Makroskopische, lichtmikroskopische und ukltrastrukturelle Charakterisierung der Placenta fetalis des Asiatischen Elefanten (Elephas maximus).
Macroscopic, light microscopic and ultra structural characterization of the Placenta fetalis of the Asian Elephant (Elephas maximus).
Dr. med. vet. Dissertation
126 Seiten, 98 Abbildungen, 7 Tabellen, Literaturangaben, Anhang
Veterinär-Anatomisches Institut, Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig
Betreuer: Prof. Dr. Johannes Seeger
Tierpark Hagenbeck Hamburg, Zoo Leipzig
Zusammenfassung:
Erkenntnisse über die Morphologie und Physiologie der Plazenta des Asiatischen Elefanten sind nur im begrenzten Umfang vorhanden (Owen, 1857; Mossman (1937), Cooper et al., 1964, Davis et al., 1991). Ziel dieser Untersuchung ist die erstmalige systematische Untersuchung und Charakterisierung der unter physiologischen Bedingungen ausgetragenen Placenta fetalis von gesunden, vitalen Asiatischen Elefantenkälbern. Im Mittelpunkt der Untersuchung stehen die morphologisch - strukturelle Charakterisierung des Gewebes, sowie die immunhistolchemische Untersuchung der unterschiedlichen Plazentaanteile. Für die Untersuchung standen vier Nachgeburten von in zoologischen Einrichtungen gehaltenen Asiatischen Elefanten zur Verfügung. Die Plazenten wurden vollständig, oder in Form repräsentativer Proben dem Veterinär-Anatomisches Institut überstellt. Aus morphologisch unterschiedlichen Bereichen der einzelnen Fruchthüllen wurden Proben zur weiteren lichtmikroskopischen und elektronenmikroskopischen Untersuchung entnommen. Weiterhin wurde das Ansprechverhalten des Gewebes auf Antikörper von humanen Choriongonadotropin (hCG) und plazentarer alkalischer Phosphatase (PLAP) analysiert. Amnion und Allatois werden von einem einschichtigen, iso- bis hochprismatischen Epithel mit kopfsteinpflasterartiger Oberfläche bekleidet. Die Epithelzellen tragen auf ihrer Zellmembranoberfläche Mikrovilli und Mikroplicae. Es können Zytoplasmaprotrusionen unterschiedlichen Ausprägungsgrades ausgebildet werden. Die chorionseitige Oberfläche des extraplazentaren Allantochorions erscheint makroskopisch heterogen und bildet auf der gesamten Oberfläche mikroskopisch differenzierbare Chorionzotten unterschiedlicher Größe aus. Die Zytotrophoblastzellen tragen Oberflächenmodifikationen. Der Gürtel kann mikroskopisch anhand der Gefäßbasalmembranmorphologie und der Plasmainsudationen in zwei Schichten eingeteilt werden. Das Trophoblastepithel wird von intraepithelialen Kapillaren durchbrochen, und die Plazentarschranke ist bis auf ca. 2μ m reduziert. Im Zytoplasma der Trophoblastzellen der Extravasatzone finden sich chromaffine, granuläre Ablagerungen unterschiedlicher Größe. Die Trophoblastzellen reagieren positiv auf den immunhistochemischen Nachweis von hCG und PLAP. Am vorliegenden Material wurden erstmals systematische morphologische Untersuchungen auf makroskopischer, lichtmikroskopischer und ultrastruktureller Ebene durchgeführt. Der Asiatische Elefant bildet eine vollständige Gürtelplazenta mit braun grün gefärbtem Randsaum aus. Das Allantois- und Amnionepithel ist einheitlich einschichtig. Die Epithelzellen beider Membranen zeigen zytplasmatische Zellausstülpungen. Für die Hundplazenta werden rasterelektronenmikroskopisch vergleichbare Strukturen als apokrine Sekretionsvesikel beschrieben (Grether et al., 1998). Das extraplazentare Allantochorion weist auf seiner gesamten Oberfläche Zotten unterschiedlicher Morphologie auf. Intraepitheliale Kapillaren kommen vor. Der Trophoblast ist in seiner Gesamtheit als Zytotrophoblast ausgebildet. Im Bereich des proximalen Plazentarlabyrinthes finden sich unregelmäßig verdickte Basalmembranen maternaler Gefäße. Das Zytoplasma der Trophoblastzellen in der Extravasatzone erscheint vakuolär und schließt chromaffine Granula ein. In den Trophoblastzellen werden positive Reaktionspräzipitate mit PLAP-Ak, sowie hCG-Ak gebildet.
