licht und elektronenmikroskopische studien über struktur und dynamik des Übergangsepithels

Zeitschrift fiir Zellforschung 69, 587--612 (1966)

Aus dem Anatomischen Institut der Universitat Marburg (Lahn) (Direktor: Prof. Dr. G. P~TRY)

L I C H T - U N D E L E K T R O N E N M I K R O S K O P I S C H E S T U D I E N U B E R S T R U K T U R U N D D Y N A M I K D E S U B E R G A N G S E P I T H E L S * **

G. PETR~ und H. A~oN

Mit 16 Textabbildungen

(Eingegangen am 12. Juli 1965)

Summary. Light and electron microscopic studies of transitional epithelia in the contracted and stretched state were carried out in various mammalian species. The analysis of sections cut in different planes led to the conclusion that the transitional epithelium is multilayered but not stratified. The superficial and intermediary cells reach the basement membrane by means of slender cytoplasmic processes. Large polynucleated umbrella cells may show multiple processes and are therefore interpreted as resulting from the fusion of several intermediary cells. There is no evidence of amitotic nuclear division in these cells. The growth pattern and struc- tural plasticity of this epithelium are based on two factors:

1. the wavy outlines of interdigitating plasma membranes permit great flexibility in cellular shape;

2. relocations of cytoplasm and nuclei in relation to the baseline and surface of the epithelium are governed by the/act that all cells are anchored at the basement membrane.

Zusammen|assung. Vergleichende licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen am gedehnten und ungedehnten Ubergangsepithel verschiedener S~ugetiere zeigen an Hand yon Quer- und Flachschnittanalysen, dab es sich beim ~berganffsepithel q~m ein einschichtiges, mehrreihiges Epithel handelt. Die Deckzellen und die Intermedi~rzellen ziehen mit teils ~iuBerst diinnen CytoplasmafiiBchen zwischen den Zellen der tieferen Reihen bis zur Basalmembran. GreBe polynukleEre Deckzellen k6nnen multipedikul~r mit der Basalmembran verhaftet sein, so dab fiir ihre Entstehung eine Verschmelzung mehrerer, zur Oberfl~che riickender Inter. medi~rzellen angenommen wird. Fiir die Cytogenese dieser polynukleEren Deckzellen diirften daher amitotische Kernteilungen ohne nachfolgende Zellteilung keine Rolle spielen.

Aus der Struktur der einzelnen Zellen sowie des Gesamtverbandes lassen sich Wachstum- dynamik und Dehnungstransformation ableiten. Diese Transformabilit~t des Epithelverban- des ist an zwei Voraussetzungen gekniipft: 1. die besondere Verformbarkeit aller Zellen infolge zahlreicher Reservefalten des Plasmalemms (interdigitierende Interzellularverbindungen); 2. die zwangsl~ufig sich ergebende Massenverlagerung des Cytoplasmas (mit den Kernen) zur Basis oder Oberflgche infolge der Verankerung jeder einzelnen Zelle an der Basalmembran. Verformbarkeit und Massenverlagerung machen die wechselnde ,,Schichtenzahl" in Ab- hEngigkeit vom Dehnungszustand verst~indlich.

I n den le tz ten J a h r e n wurden in mehreren e lekt ronenmikroskopischen Publi- ka t ionen fiber die U l t r a s t r u k t u r des Obergangsepi thels bei verschiedenen S~uge- t ieren und beim Menschen (WALKER 1960; Ku•osuMI et al. 1961; AMON U. PETRY

1962 a ; AMON 1962 ; KW~ME~ u. DAVID 1962 ; LEESO~ 1962 ; TERAO 1962 ; I~EALE et al. 1963 ; RICHTER U. Molz]~ 1963 ; WOLFF 1963 ; BATTIFORA et al. 1964) sowie bei Anuren (CHoI 1960, 1961, 1963; PAK POY U. BENTLEY 1960; PEACHEY U. I~ASMUS- SEN 1961) berichtet . Neuere his tochemische Befunde, die dureh BJ(~RKMAN (1952),

* Mit dankenswerter Unterstiitzung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft. - - Fiir die technische Hilfe sind wir Fraulein U. LAAC~:MANN, Fraulein R. MADEMA~ und Herrn E. FRAEDRICH ZU Dank verpflichtet.

* * tterrn Prof. Dr. med. W. BARG~ANN zum sechzigsten Geburtstag gewidmet.

588 G. PETRY und H. AMON:

GSLDI (1952), PRETO PARVIS U. LUCAlCELLI (1955), ME~DE U. CHAMBERS (1957) sowie dureh eigene Unte rsuchungen (AMoN u. PETRY 1962a, b; AMo~ 1962) am Ep i the l der ab le i tenden Harnwege erhoben wurden, verd ich ten in synopt i scher Be t r ach tung mi t den u l t r a s t ruk tu re l l en Befunden die morphologischen und funk- t ionel len AussagemSgl ichkei ten fiber Bin Epi the l , das seit fiber hunde r t J a h r e n lebhaf t d i sku t i e r t wurde. I m Mi t t e lpunk t des Interesses s tanden zwei Fak to ren : 1. Die aui3erordentl iche Transformabil i t i~t eines hohen Epi the l s im ungedehnten zu einem niedr igen im gedehnten Zus t and und 2. die d a m i t zusammenhi ingende Frage nach der ta ts i ichl ichen Zahl der Zellschichten, die mi t l ich tmikroskopischen Methoden immer nu t anni~hernd beur te i l t werden konnte .

Ws sich die bisher vor l iegenden e lek t ronenmikroskopischen Arbe i ten vor al lem m i t der Cytologie des Ubergangsepi the ls befaBtcn, liegen bis j e t z t noch keine befr iedigende Befunde vor, dic die l ich tmikroskopischen Kenntn i sse des gesamten Ep i the lve rbandes e lek t ronenmikroskopisch ergiinzen. Wi r befa$ten uns deshalb in e rwei te r ten Unte r suchungen vor al lem mi t der Strukturaufkl i~rung des Uber- gangsepi thels , woffir wir F lach- und Querschni t t ana lysen an gedehnte r und ungedehn te r Ha rnb la sensch l e imhau t l icht- und e lek t ronenmikroskopisch durchff ihr ten.

Material und Methoden Es wurden untersucht: Harnblasenschleimhaut und teilweise Ureterenschleimhaut von

Ratte, Meerschweinchen, Siebenschl~ifer, Kaninchen, Katze, Hund und Affe. Die Entnahme der Harnblasen erfolgte jeweils in Narkosc. Zum Tei] wurden die Harnblasen ungedehnt oder in gering gedehntem Zustand fixiert, zum Teil wurde die Fixationsl6sung nach Unterbin- dung des Blasenausganges in die Harnblase bis zur maximalen Dehnung injiziert.

