Acta histochem. Bd. 60, S. 292 - 303 (1977)

Aus dem Paul.Flechsig-Institut fUr Hirnforschung, Abteilung fUr Neuroanatomie und

der Abteilung fUr Neurochemie der Karl-Marx-Universitat Leipzig

Ontogenetische Untersuchungen cholinerger Mechanismen 1m Corpus geniculatum laterale, pars dorsalis (Cgl d), der Ratte!)

Ontogenetic investigation of cholinergic mechanisms in the dorsal part of the lateral geniculate nucleus (LGN) of the rat!)

Von HANS-JOACHIM LUTH und VOLKER BWL

Mit 7 Abbildungen

(Eingegangen am 10. Mai 1977)

Zusammenfassung

Es wird die ontogenetische Entwicklung der Enzyme des Acetylcholinstoffwechsels - Acetyl­

cholinesterase (AchE; EC 3.1.1.7) und Cholinacetylase (ChAc; EC 2.3.1.6) - im Corpus genicu­

latum laterale, pars dorsalis (CgI d), der Ratte als Parameter der Entwicklung cholinerger Mecha­

nismen in diesem Kerngebiet untersucht. Biochemisch wurde die Aktivitat beider Enzyme vom 6. postnatalen (p.n.) Tag an bestimmt.

Die Aktivitat von AchE und ChAc steigt nahezu parallel in den ersten Lebenswochen steil an und erreicht zwischen 6. und 8. Woche die Werte erwachsener Tiere. Die p.n. Entwicklung der

Enzymaktivitaten im Gesamthirn zeigt einen nahezu identischen Verlauf. Histochemisch lal3t

sich die AchE-Aktivitat schon vor dem 6. p.n. Tag nachweisen. Wahrend der p.n. Reifung des CgI d kommt es zu einer Lokalisationsverschiebung der elektronenmikroskopisch-histochemisch

nachweisbaren AchE-Aktivitat: Wahrend yom 8. bis 14. p.n. Tag das Enzym im Perikaryon,

in den Dendriten der Neurone des CgI d und im extrazellularen Raum nachweisbar ist, tritt es

beim adulten Tier nur noch in den axonalen Strukturen und im Extrazellularraum auf. Wie die ultrahistochemische Lokalisation zeigt, wird· das Enzym vermutlich nur in einer be­

stimmten Phase der Entwicklung von Neuronen des CgI d synthetisiert. Bei der erwachsenen

Ratte zeigt das untersuchte Kerngebiet die Charakteristika cholinozeptiver Strukturen. Diese Entwicklung cholinerger Enzyme in der fruhen p.n. Phase wird im Zusammenhang

mit den in dieser Zeit im CgI d ablaufenden Prozessen der morphologischen Differenzierung, be­

sonders der Synaptogenese diskutiert. Die ontogenetische Entwicklung der AchE reflektiert wahr­scheinlich nicht nur die funktionelle Reifung des cholinergen Transmissionssystems bzw. die Ent­

wicklung cholinerger Neurone und Synapsen, sondern das Enzym tritt in bestimmten Entwick­

lungsstadien auch in nichtcholinergen Strukturen auf.

Summary The ontogenetic development of the enzymes of acetylcholine metabolism, acetylcholinesterase

(AchE; EC. 3.1.1.7) and choline acetylase (ChAc; EC.2.3.1.6) in the dorsal part of the lateral geniculate body (CgI d) of rats has been investigated as parameter of the development of cholin­ergic mechanisms in this nucleus.

1) Mit dankenswerter Unterstutzung durch das Ministerium fur Wissenschaft und TechIlik der DDR.

Ontogenetische Untersuchungen cholinerger Mechanismen 293

The activity of both enzymes was estimated biochemically from the 6th postnatal day. During the first weeks of life, both AchE and ChAc show a steep increase in activity reaching adult levels between postnatal week 6 and 8. The postnatal development of t h e enzyme activities in the whole brain exhibits a nearly identical course. Histochemically the AchE-activity may already be detect ed before the 6th day after bir th. During postnatal maturation of the CgI d the loealization of the electronemieroscopically-histochemically detectable AchE -activity changes: whereas from day 8 to 14 the enzyme activity is localized in the perikarion, in the dendrites of Cgl-neurons and in extra­cellular structures, in adult animals it is found only in the axonal and extracellular structures.

This ultrahistochemical localization suggests that the enzyme is likely to be synthesized by the n eurons of the CgI d at a certain devf3lopmental stage only. In t he adult rat the nucleus in­ve»tigated exhibits the charact eristics of cholinoceptive structures.

