Synchronous activation of the alleles coding for the S-form of the NADP-dependent malate dehydrogenase during mouse embryogenesis

Summary The first appearance during mouse development of different allelic products was studied using the supernatant (S-)form of NADP-dependent MDH. Heterozygote offspring were produced by cross-breeding the strains C3H and CBA, and the embryos were taken at various developmental stages. The electrophoretic examination revealed no enzyme activity in unfertilized ova and preimplantation stages. After implantation, an isoenzyme pattern was seen for the first time at day 10 (228 hrs after fertilization), representing the 3 different heteromers of this tetrameric enzyme in binomial distribution. 240 hrs after fertilization, the 5-banded pattern to be expected in the heterozygotes was complete. Measurements of enzyme activity revealed a strong activity increase at about 240 hrs. The results indicate that the S-form of NADP-MDH appears rather late in development and that the two alleles tested at this gene locus commence functioning synchronously.

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Zusammenfassung Das erstmalige Auftreten der Produkte verschiedener Allele eines Genlocus während der Embryogenese wurde am Beispiel der S-NADP-MDH bei der Maus untersucht. Heterozygote Nachkommen der Kreuzung C3HxCBA wurden in verschiedenen Embryonalstadien entnommen und auf Enzymaktivität geprüft. Unberfruchtete Eier sowie präimplantative Stadien zeigen elektrophoretisch keine Aktivität. Im postimplantativen Embryo tritt erstmals am 10. Tag (228 Std nach Befruchtung) ein Elektrophoresemuster auf; die 3 Heteromere des tetrameren Isoenzyms sind in binomialer Verteilung sichtbar. 240 Std nach Befruchtung ist das erwartete 5-Bandenmuster des Heterozygoten komplett. AktivitätsMessungen zeigen einen steilen Anstieg der Enzymaktivität bei 240 Std. Diese Befunde lassen sich dahingehend interpretieren, daß die beiden untersuchten Allele relativ spät in der Embryonalentwicklung synchron ihre Syntheseaktivität aufnehmen.

     

Interferenzmikroskopische und cytophotometrische Untersuchungen zur Analyse von Zellkernen

Zusammenfassung In vergleichenden interferenzmikroskopischen und cytophotometrischen Untersuchungen wurde versucht, die Globulinfraktion von Zellkernen quantitativ zu erfassen. Dazu wurden Thymuslymphozyten und nach Behrens isolierte Leberzellkerne der Ratte und Nierenzellkerne vom Schwein im Ausstrichpräparat bis zu 30 Std in physiologischer Kochsalz- und Tyrodelösung extrahiert. Die Abnahme der Kerntrockenmasse wurde interferenzmikroskopisch gemessen und der DNS-, Histon- und Gesamtproteingehalt cytophotometrisch bestimmt (Feulgen-Reaktion, Färbung mit Gallocyanin-Chromalaun, Fastgreen bei pH 8 und pH 2, Naphtholgelb S).Bei Verwendung von Glycerin als Eindeckmittel fand sich bei Leberzellkernen nach Extraktion mit 0,14 m NaCl-Lösung von 3–5°C eine Trockengewichtsabnahme von 18% nach 2 Std, von 29% nach 10 Std und von 34% nach 30 Std. Bis zu 2 Std wurden Proteine, nach 10 Std Nukleohistone extrahiert. Da der nach 2 Std gemessene Proteinverlust gut mit dem Globulingehalt von Leberzellkernen übereinstimmt, wurde offenbar die Globulinfraktion erfaßt. Nach Extraktion mit Tyrodelösung bei Zimmertemperatur lag der Substanzverlust in der gleichen Größenordnung (2 Std: 12%, 10 Std: 20%, 30 Std: 29%).Bei Verwendung von Tyrodelösung als Eindeckmittel blieb nach Extraktion isolierter Nierenzellkerne mit 0,14 mNaCl-Lösung die Kerntrockenmasse bis zu 2 Std unverändert, da die Globulinfraktion schon während der interferenzmikroskopischen Messung in Lösung geht. Auch bei Thymuslymphozyten fand sich erst nach 24 Std ein Verlust von 18% der Kerntrockenmasse durch Extraktion von DNS und Histonen.Während der Suspension von Thymusgewebe in 0,14 mNaCl-Lösung nahm innerhalb von 4 Std das Kerntrockengewicht um 40% zu, wahrscheinlich infolge Proteinaufnahme.Die gewonnenen Ergebnisse werden hinsichtlich der Fehlerquellen und im Vergleich zu cytophotometrischen Messungen und biochemischen Globulinbestimmungen diskutiert.

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Analysis of cell nuclei with the interference-microscope and cytophotometryI. Determination of globulins

Summary The globulinfraction of cell nuclei was determined by dry mass determinations in comparison with cytophotometric measurements.Lymphocytes from the thymus gland, and liver nuclei from the rat and kidney nuclei from the pig, isolated with Behrens' technique, were extracted in smears, up to 30 hrs, in physiological saline and tyrode solution. The decrease of nuclear dry mass was measured with the interference microscope, and the content of DNA, histones and total proteins was determined by cytophotometry (Feulgen-reaction, staining with gallocyanin chrome alum, fast green at pH 8 and pH 2, naphtol yellow S).Using glycerol as embedding medium, after extraction with 0,14 M saline at 3—5° C the dry weight of liver nuclei decreased by 18% after 2 hrs, by 29% after 10 hrs and by 34% after 30 hrs. Nuclear proteins were extracted up to 2 hrs, nucleo-histones were removed after 10 hrs. Since the loss of proteins is in good agreement with the globulin content of liver nuclei, obviously the nuclear globulins have been extracted until 2 hrs. After extraction with tyrode solution at room temperatue, the loss of dry matter was in the same range (2 hrs: 12%, 10 hrs: 20%, 30 hrs: 29%).Using tyrode solution as embedding medium, the dry weight of kidney nuclei remained unchanged for 2 hrs when extracted with 0,14 M saline, since the globulin-fraction is lost while nuclei are measured by interferometry. With thymocytes only a loss of 18% of nuclear dry weight was found after 24 hrs due to removal of DNA and histones.Suspending the thymus gland in 0,14 M saline, the nuclear dry weight increased by 40% in 4 hrs, probably due to adsorption of proteins.The results were discussed in the light of the errors of the measurements and compared to biochemical and histochemical datas.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Chromosome aberrations in preimplantation stages of mice after treatment with triazoquinone