Fixierung fiir lichtmikroskopische Untersuchungen: Formol, Formol-Alkohol, Alkohol 96 %, kaltes Aceton, Fixantien nach ROSSMAN, BOUIN, CARNOY. Von den gedehnt fixierten Harn- blasen wurde nach der Fixierung die Schleimhaut abpr~ipariert, auf Ringe gespannt (PETRY U. DAMMI~GER 1956) und entweder als H~utchenpriiparat gefKrbt oder mit dem Ring in Paraffin zur Herstellung yon Flachschnitten eingebettet. Daneben wurde gedehnte und ungedehnte Harnblasenschleimhaut in Querschnitten untersucht.

Histologische Fiirbungen: H~malaun-Eosin, v. GIESO~, Eisenhiimatoxylin nach HnlDEN- ~AI~, Azan, Methylblau-Eosin nach MANN, Trichromf~irbung nach MASSON-GOLDNER, Molyb- d~nh~matoxylin nach HELD, PAslNi-F~irbung, Chromalaun-H~matoxylin-Phloxin nach GoMo~I, S~iurealizarinblau, SilberimprKgnation nach GOMORI.

Fiir die Elektronenmikroskopie wurden kleine Stfckchen der Harnblasenschleimhaut entweder ungedehnt oder mechanisch gedehnt in kaltem 1%igem Osmiumtetroxyd (in VeronM- Acetatpuffer pH 7,2) fixiert. Die Entw~sserung erfolgte in aufsteigendem Aceton, die Einbet- tung in Vestopal. Die Ultradfinnschnitte wurden mit dem Ultramikrotom nach W. VOGELL mit thermischem Vorschub, mit dem Modell von PORTER-BLUM und dem LKB (Typ 480I A) her- gestellt. Ein Tell des lVIaterials wurde ohne Kontrastierung, der gr6Bere Teil mit Uranylacetat- und/oder Bleihydroxyd-Kontrastierung verarbeitet. Die Aufnahmen wurden mit den Siemens- Ger~iten (~M 100 und Elmiskop I sowie mit dem Zeiss-Geri~t EM 9 vorgenommen.

Befunde

I n unserem gegeniiber frfiheren Mit te i lungen erwei ter ten Unte r suchungsgu t t ra fen wir in einzelnen e lek t ronenmikroskopischen l~bers ichtsbi ldern yon Quer- sehn i t t en durch gedehntes L~bergangsepithel Deckzel len an, die mi t s t a rk verjfing- t en Cytoplasmaausl /s bis zur B a s a l m e m b r a n reichen. Wei tere l~bersichtsauf- n a h m e n liel~en nun ein S t ruk tu rp r inz ip des l~bergangsepi thels aufdecken, das l i ch tmikroskopisch mi t verschiedenen Vorbeha l ten schon yon POLJAKOFF (1914) und DA~I~I (1924) v e r m u t e t und in j f ingster Zeit m i t polar i sa t ionsopt i schen Mit-

Struktur und Dynamik des Obergangsepithels 589

teln yon TA~AXA (1962) postuliert wurde: alle Zellen des Epithels k6nnen mit di~nnen Cytoplasma]ortsStzen die Basalmembran erreichen. Die oberfl~chliehen Deck- zellen werden damit ihren alten Beschreibungen als Schirmzellen oder pilzf6rmigen Elementen gereeht, wenn auch frfihere Untersueher die Zellstiele nur ein Stfick in die Tiefe des Epithels verfolgen konnten.

In letzter Zeit hatte sich fast allgemein eine Einteilung in 3 ,,Schichten" fiir das l~bergangsepithel eingebiirgert: eine basale, intermedi~re und Deckzellschicht. Diese Einteilung ist aus funktionellen Griinden sinnvoll, wie histochemische und elektronenmikroskopische Unter- suchungen zeigten, und wird mit dem Vorbeha]t im folgenden beibehalten, dal~ es sich nicht um ein echtes mehrschichtiges Epithel handelt.

DaB die intermedii~ren Zellen bis an die Epithelbasis reichen sollen, wurde ffiiher von zahlreichen Histologen bereits beobachtet, wenn aueh ebenso h~ufig bestritten. Wir konnten bei stark gedehntem l~bergangsepithel viele Intermedi~r- und Deckzellen bis zur Basalmembran verfolgen (Abb. 1). Dies gelingt bei ungedehntem und entsprechend h6herem Epithel aus schnittechnischen Grfinden nicht, da hierbei die viel ls Forts~tze unregelm~ig verlaufen (Abb. 2). Bei stark gedehntem und damit niedrigem Epithel sind die basalen Zellstiele der Deck- und Intermedi~rzellen dagegen offenbar straffer und mehr senkrecht zur Oberflache orientiert, womit die It~ufigkeit, die Kontinuitiit der basalen Zellstiele bis zur Ba- salmembran hin zu verfolgen, gr6~er wird.

Diese Befunde erkl~ren eine Tatsache, die wir fffiher noch nicht deuten konnten und die - - wahrscheinlich aus dem gleichen Grunde - - bisher auch von den meisten anderen Autoren nicht erwi~hnt wurde: beim Durchmustern des Obergangsepithels trifft man in den elektronenmikroskopisehen Bildern, yon der Oberfl~che zur Basis zunehmend, mehr kleine Cytoplasmaanschnitte. Sie sind besonders zahlreich in der relativ lockeren Reihe der Basalzellen und treten in Form grS~erer oder kleinerer, meist stielf6rmiger, unregelm~13iger Cytoplasmaprofile auf (Abb. 2, 3). Diese Zell- tefle wurden offenbar immer als Anschnitte benaehbarter Basal- oder Intermedii~r- zellen interpretiert. Diese Annahme kann jedoch aus mehreren Grfinden nicht riehtig sein. Zuni~chst sitzen selbst zahlreiche Basalzellen bei gelegentlieher starker Erweiterung der basalen Interzellularr~ume nur mit verjfingten Cytoplasmafiifi- ehen der Basalmembran auf (Abb. 3). Ferner besitzen die Intermedi~r- und Basal- zellen im Flaehschnitt im wesentliehen eine rundliehe Form. Sie zeigen nie der- artig schmale Cytoplasmaforts~tze, die mit den fraglichen Zellanschnitten des Quersehnittsbildes identisch sein k6nnten (Abb. 4). SchlieBlich ist die Anzahl der im Ultradfinnschnitt getroffenen und durch Zellmembranen abgegrenzten Zellen und Zellforts~tze nieht mit den im lichtmikroskopisehen Flachschnitt ausz~hl- baren basalen Zellen in Einklang zu bringen. So treffen im elektronenmikroskopischen Querschnittsbild (gedehnt) auf eine L~nge yon 100/~m durchsehnittlich 30 der Basalmembran aufsitzende Zellprofile und 7--8 Basalzellen (Affe), w~h- rend die Ausz~hlung der Basalzellkerne im histologischen Flachsehnitt des gedehnten Epithels auf einer L~nge von 100 ~m ebenfalls nur 7--8 Basalzellen beim Hunde und 6--7 Basalzellen beim Kaninchen ergibt. Dabei spielen natfirlich klei- nere Unterschiede des Dehnungsgrades der Harnblasensehleimhaut eine Rolle. Man darf daher annehmen, dal~ diese schmalen, kernfreien Cytoplasmaanschnitte im intermedio-basalen Bereich des Ubergangsepithels im wesentlichen basale Zell- stiele der h6her gelegenen Zellreihen darstellen, die der Basalmembran aufsitzen und deren Kontinuit~t mit ihrem Perikaryon aus verst~ndliehen Grfinden nur zu

590 G. PETRY und H. A•oN:

Abb. l a u. b. S ta rk gedehntes t )bergangsepi thel (Affe) m i t zwei Zellreihen. Inser t ion zweier Deckzellen (D2 und Da) auf der B a s a l m e m b r a n (Bm). Vgl. m i t Abb. l b (Konturzeichnung) . L Lymphocy t . Elekt ronenmikroskopische

Aufnahme. 5400fach

einem kleinen Prozentsatz im elektronenmikroskopischen Querschnittsbild fest- stellbar ist.