Schlussfolgernd wird festgestellt:
1. Der Asiatische Elefant bildet eine Placenta zonaria, endothelio-chorialen Charakters aus.
2. Allantois- und Amnionepithel sind im Aufbau ähnlich und sekretorisch aktiv.
3. Es ist von einer Beteiligung des paraplazentaren Allantochorion am Stoffwechsel der Plazenta auszugehen (Stoffel et al., 1998, Olivera et al., 2003).
4. Der Plazentargürtel kann in drei Zonen eingeteilt werden.
5. Der Trophoblast ist als Zytotrophoblast ausgebildet und in seiner Gesamtheit funktionell resorptiv. Es kommen intraepitheliale Kapillaren vor, wobei die Plazentarschranke entsprechend des endothelio-chorialen Plazentatyps erhalten bleibt.
6. Die endokrinologische Aktivität der Elefantenplazenta muss Schwerpunkt fortführender Forschungsarbeit sein.
Summary:
There is very little detailed knowledge regarding the structure and physiology of the placenta of the Asian Elephant (OWEN 1857, MOSSMAN 1937, COOPER et al. 1964, MOSSMANN 1987, DAVIS u. BENIRSCHKE 1991). The aim of this thesis is the systematic analysis and characterization of the term placenta fetalis of the Asian Elephant from healthy, vital Elephant calves born under physiological circumstances. The study focuses on the morphological characterization of the placental tissue, and on the immunohistochemical investigation of different placental locations. Four Placentae fetalis were collected from Asian Elephants kept in zoos. The complete placentas or representative parts were sent to the Institute of Veterinary-Anatomy of the University of Leipzig. Samples were collected from different anatomical regions of the fetal placenta for further light- and electron microscopic Investigation. The immunohistochemical responses of the tissue to human gonadotropin (hCG) antibody and to placental alkaline phosphatase (PLAP) antibody were tested. Amnion and Allantois are covered by a single layer of iso- or columnar epithelium with a cobblestone like surface. The epithelial cells show microvilli, microplicae and cytoplasmic protrusions in different stages on their cell membrane surface. The extraplacental chorionic membrane appears macroscopically heterogenic. Villi can be seen throughout the whole chorion. The epithelial cells show modifications of the cell membranes. The girdle can be divided in two zones microscopically, because of the basal membrane morphology of maternal blood vessels and plasma insudation into the tissue. The trophoblast epithelium is invaded by intraepithelial capillaries and the blood-placental barrier is reduced to approximately 2μ m. Trophoblast cells in the haemophagus zone display chromaffin granules of different size in the cytoplasm. The trophoblast cells show a positive immunhistochemic reaction to hCG and PLAP. For the first time, a systematic macroscopic, light microscopic and ultra structural morphologic investigation was carried out on the term Placenta fetalis of the Asian Elephant. The Asian Elephant has a placental belt with a green brown haemophagus zone on each side. The Allantois- and Amnionepithelium are single layered and show protrusions of the cytoplasm. Scanning electron microscopic investigations revealed comparable structures to the dog (GRETHER et al. 1998). The whole extra placental Chorion has a villous membrane surface. Intraepithelial capillaries can be shown. The trophoblast is shaped completely as cytotrophoblast. In the proximal part of the labyrinth, thickened basal membranes can be seen on maternal capillaries. The cytoplasm of the epithelial cells in the haemophagus zone appears vacuolar and encloses chromaffin granules. Positive immunohistochemistry reactions can be seen in the cytotrophoblast with PLAP-Antibody and hCG-Antibody.
Conclusively, it can be stated:
1. The Asian Elephant has a Placenta zonaria, endotheliochorialis.
2. Allantois- and Amnionepithelium have a similar morphology and are secretically active.
3. An involvement of the paraplacental Chorion in the metabolism of the placenta can be postulated (STOFFEL et al. 1998, OLIVERA et al. 2003a).
4. The placental labyrinth can be divided in two zones.
5. The trophoblast is shaped completely as cytotrophoblast and has resorptive functional. In spite of the intraepithelial capillaries, the blood-placenta barrier stays entirely intact.
6. The endocrinology of the placenta of the Asian elephant requires further investigations
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