Summary
The influence of the autonomous nervous system on the ultrastructure of the parotidean acini and the terminal neuraxon was tested on 70 Wistar rats under the following experimental conditions: sympathetic stimulation (Aludrin 2 mgm/100 gm of body weight daily), parasympathetic stimulation (Pilocarpine 0.2 mgm) sympathicolysis (Guanaclin 5 mgm), parasympathicolysis (Scopolamine 0.2 mgm) and sympathico-parasympathicolysis (Guanaclin 5 mgm and Scopolamine 0.2 mgm). The following aspects were of primary importance to the comparative analysis: changes in the secretory cycle and cell organelles; a comparison between the acinar structure and changes in the neuraxons; the relationships of the findings to human sialadenosis. In addition, morphometric measurements of the diameters of the acini were carried out in all test groups.
After sympathetic stimulation a rapid secretion and stimulation of the protein resynthesis after secretion results (nuclear swelling, enlargement of the nucleolus, multiplication of the granular endoplasmatic reticulum and the formation of light secretory granula). Secretion also results after parasympathetic stimulation although to a lesser extent than after sympathetic stimulation (light as well as dark secretory granula are present). A sympathicolysis effects a disturbance of the secretory discharge (alteration of secretory granula) and of the protein synthesis (reduction of the protein synthesizing organelles); a parasympathicolysis also disturbs secretory production (concentration of prosecretory granula and formation of granula with a dense mantle and inhomogenous center) and secretory discharge. The greatest acini alterations are found in a combined sympathico-parasympathicolysis and indicate a disturbance of the intracellular cycle. Changes in the preterminal axons occur predominantly in sympathicolysis (loss of granular vesicles, destruction of mitochondria, formation of lysosomal corpuscles, disintegration of the membrane) or combined sympathico-parasympathicolysis. Sympathetic stimulation results in the multiplication of granular vesicles. Morphometric measurements show a significant enlargement of the acini, particularly with sympathetic and parasympathetic stimulation, but also with sympathicolysis. On the basis of the findings one may conclude that the neurohormonally elicited interference in the secretion process results primarily by means of a direct action on the neuroreceptor of the glandular cell. A feedback mechanism between secretory production and secretion exists within the secretory cycle (production, storage, secretion) as does a daily rhythm which is dependent upon food intake. The agreement of experimental and human sialadenosis findings (acini enlargement, alteration of the granula) is further substantiation for the thesis that human sialadenosis is caused by a neurohormonally elicited secretory disturbance.
Zusammenfassung
Der Einfluß des autonomen Nervensystems auf die Ultrastruktur der Parotisacini und der terminalen Nervenaxone wurde an 70 Wistar-Ratten unter folgenden experimentellen Bedingungen untersucht: Sympathicus-Stimulierung (Aludrin 2 mg/100 g K.-Gew. tgl.), Parasympathicus-Stimulierung (Pilocarpin 0,2 mg), Sympathicolyse (Guanaclin 5 mg), Parasympathicolyse (Scopolamin 0,2 mg) und Sympathico-Parasympathicolyse (Guanaclin 5 mg und Scopolamin 0,2 mg). Bei der vergleichenden Analyse standen folgende Gesichtspunkte im Vordergrund: Veränderungen des Sekretionscyclus und der Zellorganellen, Vergleich zwischen Acinusstruktur und Veränderungen der Nervenaxone, Beziehungen der Befunde zur menschlichen Sialadenose. Zusätzlich wurden morphometrische Messungen der Acinusdurchmesser in allen Versuchsgruppen durchgeführt.
