HISTOLOGIE: Skelettmuskulatur der Sandwespe

[Florian Stellmacher]

Liebe Freunde der Histologie,

das Bild, das ich heute vorstellen möchte, ist mehr als Experiment aufzufassen. Dank des von Peter V. empfohlenen (und sogar von ihm für mich besorgten  ) Monitors, schaffe ich es jetzt, auch bei höherer Vergrößerung ein scharfes Bild mit meiner Coolpix 995 am Mikroskop zu knipsen. Außerdem habe ich zum ersten Mal versucht, Bilder zu stacken, in diesem Fall wurden drei Ebenen übereinander gelegt.

Die Skelettmuskulatur, also die willkürlich bewegbaren Muskulatur, ist bei Insekten prinzipiell genauso strukturiert wie beim Menschen. Die Kerne, die am Rand - und nicht wie bei der glatten Muskulatur oder der Herzmuskulatur im Zentrum der Zelle/Faser - liegen, sind bei den Insekten, die ich bisher untersucht habe, jedoch regelmäßiger angeordnet als bei den Wirbeltieren.

Das Bild zeigt ein gefärbtes Zupfpräparat, bei dem die einzelnen Muskelfasern nebeneinander ausgebreitet liegen. Der Muskel entstammt einem Hinterbein der Sandwespe (Ammophila sabulosa). Die Fasern wurden in Blockschälchen schwach mit Eisenhämatoxylin (Weigert) gefärbt, entwässert und in Malinol eingebettet. Man kann im DIC die Quersteifung recht gut erkennen:


Zeiss Planachromat 40x 0,65 am Phomi III mit dem "alten" DIC (recht stark gezoomt!)

Im Vergleich hierzu ein histologscher Schnitt vom Menschen:


Zeiss Plan Neofluar 40x 0,75 am Axioskop 2 MOT, Masson-Goldner 400x


Herzliche Grüße,
Florian

[Rawfoto]

Hallo Florian

Spannend, erinnert mich an eine Lupenaufnahme von einem Stück Stoff, toll ...

Liebe Grüße :-)

Gerhard

[Ronald Schulte]

Florian,

Interessantes Thema aber was soll den ein "Zupfpräparat" Präparat sein?
Ein Monitor am Coolpix ist sicher eine gute Invertierung. Mir war das Bild am Kamera auch immer zu klein um gut scharf zu stellen.

Grüße Ronald

[Florian Stellmacher]

Lieber Ronald,

ein Zupfpräparat wird hergestellt, indem das Material mit Präpariernadeln auseinander gezupft wird. "Zupfen" meint auseinanderziehen, einzelne Fasern aus dem Verbund lösen, wie Gitarrensaiten anreißen (Holländisch: tokkelen).

Bevor die Technik des Paraffinschnitts entwickelt wurde, waren Ausstriche, Zupf- und Quetschpräparate die einzige Möglichkeit, Gewebe für die Mikroskopie zu präparieren.

Herzliche Grüße,
Florian

[Jürgen H.]

Lieber Florian,

Danke für das schöne Muskulaturbild, das mich natürlich besonders interessiert! Eine reine Hämatoxylinfärbung der Muskulatur musss ich unbedingt auch einmal ausprobieren. Sie macht die Querstreifung doch sehr viel deutlicher, als die gewöhnliche HE Färbung.

Besonders schön und gelungen ist der Vergleich zwischen menschlicher quergestreifter Muskulatur und quergestreifter Insektenmuskulatur. Die Streifung, die auf dem Wechsel isotroper und anisotroper Abschnitte beruht, die die Färbung unterschiedlich annehmen, kann hier wie dort deutlich sichtbar gemacht werden.

Das Insekt weist allerdings unterschiedliche Typen der quergestreiften Muskulatur  im Feinbau auf ( Glatte gibt es bei Insekten selbst bei der Viszeralmuskulatur wohl nicht) Sie möchte ich im folgenden Präparat zeigen, verbunden mit der Frage, ob derartige unterschiedliche Typen auch beim Menschen vorhanden sind:




Dargestellt ist ein Teil des Thorax meiner Limoniidae.

Tr = quergeschnittene Tracheen
FK = Fettkörper

1 = Teil der Flugmuskulatur, quer getroffen. Die Myofibrillen sind in große Gruppen zusammengefasst, zwei davon sind vollständig, zwei teilweise im Bild. Die Muskelkerne (blau angefärbt) sind sehr klein und liegen verstreut in den Gruppen der Myofibrillen. Die Anordnung ist kennzeichnend für den Typ der schnell arbeitenden Muskulatur mit hoher Kontraktionsfrequenz. Es wird nicht jede der einzelnen Kontraktionen durch einen gesonderten Nervenimpuls ausgelöst. Es gibt nur einen Anfangsimpuls als "Initialzündung" Die erzeiebare Verkürzung des Muskelstranks ist sehr gering, die Kraft hingegen sehr groß. Der vergleichsweise große Weg des Flügelschlages kommt nur durch einen Hebelmechanismus zustande.

