Summary
Morphological and histochemical changes occurring in nerve cells after experimental occlusion of the left middle cerebral artery have been studied. Material consisted of fifty-four dogs with ligation of that artery and ten controls with either only retraction of the cortex or ligation of the anterior or posterior cerebral arteries. Techniques employed were cresyl violet, PAS, Sudan black B and Gomori methods for alkaline and acid phosphatases.
In twenty-two animals which survived 39 h to fourteen days, the distribution of chronic lesions and their histological type have been examined, infarcts being nearly always localized within the Sylvian region and the striated nuclei. Thirty-two other dogs had survivals inferior to or of 24 h and in these acute experiments nerve cell changes were carefully studied. Histologically, it was possible to detect three types of acute nerve cell change: (1) shrinkage and (2) hydropic change, the first appearing after 3 h, the second after 6 h, both with focal localization, thus easily distinguishable from similar bilateral artefactual images as the common chromophilic cells; (3) ischemic cell change, encountered for the first time after 6 h and having its peak at 24 h, whereas (1) and (2) became less frequent at this survival period.
PAS and Sudan black B stained the three types of acutely damaged nerve cells faintly but were strongly positive in the chromophilic ones. Alkaline and acid phosphatase activities were absent both from changed and chromophilic neurones. However, nerve fibers existing throughout acutely lesioned areas as well as around chronic infarcts had strong acid phosphatase positivity and showed morphological changes such as interruptions, varicosities and terminal swellings. Owing to the rapid appearance of that increased activity, the A. considered it directly due to the ischemia of the nerve fibers.
Zusammenfassung
Die in Nervenzellen nach experimentellem Verschluß der A. cerebri media auftretenden morphlogischen und histochemischen Veränderungen wurden studiert. Das Untersuchungsmaterial bestand aus 54 Hunden mit Unterindung der A. cerebri media und 10 Kontrolltieren entweder mit Rindenentfernung oder Unterbindung der A. cerebri anterior oder posterior. Kresylviolett, PAS, Sudanschward B-Färbung sowie die Gomori-Methode auf alkalische und saure Phosphatase wurden angewendet.
Bei 22 Tieren mit einer Überlebenszeit von 39 Std bis zu 14 Tagen wurde die Verteilung chronischer Läsionen sowie ihr histologisches Bild untersucht. Infarkte waren fast immer in der Sylvischen Region sowie im Striatum lokalisiert. 32 Hunde hatten Überlebenszeiten von weniger oder bis zu 24 Std. Die Nervenzellveränderungen dieser akuten Experimente wurden sorgfältig untersucht. Histologische konnten drei Arten von akuten Nervenzellveränderungen festgestellt werden:
1. Schrumpfung, frühestens nach 3 Std; 2. Wasserveränderungen nach 6 std, wobei beide deutliche Herdlokalisation zeigten, und daher leicht von ähnlichen bilateralen Artefakten — wie den üblichen chromohilen Zellen — zu unterscheiden waren; 3. ischämische Zellveränderungen, wobei 1. und 2. zu diesem Überlebenszeitpunkt abnehmen.
Mit PAS und sudanschwarz B werden diese drei Arten von akut geschädigten Nervenzellen schwach gefärbt, die Chromohilen hingegen reagieren stark positiv. Alkalische und saure Phosphataseaktivität konnte weder in den veränderten noch in den chromohilen Nervenzellen festgestellt werden. Jedoch zeigten Nervenfasern in akut geschädigten Arealen als auch um chronische Infarkte stark positive saure Phosphataseaktivität und ließen morphologische Veränderungen, wie Unterbrechungen, Unterbrechungen, Schwellungen und Endauftreibungen erkennen. Der Autor vermutet, daß die rasch auftretende Aktivitätssteigerung in direkter Beziehung zu der Ischämie der Nervenfasern steht.
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References
Anderson P. J., S. K. Song, andN. Christoff: The cytochemistry of acid phosphatase in neuronal tissue: separation, validation and localization.In IV Internat. Kongress f. Neuropath. — Proceedings, Vol.1, p. 75–79. Stuttgart: G. Thieme 1962.
Becker, H.: Über Hirngefäßausschaltungen I. Extrakranielle Arterienunterbindungen. Zur Theorie des Sauerstoffmangelschadens am zentralnervösen Gewebe. Dtsch. Z. Nervenheilk.161, 407–445 (1949).
Blasius, W., andH. Zimmermann: Vergleichende Untersuchungen über die funktionellen, strukturellen und histochemischen Veränderungen an den Vorderhornganglienzellen des Kaninchenrückenmarkes bei zeitlich abgestufter Ischämie. Pflügers Arch. ges. Physiol.264:618–650 (1957).
—: Physiologie und Histochemie der Ganglienzelle unter Ischämiebedingungen. Acta histochem. (Jena)5, 283–293 (1958).
Chornyak, J.: The pathogenesis of the structural changes in the central nervous system produced by anoxemia. Bull U. S. Army med. Dept.8, 695–702 (1948).
