Über Gliafaserbildung als intercellulärer Vorgang

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    06-Jul-2016

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  • Deutsche Zeitschrift f. Nervenheilkunde, Bd. 166, S. 447--463 (1951).

    Aus dem Max-Planck-Institut fiir Hirnforschung in GieBen Neuropathologisehe Abteilung in GieBen {Prof. Dr. J. HALLERVORDEN).

    ~ber Gliafaserbildung als intercellul~irer Vorgang+. Von

    GCNTHER WILKE.

    Mit 12 Textabbildungen.

    (Eingegangen am 30. November 1950.)

    Im Jahre 1939 hat HALLERVORDEN die Spatfolgen nach Hirn6dem (serSser Durchtr~tnkung des Hirngewebes) als einen eigenen gut abgrenz- baren histologischen Komplex charakterisiert, der sich durch die Art des Unterganges der Gewebselemente, durch das Verhalten des Sttitzgewebes mit Bildung einer kompakten Sklerose oder eines Status spongiosus und durch die Ausbreitung nach mechanischen Gesichtspunkten, unabhiingig yon bestimmten Gef~l]versorgungsgebieten, auszeichnet. Es handelt sich dabei um einen degenerativen ProzeB, welcher bei PermeabilitdtsstS- rungen der verschiedensten _~tiologie zur Beobachtung kommt und mit einer ausgedehnten Faserentwicklung des ektodermalen gliSsen Intersti- tiums verbunden sein kann. Bei sonst wenig auffallendem Hirnbefund kommt es oft schon ]riihzeitig zu einer ganz erstaunlich welt ausgebrei- teten Fasergliose, namentlich im Mark, welche den ersten morphologisch erkennbaren Gewebsvergnderungen zugehSrig ist uud als Ersatzwuche- rung ganz unverstiindlich erscheint. Diese gliSse Faserbildung haben wir an Hand eines gr51~eren Hirnmaterials yon frischen Gewebssch~den, sol- chen mit intermittierendem Verlauf und schliel~lich Endzust~nden ser5ser Durchtr~tnkung, den eigentlichen Spi~tfolgen eingehend studiert. ~ber den Stand unserer Untersuchungen und Bemiihungen in der Frage der Gliafi,~serbildung bei den in Rede stehenden pathologischen Vorg~ngen soll in dieser und nachfolgenden Arbeiten berichtet werden.

    Schon yon den ~lterea Autoren wie WEIGERT und HELD wurde beziig- lich de~ Verh~ltnisses der Neurogliafasern zu den Zellen das Vorhanden- sein sogenannter [reier Fasern eindeutig festgestellt. Derartige mit seiner

    * Nach einem am 7. Oktober 1950 auf der Tagung der Vereinigung Deutscher Neuropathologen in Frankfurt a. Main gehaltenen Vortrag.

    Die chemischen uIid physikalischen Daten dieser und der folgenden Arbeiten zu diesem Thema wurden gewonnen in gemeinsamer Arbeit mit den wissenschaft- lichen L~boratorien der Farbenfabriken Bayer Leverkusen, insbesondere deren Herren I~r. HERB~.I~T GENSEL, Chemiker und Dr. HEINRICI~I KIRCttER, Physiker. Ffir die grol~ziigige Bereitstellung ihrer apparativen Mittel danken wir den Farben- fabriken B~yer auch an dieser Stelle.

    Deutsche Zeitschrift f. :Nervenheilkunde, Bd. 166. 31

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    Methode gefi~rbte Fasern hielt WEIGERT ffir modifizierte Zellsubstanzen mit nachfolgender Emanzipation vom Zelleibe, welch letztere jedoch eine ganz vol lkommene sei, da die Fasern nur in Kont igui t~t mit den Zell- leibern stehen. Dal~ die Fasern gar nicht erst aus der Zelle, sondern von vornherein intercel lular entstehen kSnnten, hielt WEmERT nach den herrschenden Vorstel lungen seiner Zeit fiir nicht mSglich. Aber auch ji ingere Autoren wie SPIELMEYER sind noch ganz ~hnlicher Auffassung. Die yon letzterem noch in seinem Buehe vertretene Ansicht, ,,da6 die Gliafasern yon den Zellen herstammen, also Produkte der Zel lt~tigkeit sind und nicht aus sich selbst wachsen", ,,dal~ auch unter pathologischen Verh~ltnissen die faserige Glia als ein besonderes f~diges Produkt des betreffenden Fortsatzes innerhalb des Protoplasmas der Gliazellfort- s~tze entsteht", trifft nach unseren heutigen Kenntnissen in dieser Aus- schlie61ichkeit nicht zu. Die gli6se Faserbildung im nervSsen Gewebe, wie wir sie als Folge serSser Durchtr~nkung im Rahmen der verschiedensten GrundstSrungen beobachten kSnnen, kann auch extracellul?ir und extra- plasmatisch aus intercellul~ren Substanzen erfolgen. Inwieweit hierbei zumindest eine Mitwirkung yon Gliazellen auf humoralem Wege als stets notwendiger Faktor der Gl iafaserbi ldung zwingend angenommen werden mul~, ist nach dem Ergebnis unserer Untersuchungen zun~tchst nicht nachweisbar. In dieser Hinsicht w~re auch zu erw~gen, ob derart ige humorale zur Gl iafaserbi ldung ffihrende Bedingungen unter Umstanden. wie unten n~her ausgeffihrt wird, auch durch chemisch-toxische Fremd- substanzen, autotoxische Produkte u. a. bewirkt werden kSnnten. Aber selbst in einem solchen Fal le mu6 man wohl annehmen, dal~ die Zellen Stoffe ausscheiden, welche den Charakter der intercellul i ir entstehenden Gliafasern mitbest immen. Unsere Vorstellung gli5ser Faserbi ldung als intercel lularpathologischer Vorgang deckt sich weitgehend mit den herr- schenden Vorstel lungen extracelluli~rer und extraplasmat ischer binde- gewebiger Faserbi ldung, wie sie yon DOLJANSKI u. ]:~OULET, HUZELLA U. a. entwickelt wurden. Fi i r den intercel lularpathologischen Vorgang der Gliafaserbildung sind offenbar auch im nervSsen Gewebe physi- kalisch-chemische Gesetze mal~gebend. Der Modellversuch zur Erfor- schung derart iger gesetzm~13iger faser- und membranbi ldender Faktoren ist die kiinstliche Fasererzeugung.