Summary 10-to 12-week-old (101xC3H)F₁ female mice were treated with 0.25 mg/kg triazoquinone (T) during the preovulatory phase of oogenesis. Immediately after administration they were mated with untreated males of the same strain and age. 68 hrs after detection of a vaginal plug checked for hourly, the fallopian tubes of the control and experimental females were flushed out. The cleavage stages were cytologically prepared and chromosome analysis was performed during the early morula stage.A significant increase in the incidence of structural and numerical chromosome aberrations was observed in the embryos of the experimental series. Furthermore, the embryos which had developed from triazoquinone-treated oocytes showed a significant decrease in the number of blastomeres per embryo. These results of chromosome aberrations in experiment and control embryos were compared to earlier finding in metaphase-II oocytes, 2 cell stages and in dominant lethal tests in order to discuss the problem of elimination of spontaneous and induced chromosome aberrations during preimplantation development.

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Zusammenfassung 10–12 Wochen alte (101xC3H)-F₁-Hybridmäuse wurden in der präovulatorischen Phase der Oogenese mit 0,25 mg/kg Triazoquinon (T) behandelt. Die Weibchen wurden unmittelbar nach der Behandlung mit unbehandelten Männchen desselben Stammes und Alters verpaart. Stündlich wurde Vaginalpfropf geprüft. 68 Std nach festgestelltem Vaginalpfropf wurden die Eileiter der Versuchs-und Kontrollweibchen durchgespült. Die gewonnenen Furchungsstadien wurden cytologisch aufgearbeitet und die Chromosomen der frühen Morulastadien analysiert. In der Versuchsserie konnten wir einen signifikanten Anstieg der strukturellen wie auch der numerischen Aberrationen in den analysierten Embryonen feststellen. Außerdem zeigten die Embryonen, die sich aus den triazoquinonbehandelten Eizellen entwickelten, eine signifikant verringerte Anzahl an Blastomeren pro Embryo. Die Befunde der vorliegenden Arbeit werden mit den Ergebnissen aus früheren Arbeiten an Metaphase II-Oocyten, 2 Zellstadien und mit der dominanten Letalmutationsmethode verglichen, um das Problem der Elimination spontaner und induzierter Chromosomena berrationen in der präimplantativen Entwicklung zu diskutieren.

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This work was sponsored by the Deutsche Forschungsgemeinschaft     

Role of environment during diapause on the phenology of Chrysoteuchia topiaria (Lepidoptera: Pyralidae)

The time prepupae of Chrysoteuchia topiaria (Zeller) collected from the field required to complete diapause development, pupate and emerge as adults decreased progressively during winter. Short daylengths (12 hr light, 12 hr dark) retarded development during diapause and the subsequent adults emerged later than those insects exposed to long days (16 hr light, 8 hr dark). Also, the time required for adults to emerge decreased as temperature increased. Diapausing insects remained sensitive to short photoperiods through the winter and beyond the transition from short to long days in spring. However, the phenological emergence of adults does not occur solely because a particular threshold of photoperiod or temperature was exceeded whereby development resumed, but rather, because of the cumulative effects of time, temperature and daylength during diapause.

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Zusammenfassung Chrysoteuchia topiaria (Zeller) überwintert als Präpuppe, verpuppt sich im Frühjahr und schlüpft dann als Imago Ende Mai und im Juni. Die Falter legen Eier, die innerhalb 10–14 Tagen schlüpfen, und die entstehenden Raupen sind im Oktober erwachsen und diapausieren als Präpuppen. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Wirkungen von Temperatur und Photoperiode während der Diapause-Entwicklung auf die nachfolgende Phänologie dieses univoltinen Rasenzünslers.Die Zeit, welche im Freien gesammelte Präpuppen benötigten, um die Diapause-Entwicklung zu vollenden, sich zu verpuppen und als Falter zu schlüpfen, nahm während des Winters fortschreitend ab. Kurztag (12 Std Licht, 12 Std Dunkelheit) verzögerte die Entwicklung während der Diapause und die folgenden Erwachsenen schlüpften später als diejenigen, die Langtag (16 Std Licht, 8 Std Dunkelheit) ausgesetzt waren. Ebenso verringerte sich die Zeit, die bis zum Schlupf der Falter gebraucht wurde in dem Maße, wie die Temperatur anstieg. Die diapausierenden Insekten blieben während des Winters und auch nach dem Übergang von Kurzzu Langtag im Frühling für Kurztag sensibel. Jedoch phänologisch tritt der Schlupf der Falter nicht allein deshalb ein, weil die entsprechenden Schwellenwerte für Tageslänge und Temperatur überschritten wurden und damit die Entwicklung wieder aufgenommen werden konnte, sondern vielmehr infolge der kumulativen Wirkung von Zeit, Temperatur und Tageslänge während der Diapause.

     

Activity of some enzymes in Physarum polycephalum

Summary The activities of seven enzymes were studied during the first 24 h of spherule formation (differentiation) in cultures of Physarum polycephalum. These enzymes were: isocitrate dehydrogenase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, acid phosphatase, phosphodiesterase, -glucosidase, and histidase. Isocitrate dehydrogenase and glucose-6-phosphate dehydrogenase showed a decrease, glutamate dehydrogenase and phosphodiesterase increased about eight-fold, acid phosphatase about two-fold, -glucosidase showed an activity peak at about 15 h after starvation which decreased, after 24 h to its original value, and histidase showed no significant activity change during the period. The inhibition of protein synthesis by cycloheximide resulted in a decrease of enzymic activity at all times during the process, whereas the inhibition of RNA synthesis by actinomycin D had no effect during the early stages of spherulation but resulted in a rather rapid decrease of enzymic activity when added 21 h after the initiation of spherule formation. Attempts to induce higher enzymic activities during spherulation above the levels already observed were unsuccessful.

