinigen.

• 3. Der acidophile Bereich setzt sich aus Drüsenzellen und wenigen gliaartigen Zellen zusammen. Zwischen diesen verlaufen die Endverzweigungen des Nervus glandulae cerebralis und ein System von Lakunen, das mit dem umgebenden Hämolymphsinus kommuniziert. Die Zelloberflächen lassen oft Vesikulationen erkennen. Nicht selten findet man in lokalisierten Hämolymphräumen Mikrovilli der angrenzenden Drüsenzellen. Golgi-Komplexe sind sehr häufig, die an ihren Zisternen entstehenden Sekretvakuolen kugelig oder ellipsoid. Der maximale Durchmesser der Sekretvakuolen beträgt 1,7–1,8 μm. Ihr Inhalt ist granulär und elektronendicht. Bei Tieren, die nicht unmittelbar vor einer Häutung stehen, zeigt er rasterartige Aufhellungen und häufig parallele Lamellenstapel. Die Hüllmembranen der größeren Vakuolen sind stellenweise fragmentiert.

• 4. Wird experimentell die Häutung in Gang gesetzt, so sind bereits 24 h später Veränderungen in den Axonen des Nervus glandulae cerebralis festzustellen. Sie sind jetzt mit vermutlich neurosekretorischen Granula von 1200–1800 Å Durchmesser angefüllt. Auch in den acidophilen Drüsenzellen sind Veränderungen der Feinstruktur zu erkennen. Die Zisternen des endoplasmatischen Retikulum zeichnen sich durch blasige Erweiterungen aus. Zwischen den Sekretvakuolen sind keine Zisternen mehr zu finden. Dort hat sich die Menge der freien Ribosomen vergrößert. Die Golgi-Zisternen sind perlschnurartig angeschwollen und haben einen elektronendichten Inhalt, der dem der Sekretvakuolen gleicht.

• 5. Die Ergebnisse werden diskutiert und denen gegenübergestellt, die von anderen Autoren bei der Untersuchung vergleichbarer Organe verwandter Tiere erzielt worden waren.