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Einfluß von 5-Hydroxytryptamin-(Serotonin-)kreatininsulfat auf die entwicklung von...

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Acta histoch em. B d, 63, S. 137 -1 48 (1978) Aus dem Anatomi schen lnstitut des Bereiches Medi zin (Charita) del' Humboldt-Universite.t zu Berlin (Komm . Dire kt or : Prof. Dr. sc. med .J. STAUDT) Einfluf von 5-Hydroxytryptamin-(Serotonin.)kreatininsulfat auf die Entwicklung von Cerebrocortexexpl antaten neonataler Ratten in vitro!) Effects of 5-hydroxytryptamine creatinine sulfate on development of the in vitro cultivated explants of the cerebrocortex of neonatal rats Von CLAUS PJ!'I STER und KARIN GOWOREK lVi it 4 Abbildungen (Eingogangen am 1. Juni 1978) Zusammenfassung Explantate des Cerebrocortex neonataler Ratten wurden unter Zugabe von 5-Hydroxytryptami n. kreatininsu lfat in einer Konzentration von 0, 1 mM' bis zu 15 DIV kul tiviert und fluoresoenzhiato- chemisch mittels del' Glyoxylsaure-v.heat r eaction" (LL.'\DVALL und BJORKLUXD 1974) untersucht. In Abhangigke it von K ultivabionsalter und/oder Pharmakoneinwirkungsdauer kon nten an de n un t er schi edli chen Zell- und Fasere lem ent en in den Explantaten unt erschied lich e E ffekte festgestellt werden. Auffiillig ist eine Re ta rdation des \Vachstums . N eben gelb -griinen Fl uorescenzpr odukt en, die als Stoffwe chselmc tabolit e des Serotonin int er - pretiert werden, k ommen im Explantatzen trum Zellen mit nach Glyoxylsaure-B ehandlung typi scher braun -gel b er F luore sce nz VOl' . Die Ergebnisse we rden im Hinbli ck auf die Rolle von N eurotran smit tern als d el' N eurogenese in Analogie zu neuroembryologischen Erge bn issen di skutier t. Summary Explants of the cerebro cortex of neonatal rats were cult ivated up to 15 DIV in addition to 5· hydroxytrypt amine creatinine sulfate at the fi nal concentration of 0.1 mM. Fluorescence histochemical investigations were accomplished with a m odified glyoxyli c acid "heat reaction" according to L INDVALL and B JORKLUND (1974). D ep ending on the duration of the cultivation and/or infl uence of the5-hydroxytryptamine creatinin e sulfate in varied fiber and cell e lements of the ex p la nts varied effec ts were found . The retardation of th e growth was striking. Yellow-greenish flu orescence is interpret ed as a fluorescence of the m etabol ic substa nces of the serotonin. Cells wit ha brownish- yellow fluor escen ce typical of 5 -hydroxytryptamine after treat ment with gl yoxylic acid in the ce nt re of the explan ts were fo und. Analogous to the findings of the n euroembryology in different species in situ the res ult swere interpreted with respect to role of th en eurotransmitters as modulators of then eurogenesis. 1) Mit, d ankenswert er Un ter stiitzung dur ch einen Forschungsauftrag des Ministeriums fill' H och - unci Fach s chulwesen d er DDR .
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Acta his tochem. B d, 63, S . 137-148 (1978)

Aus dem Anatomischen l nst it u t des Bereiches Medizin (Charita)

del' Humboldt -Universit e.t zu Berlin

(Komm. D ir ektor : Prof. Dr. sc. med. J . STAUDT)

Einfluf von 5-Hydroxytryptamin-(Serot onin.)kreatininsulfat auf dieEntwicklung von Cerebrocortexexplantaten neonataler Ratten in vitro!)

Effects of 5-hydroxytryptamine creatinine sulfate on development of the in vitrocultivated explants of the cerebrocortex of neonatal rats

Von CLAUS PJ!'ISTER und KARIN GOWOREK

lViit 4 Abbildungen

(Eingogangen am 1. Juni 1978)

Zusammenfassung

Explantate des Cerebrocortex neonataler Ratten wurden unter Zugabe von 5-Hydroxytryptami n.

kreatininsulfat in einer Konzentration von 0, 1 mM' bis zu 15 DIV kult iv ier t und fl uoresoenz hiato­

che m isc h mittels del' Glyoxylsaure-v.heat reaction " (LL.'\DVALL und BJORKLUXD 1974) unte rsucht .

In Abhangigkeit v on K ultivabionsalter und /oder Pharmakoneinwirkungsdauer ko nnten an de n

un terschiedli chen Zell- un d Fasere lem enten in den E xpl ant ate n unterschied lich e E ffekte festgest ell t

werden. Auffiill ig ist eine R etarda t ion des \Vachstums.

Neben gelb -griine n Fluorescenzprodukten, die a ls Stoffwechselmctabolite de s Serotonin inter ­

pretiert werden, k ommen im Explantatzen trum Zellen mit nach Glyoxylsaure-Behandlung typischerbraun-gel ber F luorescenz VOl' .

Die Ergebnisse werden im Hinblick auf die Rolle vo n Neurotransmittern a ls ~Iodulatoren del'N eurogen ese in Analogie zu neuroembryologischen Ergebnissen diskutiert .