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Zusammenfassung Der Aktivitätsverlauf, von sieben Enzymen wurde während der ersten 24 Std der Mikrosklerotienbildung verfolgt. Es handelte sich um die Enzyme: Isocitratdehydrogenase, Glucose-6-Phosphat Dehydrogenase, Glutamat-dehydrogenase, saure Phosphatase, Phosphodiesterase, -Glucosidase und Histidase. Isocitratdehydrogenase und Glucose-6-Phosphat Dehydrogenase nahmen während dieser Zeit ab, Glutamatdehydrogenase und Phosphodiesterase stiegen auf das 8fache des Ausgangswertes, saure Phosphatase auf das 2fache. -Glucosidase zeigte ein Aktivitätsmaximum nach ungefähr 15 Std, das aber nach etwa 24 Std wieder bis zu dem Ausgangswert abnahm, während Histidase sich nicht signifikant veränderte. Die Hemmung der Proteinsynthese durch Cycloheximid resultierte zu jedem Zeitpunkt in einer sofortigen Abnahme der Enzymaktivität, während die Inhibition der RNS-Synthese in der ersten Zeit ohne Effekt war, jedoch bei einer Zugabe nach 21 Std nach der Induktion der Spherulation eine ziemlich schnelle Abnahme der Enzymaktivität bewirkte. Versuche, die Enzymaktivitäten zusätzlich zu den schon beobachteten zu induzieren, schlugen fehl.

     

Der freie Raum synchroner Chlorella

Zusammenfassung Der freie Raum innerhalb der Zellwand von Chlorella fusca wurde nach einer Verdünnungsmethode mit ¹⁴C-mannit bestimmt. ³⁶Cl-Perchlorat ist wegen des Donnan-Effekts weniger geeignet. Korrektur für außen anhaftendes Wasser wurde mit ¹⁴C-Dextran durchgeführt. Während der Lichtphase (16 Std) des Wachstumscyclus nimmt der freie Raum von 11 auf 4% des Zellvolumens ab, und er nimmt während der ersten 8 Std der Dunkelphase (12 Std) wieder zu. Während der Lichtphase vermindert sich, nach dem Volumen des freien Raums zu urteilen, die Zellwanddicke; offenbar bleibt die Zellwandsynthese gegenüber dem Zellwachstum zurück.

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The free space of synchronous Chlorella

Summary The free space in the cell wall of Chlorella fusca has been determined by a dilution method with ¹⁴C-mannitol. Owing to a Donnan effect, ³⁶Cl-perchlorate is less suitable, ¹⁴C-dextran was used to correct for external water. During the light phase (16 h) of the generation cycle, the free space decreases from 11 to 4% of the cell volume. It increases again during the first 8 h of the dark phase (12 h). During the light phase, the cell wall, as judged by the free space volume, thins; apparently cell wall synthesis does not fully kepp in step with cell growth.

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Herrn Prof. Dr. O. Kratky zum 70. Geburtstag gewidmet.     

A cytogenetic analysis of oocytes from Macaca mulatta and Nemestrina matured in vitro

Summary Cytogenetic analysis of first and second metaphase configurations of oocytes from M. mulatta and M. nemestrina matured in vitro were carried out. 76 diakinesis/metaphase I cells from M. mulatta obtained after 19–30 hrs of culture revealed an average chiasmata frequency per bivalent of 1.58 and 119 second metaphase cells all contained 21 pairs save for one cell with 22.51 oocytes from M. nemestrina cultured for 24–31 hrs revealed diakinesis/first metaphase configurations with an average chiasmata frequency of 1.52. 54 second metaphase cells were normal. Two peaks of timing for second metaphase were observed in both species.

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Zusammenfassung Eine cytogenetische Analyse der ersten und zweiten meiotischen Teilungen von Oocyten von M. mulatta und M. nemestrina wurde nach Reifung in vitro durchgeführt. 76 Diakinese/Metaphase I-Zellen von M. mulatta, die nach einer Kulturzeit von 19–30 Std gewonnen wurden, ergaben eine durchschnittliche Chiasmahäufigkeit von 1,58/Bivalent; von 119 Zellen der Metaphase II zeigten 21 Chromosomenpaare, während eine Zelle 22 Chromosomenpaare aufwies. 51 Oocyten von M. nemestrina zeigten nach einer Kulturzeit von 24 bis 31 Std Diakinese/Metaphase I-Konfigurationen mit einer durchschnittlichen Chiasmafrequenz von 1,52. 54 Metaphase II-Zellen waren normal. In beiden Species war die Zeitkurve der Metaphase II zweigipfelig.

     

Morphologische und chemische Untersuchungen über die Lipoide des hormonal stimulierten Ovars der Ratte

Zusammenfassung Die durch Hypophysen- und Chorion-Gonadotropin bewirkten Veränderungen an den Lipoiden des Ovars junger Ratten wurden licht- und elektronenmikroskopisch und chemisch untersucht.50 Std nach der subcutanen Injektion von FSH treten in den proliferierenden Follikel-epithelien vermehrt glattes ER und sudanophile (osmiophile) Körnchen auf. Entsprechend der Zunahme intracellulärer Strukturen und der sekretorischen Funktion steigt innerhalb der (auf das Ovarialgewicht bezogen) abfallenden Gesamtlipoide der Phosphatidanteil deutlich an, während der Steroidvorläufer Cholesterin, insbesondere der unveresterte Anteil abnimmt. Wird nach 50 Std zusätzlich HCG injiziert, so kommt es 24, mehr noch 72 Std später zu einer Zunahme von freien Ribosomen und Ergastoplasma. Innerhalb der allgemein stärker vascularisierten Corpora lutea zeigen einige Zellen Regressionen. Die Phosphatide steigen weiterhin stark, freies und verestertes Cholesterin allmählich an. Ein deutlicher Anstieg der zunächst reduzierten phosphatidgebundenen Linolsäure geht mit einem vergleichbaren Abfall der Arachidonsäure einher, die nach 72 Std zur Norm zurückkehrt.Das Ergebnis der Fettsäurenuntersuchung ist geeignet, die derzeitige Vorstellung von der Verwendung der (essentiellen) Linolsäure als der Vorläuferin der Arachidonsäure für den Aufbau von Steroiden und membranbildenden Phosphatiden zu stützen.

