Untersuchungen zur Anatomie und Histologie des Verdauungstrakts von Thamnophis sirtalis sirtalis unter spezieller Berücksichtigung der Drüsen

Abstract

Die vorgelegte Arbeit beschreibt die spezielle Anatomie und Histologie des Verdauungstrakts von Thamnophis sirtalis sirtalis als Prototyp einer aktiv jagenden Schlange.Hierfür wurden 9 Strumpfbandnattern seziert und Material für licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen entnommen.Histologische Übersichtsfärbungen geben Aufschluß über die Ausstattung mit Drüsen und damit über die Verdauungsphysiologie dieser Schlangenart. Weiterhin eingesetzte immunhistochemische Verfahren und elektronenmikroskopische Untersuchungen sollen Aufschluss über die Innervation des Gastrointestinaltrakts geben.Die makroskopische Anatomie entspricht der in der Literatur beschriebenen.Die mikroskopische Anatomie zeigt die für Säugetiere typische Wandschichtung, wobei im Magen die Lamina muscularis zweischichtig ist, im Dickdarm hingegen ist sie nur schwach ausgeprägt. Das einschichtige Ösophagusepithel besteht vorwiegend aus Becherzellen und aus zilienbesetzten Epithelzellen. Die Becherzellen zeigen zwei morphologische Ausprägungen, die auf verschiedene Fütterungsstadien zurückzuführen sind. Das einschichtige, hochprismatische Magenepithel besteht aus Zellen, die eine basale, Alzianblau-PAS-negative Färbung und eine apikale, Alzianblau-PAS positive Schleimzone zeigen. Die Lamina propria besitzt im Fundus- und Pylorusbereich Magendrüsen, die im Fundus aus Drüsenhalszellen und Drüsenkörper, im Pylorus nur aus Drüsenhalszellen bestehen. Unter Alzianblau-PAS kann eine Füllung der Drüsenhalszellen mit sauren Mukopolysacchariden gezeigt werden. Die Drüsenkörper bestehen aus einem einzigen Zelltyp, was für Colubridae typisch ist. Die Muskelschichten des Magens sind deutlich ausgeprägt. In Dünn- und Dickdarm ist, trotz unterschiedlicher Ausprägung von Becherzellen des Ösophagus, ein homogener Epitheltyp mit Mikrovili-besetztem mehrreihigen Zylinderepithel vorhanden. Hier sind nur wenig Becherzellen vorhanden, deren Anzahl im Organverlauf von kranial nach kaudal ansteigt. Die Lamina muscularis mucosae ist deutlich ausgeprägt, ebenso die Tunica muscularis. Im Dickdarm ist ein weiterer Anstieg der Becherzellzahl im kraniokaudalen Organverlauf zu beobachten. Sowohl im Dünn- als auch im Dickdarm kann eine Zunahme der neutralen Mukopolysaccharide enthaltenden Becherzellen beobachtet werden. Die Lamina muscularis mucosae ist hier schwach und nicht durchgängig ausgeprägt. Lichtmikroskopisch können Nervengewebe in Form von Auerbach- und Meissner- ähnlichen Plexus vor allem in Magen, Dünndarm und Dickdarm nachgewiesen werden. Elektronenmikroskopisch zeigen sich unmyelinisierte Nervenfasern und plexus mit Ausnahme des Epithels in allen histologischen Schichten. In der Lamina propria mucosae sind sie nahe den Becherzellen situiert. Es können deutlich dense core vesicles und clear vesicles als Hinweis für die Synthese von Neurotransmittern aufgezeigt werden. NADPH-diaphorase positive und damit NOS-exprimierende Nervenfasern zeigen sich in allen untersuchten Organen ebenfalls mit Ausnahme des Epithels in allen histologischen Schichten, vor allem über der Muskulatur und den Auerbach- und Meissner-Plexus. Die Endothelzellen der Tela submucosa zeigen ebenfalls Präzipitateinlagerungen, ebenfalls die Kapillare zwischen den Drüsenhalszellen des Magens. HNK-1-Epitope und Neurofilamente können mittels immunhistochemischer Methoden über den Nervenplexus aller Organe, sowie als feine Fasern vereinzelt über allen Muskelschichten, Lamina propria und Tela submucosa gezeigt werden. Im Gegensatz zu beschriebenen Studien an Vögeln und Säugetieren sind HNK-1-Epitope in nicht-embryonalen Altersstadien bzw. in adulten Individuen von Thamnophis sirtalis sirtalis zu finden. The thesis provides a description of the specific anatomy and histology of the digestive tract of Thamnophis sirtalis sirtalis, as a prototype for an actively hunting snake.Nine animals were dissected and material was sampled for light microscopical and electron microscopical purposes. Differential stains provide information about the localisation and characterization of the glands, which shine light on the physiology of the digestive tract of these species. Besides differential stains, immunhistochemical and electron-microscopical methods were applied.The macroscopical anatomy of Thamnophis sirtalis sirtalis do not differ from that described in literature.The microscopical anatomy of the digestive tract shows a mammal-like layer system. Only the lamina muscularis mucosae of the stomach is double-layered, and the lamina muscularis mucosae of the large intestine is poorly developed. The single-layered epithelium of the oesophagus consists of goblet cells and ciliated columnar cells. The goblet cells show two morphological different shapes, depending on the feeding status.The single-layered columnar epithelium of the stomach appears with a PAS-positive apical zone. In pylorus and fundus, the Lamina propria mucosae containes gastric glands, which can be divided into main glandular body and neck cells. In the pyloric region, only neck cells are found. In both parts of the stomach, the Alcianblue-PAS stain reveals the production of PAS-positive mucus in the neck cells. The main gastric body is made up of only one cell type, which is the characteristic of Colubridae and differs in other species. The oesophageal muscle layers and those of the stomach are very pronounced.The small intestine exhibits a pseudostratified columnar epithelium with prominent microvilli, which are also found in the large intestine. Only some goblet cells are found in the cranial part of the small intestine, but their number increases towards the middle and caudal part. An even greater increase of the number of goblet cells is measured in the large intestine. Moreover, both in the small and the large intestine, the number of goblet cells producing neutral mucopolysaccharids increases. The lamina muscularis mucosae is only distinct in the large intestine.Light-microscopical analyses reveales the existence of neuro tissue in terms of plexus myentericus submucosus and subserosus, prominent mainly in oesophagus and the intestines. Further electron microscopic studies show the appearance of unmyelinated nerve fibres and plexus in all layers, only with exception of the epithelium. In the lamina propria mucosae, these structures are situated close to the goblet cells.The existence of dense core vesicles and clear vesicles indicate the synthesis of neurotransmitters. NOS-expressing neuro tissue is found in all layers (except the epithelium), particularly in the muscle layers and the plexus. Furthermore, precipitates are detected in the endothelial tissue of the tela submucosa and the capillaries between the neck cells of the gastric glands. Immmunhistochemical analyses present the existence of HNK-1-epitopes and neurofilaments in the plexus of all parts of the digestive tract, furthermore, a mesh of fine nerve tfibres in the lamina propria mucosae, tela submucosa and all muscle layers of the digestive tract of Thamnophis sirtalis sirtalis. In contrast to former studies on vertebrates and birds, HNK-1-epitopes can be found in adult garter snakes.