This development of cholinergic enzymes during the early postnatal p eriod is discussed in connection with processes of morphological differentiation, especially of the synaptogenesis, oc ­cUl-ing in the Cgl d at that time . The ontogenetic developmen t of AchE does probably not only r eflect the functional maturation of the cholinergic transmission sy st em and the development of cholinergic neurons and synapses, but the enzyme activity appears at certain developmental s tages in non-cholinergic structures as well.

1. Einleitung

1m Corpus geniculatum laterale, pars dorsalis (CgI d) , lassen sich bei verschiedenen Mammaliern Bestandteile des cholinergen Systems nachweisen (FELDBERG und VOGT 1948; KOELLE 1954; HEBB und SILVER 1956; DEFFENU et a l. 1967; MALETTA 1967; PHILLIS 1967, 1971; KAWAMURA 1974).

1m Cgl d der erwachsenen Ratte liegen die Enzyme des Acetylcholinstoffwechsels -AchE und ChAc - in einer im Vergleich zum Gesamthirn hohen Aktivitiit vor. Auf Grund der ausschlie13lichen Lokalisation der AchE im Neuropil wird das CgI daIs cholinozeptiv betrachtet (PHILLIS et al. 1967). Acetylcholin scheint jedoch keine Rolle in der synaptischen Transmission der direkten optischen Projektionen zu spielen (BWL und SCHOBER 1977), sondern in retikularen und/oder thalamischen Afferenzen lokalisiert zu sein (vgl. SILVER 1974; LUTH et al. 1976).

Unbekannt ist die Funktion von einzelnen Bestandteilen des cholinergen Systems in der frlihen postnatalen (= p.n.) Phase. KASA (1975) nimmt eine Funktion des cholinergen Systems wahrend Differenzierung, Reifung und Regeneration im Rlicken­mark der Ratte an. Er beschreibt das Vorkommen der Enzyme AchE und ChAc vor der synaptischen Ausreifung. Es wird daraus gefolgert, daB das cholinerge System in dieser p.n. Phase liber die Proteinsynthese EinfluB auf den Zellmetabolismus nimmt und keine Rolle in der synaptischen Transmission spielt. Von anderen Autoren wurde gezeigt, daB Neuronen, die nichtcholinerg sind, in der Ontogenese voriibergehend cine AchE-Aktivitat aufweisen (CSILLIK et al. 1964; SAKHAROVA 1966; KASA und CSILLIK 1967 ; TENNYSON und BRZIN 1971; CATALDI et al. 1974).

Ziel del' vorliegenden Untersuchung ist es, die p.n. Entwicklung der AchE licht­und elektronenmikroskopisch zu untersuchen und die Ergebnisse mit quantitativen Bestimmungen der Aktivitaten von AchE und ChAc, einer spezifischeren Kom­ponente des cholinergen Systems als die AchE, sowie mit morphologischen Befunden in Einklang zu bringen.

294 H.-J. LUTH und V. BIGL

2. Material und Methoden

Lichtmikroskopisch untersuchten wir 20 Albinoratten (Wistar) im Alter von 2, 4, 8, 10, 12,

14, 16, 20, 25 und 30 Tagen. DafUr wurden in Athernarkose die Gehirne schnell herausprapariert,

mit CO2-Sclmee eingefroren und mit dem Cryo-Cu,t (Fa. American Optical Corporation) 121lm

dicke Schnitte angefertigt. Die Schnittfixation erfolgte mit einer Losung aus Paraformaldehyd und Glutaraldehyd (KARNOVSKY 1965) 15 min. Nach dem Spiilen mit aqua dest. folgte die Inkuba­

tion der Schnitte bei 37°C fUr 1,5 h mit einem Gemisch nnch KARNOVSKY und ROOTS (1964). Die

unsl?ezifische Cholinesterase (E. C. 3.1.1.8) wurde fUr die Licht- und Elektronenmikroskopie mit iso-OMPA 10-4 M gehemmt. Elektronenmikroskopisch untersuchten wir Tiere im Alter von 8

und 13 Tagen. Die Immersionsfixierung erfolgte in einer Losung nach KARNOVSKY (1965) 1 h

bei 5°C. Danach wurde das Gewebe mit 0,1 M Phosphatpuffer pH = 7,2 gespiilt. Die Inkubation

erfolgte bei 37°C 1,5 h nach del' Methode nach KARNOVSKY und ROOTS (1964). Als weitere Schritte

schlossen sich die Nachfixierung mit 1 %igem OS04 in 0,1 M Phosphatpuffer (pH = 7,2), das Spiilen in 0,1 M Phosphat,puffer (pH = 7,2), die Entwasserung in den Acetonstufen und die Ein.

