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Wissenschaftliche Mitglieder
Professoren
Dr. Michael Davidoff; Dr. Zdenek Halata; Dr. Adolf-Friedrich Holstein; Dr.Dr. Ulrich Mangold; Dr. Sames; Dr. Schindelmeister; Dr. Cornelia Schulze
Hochschulassistenten/Assistenten/wiss. Mitarbeiter
Maryam Aalamian; Dr. Daisy Benson; Prof.Dr. Jochen Düllmann; Dr. Süleymann Ergün; Dr. Thomas Franz; Dr. Andreas Gocht; Jessica Heinsen; Milan Jojovic; Dr. Heidrun Lauke-Wettwer; Dr. Dietrich Lorke; Dr. Johannes Menck; Dr. Ralf Middendorf; Dr. Wolfgang Pusch; Dr. Andreas Spaethe; Dr. Thomas Strasmann; Dr. Ursula Valentiner; Dr. Friedrich Wolf
Allgemeiner Überblick
Das Anatomische Institut gliedert sich in drei Abteilungen:
Forschungsschwerpunkte
Abteilung für Mikroskopische Anatomie
Struktur und Funktion des Urothels
Das Urothel im Ureter des Menschen wurde mit licht- und elektronenmikroskopischen Methoden einschließlich der Immuncytochemie untersucht. Das Urothel besteht aus drei Lagen von Zellen, die zahlreiche niedrig- und hochmolekulare Substanzen aus dem Urin aufnehmen, metabolisieren und in das subepitheliale Bindegewebe transportieren. Vor allem die Deckzellen des Urothels haben eine Reihe von Enzymen, die sogar cytotoxische Funktionen entfalten können. Im Urothel finden sich außerdem intra- und extraepithelial Lymphozyten, Makrophagen, Monocyten und Plasmazellen, die Ausdruck eines gut entwickelten Immunsystems dieser Schleimhaut sind. Es gibt Anzeichen für die Existenz von drei funktionellen Barrieren der Ureterschleimhaut gegenüber dem aggressiven Urin.
Organisation und Funktion der Mikrovaskulatur im menschlichen Hoden
Die Blutgefäßversorgung der das männliche Geschlechtshormon bildenden Leydigzellen und der die Samenzellen bildenden Hodenkanälchen erfolgt über ein in Serie geschaltetes Kapillarsystem. Diese Kapillaren haben z.T. Endothelporen für einen gezielten Durchschnitt von Nährstoffen für die Samenzellen. Das Vorkommen dieser Poren steuern offensichtlich die Endothelzellen durch eigene Endothel-Faktoren. An den Gefäßen des intertubulären Raums konnten Rezeptoren für Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) und für Endothelin nachgewiesen werden. Diese Substanzen werden in den Leydigzellen gebildet. Es wird angenommen, daß VEGF und Endothelin über eine parakrine Weise die Durchblutung des Hodens regulieren.
Botenstoffe zur Regulation der Samenbildung
In Zentrum des Interesses stand der gasförmige Botenstoff NO, der von den Leydigzellen produziert wird. Die für die Bildung und Wirkung von NO benötigten Enzyme konnten in den Leydigzellen entdeckt werden. In den Leydigzellen, peritubulären Myofibroblasten und intertubulären Blutgefäßen des menschlichen Hodens konnte dann auch die Anwesenheit und Aktivität von Rezeptoren für NO und CNP festgestellt werden. Es ließen sich Hinweise dafür finden, daß NO die Permeabilität der Blutgefäße im Hoden und den lokalen Blutfluß steuert und außerdem den Transport der reifen Samenzellen aus den Hodenkanälchen reguliert. Dazu beeinflußt NO die kontraktilen Myofibroblasten der Wand der Hodenkanälchen. Diese wirken auf die Spermatogenese.
Neuroendokrine Funktion von Leydigzellen
Das in den vorangehenden Jahren von der Arbeitsgruppe der Abteilung für Mikroskopische Anatomie kreierte Konzept einer neuroendokrinen Funktion der Leydigzellen konnte weiter gefestigt werden. Es wurden alle drei Neurofilamentproteine NFH, NFM und NFL immunhistochemisch nachgewiesen. Mit Hilfe molekularbiologischer Methoden wurde festgestellt, daß diese Proteine in den Leydigzellen selbst exprimiert werden. Dieser Befund unterstützt die Hypothese von der neuroendokrinen Natur der Leydigzellen.