Dagegen kann man in Flachschnitten durch das gedehnte Epithel zwischen den ZellkSrpern des intermedio-basalen Abschnittes sowohl licht- als auch elektronen-

oi

Dz

L

D3

Brn

_&bb. 1 b

Struktur und Dynamik des I~bergangsepithels 591

mikroskopisch die zahlreichen basal verlaufenden Zellstiele der h6heren Zellreihen erkennen (Abb. 4, 5, 6). Ihre Querschnitte sind unterschiedlich grol~ und den benachbarten Zellen durch entsprechende Profilierung gut angepaltt, weshalb sie mit dem Lichtmikroskop wesentlich schwerer zu identifizieren sind. Die im Flach- sehnitt immer rundlichen Zellen der mittleren Epithelzone beriihren sich also untereinander nur teflweise. Zwischen ihnen liegen die erw~hnten Zellstiele, die ~]le Zwischenrgume vollst~ndig ausffillen.

592 G. PETRu u n d H . A~ON:

Abb. 2a u. b. Ungedehntes (~bergangsepithel (Affe), aus mehrcre~l Zellreihen bcstehend, Mehrreihig angeordnetc Intcrmedi~r~elten (J) mit teiIweise laagen, basalcn Cytoplasmaprofilen ( J~,J~ ), in l~.ichtung BasMmembran (Bin) verlaufend. Zwischen den Basalzellcn (B~, B~, Ba) und den Intermedifirzellcn zahlreiche Cytoplasmaprofile basaler Fortsfttze hSherer Zclh'eihen (vgl. auch Abb. 2b). D Deckzelle. Elektronenmikroskopische Aufr~ahmc.

3300f~tch.

Struktur und Dynamik dos t~bergangsepithels 593

O

J

Jt

B1

Abb. 2 b

Wie friiher an Hand yon Flachschnitten am gedehnten l~bergangsepithel bereits mitgeteilt wurde (AMozr u. P~T~u 1962 a), besitzen die Basal- und Intermedi/ir- zellen rundliche, die Deckzellen dagegen penta- bis hexagonale Konturen. Orientie-

Z. Zellforsch., Bd. 69 38

594 G. PETRY und H. A~oN:

Abb. 3a u. b. M~flig s t a rk gedehntes L 'bergangsepi thel (Affe) mi t zahlreichen schmalen Cytoplasmaprofi len zwischen den Basalzellen (B1--B4); vgl. auch Abb. 3b. B m Basahnembran ; L Lymphocy ten ; C Capillare.

Elekt ronenmikroskopische Aufnahme. 3600fach

rende Kernz/ ih lungen ergaben nun an solchen F lachschn i t t en in b e s t i m m t deft- n ier ten Kreisf lKchenarealen yon 100/xm Durchmesser (7850 # m 2) im intermedi / i ren Epi the lbere ich im Mit te l 17- -18 Zellkerne und im basalen Bereich 21 Zellkerne. Die abso lu te Zellzahl, gemessen an den Ke rnen in einem gleich groBen Areal der Basal- und der Intermedi / i rzel len, n i m m t daher nach oben nur geringfiigig ab. Die Intermedi/~rzellen k6nnen sich vor al lem deshalb vergSBern, weft zwischen ihnen

Struktur und Dynamik des ~bergangsepithels 595

/ .

&

B1

'Sra

8ra

Abb. 3b

nur die geringere Zahl basaler Zellstiele der Deckzellen liegt, w~hrend zwischen den kleineren Basalzellen die Zellstiele der Intermedi~rzellen hinzukommen (Abb. 5, 6).

Die Deckze]len scheinen ihre Gr6flenzunahme auf eine andere Weise zu erreichen. Sie zeigen im ~llgemeinen - - gedehnt und yon der Fl~che besehen - - ein ziemlich regelm~13iges Muster fiinf- bis sechseckiger Zellen, die 1--2 Zellkerne enthalten. Dazwischen linden sich aber gelegentlich auch vielkernige polygonale Riesenzellen ( 0 ~ D I C K 1884; DOGIEL 1890; LEaDOfF 1901; V. E B ~ 1902; DAm~I 1924; LE~AVA 1934; FLEROFF 1936; GAU]~ 1949; AMON U. I:)ETRY 1962a), die DOGIEL mit zu den gr6Bten Zellen rechnete, die bei h6heren Wirbeltieren vorkommen.

38*

596 G. PETRu und H. AMOS:

Abb. 4. Flachschnitt durch gedehntes (~bergangsepithel (Meerschweinchen) im intermedio-basalen Epithelbereich. Zwischcn den rundlich-oval~ren Perikarya zalflreiche Cytoplasmaprofile, die basalen Forts~tzen hSher gelegener

Ze|lreihcn entsprechen. Elektronenmikroskopische Aufnahme. 4800fach

Mehrere Indiz ien sprechen dafiir, dab die Riesenzellen durch Symplasmabi ldung

aus In termedi~rzel len entstehen.

DaB eine Symplasmabildung durch Verschmelzung mehrerer Einzelzellen im Prinzip mSg- lich ist, legten die grfindlichen Studien von v. FIEANDT (1911) fiber die Entstehung der Lang- hansschen Riesenzellen nahe. Neuerdings wurden solche Fusionsvorg~nge von virusinfizierten Ascitestumorzellen zu vielkernigen Riesenzellen in so umfangreichem MaBe direkt beobachtet, dab ihre quantitative Auswertung zur Aufstellung eines Fusionsindex fiihrte, der sich als ab- h~ngig yon der Verminderung mononucle~rer Zellen zeigte (OKADA 1962). AuBerdem konnte in

S t r u k t u r u n d D y n a m i k des U b e r g a n g s e p i t h e l s 597

Abb. 5. Flachschnitt durch die Basalzone des stark gedehnten t~bergangsepithels (Kaninchen). Aufler den Peri- karya der Basalzellen zahlreiche kernfreie Cytoplasmaprofile. C yon unten in das ]~pithel eingepreBte CapilIaren.

�9 Iethylblau-Eosinf~rbung nach MANN. ll00fach

Abb. 6. Flachschnitt durch die Intermedi~,rzone des stark gedehnten ~bergangsepithels (Kaninchen). Zwischen den Perikarya der Intermedi~rzellen vereinzelte basale Deckzellkonturen (D) und basale Deckzell-Forts~tze (F).