bettung in Vestopal (Fa. FERAK-Berlin) an. Die Anfertigung del' Ultradiinnschnitte erfolgte mit dem Ultratom (LKB, Schweden). Ausgewertet wurden die Schnitte mit den Elektronenmikro­

skopen KEM 1-1 sowie mit dem SEM 3-1 (VEB Fernsehelektronikwerk, Berlin)!).

FUr quantitative biochemische Bestimmungen wurden die Ratten dekapitiert" die Hirne ent­nommen und in eiskalter 0.25 M Rohrzuckerlosung gekiihlt. Das Cgl d wurde unter dem Stereo­

mikroskop (SM XX, VEB Carl Zeiss Jena) prapariert (BIGL et al. 1974), gewogen und in 500 III 0.25 M Rohrzuckerlosung in einem Teflon-Piacryl-Mikrohomogenisator (MULLER et al. 1974)

homogenisiert. FUr die Enzymbestimmungen im Gesamthirn wurde ein 10%iges Homogenat in 0.25 M Rohrzuckerlosung im DOUNcE-Homogenisator hergestellt. Die Gewebesuspensionen wur­

den fUr die Bestimmungen entsprechend verdiinnt. Die Aktivitiit der ChAc wurde nach Akti­vierung des Enzymes mit 0.1 % T'riton X-IOO unter Verwendung von (3H-Acetyl) CoA (NEN

Dreieichenhain, BRD) bestimmt (BIGL 1975). Fiir die AchE fand eine geringfUgig moclifizierte Methode nach FONNuM (1969) unter Verwendung von (l4C-Acetyl)cholin (Radiochemical Center,

Amersham, England) Verwendung.

3. Ergebnisse

Lichtmikroskopische Untersuchungen

Vom ( bis zum 4. p.n. Tag konnte nur eine diffuse LokaIisation der AchE im CgI d festgestellt werden. In der Zeit yom 8. bis zum 14. p.n. Tag trat das Enzym perinuc­lear auf (Abb. 1). Nach dem 14. bis zum 20. p.n. Tag vollzieht sich eine LokaIisations­verschiebung. Die AchE-positiven Perikarya treten zuriick, und eine Aktivitat in den Fasern tritt auf (Abb. 2). Hemmungen mit iso-OMPA zeigten, daB diese Enzym­aktivitaten auf die spezifische AchE (E. C. 3.1.1.7) zuriickzufiihren sind. Bei der adulten Ratte ist lichtmikroskopisch nur eine fasergebundene Lokalisation (Trans­versalfasersystem und Einzelfasern) der spezifischen AchE (E. C. 3.1.1.7) und eine Lokalisation der unspezifischen ChE (E. C. 3.1.1.8) in den Kapillaren vorhanden. Ohne Hemmungen werden bei Verwendung des Substrates Acetylthiocholinjodid beide Cholinesterasen dargestellt (Abb. 2).

1) Wir danken Herrn Professor Dr. Dr. h. c. G. STERBA, Sektion Biowissensehaften, Bereieh Zellbiologie und Regulation, und insbesondere Herrn Dr. G. HOHEISEL fUr die Unterstiitzung der Arbeiten an den Elektronenmikroskopen.

Ontogenetische Untersuchungen cholinerger Mechanismen 295

Abb. 1. Darstellung der AchE im CgI d der Ratte am 14. p.n. Tag. Das Enzym zeigt zu diesem Zeitpunkt eine vorwiegende Lokalisation im Perikaryon. Positive Fasern sind nicht zu beob­

achten; 250: 1.

Abb. 2. Darstellung der AchE im CgI d der adulten Ratte. Die Aktivitat ist vorwiegend in den Fasern lokalisiert; 200: 1.

296 H.-J. LUTR und V. BIGL

Abb. 3. IDtrahistochemische Darstellung der AchE im CgI d am 8. p.n. Tag. Die Abb. zeigt ein angeschnittenes Perikaryon, in dem sich granulare Reaktionsprodukte (1) befinden. Der Zellkern ist frei von Reaktionsprodukten. Weiterhin lieU sich das Enzym im extrazellularen Raum nach­

weisen (2); 18000: 1.