Summary

Explants of the cerebrocor tex of neonatal rats were cultiva ted up t o 15 DIV in addition t o 5·

hydroxytryptam ine creatinine sulfa te at the fi nal concentration of 0.1 mM .Fluorescence histochemical investigations were accomplished with a m odified glyoxylic acid

"heat reaction" ac cording to L INDVALL and B JORKLUND (1974) . D ep ending on the duration of the

cult ivat ion and/or influence of the 5-hydroxytryptamine creatinine sulfa te in varied f iber and cell

elements of the ex plants varied effec ts were found . The reta rda t ion of th e growth was st r ik ing .

Yellow-greenish fluorescence is interpreted as a fluorescence of t he metabolic substances of the

seroto nin. Cells with a brownish- yellow fluorescen ce typical of 5-hydroxytryptamine after t rea tmentwith glyoxyli c ac id in the centre of the explants were found.

Analogous to the f indings of t he neuroembryology in different species in sit u t he results were

interpreted with respect to ro le of the neurotransmitters as modulators of the neurogen esis.

1) Mit, dankenswerter Unterstiitzung durch eine n Forschungsauftrag des Ministeriums fill' H och ­unci Fach schulw esen der DDR.

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138 C. PFISTER u nd K ARIK GOWOREK

Seit del' Entdeckung des Serotonin durch ERSPAl\IER (1953) un d seiner Isolierung

aus Hirngewebe durch Al\II:-O et al. (1954) ist di e Funkt ion diesel' Substanz als Neuro­transmitter und seine differen t e R olle in del' Ont ogenese des Vert ebraten-ZNS Gegen ­

stand vielfalt iger Untersuc hungen (BAKER und QUAY 1969).Die unterschi edli che Verteilung des 5-Hydroxytryptamills im CNS del' Vertebraten

konnte durch die Entwicklung ueuer und den kombinierten E insatz verschiedenerMethoden in den letzt en Jahron syst emat isiert werden . Besonders fluores cenzhisto­ehemische und kom biniert e Lasions- und neuroohemi sche E xpe rimente (SIlIIOK et a l.

1973, JACOBS et al. 1974, HALARIS et al . 1976) ha ben gezeigt, daB das gesa mte Sero­

t onin des Gehirns au s Perikarya im Nucleus raphes dorsali s et medi anus mesencephalistammt (DAHLSTROM und :FUXE 1965). F ur die Funktion diesel' Substanz als Neuro­t ransmitter spricht u. a . die 'I'atsache, daB nach t ot aler Entleerung des Hirns vonSerotonin mittels gezielt er Lasionen im entsprechenden mesen cephalen Areal resp.in Kornbination mit drastischen pharmakologischen Eingriffen durch p-Chlorphenyl­alanin, a ls Tryptophan-Hydroxylase-Inhibitor, Hypersexualitat , erhoht e Aggression,SchlafJosigkeit und gesteigerte Lokomotion resultieren. Die systemat ische Applika­t ion von Serot onin oder verwand te r chemischer Verbindungen zeigt offensichtlich

iiber eine Primarwirkung auf P olarisation und P ermeabilitat neuronaler Mernbranen

(WEIGHT und SALl\1OIRAGHI 1968, GROl\IOVA 1977) Effekte auf verhaltensma ffige undallgemein-physiologische Prozesse und eine vermutliche Beteiligung an del' Konsoli­

dierung von Gedachtnisinha lten .Unter dem Aspekt von Induktion und Morphogenese des Vertebraten-CNS und

del' ganz offensicht lich unt erschiedli chen , alters- und somit differenzierungsabhangi,gen Ansprechbarkeit des Gehirns fiir Praekursoren und/oder Struktura naloga vonNeurotrans mit tern allgemein , die als Psychopharmaka Bedeutung besitzen, sind beidem Bernuhen , modellhafte biologische Systeme zum St udium von Transmitter­wirkungen zu finden , B efunde von besonderem Interesse, die sowohl den Nachweisvon Serotonin in friihen Ontogenesestadien erbrachten als au eh eine um schriebeneWirkung exogen zugefiigter adrenerger Transmitter als Medi atoren del' friihen Onto­genese u. a. auch des Gehirns dargestellt haben (BUZNIKOV et al. 1964, 1968, 1970,1972, QUAY 1968, GUSTAFSON und TONEBY 1970, BURDEN und LAWRENCE 1973,EMANUELSON und PALEN 1975).

Fluorescenzhistochemische Untersuchungsmethoden fiir biogene Amine (FALCKund OWAN 1965, LINDVALL und BJORKLUND 1974a) haben den Vorteil gesicherterSpezifitat . Nachdem uns in vorausgeg angenen Untersuchungen die Adaptation del'

Glyoxylsaure-Technik von LmDvALL und BJORKLUND (1974a) an die histochemischn icht a ufgear beitet e Cere broco rtexkult ur gelungen (PFISTER und GOWOREK 1978 a )

und dam it ers te Studien zur Aufnahme exogenen Nora drenalins und DOPAminsmoglich waren (P FIsTER und GowoREK 1978b), haben wir nunmehr versucht, mit die­

sel' Technik den EinfJuB von Seroto nin auf die Entwicklung del' Kultur zu verifizieren ,

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Einfluts von 5-Hydroxytryptami--(Serotonin- )krcatininsulfat 139

Abb. 1. Cerebrocortex-Explantat in vitro. Explantatrand 1 DIV; 960: 1.