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Summary Changes of the lipids of the ovary following the administration of pituitary (FSH-) and chorionic gonadotropic (HCG-) hormones were studied in young rats by means of lightmicroscopy, electron microscopy, and chemical methods.50 hours after subcutaneous injection of FSH there was observed an increase in smooth ER and osmiophilic droplets in the proliferating follicle epithelia. Corresponding to the increase in structural substance and secretory function it was found a relative decrease of total lipids and of the steroid precursor cholesterol, mainly of the non-esterized portion, whereas the phosphatides were markedly increased. An additional application of HCG was given 50 hours after the first injection of FSH. It was followed within 24 hours and more markedly 72 hours later by an increase of free RNA-granules and ergastoplasm. In some of the corpora lutea showing a higher degree of vascularization regressive changes were observed. Phosphatides in the meanwhile continued to increase considerably, the free and esterized cholesterol were found moderately increased. A marked elevation of the earlier reduced phosphatide bound linoleic acid goes along with a comparable diminution of arachidonic acid. The arachidonic acid returns to normal after 72 hours.Following the explanation of other authors it is proposed that linoleic acid is the precursor of arachidonic acid which is utilized for the synthesis of steroids and structure forming phosphatides.

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Professor an der Universität Osaka, Japan.     

Über die RSN-Synthese bei Saccharomyces-Zellen nach photodynamischer Behandlung und nach Röntgenbestrahlung

Zusammenfassung Die RNS-Synthese inSaccharomyces- Zellen wird bis zu 10 Std nach photodynamischer Behandlung mit Thiopyronin und vergleichsweise auch nach Röntgenbestrahlung untersucht. Während die RNS-Synthese selbst nach Einwirkung hoher Röntgendosen bis zu 2 Std nach Bestrahlung in allen Zellen nur geringfügig gehemmt ist, dann aber in nicht mehr teilungsfähigen Zellen stark inhibiert wird, erfolgt die Blockierung der RNS-Synthese nach photodynamischer Behandlung in nicht mehr teilungsfähigen Zellen sofort, während die überlebenden, teilungsfähigen Zellen offensichtlich in ihrem Stoffwechsel nicht beeinträchtigt sind. Die Ergebnisse werden als weitere Bestätigung der Tatsache gewertet, daß die photodynamische Wirkung in Hefezellen nicht wie nach Röntgenbestrahlung hauptsächlich durch eine DNS-Schädigung verursacht wird, sondern wahrscheinlich durch sofortige Inaktivierung plasmatischer Strukturen.

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Synthesis of RNA inSaccharomyces after photodynamic treatment or irradiation with X-rays

Summary RNA synthesis inSaccharomyces has been investigated up to 10 h after X-irradiation or photodynamic treatment with thiopyronine and visible light. Even with high doses of X-rays RNA synthesis is only very slightly inhibited in all cells up to about 2 h after irradiation. Then RNA synthesis decreases strongly in cells which cannot divide. On the contrary, after photodynamic treatment the inhibition of RNA synthesis in cells which lost their colony-forming ability begins immediately. In cells not inactivated in colony-forming ability, RNA synthesis shows nearly the same extent as control cells.These results give further supports that inactivation by photodynamic action in yeast cells is not caused by DNA damage — which is the case after irradiation with X-rays — but by inactivating plasmatic structures.

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Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. mult. B. Rajewsky zum 80. Geburtstag gewidmet.

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Herrn Prof. Dr. W. Pohlit danken wir herzlich für intensive Diskussion der vorliegenden Ergebnisse.     

Investigations on the effect of „light break” on the nature of the endogenous rhythm in the flowering response of Biloxi soybean (Glycine,Max, L. merr.)

Zusammenfassung Biloxi-Soja-Bohnen (Glycine max. L. Merr) erhielten photoperiodische Cyclen, die aus 8-oder 9stündigen Lichtperioden und unterschiedlich langen Dunkelperioden bestanden. Die Dunkelperioden wurden zu verschiedenen Zeitpunkten durch halbstündiges Störlicht unterbrochen. Die Wirkung dieser unterschiedlichen Behandlungen wurde durch Messung der Blühreaktionen bestimmt.Ein Störlicht, welches in frühen Abschnitten der langen Dunkelperiode geboten wird, verhindert die Blütenbildung unabhängig von der Länge des Gesamtcyclus, dem die Pflanzen ausgesetzt werden. Diese Unterdrückung erreicht ihr Maximum mit einem Störlicht, welches 8 Std nach dem Beginn der Dunkelperiode wirkt; die Hemmung ist schwächer, wenn das Störlicht früher geboten wird. Ein Störlicht, das gegen Ende der Dunkelperiode geboten wird, reduziert die Blütenbildung ebenfalls. Dieser Effekt erreicht sein Maximum mit einem Störlicht, welches ungefähr 8 Std vor dem Ende der Dunkelperiode geboten wird, er wird mit abnehmender Länge der nach dem Störlicht folgenden Dunkelperiode kleiner. Die Wirkung von Störlicht, das zu anderen Zeiten während der Dunkelperiode geboten wird, hängt von der Länge des Gesamtcyclus ab. Bei Cycluslängen, die für Blütenbildung ungünstig sind, kann solches Störlicht blühfördernd wirken.

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Wit 7 Figures in the Text

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Supported in part by a National Science Foundation grant toKarl C. Hamner.     

