Arch. 0to-Rhino-Laryng. 211,267--281 (1975) 9 by Springer-Verlag 1975

Die 0berfl/ichenmorphologie des Trachealepithels m/innlicher Albinorattcn Eine reflektionsrasterelektronenmikroskopische Studie* W. Breipohl, C. Herberhold und R. Kersehek** Institut fiir Auatomie des Universit//,tsklinikum Essen; Universit/~ts-Hals-Nasen0hrenklinik Bonn; Institut ffir Anatomie der RuhruniversitKt Bochum Eingegangen am 5. November 1975 The Epithelial Surface of Trachea in Adult Male Albino Rats

Summary. The epithelial surface of trachea in adult male albino rats is studied by reflection scanning electron microscopy (REM). Surface morphology of the tracheal epithelium shows extensive individual and regional variability. Identical surface morphology may result by different causal factors. Regional morphology is presented by a mapping of the epithelial surface. Special attention is given to the structure of the cilia. Furthermore the morphology and distribution of possible receptor cell terminals is shown. The validity of reflection scanning electron microscopic studies for identifying the pathohistogenetic action of air pollutants is discussed. Ungeaehtet zahlreicher deskriptiver und experimenteller Studien zur Struktur und Funktion des Atemwegsepithels unter dem EinfluB unterschiedlieher Umwelteinflfisse (Young et al., 1968; Melville, 1970; Iravani, 1971) fehlt bisher noch der Versuch einer genaueren kartographischen Erfassung seiner Oberflgehe. Die Beurteilung yon sch/tdigenden Einflfissen auf die Atemwege wird aber, da die mucocili~re Funktion die Basis der traeheabronchialen Reinigung bildet (Iravani und Nelville, 1975), zun/iehst einmal die Abweichungen des OberflS~ehenaspektes in den verschiedenen Abschnitten der Luftwege zu erfassen haben, zureal yon einigen Noxen bekannt ist, dab sie noch bei langandauernder Einwirkung bei bestimmten Species nur sehr geringe pathologische Ver/~nderungen in den Atemwegen hervorrufen (Goldring et al., 1967; 1970). Die vorliegende Untersuchung versucht deshalb in erster Linie die normale Spielbreite der Oberfl/~chenmorphologie des Trachealepithels gesunder, m/~nnlicher Ratten zu dokumentieren. Material und Methoden Als Untersuchungsgut dienten die Tracheen yon sieben ausgewachsenen, m~nnlichen Ratten. Die Tiere erhielten vor der Gewebsentnahme eine intraperitoneale Chloralhydratnarkose (2--4 cm a einer 12,5~ LSsung). * Mit Unterstfitzung des Ministers ffir Forschung und Wissenschaft des Landes ~Tordrhein-Westfalen. ** :DieAutoren danken Herrn A. Jensen und Frau M. Fernandez ffir sorgf~ltige technische Assistenz, Herrn A. Stapper ffir die Anfertigung der Diagramme. 19 Arch.Oto-Rhino-Laryng.,Vol.21:[

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W. Breipohl et al.

Vor der Fixierung des derart lebensfrisch gewonnenen Materials wurden die Tracheen mit k6rperwarmer Hanksl6sung pH 7,35 kurz durchspfilt und dann ffir 6--72 h in Glutaraldehyd (Breipoh] et al., 1973a) fixiert. Naeh der Glutaraldehydfixierung wurden die Traeheen erneut grfindlich in ttanksl6sung gewaschen und in eine dorsale und ventrale tt~lfte zerlegt. Dem Waschen in tIanksl6sung folgte sodann eine mehrstfindige (4-- 14 Std) Naehfixierung in 1 ~ (Dalton, 1955), die Entw~sserung in der aufsteigenden Alkoholreihe und die Gewebstrocknung nach der Critical-point-Methode (Boyde, 1972; Fromme et al., 1972) mit Freon 13. Die rasterelektronenmikroskopischen Befunde wurden nach der Montierung der Gewebe mit Leitsilber und einer 4--7miniitigen Beschattung mit Gold mit einer Hummer-sputtering-Anlage in einem Jeol JSM 35 bei 15--25 kV erhoben In den Mikroskopierintervallen stand das Gewebe in Exsiccatoren fiber Kieselgel. Befunde

