Pinocytose und Bewegung von Amöben

Zusammenfassung Die Mucoidschicht von Amoeba proteus enthält saure Mucopolysaccharide und ist funktionell einem Kationenaustauscher vergleichbar. Schwermetallpartikel und Proteine werden in Abhängigkeit vom pH-Wert des Kulturmediums in unterschiedlich starken Mengen an die Mucoidfilamente gebunden. Die dem Plasmalemm unmittelbar aufliegende globuläre Grundschicht besitzt dagegen für die untersuchten Substanzen keine Adsorptionsfunktion und unterscheidet sich demnach sowohl physiologisch als auch chemisch von der filamentartigen Zone.Quantitative Messungen über die pH-abhängige Anlagerung von Ferritin haben ergeben, daß die Mucoidfilamente in der Lage sind, Kationen aus dem Kulturmedium bis zu einer um das 17fache höheren Konzentration anzureichern.Die Ergebnisse der vorliegenden Untersuchung sprechen dafür, daß die Anreicherung derartiger Substanzen an der Zelloberfläche eine notwendige und physiologisch sinnvolle Voraussetzung für die Auslösung einer induzierten Endocytose darstellt.

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Pinocytosis and locomotion of amoebaeX. The significance of the mucous layer for the initial phase of the induced endocytosis in Amoeba proteus

Summary The mucoid layer of Amoeba proteus contains acid mucopolysaccharides, which are involved in the exchange of cations. Depending on the pH of the external medium, different amounts of heavy metal particles and proteins are bound to the mucoid filaments. The globular ground layer, which is directly apposed to the plasma membrane does not bind any of the substances studied and, therefore, differs from the mucoid filaments in function as well as chemical nature. Measurements of the pH-dependent adsorption of ferritin demonstrate that the mucoid filaments are able to accumulate cations in concentrations 17 times that of the external medium. These results suggest that the accumulation of substances at the cell surface is a prerequisite for the initiation of induced endocytosis.

     

Aufnahme von Trypanblau und Ferritin in die Blasenzellen des Bindegewebes von Helix pomatia und Cepaea nemoralis (Stylommatophora,Pulmonata)

Zusammenfassung Untersuchungen des Bindegewebes der stylommatophoren Pulmonaten Helix pomatia and Cepaea nemoralis zeigen, daß die Blasenzellen des Bindegewebes befähigt sind, Substanzen aus der Hämolymphe aufzunehmen. Licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen ausgewählter Bindegewebsbereiche, die in bestimmten Zeitintervallen nach der Injektion von Trypanblau oder Ferritin in die Körperhöhle präpariert wurden (Stufenuntersuchungen), ergaben, daß — mit Ausnahme einiger Blutzellen — ausschließlich die Blasenzellen die injizierten Substanzen aufgenommen hatten. Weder andere Bindegewebszellen noch die Zellen von Organen (u.a. Gonaden, Schlundringganglien), die von Bindegewebe umgeben werden, enthielten diese Substanzen oder hatten sie akkumuliert. Die elektronenmikroskopischen Aufnahmen zeigen, daß die Aufnahme von Ferritin in die Blasenzellen wahrscheinlich durch Pinocytose erfolgt.

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Uptake of trypan blue and ferritin into the globular cells of the connective tissue of Helix pomatia and Cepaea nemoralis (Stylommatophora, Pulmonata)

Summary Investigations of the connective tissue of the stylommatophoran pulmonates Helix pomatia and Cepaea nemoralis have demonstrated, that so-called globular cells have the capability for the uptake of substances out of the hemolymph. Light- and electron-microscopic investigations of pieces of connective tissues fixed at different intervals after the injection of Trypane Blue or Ferritin into the cavity of the body give striking evidence for the uptake of these substances exclusively into the globular cells (with the exception of some blood cells). Neither other connective tissue cells nor cells of the organs (e.g. gonads, central nervous ganglions) surrounded by connective tissue incorporate or accumulate the injected substances. The uptake of Ferritin into the cytoplasm of the globular cells, normally filled with a high amount of glycogen, takes place by pinocytosis.

     

Zur Digestion bei Pseudomicrothorax dubius Mermod Nahrungsvakuolen-Vesikulation (Ciliophora) im Anschluß an die Phagocytose

Zusammenfassung Der Schlinger Pseudomicrothorax dubius ingestiert innerhalb von 1–2 min ein großes Volumen fädiger Blaualgen. Die Nahrung ist unmittelbar nach dieser rapiden Phagocytose in einer einzigen, sehr großen Vakuole eingeschlossen, die fast den ganzen Ciliaten ausfüllt. Im Verlaufe der folgenden Stunde vesikuliert diese große Nahrungsvakuole über Zwischenstufen zu einer Vielzahl von Vakuolen mit 1–2 m Durchmesser. Gleichzeitig erfolgt eine Kondensierung des Vakuoleninhaltes. Erst zu diesem Zeitpunkt setzt die Verdauung der Nahrung ein, wie an Hand von zahlreichen Dictyosomen belegt wird, die nun in unmittelbarer Nähe der Nahrungsvakuolen nachzuweisen sind. Durch die Vesikulation der großen Nahrungsvakuole in kleinere Einheiten sowie durch die Kondensierung der Nahrung wird bewirkt, daß die über Lysosomen in die Nahrungsvakuolen abgegebenen Verdauungsenzyme optimal eingesetzt werden. Nach Beendigung der Verdauung liegen viele leere Vakuolen vor, die durch eine stark gefaltete Kontur gekennzeichnet sind. Diese Vakuolen gehen allem Anschein nach wieder in den Membranhaushalt der Zelle ein.