Dosis- und Zeitabhängigkeit strahleninduzierter Chromosomenaberrationen in Rattenembryonen

Zusammenfassung 80 trächtige weibliche Wistarratten wurden am 13. Tag nach Konzeption einer Ganzkörperbestrahlung mit Dosen von 10 bis 400 R unterworfen. 0 bis 96 Std später wurden Primärkulturen der Embryonalzellen angelegt und Chromosomenanalysen vorgenommen.Unmittelbar nach Bestrahlung ist die Zahl der Zellen mit Chromosomenaberrationen nach allen Dosen gegenüber den Werten von 8 unbestrahlten Kontrolltieren erhöht und steigt bis zu 98,3% bei 400 R an. Die mittlere Bruchzahl pro Zelle erhöht sich von 0,03 bei den Kontrollen auf 4,88 nach 400 R. Bei Verlängerung der Intervalle zwischen Bestrahlung und Tötung der Tiere fällt die Zahl der Chromosomenaberrationen zunächst steil und nach 12 Std flacher ab, so daß nach allen Dosen innerhalb von 96 Std nahezu Kontrollwerte erreicht werden.Die Art der strahleninduzierten Aberrationstypen und ihr zeitlicher Verlauf werden verglichen mit Chromosomenaberrationen in schnell wachsenden Geweben erwachsener Säugetiere und Lymphocytenkulturen des Menschen.Die Mechanismen, die zu einer raschen Verminderung chromosomengeschädigter Zellen, vor allem in stark proliferierenden Geweben führen, werden diskutiert.

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Dose and time dependence of radiation-induced chromosome aberrations in bat embryosI. Irradiation during organogenesis

Summary 80 pregnant female rats (Wistar) were exposed to total body irradiation with doses from 10 to 400 R of X-rays. 0 to 96 h later primary cultures of embryonic cells were made and investigated for chromosome aberrations. Immediately after irradiation with all doses the number of cells with chromosome aberrations was increased as compared to untreated animals serving for control.The average breakage number per cell rises from the control value of 0.03 to 4.88 after exposure to 400 R. When the intervals between irradiation and killing of the animals were elongated the number of chromosome aberrations dropped drastically during the first 12 h. Later on, the decrease was slower. 96 h after irradiation with all doses the control values were nearly reached. Type and time relationship of radiation-induced aberrations are described and compared to chromosome aberrations in highly proliferating tissues of adult mammals and in lymphocytes of man.The mechanisms leading to the rapid reduction of chromosomally damaged cells, especially in highly proliferating tissues are discussed.

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Wir danken Frl. U. Bamberg ffir die teclmische Assis~enz bei der Durchfiihrung und Auswertung der Versuche.     

Early developmental changes of the lactate dehydrogenase isoenzyme pattern in mouse,rat, guinea-pig,Syrian hamster and rabbit

Summary The LDH-isoenzyme pattern was studied by microdisc electrophoresis in pre-implantation and early post-implantation embryos of the mouse, rat, guinea-pig and Syrian hamster. Prior to implantation only LDH1 (β subunits) is present. After implantation only LDH5 (α subunits) is demonstrable; additional isoenzymes appear subsequently. This indicates that in rodent species in general the total pre-implantation LDH activity is based on the maternally transmitted β subunits while the activation of the embryonal LDH genes starts only with implantation. Moreover, the gene for α-subunits is activated first and the gene for β subunits follows later on. As in rodents, LDH1 is also the only LDH isoenzyme present in the ovarian oocyte in the rabbit. However, in contrast to rodents, the embryonal LDH genes start functioning long before implantation in the rabbit: in the 86-hour-old rabbit embryo (middle blastocyst) isoenzymes formed of α and β subunits are already present.

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Zusammenfassung Bei Maus, Ratte, Meerschwein und Goldhamster wurde das LDH-Isoenzymmuster w?hrend der preimplantativen und frühen postimplantativen Entwicklung mit Hilfe der Mikro-Disk-Elektrophorese untersucht. Dabei fand sich vor der Implantation nur LDH1 (β-Untereinheiten), nach der Implantation zun?chst nur LDH5 (α-Untereinheiten); weitere Isoenzyme kamen in Abh?ngigkeit vom Alter der Embryonen sp?ter hinzu. Daraus kann geschlossen werden, da? bei Rodentiern allgemein w?hrend der preimplantativen Entwicklung ausschlie?lich der aus β-Ketten bestehende mütterlich übertragen LDH-Vorrat vorhanden ist und die Aktivierung der embryonalen LDH-Gene erst nach der Implantation erfolgt. Dabei wird zuerst das Gen für α-Ketten und sp?ter das Gen für β-Ketten der LDH aktiviert. Im Gegensatz dazu werden beim Kaninchen offensichtlich die embryonalen LDH-Gene bereits l?ngere Zeit vor der Implantation aktiviert: w?hrend in Oocyten aus dem Ovar wie bei Rodentiern ebenfalls nur β-Ketten nachweisbar sind, k?nnen bei 86 Std alten Embryonen (mittlere Blastocyste) mehrere LDH-Isoenzyme nachgewiesen werden, an deren Bildung α- und β-Untereinheiten beteiligt sind.

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Supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft     

Lebendbeobachtungen der Amitose in der Gewebekultur

Zusammenfassung In der stabilisierten Kultur von PK-Zellen wurde eine 53 Std 45 min dauernde Amitose und in der Deckglaskultur eines embryonalen Mausskeletmuskels eine etwa 31 Std dauernde Kernknospung beobachtet. In beiden Fällen wurden die Zellen 3 Tage nach der beendeten Teilung beobachtet. Es kam nicht zu einer Teilung der Zellen, die keine Unterschiede gegenüber den übrigen Zellen der Kultur aufwiesen. Insbesondere waren keine Degenerationszeichen auf ihnen zu beobachten. Einige Zellen derselben Kulturen teilten sich mitotisch.Weiter wurde die Teilung des Nukleolus beobachtet, der keine Kernteilung folgte. Der Autor ist der Ansicht, daß die Teilung des Kernkörperchens in keiner Beziehung zur amitotischen Kernteilung steht; die Teilung des Nukleolus ist nach Auffassung des Autors ein Ausdruck seiner Aktivität.     