    Die Herstellung yon Kunst/asern geschieht bekanntlich in der Weise, dab ein zuvor in kolloidaler LSsung befindliches Produkt durch ein geeignetes F~llungsbad zur Koagulation gebracht wird. Nach diesem Prinzip arbeitet man z. B. bei der Herstellung yon Kunstseiden auf Grundlage yon Cellulosen, also z. B. bei der Her- ste]lung von Viscose- und Kupferkunstseide. Im ersten Fall handelt es sich um ein in starken Alkalien 15sliches Cellulose-Xanthogenat, im zweiten Fall um eine LSsung yon Cellulose in Kupferoxydammoniak. Bei beiden Verfahren kann durch eine nachtragliche Behandlung mit geeigneten Fiillungsmitteln, unter Umstiinden schon mit Wasser, die Aus/dllung, bzw. Regeneration der Cellulose bewirkt werden. Hierbei wird die LSsung aus Diisen ausgepreBt und die so vorgebildeten Faden in alas F~illbad eingebracht. Bei der Kupferseide geni~gt bereits ein groBer Wasser-

  • Ober Gliafaserbildung als intercelluli~rer Vorgang. 449

    iderschufl, um die Cellulose infolge Gelbildung aus der LSsung auszufallen. Wird die Ausfitllung im str6menden Wasser durchgeffihrt, so tritt eine Streckung der vor- gebildeten Fasern ein, die gleichzeitig eine st~rkere Orientierung der Micellen mit sich bringt. Durch zusatzliche mechanische Streckung wird dann erst der end- giiltige und weitgehend kristalline Zustand erreicht.

    Erfolgt die Ausf~llung ohne jede Spannung bzw. Zug in Richtung der Faser- achse, so wird eine Faser yon nur geringer Festigkeit erhalten, da es sich im wesent- lichen um ein amorphes Gebilde handelt und die Einzelmicellen, bzw. Makromolektile regellos angeordnet sind. Ist wahrend der Ausfallung gleiehzeitig eine Spannung bzw. Zug in Faserrichtung vorhanden, so tritt eine weitgehende Ausrichtung (Orientierung) tier Micellen in Richtung der Faserachse ein. Der amorphe Zustand geht hierbei bereits weitgehend in den kristallinen Zustand fiber, wodurch die Festigkeit und auch die ~,Viderstandsf~higkeit der gebildeten Fasern gegenfiber chemischen Einflfissen, z. B. sehon gegeniiber Wasser wesentlieh gesteigert wird. Der Nachweis des Uberganffs vom amorpheu in den kristallinen Zustand der Faser kann durch Untersuehung mittels R6ntgenstrahlen (R6ntgendiagramm) erfolgen, wobei man auf Grund des erhaltenen RSntgendiagramms die Micellargr61]e in der Faserriehtung und quer dazu, unter gfinstigen Bedingungen auch die Kristall- struktur der Faser berechnen kann.

    Durch die Streekung der Fasern beim Spinnproze6 wird, ahnlich wie es beim Wachstum natiirlicher Fasern wie Baumwolle und Wolle der Fall ist, eine mehr oder weniger ausgepr~gte Kristallstruktur erhalten.

    Bei der Herstellung moderner vollsynthetischer Fasern z. B. auf Grundlage yon Polyamiden, Polyestern u. a. arbeitet man nicht nach dem Prinzip tier Ausfallung bzw. Koagulation, sondern meist nach dem Erstarrungsprinzip, wobei die zur Faserbildung verwendete Substanz im Schmelzflu~ aus Dfisen gepreBt wird und tier so gebildete Faden beim Abkiihlen erstarrt. Aueh ein derartiges Gebilde ist zunitchst weitgehend amorph und kann durch nachtriigliche Streckung, bzw. LTberdehnung in kaltem Zustand weitgehend in den kristallinen Zustand fibergeffihrt werden. Auch hierbei wird die Festigkeit und die chemische Widerstandsfahigkeit erheblich vergrSl~ert.

    Eine dritte Gruppe kfinstlicher Fasern, die uns in unserem Zusammenhang besonders interessieren, stellen die Eiweifl/asern dar, die z. B. aus Casein (Milch- casein) gewonnen werden kSnnen. In diesem Fall wird das Casein zun~chst durch Alkali in LSsung gebracht, sodann in Form dieser LSsung durch Dfisen gepreBt und der so vorgebildete Faden in einem F~llungsbad, das z.B. S~ure enthalt, koaguliert und anschlieflend noch mit Formaldehyd geh~rtet. Es handelt sieh bei der F~llung hierbei um das typische Beispiel einer Ausf~llung mit S~uren, die zu einer Koagulation des Eiwei[3soles zum Gel ffihrt. Derartige Fasern sind im Zustand der F~llung zun~chst noch kau m orientiert und erhalten erst bei starker (~berstreckung eine typische Kristallstruktur ~hnlich dem fl-Keratin der Wollfaser. Der Zustand zwischen Ausf~llung und endgtiltiger Fadenbildung kSnnte gegebenenfalls auch mit dem Zustand des Inhaltes der Spinndrfise yon Seidenraupen verglichen werden, der sich vor Austritt aus der Spinndriise in einem Zustand zwischen Sol und Gel befindet. Bekanntlich wird bei der Naturseide der Faden nicht durch ein F~llungs- mitre] erzeugt, sondern lediglich durch Eintrocknen an der Luft. Als Koagulations- mittel in der Spinndrfise der Seidenraupe k~tme z. B. Kochsalz oder auch geringe S~uremengen wie z. B. Ameisens~ure in Frage.