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On the digestion in Pseudomicrothorax dubius Mermod (Ciliophora) vesiculation of the food vacuole following phagocytosis

Summary The gulper Pseudomicrothorax dubius ingests a large volume of filamentous blue-green algae within 1–2 min. Immediately after this rapid phagocytosis, the food is enclosed in a single, extremely large food vacuole, which fills up the ciliate almost entirely. During the following hour this giant food vacuole vesiculates. Finally numerous small vacuoles are present, 1–2 m in diam. Simultaneously the content of the vacuoles is noticeably condensed. At this time the digestion of the food starts as is indicated by numerous dictyosomes, which now surround the periphery of the food vacuoles. Due to both, the prior vesiculation of the food vacuole and the condensation of the food, the digestive enzymes can act very effectively. After 6–8 hours, when the digestion of the food is finished, numerous empty vacuoles are found. Each is characterized by a highly irregular, convoluted outline. Apparently these vacuoles are eventually recycled to the membrane pool of the cell.

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Für umsichtige und sorgfältige technische Assistenz danke ich Frl. A. Rüskens. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft unterstützte diese Untersuchung durch die Sachbeihilfe Ha 818/7     

Mikropinocytose während der stillen Periode der diskontinuierlichen Pinocytose in der Gewebekultur

Zusammenfassung Während der periodischen lichtmikroskopischen Pinocytoseruhe in einer Zellkultur von HeLa-Zellen und isolierten Herzmuskelzellen besteht noch eine ausgeprägte Micropinocytose.Es wird angenommen, daß die Mikropinocytosebläschen einige Zeit nach der Fütterung der Kulturen schon vorfermentiertes Medium enthalten, das die Zelle, ohne daß erst Lewissche Pinocytosevakuolen daraus entstehen müssen, verdauen kann.

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Micropinocytosis during the calm period of the discontinuous pinocytosis in the tissue culture

Summary During the periodical rest of the lightmicroscopical pinocytosis in a culture of HeLa-cells and isolated heart muscle cells a pronounced micropinocytosis subsists.It is supposed that a few days after feeding the cultures the micropinocytotic vesicles contain prefermented medium, which the cells are able to digest, before Lewis' pinocytotic vacuoles are formed.

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Mit Unterstützung durch die Schweizerische Akademie der medizinischen Wissenschaften und die Deutsche Forschungsgemeinschaft.

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Mit technischer Assistenz durch Frl. Christina Müller.     

Die Reaktion des Golgi-Apparates der HeLa-Zellen nach einer Mediumerneuerung

Zusammenfassung Die Funktion des rauhwandigen endoplasmatischen Retikulums (ER) und des Golgi-Apparates nach einer Fütterung von HeLa-Zellen in der Kultur läßt sich in einigen Punkten mit den Aufgaben dieser Systeme bei der Sekretbildung in der Pankreaszelle vergleichen. Das Endprodukt, die Cytosomen, entspricht dann den Enzymgranula. Ihr Inhalt wird aber nicht frei, sondern der Digestion durch eindringende zelleigene Fermente überlassen. Mikropinocytose-Vesikel haben als Material das Nährmedium hereingebracht. Die Golgi-Vakuolen stellten mit ihrer Membran das Behältnis und die dem ER entsprossenen und in die Golgi-Vakuolen ebenfalls einwandernden Golgi-Vesikel die Fermente. Die vesikuläre Struktur der Cytosomen stammt also von den Mikropinocytose- und Golgi-Vesikeln.Zur Stützung dieser Hypothese werden elektronenmikroskopische Bilder demonstriert, die die verschiedenen Zustände des Golgi-Apparates bei HeLa-Zellen zeigen, je nachdem sie ungefüttert oder 60 bzw. 30 min nach einer Fütterung fixiert worden sind. Beim Mediumwechsel z.T. zugesetztes Ferritin ließ erkennen, ob die in dem Golgi-Apparat und den Vakuolen liegenden Vesikel aus dem ER-System oder der Mikropinocytose stammten.

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The reaction of the Golgi apparatus of HeLa-cells after renewal of the medium

Summary The activity of the rough-surfaced endoplasmic reticulum (ER) and Golgi apparatus in HeLa-cells following feeding is partly comparable to the function of these systems in pancreatic acinar cells during secretory activity. The final product, the cytosomes, corresponds to the secretory granules except that they, rather than having their contents emptied from the cell, are digested by endogenous enzymes. The substrate of the cytosomes is introduced by the micropinocytic vesicles containing the nutrient medium. The membranebound receptacles are the Golgi vacuoles, while the Golgi vesicles containing the enzymes and originating in the ER migrate into these Golgi vacuoles. The vesicular structure of the cytosomes is thus based on their content of micropinocytic and Golgi vesicles.In favour of this hypothesis, electron micrographs of the HeLa-cells demonstrate the different stages of the Golgi apparatus according as to whether the cells are fixed in an unfed condition or 30 or 60 min after the feedings. Ferritin added in part to the new medium enables us to distinguish whether the vesicles lying in the Golgi apparatus and in the vacuoles originate from the ER-system or from the micropinocytic vesicles.

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Mit Unterstützung durch die Schweizerische Akademie der medizinischen Wissenschaften und die Deutsche Forschungsgemeinschaft.

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Mit technischer Assistenz durch Frl. Christina Müller.     

