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Reistle, Annette (2015): Histologische, histochemische und ultrastrukturelle Untersuchungen an der Niere des Strausses (Struthio camelus), Histological, ultrastructural, glyco- and immunohistochemical studies of the ostrich kidney (Struthio camelus). Dissertation, LMU München: Tierärztliche Fakultät
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Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der histologischen, ultrastrukturellen, glyko- sowie immunhistochemischen Analyse der Niere des Straußes (Struthio camelus). Die Organe wurden hierzu von dreizehn klinisch gesunden Tieren aus kommerzieller Haltung entnommen und untersucht. Ein Unterschied zwischen männlichen und weiblichen Tieren war dabei nicht feststellbar. Überwiegend - jedoch mit einigen Besonderheiten - stimmen die in dieser Arbeit erhaltenen Untersuchungsergebnisse über den Aufbau und die mikroskopische Struktur der Straußenniere mit denen anderer Vogelarten überein. Die paarige Niere liegt im Synsakrum eingebettet und ist beidseits in drei Abteilungen unterteilt, die oft oberflächlich verwachsen sind. Zwischen linker und rechter Niere sowie zwischen den Abteilungen bestanden keine signifikanten Unterschiede. Der Anteil der Straußenniere am Gesamtkörpergewicht ist mit 0,6 % relativ gering, im Vergleich zu vielen anderen Vogelarten. Die lichtmikroskopischen Untersuchungen zeigen ein Schnittbild aus größtenteils Rindengewebe mit kortikalen und medullären Nephronen, die in der gesamten Niere inselartig verteilte, bindegewebig begrenzte Markbereiche umgeben. Diese enthalten Henle-Schleifen, Vasa recta und Sammelrohre, eine spezifische Anordnung dieser Strukturen im Markkegel war in den untersuchten Präparten jedoch nicht vorhanden. Glomerula kamen in verschieden Größen von ca. 40 μm bei kortikalen bis zu ca. 200 μm Durchmesser bei medullären Neprhonen vor. Spezialisierte Macula densa-Zellen des distalen Tubulus im Bereich des glomerulären Gefäßpols konnten in der Straußenniere nicht dargestellt werden. Eine positive PAS-Rekation war insbesondere in den Mesangialzellen des Nierenkörperchens, dem Bürstensaum der proximalen Tubuli und den muzinhaltigen Vakuolen der Sammelrohre vorhanden. Letztere reagierten auch stark positiv mit Alcianblau. Die elektronenmikroskopischen Aufnahmen der Straußenniere führten mit vorangegangenen Untersuchungen anderer Vogelarten zu vergleichbaren Ergebnissen. In den durchgeführten glykohistochemischen Untersuchungen - zur genaueren Analyse von Zuckerstrukturen auf den Zellen der Straußenniere - zeigte sich eine besonders starke Affinität der Lektine zu den Mikrovilli der proximalen Tubuli. Alle Lektine mit Bindungsstellen in der Straußenniere, LCA, MAA-I, PHA-E, PHA-L, PNA, PSA, RCA, SBA, SJA, WGA und WGAs, zeigten hier deutlich bis stark positive Reaktionen. Auch in den muzinhaltigen Vakuolen der Sammelrohre waren Bindungsstellen für die meisten Lektine vorhanden (LCA, PHA-E, PSA, SBA, SJA, WGA und WGAs). Für ConA, DBA, GSL-I, SNA und UEA-I konnten keine Bindungsstellen in den untersuchten Straußennieren festgestellt werden. Mit Hilfe immunhistochemischer Methoden wurden zytoskelettale Elemente in der Niere des Straußes untersucht. Die Intermediärfilamente Zytokeratin 8, 14, 18, 19, Panzytokeratin, Vimentin und Desmin, sowie das Protein “alpha-smooth muscle actin” (α-SMA), wurden dabei nachgewiesen. Während Desmin und α-SMA nur in Muskel- und Bindegewebszellen der untersuchten Tiere vorgefunden werden konnten, wurden Zytokeratine und Vimentin auch im Nierengewebe nachgewiesen. Während sich Zytokeratine vorwiegend im Zytoplasma der proximalen Tubuli und teilweise auch der Henle-Schleifen fanden, fiel Vimentin vor allem durch die starke Bindung an glomerulären Strukturen auf.

Abstract

In the present thesis, the kidney of the ostrich was examined histologically, ultrastructurally, as well as with glyco- and immunohistochemical methods. The kidneys of thirteen clinically healthy animals were taken and examined. A difference between male and female animals could not be detected. Generally, with some special features, the results of the macro - and microscopic structure of the ostrich kidney were consistent with preceding studies of other avian species. The paired kidneys are located under the synsacrum and divided into three lobes, which are often superficially coalesced. No significant difference between left and right kidney or in between the lobes was detected. With 0,6 % of the whole body weight, the volume of the ostrich kidney is rather low compared to other avian species. The light microscopic studies showed a large cortex part with cortical and medullary nephrons, surrounding medullary islands coated with a connective tissue sheath. The medulla contained loops of Henle, vasa recta and collecting tubules, which showed no specific order in the examined samples. Glomerula could be seen in different sizes from approximately 40 μm of cortical to 200 μm of medullary nephrons. Specialized macula densa-cells on the site of the distal tubule attached to the glomerular vascular pole could not be displayed. A positive PAS-reaction occurred in mesangial cells of the corpusculum, microvilli of proximal tubules, and the mucus containing vacuoles of the collecting tubules. These showed also strong reactions with alcian blue staining. Ultrastructural studies of the ostrich kidney led to comparable results with the cell structure of previously examined avian species. Glycohistochemical studies, for a closer analysis of sugar structures on ostrich kidney cells, showed a particularly strong affinity of lectins towards the microvilli brush border of proximal tubules. All examined lectins with binding sites in the ostrich kidney (LCA, MAA-I, PHA-E, PHA-L, PNA, PSA, RCA, SBA, SJA, WGA and WGAs) showed distinct to strong reactions on this site. For most lectins there were also binding sites in the vacuoles of the collecting tubules (LCA, PHA-E, PSA, SBA, SJA, WGA and WGAs); for ConA, DBA, GSL-I, SNA and UEA-I no reactions could be noticed in the studied ostrich kidneys. Immunohistochemical methods were used to examine cytoskeletal elements of ostrich kidney cells. The intermediate filaments Cytokeratin 8, 14, 18, 19, Pancytokeratin, Vimentin and Desmin and the protein alpha-smooth muscle actin (α-SMA) were verified in this study. While Desmin and α-SMA were detected only in muscle and connective tissue cells, Cytokeratins could be found mainly in the cytoplasm of proximal tubules and to some extent also in the cytoplasm of Henle loops, while Vimentin binding sites appeared in all parts of the glomerulus of ostrich kidney cells.