    Ff ir die Bet rachtung der Glia/aserbildung als interce l lu larpathologi - scher, ko l lo id -chemischen und phys ika l i sch-chemischen Gesetzen folgen- der Vorgang ergeben sich aus diesen Er fahrungen bei k i inst l icher Faser- erzeugung a l lgemein ganz konkrete Fragen nach

    1. der faserb i ldenden Substanz,

    2. den Bed ingungen der Koagu lat ion , bzw. des Koagu lat ionsmi t te ]s und schlie61ich

    31"

  • 450 C~[_TNTHER WILKE :

    3. der Art und St~rke der die eigentliche kristalline Faserstruktur bewirkenden mechanischen Momente.

    Wir haben diese Fragen mit den verschiedensten Methoden in An- griff genommen. Im Einzelfall kann es sich um ganz lcomplexe und ver- schiedene Bedingungen der Faserbildung handeln. So sind z. B. sehon die MSgliehkeiten zur Koagulation einer faserbildenden Substanz im Gewebe verschiedener Natur und gegeben bei Ver~nderungen im Elektrolyt- gehalt (Salzgehalt), P~-Wert (Dissoziationsgrad evtl. vorhandener Si~u- ten oder Basen), Temperatureinfliissen, Einwirkung chemisch-toxischer Fremdsubstanzen, autotoxischer Produkte u. a. Diese im Einzelfall ver- schiedenen Bedingungen der Gliafaserbildung kSnnen auch ihren mor- phologischen Ausdruc/c im histologischen Gesamtbild des jeweils sich ab- spielenden pathologischen Vorganges finden. Das Grundprinzip der ex- tracellul~ren, extraplasmatischen, intercelluli~ren Gliafaserbildung er- scheint jedoch immer gleichartig.

    An Hand einiger Abbildungen yon Eiweiflzer/allsvergi/tungen innerer Organe und ihrer Auswirkungen im Hirngewebe soll zuni~chst das Wesent- liche des Vorganges gezeigt werden, soweit unsere norma!.histologischen Methoden darfiber etwas aussagen.

    Die Abb. 1 bis 7 (Fall 1) stammen yon einer Frau (0 .G.) die im Alter yon 43 Jahren an einer Retotheh~lsarkomatose der Hals-, paratrachealen, axillaren, mesenterialen und paraaortalen Lymphknoten verstarb. Die ersten Lymphknotenschwellungen in den Leistenbeugen waren etwa 10 Monate vor dem Tode aufgetreten. Eine RSntgenserienbestrahlung, Behandlung mit Stickstoff-Lost und Urethan hatte zu keinem Erfolg gefiihrt. Die Hirnsektion ergab eine geringe ttirnvolumensvermehrung mit abgeplatteten Windungen, verstrichenen Furchen, symmetrischer Verquellung der Cisternen und erheblichem Druckkonus an Kleinhirn und Tonsillen. Auf Frontalschnitten erwies sich die I~irnsubstanz des Gro- und Kleinhirns als blal~ und an~misch, ohne aber makroskopisch irgendwelehe I~erderscheinungen erkennen zu lassen. Die genauere histologische Untersuchung zeigte dagegen deutliche Ver~nderungen in GroB- und Kleinhirn.

    Auf einem Frontalschnitt durch die Briicke mit anschlieBendem Klein- hirn (Abb. 1) erkennt man z. B. im HoLzEmPr~tparat eine beginnende Gliose im Mark des Kleinhirns, besonders rechts, die sich nach medial zu bis in die Markgebiete des Kleinhirnwurmes hinzieht. Eine entspre- chende zellige Verdichtung ist im Zellbild nicht festzustellen. Das Mark- scheidenbild l~I~t an diesen Stellen eine entsprechende Aufhellung er- kennen. Bei etwas st~rkerer VergrSl~erung (Abb. 2) sieht man, dab der gliSse Proze6 nicht diffus ist, sondern seinen Ausgang nimmt vort den das ]-Iirngewebe versorgenden Gefgl~en. Die gliSsen Fasermassen sind

  • t~:ber Gliafaserbildung als intercellularer Vorgang. 451

    in GefK$n~he vorwiegend in der StrSmungsrichtung der Gef~l~e ange- ordne~, wahrend man unter Lichtung derselben nach der Peripherie zu fiberall deutlich radi~r verlaufende Einzelfasern wechselnden Kalibers erkennen kann. Dem an fast allen Gef~13en, - - den arteriellen, pr~tca- pillaren, capillaren und venSsen - - hier zu beachtenden Proze$ gliSser Faserbildung erscheint fiberall die Entmischung bestimmter kolloidaler

    a) b) Abb. 1, Fall 1. a) Gliafaserbild (Holzer), 1,7 : 1. Beginnende Gliose, insbesondere im Kleinhirn- nmrk: b) Zellbild (Nissl) 1,7: 1. Keine entsprechende Zellbeteiligung in den gliotisch ver~tnderten

    Gewebspartien.