Influence of fungal plasmocoagulase on some microbial infections

The comparative investigation of plasmocoagulase and polysaccharide ofCandida albicans and staphylococcal coagulase shows that all substances inhibit the phagocytosis in vitro. These preparations suppress both the seizure of microbial cells by leucocytes and the digestion of phagocytosed microbes. In the experiments in vivo the substances partly inhibit phagocytosis when injected simultaneously with bacteria. When injected in advance, the preparations activated the phagocytosis.Plasmocoagulase and polysaccharide ofC. albicans when injected simultaneously with microbes complicate the infection independently of the etiologic agent.Investigation of plasmocoagulases and polysaccharides isolated from 25 species of fungi shows that most part of them complicates the infection under the simultaneous injection with bacteria. Preliminary injection revealed only extremely weak preventive action of some of them.The biologic activity of the plasmocoagulases and polysaccharides can be compared with that of microbial endotoxines.

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Zusammenfassung Die vergleichende Untersuchung von Plasmacoagulase und Polysaccharide vonCandida albicans und von staphylogener Coagulase zeigt, daß alle Substanzen die Phagozytose in vitro verhindern. Diese Substanzen unterdrücken sowohl das Einfangen der Bakterien durch die Leukozyten als auch die Verdauung der phagozitierten Bakterien. In den Experimenten in vivo unterdrücken die Substanzen teilweise die Phagozytose, wenn sie gleichzeitig mit den Bakterien injiziert werden. Wenn sie aber vorher injiziert werden, aktivieren die Preparate die Phagozytose. Wenn Plasmocoagulase und Polysaccharide vonC. albicans gleichzeitig mit den Bakterien injiziert werden, komplizieren sie die Infektion, unabhängig vom bakteriologischen Erreger. Untersuchungen von Plasmocoagulasen und Polysacchariden, gewonnen von 25 Arten von Fungi, zeigen, daß sie die Infektion meisten Teils komplizieren unter gleichzeitiger Injektion von Bakterien. Vorherige Injektion zeigte nur eine sehr schwache schützende Wirkung von einigen von ihnen. Die biologische Wirkung von Plasmacoagulasen und Polysacchariden kann mit der Wirkung der bakteriellen Endotoxinen verglichen werden.

     

Feinstruktur der Mitteldarmdrüse (Leber) von Trinchesia granosa (Gastropoda Opisthobranchia)

Zusammenfassung Die Feinstruktur der Mitteldarmdrüse von Trinchesia granosa Schmekel, 1966 (Cuthonidae) wird beschrieben. Licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen unterstützt durch Lebendbeobachtungen, Fütterungs- und Hungerversuche lassen am Leberepithel junger und erwachsener Tiere vier Zelltypen unterscheiden, die A-, B-, C- und D-Zellen genannt werden. Die A-Zellen (undifferenzierte Leberepithelzellen) liegen meist an der Basis des Leber epithels. Ihr Zytoplasma ist reich an freien Ribosomen. Das endoplasmatische Retikulum ist kaum entwickelt. Spezielle Differenzierungen im Zellinnern (z. B. Vakuolen, Grana) oder an der Zelloberfläche (z. B. Mikrovilli, Zilien) fehlen. Die B-Zellen (Verdauungszellen) grenzen stets mit breiter Oberfläche an das Leberlumen. Das apikale Plasmalemm bildet niedrige, weit auseinander stehende Mikrovilli und trägt wenige Zilien. Nahrungsvakuolen von unterschiedlicher Größe und wechselndem Inhalt sowie apikale Pinozytosevesikel kommen regelmäßig vor. Das Zytoplasma enthält ein schwach entwickeltes endoplasmatisches Retikulum, Lipoidtropfen und einen Golgi-Apparat, in dessen Nachbarschaft charakteristische osmiophile Tropfen auftreten. Die C-Zellen (Sekretionszellen?) erreichen nicht immer das Leberlumen. Die auffällige Zytoplasma-Basophilie erklärt sich durch ein stark entwickeltes granuläres endoplasmatisches Retikulum. Im Zytoplasma finden sich viele Golgi-Zonen und große Vakuolen mit einem näher beschriebenen schwach osmiophilen Inhaltskörper. Ein Mikrovillisaum kann ausgebildet sein, Zilien fehlen. Die D-Zellen (Exkretionszellen) fallen schon am lebenden Tier durch ihre vielen schwarzbraunen Grana-Vakuolen auf. Der Inhalt dieser Vakuolen besteht elektronenmikroskopisch aus einer oder mehreren osmiophilen Kugeln von unterschiedlicher Größe und einem Vesikelkonglomerat. Reife D-Zellen enthalten sehr wenig Zytoplasma. Ihr Bürstensaum ist am höchsten differenziert und besteht aus hohen und dichten Mikrovilli, die sich verzweigen und ein apikales Reusenwerk bilden. Zilien fehlen.Unter Einschluß von Lebendbeobachtungen, Fütterungs- und Hungerversuchen, kommen wir zu folgender funktionellen Interpretation. Bei den A-Zellen handelt es sich um undifferenzierte oder embryonale Zellen des Leberepithels, bei den B-Zellen um Verdauungszellen, die den Nahrungsbrei durch Phagozytose und Pinozytose aufnehmen und intrazellulär innerhalb der Nahrungsvakuolen verdauen. Für die C-Zellen vermuten wir als Hauptaufgabe Sekretion und eventuell Exkretspeicherung. Die D-Zellen stehen im Dienste der Exkretion und Exkretspeicherung und sind außerdem zu resorptiven Leistungen (Wasser und wasserlösliche Substanzen) befähigt. Entwicklungsgeschichtliche Untersuchungen und die Beobachtungen an erwachsenen Tieren sprechen dafür, daß die drei reifen Zelltypen Zellarten sui generis sind und sich nicht durch Zwischen- oder Übergangsformen voneinander ableiten. Auf Aspekte der vergleichenden Zyto- und Histologie der Mitteldarmdrüse von Nudibranchiern wird kurz eingegangen.

