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Klärung
des Wandaufbaues initialer Lymphbahnen unter Berücksichtigung ihrer Beziehung
zum umliegenden Bindegewebe.
Das Ziel dieses Forschungsprogramms
ist auf die Klärung der Mikrostruktur und die Funktionsanalyse des lymphatischen
Systems ausgerichtet. Hierbei stehen insbesondere die spezifischen Leistungen
des Endothels der initialen Lymphbahn im Vordergrund, das gemeinsam mit
seiner Basalmembran und dem umliegenden Gewebe als eine funktionelle Einheit
betrachtet werden muss. Das Versuchsvorhaben soll neue Erkenntnisse über
den Prozess der Lymphbildung erbringen. Für Mensch und Tier ist dieser
Vorgang lebenswichtig. Die Bedeutung des Gleichgewichtes zwischen Lymphbildung
und Lymphabtransport wird uns meist erst dann bewusst, wenn aus diesem
Gleichgewicht ein Ungleichgewicht wird. Sichtbares Zeichen dafür ist z.B.
eine Schwellung (Ödem). Ein länger bestehendes Ödem führt häufig zu irreparablen
Gewebeschäden und damit zu einer Leistungsbegrenzung oder einem Leistungsausfall
des entsprechenden Organs. Als Modell für die Untersuchungen dient u.a.
der Uterus mit seinem von der Natur vorgegebenen "funktionellen System",
beruhend auf den zyklischen Veränderungen bezüglich der Bildung und dem
Abtransport von Gewebsflüssigkeit im Uterus. Der Uterus befindet sich
in jedem Östrus und während der Trächtigkeit in einem ödematösen Zustand,
anschließend muss die vermehrt gebildete "lymphatische Last" über das
Lymphgefäßsystem abtransportiert werden. Dies ermöglicht eine Untersuchung
unterschiedlicher Stadien der Lymphbildung sowie der Gewebeclearance und
entsprechender feinstruktureller Anpassungsmechanismen der initialen Lymphgefäße
im "normalen" und im ödematösen Gewebe, ohne dass vorher eine entsprechende
Manipulation vorgenommen werden muss. Durch den Einsatz von neuen Markersubstanzen,
Weiterentwicklung von spezifischen Versilberungstechniken, immunbiologischen
Methoden, spezifische Bearbeitungen der Gewebeproben für die Raster- und
Transmissionselektronenmikroskopie u.a. sind an diesem Modell wesentliche
neue Erkenntnisse sowohl zum prälymphatischen als auch zum initialen Bereich
des Lymphgefäßsystems zu erwarten. Der Schwerpunkt der geplanten Untersuchung
ist die funktionelle Anpassungsmöglichkeit der Endothelzellen des initialen
Lymphendothels. Die für das initiale Lymphendothel typische Zelle hat
eine eichenlaubähnliche Form und besitzt neben regulären Zell-Zell-Verbindungen
auch sich überlappende Bereiche zweier Endothelzellausläufer, die so eine
Einlassklappe ausbilden. Die Funktion der initialen Lymphgefäße wird bis
heute in Abhängigkeit zu der spezifischen, sehr dünnen Basalmembran und
den daran inserierenden Ankerfilamenten hauptsächlich passiv angesehen.
Bei Ausdehnung des Interstitiums durch Ansammlung von Gewebswasser, vergrößern
die entsprechend über die Ankerfilamente übertragenen Kräfte das Lumen
der initialen Lymphgefäße, die Überlappungszonen der open junction Formationen
öffnen sich, interstitielle Flüssigkeit tritt in das Lumen ein und wird
nun als Lymphe bezeichnet. Die Größenordnung der Lymphproduktion hängt
auf diese Weise von der Anzahl der open junction Formationen ab, im eigentlichen
Sinne von der Zone der direkten Kontakte zwischen dem Interstitium und
dem Lumen des initialen Lymphgefäßes. Bestimmt man die Anzahl der open
junction Formationen in unterschiedlichen Gewebsproben, ergeben sich unter
Umständen sehr große Differenzen zwischen den einzelnen Präparaten. Diese
bedeutende Tatsache ist bis heute weder ausreichend berücksichtigt noch
logisch interpretiert worden. Noch immer sind viele Fragen offen zu Möglichkeiten
dieser Zellen, auf die vermehrte "lymphatische Last" zu reagieren. Wir
vermuten z.B., dass die Anzahl der "Open junction Formationen" unter Ödembedingungen
aktiv vermehrt werden kann und dass es prälymphatische Kanäle im Uterusgewebe
gibt, die eine direkte Verbindung zwischen Gewebsraum und Lymphraum bilden.
Solche "Tissue channels" sind bisher nur am Mesenterium morphologisch
nachgewiesen, sind aber auch für jedes andere Gewebe zu fordern. Eine
entsprechende feinstrukturelle Untersuchung soll hier versuchen, Klarheit
zu schaffen. Die Voraussetzungen für die geplante Studie bilden ein histologisch-histochemisches
Labor, eine Ausstattung mit einem Feldemmissions-Rasterelektronenmikroskop
und einem konfokalen Laser-Scanning-Mikroskop, wodurch auch für differenzierte
morphologische Untersuchungen beste Arbeitsbedingungen geschaffen wurden.
