Über die Entstehung der Basalmembranlabyrinthe

Summary

The brains of embryonic and new-born rats were investigated by means of light- and electron microscopy with regard to the early formation of basement membrane labyrinths.

• 1. Though basement membranes are already found around the brain capillaries of embryonic rats from the 2nd week of pregnancy, sub- and interependymal basement membrane labyrinths are still absent.

• 2. Basement membrane labyrinths, being demonstrable for light microscopy by a periodicacid-bisulfite-aldehydethionin-method, appear around the 20th day after birth at certain places of the ventricular system. By means of electron microscopy, basement membrane labyrinths have first been detected at the 12th postnatal day.

• 3. The earliest interependymal basement membrane labyrinths are found in enlargements of the interependymal spaces near a distended Golgi apparatus. The contents of the labyrinths, being composed of a loose flocculent material, are of a lamellar structure. In the intercellular space the material is situated opposite bow-shaped excavations of local broadenings of cell membranes.

• 4. From the 12th postnatal day, plug-like duplications of basement membranes occur at the ependymal side of the pericapillar cells, which contain glycoproteids. The plugs of basement membranes are directed towards the ependymal layer. No connections between the interependymal basement membrane labyrinths and the plugs of pericapillary basement membranes exist within the first 30 days of life.

• 5. At the plasmalemma of ependymal cells bordering the interependymal labyrinths, and at the cell membrane of pericapillary cells, coated vesicles are to be found, which are fused with the cell membrane. The contents of these vesicles seem to be released into the developing labyrinths.

• 6. At the tubular ends of dictyosomes, coated vesicle-like structures can be demonstrated. In the environment of the Golgi apparatus many coated vesicles are situated; they can even be found between the Golgi apparatus and the walls of labyrinthś. Therefore the coated vesicles are considered to be transport vesicles, transporting the material which is formed in the Golgi apparatus towards the cell membrane.

• 7. Since the phylogenetic increase of the brain mantle is accompanied by loss of the long processes of ependymal cells that reach far into the brain, and since lower animals have no basement membrane labyrinths, it is suggested that the basement membrane labyrinths have a transport functions for material from the cerebrospinal fluid which in lower animals is assumed to be transported by the long processes of ependymal cells.

Zusammenfassung

Gehirne embryonaler und neugeborener Ratten wurden im Hinblick auf die frühe Entstehung der Basalmembranlabyrinthe licht- und elektronenmikroskopisch untersucht.

• 1. An den Hirngefäßen embryonaler Ratten der 2. und 3. Fetalwoche kommen zwar bereits Basalmembranen vor, sub- oder interependymale Basalmembranlabyrinthe fehlen aber noch.

• 2. Basalmembranlabyrinthe werden mit der Perjodsäure-Bisulfit-Aldehydthionin-Methode lichtmikroskopisch ab dem 20. Tag an umschriebenen Stellen des Ventrikelsystems gefunden; elektronenmikroskopisch treten die ersten Basalmembranlabyrinthe am 12. postnatalen Tag auf.

• 3. Die ersten interependymalen Labyrinthe erscheinen in Erweiterung der interependymalen Spalten in der Nähe von ausgedehnten Golgifeldern. Der Labyrinthinhalt besteht aus einer feinflockigen Substanz. Diese liegt wolkenartig angehäuft gegenüber bogenförmigen Ausbuchtungen lokal verbreiterter Zellmembranen. In Ausbildung begriffene Labyrinthe zeigen eine lamelläre Gliederung.

• 4. Ab dem 12. postnatalen Tag treten auch an den Basalmembranen der pericapillären Zellen, in denen lichtmikroskopisch Glykoproteide nachweisbar sind, zapfenartige Duplikaturen auf. Die Zapfen sind überwiegend ependymwärts gerichtet. Verbindungen zwischen den Basalmembranzapfen und den interependymalen Basalmembranlabyrinthen werden in den ersten 30 Lebenstagen nicht gefunden.

• 5. Sowohl an den die interependymalen Labyrinthe begrenzenden Plasmalemmata als auch am Plasmalemm der pericapillären Zellen fallen Stachelsaumbläschen auf, deren Membran in die Zellwand eingebaut wird. Ihr Inhalt scheint in die entstehenden Labyrinthe entleert zu werden.

• 6. Da sich an den tubulären Enden der Doppellamellen der Dictyosomen Strukturen befinden, die den Stachelsaumbläschen morphologisch gleichen, und da im Bereich des Golgifeldes und im Cytoplasma zwischen diesem und der Zellwand zahlreiche Stachelsaumbläschen liegen, wird angenommen, daß das Material der Basalmembranlabyrinthe dem Golgiapparat entstammt und vermittels der Stachelsaumbläschen zur Zellwand transportiert wird. Bogenförmige Ausbuchtungen lokal verbreiterter Zellmembranen im Bereich entstehender Labyrinthe werden als Reste von Stachelsaumbläschen aufgefaßt, deren Membran in die Zellwand eingebaut wurde.

• 7. Da die phylogenetische Zunahme des Hirnmantels mit einem Verlust der langen in das Gehirn reichenden basalen Ependymfortsätze an den größten Teilen der Ventrikelwand einhergeht und niedere Tiere noch nicht über Basalmenbranlabyrinthe verfügen, wird angenommen, daß diese die Transportfunktion für Stoffe aus dem Liquor übernommen haben, die vordem nach allgemeiner Auffassung über die langen Fortsätze in das Gehirn gelangten.