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Summary In the digestive gland (liver) of Trinchesia granosa (Schmekel, 1966) four cell types, called A-, B-, C- and D-cells can be distinguished by light and electron microscopic investigations, supported by living observations as well as feeding and starving experiments.The A-cells (undifferentiated epithelium cells) mostly are found at the base of the liver epithelium. Their cytoplasm is rich of free ribosomes. The endoplasmic reticulum is barely developed. Special differentiations inside the cells, e.g. vacuoles, granules or at the cell surface, e.g. microvilli, cilia are not present.The B-cells (digestive cells) always line the lumen of the liver with broad surface. The apical plasmalemma forms small, scattered microvilli and a few cilia. Food vacuoles of varying size and content as well as apical pinocytotic vesicles are regularly found. The cytoplasm contains a scarcely developed endoplasmic reticulum, lipoid droplets and a Golgiapparatus with characteristic osmiophilic aggregates.The C-cells (secretory cells) do not always reach the lumen of the liver. The striking basophilia of the C-cells is based on a strongly developed granular endoplasmic reticulum. In the cytoplasm are found many Golgi-zones and large vacuoles with a weak osmiophilic body, being described in detail. Microvilli can be differentiated, cilia are absent.The D-cells (excretory cells) can be distinguished already in the living animal by many dark-brown granulated vacuoles. Electron micrographs show these vacuoles containing one or more osmiophilic particles of varying size and several vesicles. Mature D-cells contain very little cytoplasm. The brushborder is well developed, consisting of long, tightly packed microvilli, branching and forming a narrow mashed net. Cilia are absent.Considering observations of living animals, feeding and starving experiments, we offer the following interpretation:The A-cells are undifferentiated or embryonic cells of the liver epithelium. The B-cells are digestive cells, taking up food materials by means of phagocytosis and pinocytosis and digesting it intracellulary. We suggest that the C-cells mainly have secretory functions and eventually may store excretory products. The D-cells serve for excretion and storage of excretory products, and have also resorptive capacities, e.g. for water and water soluble substances. Investigations on hatching and adult animals indicate that the three mature cell types are individual types and do not change from the one form into the other. Aspects of comparative cytology of the digestive glands of Nudibranchiata are discussed.

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Mit Unterstützung durch den Schweizerischen Nationalfond zur Förderung der Wissenschaften und die Deutsche Forschungsgemeinschaft.

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Herrn Prof. Dr. A. Portmann in Dankbarkeit und Verehrung zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Anreicherung von Morphogenetischen Substanzen in Lichtpflanzen von Acetabularia Mediterranea Unter dem Einfluss von Puromycin

Zusammenfassung Unter dem Einfluß von Puromycin, das spezifisch aber reversibel die Proteinsynthese blockiert, erfolgt in belichteten kernhaltigen Pflanzenteilen von Acetabularia mediterranea eine Anreicherung morphogenetischer Substanzen. Wie Transplantationsversuche zwischen A. mediterranea und A. crenulata zeigen, betrifft diese Anreicherung sowohl die artspezifischen als auch die nichtartspezifischen morphogenetischen Substanzen. Die Anreicherung wird durch Actinomycin stark gehemmt.Es wird diskutiert, welche Schlußfolgerungen daraus für die Natur der artspezifischen morphogenetischen Substanzen gezogen werden können.

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Accumulation of morphogenetic substances in plants of Acetabularia mediterranea in light under the influence of puromycin

Summary Morphogenetic substances are accumulated in nucleated parts of the alga Acetabularia mediterranea in light, if they are treated with puromycin, which inhibits specifically but reversibel protein synthesis. Transplantation experiments between A. mediterranea and A. crenulata show, that there was an accumulation of both species specific morphogenetic substances and also of nonspecies specific ones. This accumulation is strongly inhibited if the parts are treated with actinomycin together with puromycin.The conclusions, which can be drawn from these results for the nature of the species specific substances, are discussed.

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Mit 4 Textabbildungen     

Bakterien und Cyanophyceen. Übereinstimmungen und Unterschiede

Zusammenfassung Das Ergebnis einer neuerlichen Gegenüberstellung der Eigenschaften von Cyanophyceen und Bakterien bleibt, daß diese Klassen als Prokaryonten Züge gemeinsam haben, daß aber keine Grundlage für natürliche Verwandtschaft zu finden ist.Die Übereinstimmung besteht entweder im Fehlen von Eigenschaften, die die Eukaryonten besitzen, oder im gemeinsamen Besitz von Merkmalen, die auch bei diesen auftreten.In den beiden Klassen sind Ähnlichkeiten im Bau und der Teilung der Zellen, in der chemischen Zusammensetzung der Zellwände, den Reservestoffen und in der Oxydation von H²S zu S und H²SO⁴ zu erkennen.Bei photosynthetischen Bakterien finden sich Eigenschaften beider Klassen, ohne daß man ihnen eine Übergangsstellung zuerkennen könnte.Das wichtigste Unterscheidungsmerkmal ist immer noch das den Bakterien abgehende Gleitvermögen bei der Mehrzahl der gefärbten und farblosen Cyanophyceen. Damit dürfte die Zellorganisation zusammenhängen, wie sie sich auch im gelartigen Protoplasma, dem Fehlen echter Vakuolen, dem Vorkommen von Gasvakuolen und den Plasmaverbindungen zwischen den Zellen zeigt. Sie ermöglicht die Erreichung einer viel höheren morphologischen Differenzierung verglichen mit den Bakterien.Es wird angedeutet, wo die Forschung einsetzen könnte, um die bestehenden Unklarheiten aufzuhellen.

