Vergleich der mikroskopischen Anatomie der Haut und Hautanhangsorgane des Hausmeerschweinchens (Cavia aperea f. porcellus) und des Ansells Kleingraumulls (Fukomys anselli) unter Berücksichtigung ihrer Anpassung an unterschiedliche Lebensräume

Hesselmann, Filiz

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Vergleich der mikroskopischen Anatomie der Haut und Hautanhangsorgane des Hausmeerschweinchens (Cavia aperea f. porcellus) und des Ansells Kleingraumulls (Fukomys anselli) unter Berücksichtigung ihrer Anpassung an unterschiedliche Lebensräume

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In dieser Arbeit wurde das Integumentum commune des Hausmeerschweinchens, Cavia aperea f. porcellus, und des Ansells Kleingraumulls, Fukomys anselli, untersucht. Die Ergebnisse beider Tierarten wurden miteinander, sowie mit den Befunden anderer Autoren verglichen. Es wurden jeweils bei fünf männlichen und fünf weiblichen Tieren beider Spezies Hautproben von sechs unterschiedlichen Hautstellen (Regio colli, Regio vertebralis thoracis, Regio lumbalis, Regio abdominalis lateralis, Regio umbilicalis, Regio pubica) entnommen und Sagittal (3-5 µm)- sowie Horizontalschnitte (10 µm) angefertigt. Die Schnittpräparate wurden mit verschiedenen Methoden angefärbt (H.E., Toluidinblau,Trichromatische Bindegewebsfärbung, Orcein), um die unterschiedlichen Strukturen sichtbar zu machen, und histologisch untersucht. Mit einem speziellen Computerprogramm (Analysis, Version 5.0, Münster, Deutschland) wurden Messungen an Haut und Hautanhangsorganen (Schichtdicke von Epidermis und Dermis, Haarfollikeldichte pro cm², Fläche der Haargruppen und Anzahl der Haare pro Haargruppe) durchgeführt. Das Integumentum commune beider Tierarten glich in seinem grundsätzlichen Aufbau dem anderer Säugetiere. Es konnten jedoch einige Unterschiede differenziert werden, welche als Adaption an den Lebensraum interpretiert werden können. Die Dermis des Kleingraumulls ist in allen Bereichen der allgemeinen Körperdecke gleich stark ausgebildet und nicht in ventralen Abschnitten (Regio umbilicalis, Regio pubica) dünner, wie es beim Meerschweinchen im Rahmen dieser Arbeit, aber auch bei anderen Säugetierspezies festgestellt werden konnte. Auch die Subkutis ist in den ventralen Hautabschnitten bei Fukomys anselli vergleichsweise dünn. Desweiteren nimmt die Haardichte bei Fukomys anselli von den dorsalen und lateralen zu den ventralen Hautabschnitten hin signifikant ab. Dies ist ein deutlicher Gegensatz zur vergleichsweise dichten, abdominalen Behaarung bei Cavia aperea f. porcellus. Aufgrund dieser Ergebnisse kann gedeutet werden, dass die Bauchseite von Fukomys anselli ein maßgeblicher Ort der Thermoregulation ist, über die beim Liegen in kühlen Flächen Wärme an den Boden abgegeben wird, welche in Phasen erhöhter Stoffwechselleistung entstanden ist. Eine vergleichbare Lokalisation von wärmeabgebenden Hautarealen wurde auch bei einem nahen Verwandten, Cryptomys hottentotus, beobachtet. Es kann somit davon ausgegangen werden, dass dies ein allgemeiner Mechanismus ist, der bei den Vertretern der Bathyergidae vergleichbar entwickelt wurde. Weiterhin zeigt Fukomys anselli keinen saisonalen Fellwechsel, wie er bei vielen wildlebenden Säugetieren vorkommt, und es konnten in seiner Haut keine Melanozyten nachgewiesen werden. Beide Befunde können als Adaption an fehlende UV-Bestrahlung und Photoperiodizität verbunden mit moderaten Temperaturschwankungen im subterranen Habitat interpretiert werden. Der Ansells Kleingraumull zeigt im Vergleich zum Hausmeerschweinchen einen dichten Filz elastischer Fasern in tiefen Dermisabschnitten sowie eine Anordnung der Haarfollikel in gruppierte Verbundfollikel im Vergleich zu den einfachen Haargruppen des Hausmeerschweinchens. Dies führt zu einer erhöhten Verschieblichkeit der Haut und einer größeren Beweglichkeit der Haare in verschiedene Richtungen. Dies wird ebenfalls als Anpassung an die engen, unterirdischen Gänge und die Notwendigkeit des Vor- und Rückwärtslaufens der Tiere interpretiert. Abschließend lässt der Nachweis von Leithaaren bei Fukomys anselli in allen untersuchten Körperregionen die Vermutung zu, dass diese, ähnlich wie die gut innervierten, vibrissenähnlichen Leithaare verwandter Mullspezies, der non-visuellen Orientierung im unterirdischen Gangsystem dienen.

