Summary
Morphological and neurochemical findings are reported in dogs with two types of amaurotic idiocy.
The disease in the German Shorthair Pointer was characterized by swollen neurons, which contained „soluble” PAS-positive material in the form of membranous cytoplasmic bodies. Other neurons were only slightly enlarged and stored granula with insoluble PAS-positive material. The ganglioside content of the cortex was five times as high as in the controls, which was mainly caused by an accumulation of a ganglioside with the properties ofG M2.G M2of the dog was likeG M2of human brain; it was composed of sphingosine, fatty acid (stearic acid), glucose, galactose, galactosamine and sialic acid, it was resistant to the enzyme neuraminidase and could be degraded to the corresponding hexosyl-ceramides by partial hydrolysis. Besides this finding of aG M2-gangliosidosis, an accumulation of gangliosideG M2, trihexosyl-ceramide and probably lactosyl-ceramide was observed.
The amaurotic idiocy of the English Setter was characterized by a neuronal storage of granula containing mainly insoluble PAS-positive material; a few of the neurons were slightly enlarged. The ganglioside content of the cerebral cortex was 1.5 times higher than found in normal animals; this increase could only partly be ascribed to an accumulation of gangliosideG M3, which might be nonspecific. In the spinal cord, the ganglioside content was twice as high as in the controls, but no accumulation of anyone particular ganglioside was observed.
In regard to the types of amaurotic idiocy in man, the amaurotic idiocy of the German Shorthair Pointer resembles the „late infantile type ofG M2gangliosidosis”, whereas the amaurotic idiocy of the English Setter resembles the „myoclonic variant”. The two types of amaurotic idiocy in the dog, therefore, may be of great value as model diseases in experimental research on the problem of amaurotic idiocy.
Zusammenfassung
Es wird über morphologische und neurochemische Untersuchungen bei zwei Formen der amaurotischen Idiotie des Hundes berichtet.
Die amaurotische Idiotie des Kurzhaarigen Deutschen Vorstehhundes zeigte lichtmikroskopisch eine Auftreibung zentraler Neurone, die im Cytoplasma „lösliches” PAS-positives Material und elektronenoptisch cytoplasmatische Membrankörper erkennen ließen. Andere Neuronen waren weniger stark vergrößert und enthielten vorwiegend Granula mit unlöslichem PAS-positivem Material. Neurochemisch fand sich eine Erhöhung des Gangliosidgehaltes in der Großhirnrinde auf etwa das Fünffache der Norm, die in erster Linie durch die Anhäufung eines Gangliosids mit den Eigenschaften vonG M2bedingt war. So wieG M2vom Menschen war auchG M2vom Hund aus Sphingosin, Fettsäure (Stearinsäure), Glucose, Galaktose, Galaktosamin und Sialsäure aufgebaut; es war resistent gegenüber dem Enzym Neuraminidase und ließ sich durch Partialhydrolyse in die entsprechenden Hexosyl-ceramide überführen. Neben diesem Befund einerG M2-Gangliosidose war auch eine Vermehrung von GangliosidG M3, Trihexosyl-ceramid und wahrscheinlich Lactosyl-ceramid feststellbar.
Die amaurotische Idiotie des Englischen Setters war morphologisch durch eine neuronale Speicherung von Granula mit vorwiegend unlöslichem PAS-positivem Material in nur z.T. leichtgradig vergrößerten Zellen gekennzeichnet. Neurochemisch fand sich im Cortex ein auf etwa das 1,5fache der Norm erhöhter Gangliosidgehalt, der z.T. auf einer möglicherweise unspezifischen Anhäufung von GangliosidG M3beruhte. Im Rückenmark war der Gangliosidgehalt ohne spezifische Vermehrung eines einzelnen Gangliosids auf das Doppelte der Norm erhöht.
Im Hinblick auf die Formen der amaurotischen Idiotie beim Menschen ist die amaurotische Idiotie des Kurzhaarigen Deutschen Vorstehhundes der „spätinfantilenG M2-Gangliosidose”, die amaurotische Idiotie des Englischen Setters der „myoklonischen Variante” weitgehend ähnlich, wodurch experimentelle Untersuchungen auf diesem Gebiet möglich erscheinen.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
Similar content being viewed by others
Literatur
Bernheimer, H., Seitelberger, F.: Über das Verhalten der Ganglioside im Gehirn bei 2 Fällen von spätinfantiler amaurotischer Idiotie. Wien. klin. Wschr.80, 163–164 (1968).