Zusammensetzung und Funktion der extrazellulären Matrix im Hoden
Der intertubuläre Raum des Hodens enthält Zellsysteme, deren Struktur und Funktion bisher unbekannt waren. Es handelt sich um sogenannte Co-Zellen, die einerseits den intertubulären Raum kompartimentieren und andererseits an der Sekretion der extrazellulären Matrix wesentlichen Anteil haben. Die Kompartimentierung erfaßt die Leydigzellen, Blutgefäße und die Hodenkanälchen. Die Fähigkeit der Co-Zellen, extrazelluläre Matrix zu bilden, dürfte für das Krankheitsbild der Fibrosierung des Interstitiums verantwortlich sein. Die Fibrosierung des Interstitiums ist eine charakteristische Gewebsveränderung, die immer mit einer Störung der Samenzellenbildung einhergeht. Die Bewertung dieser Gewebsveränderungen bei der histologischen Fertilitätsdiagnostik wurde in die Routineuntersuchung eingeführt.
Struktur und Funktion des Wandbaus der Hodenkanälchen beim Menschen
Die Wand der Hodenkanälchen besteht aus einer dem Keimepithel anliegenden Schichtung von Myofibroblasten und den außen aufliegenden Fibroblasten. Die außerordentlich komplizierte Struktur der Myofibroblasten konnte jetzt analysiert werden. Weiterhin gelang es festzustellen, daß die Myofibroblasten eine ausgeprägte Heterogenität ihres Phänotyps aufweisen. Dieser Befund wurde als Ausdruck ihrer Dynamik bei den Transportvorgängen der Samenzellen in den Hodenkanälchen aufgefaßt. Durch diese Untersuchungen ergeben sich neue Ansätze zum Verständnis der Funktion der Hodenkanälchen.
Frühdiagnose und Verhalten von Hodentumoren
Die Frühdiagnostik von Hodentumoren konnte weiter verfeinert werden. Mit Hilfe der Semidünnschnitthistologie und immuncytochemischer Nachweismethoden gelingt es jetzt, auch einzelne Tumorzellen zu identifizieren. Diese Erkenntnis ist zu einer Grundlage sehr effizienter Therapiekonzepte in urologischen Kliniken geworden. Weiterhin konnten Einblicke in das Verhalten der frühen Tumorformen gewonnen werden. Es zeigte sich, daß die intratubulären Tumorzellen eine geringe Vermehrungsfähigkeit haben. Sobald jedoch extratubuläre Tumorzellen vorhanden sind und eine kritische Masse von Tumorzellen überschritten ist, kommt es zu einem beschleunigten Tumorwachstum.
Neue Behandlungsmethoden der Varicocele beim Menschen
Urologen haben eine antegrade scrotale Sklerosierung von Venen bei der Behandlung einer Varicocele eingeführt. Probleme bei dieser Methode, die in einigen Fällen wegen unklarer Venenverläufe zu einer Atrophie des Hodens führten, waren Anlaß, die Gefäßverhältnisse im Samenstrang neu zu untersuchen. Durch Anwendung Computer-assistierter 3D-Analysen von Schnittserien ließ sich ein neues Bild von der Anordnung der Venen des Plexus pampiniformis erzielen. Es konnten Venengruppen identifiziert werden, deren Lagebeziehung zur A.testicularis ein besseres Verständnis des Transfers von Hormonen und evtl. von Sklerosierungsflüssigkeit vom einen in das andere Gefäßbett ermöglicht.
Morphologische Grundlagen für die Anwendung der assistierten Reproduktion
Für die assistierte Reproduktion könnten Spermatozoen aus dem Hoden verwendet werden. Dazu wurde zusammen mit der Abteilung für Andrologie eine neue Methode entwickelt, befruchtungsfähige Spermatozoen aus Hodengewebe zu isolieren. Dieses geschieht mittels enzymatischer Behandlung von Hodenkanälchen einer Hodenbiopsie. Eine sorgfältige morphologische Analyse des Keimepithels in den Hodenkanälchen schafft die Grundlage für den Erfolg der Methode. Dabei werden die Spermatiden am nativen Quetschpräparat bewertet und bei Eignung für die Befruchtung eines Ovozyten bereitgestellt. Die hohe Sicherheit der Auswertung der Präparate erlaubt eine gute Einschätzung, ob das Verfahren erfolgreich sein wird. Diese Bewertung vermeidet unnötige Belastungen der Partnerin.