Methylblau-Eosinfftrbung nach MANN. ll00fach.

a u t o r a d i o g r a p h i s c h e n U n t e r s u c h u n g e n nachgewiesen werden, da0 a u c h die Os teoc las ten ( R o n ~ 1964) u n d die F remdkSrpe r r i e senze l l en (KRACHT U. GUSEK 1964) du rch Ver schme lzung mono-

598 G. 1)ETRY u n d H. AMON:

Abb. 7. ]~lachschnitt durch stark gedehntes ?3bergangsepithel (Hund). Riesendeckzelle mit oben und links dent- lichen Zellgrenzen (Pfeile). Unten ist die Zellbegrenzung nur teilweise erkennbar (Doppelpfeil). Am linken oberen

:Bildrand angrenzendes normales Deekzelhnuster. Molybdf~n-H~matoxylinfgtrbung nach HELD. 700fach

Abb. 8. Flachschnitt dutch stark gedehntes ~bergangsepithel (Itund). Normalcs Deckzelhnuster, Glykogennach- weis nach SttlMIZU n. KUMAMOTO (1952) mit H~malaun-Gegenf~rbung. AusgestoBene und in Ausstol3ur~g begriffene Zellkerne (Pfeile), im Original blau. Die tibrigen Deckzellkerne erseheinen in der Abbildung als graue Aufhellungen

des glykogenreichen Cytoplasmas. • Zweikernige Deckzelle. 700faeh

nucle~rer Zellen en t s t ehen . Solche B e funde schl iegen andererse i t s jedoch Riesenzel lb i ldung d u r c h ami to t i s che K e r n t e i l u n g e n n ich t aus, wie neuere B e o b a c h t u n g e n an der Gewebeku l tu r ze ig ten (KAGE~AMA 1960; PVZA 1963).

I m e i n z e l n e n b e s t e h e n d i e s e I n d i z i e n a u s f o l g e n d e n B e o b a c h t u n g e n . So f a n d e n

w i r h i n u n d w i e d e r e i g e n a r t i g e K e r n b i l d e r b e i p o l y n u c l e s R i e s e n d e c k z e l l p l a t t e n ,

d e r e n Z e l l g r e n z e n s i c h z . T . e r s t z u k o n s o l i d i e r e n s c h e i n e n : n e b e n g r o B e n I t a u p t -

k e r n e n , y o n d e n e n m a n c h m a l au f f&l l ige S t r a h l u n g s f i g u r e n a u s g e h e n , f i n d e r m a n

z a h l r e i c h e k l e i n e , p y k n o t i s c h e N e b e n k e r n e ( A b b . 7).

S t r u k t u r u n d D y n a m i k de s U b e r g a n g s e p i t h e l s 599

Abb. 9. Ungedehntes l)bergangsepithel (Rathe) mit breitem Basalfortsa~z (Pfei[) einer Deckze]le (D). B Epithel- basis. Trichromf~rbung nach !V~ASSON-GOLDNER. 1100facb

Abb. 10. Ungedehntes Ubergangsepithel (l{atte) mit mehreren basalen :Forts~tzen (Pfeile) einer Deckzelle (D). B Epithelbasis. Trichromfg~rbung nach ~ASSOI"7-GozDNEK ll00fach

600 G. PETRu u n d H . A M o s :

Abb. l l a u. b. Interdigitierende Zellverbindungen im basalen ]3ereich (a Kaninchen) und im Deckzellbereich (b Affe) des ungedehnten ]~bergangsepithels. B m Basalmembran. Elektronenmikroskopische Aufnahmen.

a 24000fach; b 23000fach

St ruk tu r und D y n a m i k des ?)bergangsepithels 601

Abb. 12. Entfaltete glatte Zellgrenzen zwischen der Unterflache einer Deckzelle (D) und der apikalen Begrenzung einer Intermedi~rzelle (J) beim gedehnten ~bergangsepithel (Kaninchen). Elektronenmikroskopische Aufnahme.

17000fach

Abb. 13. Tiefe apikale Einbuchtung (t~feil) zwischen zwei benachbarten Deckzellen des ungedehnten ~bergangsepithels (Affe), die bei Dehmmg vollst~ndig verstreicht. Elektronenmikroskopische Aufnahme. 23000fach

Die quant i ta t ive Kernana lyse gleich grol3er Areale im Intermedi~r- und Deckze|lenbereich ist hier allerdings nicht anwendbar , da es du tch Pyknose, Karyor rhex is und Kernauss toBung

602 G. I~165 und H. AMON:

Abb. 14. Oberfl/ichenparallele, straffe Orientierung der Tonofilamentc in Deckzellcn des gedehnten Cbergangs- epithels (Kaninchen), im Bereich der Desmosomen deutlich verdichtet (Pfeile). Elektronenmikroskopische Auf-

nahme. 32000fach

offenbar zu einer erheblichen Kernreduktion in den Deckzellen kommt (Abb. 8). :Diese quantitative Verminderung des Chromatins in der Oberfl~che des t~bergangsepithels i~ullert sich ferner auch in einer starken Abnahme der Feulgen-Reaktion yon der Epithelbasis zur -oberfl/iche (PRETO PARVIS u. LUCARELLI 1955 und eigene Beobachtungen). Eine Reihe von Deck- zellkernen erscheint feulgennegativ, reagiert mit histologischen Routinef~rbungen acidophil und stellt sich im Elektronenmikroskop, abgesehen yon den Nukleolen, iiuBerst kontrastarm dar. Auch JOBST (1964) land bei Kernpyknose eine rasche Abnahme des DNS-Gehaltes.

E in weiterer Umstand , der f~r die MSglichkeit einer Fus ion mindestens der gr58eren Deckzel lplat ten aus Intermedii trzellen spricht, ist das Fehlen amitotischer Kernte i lungsbf lder . Wi t fanden in unseren Flachschni t ten, womit wir im Vergleich zu Querschni t tsbi ldern wesentlich grSl~ere Areale von Deckzellen fiberblicken konnten , im Gegensatz zu einer ICeihe/~lterer Autoren, nirgends eindeutige Hin- weise fiir Amitosen (s. Diskussion). Dagegen lassen sich im intermedi~ren Zell- bereich des Ubergangsepithels im Flachschni t t zahlreiche zwischen den rundlich- oval/iren Intermedi/~rzellen gelegene Cytoplasmaprofile darstellen (Abb. 6), die


Abb. 15. Apikaler Tell einer Deckzelle des ungedehnten 0bergangsepithels (Kaninchen). Zwischen Vakuolen (V), Yakuolig transformierten Mitochondrien (~I) und Glykogengranula (G) ungeordnetes Netzwerk voa Tonofilamenten.