Die fcinstrukturelle Oberfl~chenuntersuchung des Trachealepithels ]~Bt schon bei geringen Vergr6Berungen massive lokale Differenzen erkennen (Abb. 2a, 2 c, 2d; 3b; 4a). Ein Be~spiel ffir das ,,typische respJratorische Epithel", welches sich aus einem mehrreihigem Cylinderepithel und eingestreuten Driisen zusammensetzt (Abb. 1 b) zeigt sieh bei weitem nicht regelms im gesamten Bereieh der Trachea. Neben den Abschnitten mit fiberwiegendem Cilienbesatz an der Oberfls (Abb. 2d) finden sieh Epithelarea]e oder EpithelstraBen, deren freie Oberfls zahlreiche Mikrovilli erkennen lassen, ws die Cilien fehlen (Abb. 1 a; 2c; 3b; 5b). Wiederum andere Absehnitte sind durch das Vorhandensein zahlreicher, stark mit Sekret gefiillter Drfisen gekennzeichnet (Abb.2a, 2 b; 3a; 4a).

5r a

~

b

~ 3a~ l b

3b VENTRALTERACHEAHALFTE

2a la

4b

Die DiagrammeIa und Ib geben die Lokalisation der Abbildungen 1--5 wieder.

Trachealepithel m/innlicher A l b i n o r a t t e n

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Abb. 1. (a) tj'bersichtsaufnahme fiber die dorsale Trachealh~lfte im Bereich der bifurcatio tracheae. Beachte die Ausbildung vertikaler Epithelfalten in der Trachea u~d den beiden I{auptbronchien. VergrS~erung : 48 • (b) ,,Typisches respiratorisches E p i t h e l " m i t Gruppen yon cilientragenden u n d mikrovillibesetzten Zellen. Die ~ikrovillizellen zeigen zudem kleinblasige Protusionen an ihrer Oberflgche als vermntliehes Zeichen sekretoriseher Ak~ivit/it. VergrSBerung 6 000 X i9"

A b b . 2 a - - e . Verschiedene Oberfl~chenaspekte des Traehealepithels. A b b . 2 a zeigt eine AussehnittsvergrSfterung der Abb. l a . A b b . 2 b d o k u m e n t i e r t eine Epithelregion, in der cilientragende u n d cilienfreie Zellen etwa gleieh h~iufig sind. Abb.2 c zeigt die typische Epithelbesehaffenheit im dorsolateralen W a n d a b s c h n i t t der Trachea fiber den Knorpelspangen. A b b . 2 d e n t s t a m m t wie 2 b der ventralen Tracheawand, liegt jedoch weiter caudal, die Zun a h m e a n Cilien wird deutlich. A b b . 2 e gibt einen Ausschnitt aus dem typischen Epithel im dorsolateralen W a n d a b s c h n i t t der Trachea fiber den Knorpelspangen wieder. I n der Mitte eine Bfirstenzelle. VergrSBerungen: (a) 280 • ; (b) ] 400 • ; (c) 280 • ; (d) 1400 • ; (e) 5 600 •

Abb. 3 a - - d . Verschiedene Anteile des Trachealepithels m i t unterschiedlichen Ansammlungen eilienfreier u n d mikrovilliarmer Zellen. Abb. 3a zeigt groBe Zellpolvorw61bungen mi~ granulierter Oberfl~ehe, die als apikale Ausl~ufer yon Driisenzellen gedeutet werden. Abb. 3b zeigt ein cilienfreies Epithelareal in einem Traeheatabschnigt, der normalerweise haupts~chlich cilienbesetzte Zellen aufweist (vergl. A b b . 2 d ) ; dieses Areal wird als Ergebnis einer entziindlichen Veriinderung vermutet. Abb. 3 c verdeutlicht den Aspekt der an Cilien u n d Mikrovilli armen EpithelstraBen in den dorsolateralen W a n d a b s c h n i t t e n , deren Entstehungsursache u n d B e d e u t u n g vorl~iufig noch u n k l a r sind. A b b . 3 d ist eine AussehnittsvergrSBerung aus 3c (s. Markierung) u n d d o k u m e n t i e r t die s t a r k wechselnde GrSl3e der OberflS~che der einzelnen Zellen. Vergr613erungen: (a) 3 500 x ; (b) 600 x ; (e) 460 X ; (d) 2000 •

A b b . 4 a u n d b. Zeigt den un~erschiedlichen R e i c h t u m des Tr~chealepithels a n DriisenzellvorwSlbungen in seinen caudalen (Abb. 4 a) u n d seinen krani~len (Abb. 4 b) Anteilen. I n der Abb.4b, einer Epi~helregion un~erhalb des Kehlkopfcs, sieht m a n n e b e n einer DriisenzellvorwS]bung plane bis leicht vorgewSlbte Zellen m i t unterschiedlich dichtem Besatz an Mikrovilli. J e weiter c~udal m a n untersucht, desto deutlichcr wird der Mikrovillibesatz, desto zahlreicher werden aber vor allem die Cilien u n d die Dr/isenzellvorw51bungen (Abb. 4b). VergrSl3erungen : (a) 2 800 • (b) 3 800 •

