The fine localization of dehydrogenases in the nervous system

Summary

Using the monotetrazolium salt MTT, with Nitro-BT for control and comparison, the following enzyme systems were studied in the central and peripheral nervous system: DPNH and TPNH diaphorases (tetrazolium reductases), lactate, isocitrate, succinate, malate, β-hydroxybutyrate, glucose-6-phosphate and (mitochondrial) α-glycerophosphate dehydrogenases.

In peripheral nerve the strongest oxidative enzyme activity was in the unmyelinated nerve fibres, with a weaker reaction in the axis cylinders of myelinated fibres. The myelin sheaths were devoid of activity.

In spinal ganglia the different cells showed high but uneven activity and with some enzymes the cytoplasmic distribution was confined to small regions of the cell. These were shown to correspond with the localization of strongly autofluorescent flavoproteins.

In the central nervous system high metabolic activity was present in putamen, pallidum, and in Ammon's horn, with an even diffuse activity throughout the grey matter, differing from layer to layer. Activity of glial cells was low and uneven. This finding is in contrast to results obtained, by ourselves and by other authors, with Nitro-BT as final electron acceptor.

With the TPNH diaphorase reaction a number of solitary hyperactive cells were noted in the cortex, striatum, putamen and pallidum. The function of these cells is unknown, but we postulate that they may act as regulators.

Comparison with biochemical and microassay procedures shows, in general, good agreement with our histochemical results.

Zusammenfassung

Dehydrogenasen in Nervensystem (DPNH Tetrazolium Reductase (diaphorase); TPNH Tetrazolium Reductase (diaphorase); Lactat-, Isocitrat-, Succinat-, Malat-, β-Hydroxybutyrat-, α-Glycerophosphat- und Glucose-6-phosphatdehydrogenase) wurden mit dem Monotetrazoliumsalz MTT untersucht. Gegenfärbungen zur genauen Orientierung konnten angewendet werden. Es ergab sich bei unterschiedlicher Reaktionsintensität für die einzelnen Enzyme folgendes:

• a) Peripherer Nerv. Starke Reaktion in der unmyelinierten Nervenfaser, schwächere im Achsenzylinder der myelinierten Faser, keine Aktivität im Myelin. Die Schwannschen Zellen reagieren relativ schwach oder nicht.

• b) Spinalganglion. Die verschiedenen Zellen zeigen hohe, aber unterschiedliche Enzymkonzentration, die im Cytoplasma nicht immer gleichmäßig verteilt ist. Das unterschiedliche Verteilungsmuster entspricht dem der fluorescenzmikroskopisch untersuchten Flavoproteine.

• c) Zentralnervensystem. Starke Intensitätsunterschiede in den einzelnen grauen Regionen und Kerngebieten, wobei Nervenzellen und deren Fortsätze durch ihren hohen Dehydrogenasegehalt auffallen. Eine Lokalisation der α-Glycerophosphatdehydrogenase im Achsenzylinder des Zentralnervensystems wurde beobachtet. — Der Enzymgehalt der Neuroglia ist nur gering. — Solitäre hyperaktive Zellen, die ohne erkennbare Zuordnung in den grauen Regionen des Gehirnes liegen, wurden beschrieben. — Das Ependym ist ein stoffwechselmäßig hochaktives Organ.

• d) Das Enzym der α-Glycerophosphatdehydrogenase zeigt durch seine Konzentration in den Kapselzellen um die Spinalganglienzellen und in den Satelliten um die Neurone des Rückenmarkes eine ungewöhnliche Verteilung.

Die Ergebnisse werden diskutiert und mit biochemischen Untersuchungen verglichen. Dabei ergeben sich Übereinstimmungen, aber auch Diskrepanzen.