Elektronenmikroskopische Untersuchungen

Auf Grund der lichtmikroskopischen Ergebnisse wahlten wir den 8. und 13. p.n. Tag fiir die elektronenmikroskopischen Untersuchungen aus. In diesem Zeitraum laBt sich das Auftreten der AchE im Perikaryon auch ultrastrukturell beobachten. Die Reaktionsprodukte liegen in granularer Form im rauhen endoplasmatischen Re­ticulum und an der Zellkernmembran (Abb. 3, 6).

In Dendriten laBt sich das Enzym an tubularen Strukturen und in der auBeren Plasmamembran nachweisen (Abb.4, 5). Neben dieser intrazellularen Lokalisation tritt die AchE auch in diesem juvenilen Stadium im extrazellularen Raum auf (Abb. 3).

Bei einigen noch unvollstandig ausgebildeten Synapsen am 8. p.n. Tag konnten wir AchE im synaptischen Spalt nachweisen (Abb. 5).

Beim adulten Tier war die AchE, wie auch in friiheren Untersuchungen gezeigt wurde (LUTH et aI. 1976), im extrazellularen Raum und in Axonen vorhanden. Keine Reaktion zeigte sich in den Perikarya von Neuronen.

Ontogenetische Untersuchungen cholinerger Mechanismen 297

Abb.4. Ultrahistochemische Darstellung der AchE im CgI d am 8. p.n. Tag. Diese Abbildung zeigt den Enzymnachweis in Dendriten (1) und im extrazellularen Raum; 18000: 1.

Biochemische Untersuchungen

Zur quantitativen Erfassung der Entwicklung cholinerger Enzymsysteme wurde die Aktivitat der AchE und ChAc im siolierten CgI von Ratten im Alter von 6 Tagen bis zu 13 Monaten untersucht. Bei jiirtgeren Tieren ist eine saubere Praparation des CgI auf Grund seiner geringen Ausdehnung nicht oder schlecht m6glich.

Abb. 7 a und b zeigt das Aktivitatsprofil beider Enzyme im CgI und im Gesamt­hirn. In den ersten 3 W ochen nach der Geburt kommt es zu einem starken Anstieg der ChAc-Aktivitat. Wahrend sich die Aktivitat der ChAc in den folgenden Wochen nur noch gering erh6ht und mit etwa 5 Wochen die Werte fUr erwachsene Tiere er­reicht werden, hiilt del' Anstieg der AchE-Aktivitat bis etwa zur 7. Woche nach der Geburt an und erreicht die erwachsenen Werte. Die Aktivitatsprofile fiir AchE und ChAc verlaufen im Gesamthirn prinzipiell gleich.

Wahrend jedoch die AchE-Aktivitat im CgI d in allen untersuchten Altersstadien etwa der Aktivitat des Gesamthirns entspricht, zeigt die ChAc - beginnend schon in der 2. Lebenswoche - im CgI d wesentIich geringere Aktivitat. In del' 3. Lebenswoche zeigt die ChAc nur 50 % der Aktivitat des Gesamthirns bei praktisch gleicher AchE­Aktivitat.

20 Acta histochem. Bd. 60

298 H .·J. LUTH und V. BIGL

Abb. 5. Ultrahistochemische Darstellung der AchE im CgI d zum gleichen p. n. Stadium wie

Abb.3 und 4. Das Enzym konnte in D endriten (1) und im extrazellularen Raum nachgewiesen werden (2); im synaptischen Spalt von noch nicht vollstandig ausgebildeten Synapsen lie/3 sich

benfalls Enzym nachweis en (3); 15000 : 1.

4. Diskussion

Die morphologische Differenzierung n eul'onaler Elemente lauft, in del' Ontogenese nicht immer

pa rallel zur R e ifung von Transmitterenzymen. Viele der auch als Tra n smitter wirksamen Sub­s tanzen und ihre auf- bzw. abba uenden Enzyme sind schon VOl' del' m orphologischen Ausbildung

von Synapsen im ZNS nachweis bar ; iiber ihre Funktion in diesel' P eriocle liegen keine expel'imen­

t ellen B efunde VOl'. 1m CgI cl cler Ratte konnten wir histochemisch bereits am 1. p.n . Tag die AchE uncl bio­

chemisch am 6. p.n. Tag clie AchE und ChAc nachweisen. Die Ausbildung retinalel' Verbindungen

zum CgI d b eginnt pranatal und sch eint bis zum 11. p.n. Tag abgeschlossen zu sein (LUND und