Abb. 5. (a) und (c) zeigen untersehiedtiche Ansammlungen yon Zellen mit Mikrovilli. Wghrend diese Zellen direkt unterhalb des Kehlkopfes wenig vorgewSlbt erscheinen und eine palisadenartige Anordnung der Mikrovilli im Bereich der Zellgrenzen zeigen (Abb.5c) sind sie weiter caudal in der Regel stgrker vorgewSlbt und zunehmend mit Zellen benachbart, die neben den Mikrovilli auch bereits Cilien tragen (Abb. 5 a). Die Abb. 5 b zeigt die Cilienarmut im Epithelareal oberhalb der bifurcatio tracheae. Der Oberfl~Lchenaspekt dieser Zellen entspricht genau demjenigen, der in den eilienfreien EpithelstraBen in der dorsolateralen Wand der Trachea angetroffen wird. Als Entstehungsursaehe fiir die Oberflgehenbeschaffenheit des Epithels in Abb.5b wird eine vermehrte mechanische Beanspruchung im Bereieh der Bifurkation diskutiert, wohingegen eine solehe Erkliirung ffir die Gegebenheiten der Abbildungen 3 b und 3 e unbefriedigend bleibt. VergrSl?erungen: (a) 6 0 0 0 • (b)400 • (e) 3000 •

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W. Breipohl et al. 1. Ventrale Seite

Die Oberfl/iche der ventralen Seite zeigt in der l~egel grote Gruppen dichtstehender cilientragender Zcllen, in die vercinzclt, oder ebenfalls in Gruppen angeordncte, mikrovillibesctzte Zellen eingestreut sind (Abb.2d). Das Verh/~ltnis yon eilienbesetztcn Zelloberfl/~ehcn zu mikrovillibeladenen wechselt sehr stark. So gibt es yon den untersuehten Traehcen cine, die ganz fiberwiegend mit eilientragenden Zellen besetzt ist (Abb.2d), wghrend in den anderen Traeheen die eilientragenden Zellen unterhalb des Kehlkopfes gegenfiber den Mikrovillizellen an H/~ufigkeit zunahmen, jc welter man sieh der Bifurkation nS~hertc. Dieht unterhalb des Kehlkopfcs finden sieh noeh wiederholt Gruppen yon wenig vorgewSlbten Mikrovillizcllen, die mit einer Art Mikroleiste aneinandergrcnzen (Abb.5e). Danebcn sieht man abet aueh Zellen mit Mikrovillibcsatz, deren freie Oberfl/~che sieh wesentlieh st/~rkcr apikal vorwSlbt und die weiter distal an H/tufigkeit zunehmen (Abb.5a). Diese Zellen stehen in der Regel in kleineren Gruppen oder isoliert. Ob sie untereinander ebenfMls dureh ein Mikroleistennetz aneinandcrgrenzen, mfissen transmissionselektronisehe Untersuehungen entseheiden. Je weiter man distal untersueht, desto mehr kugelige Elemente finden sieh, die die Epithcloberfl~ehe fiberragen. Auf der Oberfl/~che dieser kugeligen VorwSlbungen erkennt man ebenfalls mikrovilli~hnliche Forts/itze, allerdings in geringerer Zahl als bei den socben besehriebenen Mikrovillizellen. Z. T. ist die Oberfl/~ehe dieser Vorw61bungen aueh gr6ber strukturiert und man erkennt neben den mikrovilli/~hnliehen Ausstfilpungcn kleine rundliche Vorw61bungen, die als Zeichen ffir die pralle Ffillung der Kugelstrukturen mit Sekretgrana gedeutet werden (Abb.3a). Dieht oberhalb der Bifurkationsstelle, yon dieser dutch cine Gruppierung eilicntragcnder Zellen getrennt, finder man ein eilienfreies Areal aus cinigen hundert his tausend Zellen, das gegen die Umgebung unseharf abgegrenzt ist. Die Zellen dieses Areals zeigen sehr untersehiedlieh grote freie Oberfls die lcicht fiber das Epithelniveau hervorgew61bt erscheinen. Bei st/irkerer Vcrgr6Bcrung crkennt man feinste Mikrovilli auf der freien Zelloberfl/iehe. Die Zcllen entspreehen daher im rastermikroskopisehen Bild jenen, die bereits welter kranial in der Trachea his dicht unterhalb des Kehlkopfes besehrieben wurden (Abb. 2 b ; 5 a). In unmittelbarer Naehbarsehaft zu den zahlreichen DrfisenzellvorwSlbungen in den Ventralwgnden der Trachea in It6he der Bifurkation und der Hautbronchien (Abb. 3a) fund sieh an den Abgangsstellen der oberen Lappenbronchien ein Epithel mit nut vereinzclten Drfisenzellvorw61bungen an der freien Oberfl/~ehe (Abb. 1 a). Seine eilienfreien Zellen zeigen einen rasen/thnliehen Besatz mit feinen kurzen 0berfl/~chenprofilen mit einem Durehmesser yon ca. 0,05--0,2 ~x.Zus/~tzlieh finden sieh vereinzelt unregelm/tgig konfigurierte, glatte Ausstfilpungen an der Zelloberfl/~che, :die als Zeiehen sekretoriseher Aktivit~t dieser Zellen gedeutet werden. Die eilientragendcn Zellen stehen in diesem Gebiet einzcln oder in kleinen Gruppen wie kleine Inseln. Am Randc dieses Gebietes gehen sie fiber in grSgere Verb~nde eilientragender Zellen, in die dann wieder vermehrt Drfisenzellen mit groBen kugeligen Vorw61bungen eingestreut sind. Die Anzahl der eilicntragenden Zellen ist oft schwierig abzusehs da bei den gr6Beren Inseln nieht immer sicher ist, ob sie von einer Einzelzelle oder yon mehreren Zellen herrfihren, dfirfte abet in der GrSgenordnung yon ca. 70 bis 150 ,a liegcn. Der Durehmesser der Cilien

