1 Zytologie des Pars Distalis
Ursprünglich wurde mit Hilfe der Differenzialfärbung in Verbindung mit experimentellen Manipulationen festgestellt, dass mit einer Ausnahme ein Zelltyp für die Synthese und Freisetzung jedes tropischen Hormons verantwortlich war. Diese anfänglichen Beobachtungen wurden später durch immunzytochemische Untersuchungen mit Antikörpern, die gegen jedes Hypophysenhormon hergestellt wurden, bestätigt und verfeinert. In den folgenden Beschreibungen wird die traditionelle Säugetierbezeichnung für jeden dieser fünf Zelltypen angegeben. Die für die Sekretion der tropischen Hormone zuständigen Zellen werden mit dem Suffix -trope bezeichnet. Da tropische Hormone früher „trophische Hormone“ genannt wurden, bezeichnen einige Autoren die Zelltypen immer noch mit dem Suffix „-troph“.
Das Thyrotropin ist der am wenigsten verbreitete der sekretorischen Zelltypen in der Pars distalis. Thyrotrope haben lange zytoplasmatische Fortsätze und enthalten kugelförmige sekretorische Granula. Sie kommen vor allem im anterior-medialen Teil der Pars distalis vor und weisen nur geringe geschlechts- oder altersbedingte Schwankungen auf.
Trotz der chemischen Ähnlichkeit von GTH und TSH (siehe oben) lassen sich die Gonadotropen durch zytologische und immunologische Verfahren leicht von den Thyreotropen unterscheiden. Gonadotrope machen etwa 15 bis 20 % der Zellen der Pars distalis aus und sind über die gesamte Pars distalis verteilt. Zwei Populationen kugelförmiger oder leicht unregelmäßiger sekretorischer Granula lassen sich anhand ihrer Größe unterscheiden. Mindestens drei gonadotrope Subtypen wurden durch Unterschiede in der Immunreaktivität identifiziert. Ein Subtyp enthält nur FSH, einer nur LH und der dritte enthält sowohl LH als auch FSH.
Zwei verschiedene Zelltypen in der Pars distalis gelten als Quellen für GH bzw. PRL (Abbildung 4-7). Das Somatotrop ist der häufigste Zelltyp in der Pars distalis, der etwa 50 % der Zellen ausmacht, und findet sich vor allem entlang der Seitenränder der Pars distalis. Der zweite acidophile Zelltyp, das Laktotrop, sezerniert PRL. Die Laktotropen machen zwischen 10 und 25 % der Zellen in der Pars distalis aus, wobei die geringere Zahl bei Männern und nulliparen Frauen (die nie Kinder geboren haben) üblich ist. Bei Kindern gibt es nur relativ wenige PRL-sezernierende Zellen. Laktotrope Zellen sind über die gesamte Pars distalis verteilt, häufig in Verbindung mit gonadotropen Zellen. Mindestens zwei Laktotrope sind anhand ultrastruktureller Kriterien identifiziert worden. Die eine ist sehr häufig, eine spärlich granulierte Zelle mit kleineren kugelförmigen, ovalen oder unregelmäßigen Granula. Der zweite Typ ist selten, hat eine dichte Körnung und tritt typischerweise in der Nähe von Kapillaren auf. Ein drittes Laktotrop ist beschrieben worden, das Mammosomatotrop, das sowohl GH als auch PRL sezerniert, insbesondere während der Schwangerschaft.
Abbildung 4-7. Somatotrope (GH), laktotrope (PRL) und follicostellate Zellen (SC).
Alle drei Zelltypen befinden sich in der Nähe einer Kapillare (CAP). Die GH- und PRL-Zellen unterscheiden sich durch die unterschiedliche Größe und den relativen Reichtum an Sekretionsgranula, während die SC nicht granuliert sind und dazu neigen, eine follikuläre Struktur (F) zu bilden, in der sie sich gegenseitig berühren. Vergleiche mit Gonadotropen und Corticotropen in Abbildung 4-6.
(Nach Baker, B.L., Yu, Y. U. Cell and Tissue Research 156, 443-449, 1975.)
Corticotrope Zellen, die ACTH produzieren, befinden sich in einem zentralen Keil in der Pars distalis und machen 10 bis 15 % der Gesamtzellen aus. Sie enthalten eine Vielzahl von Granula, die etwas größer sind als die der Thyreotropen und sind immunreaktiv für ACTH, LPH und β-Endorphin.
