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Der histochemisch nachweisbare Glykogenaufbau und-abbau in den Astrocyten und Ependymzellen als Beispiel einer funktionsabhängigen Stoffwechselaktivität der Neuroglia

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Zeitschrift für Zellforschung und Mikroskopische Anatomie Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

  1. 1.

    In Fortführung einer früheren Studie (Oksche 1958) wurden 40 Gehirne von Rana temporaria L., Erinaceus europaeus L., Glis glis (L.) und Rattus rattus, sowie operativ exzidiertes Material aus zwei menschlichen Gehirnen mit histochemischen Glykogennachweismethoden untersucht.

  2. 2.

    Es wurde beobachtet, daß in ependymalen Gliazellen (Tanycyten) und Astrocyten ein Glykogenaufbau und -abbau vor sich geht, der mit dem physiologischen Aktivitätszustand des ZNS zusammenhängt. Solche Ependym- und Gliazellen sind räumlich Ganglienzellen zugeordnet, die sich ebenfalls durch Glykogenaufbau- und-abbau auszeichnen. Die zeitliche Folge und die topische Lokalisation dieser Glykogenbildung sind so, daß man vermuten kann, daß die ependymalen Tanycyten der niederen Wirbeltiere und Astrocyten an der Versorgung der Ganglienzelle mit Glucose wesentlich beteiligt sind. Die elektronenmikroskopische Feinstruktur des ZNS besagt, daß ein nicht gerichteter Diffusionsstrom von den Blutgefäßen bzw. vom Liquor zur Ganglienzelle kaum denkbar ist.

  3. 3.

    Die feinsten Ausläufer der Astrocyten und der ependymalen Tanycyten sind mit den terminalen Zellfortsätzen der Ganglienzellen in dem lichtmikroskopisch nicht mehr auflösbaren Bereich des ZNS zu einem fast lückenlosen dreidimensionalen Gefüge verflochten. Histochemisch findet man auch in diesem Strukturbereich Glykogen.

  4. 4.

    Da die Glykogenbildung nur bei niederen Wirbeltieren das ganze ZNS erfaßt, bei Säugern dagegen auf bestimmte Kerngebiete beschränkt bleibt, ist es verständlich, daß bei der biochemischen quantitativen Analyse größerer Areale des Säugergehirns diese lokale Glykogenanreicherung kaum in Erscheinung tritt.

  5. 5.

    Zu einer eindrucksvollen Glykogenbildung in den Gliazellen kommt es in der Winterstarre (Frosch), im Winterschlaf (Siebenschläfer, Igel) und in einem mehrtägigen pharmakologischen Schlafzustand (Ratte), der experimentell durch Megaphen erzielt wurde. Die histochemisch nachgewiesenen Glykogenmengen zeigten eine deutliche Beziehung zur Körpertemperatur, Schlaftiefe und Schlafdauer.

  6. 6.

    Das histologische Glykogenbild im Megaphenschlaf unterschied sich von dem Zustand im physiologischen Winterschlaf dadurch, daß nur im Winterschlaf eine starke Glykogenbildung auch in dem feinsten elektronenmikroskopischen Strukturbereich vorlag.

  7. 7.

    In der topischen Glykogenverteilung zeigten sich gewisse Unterschiede zwischen den einzelnen Hirnabschnitten. So wurde im tiefen Winterschlaf ein der Gefäßwand anliegender Glykogensaum im Großhirn (sowohl in der weißen, als auch in der grauen Substanz) beobachtet, dagegen nicht in der Medulla oblongata und im Rückenmark.

  8. 8.

    Nach dem Erwachen aus dem Winterschlaf (Siebenschläfer) schwand das Glykogen zuerst aus dem Rückenmark und der Medulla oblongata und erst dann aus der Großhirnrinde.

  9. 9.

    Wird das nur elektronenmikroskopisch erfaßbare Strukturgefüge der feinsten Ganglien- und Gliazellenausläufer durch gezielte Stichverletzung (Frosch, Ratte) zerstört, so wird in den ependymalen Tanycyten (Frosch) und Astrocyten (Ratte) des Wundrandes viel Glykogen gebildet, das nur an gliöse Strukturen gebunden ist. In operativ unterbrochenen Zellausläufern der Froschtanycyten kommt es dabei zu einer extrem starken Glykogeneinlagerung in dem stark aufgetriebenen proximalen Stumpf.

  10. 10.

    Auch beim Menschen kommt es im Randgebiet von Hirntumoren zu einer starken Glykogenanhäufung in den Astrocyten. Sie ist um so eindrucksvoller, je stärker die Astrocyten proliferiert sind. Der morphologische Wandel, der in der Formenreihe der progressiven Astrocytenreaktion sichtbar wird, geht offensichtlich mit entsprechenden Veränderungen im Zellstoffwechsel einher. Bemerkenswert ist, daß auch bei einigen Formen der Glykogenspeicherkrankheit, die sich durch eine Glykogenablagerung im ZNS auszeichnen, zahlreiche stark proliferierte, mit Glykogen überladene Astrocyten vorkommen.

  11. 11.

    Es wurde diskutiert, ob die an Gliazellen gebundene Glykogenbildung am Wundrand nicht einen Hinweis auf die Stauung eines glucosereichen Stoffstromes an der Unterbrechungsstelle der Strukturen enthält.

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Authors and Affiliations

  1. Anatomischen Institut der Universität Marburg a. d. Lahn, Deutschland

    A. Oksche

  2. Anatomisches Institut der Universität Kiel, Neue Universität, Eingang F 1, Deutschland

    A. Oksche

Authors
  1. A. Oksche
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Durchgeführt mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft und den Marburger Universitätsbund. — Mit wertvollem Material haben mich die Herren Prof. Dr. K. Niessing, Marburg, Prof. Dr. H. W. Pia, Gießen, Prof. Dr. H. Jacob, Marburg, und Dr. E. S. G. Schmidt, z. Zt. Buenos Aires, unterstützt. — Für technische Mitarbeit habe ich den Herren cand. med. E. Börner und cand. med. F. Wolff, für elektronenmikroskopische Präparate und Aufnahmen Herrn Dr. W. Vogell und Frl. B. Schüler, für Mikroaufnahmen Frl. E. Hauberg, Marburg, zu danken.

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Oksche, A. Der histochemisch nachweisbare Glykogenaufbau und-abbau in den Astrocyten und Ependymzellen als Beispiel einer funktionsabhängigen Stoffwechselaktivität der Neuroglia. Zeitschrift für Zellforschung 54, 307–361 (1961). https://doi.org/10.1007/BF00338789

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