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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der histologischen, ultrastrukturellen, glyko- sowie immunhistochemischen Analyse der Niere des Straußes (Struthio camelus). Die Organe wurden hierzu von dreizehn klinisch gesunden Tieren aus kommerzieller Haltung entnommen und untersucht. Ein Unterschied zwischen männlichen und weiblichen Tieren war dabei nicht feststellbar. Überwiegend - jedoch mit einigen Besonderheiten - stimmen die in dieser Arbeit erhaltenen Untersuchungsergebnisse über den Aufbau und die mikroskopische Struktur der Straußenniere mit denen anderer Vogelarten überein. Die paarige Niere liegt im Synsakrum eingebettet und ist beidseits in drei Abteilungen unterteilt, die oft oberflächlich verwachsen sind. Zwischen linker und rechter Niere sowie zwischen den Abteilungen bestanden keine signifikanten Unterschiede. Der Anteil der Straußenniere am Gesamtkörpergewicht ist mit 0,6 % relativ gering, im Vergleich zu vielen anderen Vogelarten. Die lichtmikroskopischen Untersuchungen zeigen ein Schnittbild aus größtenteils Rindengewebe mit kortikalen und medullären Nephronen, die in der gesamten Niere inselartig verteilte, bindegewebig begrenzte Markbereiche umgeben. Diese enthalten Henle-Schleifen, Vasa recta und Sammelrohre, eine spezifische Anordnung dieser Strukturen im Markkegel war in den untersuchten Präparten jedoch nicht vorhanden. Glomerula kamen in verschieden Größen von ca. 40 μm bei kortikalen bis zu ca. 200 μm Durchmesser bei medullären Neprhonen vor. Spezialisierte Macula densa-Zellen des distalen Tubulus im Bereich des glomerulären Gefäßpols konnten in der Straußenniere nicht dargestellt werden. Eine positive PAS-Rekation war insbesondere in den Mesangialzellen des Nierenkörperchens, dem Bürstensaum der proximalen Tubuli und den muzinhaltigen Vakuolen der Sammelrohre vorhanden. Letztere reagierten auch stark positiv mit Alcianblau. Die elektronenmikroskopischen Aufnahmen der Straußenniere führten mit vorangegangenen Untersuchungen anderer Vogelarten zu vergleichbaren Ergebnissen. In den durchgeführten glykohistochemischen Untersuchungen - zur genaueren Analyse von Zuckerstrukturen auf den Zellen der Straußenniere - zeigte sich eine besonders starke Affinität der Lektine zu den Mikrovilli der proximalen Tubuli. Alle Lektine mit Bindungsstellen in der Straußenniere, LCA, MAA-I, PHA-E, PHA-L, PNA, PSA, RCA, SBA, SJA, WGA und WGAs, zeigten hier deutlich bis stark positive Reaktionen. Auch in den muzinhaltigen Vakuolen der Sammelrohre waren Bindungsstellen für die meisten Lektine vorhanden (LCA, PHA-E, PSA, SBA, SJA, WGA und WGAs). Für ConA, DBA, GSL-I, SNA und UEA-I konnten keine Bindungsstellen in den untersuchten Straußennieren festgestellt werden. Mit Hilfe immunhistochemischer Methoden wurden zytoskelettale Elemente in der Niere des Straußes untersucht. Die Intermediärfilamente Zytokeratin 8, 14, 18, 19, Panzytokeratin, Vimentin und Desmin, sowie das Protein “alpha-smooth muscle actin” (α-SMA), wurden dabei nachgewiesen. Während Desmin und α-SMA nur in Muskel- und Bindegewebszellen der untersuchten Tiere vorgefunden werden konnten, wurden Zytokeratine und Vimentin auch im Nierengewebe nachgewiesen. Während sich Zytokeratine vorwiegend im Zytoplasma der proximalen Tubuli und teilweise auch der Henle-Schleifen fanden, fiel Vimentin vor allem durch die starke Bindung an glomerulären Strukturen auf.