    bzw. emulsoider Systeme zugeordnet, welche sich zeigt in groittropfigen, kugeligen NiederschlKgen (Corpora amylacea ?), die in den Massen des gliSsen Geflechtes zu liegen kommen. Das Zellbild zeigt wiederum keine der Faserbildung entsprechende zellige Vermehrung. Ein entsprechen- der Eindruck kSnnte lediglich bei oberfl~chlicher Betrachtung hervor- gerufen werden. ~berall nKmlich, auch an den capill~tren GefKi~en, sieht man hier reichliche gro6tropfige Niederschlagsbildungen, denen im HoLz]~R=Bild die gliSse Faserbildung parallel geht. Das Markscheidenbild zeigt hier eine entsprechende perivasale manschettenfSrmige Aufhellung sowohl an den gr56eren wie an den kleinsten capillKren GefKl3en. Im BoDIAN-I)rKparat sieht man einen entsprechenden Ausfall der Achsen- zylinder. Die im HoLzER-PrKparat dargestellten Einzelfasern sind oft yon aul]erordentlicher L~tnge und fiber viele Zellbereiche hinweg durch das ganze Gesichtsfeld zu verfolgen. In bestimmten Gewebspartien hat man den Eindruck einer Anordnung der Fasern in der StrSmungsrich- tung der interzellularen Gewebsflfissigkeit. Diesen Eindruck gewinnt man nicht nur in Markgebieten, sondern auch in der Kleinhirnrinde, be- sonders an dfinnen 4/t Schnitten, in welchem an der Gef~tBwand inserie-

  • 452 GUSITHER WILKE :

    rende bzw. yon dieser ausgehende Einzelf~sern fiber weite Strecken iuter- cellular dutch die Zellschichten der l~inde hindurch zu verfolgeu sind

    a)

    b)

    Abb. 2. Fan 1. a) Ausschnitt aus Abb. la Gliafaserbil4 (Holzer), 54:1. Der gliSse Prozel~ nimmt seinen Ausgang yon den das Hirngewebe versorgenden GefiiBen; b) Ausschnitt aus Abb. lb, Zellbild (~Tissl), 54 : 1. Keine entsprechende Zellbeteiligung, dagegen reiclfliche groBtropfige, der Gliafaser-

    bildung zugeordnete Niederschlagsbildungen.

    (Abb. 3). An anderen Stellen, wie im tiefen Mark des GroBhirns, kommen z.B. in der Umgebung tier grogen Markgef~e mehr amorphe, f~dige Strukturen zust~nde (Abb. 4), denen ~uch wiederum im Zellbild groB-

  • Uber Gliafaserbildung als intercellul~rer Vorgang. 453

    tropfige Gewebsniederschl~ge ohne entsprechende Zellvermehrung zu- geordnet sind. Der gleiche ProzeB, der im Hirngewebe selbst yon der Blut-Hirnschranke seinen Ausgang nimmt, ist nun aber auch an den ~u~e- ren wie inneren Liquorr~umen zu beobachten. Abb. 5 zeigt z. B. den entsprechenden Vorgang im HoLznmBild an der Cisterna basalis, Abb. 6 am Ammonshorn. Der Gliafaserbildung parallel geht auch hier eine ent-

    Abb. 3. Fall 1. Holzer, 4~, 1500 : 1. Kleinhirnrinde. Von der Gef~iBwand ausgehende Einzelfasern sind intercellular fiber viele Zellbereiche hinweg durch das Gesichtsfeld zu verfolgen.

    spreehende Entmarkung und grogtropfige Entmisehung kolloidaler, bzw. emulsoider Systeme ohne eigentliche sichtbare Zellvermehrung in den gliotisch ver~tnderten Gewebsbezirken (Abb. 7).

    Diese Beobachtungen decken sich absolut mit den Befunden SPIELNEYERS, weleher ihnen allerdings eine andere Deutung gibt. So sehreibt SPIEL?CIEYER auf Seite 329 ft. seines Buches: ,,Bei starken Atrophien kSnnen die Grenzzonen gegen die Pia und gegen die Ge]ii[3e aul]erordentlich breit werden. Im Nissl-Bild ist der GliaJaserwall ganz kernarm und erscheint fast homogen; bei starker Abblendung bemerkt man schon an solchen Pr~paraten Andeutungen yon dem Faserfilze, welcher dann bei der WEIGERTschen Neurogliafarbung als ungemein eng durch- flochtene Masse imponiert. Oft ist (s. auch unsere Abb. 4. Anm. Verf.) eine diehte Reihe yon Gliakernen in der Peripherie dieses Walles aufgestellt. (Wie aus unserer Abb. 4 ersichtlich, hat aber der ProzeB der Gliafaserbildung die sichtbare Reihe gewueherter Gliazellen weir fiberschritten. Anm. Verf.). Gleiches beobaehtet man am Rande des Riickenmarkes, Hirnstammes, des Gro0hirns, seltener auch an der Kleinhirnrinde. Wir nennen diese Verbreiterungen der faserigen Gliaoberfl~ehen nach NISSL ,,Deckschichten". Sie imponieren, wie gesagt, im Nissl-Pri~parat als nahezu kernlose Slrei/en. Die Verbreiterung kann bei starken Atrophi0n etwa das Zwanzigfaehe des Normalen erreichen. Ihre Entwicklung ist nicht leicht zu ver- folgen. Denn wir 8ehen hier kaum je ]aserbildende Zellen bei ihrer Arbeit und wann wit auch untersuchen, erscheinen die mehr oder weniger breiten Schichten meist kernfrei."

  • 454 GUNTHER WILKE:

    Zusammen/assend kann man also feststellen, dab in unserem Falle 1 sowohl fiber die Blut-Hirn, wie fiber die Blut-Liquor-Schranke eine Noxe eingewirkt hat, die unter groBtropfiger Entmischung bestimmter kollo- idaler und emulsoider Systeme ohne entsprechende sichtbare gliSse Zell-

    a)

    b)

    Abb. 4. Fall 1. a) Holzer, 90 : 1. Mehr amorphe, fiidige Strukturen an groi3en Markgefltl~en. b) Nissl, 90: 1. I~eine entsprechende Zellbeteiligung, dagegen reichliche groi~tropfige, der Gliafaserbildung

    zugeordnete Niederschlagsbildungen (s. Text).

    beteiligung zur Entwicklung mehr amorpher fi~diger Strukturen (groBe Markgefi~Be) oder ausgesprochener Faserstrukturen geffihrt hat. Nach dem eingangs Gesagten liegt es nahe anzunehmen, dal] unter der Wir- kung dieser koagulierenden Noxe ausgesprochen faserige Strukturen dort entstanden sind, wo das mechanische Moment in Form besonderer Ge- websspannungen, Gewebszuges oder Gewebsdruckes, bestimmter Ober- fl/ichenwirkungen oder auch selbst der FlieBwirkung (StrSmungszug)

  • Uber Gliafaserbildung als intercellul/~rer Vorgang. 455

    intercellulfirer Gewebsfltissigkeit besonders wirksam war. Auf die Frago der faserbildenden Sustanz selbst kommen wir unten noch n/~her zurfick.