Nach Sympathicus-Stimulierung kommt es zu einer raschen Sekretabgabe und zu einer Stimulierung der Protein-Resynthese nach Sekretabgabe (Kernschwellung, Nucleolusver-größerung, Vermehrung des rauhen endoplasmatischen Reticulum und Bildung heller Sekretgranula). Nach Parasympathicus-Stimulierung erfolgt ebenfalls eine Sekretabgabe, allerdings in geringerem Ausmaß als nach Sympathicusreizung (Vorkommen sowohl von hellen als auch dunklen Sekretgranula). Die Proteinsynthese wird angeregt. Eine Sympathicolyse bewirkt eine Störung der Sekretabgabe (Alterationen der Sekretgranula) und der Proteinsynthese (Reduktion des proteinbildenden Organellensystems), eine Parasympathicolyse ebenfalls Störungen der Sekretbildung (Anreicherung von Prosekretgranula und Ausbildung von Granula mit dichtem Mantel und inhomogenem Zentrum) und Sekretabgabe. Bei kombinierter Sympathico- und Parasympathicolyse treten die stärksten Acinusalterationen als Ausdruck einer Störung des intracellulären Sekretionscyclus auf. Veränderungen der präterminalen Axone treten vorwiegend bei Sympathicolyse (Verlust der granulären Vesicel, Zerstörung der Mitochondiren, Ausbildung lysosomaler Körper, Membranzerfall) oder kombinierter Sympathico-Parasympathicolyse auf. Bei Sympathicusreizung kommt es zu Axon-vergrößerungen und einer Anreicherung mit granulären Vesiceln.
Die morphometrischen Messungen ergeben eine signifikante Acinusvergrößerung vor allem bei Sympathicus- und Parasympathicusreizung, jedoch auch bei Sympathicolyse.
Aus den Befunden wird der Schluß gezogen, daß der neurohormonal ausgelöste Eingriff in den Sekretionsprozeß vorwiegend durch einen direkten Augriff am Neurorezeptor der Drüsenzelle erfolgt. Bei dem Sekretionscyclus (Produktion, Speicherung, Abgabe) besteht ein Feedback-Mechanismus zwischen Sekretproduktion und Sekretabgeabe, außerdem ein von der Nahrungsaufnahme abhängiger Tagesrhythmus. Die Übereinstimmung der Befunde bei der experimentellen und menschlichen Sialadenose (Acinusvergrößerung, Granulaalterationen) ist ein weiterer Hinweis für die These, daß die menschliche Sialadenose durch eine neurohormonal ausgelöste Sekretionsstörung verursacht ist.
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References
Albegger, K. W., Müller, O.: Der tagesrhythmische Sekretionscyclus der Glandula sub-mandibularis der Ratte. Morphologische und morphometrische Untersuchungen der Acinuszelle. Arch. klin. exp. Ohr-, Nas.- u. Kehlk.-Heilk.204, 27–56 (1973)
Amsterdam, A., Ohad, I., Schramm, M.: Dynamic changes in the ultrastructure of acinar cells of the rat parotid gland during the secretory cycle. J. Cell. Biol41, 753–773 (1969)
Barka, T., Chang, W. W. L., Noen, H. van der: The effect of 6-hydroxydopamine on rat salivary glands and on their response to isoproterenol. Lab. Invest.27, 592–599 (1972) regulation by α- andfβ-receptors. Science174, 1029–1031 (1971)
Batzri, S., Selinger, Z., Schramm, W.: Potassium ion release and enzyme secretion: adrenergic regulation by α- and β-receptors. Science174, 1029–1031 (1971)
Baumgarten, H. G., Göthert, M., Holstein, A. F., Schlossberger, H. G.: Chemical sympathectomy induced by 5.6,-hydroxytryptamine. Z. Zellforsch.128, 11–134 (1972)
Bogart, B. I.: The fine structural localization of acetyl-cholinesterase activity in the rat parotid and sublingual glands. Amer. J. Anat.132, 259–266 (1971)
Bogart, B. I., Lemos, C. L. de: Adrenergic innervation of the rat submandibular and parotid lands. An electron microscopic autoradiographic study of the uptake of triated norepinephrine Anat. Rec.177, 219–221 (1973)
Buchner, A., Sreebny, L. M.: Enlargement of salivary glands. Oral Surg.34, 209–222 (1972)