Kortikotrope Zellen sind auch immunreaktiv für das Protein Cytokeratin, das im perinukleären Bereich vorkommt und typischerweise nicht in anderen tropischen Zellen zu finden ist. Die Anzahl der Kortikotropen variiert nicht mit dem Alter oder dem Geschlecht, kann aber bei einer Reihe von pathologischen Zuständen deutlich variieren (siehe Kapitel 8).
Sorgfältige Untersuchungen der Hormonverteilung, der in den Hypophysen-Tropenzellen vorhandenen Rezeptoren und der Vielfalt der von jeder Tropenzelle exprimierten Hormongene haben ein viel dynamischeres Bild der Pars distalis gezeichnet als bisher angenommen. Es gibt nicht nur mehrere Populationen von GTH- und PRL-sezernierenden Zellen, sondern wir finden auch einige Zellen, die eine größere Vielfalt an tropischen Hormonen produzieren als bisher angenommen. Beispielsweise produzieren einige Gonadotrope nicht nur GTH, sondern möglicherweise auch GH. Darüber hinaus besitzen diese GTH-GH-Zellen Rezeptoren für beide hypothalamischen Freisetzungshormone, was darauf hindeutet, dass diese Zellen beide Hormone ausschütten. Kortikotrope Zellen unterscheiden sich in der Art der Rezeptoren, die sie für das kortikotropinfreisetzende Hormon (CRH) exprimieren, und in ihrer Fähigkeit, auch das Neuropeptid Vasopressin zu binden. Mit Hilfe vieler der in Kapitel 2 beschriebenen molekularen Techniken haben Forscher das Vorhandensein von mRNAs für mehr als ein tropisches Hormon in den tropischen Zellen der Hypophyse entdeckt, was darauf hindeutet, dass diese Zellen mit der Sekretion von alternativen Hormonen beginnen könnten, wenn sie die entsprechenden Signale erhalten. Diese neuen Entwicklungen deuten auf eine viel dynamischere Hypophysenzytologie hin als bisher angenommen.
Ein sechster Zelltyp, der in der Pars distalis von Säugetieren vorkommt, ist die nongranulierte Zelle, die durch selektive Färbetechniken nicht unterschieden werden kann. Bei den nicht granulierten Zellen kann es sich um inaktive, erschöpfte oder undifferenzierte Zellen handeln, und einige von ihnen können sich je nach Entwicklungsstadium oder physiologischen Bedingungen oder als Reaktion auf experimentelle Manipulationen in hormonproduzierende Zellen differenzieren. Eine Art von nicht granulierten Zellen ist die Nullzelle, die außer dem Vorhandensein einiger kleiner zytoplasmatischer Granula keine besonderen histologischen, immunreaktiven oder ultrastrukturellen Merkmale aufweist. Man geht davon aus, dass Nullzellen die Ursache für bestimmte Hypophysenadenome sind. Eine besondere Art von nicht granulierten Zellen, die follikostellate Zelle, ist bei allen Wirbeltieren mit Hilfe des Elektronenmikroskops beobachtet worden. Follikostellate Zellen weisen das S-100-Protein auf, ein Merkmal von Neurogliazellen im Gehirn, das in anderen Zellen der Adenohypophyse nicht zu finden ist. Die zytoplasmatischen Fortsätze dieser gliaverwandten stellaten (sternförmigen) Zellen sind sehr lang und bilden eine Art Netz oder Retikulum zwischen den Kapillaren in der gesamten Pars distalis. Sie werden als follikulär bezeichnet, weil ihre sternförmigen Fortsätze manchmal winzige Räume umgeben oder einschließen. Jeder dieser Follikel besteht aus einem extrazellulären Raum, der vollständig von Fortsätzen der follikostellaten Zellen umgeben und mit Flüssigkeit gefüllt ist (Abbildung 4-7). Mikrovilli und manchmal Zilien ragen in die Follikellumina dieser Follikel hinein. Die follikostellaren Zellen können eine unterstützende oder ernährungsbezogene Funktion haben und sind dafür bekannt, als phagozytische Fresszellen zu fungieren. Sie sind wahrscheinlich nicht die Quelle tropischer Hormone, aber sie produzieren parakrine Sekrete wie Interleukin (IL-6), basischer fibroblastischer Wachstumsfaktor (bFGF) und vaskulärer endothelialer Zellwachstumsfaktor (VEGF). Sekrete aus follikostellaren Zellen in Kultur dämpfen die Freisetzung von GH, PRL und LH nach Verabreichung von Substanzen, die normalerweise deren Freisetzung auslösen. Schließlich deuten neuere Erkenntnisse darauf hin, dass follikostellate Zellen Eigenschaften von Stammzellen haben und sich in andere Zelltypen differenzieren können.