    Noch eindrucksvolleT als beim Erwachsenen kann ein solcher Vor- gang am kindlichen Gehirn sein, das ja wie bekannt schon an sich eine

    Abb. 5. Fail 1. Holzer, 90 : 1. Der gleiche Vorgang an den auBeren Liquorr~iumem Cisterna basalis

    a) b)

    Abb, 6. Fall 1. Ammonshorn. a) Holzer, 5.9 : 1. Der gleiche Vorgang an den inneren Liquorr/iumen. b) Heidvnhain-tVoelcke, 5,9 : 1. Entsprechende :Kandentmarkung.

    abnorme Permeabilitat der Hirngefi~Be mit Lockerung der Blut-Hirn- bzw. Blut-Liquor-Schranke aufweist.

    Abb. 8 (Fall 2) zeigt z. B. die Briicke mit anschlieBendem Kleinhirn im HOLZER-Pr~parat und entsprechendem Zellbild yon einem Kind

  • 456 G(~NTHER WILKE :

    (A. Sch.), das mit 8 Monaten an einer Retothelsarkomatose der beider- seitigen Halslymphknoten mit ausgedehnten Sarkomwucherungen in beiden Lungen, in der Leber und Haut verstarb. Herderscheinungen

    Abb. 7. Fall 1. Ausschnitt aus Abb. 6a. Holzer, 1350 : 1. Der Gliafaserbildung parallel geht eine entsprechende Entmarkung und groi~tropfige Entmischung kolloidaler, bzw. emulsoider Systeme

    (s. Text).

    a) b) Abb. 8. Fall 2. a) Holzer, 1,7 : 1. St~rkerer gliotischer ProzeB im kindlichen Kleinhirn. b) Nissl,

    1,7: 1. Ohne entsprechende gliSse Zellvermehrunq.

    waren auf Frontalschnitten makroskopisch nicht zu erkennen. Erst die genauere histologische Untersuchung zeigte wiederum eine ganz ~hnliche aber ausgesprochenere Gliose (Abb. 8) wie im ersten Fall ohne entspre-

  • LTber Gliafaserbildung als intercellulgrer Vorgang. 457

    chende gli6se Zellvermehrung. Besonders im Groi~hirnmark ist die Gliose sehr ausgesprochen.

    Der uns hier interessierende l~rozeg extracellul~irer, extraplasmati- scher Gliafaserbildung als intercellularpathologischer Vorgang ist auch besonders gut zu zeigen bei einer anderen Eiweil~zerfallsvergiftung, der Verbrennung. Unser Fall 3 (S. G.), ein 1 Jahr altes Kind kam am sech-

    a) b)

    Abb. 9. Fall-3. a) Holzer, 414:1. Feinste frischausgebildete Einzelfasern durchziehen yon den Capillarw~inden ihren Ausgang nehmend intercellular weite Gewebspartien des Subiculum; b) Holzer,

    630 : 1. l)er gleiche Vorgang zwischen den Zellen des Ammonshornbandes.

    sten Tage nach einer Verbrennnng ersten und zweiten Grades des rechten Unterarmes, beider ]-[gnde, der Streckseiten des rechten Ober- und Unterschenkels unter cerebralen, mit Krgmpfen einhergehenden Hirn- druckerscheinungen zum Exitus. Makroskopisch zeigte das Gehirn au6er einer Hirnvolumensvermehrung mit abgeplatteten,I-[irnwindungen und verstrichenen Furchen keine Besonderheiten. Insbesondere waren auch auf Frontalschnitten makroskopisch keine Herderscheinungen festzu- stellen. Die eingehende histologische Untersuchung zeigte jedoch wiederum besonders im Mark, aber auch in der Rinde des Gro6- und Klein- hirns eine ausgedehnte gli5se Faserentwicklung. Abb. 9 gibt die Ver- hgltnisse dieses Falles im Subiculum und Ammonshorn wieder, Abb. 10 in der Umgebung tiefer Markgef~tge. Feinste frischausgebildete Glia- fasern sieht man hier teils in direktem Zusammenhang mit der Capillar- wand (Abb. 9) aus dieser hervorgehen und fiber viele Zellbereiche hinweg als Einzelfasern das Gewebe zwischen den Zellen durchziehen. Feinste tiber das ganze Gesichtsfeld zu verfolgende Einzelfasern streben der

  • 458 G~TI~IER WILKE :

    Wand der abfiihrenden Venen zu (Abb. 10). Eine Verbindung mit irgend- welchen zelligen Gewebsbestandteilen oder Einzelzellbereichen ist hier nicht zu erkennen. Abb. 11 zeigt die Verh/~ltnisse im Balken. Das gliSse Flechtwerk an der Ventrikelwand ist erheblich verdichtet und verbrei- tert, dariiber sieht man teils noch in direktem Gefii6zusammenhang quer den Balken durchziehend eine Unmenge frisch gebildeter zum Teil auch

    Abb. 10. Fall 3. Holzer, 200 : 1. Yermehrte Faserbi ldung im intercellul/iren S~tftestrom in' .~ichtung subependym~irer der ivat iver Gef/igbezirke. Einzelfasern dm'chqueren den ganzen Bildausschnitt. Eine Verbindung mi t zelligen Gewebsbestandteilen oder Beziehungen zu Einzelzellbereichen sind

    bier nicht zu erkennen.

    in Biindeln angeordneter Gliafasern. Von einer celluli~ren protoplas- matischen Differenzierung der massenhaft neugebildeten Faserstruk- turen kann hier einfach keine Rede sein. Dem bestechenden Eindruck einer gewissen mechanischen Fliegwirkung im Sinne eines Str6mungs- zuges kann man sich hier bei Betraehtung derartiger Bilder nicht mehr entziehen. Man gewinnt vielmehr hier im HoLzEmPr/~parat, aber ebenso auch im WEIG~.RT-Pr/~parat, also mit normalhistologischen Methoden den Eindruck gliSser Faserbildung im Strome der interceUuldren Gewebs- fliissigkeit, den man im gleichen Prinzip auch bei vielerlei anderen Pro- zessen wie der hier gezeigten Verbrennung, oft besonders ausgepr~gt auch in der Kleinhirnrinde wiederfindet.

