Summary
The spinal cord and brain of hedgehogs and Eliomys quercinus store glycogen during the hibernation period. This histochemical observation is in agreement with parallel in vitro assay on brain material. The distribution of histochemically detectable glycogen (amylase test) was mapped in all divisions of the central nervous system. Glycogen is predominantly localized in large motor neurons such as (1) ventral gray column cells, (2) motor neurons of cranial nerves (medulla, mesencephalon), and (3) neurons of the extrapyramidal system. Glycogen was demonstrated also in some magnocellular sensory nuclei of Nerve VIII and in the mesencephalic nucleus of Nerve V. Other terminal brain stem neurons are nearly devoid of glycogen. Cortical neurons of hibernating hedgehogs contain only a small amount of glycogen. In some nuclear areas glycogen is concentrated in the perikarya, in others within the neuropile. Abundant accumulations of glycogen occur in ependymal gliocytes and astrocytes.
Glycogen storage in the nervous system seems to be correlated with a low activity phase. An increase in body temperature leads to an activation of the hibernating animal and to a rapid glycogen depletion.
Zusammenfassung
Im Rückenmark und im Gehirn winterschlafender Igel (und Gartenschläfer) wird Glykogen angehäuft. Diese histochemische Beobachtung steht im Einklang mit den Ergebnissen parallel durchgeführter quantitativer Untersuchungen. Die Verteilung des histochemisch nachweisbaren Glykogens (Diastase-Test) wurde in allen Abschnitten des Zentralnervensystems kartographiert. Glykogen findet sich vorwiegend in den folgenden großen Motoneuronen: 1. Motorischen Vorderhornzellen des Rückenmarks, 2. Motoneuronen der Hirnnerven (Medulla oblongata und Mittelhirn), 3. Neuronen des extrapyramidalen motorischen Systems. Glykogen wurde außerdem in einigen großzelligen Kerngebieten des N. statoacusticus und im mesencephalen Trigeminuskern nachgewiesen. Andere Terminalkerne des Hirnstammes sind weitgehend glykogenfrei. Neurone der Großhirnrinde enthalten im Winterschlaf nur geringe Glykogenmengen. In einigen Kerngebieten ist das Glykogen in den Perikaryen, in anderen im Neuropil konzentriert. Eine starke Glykogenanhäufung beobachtet man in ependymalen Tanycyten und Astrocyten. Die Glykogenstapelung geht offenbar mit einer herabgesetzten funktionellen Aktivität des Zentralnervensystems einher. Anstieg der Körpertemperatur hat eine Aktivierung des Winterschlafenden Tieres und eine schnelle Glykogenentspeicherung des Gehirns zur Folge.
Similar content being viewed by others
Literatur
Biörck, G., Johannsson, B., Veige, S.: Some laboratory data on hedgehogs, hibernating and non-hibernating. Acta physiol. scand. 37, 281–294 (1956).
Eisentraut, M.: Der Winterschlaf mit seinen ökologischen und physiologischen Begleiterscheinungen. Jena: VEB Gustav Fischer 1956.
Friede, R. L.: Der Kohlenhydratgehalt der Glia von Hirudo bei verschiedenen Funktionszuständen. Z. Zellforsch. 41, 509–520 (1955).
—: Unterschiedliche histochemische Kohlenhydratbefunde bei Biopsien von menschlichem Cortex des Großhirns und Kleinhirns. Nervenarzt 28, 225–228 (1957).
—: Topographic brain chemistry. New York and London: Academic Press 1966.
Hager, H.: Pathologie der Makro-und Mikroglia im elektronenmikroskopischen Bild. Acta neuropath. (Berl.), Suppl. 4, 86–97 (1967).
Hensel, H.: Mensch und warmblütige Tiere, S. 329–466. In: H. Precht, J. Christophersen und H. Hensel, Temperatur und Leben. Berlin-Göttingen-Heidelberg: Springer 1955.
Kayser, Ch.: The physiology of natural hibernation. International series of monographs on pure applied biology. Modern trends in physiological sciences, vol. 8. Oxford-London-New York-Paris: Pergamon Press 1961.