Material und MethodenE3 wurden Explantate vom Cerebrocortex neonataler Ratten in Maximow-Doppeiglasimmmern

bis 15 DIV kultiviert. Als Stutzsubstrat dienten vorbehandelte Deckglaschen unter Verwendung

von Hahnenplasma. Nahrrnerlium: 50 % EAGLES MEM, 17 % Hiihnerembryonalextrakt, 33 %

rnenschliches Plaeentarserum; Glueosekonzentration: 600 mg/l00 ml; pH = 7,2. Dem Nahrrnediurn

wurde 5-Hyciroxytryptamin-(Serotonin- )kreatininsulfat (Ferrak) mit einer Endkonzentration von

0,1 roM zugefugt.j>

65 Explantate in den Kultivationsstadien 2, 4, 7, 9 und 15 DIV wurden auf del' Basis del' Glyoxyl­

saure-Reaktion (LINDVALL und BJ(iRKL,-T~D 1974) fluoreseenzhistochemiseh untersueht (PFISTER und

GOWOREK 1978a):

grundliche s Spulen del' Kulturen in Phosphatapuffer bei Raumtemperatur

Absaugen rlcs Puffers mit Filterpapier

Inkubati:m del' Explantate in 2%ige Glyoxylsaure-Losung [Glyoxylsauremonohydrat., Merck (Darm­

stadt), in Phosphatpuffer] bei 0 his 5°C, 10 min

griindliches Spiilen in Phosphatpuffer

Trocknen del' Explantate mit oinem Fohn bei + 37°C, 10 his Iii min

Erhitz an del' Kulturen fur 6 min bei + 100 cC

Montage in Paraffinum liquid urn.

FI uorescenz mikroskopische U ntersuch ung:

Fllwval" des VEB Carl Zeiss Jena bei Auflichtfluorescenz untel' Vorwendung eines Kardioid-Konden­

SOl'S; Erregerfilter: BG 12/4 g, Sperrfilter: OG 1 bzw. OG 4.

Kont.rolle del' Reaktion auf Spezif'itat durch Weglassen del' Glyoxylsaure-Lnkubation.

Mikrophotographie: Exakta RTL 1000; Filmmaterial: ORvVO NP 27.

2) Fur intorossiorte technische Mitarbeit danken wir den modizinisoh-technischen Assistentinnen,

Frau K. LIEBEZEIT und Fr-I. C. FRAKZ.

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140 C. PFIST E it und KARIN GOWOREK

Befunde

Nach Appliks t ion von 5-Hydroxytryptamin(-Serotonin-)kreat ininsulfat bei einer

Endkonzentration von 0,1 m ll'! zeigt sich im Fluorescenzmikroskop in den unter­

schiedliehen Kultivationsstadien eine unterschiedliohe Morphol ogic des Explantatsund del' Waehstumszone und eine hinsichtlieh Farbe und Intensitat differente Fluo-rescenz:

1 DIV: Das Explantat ist deutli ch in ein dichtes, unspezifisch intensiv gelb fluores­cierendes Zentrum und eine Verdiinnungszone gegliedert. Im E xplantatzentrum sindschemenh aft groBe, runde Zellen und wenige kleine, intensiv gelb flu orescierende,offenbar niohtneuronale Elemente zu erkennen . Von Form und GroBe denen im Ex­plantat zentrum vergleichbar, konnen in del' Verdiinnungszone des Explantates st arkhyperplasti sehe, kreisrunde Zellen dargestellt werden, die naoh Ausbrennen des back­

ground 's eine sehwaeh griinlioh-blaue Fluorescenz im Cytoplasma behalt en ; Zellkernund Zellmembran sind klar abgrenzbar (Abb. 1). Einzelne diesel' Zellelemente werden"pinocytoseartig" vom Explantat abgeschniirt (Abb, 4). Die Auswaehstumszone zeigtganz vereinzelt diinne, nieht fluoreszierende Faserelemente , jedoeh keine Zellen .

2 DIV: Das gesamte Explantat erseheint st ark aufgehellt, ein zusammenhangendes,kompakte s E xplantat zentrum ist auf einen kleinen zent ra len Teil eingeengt . Gewebegleicher Konsist enz breitet sich Iakunenartig, ausgehend vom Zentrum, noch cinekurze Streeke in Ri ehtung E xplantstrand aus , Zwischen den Lakunen von Explan tat­zentrumgewebe, deutlicher jedoch in del' sicht bar breiteren Aufhellungszone sindFaserstrukturen und gelbfluoreseierende nicht-neuronale Zellelemente auszumachen(Abb. 2). Del' Erwahnung bediirfen vereinzelt vorkommende trapezoide Zellen inner­halb des Explantates. Die groBen hyperplasti schen Zellen , die bei 1 DIV fur das Ex­plantatzentrum oharakteristisch sind und die Aufhellungszone um saumen , sind bci2 DIV nicht mehr vorhanden .