Trachealepithel minnlicher Albinoratten

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betr~gt in der Regel ca.. 0,2 0,4 ~ auf ihrer ganzen L/~nge. Nur in Ausnahmef/~llen 1/~13tsieh ein dickerer Anfangsteil von einem dfinneren Endteil unterscheiden. Auf den Cilien sieht man vereinzelt knopfartige Ausbuchtungen, die fiberwiegende Flgche der Cilienmembran erscheint jedoeh glatt. AuBer den Cilien weisen diese Zellen fiber ihre ganze Oberfl~tehe verstreut, und besonders gut an der Zellperipherie zu erkennen, zahlreiehe, feinste, mikrovilli/ihnliche Vorstfilpungen mit einem Durehmesser yon ca. 0,04--0,1 ~x auf (Abb.5a). Die eilienfreien Zellen lassen oft eine hexagonale Oberflgehe erkennen, an deren Grenze die feinen Oberfl/~ehenprofile wie zu einem Zaun aufgereiht angeordnet sind. Bei zwei der untersuchten Tiere land sieh etwa in der Mitre zwisehen Bifurkation und Unterrand des Kehlkopfes ein Gebiet, in welehem das Epithel besondere Oberfl&ehendifferenzierungen aufwies. In kleineren Gruppen eilienfreier Zellen finden sieh hier koniseh zulaufende Oberfli~ehenprofile, deren Durehmesser an der Basis ca. 1,5 und an der Spitze ca. 0,25 ~z migt. Die L~nge betr/~gt mindestens 7 ~. Diese Profile sitzen den cilienfreien Zellen auf, die an diesen Stellen noeh zahlreiehe blasige Vorw61bungen ungleiehmgBiger Konfiguration aufweisen. II. Dor.sale Seite