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Summary The result of a renewed survey of the characters of Cyanophyceae and Bacteria is again that, as Procaryonts, they have certain features in common which, however, do not support the idea of natural relationship.Similarities consist either in the lack of properties found in Eucaryonts, or in the joint possession of features also existing in these.Between both classes there are similarities in the structure and division of the cells, in the chemical composition of the cell-walls, in reserve substances, and in the physiological oxydation of H²S to S and sulfuric acid.In the Photosynthetic Bacteria there are properties of both classes. They may not, however, be considered as intermediate.The most important difference is still the gliding movement exhibited by the majority of pigmented and colourless Cyanophyceae but never found in Bacteria. This appears to be correlated to the organization of the cells as also manifested by the gel-like protoplasm, the lack of true vacuoles, the occurrence of gas vacuoles, and the plasmatic connections between the cells. It permits a much more complex organization compared with that of Bacteria.Hints are given as to where further investigations might result in clearing the picture.

     

Blasenzellen im Bindegewebe des Schlundrings von Cepaea nemoralis L. (Gastropoda,Stylommatophora)

Zusammenfassung Experimentelle Untersuchungen am Schlundringbindegewebe von Cepaea nemoralis haben ergeben, daß — abgesehen von einigen Blutzellen—allein die Blasenzellen befähigt sind, injiziertes Ferritin aufzunehmen. Diese Substanz gelangt aus der Hämolymphe der Körperhöhle über das Gefäßsystem durch das Endothel der Kapillaren in die interzellulären Räume des Bindegewebes und von dort ausschließlich zu den Blasenzellen. Elektronenmikroskopisch zeigt sich, daß die Blasenzellen das Ferritin wahrscheinlich nur durch Endozytose im Bereich des Spaltenapparates aufnehmen. Das Ferritin wird nicht von der Zelle abgebaut, sondern auf engstem Raum, zum Teil in parakristalliner Anordnung, in Endosomen gespeichert.Die Fähigkeit der Blasenzellen, Fremdstoffe selektiv aufzunehmen, läßt vermuten, daß sie eine analoge Bedeutung für die Gastropoden haben wie die Pericardialzellen für Insekten oder das Retikuloendotheliale System für die Vertebraten.

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Globular cells of the ganglionic connective tissue sheath of Cepaea nemoralis L. (gastropoda, stylommatophora)

Summary Experimental investigations of the ganglionic connective tissue sheath of Cepaea nemoralis have shown, that — except for some blood cells — only the globular cells are capable for the uptake of injected Ferritin. This substance gets out of the hemolymph of the body cavity through the blood-vessels and capillaries, across the collagenous connective tissue into the cytoplasm of the globular cells. The globular cells take up the Ferritin by endocytosis, exclusively by the invagination of the Spaltenapparat. The Ferritin remaines accumulated in endosomes sometimes having a paracrystalline pattern. Because of their capability to incorporate and accumulate injected substances, the globular cells have been compared with the pericardial cells of insects respectively with the reticuloendothelial system of vertebrates.

Frau Prof. Dr. Angela Nolte danke ich für anregende Diskussion, Frau Dingerdissen und Herrn Kappert für technische Hilfe.     

Zur Frage der Exocytose im Vorderlappen der Hypophyse

Zusammenfassung Serienschnitte vom Vorderlappen der Rattenhypophyse wurden elektronenmikroskopisch untersucht, um das Verhalten der Granula bei der Hormonabgabe aufzuklären. — Granula werden einzeln oder zu mehreren durch Exocytose aus der Zelle ausgeschleust. Serienschnitte lassen erkennen, daß granulahaltige Vakuolen, die innerhalb des Zytoplasmas in einer Schnittebene zu liegen scheinen, sich bereits im Extrazellularraum befinden. Die Granula gelangen nicht als Ganzes in die Blutbahn, sondern unterliegen einem Auflösungsprozeß. Hierbei verlieren sie an Massendichte. Wir nehmen an, daß für ihre Lyse und die Freisetzung der Hormone Milieuveränderungen und Diffusionsvorgänge von Bedeutung sind. Neben der Exocytose von Granula scheinen der Zelle noch andere Wege offen zu stehen, um hormonal wirksame Stoffe freizusetzen.

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On the problem of exocytosis in the anterior pituitary

Summary The question of the granular extrusion from normal anterior pituitary cells of the rat was investigated electromicroscopically (serial sections). Granules are released from the cell either separately or several together by exocytosis. Serial sections indicate that vacuoles containing granules appear in sections taken within the cytoplasm, but are actually situated in the extracellular space. The granules are dissolved, i.e. do not enter into the blood stream. During this process they partially loose electron density. Their lysis and the release of hormones is believed to be due to a change in the milieu and to a process of diffusion. Besides exocytosis of granules possibly other mechanisms of release of hormonally active components exist.

Herrn Prof. Dr. Werner Rotter, Homburg (Saar), zur Vollendung des 75. Lebensjahres in Dankbarkeit gewidmet.     