:Elektronenmikroskopische Aufnahme. 32000fach

basalen Fortsi~tze der Deckzellen entsprechen mfissen, da sie sich in gleicher Weise an Querschnitten erkennen lassen (Abb. 9). tt~ufig trifft man ]ichtmikroskopisch auch mehrere Basalforts~tze einer Deckzelle an (Abb. 10). Ungekl~rt ist lediglich, ob die Deckzellen regelmi~i3ig mit mehreren Forts~tzen zur Basis ziehen oder ob diese Beobachtungen nur Ausnahmen d~rstellen und auf die besonders grol3en und mehrkernigen Deckzellen beschriinkt sind. Ffir jene Deckzellen aber, die mit mehreren Forts~tzen an der Epithelbasis verh~ftet sind, ist es unwahrscheinlich, dal3 sie jeweils aus einer Intermedi~rzelle entstanden seien und etwa sekund~r weitere Cytoplasmaforts~tze den Weg zur Epithelbasis gefunden haben kSnnten. Ferner wi~re es unwahrscheinlich, .da~ amitotische Kernteilungen (ohne nachfolgende Zellteilung) im Bereich der Deckzellen eine gr613ere als zuf~llige Rolle spielen. Es k6nnen offenbar als Folge dieser Fusionsprozesse im Deckzellenbereich sogar funktionell iiberz~hlige Kerne ausgestol3en, pyknotisch umgewandelt oder auf andere Weise eliminiert werden.

604 G. PETRY und H. AMOS:

Zu den dargestellten histologischen Besonderheiten des Ubergangsepithels kommen noch cytologische hinzu, welche die plastische Formanpassung dieses Gewebes an die unterschiedlichen Dehnungszust~nde versti~ndlich machen. IIierzu liegen schon eine Reihe yon elektronenmikroskopischen Beobachtungen vor (WAL- KER 1960; KUlCOSUMI e ta l . 1961; AMON U. PETRY 1962a; AMON 1962; TERAO 1962 ; REAZE et al. 1963 ; RICHTER U. MOIZE 1963 ; WOLFF 1963 ; BATTIFORA et al. 1964). So sind die Zellen untereinander dutch ausgedehnte interdigitierende Ein- faltungen verbunden, die manchmal geradezu spiralig eingero]lt sind (Abb. 11). Diese komplexen Verzahnungen kSnnen sich bei Transformation der Zellen zu vSllig glatten und parallel verlaufenden Zellgrenzen auffalten, die lediglich noch kleine desmosomale Kontakte besitzen (Abb. 12). KVROSVMI et al. (1961) wiesen darauf hiE, dab im ungedehnten Zustand die lateralen Zellverbindungen glatt und die transversalen gefaltet sled, w~hrend es sich im gedehnten Zustand umgekehrt verhs Dieses Prinzip kSnnen wir best~tigen. Durch diese Entfaltungs- mSglichkeiten der Zellgrenzen erhalten die Epithelzellen eine starke Plastizit~t. So sind im ungedehnten Zustand die senkrecht auf der Epithelbasis stehenden L~ngsdurchmesser aller Zellen wesentlich grSBer alE im gedehnten Zustand. Bei Dehnung verkfirzen sich diese Liingsdurchmesser, w~hrend sich die parallel zur Epithelbasis orientierten Querdurchmesser stark vergrSBern. Weil alle Zellen im Prinzip mit der Basalmembran verhaftet bleiben, kSnnen sich die gedehnten Zellen durch die Vermittlung ihrer Plasmalemm-Reservefaltungen so verformen, dab sie mit dem grSBten Tell ihres Zellvolumens vorwiegend nebeneinander stat t tibereinander zu liegen kommen. Dadurch wird die Umwandlung des mehrreihigen in einen zwei- bis dreireihigen Zellverband verstiindlich.

In der Deckze]lreihe findet sich eine weitere Besonderheit, welche die Dehnungs- anpassung begfinstigt. Ihre Zellgrenzen besitzen im ungedehnten Zustand tiefe, teilweise verzweigte Einbuchtungen, yon KUROSUMI et al.(1961) alE Incisuren bezeichnet, die bei Dehnung des Epithels vollst/~ndig verstreichen k6nnen und somit ebenfalls Reservefalten darstellen (Abb. 13).

Die bereits mehrfach beschriebenen Tonofilamente (loc. cit.) die in allen Zellen des Ubergangsepithel, auch den basalen, vorkommen (REALE et al. 1963), s indder Ausdruck der laufenden, in kurzen Abst~nden wechselnden intraplasmatischen Spannungsunterschiede, bedingt durch die stetige Ffillung und Entleerung. W~h- rend im gedehnten Zustand die Tonofilamente in der Dehnungsrichtung der Zellen orientiert sind, findet sich diese Ordnung bei der ungedehnten Zelle nicht (Abb. 14, 15). Jedoch bleiben die Tonofilamente alE solche ungeordnete Strukturen in Form eines filamentSsen Netzwerkes auch dort weiterhin sichtbar. Obwohl KURO- SUMI et al. (1961) keine Beziehungen der Tonofilamente zu den Desmosomen beobachten konnten, fanden wir hiiufig eine deutliche Konzentration der Tonofila- mente in Richtung der Desmosomen, in die sie einstrahlen, um in der angrenzen- den Zelle ihre Verlaufsrichtung fortzusetzen (Abb. 14).

Diskussion Ein Hauptanliegen der zahllosen ~lteren Untersuchungen am l~bergangsepithel war die

Frage Each der Schichtenzahl seiner Zellen. Die von SeHAFFER (1927) zusammengefaBten Er- gebnisse besitzen heute grSBtenteils nur noch historisches Interesse. Die meisten Autoren hiel- ten das ~bergangsepithel fiir dreischichtig (SCHAFFER 1927; FLEROFF 1936; GSLDI 1952; PRETO PARVIS U. LUCARELLI 1955; ]~RIEDENSTEIN 1961). Andere erkl~rten es fiir vier- oder

Struktur und Dynamik des t3bergangsepithels 605

mehrschichtig (K6LLIKER 1867 ; PANET]t 1876; LONDON 1881 ; DOOIEL 1890). OBERDICK (1884) und HEY (1894) sprachen das t3bergangsepithel als einen mehrschichtigen Verband an, der sich bei Dehnung auf einen zweischichtigen reduziert. BURCKHARDT sprach bereits 1859 yon drei Schich- ten, yon denen die mittlere mit Zellfiil3chen bis zum Bindegewebe reicht, so daft es sich eigentlich nur um zwei Sehiehten handle. Dieser Auffassung schlossen sich LINCK (1864), OB~aSTEI- ~ER (1879), LE~AVA (1934) u.a. an. LENDORF (1901) kam in seiner griindlichen Untersuehung ebenfalls zur Annahme zweier Zellschiehten, ebenso GAUER (1949), welcher yon mindestens zwei Schiehten sprieht. In modernen Lehrbiichern wird das ~bergangsepithel ungedehnt als mehrschiehtig bezeichnet (BENNINGHOFF-GOERTTLER 1964; ]~ARGM&NN 1964 ; BUCHER 1965 ; ~TOHR-V. MOLLEI~DORF:F-GOERTTLER 1963), w~hrend sieh seine Schiehtenzahl bei Dehnung auf zwei reduziere (BENNINGHOFF-GOERTTLER ; ]3ARGMANN ; STOHI~-u I~OLLENDORFF-GOERTTLER).