Für die transmissionselektronenmikroskopischen Untersuchungen steht ebenfalls
eine entsprechende Einrichtung zur Verfügung.
Kooperationen:
Forschungszentrum Karlsruhe, Institut für Toxikologie (PD Dr. H.F. Krug)
Klinikum Kassel, Pathologisches Institut (Prof. Dr. Rüschoff)
Publikationen:
CASTENHOLZ, A. und ZÖLTZER, H. (1985): Funktionsmorphologische Mechanismen
des Lymphtransportes. Zeitschrift für Lymphologie, 9: 14-20.
ZÖLTZER, H. und CASTENHOLZ, A. (1985): Die Zusammensetzung der Lymphe.
Zeitschrift für Lymphologie, 9: 3-13.
ZÖLTZER, H. (1986): Der Aufbau des Lymphgefäßsystems im Tierreich. Zeitschrift
für Lymphologie, 10: 3-13.
CASTENHOLZ, A. und ZÖLTZER, H. (1989): Neue Erkenntnisse zur strukturellen
Grundlage der Lymphbildung. Zeitschrift für Lymphologie, 13: 23-31.
ZÖLTZER, H. und CASTENHOLZ, A. (1990): Tierexperimentelle Darstellung
von Lymphgefäßen im Uterus des Meerschweinchens. Vasomed, 8/90: 28-33.
CASTENHOLZ, A. und ZÖLTZER, H. (1990): Die lymphbildende Funktion des
Bindegewebes und ihre Dekompensation im Ödemfalle. Vasomed, 6/90: 35-40.
RETTBERG, U.; CASTENHOLZ, A.; ZÖLTZER, H. (1992): Untersuchungen zur strukturellen
Organisation initialer Lymphgefäße im Mesenterium des Meerschweinchens.
Lymphologica. Jahresband 1992, Berens v. Rautenfeld, D. et al. (Hrsg),
Karger,Bonn, S.: 27-30.
CASTENHOLZ, A.; ZÖLTZER, H. (1995): Neue Erkenntnisse zur immunbiologischen
Bedeutung des Endothels initialer Lymphbahnen mit Hilfe der konfokalen
Laser-Scanning-Mikroskopie. European Journal of Lymphology. 5 (19), 75-85.
OLSZEWSKI, W.L., JAMAL, S. KUBICKA, U., PANI, S., CASTENHOLZ, A., ZÖLTZER,
H. (1995): Immunohistochemical and scanning microscopic changes in filarial
lymphedema. XV Intern. Congr. of Lymphology, Sao Paulo/Recife, Brasilien,
Sept. 1995.
CASTENHOLZ, A.; ZÖLTZER; H.; RÜHLING, H. (1995): Transport and ingestion
of fluorescent liposomes in lymphatic pathways. An experimental study
based on video microscopy and laser scanning microscopy. Abstraktenband
XV Int. Congr. Lymphology, Sao Paulo, Brasilien, Sept. 1995. P. 38
CASTENHOLZ, A.; ZÖLTZER, H. (1996): Anwendung von Liposomen in Biologie
und Medizin unter besonderer Berücksichtigung ihrer Indikatoreigenschaften
für die Lymphströmung. Lymphologica. Jahresband 1996, 25-32.
CASTENHOLZ, A.; ZÖLTZER, H.; RÜHLING, H. (1996): Strömungsdynamik der
Primärlymphe. Lymphologica Jahresband Bochum 1996, 133-137
ZÖLTZER, H. (2000): "Funktionelle Anatomie des Lymphgefäßsystems und organspezifische
Besonderheiten seiner Ausprägung im Uterus der Myomorpha und Caviomorpha".
Habilitationsschrift, Kassel.
ZÖLTZER; H. (in Druck) (2001): Das initiale Lymphendothel ist aktiv an
der Lymphbildung beteiligt. Lymphologie in Forschung und Praxis. 5 (1),
x-x
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Besonderheiten
des uterinen Lymphgefäßsystems. Eine vergleichende Studie an verschiedenen
Spezies der Mammalia.
Der Uterus der Säugetiere
weist immunologisch gesehen Besonderheiten auf. Er muss wie jedes Organ
in der Lage sein, gegen potentiell pathogene Mikroorganismen eine adäquate
Abwehr durchzuführen. Andererseits muss er die Spermatozoen und den Embryo
mitsamt seinen Eihüllen und der Plazenta als ebenfalls allogene Zellgebilde
tolerieren, ohne in jedem Fall eine immunologisch destruktive Antwort
zuzulassen. Der Uterus scheint ein privilegierter Ort zu sein, an dem
verhindert werden kann, dass sensibilisierte Lymphozyten den Fremdkörper
erreichen, um ihn zu zerstören. Ein Schlüssel zum Verständnis dieser Phänomene
ist zweifelsfrei die Art und Weise, in der fremde Substanzen während ihres
intrauterinen Aufenthaltes prozessiert werden. Diese differenzierten Antworten
des Uterus auf antigene Exponate scheint auch in den Besonderheiten seines
Lymphsystems begründet zu sein. Somit ist einer der wesentlichen Punkte
beim Verständnis der Natur von Immunvorgängen dieses Organs das Wissen
über seine Lymphdrainage. Vorwiegend mit Hilfe der Licht- und Raster-
und Transmissionselektronenmikroskopie soll eine Analyse des Verteilungsmusters
der Lymphgefäße und deren funktioneller Anatomie im Uterus erfolgen.