Die Faserstrukturen im Explantatzcntrum und in del' Aufhellungszone flu oresoie­ren grunlich. Bei 2 DIV ist eine bre itere Auswaohstumszone vorhanden und durehfolgende Strukturen chara kt erisiert : Relativ wenige diinne und verzweigte Fasern,die nach UV-E inwirkung cine griinliehe F luoreseenz beha lten und von kleinen rundenZellen mit granularer eytoplasmat isehcr Gelbfluoreseenz umsaumt sind; in die Ver­zweigungsstellen del' Fasern in del' Auswachstumszone sind gelegentlieh Zellen einge­pallt, die cnt weder von trap ezoider Form und randate.ndiger griiner Fluoreseenz sindoder rund erseheinen und innerhalb des nieht reaktiven Cyto plasmas klumpige griineFluoreseenzprodukt e aufweisen.

4 DIV: Dem erneut kompakt erseheinenden, unspezifisch gelb flu oreseierenden Ex­plantatzentrum st eht in diesem Ent wicklungsstadium eine ext rem breite Aufhellungs-

Abb . 2. Cerebrocortex-Explantate in vitro. Waeh st ums zone, 2 DIV.a) 60: 1

b ) 154: 1c) 154 : 1.

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Abb.3. Cere bro cor te x -E xplan tate in vitro. 15 DIV.a ) Expla ntatzentrum ; 154 : 1b ) P oly gonale Aggregationen am Explantatrand; 154 : 1c) Polygonale Aggregationen am Explantatrand ; 384: 1.

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Einflul3 von 5-H ydroxy t ryp tamin-(Serot onin-)kreatininsulfat

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144 C. PFISTER und KARIN GOWOREK

zone gegenuber. In letzterer imponieren Faserstrukturen mit griinlicher Fluorescenz,

die sich vereinzelt in die fluorescenzoptisch kaum auszumachende Wachstumszone

fortsetzen, Aulier' wenigen kleinen nichtneuronalen Ze11elementen in del' Aufhe11ungs­

zone konnten keine fluorescierenden Ze11en gefunden werden

9 DIV: Nach 9 d Kultivation unter dem EinfluB von 5-Hydroxytryptaminkreatinin­sulfat ist vom Explantatzentrum ein kleiner Teil erhalten, der teilweise autolytischerscheint, in seinen kornpakten Anteilen intensiv gelb fluoresciert und vereinzeltkleine, kreisrunde, gelb-grim fluorescierende Zellelemente enthalt , Die auch in diesem

Entwieklungsst.adium sehr breite Aufhe11ungszone erseheint am Explantatrand ex­trern verdimnt. In der gesamten Aufhe11ungszone finden sich regelmallig geformte,

kleine, runde, schwach gelblich-grun fluoreseierende Zellen, die denen im Explantat­

zentrum gleichen.

In del' Auswachstumszone konnte fluoreseenzhistoehemsch kein Befund erhobenwerden.

15 DIV: Das Explantatzentrum fluoresciert nieht massiv; es enthalt voneinander

getrennte Anhaufungen blasiger, z. T. Cytoplasmafortsatze aussendender Ze11en, indenen der Ze11kern schemenhaft bis deutlieh zu erkennen ist. Das Cytoplasma einesTeils diesel' Ze11en fluoresciert braunlich bis braunlich-gelb. Die breite Aufhe11ungs­zone des Explantates ist angefiillt von mehreren Reihen polygonaler Aggregate, in

denen trotz optiseh guter Verifizierbarkeit keine zellularen Strukturen erkennbar

sind. Typisch ist eine polyedrische Portionierung dieser Aggregationen dureh nichtfluoreseente, klar tingierte Spaltraume, Die Aggregate enthalten, betont am Explan­tatrand, feinste, granulare, blaugriine Fluoreseentprodukte, die nach Ausbrennen derUntergrundfluorescenz erhalten bleiben (Abb. 3). Gelb fluoreseierende Faserelemente

wurden sowohl im Explantatzentrum als auch zwischen den polygonalen Aggrega­tionen der Aufhellungszone vereinzelt, abel' nieht reproduktiv beobaehtet.

In del' Auswachstumszone konnte auch in diesem Kultivationsstadium fluores­cenzhistoehemiseh kein Befund erhoben werden.

Diskussion

Die gemessen am Paraformaldehyd wesentlieh hohere Kapazitat von Glyoxylsauro mit biogenen

Aminen chemisch definierte fluoreseierende Kondensate zu bilden (BJORKLU~D, LINDVALL und

SVEXSSON 1972; AXELSSON, BJORKLUND, FALCK und SVENSSON 1973) wurde von LINDVALL und

BJORKT.FXD (1974) zur Ausarboitung einer hochsensitivon fluoreseenzhistoehemisehen Methode ge­

nutzt, mit del' ein distinkter Nachwci« von Noradrenalin und nOPAmin in Vibratomschmt.ton mog:­

l ich ist, Auf del' Basis del' Adaptation diesel' Methode an die histotochnisch nicht aufgearbeitete Ex­

plantatkultur des Cerebrocortox (PFISTER und Goworucx 1978a) interessierte nunrnehr die Frage,

ob dem 1ledium zugefiigtos Serotonin

1. im Vergleieh zu unbehandolten Kulturen Wachstums- und Differenziorungsleistung del' Ex­

plantate in vitro in Abhangigkoit von dol' Kultivationsdauer und/oder Einwirkungszeit des Trans­

mitters beeinflussen und

:? diese Veranderungen und das Giyoxylsauro-Kondonsat des 5-Hydroxytryptamin im F'luo­

roscenzmikroskop verifizierbar sind.

