Summary
After pretreatment of rats with Myofer (ferro-dextran complex) the uptake of this substance into circumventricular organs of the brain has been studied by means of light and electronmicroscopy. The results show that in these regions a partial barrier effect exists between blood and brain parenchyma. Generally the barrier effect is the result of impediments, which are connected in series. The morphological substratum of them is (1) the endothelium of the capillaries and (2) the limiting layer of the glial processes. In the parenchyma of the brain (cerebellum) the endothelial cell is sealed for this substance: the Myofer is taken up by the endothelium, but retained in the cells. In the circumventricular organs of the rat's brain (area postrema, epiphysis cerebri, subfornical organ, Organum vasculosum laminae terminalis, neurohypophysis, choroid plexus) the endothelial cells are leaky. Consequently one finds particles of Myofer inside the perivascular space. The inhibitory effect of the second barrier depends (1) on the concentration of Myofer in the perivascular space and (2) on the period, during which the limiting layer of the glial processes has been affected. The perivascular glial processes are the only cell elements which take up Myofer. Since the proportion of cells characterized as glial elements changes between the circumventricular organs, Myofer is detectable in different amounts within the various regions. Neuronal elements never contain Myofer.
Zusammenfassung
Nach Vorbehandlung mit Myofer (Eisen III-Dextran) wurde die Aufnahme der Testsubstanz in den circumventriculären Organen von Rattengehirnen mit dem Licht-und Elektronenmikroskop untersucht. Die Ergebnisse zeigten, daß ein partieller Schrankeneffekt zwischen Gefäß und Gehirn auch in diesen Regionen besteht. Im allgemeinen ist der Schrankeneffekt die Folge hintereinandergeschalteter Barrieren, deren morphologisches Substrat 1. das Gefäßendothel und 2. die Gliagrenzschicht sind. Im Parenchym der verschiedenen Gehirnteile ist die Endothelzelle für diese gegebene Substanz undurchlässig. Dabei wird Myofer zwar in die Zelle aufgenommen, aber total zurückgehalten. In den circumventriculären Organen des Rattengehirns (Area postrema, Epiphyse, Subfornikalorgan, Organum vasculosum laminae terminalis, Neurohypophyse, Plexus chorioidei) ist die Endothelzelle durchlässig. Daher findet man Myoferpartikel im perivasculären Raum. Der. „Hemmeffekt” der zweiten Barriere ist abhängig 1. von der Konzentration des Myofers in dem perivasculären Raum und 2. von der Zeitdauer, während der die Gliagrenzschicht beeinflußt wird.
Die perivasculären Gliafortsätze nehmen als einzige Zellelemente Myofer auf. Da der Anteil von Zellen mit Gliacharakter in den circumventriculären Organen wechselt, ist in den einzelen Regionen Myofer in unterschiedlicher Menge nachweisbar. Neuronale Elemente enthalten niemals Myofer.
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Literatur
Bakay, L.: The blood-brain barrier with special regard to the use of radioactive isotopes. In: Biology of neuroglia, ed. W. F. Windle, Springfield, Ill.: C. C. Thomas 1958.
Bodenheimer, T. S., Brightman, M. W.: A blood-brain barrier to perioxidase in capillaries sourrounded by perivascular spaces. Amer. J. Anat. 122, 249–268 (1968).
Breemen, V. L. van, Clemente, C. D.: Silver deposition in the central nervous system and the hematoencephalic barrier studied with the electron microscope. J. biophys. biochem. Cytol. 1, 161–165 (1955).
Brightman, M. W.: The distribution within the brain of ferritin injected into the cerebrospinal fluid compartments. II. Parenchymal distribution. Amer. J. Anat. 117, 193–220 (1965).
Brightman, M. W.: Intracerebral movement of proteins injected into the blood and cerebrospinal fluid in mice. In: A. Lajtha and D. H. Ford (eds.): Brain barrier systems. Progr. Brain Res. 29, 19–37 (1967).
Broman, T.: On basic aspects of the blood-brain barrier. Acta psychiat. scand. 30, 115–124 (1955).
Broman, T., Steinwall, O.: Model of the blood-brain barrier system. In: I. Klatzo and F. Seitelberger, Brain edema, pp. 360–366. Vienna-New York: Springer 1967.
Brown, P.: Albumin, connective tissue, and the blood-brain barrier. Bull. Johns Hopk. Hosp. 108, 200–207 (1961).
Dempsey, E. W., Wislocki, G. B.: An electron microscopic study of the blood-brain barrier in the rat, employing silver nitrate as a vital stain. J. biophys. biochem. Cytol. 1, 245–256 (1955).
De Robertis, E., Gerschenfeld, H. M.: Submicroscopic morphology and function of glial cells. Int. Rev. Neurobiol. 3, 1–65 (1961).
Edström, R.: An explanation of the blood-brain barrier phenomenon. Acta psychiat. scand. 33, 403–416 (1958).
—: Recent development of the blood-brain barrier concept. Int. Rev. Neurobiol. 7, 153–190 (1964)
Gray, E. G.: In: electron microscopy in anatomy, ed J. D. Boyd, pp. 54–61 London: Arnold 1961.
Hagey, H.: Elektronenmikroskopische Untersuchungen über die Feinstruktur der Blutgefäße und perivaskulären Räume im Säugetiergehirn. Ein Beitrag zur Kenntnis der morphologischen Grundlagen der sog. Blut-Hirn-Schranke. Acta neuropath. (Berl.) 1, 9–33 (1961).
