Anatomische und histologische Untersuchungen des Verdauungstrakts des Grünflossenbuntbarsches Amatitlania nigrofasciata | Anatomical and histological examinations of the alimentary tract in convict cichlid Amatitlania nigrofasciata

1 Einleitung 1.1 Vorstellung des Fisches 1.1.1 Der Grünflossenbuntbarsch als Aquarienfisch 1.1.2 Der Grünflossenbuntbarsch als Modelltier 1.2 Der Verdauungstrakt 1.3 Zielsetzung 1.4 Angewandte Methoden 2 Publikationen 2.1 Gross morphology and histology of the alimentary tract of the convict cichlid Amatitlania nigrofasciata 2.1.1 Abstract 2.1.2 Introduction 2.1.3 Materials and methods 2.1.3.1 Macroscopic examination 2.1.3.2 Light microscopic examination 2.1.3.3 SEM examination 2.1.4 Results 2.1.4.1 Gross morphology determined by macroscopic examination 2.1.4.2 Histology determined by light microscopy and SEM examination 2.1.5 Discussion 2.1.6 References 2.2 Distribution pattern of eosinophilic granular cells in the intestine of convict cichlid Amatitlania nigrofasciata (Günther, 1867). 2.2.1 Abstract 2.2.2 Introduction 2.2.3 Material and methods 2.2.4 Results 2.2.5 Discussion 2.2.6 References 3 Diskussion 3.1 Segmentierung des Verdauungstrakts von Amatitlania nigrofasciata anhand morphologischer Aspekte 3.1.1 Besonderheiten des Oesophagus 3.1.2 Besonderheiten des Magens 3.1.3 Besonderheiten des Darmes 3.2 Vorkommen und Verteilung eosinophiler Granularzellen im Darm von Amatitlania nigrofasciata 3.2.1 Segmentierung des Darmes von Amatitlania nigrofasciata anhand der Verteilung intestinaler eosinophiler Granularzellen 3.2.2 Zusammenhang zwischen der Verteilung intestinaler eosinophiler Granularzellen und der Ausprägung der mukosalen Basalmembran 3.2.3 Zusammenhang zwischen dem Fütterungsregime und der Verteilung intestinaler eosinophiler Granularzellen 3.3 Studienübergreifende Interpretation der intestinalen Segmentierung von Amatitlania nigrofasciata 4 Zusammenfassung 5 Summary “Anatomical and histological examinations of the alimentary tract in convict cichlid Amatitlania nigrofasciata” 6 Literaturverzeichnis der Einleitung und Diskussion 7 Publikationsliste 7.1 Originalartikel 7.1.1 Beteiligung der Autoren an den Originalartikeln 7.2 Weitere Originalartikel 7.3 Kongressbeiträge 7.3.1 Vorträge 7.3.2 Poster 8 Danksagung 9 Selbständigkeitserklärung