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Einflufl von 5-Hydroxytryptamin-(Serotonin-)kreatininsulfat 145

Unter dem EinfluB von 5-Hydroxytryptamin kommt es im Vergleich zu unbehandelten Kulturen

zu einer eindeutigen Retardation des Wachstums und teilweisen Autolyseerscheinungen (Abb. 4).

Am deutlichsten ist diese Retardation des W'achstums an den Faserelementen erkennbar mit der

Konsequenz einer fluorescenzoptisch kaum noch auszumachenden Auswachstumszone. Die Wachs­

tumshemmung betrifft aile Zellelemento bis auf einen groBzelligen Typ, der offensichtlich bis zur

viilligen Erschiipfung immer erneut aus dem Explantatzentrum nachruckt und bei 15 DIV die fur

das Serotonin-Glyoxylsaure-Kondensat typische gelb-braune Fluorescenz im Cytoplasma zeigt. Bei

diesen groBen Elementen handelt es sich so urn die einzige Zellart, die den mit dem Medium appli­

zierten Transmitter akkumuliert.

Die Tatsache, daf abgeleitet von der synaptischen Lokalisation der Adenylcyclase, die Akkumula­

tion von cAMP bei inkubierten Hirnsclmitten primar in neuronalen Zellen erfolgt (DE ROBERTIS

et al. 1967), konnte bei dem bekannten metabolisohen Zusammenhang von cAMP und synaptischen

Transmittern allgemein (FLOREDO et al. 1971) und uber clie adrenergen Rezeptoren (FURCHGOTT

1970) von cAMP unci Catecholaminen im besoncleren C.YlcAFEE et al. 1971, BAUDRY et al. 1976)

clarauf hindeuten, claB die in der Explantat-Aufhellungszone erscheinenclen hyperplastischen Zellen,

die bereits im Kultivationsalter von 2 DIV vollstandig autolysieren, miiglicherweise neuronale Zellen

sind. Da Kontrollversuche mit und ohne vorherige Serotoninbehandlung bei Weglassen der Glyoxyl­

saureinkubation Autofluorescenzen ausschlieflen, mussen wir davon ausgehen, daB die in den Ex­

plantatanteilen f1uorescierenden Produkte Glyoxylsaure-Kondensate im Ergebnis der 5-Hydroxy­

tryptamin-Behandlung sind. Stoffwechselmetabolite des Serotonin sind clabei nieht auszuschlieBen,

zumal LINDVALL unci BJORKL1JND (1974a) nach Glyoxylsaure-Begaeung von mit unterschiedlichen

Aminosauren und -derivaten praparierten Proteinmatrices deren spektrale Charakteristika und Fluo­

rescenzausbeute stucliert haben. Demnach karnen neben dem Serotonin selbst (relative Fluorescenz­

ausbeute = 125) noch 5-Hydroxytryptophan (relative Fluorescenzausbeute = 130), N-Acetyl-5­

Metoxytryptamin (relative Fluorescenzausbeute = 80) und N-Acetyl-5-Hyclroxytryptamin (relative

Fluorescenzausbeute = 60) als fluorescierende Glyoxylsaure-Kondensate mit vergleichbaren spek­

tralen Charakteristika in Frage, Fur eine eincleutige Aussage uber die chemische Natur der Fluo­

rescenzproclukte in unserem Untersuchungsmaterial ist eine mikrospektrofluorometrische Analyse

ebenso notwendig wie clie Arbeit mit Explantaten von in situ pharmakologisch vorbehancleltem

Tiermaterial (BLOOM uncl COSTA 1971, LIDBRINK et al. 1971, ROBERGEet al. 1972). Erfolgversprechend

durfte in diesem Zusammenhang cler Einsatz neurotoxischer Substanzen mit clem Effekt einer selek­tiven Degeneration von Serotoninsynapsen, -axonen unci eventuell -perikarya wie clie 6'- bzw. 7'­

hydroxylierten Serotoninclcrivate sein (BAUMGARTEN et al. 1972, BAUMGARTEN 197:~, LACHEN:\1AYER

und BAUMGARTEN 1974, JACOBSet al. 1977). Es kommt hinzu, daB die bei in situ-Experimenten mit

diesen Substanzen auftretende Problematik cler unzureichenden Passage cler Blut-Hirn-Schranke,

clie bekanntermaBen fur aile Amine gilt, bei cler Explantatkultur nicht auftritt.

Vorerst konnen wir die gelb-griinlichen Fluorescenzprodukte nicht naher verifizieren. Die braun­

gelbe Fluorescenz in clen Zellen cles Explantatzentrums bci 15 DIV clagegen wet-ten wir als Fluorescenz

des Kondensationsprocluktes von Serotonin, zumal LINDVALL und BJORKLUND (1974b, p. 5) fest­

stellten "their fluorescence was brownish-yellow.. . ".

