Summary
In the terminal axon of the motor end-plate in the diaphragm of albino rat we observed synaptic vesicles, mitochondria, and in some cases neurofilaments. Possibly the fibrillar components of the axoplasm are connected with the synaptic vesicles, which are located near the praesynaptic membrane. Probably there exists a functional relation between vesicles and neurofilaments.
In the diaphragm there appear degenerative changes when Soman (methyl-pinacolyloxy-phosphonylfluoride) has been applicated intraperitoneally. These are locally limited and extend to neuromuscular junctions as well as to muscle fibres. The extent of injury is very different in the various regions of necrosis, but in most cases there appears a dissolution of sarcolemma in the subneural infoldings probably preventing the production of acetylcholinesterase. In a more progressive state of poisoning the ultrastructural components of the muscle fiber are also injured. The destruction of muscle tissue caused by Soman is characterized by swelling of mitochondria, dissolving of its cristae, formation of myelin figures in mitochondria, pyknosis of nuclei, disappearing of the striation of muscle, and finally the decay of myofilaments.
Zusammenfassung
Im Terminalaxon der motorischen Endplatte aus dem Zwerchfell der Albinoratte beobachteten wir Synapsenvesikel, Mitochondrien und in manchen Fällen Neurofilamente. Die fibrillären Bestandteile des Axoplasmas stehen möglicherweise mit den Synapsenvesikeln in Verbindung, die in unmittelbarer Nähe der präsynaptischen Membran lokalisiert sind. Vermutlich besteht zwischen Vesikeln und Neurofilamenten eine funktionelle Beziehung.
Nach intraperitonealer Applikation von Soman (O-pinakolyl-methylphosphonsäurefluorid) erscheinen im Zwerchfell lokal begrenzte degenerative Veränderungen, die sich sowohl auf die neuromuskulären Verbindungen als auch auf die Muskelfasern erstrecken. Das Ausmaß der Schädigung ist in den einzelnen Nekrosebereichen verschieden, doch tritt in den meisten Fällen eine Auflösung des Sarcolemms im subneuralen Faltenapparat auf, wodurch vermutlich die Bildung von Acetylcholinesterase verhindert wird. In weiter fortgeschrittenen Stadien der Vergiftung werden auch die feinstrukturellen Bestandteile der Muskelfaser geschädigt. Anschwellung der Mitochondrien und Auflösung ihrer Cristae, Bildung von Myelinfiguren in den Mitochondrien, Pyknose der Zellkerne, Verschwinden der Querstreifung des Muskels und schließlich ein Zerfall der Myofilamente kennzeichnen eine durch Soman verursachte Zerstörung des Muskelgewebes.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
Similar content being viewed by others
Literatur
Anderson, P. J., and S. K. Song: Experimental myositis: A cytochemical and electron microscopic study of drug-induced degeneration. Proc. V. Int. Congr. Neuropath., p. 687–693. Amsterdam: Excerpta Medica Found. 1966.
Andersson-Cedergren, E.: Ultrastructure of motor end plate and sarcoplasmic components of mouse skeletal muscle fiber as revealed by three-dimensional reconstructions from serial sections. J. Ultrastruct. Res., Suppl. 1, 1–191 (1959).
Barrnett. R. J.: The fine structural localization of acetylcholinesterase at the myoneural junction. J. Cell Biol. 12, 247–262 (1962).
Bauer, W. C., J. M. Blumberg, and S. I. Zacks: Short and long term ultrastructure changes in denervated mouse motor end plates. Proc. IV. Int. Congr. Neuropath., vol. II, p. 16–18. Stuttgart: Georg Thieme 1962.
Beams, H. W., and T. C. Evans: Electron micrographs of motor end-plates. Proc. Soc. exp. Biol. (N.Y.) 82, 344–346 (1952).
Birks, R., B. Katz, and R. Miledi: Physiological and structural changes at the amphibian myoneural junction in the course of nerve degeneration. J. Physiol. (Lond.) 150, 145–168 (1960).
Blumberg, J. M., S. I. Zacks, and W. C. Bauer: Ultrastructure of neuromuscular junction in Myasthenia gravis. Proc. IV. Int. Congr. Neuropath., vol. II, p. 22–24. Stuttgart: Georg Thieme 1962.
Coërs, C., et E. de Harven: La microscopie electronique de la jonction neuro-musculaire humaine. Proc. IV. Int. Congr. Neuropath., vol. II, p. 7–16. Stuttgart: Georg Thieme 1962.