Bereits POLJAKOFF (1914) sah im ~bergangsepithel ein einsehichtiges, mehrreihiges Epi- thel. DANI~r~ (1924) kam in seiner vergleiehenden Studie (Pferd, Hund, Katze, Ratte und Maus) zu der Ansicht, daI3 es sich urn ein einschichtiges Epithel handeln mfisse. Er sah yon den Zellen der zweiten Reihe feinste lamellenf6rmige Forts~tze, die zwisehen den ,,Germinativzellen" das Bindegewebe erreichen. An den in ihrer GrSBe sehr variablen Deckzellen, in deren Riesen- formen er bis zu zehn, meist pyknotische Kerne land, beschrieb er zahlreiehe Forts~tze, die - - zwischen die Zellen der zweiten Reihe in die Tiefe gehend und ihre Zwisehenr~ume ausfiillend - - die Basalzellen erreichen und an ihnen endigen sollen. Ob diese Deckzellforts~tze ebenfalls das Bindegewebe erreichen, konnte DA~INI bei erwachsenen Tieren nicht sicher entscheiden; dagegen land er beim ~bergangsepithel yon pr~- und postnatal untersuehten Hunden und Katzen eine sichere Beziehung der Deckzellen zur Epithelbasis. Daraus schlol3 er, dab es sieh beim tJbergangsepithel seiner Natur naeh um einen einschichtigen, vielreihigen Gewebsverband handeln miisse. T~A~As~I (1938) sprach sich dagegen noch strikt gegen Verbindungen der Deekzellen zur Epithelbasis aus.

Wir selbst waren un te r dem Eindruck der konvent ionel len Auffassung in unse- ten vorl~ufigen Mit tei lungen, die sich vor allem mi t Histochemie und Cytologie des t3bergangsepithels befaBten (AMoN u. PETRY 1962a, b; AMON 1962), der Meinung, dab es sieh u m ein dreischichtiges Epi the l handle, da offensichtlieh drei versehie- dene Zel l typen vorliegen. Ers t die 1962 erschienene polarisat ionsmikroskopisehe Arbei t von TANAKA, ill der beim Ubergangsepi thel des Menschen basale Zellfort- s~tze der Intermedi~rzel len u n d der Deckzellen bis zur Basa lmembran nachgewiesen wurden, veranlal~te uns zur l~berpr/ifung unseres S t andpunk te s u n d zu weiteren Materialstudien, besonders an elektronenmikroskopischen ~bers ichtsauf- nahmen. Dabei k o n n t e n wh" n icht nu r die zahlreichen sehmalen Cytoplasmaprofi le zwischen den in termedi~ren u n d vor allem den basalen Zellen auff inden, sondern in einigen F~llen aueh die besehriebene K o n t i n u i t s yon Cytoplasmaforts/ i tzen der Deckzellen bis oder fast bis zur Basa lmembran nachweisen. Dart iber h inaus ergaben orientierende licht- u n d elektronenmikroskopisehe Vergleichsanalysen an gedehnten F laehsehn i t t en eine weitgehende Ubere ins t immung der Zahl yon Basal- zellen pro Mel~einheit, so dab die elektronenmikroskopisch zwisehen den Basal- zellen dargestel l ten Cytoplasmaprofi le als basale Zellforts~tze der lumenw~rts gelegenen Zellreihen angesprochen werden m/issen.

Mit dieser Konzep t ion ergibt sich die Notwendigkei t , die Defini t ion des Uber- gangsepithels im Sinne der klassisehen Histologie einer Revis ion zu unterziehen. Beim ~bergangsepi the l der able i tenden Harnwege handel t es sieh demnach u m ein einschichtiges, mehrreihiges Epithel, das als Gewebsverband im ganzen u n d dessen Zellen als Einzelelemente eine eehte dehnungsabhgngige Transformabi l i t~ t besi tzen u n d das den yon JAKOB HENLE (1841) vorgesehlagenen Terminus , ,~bergangsepithel" zu vollem Reehte tr~gt, wenn auch in anderem Sinne als von HENLE eigentlich in ten t i e r t (vgl. SCnAgFE~ 1927).

606 G. PETRY und H. A~oN:

Von den bisher vorliegenden elektronenmikroskopischen Publikationen fiber dus t)bergangsepithel seien vergleichend einige Studien fiber das Harnblasenepithel von Anuren erwiihnt, wobei fiir die Autoren allerdings die Strukturaufkl~rung der gesamten Wand der Anurenharn- blase deshalb im Vordergrund stand, well sie yon physiologischer Seite als Modellfall einer semipermeablen Membran beniitzt wird. Die vom Epithel der S~ugetiere etwas abweichende Cytologie des ~bergungsepithels wird griindlich dargestellt, w~hrend histologische Gesichts- punkte eher am Rande erw~hnt werden. So sprieht C~oI (1961, 1963) von ein bis zwei Zell- schichten, ebenso PSACHEY u. RASMUSSEN {1961), ,,although in most areas only one layer of cells is found". Aus den Abbildungen dieser Arbeit geht hervor, dab dort, wo Epithelzellen fibereinundergeschiehtet erscheinen, basale Cytoplasmaforts~tze hSher gelegener Zellansehnitte die Basulmembran erreichen oder ihr zustreben.

Die e lek t ronenmikroskopisehen Unte rsuchungen am l~bergangsepi thel yon S/~ugetieren s tehen offenbar alle un te r dem Einflu[~ von WALXER (1960), der als ers ter die U l t r a s t r u k t u r dieses Epi the]s bei der Maus beschrieb, drei in verschie- denem Niveau gelegene Ze l l typen fand und d a m i t zur A nna hme von ebenfalls drei Zel lschiehten kam, die er in eine basale, intermediKre und superfizielle Schicht aufgl ieder te . Alle folgenden Unte rsuehungen beziehen sich, soweit sie auf die F rage der Ep i the l sch ich ten eingehen, auf WALKER und sprechen von drei Zel lschichten (KuRosuHI et al. 1961 ; LEESON 1962; TERAO 1962 ; RICHTER U. MOIZE 1963; WOLFF 1963). He rvo rhebenswer t is t yon diesen Unte r suchungen besonders die Arbe i t yon KUROSVMI u. Mi tarb . , die ers tmals die u l t r a s t ruk tu re l l en cytologischen Unter- schiede zwischen gedehn tem und ungedehn tem Ep i the l aufzeigten. I n der Reihe der Basalzel len beschreiben sie zahlreiche Cytoplasmaprof i le , die sie jedoch ffir Zellforts/ i tze der ( t ransversal!) s t a rk gefa l te ten basalen Zel lkonturen hal ten, so da[3 sie komplexe Kan/~le yon Interzel lu larr&umen in der basalen Zellreihe annehmen. I n Wi rk l i chke i t hande l t es sich hierbei um die basalen Cytoplasmafortsi~tze der oberen Zellreihen, die sie aueh in Anschn i t t en e indeut ig abbi lden, aber n icht in d iesem Sinne deu ten (Abb. 18 und 19 der Arbe i t von KUROSUHI et al.). Wir fanden in unseren e lek t ronenmikroskopischen Quer- und F laehschn i t t en nirgends einen A n h a l t ffir eine auff/~llige t ransversa le oder ver t ika le F a l t u n g der basalen Zel]- kon tu ren (abgesehen von den aueh von KUROSUMI et al. beschriebenen, in den In t e r ze l l u l a r r aum hineinragenden, mikrovilli~ren Cytop lasmaauss t t i lpungen; diese sind jedoeh yon einer ganz anderen Gr613enordnung).