Trotz dieser notwendigen methoclenkritischen Einlassungen sincl nach Applikation von 5-Hyclroxy­

tryptaminkreatininsulfat bei Anwendung cler Glyoxylsaure-"heat reaction" im Fluorescenzmikroskop

clie beschriebenen Effekte an Cerebrocortex-Explantaten mit eingeschrankter physiologischer Aus­

sage eindeutig und reproduzierbar auszumachen. Die Ergebnisse der vorliegenclen Stuclie sprechen

dafur, claB 5-Hyclroxytryptamin an Cerebrocortex-Explantaten in vitro ahnliche Effekte (s. a. GOD­

FREY et al. [1975]) hinsichtlich mcmbranassoziierter Funktions- unci Differenzierungsretarclation

hervorrufen, wie sie aus entsprechenclen auch embryologischen Experimenten in situ bei Avertebraten

unci Vertebraten bekannt sind (BUZNIKOV et al. 1964, 1968, 1970, 1972, QUAY 1968, GUSTAFSON

und TONEBY 1970, BAKE unci QUAY 1969, MEDOFF und GROSS 1971, DEEP 1972, PL1,CHINO 1972,BURDEK und LAWRENCE 1973, EMANUELSON und PALEN 1975). Genannt sei die Induktion von

Schwankungen cler elektrisehen Akt.ivitat von Neuronen cles visuellen Cortex unci Hippocampus

10 Acta histochem. Ed. 63

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146 C. P FISTER und K ARIN GOWOREK

in vivo lind in vitro (GROMOVA ot al. 1976 , GRmIOvA 1977) un rl die offensichtlich fu r d ie meisten

Neurone gii ltige depressive W irkung vou 5-Hy<lroxytryptamin a uf seroto n in -sens iti ve Neurone, d ie

v er mehrt in Tel- und D ien ceph al on ge fundo n wurden (\VEIGHT und STEFAXI>; 1965, \VEIGHT und

SAMORAGHI 1968). Del' typisch re ta rd ierende Effekt von LvTrypbophan , a ls Precursor des 5-Hydroxy.

tryptam in , a uf Hirnbildung und Sornitogene se (E1IANUELSOX un d P _U ES 1975) bedarf ebenso del'

Erwa hn ung wie die sti m ulierc nde R olle von Serotonin beim E inbau von 3H- T hym id in in di e Zellen

del' :Jleer schweinch enhau t in v itro (:\IAXN 1967) u rid del' p osit iv st im uliere nde E ffek t di esel' Substanz

auf das Waehstum vo n Fibroblasten in del' K ul tur (BOUCEK u nd ALVAREZ 1970).

:Jlorphometrisch e Untersuch ungen iib er den E influf3 vo n 5-Hydroxytryptami n auf Wach stum

unrl Differ enzierung vo n Ccrebroeo rt ex-Expla ntaten in v itro (GowOREK und P FISTER 197 8) m iissen

unsero E rgebnisse , m it :\Iitteln del' F tuor escenzhistochomie er hoben, erharten un d weitere Hinweise

a uf di e Vorg leichbarko it vo n Befundc n unt er i ll »ioo- und i ll vitro-Bedingungcn linter T ra nsmit.ter­

e in fl uf3 «rbringen ,

Literatur

A.MD' , A. H., CRAWFORD, B., and GADDI:M, J. H., The distribution of substa nce P and 5-hydrox y.

tryptamine in the central n er vou s system of the dog. J. Physiol , (L ond.) 126 , 596- 618 (1954).

AXELSSON, S., BJORKLU"D, A. , FALCK, B ., L IXDVALL, 0., and SVENSSON, I. . A. , Glyoxylic acid con ­

den sat ion: a ne w fluor escence method for t he histochemical dem onst ra tion of b iogenic mono ­

amines. Ada physio!. sea nd . 87 , 5 7 - 62 (1973).

B AKER, P . C., a nd Ql'AY, 'V . B ., i)-hydrox ytryptamine m etabolism in ea rly embryogenesis, and

t ho d evelopment of hrain and retinal t issues . A re view, B ra in R es. 12 , 273 - 295 (1969).

B AF DRY, M., MARTHES, ~I. - P. , a nd f'iClIwARTZ, J.-C., ~IOllulation in th e se ns it iv ity of noradrenerg ic

receptor s in t he C~S st ud ied hy t he res pons ive ness of the cyc lic AMP sys te m . Bra in R es. 116,

111 -1 24 (1976).

BA1:~lGA BTEX, H . G., Solektive che mis oh-induz.iorte Degenera t ion von Se ro ton inneu ro nen im R a t.t en­

gehirn . Ver h . Ana t.. Ges . 67 , 305 -308 (1973).

- BJ ORKLl.:ND, A.• H OLSTEIX, A . F ., ami NOBI:-\" , A ., Che m ical degenera tion of in dolamine axons

in rat brain by ii .6 -di hydroxy-tryptamine. Z. Zellfor sch . 129 ,256- 271 (1972).

BJ ORKLl'ND, A ., LINDVALL, 0. , and SVENSSON, L. A., Mechunisms of fl uophor e formation in t he

h istochem ica l glyoxylie acid met hod for m o n oarninns , Hist och emie 32, ll 3 -131 (1972) .BLOOM, F . E ., and COSTA, E ., The effects of drugs on sero to n ine rgic nerve termi nals . A<I\-. Cy to­

ph a rmacol. 1, :179 - 395 ( Ul71).