    Einen ganz /hnlichen Vorgang sehen wir ja bei der Herstellung yon Kupferkunstseide im Na6spinnverfahren, in welehem wie oben besehrieben das str6mende Wasser allein sehon die Koagulation und Faserbi l - dung der Spinnmasse bewirkt. Abb. 12 - - ein Bildauszug aus einem in den Versuchslaboratorien der Farbenfabriken Bayer-Leverkusen ge- drehten Filmstreifens, - - zeigt in auBerordentlich bestechender Weise

  • Uber Gliafaserbildung als intercellul~rer Vorgang. 459

    Abb. 11. Fall 3. a) HoIzer, 200 : 1. Balken, an der Ventrikelwand erheblich verdichtetes und ver- breitertes gliSses Fasergeflecht, dartiber quer den Balken durchziehende Fasermassen; b) Ausschnitt aus a) Holzer, 700 : 1. Eine Unmenge frischgebildeter, zum Teil auch in Biin(feln angeordneter Einzel- fasern durchziehen, tells in direkt s ichtbarem Gef~iBzusammenhang, im Strom tier intercellularen

    Gewebsfliissigkeit quer den Balken.

  • 460 G~NTHERWILKE:

    diesen ganz ~hnlichen Vorgang, wie wit ihn unter bestimmten Voraus- setzungen nach den gezeigten Bildern auch im Gewebe vermuten dfirfen.

    Nach dem eingangs Gesagten erhebt sieh nun jetzt die Frage 1. nach dem Grad des wahren FasercharaIcters der im ttOLZE~-Bild

    dargestellten faserigen Strukturen und 2. schliel~lich nach der chemischen Individualit~it der Gliafaser und

    den sie aufbauenden chemischen Grundsubstanzen.

    Abb. 52. Bildauszug aus dem Spinnvorgang bei der tIerstellung yon Kupferkunstseide (s. Text), der in bestechender Weise einen ganz $ihnlichen Vorgang zeigt, wie man ihn unter bestimmten Voraus- setzungen auch im Gewebe vermuten darf (vgl. dazu Abb. 11). -- Fiir die Ausf~illung, bzw. l~egene- ration der aus den Diisen6ffnungen in das Wasserbad austretenden Spinnmasse geniigt bereits ein groBer Wasse~iiberschuB, um die Cellulose infolge Gelbildung aus der LSsung auszufii!len. :Bei der Ausfiillung im (nach unten im Bilde) str6menden Wasser, tritt eine Streekung ein, die eine Orientierung

    der Micellen im Sinne eigentlicher Faserbfldung mit sich bringt.

    Bezfiglich der chemischen Identit~t haben die normal-histologischen Methoden unsere Untersuchungen in eine ganz bestimmte Richtung ge- lenkt. Beim frischen Gewebsschaden, wie z. B. dem der gezeigten Ver- brennung mit ihrer Fernwirkung auf das Gehirn zeigen n~mlich die neu- gebildeten Fasern in der Fibrinfi~rbung und Azanfiirbung eine ganz ~hn- liche Anfiirbung wie die Fibrinfiiden innerhalb des Gef~l~lumens. Das erscheint jedoch zuni~chst nur als sehr schwacher Hinweis. Wir haben uns deswegen um andere Methoden bemfiht, die geeignet sein k6nnten, uns in diesen Fragen etwas mehr auszusagen. Zur Kli~rung des Faser- charakters und der chemischen Identitt stehen uns nun neben der po- larisationsoptischen und mikrochemisehen Analyse nocb verschiedene physikalisehe Methoden zur Verffigung, fiber die wir hier zuni~chst nur kurz berichten wollen 1.

    Zur Feststellung des Fasercharakters einer faserig erscheinenden Sub- stanz kann man, wie schon gesagt, das R6ntgendiagramm befragen. Als

    1 Die eingehende Darstellung unserer r6ntgenographischen, ultraviolett- mikroskopischen und elektronenmikroskopischen Befunde wird demn~chst in ge- meinsamen Arbeiten mit Herrn Dr. KmCHER, Physiker in den wissenschaftlichea Laboratorien der Farbenfabriken Bayer-Leverkusen erfolgen.

  • ~ber Gliafaserbildung als intercellul/irer Vorgang. 461

    besonders charakteristisch ffir einFaserdiagramm ist, dab die Interferenzen mehr oder weniger punktfSrmig verdichtet sind. Dabei ist die Aus- dehnung der Interferenz als Segment oder als Punkt direkt ein MaB fiir die Giite der Orientierung der die Faser aufbauenden Elemente zuein- ander. Die Sch/~rfe dieser Segmente kann dabeiweitgehend zwischen dif- fusen und scharfen schwanken. Sic gibt ein MaB fiir die GrSBe der Ein- krista]lbereiche in der Faser. Scharfe Interferenzen entsprechen Ein- kristallgrSBen yon 0,5/.~, die Verbreiterung der Interferenzen beginnt bei Gr6Ben yon 0,1,u. Wir 1 haben nun die Gliafaser an geeignetem Material und im Vergleich dazu Fibrinfasern und kollagene Fasern der mensch- lichen Sehne r6ntgenographisch untersucht.