Verteilung strahleninduzierter Brüche auf den Geschlechtschromosomen von Microtus agrestis

Zusammenfassung Fibroblastenkulturen von weiblichen und männlichen Tieren der Erdmaus Microtus agrestis wurden mit Röntgenstrahlen von 250 R bestrahlt, um Aufschluß über Verteilung und Häufigkeit strahleninduzierter Chromosomenaberrationen im Eu- und Heterochromatin zu erhalten, und zwar insbesondere unter dem Aspekt der Selektion über einen längeren Zeitraum. Die Kulturen wurden zwischen 12 Std und 42 Tagen nach Bestrahlung abgebrochen. An Chromosomenaberrationen fanden sich dizentrische Chromosomen, Ringchromosomen und Deletionen. Die Aberrationsraten waren 12 Std nach Bestrahlung mit 31,5% beim Weibchen und 25,9% beim Männchen gegenüber 1,9% in den Kontrollkulturen deutlich erhöht. Diese Raten sanken während des weiteren Beobachtungszeitraums langsam ab.Die Lokalisation der Brüche ergab 12 Std nach Bestrahlung eine annähernd gleichmäßige Verteilung über das gesamte Chromosom; zu späteren Beobachtungszeitpunkten bilden sich über einzelnen Chromosomenabschnitten Bruchmaxima aus. Faßt man jeweils die Brüche auf den euchromatischen und heterochromatischen Abschnitten zusammen, so ergibt sich 12 Std nach Bestrahlung ein Bruchverhältnis von Euchromatin zu Heterochromatin wie 1:3, was umgerechnet auf gleiche Längenanteile wiederum einer Zufallsverteilung entspricht. Mit fortschreitender Kulturdauer sinken die Bruchraten im Euchromatin sehr viel rascher ab als im Heterochromatin, was zu einer deutlichen Verschiebung des Bruchverhältnisses zugunsten des Heterochromatins führt. Beim Weibchen liegt das Verhältnis, bezogen auf gleiche Längenanteile, nach 42 Tagen bei 1:4,5 und beim Männchen nach 23 Tagen bei 1:5,7.Dieser Selektionsvorteil von Zellen mit Chromosomenbrüchen im Heterochromatin gegenüber im Euchromatin geschädigten Zellen bestätigt die These, daß der Verlust heterochromatischer Abschnitte nicht zu einer Beeinträchtigung der Zellfunktion führen muß, d. h., daß das Heterochromatin für die Funktion der Zelle nur eine untergeordnete Rolle spielt.

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Distribution of radiation-induced breaks in the sex chromosomes of Microtus agrestis

Summary Fibroblast cultures from male and female field voles, Microtus agrestis, were exposed to an x-irradiation of 250 R in order to obtain data on the distribution and frequency of radiation-induced chromosome aberrations in eu- and heterochromatin, especially under the aspect of selection over a longer period of observation. The cultures were harvested between 12 h and 42 days after exposure. Chromosonal aberrations, such as dicentrics, rings and deletions, were observed in the following frequencies: 12 h after irradiation 31,5% in female and 25,9% in male cultures against only 1,9% in the control cultures. Further observation exhibited a slow decrease in the percentage of aberrations.The localisation of the breaks (deletions) 12 h after irradiation showed an approximately random distribution over the whole chromosome. At the later observation period the development of breakage maxima on some chromosome parts was observed. Compiling the breaks in the euchromatic and heterochromatic regions respectively a breakage ratio of 1:3 was observed 12 h after irradiation; this, when related to equal proportions of chromosomal length, corresponds again to a random distribution. At the later observation period cells with breaks in the euchromatin disappear much faster than cells damaged in the heterochromatin, which alters the breakage ratio in favor of the heterochromatin 42 days after irradiation, the female shows a ratio of 1:4,5 (again related to equal parts of chromosomal length); the male shows a ratio of 1:5,7, 23 days after irradiation.This selective advantage of cells with chromosome breaks in the heterochromatin over cells damaged in the euchromatin confirms the hypothesis, that loss of heterochromatic portions of a chromosome must not lead to impairment of cell growth, i.e., the heterochromatin plays only a subordinate role in the cell function.

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Wesentliche Teile dieser Arbeit wurden von Herrn Claus Waldenmaier als Dissertation der Medizinischen Fakultät der Universität Freiburg i. Br. vorgelegt.     

Specific staining of the human No. 1 chromosome in spermatozoa

Summary A new differential staining technique specific for the secondary constriction region of the human No. 1 chromosome makes it possible to study the transmission of this chromosome during mitosis and meiosis and to determine the meiotic non-disjunction frequency for chromosome No. 1 in ejaculated spermatozoa.

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Zusammenfassung Eine neue differentiale F?rbetechnik, die für die Sekund?rkonstriktion auf dem menschlichen Chromosom Nr. 1 spezifisch ist, erm?glicht es, die übertragung dieses Chromosoms w?hrend der Mitose und Meiose zu verfolgen und die meiotische Nondisjunktion-H?ufigkeit des Chromosomes Nr. 1 in ejaculierten Spermatozoen zu bestimmen.

     

Dedifferentiation of gland cells in hydra and further development of interstitial cells arising from them

Summary Asexual, non-budding hydras were treated in the 175000 solution of E 39 solubile (Bayer). They were feeding, growing and budding for six days. The interstitial cells found in the ectoderm at the moment of treatment differentiated into cnidoblasts during that period. The cells that happened to be in the gastroderm at that time, differentiated into interstitial cells which were not able to cross the mesoglea due to the E 39 activity. In the gastroderm a great number of cnids appeared.These observations support the hypothesis that in normal hydra the interstitial cells formed by the dedifferentiation of gland cells pass into the ectoderm. There they are transformed into cnidoblasts which pass into the mesoglea. Prom the gastroderm the cnidoblasts come into the ectoderm of the tentacles through endodermal cells and the coelenteric fluid.