Kubo, Z.: Histochemical studies on brain glycogen and certain enzymes of guinea-pig and their change after electric shock. I. Acute effects of a single multiple electric shock on brain glycogen. II. Chronic effects of electric shock on brain glycogen. III. Acute and chronic effects of electric shock on certain enzymes, phosphatases, 5-nucleotidase, adenosine triphosphatase and succinic dehydrogenase. [Jap. Text.] Arch. Histol. Jap. (Okayama) 11, 65–77, 79–89, 113–129 (1956). Abstract in Excerpta med. (Amst.), Sect. I, 12, 220 (1958).
Kuffler, St. W., Nicholls, J. G.: The physiology of neuroglial cells. Ergebn. Physiol. 57, 1–90 (1966).
Meessen, H., Olszewski, J.: Cytoarchitektonischer Atlas des Rautenhirns des Kaninchens. Basel-New York: S. Karger 1949.
Oksche, A.: Histologische Untersuchungen über die Bedeutung des Ependyms, der Glia und der Plexus choroidei für den Kohlenhydratstoffwechsel des ZNS. Z. Zellforsch. 48, 74–129 (1958).
—: Der histochemisch nachweisbare Glykogenaufbau und -abbau in Astrocyten und Ependymzellen als Beispiel einer funktionsabhängigen Stoffwechselaktivität der Neuroglia. Z. Zellforsch. 54, 307–361 (1961).
—, Vaupel-v. Harnack, M., Wolff, H.: Einige histochemische und elektronenmikroskopische Beobachtungen an den neurosekretorischen Nervenzellen des winterschlafenden Igels (Erinaceus europaeus L.). In: F. Stutinsky (ed.), Neurosecretion, S. 238. Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1967.
Pearse, A. G. E.: Histochemistry, 2nd ed. London: J. & A. Churchill Ltd. 1961.
Schabadasch, A. L.: Morphology of glycogen distribution and transformation. III. Cytology of glycogen accumulations in the motor cells of the normal nervous system. Bull. Biol. Med. exp. USSR 7, 353–357 (1939).
Shimizu, N.: Histochemical studies of glycogen of the area postrema and allied structures of the mammalian brain. J. comp. Neurol. 102, 323–339 (1955).
—, Kumamoto, T.: Histochemical studies on the glycogen of the mammalian brain. Anat. Rec. 114, 479–498 (1952).
Staudinger, Hj.: Glykogenbestimmung. Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem. 275, 122–126 (1942).
Suomalainen, P.: Über den Winterschlaf des Igels mit besonderer Berücksichtigung der Enzymtätigkeit und des Bromstoffwechsels. Ann. Acad. Sci. fenn. A45, 1–115 (1935).
—, Sarajas, S.: Heart-beat of the hibernating hedgehog. Nature (Lond.) 168, 211 (1951).
Whelan, W. J., Cameron, M. P. (eds.): Control of glycogen metabolism. Ciba Foundation Symposium. London: J. & A. Churchill, Ltd. 1964.
Wolfe, L. S., Klatzo, I., Miquel, J., Tobias, C., Haymaker, W.: Effect of alpha-particle irradiation on brain glycogen in the rat. J. Neurochem. 9, 213–218 (1962).
Wolff, H.: Histochemische und elektronenmikroskopische Beobachtungen über die Glykogenverteilung im Hypothalamus einiger Winterschläfer. (Mit quantitativen Bemerkungen.) Z. Zellforsch. 88, 228–261 (1968).
- Merker, G.: Einige Befunde am Zentralnervensystem der Winterschläfer. Erg.-Bd. Anat. Anz. (Verh. Anat. Ges., Homburg/Saar, 1969; im Druck).
- Oksche, A., Merker, G.: 1970; unveröffentlichte Befunde.
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
Herrn Prof. Dr. M. Watzka, Mainz, gewidmet.
Mit Vergleichsuntersuchungen bei Gartenschläfern.
Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Wolff, H. Das Glykogenverteilungsmuster in der Medulla oblongata und in einigen anderen Hirnabschnitten winterschlafender Igel. Z. Zellforsch. 107, 284–310 (1970). https://doi.org/10.1007/BF00335231
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF00335231