Hormonelle Abhängigkeit des Nebenhodenepithels
Seit langem ist bekannt, daß die Funktion des menschlichen Nebenhodens Testosteron-abhängig ist. Jetzt konnte festgestellt werden, daß in den Epithelien des Nebenhodens nicht nur Androgen-, sondern auch Östrogen-Rezeptoren vorkommen. Das Epithel der Ductuli efferentes erweist sich als Östrogen-sensitiv und das Epithel des Ductus epididymidis als Androgen-sensitiv. Dieser auffallende Unterschied in der Expression von Steroid-Rezeptoren ist Grundlage für ein neues Konzept der Regulation der Nebenhodenfuktion und steht darüberhinaus in Beziehung zu dem unterschiedlichen embryonalen Ursprung des Organs.
Abteilung für Funktionelle Anatomie
Ultrastruktur sensibler Nervenendigungen in der Haut und in den äusseren Geschlechtsorganen
Die Funktion und Struktur verschiedener Typen sensibler Nervenendigungen in der Haut und in den äusseren Geschlechtsorganen ist vielfach ungeklärt. Die Anzahl, Lage und Struktur von sensiblen Nervenendigungen verschiedener Körperregionen wurden mit Hilfe von elektronenmikroskopischen und immunhistochemischen Methoden untersucht.
Entwicklung und Ultrastruktur von Hüllen des peripheren Nervensystems
Das periphere Nervensystem (PNS) ist von verschiedenen Typen von Zellen umhüllt. An einem embryologischen Tiermodell Huhn/Wachtel-Chimaere wurde untersucht, welche Zelltypen des PNS sich aus dem lokalen Mesenchym bilden und welche Zelltypen aus der Neuralleiste in die Peripherie wandern. Die mögliche unterschiedliche Herkunft der Zellen hat Konsequenzen bei der Therapieplanung von Erkrankungen des PNS.
Ultrastruktur und Verteilung von Gelenkrezeptoren
Die Struktur sensibler Nervenendigungen des peripheren Nervensystems ist eng mit ihrer Funktion verknüpft. Die Kenntnis der Lage, der Struktur und der Verteilung von sensiblen Nervenendigungen ist wichtig für die Einschätzung der zu erwartenden Ausfälle und/oder Veränderungen bei degenerativen Ereignissen im Gelenkbereich.
Struktur und Funktion der Merkelzelle in Säugetieren
Die Merkelschen Nervenendigungen sind langsam adaptierende Mechanorezeptoren. Sie bestehen aus einer Nervenendigung und einer Merkelzelle. Die Funktion der Merkelzelle in dieser Verbindung als Mechanotransduktor wird in der Literatur kontrovers diskutiert. Um neue Einsichten hinsichtlich Aufgabe und Struktur zu erlangen, wurden Tasthaare an einem Tiermodell (Sinushaare) studiert. Die Sinushaare von Ratten wurden isoliert, unterschiedlichen Noxen ausgesetzt und physiologisch und morphologisch untersucht.
Sensible Innervation des Orofacialen Systems
Im Rahmen des Projekts wurden sensible Nervenendigungen im Bereich der Mundhöhle untersucht. Mit Hilfe physiologischer und morphologischer Methoden wurden die Mechanorezeptoren (Druckrezeptoren) des Zahnhalteapparats (Periodontiums) der Eckzähne und der ersten Praemolaren physiologisch und morphologisch untersucht. Die Mechanorezeptoren sind wichtig für die Einstellung des Kaudruckes und somit für den Schutz der Zähne. Licht- und elektronenmikroskopisch wurde auch die Schleimhaut der Zunge und des harten und weichen Gaumens auf Mechanorezeptoren hin untersucht. Die Kenntnis der Innervation der Schleimhäute der Mundhöhle sind für das Verständnis der Nahrungsaufnahme und Aufarbeitung entscheidend. Eine weitere wichtige Aufgabe der Mechanorezeptoren ist die Lagekontrolle und Steuerung der Zunge in der Mundhöhle sowie die Kontrolle des Schluckaktes.