BUNT 1976). Corticale Afferenzen erscheinen dagegen erst am 17. p. n. Tag im Cgl cl in ihrer typisch en Form (BRAUER, miindlich e Mitteilung 1977). E s ist jedoch sieher, da/3 in del' synapt i­schen Transmission sowohl del' retinalen als aueh del' eorticalen Affer enzen des Cgl d kein Acety l­

cholin beteiligt ist (BIGL und SCHOBER 1977). U ber die Kontaktbildung del' Afferenzen aus clem Hirnstamm im CgI d wissen wir morpll010giseh z. Z. noeh sehr wenig. Die von uns am 8. p .n. Tag beobaehte ten Synaptogenesest.aclien m6glicher AchE-haltiger F asern lassen sich keinem be­

stimmten Afferenztyp zuordnen. Auffa lligstes histochemisches Ergebnis diesel' Arbeit ist das p erinucleare Auftreten der A chE

um d en 8. p.n. Tag: Wahrencl im CgI d der adulten Ratte in eigen en elektronenmikroskopischen Unter su chungen (LUTH et al. 1976) in Ubereinstimmung mit Ergebnissen del' Literatur (PHILLIS

Ontogenetische Untersuchungen cholinerger Mechanismen 299

Abb. 6. In den 2 angeschnittenen Perikarya dieser Abbildung sind Reaktionsprodukte im endo·

plasmatischen Reticulum zu beobachten (1). Daneben ist das Enzym im extrazellularen Raum

nachgewiesen. 8. p. n. Tag; 15000: 1.

et al. 1967) die AchE nur im extrazellularen Raum und intraaxonal nachgewiesen werden konnte,.

laJ3t sich zwischen dem 8. und 14. postnatalen Tag AchE·Aktivitat im Perikaryon der NeuroneIl

des Cgl d nachweisen. Nach der Definition von SHUTE und LEWIS (1965) klassifizieren wir ein Neuron als cholinerg,

wenn AchE·Aktivitat im Perikaryon und in den zugehorigen Dendriten und Axonen nachweis bar

ist. Ein Kerngebiet, das AchE nur im Neuropil enthalt, wird nach diesen Vorstellungen als cholino· zeptiv bezeichnet. Trotz der nicht unbegriindeten Bedenken gegeniiber der Spezifitat der AchE

als "Markierungsenzym" fiir cholinerge Strukturen unterstiitzt das fiir viele Regionen des ZNS nachgewiesene parallele Auftreten von AchE und ChAc (FONNUM 1970; SILVER 1974) diese Auf.

fassung. Die Begrenzung der AchE·Aktivitat im Cgl d der erwachsenen Ratte auf das Neuropil weist damit in Ubereinstimmung mit alteren Arbeiten (PHILLIS et al. 1967) auf den cholinozepti.

ven Charakter dieses Kcrngebictes hin. Das voriibergehende Auftreten von AchE·Aktivitat wah· rend eines bestimmten Zeitpunktes der ontogenetischen Entwicklung in dicsen eindeutig nicht·

cholinergen Zellen scheint deshalb nicht in direktem Zusammenhang mit dem cholinergen Charak· ter der synaptischen Transmission zu stehen. Nach FILOGAlIW und MARCHISIO (1971) ist das zeit·

lich begrenzte Auftreten von Komponenten des cholinergen Systems eine allgemeine Eigenschaft

von N euro blast-en bzw. juvenilen N ervenzellen. Ubereinstimmend mit unseren Befunden am Cgl d beschrieben CSILLIK et al. (1964), KASA

und CSILLIK (1968) sowie CATALDI et al. (1974) das voriibergehende Auftreten von AchE in PUR· KINJE·Zellen wahrend der Ontogenese. Nach Zerstorung der Afferenzen erscheint in diesen Zellen

die intrazellulare AchE erueut (PHILLIS 1968). ERANKO (1972), SILVER (1971, 1974) und KASA (1975) diskutieren eine Funktion des cholin·

ergen Systems wahrend der Reifung, Differenzierung und Regeneration des Nervensystems. KASA

20'

300

AchE-Aktivitiit

600

7a 2 3

ChAc-Aktivitiit

6

7b 2 3

H.·J. L UTH und V. BIGL

4 5

4 5

6 7 Wochen

f--o r---e

i .. Lebensaiter 5

Monate

i ..L ebensalter 6 7 5

Wochen Monate

Abb.7. Entwicklung der Aktivitaten von AchE (7a) und ChAc (7b) in Homogenaten von Ge­samthirn :und Cgl.