Die Schleimhaut der dorsMen Tracheawand ist in L~ngsfalten aufgeworfen (Abb. 1 a; 2 a; 3 e) auf denen fiberwiegend eilientragende Zellen sitzen, zwisehen denen, zumindest in den kranialen Partien der Trachea, nut vereinzelt und fiberwiegend isoliert stehende Drfisenzellen eingestreut sind. Der l~eiehtum an Drfisenzellen n i m m t -- wie auf der ventralen Seite -- weiter distal zu. Besonders ausgepr~gt ist dieses Phgnomen in der Dorsalwand der Trachea in I-I6he der Bifurkation und in der Dorsalwand der beiden I-Iauptbronehien. I-Iier k6nnen die apikalen Vorw61bungen der sekretbeladenen Drfisenzellen den Grogteil der Epithetoberflgehe bedeeken. Abweiehungen yon diesem Oberfl/~ehenbild des Epithels gibt es vor allem oberhalb der Bifurkation (Abb. l a; 5b), zwisehen den Knorpelspangen (Abb. 3 e) und dorsolateral auf den Knorpelspangen (Abb. 2 e). Oberhalb der Bifurkation der Trachea liegt bekanntlieh eine Umwandlung des respiratorisehen Epithels in mehrschiehtiges Plattenepithel vor. I m reflektionsrasterelektronenmikroskopisehen Bitd (Abb. 1 a; 5b) sieht man cireul/h~orientierte Zellanordnungen. Die Oberfl/~ehe dieser Zellen ist uneinheitlieh konfiguriert und von weehselnder Ausdetmung. Dort wo benaehbarte Zellen aneinandergrenzen, ist die Oberfl/~ehe leicht eingesunken, in der Mitre der Zellen hingegen etwas vorgew61bt. Mikrovilli oder mikrovilliiihnliehe Strukturen fehlen weitestgehend, die OberflS~ehenmembran 15A3tjedoeh z. T. feine knopfartige Granulierungen erkennen, die im Bereieh der Aneinandergrenzung yon benachbarten Zellen bandartig aufgereiht erscheinen und so die Zellgrenzen besonders deutlieh markieren. I n dieses Areal, das bei den untersuehten Tieren in seiner Gr6ge schwankt (ca. 80 ~z• 350 ~z), liegen besonders an seinen l~/indern unterschiedlieh grol3e Gruppen yon eilientragenden Zellen, zudem sieht man Bfirstenzellen. Vergleiehbare Oberfl&ehenbeschaffenheiten wie im soeben besehriebenen Gebiet oberhalb der Bifurkagion finden sieh in Form yon Epithelstral3en in L&ngs- und Querriehtung auf der Dorsalwand der Trachea, vor allem im Bereieh der pars membranaeea (Abb. 3 b ; 3 e). Die Oberfl/ichendifferenzierung dieser Epithelanteile wird ebenfalls dureh diffus

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et al.

gestreute, knopfartige Erhebungen auf der gesamten Zelloberfl/tehe und bandartige Aufreihung im Bereieh der Zellangrenzungen charakterisiert. In 1)bersiehtsaufnahmen lgBt sieh feststellen, dab diese StraBen besonders in den unteren Absehnitten der Trachea ausgepr/igt sind. iJber Ober- und Unterrand der Knorpelspangen nnd direkt fiber diese hinweg ziehen cilienfreie QuerstraGen; die l~ngsverlaufenden eilienfreien StraBen hingegen sind auf die pars membranacea der Trachea beschrSmkt. In diese vertikal verlaufenden Epithelstral3en finden sich wiederholt Gruppen cilientragender Zellen eingestreut (Abb.3c). I m Vergleich zum Epithel der ventralen Wand der Trachea finder sich dorsal einc weitere Besonderheit fiber den dorsalen Ausl/~ufern der Knorpelspangen. In der gesamten Lgnge der Trachea sieht man hier ein Epithel, dal3 nut sehr wenige eilientragende Zelloberflgehen aufweist, am dorsolateralen Absehnitt des Traehealepithels fehlen sie in diesen Bereichen sogar v611ig (Abb. 2 c). Die freie Oberfl/~ehe der Zellen in diesen Gebieten ist k6rnig granuliert, in der Mitre vorgew61bt, an den R/~ndern eingesunken und 1/~Gt zahlreiche 0,2--0,5 fz groBe kugelige Auswfichse mit glatter Oberfl/~ehe erkennen, die an abgegebene Sekrettr6pfehen erinnern. Wie im Bereich der eilienfreien Zellstragen und des Gebietes oberhalb der Bifurkation, zeigen auch diese Zellen im Bereieh ihrer Grenzen an der Oberfl/~ehe die bandartige Aufreihung feinster Mikroprofile. Im Gegensatz zu den zuvor genannten beiden Gebieten, sind die Zelloberfl/~chen fiber dem dorsalen und dorsolateralen Knorpelspangenabschnitten von einheitlieher Gr613e; die Zellmitte w61bt sieh st/irker vor. Wie aueh in anderen Bereichen der dorsalen Tracheawand, in denen die eilienfreien Zellen fiberwiegen oder ausschlieBlieb auftreten, sieht man auch in diesen Gebieten wiederholt einzeln stehende Btirstenzellen (Abb.2e). Kugelige Drfisenzellvorw61bungen, wie sie vor allem in der dorsalen und ventralen Tracheawand im Bereich ihrer unteren Abschnitte und der beiden ttauptbronehien regelm/~Gig zu beobaehten sind (Abb.2a, b; 4a, b), fehlen in diesem Gebiet v611ig. Diskussion

