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KOBRA - Dokumentenserver der Universität Kassel  → Fachbereiche  → FB 10 / Mathematik und Naturwissenschaften  → Institut für Biologie  → Fachgebiet Zellbiologie  → Lehrgebiet Humanbiologie  → Dissertationen 

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http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:34-2018041255333

Titel: Der Recessus olfactorius von Bombina orientalis: Eine vergleichende Analyse
Autor(en): Jordan, Sabrina
Schlagworte (SWD): Orientalische RotbauchunkeGeruchswahrnehmung
Klassifikation (DDC): 590 - Tiere (Zoologie) (Zoological sciences)
Erscheinungsdatum: 12-Apr-2018
Zusammenfassung: Zusammenfassung Der Recessus olfactorius (RO) ist ein mit olfaktorischem Sinnesepithel bedeckter Bereich in der Nasenhöhle, welcher von vielen Froschlurchen (Anura) zusätzlich zum Hauptgeruchsorgan und Vomeronasalorgan ausgebildet wird. Bislang ist der Recessus olfactorius in der Literatur – mit zwei Ausnahmen (Jungblut et al. 2011; Nowack et al. 2013) – nur in Bezug auf seine äußere Form beschrieben worden. Die Zytoarchitektur des RO oder seine nervöse Anbindung an das Gehirn sind unbekannt, ebenso fehlen präzise Informationen bezüglich seiner Funktion. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurde dieses geheimnisvolle Epithel mit histologischen und (immun-) histochemischen Methoden analysiert und einem eingehenden Vergleich mit dem Hauptgeruchsorgan (HG), dem Vomeronasalorgan (VNO) und dem middle chamber epithelium (MCE) unterzogen. Bei Letztgenanntem handelt es sich um ein olfaktorisches Sinnesepithel, das ausschließlich bei pipiden Fröschen wie Xenopus borealis auftritt. Über die phylogenetische Beziehung von RO und MCE wurde in der Vergangenheit immer wieder diskutiert, eine Homologie wird von verschiedenen Autoren vermutet. Mithilfe von Semidünnschnittpräparaten ist es gelungen, den zellulären Aufbau des RO weiter zu entschlüsseln, dabei ließen sich morphologisch abgrenzbare Zelltypen darstellen. In Überein-stimmung mit den von Nowack et al. (2013) beobachteten luminalen Oberflächendifferenzierungen am RO kann davon ausgegangen werden, dass der RO sowohl über cilien- als auch mikrovillibesetzte olfaktorische Sinneszellen verfügt. Zudem sind offenbar zwei Stützzelltypen im RO vorhanden: zum einen sezernierende Stützzellen, die vermutlich mikrovillibesetzt sind, zum anderen cilientragende Stützzellen, denen möglicherweise eine Flimmerfunktion zukommt. Neben diesen vier Zelltypen wurden Basalzellen und ein derzeit nicht näher zu bestimmender Zelltyp beobachtet. Die Quelle der Schleimschicht, die den RO bedeckt, wurde mithilfe der lektinhistochemischen Untersuchungen identifiziert: Der Mucus setzt sich demzufolge aus Sekreten der sezernierenden Stützzellen des RO und der Glandula nasalis oralis interna zusammen. Darüber hinaus ließen sich interessante Unterschiede in der Zusammensetzung der Sekrete des RO, des HG und des VNO beobachten. Es ist anzunehmen, dass diese Unterschiede sich auf die jeweiligen perireceptor events – also Prozessen, die extrazellulär vor oder nach der Interaktion der Duftmoleküle mit den Rezeptormolekülen stattfinden – auswirken. Denkbar wären in diesem Kontext beispielsweise der Einsatz von odorant/pheromone binding proteins oder enzymatische (Abbau-) Prozesse. Die Färbung der Nervenbahnen der olfaktorischen Subsysteme von Bombina orientalis mit Lektinen ergab keine Unterscheidbarkeit. In diesem Zusammenhang wurde der offenbar erhebliche Einfluss des jeweiligen Nachweissystems auf die Färbeergebnisse thematisiert, mit dem Ergebnis einer klaren Empfehlung zur zukünftigen Verwendung von peroxidase-vermittelten Nachweissystemen. Darüber hinaus wurde die Speziesspezifität von Lektinbindemustern diskutiert und die Grenzen der Lektinhistochemie herausgearbeitet. Es wird der Schluss gezogen, dass sich diese Methode zur Beurteilung phylogenetischer Beziehungen zwischen Geruchsorganen nicht eignet. Die Lokalisation der G-Proteinuntereinheit αo konnte immunhistochemisch ermittelt werden, die Antiseren gegen die Untereinheiten Gαolf und Gαi2 zeigten leider keine Kreuzreaktivität mit dem Anurengewebe. Positive Gαo-Immunoreaktivität trat in erster Linie in den Zellfortsätzen des RO und des VNO auf. Gαo wird mit dem vomeronasalen Rezeptor Typ 2 (V2R) in Verbindung gebracht, weswegen die Daten auf die Expression dieser Rezeptorfamilie im RO und VNO deuten. Auf molekularer Ebene sollten die Sinnesepithelien also zur Wahrnehmung von wassergetragenen Stimuli, darunter Aminosäuren und Pheromone, befähigt sein. Außerdem wurde Gαo bei B. orientalis in den Axonen aller drei Sinnesepithelien beobachtet, hier wird eine Funktion im Zusammenhang mit axonalem Wachstum im Zuge von Regenerationsprozessen vermutet. Zusammengenommen grenzen die individuelle Zytoarchitektur, Mucuskomposition und Ausstattung mit der G-Proteinuntereinheit αo den RO eindeutig funktionell gegen das HG ab, während offenbar größere