—: Morphological compartments in the central nervous system. In: I. Klatzo and F. Seitelberger, Brain edema. pp. 285–302 Vienna-New York: Springer 1967
Hartmann, J. F.: Electron microscopy of the neurohypophysis in normal and histamintreated rats. Z. Zellforsch. 48, 291–308 (1958).
Horstmann, E.: Die Struktur der molekularen Schichten im Gehirn der Wirbeltiere. Naturwissenschaften 44, 448 (1957).
—, Meves, H.: Die Feinstruktur des molekularen Rindengraues und ihre physiologische Bedeutung. Z. Zellforsch. 49, 569–604 (1959).
Jouvet, M.: Biogenic amines and the states of sleep. Science 163, 32–41 (1969).
Karnovsky, M. J.: Vesicular transport of exogenous peroxidase across capillary endothelium into the T-system of muscle. J. Cell Biol. 27, 49A (1965).
King, L. S.: Some aspects of the hematoencephalic barrier. Ass. Res. nerv. ment. Dis. 18, 150–177 (1938)
Kuffler, S. W., Nicholls, J. G.: The physiology of neuroglial cells. Ergebn. Physiol. 57, 1–90 (1966).
Lasansky, A., Wald, F.: The extracellular space in the toad retina as defined by the distribution of ferrocyanide. A light and electron microscope study. J. Cell Biol. 15, 463–479 (1962).
Maynard, E. A., Schultz, R. L., Pease, D. C.: Electron microscopy of the vascular bed of rat cerebral cortex. Amer. J. Anat. 100, 409–433 (1957).
Peters, A.: Plasma membrane contacts in the central nervous system. J. Anat. (Lond.) 96, 237–248 (1962).
Reese, T. S., Karnovsky, M. J.: Fine structural localisation of a blood-brain barrier to exogenous peroxidase. J. Cell Biol. 34, 207–217 (1967).
Rivera-Pomar, J. M.: Die Ultrastruktur der Kapillaren in der Area postrema der Katze. Z. Zellforsch. 75, 542–554 (1966).
Rodriguez, L. A.: Experiments on the histologic locus of the hematoencephalic barrier. J. comp. Neurol. 102, 27–45 (1955).
Romeis, B.: Mikroskopische Technik. München: Leibniz Verlag 1948.
Schaltenbrand, G., Bailey, P.: Die perivaskuläre Piagliamembran des Gehirns. J. Psychol. Neurol. (Lpz.) 35, 199–276 (1928).
Schmidt, W.: Elektronenmikroskopische Untersuchung des intrazellulären Stofftransportes in der Dünndarmepithelzelle nach Markierung mit Myofer. Z. Zellforsch. 54, 803–806 (1961).
—: Licht-und elektronenmikroskopische Untersuchungen über die intrazelluläre Verarbeitung von Vitalfarbstoffen. Z. Zellforsch. 58, 573–637 (1962).
Spatz, H.: Die Bedeutung der vitalen Färbung für die Lehre vom Stoffaustausch zwischen dem Zentralnervensystem und dem übrigen Körper. Arch. Psychiat. Nervenkr. 101, 267–358 (1933).
Tschirgi, R. D.: Blood-brain barrier, chap. 4 p. 34–46 New York: P. B. Hoeber, Inc. 1952.
Wartenberg, H.: Experimentelle Untersuchungen über die Stoffaufnahme durch Pinocytose während der Vitellogenese des Amphibienoocyten. Z. Zellforsch. 63, 1004–1019 (1964).
—: The mammalian pineal organ: Electron microscopic studies on the fine structure of pinealocytes, glial cells and on the perivascular compartment. Z. Zellforsch. 86, 74–97 (1968).
Wartenberg, H., Gusek, W.: Licht-und elektronenmikroskopische Beobachtungen über die Struktur der Epiphysis cerebri des Kaninchens. In: J. Ariens Kappers and J. P. Schade, Structure and function of the epiphysis cerebri. Progr. Brain Res. 10, 296–316 (1965).
Weindl, A.: Zur Morphologie und Histochemie von Subfornikalorgan, Organum vasculosum laminae terminalis und Area postrema bei Kaninchen und Ratte. Z. Zellforsch. 67, 740–776 (1965).
Wislocki, G. B., Leduc, E. H.: Vital staining of the hematoencephalic barrier by silver nitrate and trypan blue, and cytological comparisons of the neurohypophysis, pineal body, area postrema, intercolumnar tubercle and supraoptic crest. J. comp. Neurol. 96, 371–413 (1952).
Wolfe, D. E.: The epiphyseal cell: An electron microscopic study of its intercellular relationship and intracellular morphology in the pineal body of the albino rat. In: J. Ariens Kappers and J. P. Schade, Structure and function of the epiphysis cerebri. Progr. Brain Res. 10, 332–376 (1965).
Wolff, J.: Beiträge zur Ultrastruktur der Kapillaren in der normalen Großhirnrinde. Z. Zellforsch. 60, 409–431 (1963).
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Dissertation unter Anleitung von Prof. H. Wartenberg.
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Dretzki, J. Licht-und elektronenmikroskopische Untersuchungen zum Problem der Blut-Hirn-Schranke circumventriculärer Organe der Ratte nach Behandlung mit Myofer. Z. Anat. Entwickl. Gesch. 134, 278–297 (1971). https://doi.org/10.1007/BF00519916
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