Die zahlreichen transmissionselektronenmikroskopischen Untersuchungen der Mucosa der oberen Atemwege liefern zwar wertvolle feinstrukturelle cytologische Details, k6nnen jedoch aus methodischen Grfinden nur unzureichende Angaben fiber die tI/~ufigkeit und vor allem die Lokalisation der einzelnen Baubestandteile in der Wand der Atemwege maehen (Engstr6m, 1951; Rhodin u. Dalhamn, 1956; Spoendlin, 1959; Osada, 1963; Konrs163 1966; Rhodin, 1966; Afzelius, 1969 ; Matulionis u. Parks, 1972). Beide Parameter aber erscheinen yon groBem klinisehen Interesse, helfen sie doch detaillierte Angaben fiber den funkl~ionellen Zustand eines Epithels zu maehen (Iravani, 1971). Ohne Zweifel ist die Besehreibung der epithelialen Wandauskleidung der Trachea mit dem Terminus: ,,typisches respiratorisehes Epithel" naeh den zitierten TEM- und vor allem den eigenen bier erstellten REM-Befunden nieht mehr befriedigend. Unsere Studien bests vielmehr die Daten yon Andrews (1974) bezfiglieh der individuellen Schwankungen der Epithelzusammensetzung und erggnzen sie u. a. hinsiehtlich der Lokalisation yon eilienfreien AreMen fiber den Knorpelspangen und der Dorsalwand der Trachea. Neben der Deutung der wechselnden Oberfl/ichenbesehaffenheit des Epithels als physiologische Variations-

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breite sind noch weitere Interpretationen m6glich. So wird von Nakai u. Nagae (1970), yon Iravani (1971), yon Friedmann u. Bird (1971), yon Parkinson u. Stephens (1973), yon yon Mecklenburg et al. (1974) und yon Iravani u. Melville (1975) darauf hingewiesen, dab in den extrapulmonalen Atemwegen die Oberflgchenproiile wie Mikrovilli und Cilien besonders empfindliche Gradmesser fiir die sehgdigende Einwirkung von Emissionen sind. Vor diesem Hintergrund k6nnte die hier vorgestellte Variationsbreite des Traehealcpithels zweierlei bcdeuten. Zum ersten k6nnten die Tiere Umwelteinfltissen ungleich stark ausgesetzt gewesen sein. Dies scheidet als Interpretationsm6glichkeit weitgehend aus, da die Tiere unter gleichen Bedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit, Lieht und Nahrung) gehalten wurden. Damit wird die zweite Denkm6gliehkeit wahrscheinlicher, dal3 n/tmlieh die beobaehteten morphologisehen Untersehiede aufgrund unterschiedlicher interner Reaktionsweisen zustande kamen. Einmal kann es sich banal um das Ergebnis unterschiedlieh hS,ufiger bronehitischer Erkrankungen handeln, die sich bei &iesen Untersuchungstieren nie aussehliegen lassen. Wit sind der 3r nung, dab die beobachteten Areale mit geringem oder fehlendem Cilienbesatz, die sieh in weehselnder Zahl bei allen untersuchten Tracheen fanden, der morphologisehe Ausdruek soleher durchgemaehten entzfindliehen Ver&nderungen sind. Dies wtirde die anscheinend willk/irliehe Lokalisation dieser Areale erkl/~ren (Abb. 3b). Vermutlich entsprechen diese Epithelareale mit geringem oder fehlendem Cilienbesatz auch jenen engumgrenzten Gebieten, die Iravani (1971) im Trachealepithel yon Batten naeh Einwirkung yon Zigarettenrauch aufgrund fehlender Cilienaktivit/~t direkt beobachten konnte. Anders sieh~ es hinsichtlieh der wechselnden It/iufigkeit yon Driisen- und Bfirsten-, Mikrovilli- und cilienbesetzten Zellen aus. Es hat sich gezeigt, dab es endokrine Einfl/isse auf die Funktionen bestimmter Epithelanteile im Respirationstrakt gibt (Schaupp u. Seilz, 1969; Pietras u. Moulton, 1974; Saini u. Breipohl, 1975). M6glicherweise rcsultieren die individuellen Untersehiede zwisehen den Untersuehungstieren deshalb aueh yon untersehiedliehen endokrinen Zustgnden dieser Tiere her. Obgleieh bisher keine histologisehen Ver/tnderungen des Trachealepithel in Abh/tngigkeit yore Ovarialeyclus besctn~ieben wurden, halten wit solche nieht fiir ausgesehlossen, und dies ist der Grund, warum in der vorliegenden Studie nut m/~nnliehe Tiere benutzt wurden. Weiterfiihrende Studien lassen bereits erkennen, dag zumindest einzelne Anteile des Epithels der extrapulmonalen Atemwege im Verlauf des Ovarialeyclus groge morphologisehe Sehwankungen zeigen (Breipohl u. Saini, 1975; Saini u. Breipohl, 1975). Die extrapulmonalen Atemwegsepithelien nehmen da in Bezug zu den Epithelien der geproduk~ionsorgane, bei denen histologische Sehwankungen in Abh~ngigkeit vom Ovarialcyelus seit langem bekannt sind, keine Sonderstellung ein, da wir kiirzlieh auch an anderen Epithelien solehe Sehwankungen naehweisen konnten, bei denen sie bisher nieht vermutet wurden (Mestrcs u. Breipohl, 1975). Die Annahme bestimmter endokriner Einflfisse auf grogfl~chige individuelle Untersehiede in der EpitheloberflS~ehe erseheint uns daher naheliegender als einVersueh aueh diese Untersehiede mit untersehiedlieh h/iufig abgelaufenen bronchitisehen Erkrankungen erkl/~ren zu wollen. Hervorzuheben bleibt in diesem Zusammenhang abet die Konstanz, mit, der in der pars membranaeea der Trachea und der Dorsalwand der Hauptbronehien die