Funktionsüberschneidungen mit dem VNO bestehen: Die erhobenen Daten legen nahe, dass der RO, wie auch das VNO, sowohl die erwähnten wasserlöslichen, als auch luftgetragene Stimuli detektieren kann. Hier sollten weiterführende Studien anknüpfen, um potenzielle Unterschiede in den Aufgabenspektren der beiden Organe herauszuarbeiten. In einem abschließenden Vergleich wurden die erzielten Befunde in den Kontext der Frage nach der Homologie von RO und MCE gestellt. Es wurden Gemeinsamkeiten und Gegensätze beleuchtet, die allerdings in der Summe und in Anbetracht der nach wie vor unzureichenden Datenlage bezüglich des RO eine abschließende Beurteilung der Situation nicht zulassen.Summary The recessus olfactorius (RO) is an area within the nasal cavity, covered with olfactory sensory epithelium, that many frogs and toads (Anura) possess additionally to the main olfactory organ and the vomeronasal organ. To date, the literature regarding the RO is – with two exceptions (Jungblut et al. 2011; Nowack et al. 2013) – restricted to its superficies. The cytoarchitecture or the nervous connection to the brain remain largely unknown, as well as precise information regarding the function of the RO. As part of the present dissertation, this enigmatic epithelium was analysed by histological and (immuno-) histochemical methods and subsequently subjected to an in-detail comparison with the main olfactory organ (MO), the vomeronasal organ (VNO), and the middle chamber epithelium (MCE). The latter identifies an olfactory sensory epithelium that is found exclusively in pipid frogs, e. g. Xenopus borealis. In the past, the phylogeny of the RO and MCE has repeatedly been under discussion, a homology is supposed by several authors. With the aid of semi-thin sections, the cellular composition of the RO was further clarified, thereby morphologically distinguishable cell types were identified. In accordance with the luminal cell surface structures observed in the RO by Nowack et al. (2013) it is suggested, that the RO possesses olfactory sensory cells covered with cilia as well as those covered with microvilli. Additionally, two types of sustentacular cells are apparent: secreting supporting cells, presumably covered with microvilli, and supporting cells with cilia. Moreover, basal cells and in addition an indeterminable cell type were observed. The source of the mucus layer covering the RO was identified by lectin-histochemistry: The mucus composes of secretions of the secreting supporting cells of the RO and the glandula nasalis oralis interna. Furthermore, interesting differences in the mucus composition of RO, MO, and VNO were observed. It is suggested, these differences influence the respective perireceptor events – extracellular processes occurring before or after the interaction of olfactory stimuli with olfactory receptor molecules. In this context, conceivably would be the involvement of odorant/pheromone binding proteins or enzymatic (degradation) processes. Lectin treatment of the nerve tracts of the olfactory subsystems of B. orientalis resulted in no discriminability. In this context, the apparent significant influence of the detection system on the staining results was discussed, resulting in an explicit recommendation of using peroxidase-based systems in the future. Moreover, the species-specificity of lectin binding patterns was reviewed and the limits of lectin histochemistry were discussed. It was concluded that the method is unsuitable to determine phylogenetic relationships between olfactory sensory organs. The localization of the G-protein subunit αo was determined immunohistochemically, while the antisera against Gαolf and Gαi2 showed no labelling. Positive immunoreactivity of Gαo appeared predominantly in the cell processes of the RO and the VNO. Gαo is associated with vomeronasal receptors type 2 (V2R), pointing to the expression of this receptor family in the RO and VNO. On the molecular level, these sensory systems should be able to detect water-borne stimuli including amino acids and pheromones. Furthermore, Gαo was observed in the nerve tracts of all three olfactory systems, suggesting a function in the context of axonal growth in the course of regeneration. Taken together, the individual cytoarchitecture, mucus composition, and equipment with the G-protein subunit αo isolate the RO in its function from the MO while there seem to be overlaps with the VNO: The data suggest that the RO and the VNO can detect water-borne as well as air-borne stimuli. Further studies should work out potential differences in the range of tasks of these organs. Conclusively the findings of the present study were considered in the phylogenetic context of the RO and the MCE. Similarities and opposites were regarded, however the still insufficient data available concerning the RO prevent a final judgement.
URI: urn:nbn:de:hebis:34-2018041255333
Sammlung(en):Dissertationen

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