Das Subfornikalorgan und seine Beziehungen zu dem neurosekretorischen System im Zwischenhirn des Frosches

Zusammenfassung Das Subfornikalorgan von Rana esculenta und Rana temporaria liegt am Zusammenfluß dreier Ventrikel in der Pars ventromedialis oder septalis des Telencephalon und weist einen bei Säugetieren nicht erkennbaren Bauplan in drei Zonen oder Schichten auf. Die innere Zone wird von einem glomerulumartigen Gefäßsinus mit perivaskulärem Raum dargestellt. Große, nur von Gliamembranen getrennte Vakuolen umgeben als mittlere Zone das Gefäß. Diese Schicht ist praktisch zellfrei. Die äußere Schicht wird im ventrikulären Bereich von sehr unterschiedlich gebauten Ependymzellen gebildet. Sie können hochprismatisch bis endothelartig platt sein. Die anderen dem Gehirn zugewandten Seiten der dritten Zone bestehen aus Gliazellen, unter denen drei Zellarten gefunden werden, die keine Ähnlichkeit mit den Parenchymzellen der Säugetiere haben. Im basalen Bereich kommen Zellen vor, deren Cytoplasma sich mit Chromhämatoxylin und Aldehydthionin tingiert und die faserige Fortsätze bilden. Auch im Ependym und zwischen den Vakuolen werden in Einzelfällen Gomori-positive Substanzen gefunden.Durch osmotische Belastung und Hypophysektomie der Tiere wurde versucht, Bahnen zwischen Nucleus praeopticus und Subfornikalorgan darzustellen. Es konnte gezeigt werden, daß zwischen beiden Bezirken des Gehirns eine Verbindung besteht, deren Hauptweg über den Commissurenwulst der Commissura anterior und Commissura pallii anterior zum Subfornikalorgan führt. Unter experimentellen Bedingungen ließen sich auch die im Normalfall nur selten vorkommenden Gomori-positiven Substanzen im Ependym und zwischen den Vakuolen regelmäßiger nachweisen.Der Drei-Schichten-Bau, in dem sich die Flüssigkeitssysteme Blut und Liquor unter Vermittlung eines dritten — dem Vakuoleninhalt — gegenüberstehen, und die Verbindung zum neurosekretorischen System des Zwischenhirns werden für die Funktion des Organs als bedeutsam erachtet.     

Die Zellstrukturen des Dünndarmepithels in ihrer Abhängigkeit von der physikalisch-chemischen Beschaffenheit des Darminhalts

Zusammenfassung Die Kenntnis der Mikromorphologie der Saumzellen des Dünndarmepithels wird in einigen Punkten ergänzt (Ausbildung des Terminalgespinsts, Zusammenhang von endoplasmatischem Retikulum und perinukleärer Zisterne, Centrosom).Durch Erniedrigung und Erhöhung des osmotischen Drucks im Darminhalt werden die in den verschiedenen Membransystemen der angrenzenden Zellen eingeschlossenen flüssigen Mischphasen beeinflußt. Die sich hierbei ergebenden Veränderungen von Form, Größe und Dichte der Zelle und ihrer Komponenten werden beschrieben. Der Weg des Wassers führt durch die Epithelzellen über die epithelialen Interzellularräume in den subepithelialen Raum. Einige Eigenschaften der verschiedenen Membranen der Zelle werden besprochen. Die flache Form der Sacculi in den Golgi-Zonen und der Cysternen des endoplasmatischen Retikulums wird darauf zurückgeführt, daß der osmotische Druck in diesen Räumen niedriger liegt als im angrenzenden Cytoplasma. Es wird vermutet, daß aktive Transportleistungen der Membranen des endoplasmatischen Retikulums zu einem Kreislauf von Stoffen zwischen Kern und Cytoplasma führen.

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Teilweise vorgetragen auf der 9. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Elektronenmikroskopie in Freiburg, Oktober 1959.

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Durchgeführt mit dankenswerter Unterstützung durch das Kultusministerium des Landes Nordrhein-Westfalen und die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Physiologische Untersuchungen zur Atmung von Vibro luminosus Beijerinck

Zusammenfassung Es werden Atmungsmessungen mit dem Warburgapparat und mit dem Ultrarotabsorptionsschreiber in Verbindung mit der Registrierung der Lichtemission (SEV) an Vibrio luminosus beschrieben. Sie sollen der Charakterisierung der Beziehungen zwischen Atmung und Bioluminescenz unter verschiedenen Umwelteinflüssen dienen. Die Größenunterschiede im O₂-Verbrauch bei endogener und exogener Atmung werden aufgezeigt. Parallele Registrierungen von CO₂-Abgabe und Lichtemission führen zu der Annahme, daß die Induktion der Luciferase erst zu einem Zeitpunkt der Zellentwicklung erfolgt, in dem der Atmungsstoffwechsel bereits absinkt. Das läßt auf das Vorliegen eines spezifischen Regelmechanismus schließen.Ein Vergleich der Empfindlichkeit von Atmung und Bioluminescenz gegenüber toxischen Substanzen bestätigt die bereits früher vermutete höhere Sensibilität der Bioluminescenz, die beim Nachweis biologisch aktiver Substanzen auch meßtechnische Vorteile aufweist. Untersuchungen des O₂-Verbrauchs bei verschiedenen Temperaturen und pH-Werten dienen der weiteren Charakterisierung von Vibrio luminosus und werden mit den entsprechenden Bioluminescenzmessungen verglichen.