2 = Hier sind zwei Muskelstränge, die unmittelbar nebeneinander laufen, weitgehend längs getroffen. Eine Querstreifung ist mit dieser Färbung kaum sichtbar zu machen. Die Fibrillen sind hier zu erheblich kleineren Gruppen als bei 1 tubulär zusammengefasst. Die Kerne liegen peripher.

3a  =  Ebenfalls ein tubulärer Muskel. Im Unterschied zu 2 liegen die Kerne jedoch nicht peripher, sondern in einer zentralen Sarkoplasmaachse. Die Querstreifung ist hier selbst bei dieser Hämatoxylin Ehrlich Azophloxinfärbung deutlich. Diesen Muskeltyp habe ich z.B. bei den Pharynx und Oesophagusdilatatoren gefunden.

3b = Bei visueller Beobachtung wird hier deutlicher als im Photo, dass die Muskelstränge von einem bindegewebsartigen Häutchen, dem Perimysium umgeben sind.

3c = Gleicher Muskeltyp wie 3a nur quer getroffen. Die zentrale Lage des vergleichsweise großen Kerns wird sichtbar.

Schöne Grüße

Jürgen

[Florian Stellmacher]

Lieber Jürgen,

solche Unterschiede in der Skelettmuskulatur sind mir aus der humanen Histologie nicht bekannt. Man unterscheidet generell drei verschiedene Typen der Muskulatur:

1. Die Skelettmuskulatur, von der ich oben ein längs getroffenes Faserbündel bereits gezeigt habe. Hier sehe ich auch deutliche Paralellen zur Muskulatur im Insektenbein. Die Fasern sind rundlich und lang, was man im Zupfpräparat sehr gut erkennen kann, und die Kerne liegen außen.

Hier noch ein weiteres Bild vom Menschen: Skelettmuskulatur vom Zungenboden, quer getroffen; man erkennt die sog. Cohnheimsche Felderung, die auch bei Deiner Nr. 1 gut zu sehen ist:


Zeiss Plan Neofluar 10x am Axioskop 2 MOT, Masson-Goldner

2. Die glatte Muskulatur, die nicht willkürlich bewegt werden kann sondern vegetativ innerviert ist. Hier stehen kurze Zellen untereinander in Kontakt. Die Kerne liegen im Zentrum. Diese Art der Muskulatur kommt überall im Körper vor, z.B. in den Gefäßen, im Magen-Darm-Takt oder in der Harnblase. Hier ein Bild, das die glatte Muskulatur aus der Wand des Dickdarms zeigt:


Zeiss Plan Neofluar 40x am Axiosko 2 MOT, HE

3. Die Herzmuskulatur, die quasi zwischen den beiden oben genannten Muskelarten liegt. Sie weist einerseits eine Querstreifung auf, anderseits sind die Zellen kleiner und stehen über Zell-Zell-Kontake in Verbindung. Der Kern liegt wie bei der glatten Muskulatur in der Mitte.


Zeiss Plan Neofluar 20x am Axioskop 2 MOT, HE

Ich habe eben noch in meine neueste Buch-Anschaffung gesehen: Das sehr schön aufgemachte Werk "Mikroskopische Anatomie der Wirbellosen" von Fiedler und Lieder gibt leider zu den Besonderheiten der Insektenmuskulatur nichts Weiterführendes her.

Für mich ist es immer faszinierend, wie sich in der Natur bestimmte Funktionsmechanismen und somit auch spezialisierte Gewebe wiederholen, obwohl die Arten evolutionär Millionen von Jahren auseinader liegen.

Herzliche Grüße,
Florian

[Jürgen H.]

Lieber Florian,

herzlichen Dank für die schönen Bilder und die Erläuterungen dazu!

Für mich ist es immer faszinierend, wie sich in der Natur bestimmte Funktionsmechanismen und somit auch spezialisierte Gewebe wiederholen, obwohl die Arten evolutionär Millionen von Jahren auseinander liegen.

Unbedingt! Wie z.B. die Cilien in ihrer vielfältigen Verwendung.

