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Inhaltsverzeichnis 1 Lage und Anatomie der Zirbeldrüse des Menschen 1.1 Anatomische Lage 1.2 Mikroanatomie und Histologie der gl. Pinealis 1.2.1 Stroma 1.2.2 Parenchym 1.3 Röntgenanatomie 1.4 Innervation 1.4.1 Wichtige Bahnen: 1.4.2 Embryologie

[Bearbeiten] Lage und Anatomie der Zirbeldrüse des Menschen

(Glandula pinealis, Epiphysis cerebri, Corpus pineale, engl. pineal gland)

[Bearbeiten] Anatomische Lage

Die unpaarig angelegte gl. Pinealis befindet sich beim Menschen tief im Schädel an der Hinterwand des 3. Ventrikels oberhalb der Vierhügelplatte auf der Medianebene. Seitlich nach vorne finden wir die beiden Thalami. Die abgeflachte Seite (oder Basis) des zapfenförmigen Organs zeigt nach vorne, die spitze Seite (Konus) nach hinten und unten. Nach unten berührt sie das sog. „Bett der Epiphyse“, jene Vertiefung, die zwischen den unteren und oberen Hügeln der Vierhügelplatte entsteht. (Nicht von allen Autoren geteilte Meinung). Durch die Pia mater, die sie fast vollständig umhüllt, wird sie in dieser Lage gehalten. Nach hinten trennt die Pia das Organ vom (liquorgefüllten) Subarachnoidalraum. Die dem III. Ventrikel zugewendete Fläche (Recessus pinealis) ist mit Ependym überzogen. Nach oben hin wird sie vom Plexus coroideus des 3. Ventrikels überdacht, über dem sich das Splenium des corpus callosum findet

Die Basis der Gl. Pinealis geht nach vorne in einen kurzen Stiel (engl. stalk) über, der durch den Recessus pinealis geteilt wird. Sie hängt oben durch die Commissura habenularum und unten durch die Commissura posterior mit dem Zwischenhirn zusammen.

Die Menschenzirbel wird sowohl zum Epithalamus (einige Autoren vertreten allerdings die Meinung, daß die Gl. Pinealis ein vom Epithalamus unabhängiges Organ ist) als auch zu zirkumventrikulären Organen gerechnet.

Die Farbe der Zirbeldrüse ist grau-rötlich. Die durchschnittliche Länge beträgt beim Menschen 5 bis 8 mm bei einer Breite von etwa 3 bis 5 mm und das Gewicht liegt bei ca. 80 bis 500 mg. Durchschnittlich etwa 100 mg. (unterschiedliche Angaben) Die Größe der Zirbeldrüse ist bei den einzelnen Tieren sehr unterschiedlich. Interessant ist auch das Verhältnis der Pinealisgröße zur Größe des gesamten Hirns. Bei einigen Vögeln erreicht dieser Wert etwa 10 %. Tiere die in höheren Breitengraden leben (Pinguine) haben größere Zirbeldrüsen, als Tiere die in wärmeren Gebieten der Erde leben. Der Elefant, alle Krokodilarten und Alligatoren (Crocodilia) scheinen keine Zirbeldrüse zu haben (Ralph int j biomet 1975). Auch scheinen die nachtaktiven Tiere kleinere Zirbeldrüsen zu haben als die tagaktiven Tiere. In der Zirbeldrüse des Menschen wurden keine lymphatischen Gefäße gefunden.

[Bearbeiten] Mikroanatomie und Histologie der gl. Pinealis

[Bearbeiten] Stroma

Das kleine Organ hat die ungefähre Form eines kleinen Zapfens. Der Name „Pinealis“ steht denn auch in Bezug zu seiner Pinienzapfenähnlichkeit (Zirbelkiefer). Allerdings weicht die Form in der Praxis oft von dieser Vorgabe ab, und es zeigt sich oft eher eine ovale oder rundliche äußere Form. Von Außen wird die gl. Pinealis fast vollständig von der Pia mater umhüllt, die hier auch Pigmentzellen enthalten kann. Unter der Hirnhaut finden wir eine Bindegewebskapsel, die feinste Septen mit Blutgefäßen entsendet, die sich ins Innere der Drüse erstrecken und die Adventitia der Blutgefäße erreichen und somit das netzförmige Stroma des Organs bilden. Die Stromabegrenzungen umhüllen sodann die funktionell wichtigen Zellnester der Pinealozyten. (wenn auch unvollständig) Nach vorne geht die Bindegewebskapsel in die Glia der Habenulae über.

