Demonstration of dense core vesicles by means of pyrogallol derivatives in noradrenaline containing neurones from the organon vasculosum hypothalami ofLacerta

  • H. G. Baumgarten
  • H. Braak
  • H. Wartenberg
Article

Summary

Difficulties to demonstrate the storage sites of noradrenaline by means of electronmicroscopy in neurones from the nucleus ependymalis hypothalami ofLacerta have been overcome by pretreatment of animals with 5-hydroxydopamine and 5-hydroxydopa. 5-hydroxydopamine which has been shown to act as a false sympathetic transmitter in the peripheral nervous system is specifically taken up and stored by dense core vesicles from the noradrenaline neurones while the storage sites of serotonin containing neurones do not concentrate this pyrogallol analogue. A reduction in the number of dense core vesicles from the serotonin storing neurones might indicate that both substances are capable of releasing tryptamine-like substances besides replacing catecholamines. This observation was confirmed by measurements of the noradrenaline- and serotonin-depletion from the brain following pretreatment of animals with both pyrogallol analogues. Moderate doses of 5-hydroxydopamine and 5-hydroxydopa (100 mg/kg) caused a considerable decrease in the concentration of serotonin whereas the loss of noradrenaline was lower. The effect of the amino acid on the content of brain-monoamines was more pronounced than the effect of the amine itself. It is suggested that a pretreatment of animals with 5-hydroxydopa and/or 5-hydroxydopamine will provide a safe identification of catecholamine storing neurones in the central nervous system — a prerequisite for studies of the organization of synaptic connections from noradernergic and dopaminergic neurones to their effectors.

Keywords

Serotonin Noradrenaline Catecholamine Dopaminergic Neurone Peripheral Nervous System 

Zusammenfassung

Durch Vorbehandlung von Eidechsen mit 5-Hydroxydopa und 5-Hyoxydopamin, die in Speichervesikel peripherer noradrenerger Neurone aufgenommen werden, gelang es, die Speicherorte von Noradrenalin in Neuronen des Nucleus ependymalis hypothalami elektronenmikroskopisch sichtbar zu machen. 5-Hydroxydopamin wird von Vesikeln der Noradrenalinneurone spezifisch aufgenommen und gespeichert; durch die Vorbehandlung erscheint in den bei Anwendung konventioneller Fixierungstechnik leeren Vesikeln ein elektronendichter Kern. Die Vesikel von serotoninhaltigen Neuronen des gleichen Kerngebietes vermögen die Pyrogallolanalogen nicht zu speichern. Nach Vorbehandlung mit beiden Substanzen ist jedoch die Zahl mäβig elektronendichter Granula in den serotoninspeichernden Neuronen deutlich verringert. Dieser Befund läßt vermuten, daß die verwendeten Pyrogallolabkömmlinge nicht nur endogene Catecholamine in ihren Speichercompartments ersetzen, sondern auch serotoninähnliche Substanzen freisetzen. Diese Vermutung wird durch die Ergebnisse quantitativer Messungen bestätigt: Mittlere Dosen von 5-Hydroxydopa und 5-Hydroxydopamin (100 mg/kg) führen zu einem beträchtlichen Abfall der Serotoninkonzentration im Gehirn, während die Minderung des Noradrenalingehaltes im Gehirn nicht so ausgeprägt ist. Die Wirkung der Aminosäure auf die Freisetzung von Gehirnmonoaminen übertrifft die Wirkung des Amins beträchtlich. Die Vorbehandlung von Versuchstieren mit Pyrogallolverwandten gestattet eine sichere elektronenmikroskopische Identifizierung von catecholaminspeichernden Neuronen im Zentralnervensystem, eine Voraussetzung für Studien über die Organisation der synaptischen Verbindungen noradrenerger und dopaminerger Neurone im Gehirn.