Coimbra, A.: A célula nervosa—aspectos citoquimicos. Tese de Doutoramento. Porto 1961.
Colmant, H. J.: Enzymhistochemische Befunde an der electiven Parenchymnekrose des Rattenhirns. In: IV. Internat. Kongreß f. Neuropath. — Proceedings, Bd. 1, p. 89–95. Stuttgart: G. Thieme 1962.
Cotte, G.: Étude critique de la signification de l'état hyperchromophile des cellules nerveuses. Arch. Biol.68, 297–380 (1957).
Denny-Brown, D., S. Horenstein, andH. C. H. Fang: Cerebral infarction produced by venous distention. J. Neuropath. exp. Neurol.15, 146–180 (1956).
Dixon, K. C.: Cytochemical changes in necrotic grey matter of the brain. J. Path. Bact.66, 251–262 (1953).
—: Neuronal protein. In: Proceedings of the 2d. Internat. Congress Neuropath., p. 55–59. London 1955. Amsterdam: Excerpta Medica Foundation.
Einarson, L.: Notes on the histochemical aspect of the changes of the spinal motor cells in anoxia, vitamin E deficiency and poliomyelitis. Acta orthop. scand.19, 55–85 (1949).
Fischer, J., andB. Pelěska: Morphological changes after acute anaemia in the central nervous system (Czech text). Rozhl. Chir.36, 253–259 (1957).
Gould, R. P., andS. J. Holt: Observations on acid phophatase and esterases in the rat sciatic nerve undergoing Wallerian degeneration. In: Cytology of nervous tissue — Proc. Anat. Soc. Great Britain and Ireland p. 45–48 (November 1961. London: Taylor & Francis.
Heinzen, B.: Acid phosphatase activity in transected sciatic nerves. Anat. Rec.98, 193–208 (1947).
Jakob, A.: Normale und pathologische Anatomie und Histologie des Großhirns. Erster Band: Normale Anatomie und Histologie und Allgemeine Histopathologie des Großhirns. Leipzig u. Wien: F. Deuticke 1927.
Jarlstedt, J.: The distribution of RNA in the cerebellum of the rabbit. Exp. Cell Res.28, 501–506 (1962).
Kabat, H., andC. Dennis: Decerebration in the dog by complete temporary anaemia of the brain. Proc. Soc. exp. Biol. (N. Y.)38, 864–865 (1938).
Lassek, A. M., andW. L. Hard: Acid phosphatase in growing and degenerated nerve tissue. Science102, 123–124 (1945).
Lim, R. K. S., C.-N. Liu, andR. L. Moffit: A stereotaxic atlas of the dogs brain. Spring-field, Ill.: Ch. C. Thomas 1960.
Meyer, J. S.: Importance of ischemic damage to small vessels in experimental cerebral infarction. J. Neuropath. exp. Neurol.17, 571–585 (1958).
Morrison, L. R.: Histopathologic effect of anoxia on the central nervous system. Arch. Neurol. Psychiat. (Chic.)55, 1–34 (1946).
Pearse, A. G. E.: Histochemistry. Theoretical and applied. 2d edit. London: J. & A. Churchill 1960.
Petresco, A.: Les modifications de l'activité de la phosphatase alcaline dans le neurone cortical atrophié du lapin. Ann. Histochim.3, 159–170 (1958).
Rasmussen, T. B.: Experimental intracranial ligation of the cerebral arteries of the dog. M. S. Thesis. Univ. Minnesota 1938.
Scholz, W.: Für die allgemeine Histopathologie degenerativer Prozesse bedeutsame morphologische, histochemische und strukturphysiologische Daten. In: Handbuch der speziellen pathologischen Anatomie und Histologie, XIII/1A. Berlin, Göttingen, Heidelberg: Springer 1957a.
—: Die nicht zur Erweichung führenden unvollständigen Gewebsnekrosen (Elektive Parenchymnekrose). In: Handbuch der specziellen pathologischen Anatomie und Histologie, 1. Teil, Bandteil B. Berlin, Göttingen, Heidelber: Springer 1957b.
Shimizu, N., N. Morikawa, andY. Ishi: Histochemical studies of succinic dehydrogenase and cytochrome oxidase of the rabbit brain, with special reference to the results in the paraventricular structures. J. comp. Neurol.108, 1–22 (1957).
Spielmeyer, W.: Histopathologie des Nervensystems. Erster Band — Allgemeiner Teil. Berlin: Springer 1922.
Tureen, L. L.: Circulation of the spinal cord and the effect of vascular occlusion. A. Res. nerv. ment. Dis. Proc.18, 394–437 (1938).
Weinberger, L. M., M. H. Gibbon, andJ. H. Gibbon Jr: Temporary arrest of the circulation to the central nervous system. II. Pathologic effects. Arch. Neurol. Psychiat. (Chic.)43, 961–986 (1940).
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Coimbra, A. Nerve cell changes in the experimental occlusion of the middle cerebral artery. Acta Neuropathol 3, 547–557 (1964). https://doi.org/10.1007/BF00687865
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