[Bearbeiten] Parenchym

Im Parenchym der gl. Pinealis finden sich folgende Zelltypen:

• Pinealozyten,
• Gliazellen,
• kleine und große Neurone ,
• einzelne (wenige) Muskelzellen des gestreiften Typs und
• Lymphozyten.

Die Glandula pinealis enthält wohl auch eine geringe Zahl an Nervenzellen oder Ganglionzellen. Die Gl. pinealis „empfängt“ noradrenerge vegetative Fasern des Ganglion cervicale superior, die hauptsächlich in der Nachbarschaft der Blutgefäße verlaufen.

Die Myelinscheide der Fasern verliert sich bei Eintritt in das Organ, wo dann also nur noch „nackte“ Axone zu finden sind. Den Blutgefäßen der Pinealis fehlt die sonst übliche Blut-Hirn Schranke. (Interessanterweise auch in anderen Strukturen des Hirns, die ebenfalls häufig verkalken). Bei Föten dagegen scheint eine Blut-Hirn Schranke zu existieren. Auch anderen zirkumventrikulären Organen fehlt die Bluthirnschranke. Die arterielle Blutversorgung der gl. Pinealis geschieht über die arteria cerebri posterior. Die Pinealozyten die auch als Epitheloidzellen bezeichnet werden, sind die für das Organ funktionell entscheidenden Zelltypen und stellen gleichzeitig die größte Zellpopulation (80–95 %) dar. Ihre Anzahl und Funktionsfähigkeit bzw. das korrekte Zusammenspiel dieser endokrin aktiven Zellen mit extrapinealen Instanzen bestimmt die Funktionsfähigkeit der ganzen Drüse.

Die Pinealozyten erscheinen uns als unregelmäßig geformte, oft sternförmig erscheinende große blasse (leicht basophile) Zellen mit großem Zellkern. Diese großen Zellkerne erlauben die Lichtmikroskopische Unterscheidung von den übrigen Zelltypen. Der Nukleolus ist oft gut zu sehen. Im Kern werden manchmal die sogenannten „Kernkugeln“ gesehen. Die Mitochondrien sind zahlreich und verändern sich unter dem Einfluß der noradrenergen Innervation. Die Pinealozyten entsenden etwa 1 bis 2 kolbige Fortsätze, die gehäuft in der Nachbarschaft der Blutgefäße zu finden sind, und dort mit Auftreibungen enden. Interessanterweise finden sich in den Pinealozyten in der Nähe der Zellmembran die sog. Synaptischen Bänder („synaptic ribbons SR“), die auch die Lichtsinneszellen der Retina oder auch Zellen des Corti´schen Organs des Innenohrs aufweisen.

Laut K Debreceni und B Vigh (1997 neurobiology Budapest) finden sich die synaptic-ribbons im Bereich von Axon-dendritischen Synapsen mit Neuronen des Parenchyms oder im Bereich der Basalmembran von pinealen Blutgefäßen. Die Anzahl dieser ribbons steht in einem Zusammenhang zur Funktionsfähigkeit als auch zur Sekretionsfähigkeit dieser Zellen. Ihre genaue Bedeutung für die Pinealis ist unbekannt. Bei Sinneszellen stehen derartige ribbons in einem Zusammenhang mit dem präsynaptischen Komplex und spielen dort eine Rolle beim Transport von Transmittersubstanzen in den Vesikeln zur Zellmembran. In üblichen Sinneszellen erscheinen diese ribbons entweder einzeln oder paarweise, hier aber finden sie sich zahlreich im Zytoplasma verteilt. Ihre Anzahl erhöht sich in der Dunkelphase (circadianer Rhythmus) und sie können sich dann auch zu sog. „synaptic ribbon fields“ sammeln, die bis zu 20 dieser Organellen enthalten können. Die einzelnen Pinealozyten stehen über gap-junktions miteinander in Verbindung.

Nach Untersuchungen im Elektronenmikroskop (aber auch im Lichtmikroskop) werden zwei Arten von Pinealozyten unterschieden.