In our study the integument commune of the domestic guinea pig, Cavia aperea f. porcellus, and of the Ansell´s mole-rat, Fukomys anselli, was examined. The results for both species were compared with each other, as well as with the results of previous studies by different authors. Skin samples from six different skin regions (Regio colli, Regio vertebralis thoracis, Regio lumbalis, Regio abdominalis lateralis, Regio umbilicalis, Regio pubica) were obtained from five male and five female animals of each species, and 3-5 µm sagittal as well as 10 µm horizontal sections were prepared. The sections were stained with different staining methods (H.E., Toluidinblue, Trichromatic connective tissue stain, Orcein) in order to visualize and evaluate histologically the different skin structures. The skin and accessory skin organs (thickness of the epidermis, dermis, hair follicles per cm2, area of hair groupings and number of hairs per hair group) were measured with a specific computer program (Analysis, Version 5.0, Münster, Germany). The integument commune of both species correlates in its general structure with that of numerous other mammals. However, a number of documented differences are found could be interpreted as an adaptation to the habitat and the mode of life of these species. The dermis of the Ansell´s mole-rat is evenly developed in all areas of the common integument and not thinner in ventral abdominal regions (Regio umbilicalis, Regio pubica) as it was established in the investigated guinea pig, as well as in other mammals. In the ventral areas of the body, the subcutis of Fukomys anselli is relatively thin. The hair density of F. anselli decreases from the dorsal and lateral areas to the ventral skin areas. This is in contrast to the relatively dense abdominal hair growth in Cavia aperea f. porcellus. Due to these results one can conclude that the ventral abdominal skin of F. anselli is an area of thermoregulation that allows by lying on cool soil surfaces, emitting of heat during times of increased metabolism. A comparable heat emitting skin area could also be observed in the closely related Cryptomys hottentotus. Thus, one can assume that this is a common mechanism which has been developed by all species belonging to the family Bathyergidae. Further more, F. anselli does not show a seasonal change of coat as it is evident in many mammalian species, and no melanocytes could be detected in its skin. Both results can be interpreted as an adaptation to the lack of UV light and photo periodicity and in connection with moderate temperature changes in subterranean habitats. In comparison to the domestic guinea pig, the Ansell´s mole-rat exhibits a more dense felt of elastic fibers in the deep areas of the dermis. Further more the hair follicles are arranged in grouped networks of follicles, which stands in contrast to the simple grouping of hairs of the domestic guinea pig. This leads to an increased mobility of the skin and an increased flexibility of the hairs in different directions, resulting in an adaptation to the small underground tunnels in which they live and enabling them to move forwards and backwards with the same speed. In conclusion, the proof of the existence of guard hairs of Fukomys anselli in all examined body areas leads to the assumption that those hairs, similar to the well innervated, vibrissae- like guard hairs of related mole-rat species, serve the non-visual orientation within the dark tunnel systems.