- 0 - 0':""0- Gesamthirn; -e-e-e- Cgl.

Die angegebenen Werte sind Mittelwerte aus mindestens 3 unabhangigen E xperimenten. Die ein· gezeichnete Streuung entspricht der Standardabweichung des Mittelwertes (sm).

Ontogenetische Untersuchungen cholinerger Mechanismen 301

(1968) zeigte eine Lokalisation del' AchE in sogenannten intersynaptischen Organellen wahrend

del' Entwicklung. Diese Organellen sollen eine Verbindung zwischen benachbarten neuronalen

Elementen herstellen und dem Stoff transfer dienen. In Gewebekulturen mit Neuroblastomazellen (N 18) konnte gezeigt werden, daB eine Regula­

tion del' AchE-Synthese auf der Ebene der Transkription existiert (LANKS et a1. 1974). Durch

Veranderung des Kulturmediums konnten betrachtliche Veranderungen in del' Synthese des En­

zyms induziert werden.

Somit scheint die genetische Information fUr das Auftreten del' AchE in vivo nur unter be­

stimmten Bedingungen realisiert zu werden:

1. In vielen juvenilen NervenzeIlen, unabhangig vom Transmissionstyp der adulten Zelle.

zeitlich begrenzt. 2_ In nichtcholinergen, adulten NervenzeIlen, die experimentell beeinfluJ3t wurden (Ausschal­

tung der Afferenzen der Purkinje-ZeIlen, Zellen in del' Gewebekultur).

3. In cholinergen Nervenzellen bei der synaptischen Reifung und Funktionsaufnahme.

Die quantit-at,iven biochemischen Befunde der p.n. AchE-Entwicklung zeigen, daJ3 gleich­

zeitig mit del' Lokalisationsverschiebung der AchE die Aktivitat des Enzyms steil ansteigt. Eine

funktionelle Interpretation diesel' Ergebnisse und eine direkte Korrelation mit den ultrastruk­

turell-histochemischen Befunden ist jedoch schwierig, da die AchE des Gehirns kein einheit­

liches Enzym ist. In der Ultrazentrifuge lassen sich auf Grund ihres Sedimentationsverhaltens 2 (RIEGER und

VIGNY 1976) bzw. 3 (CHANG und BLUME 1976) molekulare Formen mit unterschiedlichem Moleku­

largewicht unterscheiden. Durch Elektrophorese an Polyacrylamidgel erhalt man 4 unterschied­

lich wandernde Formen des Enzymes (CHANG und BLUME 1976). In del' ontogenetischen Entwick­lung des Rattenhirns erscheint zuerst eine leicht losliche AchE-Form, die zum Zeitpunkt del'

Geburt schon ihre maximale Aktivitat erreicht hat. Del' steile Anstieg del' AchE-Aktivitat in del'

friihen postnatalen Periode ist auf eine zweite, schwer ablosbare AchE-Form mit groJ3erem Moleku­largewicht beschrankt, die offensichtlich membrangebunden ist und moglicherweise aus del'

leicht loslichen Form mit geringerem Molekulargewicht entsteht (RIEGER und VIGNY 1976: RIE­GER, FAIRE-BAUMANN, BENDA und VIGNY 1976).

Diese Untersuchungen beziehen sich jedoch aIle auf das Gesamthirn und lassen keine Riick­schliisse auf die Eigenschaften del' AchE in distinkten cholinozeptiven bzw. cholinergen Sa'uk­

turen zu. Man konnte jedoch annehmen, daJ3 die in del' Ontogenese zeitlich begrenzt auftretende

AchE in den nichtcholinergen Neuronen spMerer cholinozeptiver Strukturen sich in ihren moleku­laren Eigenschaften von del' AchE des Neuropils bzw. cholinerger Neurone unterscheidet, doch

liiJ3t sich diese Frage aus unseren bisher vorliegenden Ergebnissen nicht beantworten und bleibt

weiteren Untersuchungen vorbehalten.

Literatur

AUGUSTINSSON, K. B., Cholinesterase and Anticholinesterase Agents. G. B. Koelle (Ed.). pp. 89

to 128. Springer, Berlin-Heidelberg-New York 1963. BARTOS, E. M., and GLINOS, A. D., Properties of growth-related acet,yleholinesterase in a cell line

fibroblastic origin. J. Cell BioI. 69,638-646 (1976). BIGL, V., Modified miscro-assay for the rapid and sensitive determination of choline acetyltrans­

ferase activity using (3H)-acetyl CoA and Fonnum's extraction procedure. Acta bioI. meel. german. 34,1437-1440 (1975).