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Physiological studies in respiration of Vibrio luminosus Beijerinck

Summary Manometric and infrared analyses of gas exchange and light measurement with photomultipliers are used to investigate Vibrio luminosus, particularly the relation between respiration and bioluminescence under different conditions. The difference of the oxygen consumption of endogenous and exogenous respiration is shown. Side by side recording of CO₂-production and light emission yields a result suggesting an induction of the enzyme luciferase at a decided state of the cell development and a regulating mechanism.A comparison of the sensitivity of respiration and of light emission to poisonous substances shows a greater susceptibility of the bioluminescence. Therefore bioluminescence can be used for the detection of air pollutants and other industrial substances damaging cells. The dependence of respiration from the temperature and diverse values of pH has been studied.

     

Zur Elektronenmikroskopie der Kerneinschlüsse im menschlichen Nebenhodenepithel

Zusammenfassung Es werden verschiedene Typen von Einschlußkörperchen im Karyoplasma der Epithelzellen des menschlichen Nebenhodenepithels beschrieben. Die verschieden strukturierten Kerninklusionen werden als eine Differenzierungsreihe aufgefaßt. Sie beginnt mit kleinen rundlichen Körperchen aus feinfädigem Material und führt über die Ausbildung von Anhäufungen dichter homogener Kugeln zu großen Vakuolen wechselnden Inhaltes.

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Summary Different types of inclusion bodies are described in the karyoplasm of the epithelial cells of the human epididymis. The structural differences between these inclusions are interpreted as being indicative of consecutive stages in the process of their formation. Thus small, spherical bodies consisting of a fine fibrous material are believed to be the initial stages in the formation of the inclusion bodies whereas the dense, homogenous globules are thought to represent a later stage. Large vacuoles containing different materials are regarded as the final stage in this process of differentiation.

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Herrn Professor Dr. W. Bargmann zum 60. Geburtstag gewidmet.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Der Abbau körpereigener Substanzen in dem Flußkrebs Orconectes limosus während des Hungerns

Zusammenfassung In frisch gefangenen Flußkrebsen und solchen, die 15 bzw. 41 Tage gehungert hatten, wurde der Bestand an Lipiden, Kohlenhydraten, freien Aminosäuren und Proteinen bestimmt. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Es wird geschlossen, daß der Energiebedarf in den ersten 15 Hungertagen überwiegend aus den Lipiden, anschließend aus Proteinen gedeckt wird. Die Kohlenhydrate spielen als energieliefernde Substanzen eine untergeordnete Rolle; die beobachtete Abnahme der Gesamtkohlenhydrate betrifft vor allem die Trehalose.

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Consumption of body constituents during starvation in the crayfish, Orconectes limosus

Summary The amounts of lipids, carbohydrates, free amino acids, and proteins were determined in freshly caught crayfishes and in crayfishes that had starved for 15 or 41 days. The results are summarized in Table 1. It is concluded that in the first two weeks of starvation the lipids are the main source of energy production, afterwards the proteins. Carbohydrates are of minor importance in energy metabolism. Of all carbohydrates the amount of trehalose shows the greatest reduction during starvation.

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Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.     

Pinocytose und Bewegung von Amöben

Zusammenfassung Der vakuoläre Apparat von Amoeba proteus und Chaos chaos enthält einen Vakuolentyp von bisher noch ungeklärter Herkunft und Funktion. Diese Vakuolen werden nicht durch Endocytose gebildet und sind daher keine Endosomen. Sie sind für die Regeneration der Zellmembran verantwortlich und daher Exocytosevakuolen.Nach cytochemischen Untersuchungen werden die Exocytosevakuolen von den Dictyosomen des Golgiapparates gebildet. Der Golgiapparat der Amöben besitzt damit sowohl wichtige morphogenetische als auch sekretorische Funktionen. Er ist nicht nur für eine ständige Restitution des Plasmalemmas verantwortlich, sondern auch entscheidend an der Synthese der dem Plasmalemma aufgelagerten Mucoidschicht beteiligt; er entspricht funktionell dem Golgiapparat vieler Metazoenzellen, der heute als Membrandepot sowie als Bildungsstätte von Mucopolysacchariden gilt.Die Problematik des cytochemischen Nachweises von sauren Mucopolysacchariden sowie die Bedeutung der Exocytose für den Membranturnover von Amöben werden diskutiert.

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Pinocytosis and locomotion of amoebaeIII. The function of the Golgi Apparatus of Amoeba proteus and Chaos chaos

Summary The vacuolar apparatus of Amoeba proteus and Chaos chaos contains a type of vacuoles of up to now unknown origin and function. These vacuoles do not arise from endocytosis and therefore are not identical with endosomes. They are responsible for the regeneration of cell membrane and represent exocytotic vacuoles.Cytochemical investigations reveal that the exocytotic vacuoles are formed by the dictyosomes of the golgi apparatus. Therefore, the golgi apparatus of both species of amoebae has a morphogenetic as well as a secretory function. He is not only responsible for the continous forming of new plasmalemma, but also engaged in synthesis of the mucous layer of the cell membrane. In consequence he is comparable in function with the golgi apparatus of many metazoan cells, regarded now as a membrane depot as well as a generation center of mucous substances.The problems of cytochemical identification of acid mucopolysaccharides and the importance of exocytosis for membrane turnover of amoebae are discussed.

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Die Untersuchungen wurden durch eine Sachbeihilfe der Deutschen Forschungsgemeinschaft ermöglicht.     