    Da die erhaltcnen Diagramme die typischen Merkmale eines Faser- diagrammes aufweisen, n/imlich den Aufbau ihrer Diagramme in Seg- menten, ist nach dem Gesagten klar, dab es sich bei diesen faserigen Gebilden, insbesondere also auch der Glia]aser, um echte Fasern handeln muB. Allerdings sind die Segmente sehr groB, manchmal bis zum DEBYE- SCHERaEmRing ausgezogen. Trotzdem ist die Orienticrung in den Sum- mationspunkten deutlich zu erkennen, d.h. also die Orientierung der Elementarbereiche ist noch am besten bei der kollagenen Faser (mensch- liche Schne), am schlechtesten bei der Fibrinfaser, - - in der Mitre liegt die Gliafaser.

    Allen yon uns untersuchten faserigen Gebilden menschlichcr Gewebc ist gemeinsam, dab die Interferenzen sehr stark verbreitert, d. h. also die einzelnen aufbauenden elementarcn Bestandteile sehr klein sind. unter 0,01,u und weniger. Die M6glichkeit einer Verbreiterung der Seg- mente durch Wassereinlagerung ist deswegen weitgehend auszuschlieBen, well unsere Fasern alle auch in ausgetrocknetem Zustand untersucht wurden.

    Beztiglich der Identi[izierung aus dem R6ntgendiagramm kSnnen wir zun/~chst sagen, soweit aus dem bei der Gliafaser und der Fibrinfaser an sich nur m~l~ig ausgepr/~gten Faserdiagramm quantitative Aussagen zu machen sind, daft die sich aus der Vermessung dcr Diagramme er- gebenden Netzebenenabst~nde senkrecht zur Faserachse, also auf dem /~quator bei der Fibrin- und der Gliafaser identisch sind, die der Sehne stark abweichen yon diesen. So entspricht z. B. nach unseren bisherigen Ergebnissen die innerste Interferenz auf dem :~quator bei der Sehne einem Netzebenenabstand yon 17,78 A, beim Fibrin von 9,9 A, bei der Gliafaser von 10,1 A. Auch sonst wurden beim Fibrin und der Gliafaser auf dem Aquator gleiche Netzebenenabstande festgestellt. Die yon der Sehne sind davon deutlich verschieden. In der Faserachse macht die Auswertung ganz erhebliche Schwierigkeiten. Aus den bisher er- haltenen Diagrammen gelingt es nicht einmal bci dcr Sehne, die ein ver- h~iltnismaBig gutes Faserdiagramm hat, die Interferenzen in der Faser-

  • 462 GUNTHER WILKE:

    richtung durch eine allen Interferenzen gleichm~Big zukommende Iden- tit~tsperiode wiederzugeben. Erst recht ist das natfirlich bei den weniger ausgepr~gten Diagrammen der Fibrin- und Gliafaser der Fall. Man kann also auf Grund der bisher rSntgenographisch gewonnenen Unterlagen feststellen, dab das RBntgendiagramm ein wenn auch schlechtes Faser- diagramm der Glia]aser liefert, so dab an dem eigentlichen Fasercharalcter als solchem kein Zwei/el besteht. Die aus dem Diagramm gewonnenen zahlenm~Bigen Unterlagen erlauben uns abet, darfiber hinaus noch eine anscheinend weitgehende A'hnlichkeit zwischen Glia/asern und Fibrin]asern einerseits und eine Verschiedenheit yon der kollagenen Faser anderer- seits festzustellen.

    Die ~bereinstimmung der quantitativen Daten fiber die GrSBen der ElementarkSrper im Faserdiagramm der Fibrin- und der Gliafaser wird beziiglich der chemischen Verwandtscha/t unterstfitzt durch die Feststel- lung der offenbaren Ubereinstimmung hinsichtlich der Absorption im ultravioletten Licht bei verschiedensten Wellenl~ngen. Das Ultraviolett- milcroskop erlaubt mikroskopische ~ Aufnahmen im monochromatischen UV-Licht herzustellen im Bereich yon 390 bis 210 raft. Da nun die ver- schiedensten Bestandteile im Gewebe durch ihre chemische Verschieden- heir auch verschiedene Absorption im ultravioletten Licht haben, so wird es in den meisten F~llen gelingen, Aufnahmen bei solchen Wellen- l~ngen herzustellen, bei denen der eine Gewebsbestandteil gut absorbiert, w~hrend der andere durchg~ngig ist. So ist es uns gelungen, im unge- f~rbten Pr~parat bei einer Wellenl~nge von 257 m,u die Gliafasern am ungef~rbten Objekt darzustellen und auch mit dieser Methode ihre weit- gehende Ahnlichkeit mit der Fibrinfaser zu zeigen 1.

    Das AuflSsungsvermSgen im ultravioletten Licht reicht natfirlich nicht aus, um eine evtl. Feinstruktur der Fasern sichtbar zu machen. Dazu sind fibermikroskopische Aufnahmen erforderlich. Ohne Anwen- dung spezifischer Pr~parationsmethoden haben wir im Elel~tronenmikro- skop Aufnahmen der Gliafasern erreicht. Nach den uns bisher vorliegenden Bildern ist aber noch nicht mit Sicherheit zu entscheiden, ob es sich bei der Gliafaser um eine volle oder eine Hohlfaser handelt, wie es yon ~lteren Autoren vermutet wurde. Ob die Gliafaser ahnlieh der kolla- genen Faser eine Querstreifung hat, lassen die vorliegenden elektronen- mikroskopischen Aufnahmen vermuten aber noch nieht entscheiden. Unsere Bemfihungen mit Anwendung spezifischer Pr~pariermethoden sind in dieser Riehtung noch nicht abgeschlossen.