B OUCEK, R . J. , a nd ALVAREZ, T . R ,; 5·hyd ro xytryptam ine: A cy tos pec if ic growt h st im ulator of

cultured f ib roblasts. Scienc e 167 , 898 (1970).

BURDEN, H . W., and L AWItEXCE, I. E ., j r., P rese nce of biogenic am ines in ea rly r a t development.Am er . J. Anat. 136,251 - 257 (1973) .

B UZXIKOV, G. A., CHUDAKOVA, 1. V ., BERDYSHEVA, L. V., and VYAZMINA, N. M., The role of neur o­

humor s in early embryogenesis. II. Acetylcholine and catech olamine con t en t in developing

embryos of sea urchin. J. Embryo!. E xp. Morph. 20, ll9-128 (1968).

- and ZVEZKINA, X. D ., The 1'01 0 of neurohurno rs in early em bryoge nes is . I. Serotonin content

of .Ievc lop ing em bryos of sea urch in. a nd loach J . Embryo!. E x p. Morph, 12, 563-573 (1964) .

K OST, A . N ., K l'CHEROVA, N . F ., l\lNVZHOVAN, A. L., SUVO ROV, N . N ., and BERDYSHEVA, L . V .,

The ro le of neurohumors in early om bryogoson is, III. Pharmacological a na lysis uf t he role of neu­

ro hu mors in cleavage d ivisions. J . E mb ryo!. Exp. Morph . 23 , ;)49 - 569 (1970) .

SAKIIAROVA , A. \T. , i\lANl'KHIN, B . N ., a nd }IARKov A, L . N ., T he role of neurohurnors in ea rly

em bryogenesis . IV. F luo rom etric a nd h istochem ica l s t udy of seroton in in cleaving eggs a nd

la rvae of se a urch in . •J. E m bryo!. E x p . :.\Iorph. 27, 339- 351 (1972).

D .UU.STHOM, A., a n d F C X E , K .• E viden ce for the ex istenc e of m on oamine neurons in t he cent ra ln er vous sys te m . II. E xper imen tall y in duced changes in t he intraneurona l amine levels of bulb o ­

spinal neuron systems. Acta physiol, scand , 64 , Suppl. 247 , 1 - 36 ( 19ti5).

Page 11: Einfluß von 5-Hydroxytryptamin-(Serotonin-)kreatininsulfat auf die entwicklung von cerebrocortexexplantaten neonataler Ratten in vitro

EinfluB von 5.Hyrlroxytryptam in -(Serotonin -)kreatininsulfat 147

D EEB, S. S., I nhibiti on of clea vage a nd batchi ng of sea urchin embryos by serotonin . J . E xp . Zoo!'

181, 79 -86 (1972).

D E R OBERTIS, E. , R ODRIQUEZ, R ., AI,BERICI, :\1., BUTCHER, R . ' Y., and SUTHERLAKD, E . ' V., Sub­

cellula r distribution of aden yl cyclase and cyc lic phosp hodiest era se in ra t brain cortex. J. b iol.

Chern. 242 , 3487 - :H93 (1967).

EMAUELSSOX, H. , and P ALE:"', K. , Effects of I.- Trypt op han on Morphogenesis and Growth in the

Early Ch ick Bl astod erm . ' Vilh. R oux ' Ar ch . E ntw.mech . 177 , 1-17 (1975).

E RSPAMER, V., Uber den 5-Hydroxy tryptamin- (E nte ram in -) Gehalt des l\Iag en -Darmtraktes bei den

Wirbelti eren. Na turwi ss, 40 , 318- 319 (1953) .

FALCK , B. , a nd CH. OWlIIAN, A detailed methodological descrip t ion of t he fluorescence method for

t he cellula r demo nstration of biogeni c mo noam ines. Acta Un iv. Lund, Section II, No . 7, 1- 23

(1965) .

FLOREDO, K. '1'., BARNETT, R . J ., a nd GREEXGARD, P ., Cyclic 3' ,5'·nucleot ide P hosphod iester ase:

Cyto chemical Localization in Cereb ra l Cor tex. Scien ce 173 , 745-748 (1971).

F UItCHGOTT, R. F ., Pharmacological cha racterist ics of adrenergic receptors. F ed. Proc. 29, 1352

b is 1361 (1970).

GODFREY, E . 'V., KELSOX, P. G., SCHUIER, B . K., BREUER, A. C., and R ANSON, B. R., Neurons fromfetal rat, brain in a new cell cult ure sys te m : a multidisciplinary ana lysis. Brain Res. 90 , 1- 21

(1975) .GOWOHEK, K. , und P FISTEH, C., Mor phomet .rische Un te rs uchung en ub er den Einfl uB von 5-Hydroxy.

t ryptaminkreatinins ulfat auf das Wachstum vo n Cer ebrocortex-E x plantnten neon ataler R atten

in vitro. Z. mikrosko p .-anat. Forsch, (1978) in Vorbere itung .

GRO)!OVA, E . A., Serotoninergic and noradrenergic brain systems and their role in mech anisms of

memory . 5th. Intern. Symp. Neurobiol. Magd eb urg 1977, Ab stracts, p . 15.

- T CIIUBAKOV a nd XIKONOV (1976), zit. nach GRO)lOVA 1977.