Die Rolle des endoplasmatischen Retikulums bei der Genese derChara-Statolithen

Zusammenfassung Die Genese derChara-Statolithen beginnt mit der Bildung strukturarmer Cytoplasmaareale, die ein fibrilläres Netzwerk, aber keine weiteren Zellorganellen enthalten. Diese Areale sind partiell von glatten Zisternen begrenzt, die häufig mit rauhen Zisternen des endoplasmatischen Retikulums (ER) kommunizieren. Wir vermuten, daß glatte Zisternen des ER die Areale umwandern und schließlich vollständig miteinander fusionieren. Während Doppelmembranen die Areale begrenzen, liegen die reifen Statolithen in von einfachen Membranen umschlossenen Kompartimenten. Wir diskutieren deshalb eine Membrantransformation, bei der die innere ER-Membran aufgelöst wird. Schließlich erfolgt eine Anhäufung kristalliner Substanzen in den neu gebildeten Kompartimenten, die so die erforderliche Dichte erhalten, um als Statolithen zu funktionieren.

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The role of the endoplasmlc reticulum in genesis ofChara-statoliths

Summary The genesis ofChara-statoliths begins with the formation of cytoplasmic areas containing a fibrillar network, but no other cell organells. These areas are partially bordered by smooth cisternae which often communicate with rough cisternae of the endoplasmic reticulum (ER). We suppose that smooth cisternae of the ER encircle the areas and finally fuse. Whereas the areas are surrounded by double membranes, the mature statoliths lie in compartments enclosed only by single membranes. Therefore we discuss a transformation of the inner ER-membrane resulting in its total dissolution. Finally crystalline substances are accumulated in the new built compartments. These substances contribute to the necessary density enabling the compartment to function as statoliths.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft und die Stiftung Volkswagenwerk. M. I. R.-G. erhielt ein Forschungsstipendium vom II Plan de Desarrollo, Madrid, Spanien.     

Intensitätsmessungen an Röntgen-Bremsstrahlung im Energiebereich von 200 bis 10 eV

Zusammenfassung Die Thermolumineszenz in Lithiumfluorid-Einkristallen läßt sich für die Messung der Intensität von Röntgen-Bremsstrahlung mit Energien bis zu ca. 13,5 eV ausnutzen. Es wurde eine Apparatur entwickelt, mit welcher bei Röhrenspannungen von 600 bis 10 Volt Röntgen-Bremsstrahlung mit hinreichender Intensität erzeugt werden kann. Die hohe Empfindlichkeit von LiF auch für niederenergetische Strahlung ermöglichte die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der Intensität ultraweicher Bremsstrahlung und der Erzeugungsspannung, der bisher weder experimentell noch theoretisch eindeutig dargestellt werden konnte. Die Meßergebnisse lassen vermuten, daß die integrale Intensität von extrem energiearmer Röntgen-Bremsstrahlung aus Festkörper-Anoden dem Quadrat der effektiven Erzeugungsspannung bzw. kinetischen Energie der Elektronen beim Eintritt in die Anode proportional ist.

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Intensity measurements of bremsstrahlung in the 200 to 10 eV region

Summary Thermoluminescence in LiF single crystals offers the possibility of measuring the intensity of bremsstrahlung with energies down to about 13.5 eV. An apparatus was developed which permits the production of sufficiently intense X-ray continua with voltages of 600 to 10 V. The high sensibility of LiF also for low-energy radiation made it possible to study the relation between the intensity of the ultrasoft X-ray continuum and the tube voltage. The past experimental and theoretical studies showed varying results in this respect. The results of the present experiments allow the conclusion that the integral intensity of extremely low-energetic bremsstrahlung produced in solid-state anodes is proportional to the square of effective tube voltage,i.e. the kinetic energy of the electrons striking the anode.

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Dedicated to Prof. Dr. Dr. h. c. mult. B. Rajewsky on the occasion of his 80th birthday.

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Herrn Prof. Dr. B. Rajewsky möchte ich an dieser Stelle sehr herzlich dafür danken, daß er mir die Möglichkeit gewährte, diese Arbeit in seiner Arbeitsgruppe durchzuführen. Seine stete Unterstützung und die lehrreichen Diskussionen mit ihm waren mir von großem Wert. Auch den Herren Prof. Dr. W. Pohlit, Dr. G. M. Schmidt-Burbach, Dr. L. Wojtech und Dr. H. Carbajal Aced verdanke ich viele nützliche Anregungen und kritische Hinweise.     

Histochemische Calcium-Lokalisation in der Skelettmuskulatur des Frosches

Zusammenfassung Im Bauchmuskel des Frosches kann durch Fixation mit Oxalathaltiger Glutaraldehydlösung nach der Methode von Carasso und Farvard (1966) Calcium gefällt werden. Die Niederschläge liegen im Longitudinalsystem und zeigen daher einen höheren Calciumgehalt dieser Struktur an. Dieser Befund steht im Einklang mit der Auffassung, daß die Calciumpumpe auf das Longitudinalsystem beschränkt ist.

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Histochemical localization of calcium in frog skeletal muscle

Summary In the abdominal muscle of the frog calcium was precipitated by fixation with an oxalate containing glutaraldehyde solution after the method of Carasso and Favard (1966). The precipitates are located within the longitudinal system and indicate a high calcium concentration of this structure. This finding is consistent with the view that the calcium pump is confined to the longitudinal system.

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Der Herr Kultusminister des Landes Nordrhein-Westfalen unterstützte die Untersuchung durch eine Sachbeihilfe aus Überschußmitteln des WDR.

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Zum Teil vorgetragen auf der 13. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Elektronenmikroskopie e.V. vom 17.–21. 9. 1967 in Marburg im Rahmen eines Referates über Ionenlokalisation.