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erw/~hnten EpithelstraBen mit fehlendem Cilienbesatz beobachtet wurden. Hier kann es sich u. E. nieht um das Ergebnis yon endokrinen Einflfissen oder abgelaufenen Entzfindungen handeln. Wir vermuten vielmehr mechanische Ursachen als Erkl/~rung. Von Interesse ist in diesem Zusammenhang, dab in der Wand yon Lappenbronchien yon von Dfiring et al. (1974) parallel zur L/~ngsachse orientierte Mechanoreeeptoren in der Tiefe der Mucosa gefunden wurden. Viclleicht 1/~Bt sich hier eine Zuordnung zum Verlauf dieser EpithelstraBen vornehmen, zumal auch in der pars membranacea dcr Trachea Dehnungsreeeptoren anzutreffen sind. Auch das cilienfreie Epithelareal oberhalb der bifurcatio tracheae, das lange bek a n n t ist, hat mit groBer Wahrscheinliehkeit mechanische Gegebenheiten als Entstehungsursache. Es bleibt also festzuhalten, dab vergleichcnde Epitheloberfl~chen mit fehlendem oder sps Cilienbesatz sehr unterschiedliche Entstehungsursachen haben kSnnen. Ihre Bewertung als pathohistologische Gegebenheit mu$ daher stets auch unter Berficksichtigung der jeweiligen Lokalisation erwogen werden. Nieht zu deuten ist yon uns bisher der Befund, dab die querverlaufenden EpithelstraI~en in der dorsolateralen Wand der Trachea nieht streng auf die Ober- bzw. Unterr/~nder der Knorpelspangen begrenzt sind, sondern diese anch schr/~g fiberziehen kSnnen, ohnc jedoeh die ventrale Wand zu erreichen. Nicht zu deuten ist vorl/~ufig auch trotz ihrer groBen Regelm/~Bigkeit die besondere Epithelbeschaffenheit fiber den dorsalen Ausl~ufern der Knorpelspangen. W/~hrend es fiber die Bedeutnng der zahlreiehen mikrovillibesetzten Zellen im l~espirationst r a k t noeh keine endg/iltigen Vorstellungen gibt (Nakai u. Nagae, 1970; Friedm a n n u. Bird, 1971; yon Mecklenburg et al., 1974), werden die Cilien fibereinstimmend als unentbehrlich ffir die Schutz- und S/iuberungsfunktion des Trachealepithels angesehen (Hilding u. Hilding, 1966; K a n d a u. Itilding, 1968; Friedm a n n und Bird, 1971 ; I r a v a n i u. Melville, 1975). Die meisten yon uns beobachteten Cilicn haben das aus frfiheren feinstrukturellen TEM- nnd REM-Untersuehungen anderer Autoren her bekannte Aussehen (Faweett, 1961; Barber u. Boyde, 1968 ; Greenwood u. Holland, 1972). Darfiber hinaus lieB sieh aber aueh in diesem Material wieder die Existenz kleiner knopfartiger Ausstfilpungen von Ciliensch/~ften beobaehten, deren Bedeutung nach wie vor unklar ist (Brcipohl et al., 1973b). Dahlgren et al. (1972) und yon Mecklenburg et al. (1974) beobachteten vergleichbare Profile in ihren TEM-Untersuchungen nnd interpretierten sie a]s Ergebnis yon toxischen Reaktionen oder von Ititzeeinwirkung. Ob sich die beobachteten konisch zulaufenden Oberfl~chenprofile, die bisweilen etwa in der Mitte zwischen Kehlkopf und bifurcatio tracheae beobachtet wurden, mit atypischen Cilien (giant cilia, twin cilia) (Schulte, 1972; Theisen, 1973) in Verbindung bringen lassen, die abet auch z. T. als Zeiehen von De- und Regeneration beschrieben wurden (Ailsby u. Ghadially, 1973; yon Mecklenburg et al., 1974; Friedmann u. Bird, 1971), soll in weiterffihrenden TEM-Untersuchungen gekl/s werden. Auch eine Rezeptoreigenschaft dieser Profile erscheint nicht ausgeschlossen (Herberhold, 1975). Eine chemorezeptive Funktion wird z. T. auch den yon verschiedenen Autoren in unterschiedlichen Absehnitten des Respirationstraktes beobachteten Bfirstenzellen zugesehrieben, ohne dal] die Diskussion hierfiber als abgesehlossen gelten kann (Rhodin u. Dalhamn, 1956; Brettschneider 1958; Spoendlin, 1959; Watson u. Brinkman, 1964; 1%hodin, 1966; Luciano et al., 1968; Meyriek u. Reid, 1970; Parkinson u. Stephens, 1973). Hervorzu-