BIESOLD, D., and WEISZ, K., The influence of functional alteration on monoamine oxidase and catechol-O-methyl transferase in the visual pathway of rats. J. Neurochem. 22, 505 - 509 (1974). and SCHOBER, W., Cholinergic transmission in subcortical and cortical visual centers of rats:

no evidence for the involvement of primary optic system. Exp. Brain Res. 1m Druck.

302 H.·J. LUTH und V. BIGL

BRAUER, K., miindliche Mitteilung (1977).

BURNSTOCK, G., Do some nerve cells release more than one transmitter? Neuroscience I, 239 to

248 (1976). CATALDI, E., JERADI, L. A., and CARAVITA, S., Acetylcholinesterase distribution in the cerebellar

cortex of the chick during development: an elektronmikroskopic study. J. Neurocytol. 3,

35-48 (1974).

CHANG, C.-H., and BLUME, A. J., Heterogenity of acetylcholin-esterase in neuroblastoma. J. Neurochem. 27, 1427 -1435 (1976).

CSILLIK, B., Joo, F., KASA, P., TOMITY, J., and KALMAN, G., Development of acetylcholinesterase

active structures in the rat archicerebellar cortex. Acta BioI. Acad. Sci Hung. 15, 11-17

(1964). DEFFENU, G., BERTACCINI, G., and PEPEU, G., Acetylcholine and 5-hydroxytryptamine levels

of the lateral geniculate bodies and superior colliculus after cats visual deafferentation. Exp.

~eurol. 17,203-209 (1967). ERANKO, L., Biochemical and histochemical observations on the postnatal development of cholin­

esterases in the sympathetic ganglion of the rat. Histochem. J. 4, 545-559 (1972).

FELDBERG, W., and VOGT, M., Acetylcholin synthesis in different regions of the central nervous

system. J. Physiol. (Lond.) 107, 372-382 (1948). FILOGAMO, G., and MARCHISIO, P. C., Acetylcholine system and neural development. Neurosci.

Res. 4, 29-64 (1971).

FONNUM, F., Radiochemical micro-assay for the determination of choline acetylcholinesterase

activities. Biochem. J. 115,465-472 (1969). - Topographical and subcellular localization of choline acetyltransferase in rat hippocampal

region. J. Neurochem. 17, 1029-1037 (1970). HAJOS, F., PRIYMAK, E. K., and KERPEL-FRONIUS, S., The electron microscopic demonstration

of acetylcholinesterase activity in some cholinergic and non-cholinergic synapses of the rat

brain. Acta histochem. 35, 114-122 (1970).

HATTORI, T., SINGH, V. K., McGEER, E. G., and McGEER, P. L., Immunohistochemicallocalisa­

hon of choline acetyltransferase containing neostriatal neurons and their relationship with

dopaminergic synapses. Brain Res. 102, 164-173 (1976).

HEBB, C. 0., and SILVER, A., Choline acetylase in the central nervous system of man and some

other mammals. J. Physiol. 134,718-728 (1956).

HOKIN, 1965, zitiert nach SILVER, A., The significance of cholinesterase in the developing nervous

system. Progress in Brain Res. 34, 345-355 (1971).

IIDA, '1'., und SCHIEBLER, T. H., Uber die Chemodifferenzierung der Sehbahn der Ratte. Mor­

phologisch-histochemische und experimentelle Untersuchungen. Histochemie 12, 265-284

(1968).

KARNOVSKY, J. M., and ROOTS, L., A "direct-coloring" thiocholine method for cholinesterases.

J. Histochem. and Cytochem. 12, 219-221 (1964). - A formaldehyde-glutaraldehyde fixative of high osmolarity for use in electron microscopy.

J. Cell. BioI. 27, 137-138 (1965).

KAsA, P., and CSILLIK, B., AchE synthesis in cholinergic neurons electron histochemistry of en­

zyme translocation. Histochemie 12, 175-183 (1968). Ultrastructural localization of acetylcholinesterase in the cerebellar cortex with special re­

ference to the intersynaptic organelles. Histochemie 14, 161-167 (1968). The ontogenetic development synaptic junction and the cholinergic system in the spinal cord of the rat. Exp. Brain Res. 23, 104 (1974).