Kooperationen:
Klinikum Kassel,
Pathologisches Institut (Prof. Dr. Rüschoff)
Forschungszentrum Karlsruhe, Institut für Toxikologie (PD Dr. H.F. Krug)
Publikationen:
ZÖLTZER, H. (1989): Demonstration of lymph vessels in the uterus of rats
and guinea pigs with silver staining technique. Bulletin de l'Association
des Anatomistes. Symposium de Neuroanatomie et Neurobiologie. Nancy 25.-26.9.1989.
Volume des Résumés: 113.
ZÖLTZER, H. (1991): Zur Organisation des Lymphgefäßsystems im Uterus von
Meerschweinchen und Ratte. Verh. Anat. Ges. 85. (Anat. Anz. Suppl. 170),
S.: 353-354.
ZÖLTZER, H. (2000): "Funktionelle Anatomie des Lymphgefäßsystems und organspezifische
Besonderheiten seiner Ausprägung im Uterus der Myomorpha und Caviomorpha".
Habilitationsschrift, Kassel.
KLAMMROTH, S., ZÖLTZER, H. (in Vorbereitung): Die Entwicklung der sogenannten
"METRIALEN DRÜSE" bei der Ratte. Eine histologisch - histometrische Untersuchung.
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Einfluss
von Schwermetallverbindungen auf die Zellmembran und das Zytoskelett bei
Zellen aus Zellkulturen: REM-Dokumentation der morphologischen Veränderungen
Diese Studie wird
seit 1987 in Zusammenarbeit mit dem Toxikologischen Institut des Forschungszentrums
Karlsruhe betrieben. Die Erkenntnisse aus dieser Untersuchung sollen u.a.
dem frühen Nachweis einer Schwermetallbelastung des menschlichen Körpers
dienen. Es werden der zelluläre Lipidstoffwechsel und der Eingriff von
Schwermetallen in das Gleichgewicht der zugehörigen Enzyme analysiert.
Fluoreszenzmikroskopie, Transmissions- und Rasterelektronenmikroskopie
ergänzen hierbei die in Karlsruhe durchgeführten biochemischen Untersuchungen.
Zu beobachtende Veränderungen der Zelloberfläche sind immer auch ein Resultat
von Veränderungen des Zytoskeletts. Ein besonderes Problem, das Ablösen
der Zellmembranen bei Erhalt des Zytoskeletts, konnte mittlerweile gelöst
werden. Hochauflösende REM-Aufnahmen von Filamenten des Zellgerüstes sollen
in den nächsten Jahren die Ergebnisse der biochemischen Analysen von normalen
und unter Schwermetallbelastung veränderten Kulturzellen erhärten.
Kooperationen:
Forschungszentrum Karlsruhe, Institut für Toxikologie (PD Dr. H.F. Krug)
Publikationen:
KRUG, H.; ZÖLTZER, H.; CULIG, H. und TAYLOR, D.M. (1988): Morphological
changes of HL-60 cells after differentiation by DMSO or treatment with
triethyl lead. European Journal of Cell Biology, 46 (Suppl. 22): 36.
KÄFER, A.; ZÖLTZER, H.; KRUG, H.F. (1992): The Stimulation of Arachidonic
Acid Metabolism by Organic Lead and Tin Compounds in Human HL-60 Leukemia
Cells. Toxicology and Applied Pharmacology 116, S.: 125-132.
ZAUCKE, F.; ZÖLTZER, H.; KRUG, H.F. (1995): Cell Damage and Apoptosis
induced by Organometals. Gesellschaft für Biologische Chemie, Herbsttagung
in Hannover vom 11.-13. Sept. 1995. Abstract in: Biological Chemistry
(Hoppe-Seyler) Vol. 376, 1995
KRUG, H.F.; ADE, T.; ZAUKE, F.; ZÖLTZER, H. (1996): Calcium as a mediator
and/or amplifier of organometal toxicity. Metal Ions in Biology and Medicine;
Vol 4. Eds. Ph. Collery, J. Corbella, J.L. Domingo, J.C. Etienne, J.M.
Llobet. John Libbey Eurotext, Paris. 275-277
ZAUKE, F.; ZÖLTZER, H.; KRUG, H.F. (1998): Dose-dependent induction of
apoptosis or necrosis in human cells by organotin compounds. Fresenius
J. Anal. Chem. 361, 386-392.
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