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Zum Stofftransport im Zentralnervensystem der Vertebraten

Autoradiographische Untersuchungen mit P-32-Orthophosphat, H-3-Histidin, H-3-Cytidin und H-3-Uridin an Mäusen und Fischen

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Zeitschrift für Zellforschung und Mikroskopische Anatomie Aims and scope Submit manuscript

Summary

By means of micro-autoradiographic techniques, incorporation and transport of P-32-orthophosphate, H-3-histidine, H-3-cytidine, and H-3-uridine are determined in the brain of 45 Brachydanio rerio Ham. Buch. (Cyprinidae, Pisces) and 58 mice. The substances are given intraperitoneally. Special attention is paid to the nutritional situation in the distal fibrous regions.

  1. 1.

    With increasing incubation periods (2–64 hours) relatively more P-32 labelled orthophosphate is incorporated into the fibrous zones of the area striata, the fascia dentata, and the cerebellum (mouse) than into the corresponding cell-body containing layers. This observation speaks for a transport from the cell-bodies to their fibres.

  2. 2.

    In agreement with the results obtained with P-32-orthophosphate, the findings after application of H-3-histidine (incubation period: 30 minutes–128 hours) clearly suggest a migration of labelled proteins; the migration of proteins, however, is slower than that of the phosphate compounds.

  3. 3.

    A protein migration is also found in the tectum opticum and the corpus cerebelli (fish). There is no relation between the dose and the degree to which radioactivity is shifted from the cell-body to the fibres (incubation period: 11 minutes–192 hours).

  4. 4.

    In all brain structures so far examined (mouse and fish) the increase of radioactivity in the macromolecular RNA — labelled with H-3-cytidine and H-3-uridine respectively — is restricted to the perikaryal region; these findings show clearly that there is no transport of the tracer that has been incorporated into the RNA from the cell bodies to the nerve fibres.

  5. 5.

    The results speak against protein synthesis at the distal end of the axons as well as the dendrites. If at all, protein synthesis in dentrites could only take place in their proximal regions which contain Nissl substance. Apart from the macromolecular RNA, which was particularly investigated in this study, all products of the perikaryon (mitochondria, neuronal vesicles, proteins, phosphorous compounds) migrate to the periphery, possibly with the aim to supply the terminal parts of the nerve fibres.

Zusammenfassung

Der Einbau und der Transport von intraperitoneal verabreichtem P-32-Orthophosphat, H-3-Histidin, H-3-Cytidin und H-3-Uridin wurde an 45 Gehirnen von Brachydanio rerio HAM. BUCH. (Cyprinidae, Pisces) sowie 58 Maushirnen mit Hilfe der mikroautoradiographischen Technik besonders im Hinblick auf die Ernährungsverhältnisse der distalen Nervenfaserbereiche untersucht.

  1. 1.

    Mit zunehmenden Inkubationszeiten (2 bis 64 h) wird in die Nervenfaserbereiche der Area striata, Fascia dentata sowie des Cerebellums des Maushirnes relativ mehr P-32-markiertes Orthophosphat eingebaut als in die zugehörigen Zellkörper-führenden Schichten, was für einen Transport von den Zellkörpern zu deren Fasern hin spricht.

  2. 2.

    In Übereinstimmung mit der P-32-Phosphat-Serie weisen die Ergebnisse nach H-3-Histidin-Applikation (30 min bis 128 h Inkubationszeiten) eindeutig auch auf eine Wanderung von markierten Proteinen hin, wobei der Proteintransport jedoch langsamer ist als der der Phosphorverbindungen.

  3. 3.

    Eine Proteinwanderung bestätigt sich auch an den untersuchten Fischhirnstrukturen des Tectum opticum sowie des Corpus cerebelli, wobei das Ausmaß der Radioaktivitätsverschiebungen (Inkubationszeiten von 11 min bis 192 h) zwischen Zellkörper- und Faserbereich dosisunabhängig ist.

  4. 4.

    Sowohl im Mausals auch im Fischhirn bleibt in allen untersuchten (Strukturen der Radioaktivitätsanstieg der mit H-3-Cytidin bzw. H-3-Uridin markierten makromolekularen RNS auf den perikaryalen Bereich beschränkt, was eindeutig gegen einen Transport des in die RNS eingebauten Tracers von den Zellkörpern in die Nervenfasern spricht.

  5. 5.

    Die vorliegenden Befunde sprechen eindeutig gegen eine eigene Proteinsynthese der distalen Nervenfaserendformationen, wobei sich Axon und Dendrit hinsichtlich der Eiweiß-versorgung nicht zu unterscheiden scheinen. Eine Proteinsynthese im Dendriten ist allenfalls möglich in dessen proximaler, noch Nissl-Substanz-haltigef Ansatzstelle am Zellkörper. Bis auf die im Rahmen dieser Arbeit genauer untersuchte makromolekulare RNS wandern alle Perikaryon-Produkte (Mitochondrien, neuronale Vesikel, Proteine, Phosphorverbindungen) peripherwärts möglicherweise zum Zwecke der Versorgung der Nervenfaserendformationen.

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  1. Zoologischen Institut der Universität Münster, Deutschland

    H. Rahmann

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  1. H. Rahmann
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Rahmann, H. Zum Stofftransport im Zentralnervensystem der Vertebraten. Zeitschrift für Zellforschung 66, 878–890 (1965). https://doi.org/10.1007/BF00342963

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