Couteaux, R.: Motor end-plate structure. In: The structure and function of muscle. Vol. I: Structure p. 337–380. New York: Acad. Press 1960.
Erdmann, W. D., H. Dal Ri u. G. Schmidt: Die Bedeutung eines „synaptischen Transformationsprinzips“ für neuropharmakologische Effekte, demonstriert am Beispiel des Curarins. Naunyn-Schmiedebergs Arch. exp. Path. Pharmak. 244, 351–361 (1963).
Fischer, G.: Mündl. Mitt.
Harven, E. de, and C. Coërs: Electron microscope study of the human neuromuscular junction. J. biophys. biochem. Cytol. 6, 7–10 (1959).
Jonecko, A.: Über die Hemmung der histochemischen Azetylcholinesterase-Reaktion an der motorischen Endplatte und der Ali-Esterasen-Reaktion in Lunge und Darm durch Vergiftungen mit Cholinesterase-Inhibitoren. Z. mikr.-anat. Forsch. 74, 108–120 (1965).
Koelle, G. B., and C. G. Gromadzki: Comparison of the gold-thiocholine and gold-thiolacetic acid methods for the histochemical localization of acetylcholinesterase and cholinesterases. J. Histochem. Cytochem. 14, 443–454 (1966).
Lehrer, G. M., and L. Ornstein: The ultrastructure of the mammalian neuromuscular junction (NMJ). Anat. Rec. 133, 303 (1959) (Abstr.).
Letterer, E.: Allgemeine Pathologie, S. 485. Stuttgart: Georg Thieme 1959.
Nieberle u. Cohrs: Lehrbuch der speziellen pathologischen Anatomie der Haustiere, 4. Aufl. (hrsg. von) P. Cohrs, S. 911. Stuttgart: Gustav Fischer 1962.
Preusser, H.-J.: Elektronenmikroskopische Untersuchungen über Strukturveränderungen im Zentralnervensystem der Albinoratte nach Intoxikation mit Soman. (Bisher unveröffentlicht.)
Reger, J. F.: Electron microscopy of the motor end-plate in rat intercostal muscle. Anat. Rec. 122, 1–16 (1955).
—: The ultrastructure of normal and denervated neuromuscular synapses in mouse gastrocnemius muscle. Exp. Cell Res. 12, 662–665 (1957).
—: The fine structure of neuromuscular synapses of gastrocnemii from mouse and frog. Anat. Rec. 130, 7–24 (1958).
—: Studies on the fine structure of normal and denervated neuromuscular junctions from mouse gastrocnemius. J. Ultrastruct. Res. 2, 269–282 (1959).
Robertson, J. D.: Recent electron microscope observations on the ultrastructure of the crayfish median-to-motor giant synapse. Exp. Cell Res. 8, 226–229 (1955).
—: The ultrastructure of a reptilian myoneural junction. J. biophys. biochem. Cytol. 2, 381–394 (1956).
—: Electron microscopy of the motor end-plate and the neuromuscular spindle. Amer. J. phys. Med. 39, 1–43 (1960).
Sabatini, D. D., K. Bensch, and R. J. Barrnett: Cytochemistry and electron microscopy. The preservation of cellular ultrastructure and enzymatic activity by aldehyde fixation. J. Cell Biol. 17, 19–58 (1963).
Scharenberg, K.: Histopathology of the voluntary muscle in myasthenia gravis. Proc. V. Int. Congr. Neuropath., p. 665–672. Amsterdam: Excerpta Medica Found. 1966.
Waser, P. G.: Diskussionsbeitr. Curare-Symposion in Zürich, Juni 1966.
Wohlfarth-Bottermann, K. E.: Die Kontrastierung tierischer Zellen und Gewebe im Rahmen ihrer elektronenmikroskopischen Untersuchung an ultradünnen Schnitten. Naturwissenschaften 44, 287–288 (1957).
Zacks, S. I., and J. M. Blumberg: Observations on the fine structure and cytochemistry of mouse and human intercostal neuromuscular junctions. J. biophys. biochem. Cytol. 10, 517–528 (1961).
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Preusser, H.J. Die Ultrastruktur der motorischen Endplatte im Zwerchfell der Ratte und Veränderungen nach Inhibierung der Acetylcholinesterase. Zeitschrift für Zellforschung 80, 436–457 (1967). https://doi.org/10.1007/BF00339332
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF00339332