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Zusammenfassung Asexuelle, knospenlose Hydren wurden mit einer Lösung von Bayer E 39 (175000), solubile behandelt. Einige Tiere wurden nach 4, 6, 10 und 24 Std fixiert, die übrigen nach 24 Std in das Aquariumwasser zurückversetzt. Diese Hydren wurden in Zeitabschnitten von 24 Std innerhalb von 8 Tagen fixiert.Im Verlauf der ersten 6 Tage fressen und wachsen alle Hydren und bilden Knospen. Am 7. Tag (bei einigen am 8. Tag) beginnt die Depression: Die Nahrungsaufnahme hört auf, die Polypen kontrahieren sich allmählich und ihre Tentakel verkürzen sich. Bis zum 16. Tag sind alle Hydren eingegangen. In den ersten Stunden nach der Behandlung (bis zu 10 Std) sind imEktoderm fast gar keine Veränderungen zu bemerken, imGastroderm kommt es jedoch zu Veränderungen in der Größe, Form und im Bau der zymogenen Zellen. Nach dem 1. Tag verschwinden die interstitiellen Zellen allmählich, aber die Cnidoblasten und die Cniden verbleiben vollzählig bis zum 7. Tag, dann aber nimmt die Zahl der Cnidoblasten ab. In geringerer Zahl bleiben jedoch die Cniden bis zum Lebensende erhalten. Die zymogenen Zellen dedifferenzieren sich zu interstitiellen Zellen, einige unter ihnen verwandeln sich in kleine kugelförmige, ausgesprochen basophile Zellen, welche sich an der Mesogloea ansammeln.Am Anfang, wenn E 39 noch nicht zu voller Wirkung gekommen ist, durchwandern interstitielle Zellen die Mesogloea und gliedern sich in das Ektoderm ein. Dieser Zellübergang nimmt allmählich ab, hört aber niemals vollkommen auf. Während dieser Zeit häufen sich immer mehr reife Cniden im Gastroderm an. Die Autoren sind der Meinung, daß es sich hierbei um Cniden handelt, die sich einerseits aus jenen Cnidoblasten entwickelt haben, die am Anfang der Behandlung aus dem Ektoderm in das Gastroderm eingewandert sind, andererseits von interstitiellen Zellen abstammen, die durch Dedifferenzierung aus zymogenen Zellen entstanden und im Gastroderm übriggeblieben sind. Sie entwickelten sich dort, weil sie infolge der Wirkung von E 39 weder durch die Mesogloea hindurchtreten, noch in die Tentakel einwandern konnten. Diese Prozesse werden in der Arbeit ausführlich diskutiert.Auf Grund dieser Beobachtungen nehmen die Autoren an, daß auch in der normalen Hydra die aus zymogenen Zellen entstandenen interstitiellen Zellen in das Ektoderm einwandern, wo sie sich teilen und zu Cnidoblasten ausdifferenzieren.Ein Teil dieser Cnidoblasten wandert durch die Mesogloea in das Gastroderm ein, aber aus dem Gastroderm mittels entodermaler Zellen und gastraler Flüssigkeit wieder aus und gelangt schließlich in das Ektoderm der Tentakel.

     

Experimentelle Untersuchungen über die Bedeutung des Zeitfaktors beim Vorgang der neuralen Induktion

Zusammenfassung Im Sandwich-Experiment wurden die Induktionsleistungen desmittleren Urdarmdachabschnittes der jungen Neurula (Harr.-Stad. 14) von Amblystoma mexicanum nach abgekürzter Induktionszeit ermittelt. Als Reaktionsmaterial diente kompetentes Gastrulaektoderm (Harr.-Stad. 10 1/2), ebenfalls von Amblystoma mexicanum.Bei dauerndem Kontakt mit dem Ektoderm induziert der als Induktor benutzte Chordabereich deuterencephal-spinocaudale Strukturen.Nach einem Kontakt von 1/2–2 Std löst der Induktor im Reaktionsmaterial archencephale Differenzierungstendenzen aus, erst nach länger dauernden Induktionszeiten (4–16 Std) treten daneben auch deuterencephale und nach 12 und 16 Std Kontakt außerdem auch spinocaudale Organe auf.Die Induktionskomplexe sind sowohl nach kurzen als auch nach langen Kontaktzeiten von Ganglienleistenderivaten umgeben.Ein Vergleich der vorliegenden Resultate mit den Ergebnissen der Zeitexperimente, in denen dervordere Chordaabschnitt, der bei dauerndem Kontakt archencephal-deuterencephal induziert, als Induktor benutzt wurde (Johnen 1956), weist auf zeitliche Differenzen in dem ersten Auftreten von archencephalen und deuterencephalen Differenzierungstendenzen in den beiden Versuchsserien hin. Der in der vorliegenden Untersuchung benutztemittlere Chordabereich ruft archencephale Organe zum erstenmal nach 1/2stündigem Kontakt, deuterencephale Differenzierungen schon nach 4 Std Induktionszeit hervor, während der vordere Urdarmdachabschnitt bereits nach 5 min Kontaktdauer archencephale Differenzierungstendenzen auslösen kann, deuterencephale aber zum erstenmal nach 10 Std Einwirkungszeit induziert werden.Die Experimente deuten darauf hin, daß an der Induktionswirkung sowohl die Dauer des Kontaktes mit dem Induktor als auch die Stärke seines Induktionsvermögens beteiligt sind.     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen am Diaphragma der Maus nach einseitiger Phrenikotomie

Zusammenfassung Die Änderungen der Ultrastruktur im Diaphragma der Maus nach einseitiger Durchtrennung des N. phrenicus wurden im Abstand von 14 Std bis zu 6 Monaten nach Denervierung untersucht. Von den Degenerationserscheinungen nach Denervierung werden terminales Axon, Schwannsche Zelle und Muskulatur betroffen. In der ersten Degenerationsphase (1. bis 3. Tag) findet die Fragmentation des Axons durch die Schwannsche Zelle statt, die Agglutination der synaptischen Vesikel, die Lyse der Axon-Innenstruktur und die Resorption des Axons durch die Schwannsche Zelle. Die zweite Phase (3. bis 5. Tag) ist gekennzeichnet durch den Verlust der Schwannschen Zelle und die Bedeckung des sekundären Synapsenspaltes durch kollagenes Bindegewebe. Subneural-Apparat und Soleplate-Kerne bleiben während des Degenerationsprozesses erhalten. Im Sarcoplasma treten dichte Körper, Myelinfiguren, coated vesikel, multivesiculäre Körper und Lysosomen auf. Die Abbauprozesse im Muskel führen schließlich zur völligen Lyse der Struktur. Sechs Monate nach Denervierung sind die Muskelfasern durch Kollagenfasern ersetzt. Die Cholinesterase konnte bis zu vier Wochen nach Denervierung an der postsynaptischen Membran nachgewiesen werden. Die Ergebnisse werden mit den in der Literatur vorliegenden Befunden an degenerierenden Endplatten und Synapsen nach Nervendurchtrennung diskutiert.