Borri, P. F., Hooghwinkel, G. J. M., Edgar, G. W. F.: Brain ganglioside pattern in three forms of amaurotic idiocy and in gargoylism. J. Neurochem.13, 1249–1256 (1966).
Dominick, E., Gielen, W.: Über unterschiedliche Gehalte einzelner Gehirnregionen an Gangliosiden. Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem.349, 731–736 (1968).
Folch, J., Lees, M., Sloane Stanley, G. H.: A simple method for the isolation and purification of total lipides from animal tissues. J. biol. Chem.226, 497–509 (1957).
Gatt, S., Berman, E. R.: Studies on brain lipids in Tay-Sachs-disease-I. Isolation of two sialic acid-free glycolipids. J. Neurochem.10, 43–49 (1963).
Hagen, L. O.: Lipid dystrophic changes in the central nervous system in dogs. Acta path. microbiol. scand.33, 22–35 (1953).
Jatzkewitz, H.: Eine neue Methode zur quantitativen Ultramikrobestimmung der Sphingolipoide aus Gehirn. Hoppe-Seylens Z. physiol. Chem.336, 25–39 (1964).
—, Pilz, H., Sandhoff, K.: Quantitative Bestimmungen von Gangliosiden und ihren neuraminsäurefreien Derivaten bei infantilen, juvenilen und adulten Formen der amaurotischen Idiotie und einer spätinfantilen biochemischen Sonderform. J. Neurochem.12, 135–144 (1965).
—, Sandhoff, K.: On a biochemically special form of infantile amaurotic idiocy. Biochim. biophys. Acta (Amst.)70, 354–356 (1963).
Kamoshita, S., Aron, A. M., Suzuki, K., Suzuki, K.: Infantile Niemann-Pick disease. Amer. J. Dis. Child.117, 379–394 (1969).
Karbe, E.: Amaurotische Idiotie bei Hund und Mensch. Bull. Schweiz. Akad. Med. Wiss.24, 95–106 (1968).
Karbe, E.:G M2-Gangliosidose und andere neuronale Lipodystrophien mit Amaurose beim Hund. Eine vergleichende histopathologische, histochemische, elektronenmikroskopische und biochemische Studie. Habilitationsschrift, Universität Zürich 1969a. Arch. exp. Veterinärmed. (im Druck).
—: Pathologie und Ätiologie einer spontanen präsenilen Lipofuscinose bei Hunden. Tagung der Schweiz. Gesellschaft für Pathologie, Baden 1969b.
—, Schiefer, B.: Familial amaurotic idiocy in male German Shorthair Pointers. Path. vet.4, 223–232 (1967).
Klenk, E., Vater, W., Bartsch, G.: Über die Gangliosidspeicherung im Nervengewebe bei der infantilen amaurotischen Idiotie vom Typ Tay-Sachs und die bei der Konservierung des Materials in Formalin auftretenden Veränderungen. J. Neurochem.1, 203–206 (1957).
Kochetkov, N. K., Zhukova, I. G., Glukhoded, I. S.: Minor cerebrosides. Biochim. biophys. Acta (Amst.)60, 431–432 (1962).
Koppang, N.: Familiäre Glykosphingolipoidose des Hundes (Juvenile Amaurotische Idiotie). Ergebn. allg. Path. path. Anat.47, 1–43 (1966).
Kuhn, R., Wiegandt, H.: Die Konstitution der Ganglio-N-tetraose und des GangliosidsG 1. Chem. Ber.96, 866–880 (1963).
——: Weitere Ganglioside aus Menschenhirn. Z. Naturforsch.19b, 256–257 (1964).
Ledeen, R., Salsman, K., Gonatas, J., Taghavy, A.: Structure comparison of the major monosialogangliosides from brains of normal human, gargoylism, and late infantile systemic lipidosis. Part. I. J. Neuropath. exp. Neurol.24, 341–351 (1965).
Makita, A., Yamakawa, T.: The glycolipids of the brain of Tay-Sachs disease. The chemical structures of a globoside and a main ganglioside. Jap. J. exp. Med.33, 361–368 (1963).
Menkes, J. H., Duncan, C., Moossy, J.: Molecular composition of the major glycolipids in globoid cell leukodystrophy. Neurology (Minneap.)16, 581–593 (1966).
Norton, W. T., Poduslo, S. E., Suzuki, K.: Subacute sclerosing leukoencephalitis. II. Chemical studies including abnormal myelin and an abnormal ganglioside pattern. J. Neuropath. exp. Neurol.25, 582–597 (1966).