Abteilung für Neuroanatomie
Embryokultur
Es laufen Versuche, die Bedingungen für die Kultivierung von Rattenembryonen so zu verbessern, daß längere Überlebenszeiten der Embryonen möglich werden. Es ist bereits jetzt mit entwicklungsbiologischen Experimenten zur Migration von Neuralleistenzellen in Zusammenarbeit mit dem Anatomischen Institut der Universität Kiel, begonnen worden. Experimente zur Entwicklung der Pharyngealbogenregion sind geplant.
Eisenstoffwechsel
Im Tiermodell werden in Zusammenarbeit mit der Abteilung für Medizinische Biochemie des hiesigen Universitätskrankenhauses und dem Anatomischen Institut der Universität Bonn, Eisenüberladungen des Organismus erzeugt. Dabei finden TMH-Ferrozen und elementares Carbonyleisen Verwendung. Das Eisenatom im fettlöslichen TMH-Ferrozen wird von der Eisen absorbierenden Duodenalschleimhaut nicht erkannt und im Rahmen der Fettresorption unkontrolliert aufgenommen. Nachdem die resultierenden exzessiven Eisenüberladungen verschiedener Organsysteme im TMH-Ferrozenmodell beschrieben wurden, liegt jetzt das Hauptaugenmerk auf den Mechanismen der Eisentoxität. Für diese Fragestellungen findet auch das im Vergleich zum TMH-Ferrozen weniger effektive aber ebenso einfach applizierbare Carbonyleisen Verwendung. Begonnen wurden jetzt außerdem Studien zum Eisenstoffwechsel des Gehirns.
Expression des nikotinischen Acetycholin-Rezeptors im Rattencerebellum
Um die Rolle von Acetylcholin (ACh) bei der synaptischen Übertragung im Kleinhirn und bei der Interaktion unreifer Neuronen im Rahmen der Neurogenese zu analysieren, wurde die Lokalisation der im Gehirn am weitesten verbreiteten Untereinheiten (alpha4-1 und beta2) des nikotinischen ACh-Rezeptors (nAChR) mittels in-situ-Hybridisierung und Immunhistochemie im adulten und sich entwickelnden Rattenhirn charakterisiert. Es konnte gezeigt werden, daß der nAChR während der Ontogenese bereits in den Germinativzonen des Kleinhirns nachweisbar ist. Erst im Verlauf der postnatalen Entwicklung entsteht ein spezifisches Expressionsmuster, das auf einzelne Neurone beschränkt ist. An Primärkulturen zerebellärer Körnerzellen ist der Rezeptor ebenfalls darstellbar.
Der Einfluß von ACh auf das Neuronenwachstum wird zur Zeit in vitro charakterisiert, um die Hypothese zu überprüfen, daß die frühe Expression des nAChR Ausdruck einer ACh-vermittelten Signalübertragung während der Neurogenese ist. Des weiteren zeigte sich, daß ACh auch im adulten Cerebellum eine Rolle bei der synaptischen Übertragung spielt, denn nikotinische AChR ließen sich immunelektronenmikroskopisch an Purkinjezellsynapsen darstellen.
Entwicklungsabhängige Expression des inhibitorischen Glycin-Rezeptors im Ratten-Cerebellum
Mittels immunhistochemischer Untersuchungen wurde gezeigt, daß der inhibitorische Glycin-Rezeptor während der Kleinhirnentwicklung transient in Körnerzellen exprimiert wird. Im adulten Rattencerebellum konnten die Rezeptoren in der postsynaptischen Membran von Synapsen lokalisiert werden; außerdem zeigte sich, daß die während der Ontogenese beobachtete Abnahme der Glycin-Rezeptor-Immunreaktivität nicht auf einem Verlust glyzinerger Synapsen beruht, sondern auf einer Abnahme zytoplasmatischer Rezeptorvorstufen.