1. die dunklen, zytoplasmadichteren Typen
2. die hellen Typen

(dark cells und light cells bzw Typ I und Typ II bzw Typ A und Typ B)

Die unterschiedliche Dichte im Elektronenmikroskop scheint mit der sekretorischen Fähigkeit der Pinealozyten zusammenhängen: die dunklen Typen gelten als Zellen mit nur noch geringer Hormonproduktion, nahe am Zelltod. In ihnen finden sich intrazelluläre Ablagerungen vor allem in den Mitochondrien, aber auch im Zytoplasma und Zellkern. Interessant ist auch, daß sich bei diesen helleren Zellen vermehrt Kalzium im Nukleus nachweisen ließ.

Die dunklen Zellen scheinen eine höhere Membrandurchlässigkeit (möglicherweise als Zeichen der Degeneration) zu haben. Im höheren Alter nehmen die sekretorisch aktiven Zellen im Verhältnis zu den anderen Zelltypen ab und die Drüse zeigt dann mehr und mehr Zeichen einer Fibrose bzw Gliose bei höherer Anzahl der dunklen Pinealozyten. Boya und Zamorano beschrieben eine parafollikulare Zone, die das eigentliche Drüsenparenchym von der sie umgebenden Bindegewebskapsel abtrennt (acta anat 1992). Gap-junction werden zu Gliazellen der Umgebung beobachtet. Die Interstitiumzellen finden sich hautsächlich zwischen den Zellnestern der Pinealozyten. Ihre Zellkerne sind kleiner, das Zytoplasma erscheint basophiler. Sie machen etwa 5 % bis 20 % aller Zellen der Pinealis aus und entsprechen Gliazellen, wohl oft Astrozyten. Gliazellen, die Glutamat GluR1-Rezeptoren aufweisen, finden sich vor allem in distalen Drittel der Drüse bei Primaten. Es wird vermutet daß Gliazellen die Funktionen der Pinealozyten durch die Weiterleitung rhythmischer Calzium-„Wellen“ beeinflussen können. Calzium Ca++ könnte über gefundene gap-junctions als Botenstoff fungieren.

Etwa 50 % aller Menschen zeigen mehr oder wenige ausgeprägte Verkalkungen innerhalb des Organs. Es handelt sich dabei um die Corpora arenacea / Azervuli / Konkremente / („Hirnsand – brain sand“). Pinealiszysten wurden häufig gefunden. Ob die zystische Veränderung der Zirbeldrüse eine Auswirkung auf die Melatoninsekretion hat, ist nicht bekannt. Mit einer T1 Untersuchung im Kernspintomographen hat Inoue 1995 in 60 % aller untersuchten Patienten Pinealiszysten gefunden (j comp ass tom 1995 Heft 19). Über das Vorhandensein von Kollagen in der Gl. Pinealis gibt es sehr unterschiedliche Meinungen.

[Bearbeiten] Röntgenanatomie

Klassisches seitliches Röntgenbild. (fehlt) CT. (fehlt) MRI. Im MRI-T1 Bild zeigt sich bei normalen Pinealisdrüsen eine homogenes Signal, das dem Tectumsignal ähnelt. In 60 % der Fälle wurden Pinealiszysten gefunden, deren Signal dem des Liquor in etwa entsprach (Inoue Y 1994). Im MRI-T2 wurden für normale Pinealisdrüsen Signale die denen der Vierhügelplatte entsprachen gefunden. Pinealiszysten waren gegenüber dem Liquor hyperdens.

[Bearbeiten] Innervation

Über den genauen Verlauf der die gl. Pinealis erreichenden Fasern gibt es teilweise widersprüchliche Angaben. Bis heute ist über pinealofugale Fasern beim Menschen nichts bekannt. Die Afferenzen können unterteilt werden in Fasern die durch die Pia hindurch die Oberfläche des Organ zusammen mit Blutgefäßen erreichen, und in Bahnen die über den Pinealisstiel verlaufen. Die meisten der Fasern, die die glandula pinealis nicht durch den Stiel erreichen, bilden den nervus conarius / nervi conarii / conarian nerve (Kappers 1960, Korf & Möller 1984, Zhang 1991). Es handelt sich um einen paarig angelegten Nerv (manchmal auch zusammen verlaufend), der die Pinealis mit dem Ganglion cervicale superior verbindet. Sein genauer Verlauf wird von verschiedenen Autoren unterschiedlich beschrieben. Auf jeden Fall verläßt er die Drüse an seinem hinteren (spitzen) Pol. Er verläuft sodann wohl am Tentorium cerebelli entlang und später in der Nähe von Blutgefäßen bis zum Ganglion cervikale superior.