G1JSTAFSON, '1'., and TONEBY, R ., On the role of serotonin and a cety lcholine in sea ur ch in morpho­

gen esis. Exp. Cell Res. 62,102-117 (1970) .

H ALAHIS, A. E. , JO:'>ES, B . E ., and 1'IOORE , R . Y. , Axonal transport in serotonin neurons of the

midbrain raphe. Bra in R es. 107 , 555- 574 (1976) .

J ACOBS, B . I. ., Srxiox, S. uI., R UDIY, D. D ., and THL'Lsox, 1'1. E., A quan titative mo de l for studying

serotonine rgic functi on in the rat. Brain R es. 124 , 271 - 28 1 (1977) .- ' ViSE, ' V. D ., and T AYLOR, K .l'I. , Differential be havioral and neur ochemical effects following

les ions of the dorsal or median raphe nuclei in ra t s. Brain R es. 79 , 353 -361 (1974).

LACIIENMAYER, L., und B AUMGARTEN, H . G., P ha rmako log ische Met.hoden zur Darstellung serotonin ­

haltiger Neuronensysteme im Rattenhirn. Verh . Anat. Ges. 68 , 349 - 352 (1974).

L IDBltlx K, P ., J ONSSOX, G. , a nd F ux s , K ., T he effect of imipra mi ne- like dru gs a nd antihist aminedrugs on upt ake me chanisms in t he centra l noradrenaline and 5-hydroxytryptamine neurons.

Neur oph armacology 10, 521 - 536 (1971).LINDVALL, 0., and BJORKLUND, A. , Th e Glyo xylic Acid Fluorescen ce Histoc hem ical Method: a De­

t ai led Account of the Methodology for the Visualization of Central Catecholam ine Neurons.

H ist och emis t ry 39,97 -127 (1974a) .

- The organiza t ion of t he a scending catecholam ine neuron system in the rat brain as reveal ed

by th e glyoxylic acid fluorescence method. Acta physio!. scand. Supp!. 412 , 1-48 (1974 b ).

MANN, P . R ., Effects of various subs tance s on D NA synthesis in guinea pig skin in v it ro . Nature

(London) 216 , 715 (1967).

l\ICAFEE, D . A., SCHORDERETT, 1'1., and GHEENGARD, P., Ade nos ine 3' ,5 ' -Mono phos phate in Nervous

Ti ssue : I ncrease Associa ted with Sy naptic Transmission . Science 171 , 1156 -1158 (1971).

MEDOFF, J., a nd GHOSS, J ., I n vitro ag gregation of mixed em bryonic k idney and nerve cells. I n­fl uence of Macro mo lecu lar Sy nth esis. J. Cell B ioI. 50 , 457 - 468 (197 1).

P FISTER, C., und GOWOREK, K. , D ie Anwendbarke it del' Glyoxylsaure-Techn ik zum Nach weis bio­gen er Amine in del' Cerebrocortex-Ku ltur del' Ratt e. Acta histo chern. 61 , 305 - 309 (197 8a ).

10 '

Page 12: Einfluß von 5-Hydroxytryptamin-(Serotonin-)kreatininsulfat auf die entwicklung von cerebrocortexexplantaten neonataler Ratten in vitro

148 C. PFISTER und KARl" GOWOREK

PFISTER, C., und GOWOREK, K., F luo reszenzhist ochemische Unter suchungen zur Aufnahme vo n

exogenem Noradrenalin und DO PAmin durch in vitro kultivierte Cerebrocortex-Explantate

der Ratte. Z. m ikrosk op .-anat. Forsch. 91 (1978b), im Druck .

PLUCHINO, S., Direct and I nd irect Effects of 5-H ydroxyt ryptam ine and Tyramine on Cat. Sm ooth

Mu scle. Naunyn-Schmi edebergs Ar ch . Pharrnako!' 272 , 189 - 224 (1972 ).

QUAY, 'V. B ., Com para t ive physiology of seroton in and me latonin. Adv. P harmacol. 6A, 283 - 293

(1968).ROBERGE, A. G., !\IISSALA, K ., and SOURKES, T . L ., Alpha-Methyltryptophan : Effect s on synthes is

and degradation of se ro tonin in the brain. Neuropharmacol. 11 , 197- 209 (1972) .

SALl\1OIRAGHl, G. C., and STEFAXlS, C. N., Patte rns of central neu rons resp onses to suspected trans ­

m it ters. Arch . ita!' Bi oI. 103. 705 - 724 (196;») .

SIMON, R. P ., GERSHON, :'II. D ., and BROOKS, D . C., The role of th e raphe nuclei in the regulation

of pon to -geni oulo-oecip ita l wa ve activi ty. B rai n Res. 58 , :~ 13 - 330 (1973).

\VElGHT, 1". F ., and SALMOIRAGHI, G. C., Serotonin Effects on Cen t ral Neuron s. Ad v . P harmacal.

6, 395 - 41:3 (1968 ).

Ans chrift del' Autoren : Dr. rer. nat. CLAUS P FISTER und OA Dr . m ed. K ARIN GOWOREK, Ana t omi­

sches l n st it ut des Be reiehes Medizin (Charit e) del' H umboldt-Univorsi tat zu Berlin, DDR - 104 Berlin,

Philippstrafio 12.


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