Interessant sind aber auch die Sackgassen. Z.B. das Komplexauge. Heute habe ich länger Schwebefliegen beobachtet. Ganz offensichtlich haben die Tierchen ein enormes Sehvermögen mit ihren Äuglein. Bekannt ist die hohe zeitliche Auflösung, die die Fliegenneuronen dem Tierchen bilden. Das führte mich zu folgender Überlegung: Das Tier bekommt durch den gewissermaßen zitternden Schwebeflug ständig neue punktuelle Informationen an jedes Ommatidium seiner Komplexaugen geliefert. Das Zittern des Flügelschlags ist ziemlich regelmäßig. Denkbar wäre, dass das Tierchen damit durch neuronale Verrechnung die Sehschärfe verbessern könnte. Auffällig ist jedenfalls die enorme Reaktion auf kleinste Veränderungen.

Zu dem von mir oben dargestellten Muskeltyp 3 ist mir eingefallen, dass ich vor längerer Zeit musca domestica geschnitten habe und auch ein paar Hämatoxylin Weigert Färbungen dabei waren. Hier ein Bild der Pharynxdilatatoren von musca domestica im Längsschnitt:



Links im Bild ein Teil des weitgehend geschlossenen Pharynx. Einer offenbar sehr stabilen verformungsresistenten Pharynxwand 1 steht eine zweite Wand gegenüber, die offenbar zum einen aus einer chitinösen Schicht besteht, die sich im Zentrum zu einem dicken "Knubbel" auswächst und zu den Seiten immer schmaler wird (3) sowie zum anderen aus einer aufgelagerten vermutlich weicheren Schicht, die mittig (beim "Knubbel" schmaler und zu den Seiten stärker wird. Sinn des bimetallartigen Aufbaus dürfte eine unterschiedliche Biegsamkeit der Wand sein. An dieser Wand greifen Dilatatoren ein, die dem tubulären Muskeltyp mit zentralem Kern angehören. Die Streifung ist nur schwach zu erkennen. Die recht großen Zellkerne (4) liegen in der zentralen mit Sarkoplasma (5) angefüllten Achse, die Myofibrillen (6) liegen peripher.

Schöne Grüße

Jürgen

[Florian Stellmacher]

Lieber Jürgen,

ist ja irre! Soetwas gibt es beim Menschen nicht!

Bei meinem gestackten Foto tritt die Querstreifung durch den DIC besonders stark hervor, ansonsten sieht man die Querstreifung in der Eisenhämatoxylinfärbung bei mir auch nicht viel besser als in Deinem Präparat.

Herzliche Grüße,
Florian

[Ronald Schulte]

Jürgen und Florian,

Es freut mich immer sehr wenn schone Histologie gezeigt wird.
Ich begreife eigentlich auch nicht gut warum nur so wenige hier im Forum Tierliche Histologie zeigen. Ich sehe doch öfters schone Pflanzen Schnitte geschnitten mit gute Mikrotome womit sicher auch gute Gewebe Schnitte gemacht werden konnten und viel mehr Arbeit ist es doch nicht. Gewebe zu bekommen ist etwas schwieriger wie mit Pflanzen aber da sind genug Möglichkeiten zu bedenken.
Danke fürs zeigen.

Grüße Ronald

[Jürgen H.]

Liebe Mitmikroskopiker,

hier noch ein anderes Photo der Insektenmuskulatur meiner Limoniidae, diesmal in Azan Geidies:



Oben etwas Fettkörper mit rot gefärbten Zellkernen (FK) unten wohl, wie ich annehme, einige Önozyten,
die, wie der Name ausdrückt, eigentlich eine (weiß)weinartige Färbung haben, durch das Anilinblau aber
umgefärbt sind und von denen vermutet wird, dass sie Hormone in die Hämolymphe sezenieren. Und diagonal
durch das Bild verlaufen tubuläre Muskeln, die Abdomensegmente verbinden (Typ 3 in meinem ersten Beitrag).
Die Querstreifung ist bei dieser Färbung unübersehbar , dafür sind die Zellkerne (ZK), die zentral verlaufen,
nur schwach zu erkennen.

Viele Grüße

Jürgen

[Alfons Renz]

Liebe Histologen,

So schöne Muskel-Bilder, Muskelprotze vom Feinsten!

Gerade die ersten Bilder von Florian, ganz schlicht mit EH gefärbt, zeigen am schönsten den streng rhythmischen Aufbau des Skelettmuskels: Eine ganz konstante Abfolge heller und dunkler Banden. Das hat schon manchen Mikroskopiker angeregt, sich damit etwas intensiver zu befassen, also mal richtig 'die Muskeln spielen zu lassen',und sich mit Ernst Abbe zu messen.

Um hier nicht das Thema zu sprengen, soll dies in einem neuen Beitrag erläutert werden.

Herzliche Mikrogrüße,

Alfons