Die Zirbeldrüse wird möglicherweise auch über den „intercarotid nerve – ICN“ innerviert. Eine Unterbrechung dieses Nerves bewirkt eine Abnahme der NAT-Aktivität und eine Hemmung der Melatoninsynthese (Bowers 1984). Ein Nervus pinealis ist bei Föten vorübergehend zu sehen, der noch vor der Geburt verkümmert.Er verläuft als habenulopinealer Trakt von der Commissura posterior unter der Pinealis entlang, um dann in sie einzutreten.

Im Pinealisstiel verlaufen möglicherweise 6 Nervenbündel (3 auf jeder Seite). Sie werden pro Seite in die vorderen, mittleren und unteren Fasern unterteilt. Die vordere Fasern verlaufen entsprechend den Habenulae („Zügel“) und gehen weiter nach vorne und verlaufen in der Wand des 3. Ventrikels auf der Innenseite der Thalami bis zum vorderen Pol des Thalamus und weiter zur Fornix. (dann zur Hirnbasis) Die mittleren Fasern (oft kaum zu sehen) enden im Thalamus und die unteren Fasern (ebenfalls schwach entwickelt) entspringen der Unterseite der Basis und enden ebenfalls im Thalamus.

Die Menschenzirbel hat, soweit bekannt, keine Efferenzen.

[Bearbeiten] Wichtige Bahnen:

• Retino-hypothalamische Fasern: von der Retina zu den suprachiasmatische Kerngebiete (SCN) im Hypothalamus
• GHT: Fasern von der Sehbahn zum SCN (höchstwahrscheinlich nicht beim Menschen) Fasern vom SCN zum Gebiet der paraventrikuären Kerne (PVN) als Zwischenstation
• Lange absteigende Fasern vom PVN zu präganglionären Kernen im intermediolateralen Gebiet (Sympathikus) des oberen Brustmark
• Fasern von diesen Zellen in den Grenzstrang (also als periphere Fasern) zum Ganglion cervicale superior
• Postganglionäre sympathische Fasern zur Pinealis, wohl hauptsächlich über den Halssympathikus (?) zum Nervus conarius. Verzweigungen innerhalb der Drüse. (vegetative noradrenerge Innervation)

Beim Fötus wird an der Spitze des Organs ein Ganglion beobachtet, das Ganglion conarius oder Ganglion Pastori genannt wird.

[Bearbeiten] Embryologie

Die Menschenzirbel wächst aus dem Dach des Zwischenhirns. Interessanterweise kommt es bei der Entwicklung des Gehirns dabei zu einer vorübergehenden Annäherung der gl. Pinealis an die Schädeldecke. Die bei einigen Amphibien zu beobachtende Nähe der gl. Pinealis zu lichtdurchlässigen „Schädelfenstern“, die eine direkte Beeinflussung der Drüse durch das Tageslicht ermöglicht, gibt es beim Menschen nicht. Auch das pineale Parietalorgan oder „drittes Auge“ findet sich beim Menschen nicht mehr. Neun Monate nach Geburt ist die Zirbeldrüse des Menschen entwickelt.

Altersveränderungen der Zirbeldrüse. Mit zunehmenden Alter erhöht sich der Verkalkungsgrad der Drüse. Auch der Gesamtkalziumgehalt im gesamten Organs erhöht sich im Alter. Im Zytoplasma der Pinealozyten findet sich vermehrt Lipofuszin. Perivaskulär nimmt das Kollagen zu, besonders im Bereich der Bindegewebskapsel des Organs (Humbert W 1997 cell tiss res). Hier findet sich das Kollagen auch oft (aber nicht immer) in enger Nachbarschaft mit den Konkrementen, oder sogar in ihnen. Die Dicke der Kapsel erhöht sich bei Ratten von etwa 5 Mikrometer beim 3 Monate alten Tier auf etwa 20 bis 300 Mikrometer beim 28 Monate alten Tier.

Letzte Änderung 28.01.2006