TERAO (1962) bildet in einer t-~bersichtsuufnuhme vom Ubergungsepithel des Menschen zwischen den Intermedi~r- und Busalzellen zuhlreiche Cytoplasmuprofile ab, ohne ihre Rele- vanz zu erSrtern. Im fibrigen befaBte sich dieser Autor vor ullem mit der Ultrustruktur von Hurnblasentumoren und stellt in Aufnahmen yon guturtigen Papillomen der menschliehen Harnblasenschleimhaut z.T. ~iuBerst lunge, schmule epitheliale Zellausl~i.ufer dar, so dub often- bur auch bei pathologisehen Wuchtumsprozessen das gleiche Strukturprinzip wie unter ortho- logischen Verh~ltnissen gewahrt bleibt.

Ledigl ieh WOLFF (1963) besehrieb basale Forts/~tze der In termedi~rzel len , die sich zwischen die Basalzel len schieben und oft bis an die B a s a l m e m b r a n zu verfolgen sind. T ro t zdem spr icht er yon drei Zel lschichten und beruf t sich nur auf e lek t ronenmikroskopische Publ ika t ionen , ohne auf die langji ihrige Diskussion fiber die S t r u k t u r dieses Epi the lgewebes einzugehen.

Mit der S t ruk tu rau fk l~ rung des l~bergangsepi thels is t das Prob lem der Wachs- tumsdynamik und der Zellteilungsraten eng verkni ipf t .

t)bereinstimmend ist aus der Literatur zu ersehen, dub Zellteilungen im tJbergangsepithel nicht hiiufig zu beobaehten sind. Fruglich ist durch die vorliegenden Beobuchtungen nur, in wie weir mitotische und amitotische Teilungen vorherrschen.


Ohne auf die Kritik der Amitose an Sehnittpr~paraten im einzelnen einzugehen (vgl. WASSERMA~ 1929 ; BVCn~ 1959), sind amitotische Teilungsbilder im ~bergangsepithel nicht sehr hi~ufig beschrieben worden, obwohl man unter dem Aspekt der mehrkernigen Deckzellen h~ufig nach ihnen suchte und Amitosen f fir ihre Entstehung ffir notwendig hielt. ])OGIEL (1890) beobachtete Amitose-Bflder in den Deekzellen, DA~I~I (1924) dagegen in den Intermedi~r- zellen. Lv.~AvA (1934) sah Amitosen sowohl in den Intermedi~r- als auch in den Deckzellen. SCHAFFER (1927) nimmt ebenfalls Amitosen in den Deckzellen an, eine Ansicht, die auch in den neueren Lehrbiichern vertreten wird.

Am griindlichsten hat sich GACER (1949) mit diesem Problem auseinandergesetzt. Er beobachtete in den mehrkernigen Deckzellen h~ufig ungleich groBe Kerne, die er durch Amitose entstanden glaubt. Trotzdem fand er unter vielen Hunderten yon ausgemessenen Kernen nur einmal eine Amitose in den Deekzellen selbst. Dagegen konnte er in den Intermedi~rzellen 6fters paarige Kerne und Kerne mit mehr oder weniger tiefen Einkerbungen und h~ufig zwei Nukleolen antreffen, woraus er schlieBt, dab sich die zur Mehrkernigkeit der Deckzellen fiih- renden amitotischen Prozesse bereits in den oberen Lagen der Intermedi~rzellen abspielen. BUCttER u. ])]~L~ZE (1955) fordern ffir die Entstehung der zweikernigen Deckzellen auf Grund ihrer Kerngr613enbestimmung ebenfalls die Amitose. Nach der zusammenfassenden Darstellung yon BUCKER (1959) haben ferner noch FRIEDENSTEIN (1955) und FUJIWARA (1956, 1957) Amitosen im t~bergangsepithel beschrieben.

Wesentlich eindeutiger sind dagegen die vorliegenden Befunde fiber das Auftreten yon Mitosen im ~bergangsepithel, obwohl vo~ 1V[SLLENDORFF (1930) niemals Mitosen land und daraus folgerte, dab sich auch die Basalzellen durch Amitosen vermehrten. In dieser Hinsieht ist jedoch GAUER (1949) beizupflichten, wenn er positive Befunde ffir bedeutungsvoller als negative h/s So konnte DOGIEL (1890) Mitosen sowohl in den Basalzellen als auch in den Intermedi~rzellen beobachten. In den Basalzellen wurden Mitosen ferner yon DA~I~I (1924), SCRAFF~R (1927) sowie von P ~ T o P ~ w s u. LUCARELLI (1955) gesehen. Einige Autoren beobachteten in allen Scbichten des ~bergangsepithels Mitosen (LE~AVA 1934; FLEROFF 1936; LEBLOND et al. 1955), in den oberen Lagen vor allem atypische und sog. Abortivmitosen (FLEROFF 1936).

Verst~ndlicherweise treten Mitosen in besonders reichlicher Zahl in der Umgebung yon Epitheldefekten auf, wie sie von McMI~N u. JOHNSON (1955, 1956) experimentell erzeugt wurden. Sie trafen Mitosen sowohl in der Umgebung des kfinstlich gesetzten Defektes als auch in den Zellen der reepithelisierenden Zone an. Ebenso konnte LE~AVA (1934) bei Explantation des ~bergangsepithels zahlreiche Mitosen in der Gewebekultur beobachten.

An der grunds/~tzhchen Vermehrung der Basalzellen durch Mitosen diirfte da- nach im R a h m e n der Wachs tums- u n d Regenerationsprozesse dieses Epithelge- webes kein Zweifel bestehen. Wir selbst k o n n t e n mehrfaeh Mitosen in Basalzellen und parabasalen Intermedi/~rzellen beobachten. Dari iber h inaus kSnnen in dem mehrreihigen Zel lverband offenbar auch in den Deckzellen Mitosen auftreten, wie sie yon LEBLOND et al. (1955) mi t Hilfe ihrer Colehizin-Versuche aufgezeigt wurden. Fi i r Amitosen spreehende Bflder sahen wir in unserem Material n icht ; t ro tzdem ist es denkbar , dab auch Amitosen gelegenthch vorkommen mSgen. Fi i r die Ents te- hung der mehrkern igen Deekzellen spielen amitotische Kerntei lungsprozesse jedoch keine prinzipielle Rolle, da wir zeigen konnten , dab zumindes t die polynukle/~ren Deekzellen eine mult ipedikul/ i re Verb indung mi t der Epithelbasis besi tzen u n d deshalb durch Verschmelzung von Intermedi~rzel len en t s tanden sein mfissen. Da der Kern- u n d Chromat inbes tand v o n d e r In termedi~r- zur ])eckzellreihe des l~bergangsepithels eine deuthche Reduk t ion erf~hrt, w/ire eine nennenswer te ami- totisehe Teilungsaktivit/~t ffir W a e h s t u m u n d S t ruk tu re rha l tung des Epi thelver- bandes vom biologisehen S t a n d p u n k t is widerspruchsvoll.