Der rechte Mesonephros, sein Ductus mesonephricus sowie drei Tubuli eines bovinen Embryo mit 35 mm SSL wurden aus 902 histologischen Einzelbildern am Computer rekonstruiert. Zur Verwendung kam die kommerzielle Software „Amira“. Die Arbeit wurde über einen Remote-Zugang auf den Rechensystemen des Leibniz-Rechenzentrums in Garching bei München durchgeführt. Die Schwierigkeiten und Grenzen der computergestützten Visualisierung aus kon¬ventionellen Schnittbildserien konnten gezeigt werden. Das Vorgehen mit physi¬kalischen Schnitten brachte vor allem Probleme beim Ausrichten der Schnitte sowie beim Zuordnen von Bildpunkten zu Strukturen mit sich. Bei der bearbeite¬ten histologischen Serie handelte es sich um archivierte Bilder. Diese waren zum Zeitpunkt ihrer Herstellung nicht zum Zwecke der Bearbeitung an einem PC be¬stimmt und daher nicht mit Markersystemen zur besseren Reorientierung aus¬gestattet. Konventionelle Schnittbildserien komplizierter Strukturen können also als Ausgangsdaten zur digitalen Weiterverarbeitung als nicht optimal bezeichnet werden. Im Ergebnis konnten jedoch mit größtenteils zeitaufwendigen, händi¬schen Verfahren dank der sehr guten Hardware-Performance befriedigende Er¬gebnisse erzielt werden. Diese bestätigten größtenteils die bisherigen Beschreibungen des Mesonephros. Hinweise auf einen kraniokaudalen Gradienten in der Entwicklung und Degene¬ration konnte ebenso gezeigt werden wie grundsätzliche morphologische Bezie¬hungen. Ein Nephron besteht aus dem medial gelegenen Glomerulum, dem ge¬streckten proximalen Tubulus und einem stark gewundenen, distalen Tubulus mit attachment-Zone in direkter Nachbarschaft zum Glomerulum. Ein unmittelbar unter der Organkapsel verlaufender, kollektiver Abschnitt mündet schließlich in den Wolffschen Gang. Die Stellung der Nephrone ist segmentübergreifend und nahezu senkrecht zum Verlauf des Wolffschen Gangs. Der mit der Visualisierung der Schnittbildserie verbundene hohe Zeitaufwand sowie die Notwendigkeit ständiger manueller Kontrolle zeigt deutlich, dass bis zum routinemäßigen Einsatz dreidimensionaler Techniken im lichtmikroskopi¬schen Forschungsbereich noch großer Handlungsbedarf besteht. 3D-Modelle sind in der Lage, Wissenschaftlern neue Einblicke und Zugänge zu gewähren sowie Studierenden den Lernstoff auf anschauliche Art und Weise zu vermitteln. Der Aufwand zu ihrer Herstellung muss jedoch in einem sinnvollen Verhältnis zu ihrem Nutzen stehen.

Die Ionenkanäle des renalen Tubulus- und Sammelrohrsystems bestimmen die Funktion der adulten Säugetierniere. Sie müssen mit der Entwicklung der permanenten Niere (Metanephrogenese) erworben werden und können auch entwicklungsspezifische Aufgaben haben. Ziel dieser Arbeit ist die erstmalige systematische Beschreibung der Expression und entwicklungsspezifischen Rolle von Ionenkanälen während der Metanephrogenese. Methoden: Die ontogenetische mRNA-Expression der Kir Kalium-Kanal-Untereinheiten Kir6.1, SUR2 und ROMK1-3 (Kir1.1a-c) wurde mittels RT-PCR von Primärkulturen im Sammelrohrepithel quantifiziert, die ontogenetische Kir6.1- und ROMK-Protein-Expression mittels Immunhistochemie in Sammelrohr- und Nephron-Epithelien untersucht. Der Effekt von cAMP auf die ROMK-mRNA-Expression wurde gemessen und der Einfluss von Kalium-Kanalmodulatoren auf das Wachstum von Nephron-Kulturen in vitro und von HEK293 Nierenepithel-Zellen bestimmt. Ferner wurde die ontogenetische mRNA-Expression des ENaC-Natrium-Kanals und der Chlorid-Kanäle CFTR, CLC-2 und ICLn mittels RT-PCR im Sammelrohrepithel quantifiziert. Alle Experimente wurden an Ratten oder Mäusen durchgeführt. Ergebnisse: (i) Die mRNA der KDNP-(KATP)-Kanaluntereinheiten Kir6.1/SUR2 war in frühen Ureterknospen-Generationen (embryonaler Tag E14) hoch exprimiert und nach der Geburt herunterreguliert. In gleicher Weise war Kir6.1-Protein im embryonalen Sammelrohrepithel und Nephron ubiquitär apolar exprimiert. Im Gegensatz hierzu war Kir6.1 im adulten Nephron ausschließlich im Proximalen Tubulus nachweisbar (apikal > basolateral). Die spezifische Aktivierung von KNDP-(KATP)-Kir6.1/SUR2-Kanälen in Nephronkulturen und HEK293-Zellen steigerte die Zellproliferation, was auf eine wachstumsregulierende Rolle der frühen Kir6.1/SUR2-Expression hinweist. Somit könnten zelluläre Entwicklungsprogramme der Niere die Wachstumsrate über die Expression von Kalium-Kanälen regulieren. (ii) Die mRNA des apikalen sekretorischen Sammelrohr-Kalium-Kanals ROMK2(Kir1.1b) war von Beginn der Entwicklung an in Ureterknospen/Sammelrohrepithelien exprimiert und stieg während der Reifung des Kortikalen Sammelrohrs um den Faktor 4 an (postnatale Tage P7-28). Diese Zunahme spiegelt den Erwerb der adulten Natrium-retinierenden Funktion des Sammelrohrepithels wider. Die Protein-Expression von ROMK war in embryonalen Nierenepithelien ubiquitär und apolar nachweisbar, jedoch postnatal auf die apikale Plasmamembran des aufsteigenden Teils der Henle'schen Schleife und des Sammelrohrs beschränkt. Die ROMK-mRNA-Expression in embryonalen Sammelrohrepithelien war durch cAMP stimulierbar. (iii) Während der frühen Genese des Sammelrohrsystems wurden die mRNAs der Chlorid-Kanäle CFTR, CLC-2 und ICLn exprimiert, die sehr wahrscheinlich an der aus Ureterknospen bekannten hohen fraktionellen Chlorid-Leitfähigkeit beteiligt sind. Während der postnatalen Sammelrohrepithel-Reifung wurde die mRNA des apikalen Natrium-Kanals ENaC transkriptionell hochreguliert. So kann rechtzeitig die NaCl-resorbierende Funktion der Niere des Neugeborenen sicher gestellt werden (zusammen mit der Heraufregulation von ROMK).