Ausbildung eines stammspezifischen Gangliosidmusters während der Ontogenese
Durch Vergleich der entwicklungsabhängigen Gangliosidexpression in verschiedenen Hirnteilen, Leber und Blut zweier genetisch definierter Mäusestämme (NMRI, C57 Black) konnte nachgewiesen werden, daß sich das Gangliosidmuster von Großhirn, Kleinhirn und Hirnstamm unabhängig vom Genom im Verlauf der Entwicklung wandelt und daß die beobachteten Verschiebungen parallel zur Morphogenese des Zentralnervensystems ablaufen. Hingegen sind die entwicklungsabhängigen Muster der Gangliosidexpression in Leber und Blut vom genetischen Hintergrund abhängig.
Morphologische Veränderungen an Leber und Niere nach isovolämischem Blutaustausch mit ultragereinigtem polymerisiertem bovinem Hämoglobin
Die akuten Auswirkungen von einem kompletten isovolämischen Blutaustausch mit ultragereinigter, polymerisierter boviner Hämoglobinlösung (UBPH) auf Leber und Niere wurden in einer tierexperimentellen Studie licht- und elektronenmikroskopisch charakterisiert und mit Veränderungen nach Applikation des klinisch eingesetzten Kolloids Hydroxyäthylstärke (HÄS) verglichen. Hämödilution sowohl mit HÄS als auch mit UBPH führte in der Leber zu einer diskreten Vermehrung von Einzelzellnekrosen und bei einzelnen Tieren außerdem zu elektronenmikroskopischen Zeichen einer Leberschädigung im Sinne einer geringgradigen hypoxischen Schädigung. In der Niere traten nach Blutaustausch mit HÄS Zeichen einer toxischen Schädigung der proximalen Tubulusepithelien auf; dagegen fand sich nach Hämodilution mit UBPH das gleiche licht- und elektronenmikroskopische Bild wie bei dem unbehandelten, nur instrumentierten Kontrolltier. Im Gegensatz zu bisher getesteten Hämoglobinlösungen bestehen somit zumindest auf der Grundlage der morphologischen Befunde keine Anzeichen dafür, daß UBPH-2 zu einer Nierenschädigung führt.
Entwicklungsstörungen bei Trisomie
Anhand des Modells der Trisomie-19-Maus wurden Entwicklungsstörungen trisomer Organismen in der Hirn-, Leber- und Hodenentwicklung auf licht-, elektronenmikroskopischer, immunhistochemischer und biochemischer Ebene charakterisiert. Neben einer generalisierten Entwicklungsretardation und einer Hypoplasie, die einzelne Hirnregionen in unterschiedlichem Maße betraf, wurden Veränderungen in der Neurotransmitterausstattung und im Gangliosidstoffwechsel beobachtet.
Kongreßorganisation
Forschungsaufenthalte
Prof.Dr. Holstein, Gastprofessor an der Chiba Univ., Tôkyô/Japan, 5.2. - 5.5.1995
Wissenschaftliche Zusammenarbeit
Anwendung in der Praxis
Zahlreiche Forschungsergebnisse der letzten Jahre haben Eingang gefunden in die Diagnostik von Krankheiten und sind Grundlage für die Entwicklung neuer Therapiekonzepte geworden.
Technische Ausstattung
Das Anatomische Institut verfügt über drei Elektronenmikroskope.
Ausstattungsmängel
Das Anatomische Institut hat völlig überalterte Großgeräte. Ein über 30 Jahre altes Elektronenmikroskop mußte wegen nicht mehr beschaffbarer Ersatzteile stillgelegt werden. Die beiden anderen Geräte sind 29 und 15 Jahre alt. Seit 8 Jahren bemüht sich das Institut vergeblich um die Ersatzbeschaffung eines Elektronenmikroskops. Eine Befürwortung der Beschaffung durch die DFG liegt vor, die Beschaffung wurde aber bisher nicht eingeleitet.
Drittmittel 1996
| Fördereinrichtung | Betrag |
| BMBF | 85.900 |
| DFG | 97.900 |
| Verein Förd. Erforsch., Bekämpf. rheumat. Erkrankungen e.V. | 18.000 |
| Zent. f. Biomechanik d. TU-Harburg u. d. Gesundheitsbehörde Hamb. | 20.000 |
| Gesamtförderung | 221.800 |
Periodische Veröffentlichungen
Prof. Holstein: bis 1996 Schriftleitung von ANDROLOGIA
Wissenschaftliche Einrichtungen