Pilz, H.: Die Krankheitsgruppe der amaurotischen Idiotien: Korrelation von biochemischen Befunden und klinischen Verlaufsformen. Dtsch. Z. Nervenheilk.194, 187–218 (1968).
—, Sandhoff, K., Jatzkewitz, H.: Eine Gangliosidstoffwechselstörung mit Anhäufung von Ceramid-lactosid, Monosialo-ceramid-lactosid und Tay-Sachs-Gangliosid im Gehirn. J. Neurochem.13, 1273–1282 (1966).
Robinson, N., Cumings, J. N.: Biochemical and histochemical observations on Krabbe's disease. Acta neuropath. (Berl.)9, 280–289 (1967).
Sandhoff, K.: Die amaurotische Idiotie des Menschen als Störung im Glykosphingolipoidstoffwechsel. Inaug.-Diss. München 1965.
—, Andreae, U., Jatzkewitz, H.: Deficient hexosaminidase activity in an exceptional case of Tay-Sachs disease with additional storage of kidney globoside in visceral organs. Life Sci.7, 283–288 (1968).
—, Harzer, K., Jatzkewitz, H.: Densitometrische Mikrobestimmung von Gangliosiden aus dem Gesamtlipidextrakt nach Dünnschichtchromatographie. Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem.349, 283–288 (1968).
—, Jatzkewitz, H., Peters, G.: Die infantile amaurotische Idiotie und verwandte Formen als Gangliosid-Speicherkrankheiten. Naturwissenschaften.56, 356–362 (1969).
Schweiger, A.: Trennung einfacher Zucker auf Cellulose-Schichten. J. Chromatogr.9, 374–376 (1962).
Seitelberger, F., Jacob, H., Schnabel, R.: The myoclonic variant of cerebral lipidosis. In: S. M. Aronson, B. W. Volk (Edit.). Inborn disorders of sphingolipid metabolism, pp. 43–74. New York: Pergamon Press 1966.
—, Sluga, E., Bernheimer, H.: Studies on neuronal lipid dystrophies. Path. Europ.3, 230–247 (1968).
—, Vogel, G., Stepan, H.: Spätinfantile amaurotische Idiotie. Arch. Psychiat. Nervenkr.196, 154–190 (1957).
Suzuki, K.: A simple and accurate micromethod for quantitative determination of ganglioside patterns. Life Sci.3, 1227–1233 (1964).
—: The pattern of mammalian brain gangliosides — II. Evaluation of the extraction procedures, post-mortem changes and the effect of formalin preservation. J. Neurochem.12, 629–638 (1965a).
—: The pattern of mammalian brain gangliosides — III. Regional and developmental differences. J. Neurochem.12, 969–979 (1965b).
—, Chen, G. C.: Brain ceramide hexosides in Tay-Sachs disease and generalized gangliosidosis (G M1-gangliosidosis). J. Lipid. Res.8, 105–113 (1967).
Svennerholm, L.: Quantitative estimation of sialic acids. II. A colorimetric resorcinol-hydrochloric acid method. Biochim. biophys. Acta (Amst.)24, 604–611 (1957).
—: The chemical structure of normal human brain and Tay-Sachs gangliosides. Biochem. biophys. Res. Commun.9, 436–441 (1962).
—: Chromatographic separation of human brain gangliosides. J. Neurochem.10, 613–623 (1963).
—, Raal, A.: Composition of brain gangliosides. Biochim. biophys. Acta (Amst.)53, 422–424 (1961).
Taghavy, A., Salsman, K., Ledden, R.: An abnormal ganglioside pattern from a gargoyle brain. Fed. Proc.23, 128 (1964).
Terry, R. D., Korey, S. R.: Membranous cytoplasmic granules in infantile amaurotic idiocy. Nature (Lond.)188, 1000–1002 (1960).
Wherrett, J. R., Cumings, J. N.: Detection and resolution of gangliosides in lipid extracts by thin-layer chromatography. Biochem. J.86, 378–382 (1963).
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
Ein Teil der Ergebnisse wurde auf der „XIIIth International Conference on the Biochemistry of Lipids”, Athen, 7.–12. Sept. 1969 demonstriert.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Bernheimer, H., Karbe, E. Morphologische und neurochemische Untersuchungen von 2 Formen der amaurotischen Idiotie des Hundes: Nachweis einerG M2-Gangliosidose. Acta Neuropathol 16, 243–261 (1970). https://doi.org/10.1007/BF00687364
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF00687364