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h e b e n bleibt, d a g wit die Bfirstenzllen n i c h t n u r isoliert, s o n d e r n aueh in kleineren G r u p p i e r u n g e n u n d v o r a l l e m in den d o r s o l a t e r a l e n W a n d a b s e h n i t t e n des Trachealepithels finden. Vielleieht w i r d jedoeh eine e r h 6 h t e F r e q u e n z d e r Bfirstenzellen in diesen W a n d a b s e h n i t t e n a u e h n u r me~hodiseh vorgeti~uscht, d a sie hier n i e h t d u r e h d i e h t stehende, e i l i e n t r a g e n d e Zellen v e r d e e k t w e r d e n k6nnen. Von W i e h t i g k e i t e r s e h e i n t uns doeh a b s e h l i e g e n d , d a b die tIi~ufigkeit der Drfisenzellen, v e t a l l e m j e n e r im Z u s t a n d a k t i v e r S e k r e t i o n m i t wei~ fiber die Epitheloberfli~ehe vorgew61bten Zellanteilen, in u n s e r e m M a t e r i a l in den e a u d a l e n A b s e h n i t t e n d e r T r a c h e a M a r a m g r 6 g t e n ist. Ohne Zweifel ist bei entzfindliehen V e r i i n d e r u n g e n generell eine V e r m e h r u n g y o n Driisenzellen i m T r a e h e a t e p i t h e l zu b e o b a e h t e n ( I r a v a n i , 1971). Der B e f u n d regionMer A n s a m m l u n g e n y o n Drfisenzellen d a r f a b e t n a e h u n s e r e n hier v o r g e l e g t e n B e f u n d e n n i e h t aussehlieglieh als Zeiehen i n f l a m m a t o r i s e h e r Ver/tnderungen g e w e r t e t werden. E r m u g v i e l m e h r zun/iehst in bezug zur jeweiligen L o k a l i s a t i o n des E p i t h e l a r e a l s in der T r a c h e a geb r a e h t werden, e h e e r m6glicherweise als p a t h o h i s t o l o g i s e h e Ver/i,n d e r u n g gew e t t e r w e r d e n k a n n . N i e h t ganz auszusehliegen b l e i b t die M6gliehkeit, d a b die U n t e r s u e h u n g s t i e r e a u f die N a r k o s e m i t v e r m e h r t e r s e k r e t o r i s e h e r A k t i v i t g t reagierten, obgleieh wir aus diesen Grfinden keine ~ t h e r n a r k o s e w/ihlten u n d uns fiber d e r a r t i g e N e b e n w i r k u n g e n v o n N e m b u t a l n a r k o s e n n i e h t s b e k a n n t ist. A b e t a u e h in d i e s e m F a l l b l e i b t das F a k t u m bestehen, d a b sieh in den e a u d a l e n Traeheala b s e h n i t t e n m e h r Drfisenzellen finden als in d e n k r a n i a l e n , was sich u n t e r d e m f u n k t i o n e l l e n A s p e k t einer n o t w e n d i g e n B e f e u e h t u n g der A t e m l u f t n i e h t ohne weiteres erkl~ren 1/iBt.

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