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Electron-microscopical investigation of the mouse diaphragm after unilateral phrenicotomyI. The degenerating motor end-plate

Summary Ultrastructural changes of the denervated mouse diaphragm were studied 14 hours to 6 months following section of the n. phrenicus on the left side. Degeneration occurred in the terminal axon, the Schwann cell and in the muscle cell. In the first period (1–3 days) the fragmentation of the axon by the Schwann cell, the agglutination of synaptic vesicles, the lysis of the axon internal structure and the absorption of the axon by the Schwann cell are observed. The second period (3–5 days) is characterized by the loss of the Schwann cell and the covering of the secondary synaptic cleft by collagen fibrils. Subneural apparatus and soleplate nuclei persist during degeneration. In the sarcoplasm we found dense bodies, myelinated figures, coated vesicles, multivesicular bodies and lysosomes. The degenerating process in the muscle led to complete lysis of the structure. Six months after denervation the muscle fibers are replaced by collagen fibres. The cholinesterase is observable in the post-synaptic membrane until 4 weeks after denervation. The results are discussed in the light of literature on degenerating endplates and synapses after nerve section.

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Wir danken dem Schweizerischen Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (Nr. 4563) für die Unterstützung dieser Arbeit.     

Suckling Behaviour in Natural and Artificially Fed Neonate Calves1

Das Trinken von Holstein- und Hereford-Kälbern an der Mutter und an Trinkapparaten wird beschrieben und verglichen. Die Kälber suchen nach der Geburt, sobald sie stehen können, nach der Milchquelle; sie saugen an der Maschine in gleicher Haltung wie an der Mutter. Kommt keine Milch, so lutschen sie dennoch am Sauger oder an Ohr, Skrotum, Euter oder an der Penis-scheide anderer Kälber. Dieses Ersatzlutschen verringert die Trockenfutteraufnahme erheblich. Am Trinkapparat saugen Holsteinkälber 16–24 Min./24 Std., Hereford-Kälber 22–42 Min./24 Std. (letztere an der Mutter 37–57 Min./24 Std.). Der Rasseunterschied hängt mit dem Körpergewicht und dieses mit der Trockenfutteraufnahme und der Wachstumsrate zusammen. Alle Kälber ergriffen die ihnen jeweils nächste Zitze zuerst, ohne eine bestimmte zu bevorzugen. An der Mutter saugten die Kälber 4-6mal pro Tag, am Trinkapparat mit verdünnter Milch bis zu 55mal; ein Paar Hereford-Zwillinge saugten an der Mutter 11 mal pro Tag, wohl weil deren Milch für zwei Junge etwas knapp war.     

The use of colchicine in investigation of the life cycle of Chlorella

Summary A 0.5% colchicine solution prevents cell division and spore formation in synchronous cultures of Chlorella completely if applied 14 hours after onset of illumination or earlier. DNA-synthesis is only slightly delayed by the same colchicine treatment, while RNA and protein synthesis are not inhibited.The target of the irreversible action of colchicine most probably are short developmental stages during successive nuclear duplication steps. The divisional phase lies between 14 1/2 and 18 1/2 hours after the begin-ning of the light period and comprises 3–5 cycles of alternating nuclear and protoplast duplications, with individual cycle lengths of about 35 min. The time elapsing between a nuclear division and the protoplast division belonging to it could not be determined exactly but lies in the range of 10–25 min. DNA synthesis seems to be completed at the time when nuclear divisions set in.It could be proved that induction of cell division and the event of nuclear division are two completely different processes and can be separated by a time interval of up to 5 hours. The existence of a G₂-phase could not be found in the development cycle of Chlorella.Evidence is presented that the S-phase, besides its function in DNA-synthesis may play a special role in the control of nuclear division.

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Zusammenfassung Die Zellteilung und Sporenausbildung in synchronen Kulturen von Chlorella wird vollständig gehemmt, wenn bis spätestens 14 Std nach dem Lichtbeginn 0,5% Colchicin zugegeben werden. Die DNS-Synthese wird dabei nur leicht verzögert, während RNS- und Proteinsynthese nicht gehemmt werden.Angriffspunkt für die irreversible Colchicinwirkung sind sehr wahrscheinlich kurze Entwicklungsabschnitte in den aufeinanderfolgenden Kernverdoppelungen. Die Teilungsphase liegt zwischen 14 1/2 und 18 1/2 Std nach dem Beginn der Lichtzeit und besteht aus 3–5 Cyclen alternierender Kern- und Protoplastenteilungen mit einer Cyclusdauer von etwa 35 min. Der zeitliche Abstand, mit dem eine Protoplastenteilung der zugehörigen Kernteilung folgt, kann vorläufig nur ungenau mit 10–25 min angegeben werden. Die DNS-Synthese scheint zu dem Zeitpunkt, in dem die Kernteilungen einsetzen, bereits beendet zu sein.Es hat sich ergeben, daß die Auslösung der Zellteilung und der Vorgang der Kernteilung zwei vollständig verschiedene Prozesse sind, die durch ein Zeitintervall von 5 Std voneinander getrennt sein können. Das Vorhandensein einer G₂-Phase wurde in der Entwicklung der Chlorella-Zelle nicht beobachtet.Es sind Anzeichen dafür vorhanden, daß der S-Phase neben ihrer Funktion in der DNS-Synthese auch eine besondere Rolle in der Steuerung der Kernteilung zukommt.