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References

  1. Bargmann, W., E. Lindner u.K. H. Andres: Über Synapsen an endokrinen Epithelzellen und die Definition sekretorischer Neurone. Untersuchungen am Zwischenlappen der Katzenhypophyse. Z. Zellforsch.77, 282–298 (1967).Google Scholar
  2. Baumgarten, H.-G., u.H. Braak: Catecholamine im Gehirn der Eidechse (Lacerta viridis undmuralis). Z. Zellforsch.86, 574–602 (1968).Google Scholar
  3. Bertler, A.: Effect of reserpine on the storage of catecholamines in brain and other tissues. Acta physiol. scand.51, 75–83 (1961).Google Scholar
  4. —, andB. Waldeck: A method for the fluorimetric determination of adrenaline, noradrenaline and dopamine in tissues. Kgl. Fysiogr. Sällsk. Lund Förh.28, 121–123 (1958).Google Scholar
  5. Braak, H.: Zur Ultrastruktur des Organon vasculosum hypothalami der Smaragdeidechse (Lacerta viridis). Z. Zellforsch.84, 285–303 (1968).Google Scholar
  6. — u.B. Falck: 5-Hydroxytryptamin im Gehirn der Eidechse (Lacerta viridis undLacerta muralis). Z. Zellforsch.90, 161–185 (1968).Google Scholar
  7. Devine, C. E., andF. O. Simpson: Localization of tritiated norepinephrine in vascular sympathetic axons of the rat intestine and mesentery by electron microscope autoradiography. J. Cell Biol.38, 184–192 (1968).Google Scholar
  8. Folkow, B., J. Häggendal, andB. Lisander.: Extent of release and elimination of noradrenaline at peripheral adrenergic nerve terminals. Acta physiol. scand., Suppl.307, 1–38 (1967).Google Scholar
  9. Grillo, M. A.: Electron microscopy of sympathetic tissues. Pharmacol. Rev.18, 387–399 (1966).Google Scholar
  10. Häggendal, J.: An improved method for fluorimetric determination of small amounts of adrenaline and noradrenaline in plasma and tissues. Acta physiol. scand.59, 242–254 (1963).Google Scholar
  11. Hökfelt, T.: On the ultrastructural localization of noradrenaline in the central nervous system of the rat. Z. Zellforsch.79, 110–117 (1967).Google Scholar
  12. Luft, J. H.: Improvements in epoxy resin embedding methods. J. biophys. biochem. Cytol.9, 409–414 (1961).Google Scholar
  13. Norberg, K. A.: Transmitter histochemistry of the sympathetic adrenergic nervous system. Brain Res.5, 125–170 (1967).Google Scholar
  14. Reynolds, E. S.: The use of lead citrate at high pH as an electronopaque stain in electron microscopy. J. Cell Biol.17, 208–212 (1963).Google Scholar
  15. Richardson, K. C.: Electron microscopic identification of autonomic nerve endings. Nature (Lond.)210, 756 (1966).Google Scholar
  16. Robertis, de, E.: Adrenergic endings and vesicles isolated from brain. Pharmacol. Rev.18, 413–423 (1966).Google Scholar
  17. Thoenen, H., W. Haefely, K. F. Gey, andA. Hürlimann: Diminished effect of sympathetic nerve stimulation in cats pretreated with 5-hydroxydopa; formation and liberation of false sympathetic transmitters. Naunyn-Schmiedebergs Arch. Pharmak. exp. Path.259, 17–33 (1967).Google Scholar
  18. Tranzer, J. P., andH. Thoenen: Electronmicroscopic localization of 5-hydroxydopamine (3,4,5-trihydroxy-phenyl-ethylamine), a new ‘false’ sympathetic transmitter. Experientia (Basel)23, 743 (1967).Google Scholar
  19. Wartenberg, H., u.H.-G. Baumgarten: Elektronenmikroskopische Untersuchungen zur Frage der photosensorischen und sekretorischen Funktion des Pinealorgans vonLacerta viridis undL. muralis. Z. Anat. Entwickl.-Gesch.127, 99–120 (1968).Google Scholar
  20. Wood, J. G., andR. J. Barrnett: Histochemical demonstration of norepinephrine at a fine structural level. J. Histochem. Cytochem.12, 197–209 (1964).Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1969

Authors and Affiliations

  • H. G. Baumgarten
    • 1
    • 2
  • H. Braak
    • 1
    • 2
  • H. Wartenberg
    • 1
    • 2
  1. 1.Anatomisches InstitutUniversität HamburgDeutschland
  2. 2.Anatomisches InstitutUniversität KielDeutschland

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