Burgen, A. S. V., Emmelin, N. G.: Physiology of the salivary glands. London: E. Arnold Ltd. 1961
Castle, J. D., Jamieson, J. D., Palade, G. E.: Radioautographic analysis of the rabbit. J. Cell Biol.53, 290–311 (1972)
Donath, K.: Ultrastrukturelle Acinusveränderungen der Rattenparotis unter der Einwirkung von Antihypertensiva (Guanaclin). Arch. Oto-Rhino-Laryng.206, 77–90 (1973)
Donath, K.: Non published (1973)
Donath, K., Feustel, P., Seifert, G.: Ultrastrukturelle Veränderungen der Speicheldrüsenacini nach experimenteller Ätnionineinwirkung. Virchows Arch. Abt. A353, 360–374 (1971)
Donath, K., Seifert, G.: Veränderungen des vegetativen Nervensystems der Parotis nach Einwirkung von Antihypertensiva (Guanacline). Virchows Arch. Abt. A361, 109–120 (1973)
Donath, K., Seifert, G.: Ultrastrukturelle Befunde zur menschlichen Sialadenose. (In preparation, 1974)
Enwonwu, C. O.: Restitution of secretory proteins as reflected by changes in polyribosomal organization in salivary glands of rats treated with isoproterenol. Lab. Invest.27, 199–208 (1972)
Hand, A. R.: Nerve-acinar cell relationships in the rat parotid gland. J. Cell Biol.47, 540–543 (1970)
Hand, A. R.: Adrenergic and cholinergic nerve terminals in the rat parotid gland. Electron microscopic observations on permanganate-fixed glands. Anat. Rec.173, 131–140 (1972)
Hand, A. R.: The effects of caute starvation on parotid acinar cells. Ultrastructural and cytochemical observations on ad libidum-fed and starved rats. Amer. J. Anat.135, 71–92 (1972)
Johnson, D. A., Sreebny, L. M.: Effect of isoproterenol on synthesis and secretion in the rat parotid gland. Lab. Invest.28, 263–269 (1973)
Lillie, J. H., Han, S. S.: Secretory protein synthesis in the stimulated rat parotid gland. J. Cell Biol.59, 708–721 (1973)
Mangos, J. A., McSherry, N. R., Arvanitakis, S. N.: Autonomic regulation of secretion and transductal fluxes of ions in the rat parotid. Amer. J. Physiol.225, 683–688 (1973)
Rauch, S.: Die Speicheldrüsen des Menschen. Stuttgart: Thieme 1959
Schneyer, L. H., Schneyer C. H.: Secretory mechanisms of salivary glands. New York: Academic Press 1967
Seifert, G.: Die Sekretionsstörung (Dysohylien) der Speicheldrüsen. Ergebn. allg. Path. path. Anat.44, 103–188 (1964)
Seifert, G.: Mundhöhle, Speicheldrüsen, Tonsillen und Rachen. In: Spezielle pathologische Anatomie, ed by W. Doerr and E. Ühlinger, vol. 1, p. 1–416. Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1966
Seifert, G.: Experimental sialadenosis by isoproterenol and other agents: Histochemistry and electron microscopy. In: Secretory mechanisms of salivary glands, ed. by L. H. Sehneyer and C. A. Schneyier, p. 191–208. New York: Academic Press 1967
Shear, M., Gibson, S., Merwe, E. van der: A qualitative and quantitative histochemical investigation of the effects of pilocarpine stimulation on amylase levels in rat submaxillary and parotid glands. J. Histochem. Cytochem.21, 661–673 (1973)
Simson, J. V.: Discharge and restitution of secretory material in the rat parotid gland in response to isoproterenol. Z. Zellforsch.101, 175–191 (1969)
Wilborn, W. H., Sehneyer, Ch. A.: Effect of postganglionic sympathectomy on the ultrastructure of the rat parotid gland. Z. Zellforsch.130, 471–480 (1972)
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Donath, K., Spillner, M. & Seifert, G. The influence of the autonomic nervous system on the ultrastructure of the parotid acinar cells. Virchows Arch. A Path. Anat. and Histol. 364, 15–33 (1974). https://doi.org/10.1007/BF01230855
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