    Wir haben hier den Stand unserer Untersuchungen aufgezeigt. Vieles ist an dem Problem der Gliafaserbildung noch unklar und bedarf weiterer Bearbeitung. Was aber vorerst hier beschrieben werden sollte, ist das

    In anderen Wellenbereichen lassen sich z. B. bestimmte Kernstrukturen iso- liert zur Darstellung bringen.

  • L'ber Gliafaserbildung als intereellul/~rer Vorgang. 463

    Grundprinzip extraceUuldrer, extraplasmatischer, intercellularer Faser- bildung bei ser5ser Durchtr~nkung des Hirngewebes, die sich nach den bisherigen Ergebnissen unserer Untersuehungen unter besonderen patho- logischen Bedingungen (z. B. Verbrennung) da.rstellen kann als /aserig- strukturierte Form eines die Hirnge/dfle tre//enden Permeabilitdtsschadens.

    Zusammen/assung. Die Glia/aserbildung im nervSsen Gewebe, wie wir sie als Folge

    serSser Durchtr~nkung im Rahmen der verschiedensten GrundstSrungen beobachten kSnnen, kann wahrscheinlich auch extracellul~ir und extra- plasmatisch aus intercellularen Substanzen erfolgen. Inwieweit hierbei zumindest eine Mitwirkung yon Gliazellen auf humoralem Wege als stets notwendiger Faktor der Gliafaserbildung angenommen werden mu6, ist zunachst nicht nachweisbar. Fiir diesen interzellularpathologischen Vor- gang der Gliafaserbildung sind ganz ~hnliche gesetzm~Sige faser- und membranbildende Faktoren ma6gebend, wie diese yon der ktinstlichen Fasererzeugung aus den verschiedensten Grundstoffen bekannt sind.

    Bei der Betrachtung der Glia/aserbildung als intercellularpathologischer Vorgang ergeben sich ganz konkrete Fragen nach 1. der /aserbildenden Substanz, 2. den Bedingungen der Koagulation, bzw. des Koagulations- mittels und schlie~lich 3. der Art und Stdr]ce der die eigentliche kristalline Faserstruktur bewirkenden mechanischen Momente.

    Die komplexen Bedingungen der Gliafaserbildung mit ihrem spezi- fischen morphologischen A usdruc]~ im histologischen Gesamtbild des Einzel- falles werden an 3 F/illen yon Eiweil~zerfallsvergiftung innerer Organe - - eine Retothelsarkomatose beim Erwachsenen, eine Retothelsarkomatose beim Kind, eine Verbrennung beim Kind - - und ihrer Auswirkungen im H_irngewebe gezeigt, soweit die normal-histologischen Methoden darfiber etwas aussagen. Das Grundprinzip extracellul/irer, extraplasmatischer, intercellul/~rer Gliafaserbildung erscheint dabei immer gleichartig und den im einzelnen n/iher beschriebenen gesetzm/i~igen faserbildenden Fak- toren unterworfen.

    Fiir die Beantwortung der Fragen 1. nach dem Grad des wahren Faser- charakters der im HoLZSl~-Bild dargestellten faserigen Strukturen und 2. nach der ehemlschen Individuatitdt der Gliafaser und der sie auf- bauenden chemischen Grundsubstanzen wurden r6tgenographische, ultra- violett- und elektronenmikroskopische Untersuchungen durchgeffihrt. Die vorl/~ufigen Ergebnisse werden mitgeteilt.

    Es wurden Gliafasern aus geeignetem Hirnmaterial und im Vergleich dazu Fibrinfasern und kollagene Fasern menschlicher Sehnen r6ntgeno- graphisch untersucht. Da das R6ntgendiagramm der Glia/aser ein Faser- diagramm liefert, besteht an dem eigentlichen Fasercharakter als solchem

    DeuSsche Zeitschrift f. :Nervenheilkunde, Bd. 166. 32

  • 464 GiJNTHER WILKE: [~ber Gliafaserbildung als intercelluli~rer Vorgang.

    kein Zweifel. Die aus dem Diagramm gewonnenen zahlenmaBigen Unter- lagen erlauben aber zun~chst dartiber hinaus noch eine anscheinend wsit- gehende ~hnlichkeit zwischen Glia/asern und Fibrin/asern einerseits und eine Verschiedenheit vonder kol lagenen Faser andererseits festzustellen.

    Beziiglich der chemischen Identitiit ergibt sich eine offenbare l~ber- e inst immung der Fibrin. und Glia/aser hinsichtl ich der Absorption im ultravioletten Licht. Es gelingt im ungefi@bten Objekt die Gliafasern bei einer Wellenli~nge yon 257 m/~ darzustel len und mit dem Ultraviolett- mikroskop ihre weitgehende Xhnlichkeit mit der F ibr infaser zu zeigen.

    Nach den bisherigen Ergebnissen unserer Untersuchungen mit normal- histologischen und den angefi ihrten physikal ischen Methoden kann sich die Glia/aserbildung bei serSser Durchtr/~nkung des Hirngewebes unter besonderen pathologischen Bedingungen (z. B. Verbrennung) darstel len als faserig-strukturierte Form eines die Hirngefi~fle tre/~enden Permeabili- ti~tsschadens.

    Literatur.

    DOLJANSKI, L. u. FR. ROULET: Virchows Arch. 291 (1933). - - HALLERVORDEN, J. : Psychiatr.-neur. Wschr. 41. Jahrg. (1939). - - HELD, H. : Mschr. Psyehiatr. 26 (1909). - - I-IuzELLA, TH. : Die zwischenzellige Organisation. Jena 1941. - - SPIEL- MEYER, W,: Histopathologie des Nervensystems. Berlin 1922. - - WEmERT, C.: Beitr/~ge zur Kenntnis der normalen menschlichen Neuroglia. Frankfurt a. M. 1895.

    Doz. Dr. reed. habil. G. WILKE, (16) GieSen, Friedrichstral~e 24 Max-Planck-Institut fiir Hirnforschung.

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