Wachstumsdynamik und Ver/ormbarkeit. Mit der S t ruk turaufk l~rung des ~Jber- gangsepithels lassen sich D y n a m i k u n d Verformbarkei t dieses Gewebsverbandes ablei ten (s. Schema Abb. 16). I n der Wachs tumsr i eh tung yon der Basis zur Ober-

608 G. PETRY und H. AMON:

fl~che ist die Kernzahl im Gegensatz zum mehrschichtigen Plattenepithel annii- hernd konstant und wird erst im Deckelzellbereich im oben beschriebenen Sinne reduziert. Die mitotisch sich teilenden Basalzellen bilden den Ersatz ffir die hSher rfickenden Elemente der Intermedi~rzone, die mit der Basalmembran durch ihre Zellstiele in Verbindung bleiben. Dem physiologischen Alterungs- und Abschilfe- rungsprozeI~ verfallende Deckzellen dill:[ten ihre Basalforts~tze 15sen (vgl. DANIM 1924) und durch hSher rfickende Intermedi~rzellen ersetzt werden, die bis zu ihrer Abschilferung ebenfalls mit der Basalmembran verhaftet bleiben. In einem ge- wissen Umfang kommt es zur Fusion von hSher rfickenden Intermedi~rzellen zu mehrkernigen Deckzellen, die damit eine mehrfache Verbindung mit der Epithel- basis aufzeigen kSnnen. Der Anteil dieser durch Verschmelzung entstehenden Riesendeckzellen dfirfte v o n d e r Intensit~t der superfiziellen Abschilferungspro- zesse abhiingen und inkonstant sein. Wir konnten bei unserem Material jedenfalls

Abb. 16. (a ungedehnt, b gedehnt): siehe Text

keine numerische Konstanz im Verteilungsmuster solcher Riesenzellen antreffen, weder innerhalb einer individuellen Blasenschleimhaut, noch bei den verschiedenen untersuchten Spezies.

Die histoloffische Voraussetzung der Verformbarkeit des Obergangsepithels ist in der Mehrreihigkeit dieses Gewebsverbandes zu suchen. Die cytologische Voraus- setzung dagegen besteht in dem Vorhandensein der beschriebenen Reserveeinfal- tungen, die sich bei Dehnung entfalten und somit die z. T. extreme Verformbarkeit benachbarter Zellen unter Gl~ttung der Zellgrenzen gestatten. Dadurch ist das gedehnte Epithel auf zwei his drei Zellreihen reduziert und die Transversaldurch- messer aller Zellen sind stark vergr6~ert. Im ungedehnten Zustand ist das Epithel im ganzen h6her und alle Zellelemente besitzen eine wesentlich st~rkere Li~ngs- orientierung mit schlankeren Zellformen. W~hrend beim gedehnten Epithelver- band die Perikarya der Intermedi~rzellen und somit auch deren Kerne sich im wesentlichen in gleicher tt6he befinden, bilden sie ungedehnt eine h6here Zone. Dies erkl~rt sich aus der Tatsache, da~ sich nunmehr die Perikarya, je nach der Stgrke der basalen ProtoplasmaffiBchen, mit ihrer Hauptmasse verschieden hoch einstellen. Damit gruppieren sich auch die Kerne dieser Intermedi~rzellen in verschiedenen H6hen, womit in ungedehntem Zustand die intermedi~re Zone ffir sich schon eine Mehrreihigkeit bildet. W~hrend der Kontraktion k6nnen sich die grol~en

Struktur und Dynamik des ][~bergangsepithels 609

Deckzellen nur noch in Richtung auf das Lumen verformen, wobei sich ihre apikale Oberfl/iche lumenws vorwSlbt und die basal gerichteten Cytoplasmaforts/~tze entsprechend verl/~ngert werden. Durch die Kontakte ihrer basalen Forts/itze mit der Epithelbasis gew/~hrleisten die DeckzeUen die rasche Anpassung des Epithels an jeden Dehnungszustand. Andererseits diirften sie durch ihre transversale und vertikale Ausspannung auch die Grenzen der Dehnungsf/~higkeit des Ubergangs- epithelS bestimmen, da bei mechanischer l~berdehnung nut das Epithel und nicht das Propriabindegewebe zerreiBt. Durch die Mehrreihigkeit des Ubergangsepithels wird auch verst/~ndlich, daB bei S/s der Epithelverband im ungedehnten Zustand umso h6her geschichtet erscheint, je grSBer die entsprechende Spezies, je gr6Ber also das Volumen der Harnblase im gedehnten Zustand ist (vgl. auch PRETO PA~vIs u. LUCARELLI 1955). Entsprechend der H6henzunahme des ungedehnten Epithels verfeinert sich die Schleimhautf/iltelung und verschm/ilern und verl/~ngern sich alle in einem Querschnittsbfld auftretenden Zellproffle. I m stark gedehnten Zustand sieht das Epithel der einzelnen Spezies im wesentliehen gleich niedrig aus. Diese gleichfSrmige Dehnungsanpassung ist nut dadurch mSglich, dab die mehrreihig angeordneten Zellen die Basis des Epithelverbandes erreichen (s. Schema).

Die Verminderung der ,,Schichten-Zahl" des gedehnten Ubergangsepithels ge- genfiber dem ungedehnten konnte aueh durch die hisher vorliegenden e]ektronen- mikroskopischen Untersuchungen nicht gekl/irt werden. Die damit erwiesene Ver- formbarkeit der einzelnen Zelle konnte zwar ihre Dehnungsanpassung, j edoch nicht die Verminderung der Epithel-,,Schichten" im gedehnten Zustand erkl/iren. Nach dieser Vorstellung (KuRosuMI et al. 1961 ; RICHTER U. MOIZE 1963 ; WOLFF 1963) miil3ten sich n/s alle Zellen des ~Jbergangsepithels maximal abplat ten und in ihren Transversaldurchmessern entsprechend vergr6Bern, so dab das gedehnte Epithel insgesamt zwar sehr niedrig, jedoch die Zahl seiner ,,Schichten" nicht reduziert wfirde. Ihre Reduzierung ist jedoch nut verst/~ndlich, wenn man davon ausgeht, dab die in verschiedenen HShen liegenden, jedoch immer mit der Basis verhafteten Zellen des an und fiir sich einschichtigen Epithels die t tauptmasse ihres Cytoplasmas bei Dehnung basalw/krts verlagern k6nnen. Umgekehrt kann eine solche Verlagerung lumenw/irts bei Kontrakt ion erfolgen. Solche Verlagerungen sind wiederum nur durch die Verformbarkeit infolge der Reservefaltungen der Cytoplasmamembranen zu verstehen.

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