Der Grünflossenbuntbarsch, Amatitlania nigrofasciata, ist eine in Aquarien sehr häufig gehaltene Buntbarschart. Darüber hinaus wird er durch sein ausgeprägtes Revier- und Brutverhalten als Modelltier, insbesondere im Bereich der piscinen Verhaltensforschung, eingesetzt. Da bislang nur wenige anatomische sowie keine histologischen Daten zur Morphologie des Verdauungstrakts bei dieser Fischart vorliegen, ist eine Diagnose pathologischer Veränderungen oftmals schwer möglich. Daher war es das Ziel dieser Arbeit, den Verdauungstrakt von A. nigrofasciata unter anatomischen sowie histologisch-morphometrischen Aspekten zu untersuchen und zu charakterisieren sowie vergleichend mit Literaturstudien an anderen Fischarten Parameter für eine Einteilung der einzelnen Segmente des Verdauungstrakts zu definieren. In der ersten Studie wurden insgesamt 39 adulte Fische untersucht. Für eine makroskopische Dokumentation der in situ-Verhältnisse der Leibeshöhle wurden 7 Tiere präpariert. Bei der makroskopischen Untersuchung konnte der Verdauungstrakt in Ösophagus, Magen und 5 verschiedene Darmsegmente untergliedert werden. Die Untergliederung der Darmsegmente erfolgte anhand der Schleifung des Darmes. Für die Lichtmikroskopie wurden Proben von 27 Tieren in Paraffin eingebettet und mittels verschiedener histologischer Färbungen aufgearbeitet. Anschließend wurden die einzelnen Segmente morphometrisch untersucht. Hierbei wurden Epithelhöhe, Oberfläche der Schleimhaut, Schichtdicke der Tunica muscularis und Durchmesser gemessen. Ergänzend erfolgte eine semi-quantitative Analyse der intestinalen Becherzellen. Für die rasterelektronenmikroskopische Analyse des Verdauungstrakts wurden die einzelnen Segmente bei 5 Tieren untersucht. Die Ergebnisse der einzelnen Verfahren konnten vereinzelt Geschmacksknospen im Ösophagus nachweisen und deuteten darauf hin, dass der Darm von A. nigrofasciata eine einheitliche Struktur zeigt, wobei die Oberflächenmodifikation in Form der Schleimhautfalten eine Unterteilung in einen kürzeren vorderen sowie längeren hinteren Abschnitt ermöglicht. Für die zweite Studie wurden 14 adulte Tiere untersucht. Es wurde der Schwerpunkt auf den quantitativen Nachweis intestinaler eosinophiler Granularzellen (EGCs) sowie einen möglichen Einfluss der Fütterung auf diese Zellen gelegt. Diese Zellen sind ein wichtiger Teil des piscinen Immunsystems. Die Fische wurden mit zwei unterschiedlichen Regimes gefüttert. Die Analyse der EGC Morphologie sowie deren intestinale Dichte erfolgte lichtmikroskopisch anhand von Semidünnschnitten. Die Resultate dieser zweiten Studie zeigten, unabhängig vom Fütterungsregime, ein spezifisches Verteilungsmuster der EGCs in den Därmen der untersuchten Tiere. Während in den mittleren Segmenten eine signifikant höhere Dichte von EGCs nachweisbar war, zeigte sich in dem ersten sowie dem letzten Segment eine geringere Dichte dieser Zellen. Dieses ermöglicht die Einteilung des Darmes in drei verschiedene Abschnitte. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass sich der Darm von A. nigrofasciata bei makroskopischer Beurteilung in 5 Segmente unterteilen lässt. Unter anatomisch-morphologischen Gesichtspunkten lassen sich die einzelnen Segmente jedoch wenig differenzieren. Im Hinblick auf die Verteilung von intestinalen EGCs, ist eine Unterteilung in drei verschiedene Abschnitte möglich.

Specimens of the convict cichlid, Amatitlania nigrofasciata, are frequently kept as aquarium fish. Moreover, this species is used as an animal model, especially in piscine behavioral science, due to its distinct territorial and breeding behaviour. Since there is only limited data regarding anatomy and histology of the digestive tract of this species, pathological processes are difficult to diagnose. Thus, the objective of this study was to examine the alimentary tract of A. nigrofasciata with regard to anatomical and histological-morphometric aspects and to define individual segments of the digestive tract in comparison to other fish species. In the first study, 39 adult fish were examined. Seven animals were prepared for macroscopic documentation of in situ characteristics. For light and scanning electron microscopy, the alimentary tract was divided into esophagus, stomach, and five intestinal segments. This classi-fication of the intestine was based on macroscopic features, e.g. intestinal looping. Samples of 27 animals were embedded in paraffin and processed with different histological staining for light microscopy. Subsequently, individual segments were examined and epithelial height, surface area of the mucous membrane, thickness of the tunica muscularis, and diameter were established. In addition, a semi- quantitative analysis of the intestinal goblet cells was carried out. The individual intestinal segments of five animals were analyzed by scanning electron microscopy. Results of the different methods indicate isolated taste buds in the esophagus and a uniform structure of the intestinal tract of A. nigrofasciata. However, surface modifications, i.e. mucosal folds, allow for a subdivision into a short cranial and a longer cau-dal section. Fourteen adult animals were examined in the second study. The main focus was the quantita- tive confirmation of intestinal eosinophilic granulocytes (EGCs) and a possible effect of the feeding regime on these cells, which represent an important part of the piscine immune system. Fish were placed into two groups, which were fed according to two different feeding re-gimes. EGC morphology and their intestinal abundance were examined by light microscopy and semi-thin sections. A specific distribution of ECGs in the intestinal tract of the fishes was detected. The feeding regime did not have any effect. Whereas a significantly higher abundance of ECGs was present in the middle segments, a lower frequency of ECGs was found in the first and last segment. Accordingly, a classification into three parts was established. Macroscopic examination of the gastrointestinal tract of A. nigrofasciata allows for a division into five segments. However, there is little anatomical morphological difference between the individual segments. Based on the distribution of intestinal ECGs, the gastrointestinal tract can be subdivided into three segments.