KAWAMURA, Y., Ultrastructural characteristics in the dorsal lateral geniculate nucleus of the cat having acetylcholinesterase (AchE) activity. Acta scholae med. univ. Gifu 22, 361- 384 (1974).

KOELLE, G. B., A new general concept of the neurohumoral functions of acetylcholine and acetyl­cholinesterase. J. Pharmacol. 14, 65-90 (1962).

Ontogenetische Untersuchungen cholinerger Mechanismen 303

The histochemical localization of cholinesterases in the central nervous system. J. compo Neurol. 100,211-235 (1954).

A proposed dual neurohumoral role of acetylcholine; its functions at the prae- and postsynaptic sites. Nature (London) 190,208-211 (1961).

KREUTZBERG, G. W., and KAIYA, R., Exogenuos acetylcholinesterase as tracer for extracellular pathways in the brain. Ristochemie 42, 233-237 (1974).

LANKS, K. W., DORWIN, J. M., and PAPIRMEISTER, B., Increased rate of actylcholinesterase syn­

thesis in different neuroblastoma cells. J. Cell BioI. 63,824-830 (1974).

LEWIS, P. R., SHUTE, C. C. D., and SILVER, A., Confirmation from choline acetylase analyses of a massive cholinergic innervation of the hippocampus. J. Physiol. (Lond.) 172,9-10 (1964).

- - Changes cholinesterase activity following axotomy. J. Physiol. (Lond.) 178, 25-26 (1965).

LUND, R. D., and BUNT, A. R., Prenatal development of central optic pathways in albino rats.

J. Compo Neurol. 165,247-264 (1976). LUTH, R.-J., SCHOBER, W., LUPPA, R., und WINKELMANN, E., Morphologisch-histochemische

Untersuchungen liber die Verbindungen der mesencephalen reticularen Formation (Area cunei­formis) zu subcorticalen Strukturen des visuellen Systems. Acta histochem. 57, 114-126 (1976).

- und LUPPA, R., Lokalisation und Verhalten von Hydrolasen und Transmitterenzymen im

dorsalen Corpus geniculatum laterale der Ratte nach unilateraler Enucleation. Acta histo_

chem. 56, 309-324 (1976). MACINTOSH, F. C., The distribution of acetylcholin in t,he peripheral and central nervous system.

J. Physiol. 99, 436-442 (1941). MULLER, L., NEUMANN, J., und POMPER, L., Entwicklung von Homogenisatoren und Zentri­

fugenrohrchen im 100 ttl-Bereich fur die Ultrazentrifuge VAC 60. Z. med. Labortechn. 15,

68-70 (1974). NACHMANSOHN, D., Proteins in exitable membranes. Science 168, 1059-1066 (1970).

PALKOVITS, M., and SAAVEDRA, J. M., Choline acetyltransferase levels in diencephalic nuclei of rat. J. Neurochem. 24, 35-38 (1975).

PASIK, T., PASIK, P., and HAMORI, J., Quantitative aspects of synaptogenesis in monkey dorsal lateral ganiculate. Exp. Brain Res. 23, 156 (1975).

PHILLIS, J. W., TEBECIS, A. K., and YORK, D. H., A study of cholinozeptive cells in the lateral geniculate nucleus. J. Physiol. 192, 695-713 (1967).

AchE in the feline cerebellum. J. Neurochem. 15, 691-698 (1968). The pharmacology of thalamic and geniculate neurons. International review of neurobiol. 14,

1-44 (1971). RIEGER, F., FAIVRE-BAUMAN, A., BENDA, P., and VIGNY, M., Molecular forms of acetylcholin­

esterase: their de novo synthesis in mouse neuroblastoma cells. J. Neurochem. 27,1059-1063

(1976). and VIGNY, M., Solubilization and physico-chemical characterization of rat brain acetylcholin­

esterase: development and maturation of its molecular forms. J. Neurochem. 27, 121-129

(1976). SILVER, A., The significance of cholinesterase in the developing nervous system. Progress in Brain

Res. 34, 345-355 (1971). WINFIELD, D. A., HEADON, M. P., and POWELL, T. P. S., Postnatal development of the synaptic

organisation of the lateral geniculate nucleus in the kitten with unilat,eral eyelid closure. Nature

263,591-593 (1976).

Anschrift des Verfassers: Dr. H.-J. LUTH, Paul-Flechsig-Institut fUr Hirnforschung der Karl­

Marx-Universitat, Abteilung fUr Neuroanatomie, 701 Leipzig, EmilienstraJ3e 14.