Attività enzimatiche in vivo ed in vitro negli abbozzi di organi di Gallus domesticus durante l'ontogenesi

Riassunto E' stato seguito lo sviluppo ovulare del fegato nel Gallus dom., mediante tecniche istochimiche atte a rivelare attività fosfatasica acida, esterasiche non specifiche e colinesterasiche. L'indagine si è poi estesa ad abbozzi o frammenti di fegato coltivati in vitro.

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Zusammenfassung Die Leber von Gallus dom, wurde mit enzymhistochemischen Methoden zum Nachweis von Carboxylsäureesterasen und saurer Phosphatase während der ganzen Entwicklung und in der ersten Zeit nach dem Schlüpfen untersucht. Im Leberparenchym treten die Phosphatase und die mit alpha-Naphthylacetat, Naphthol-AS-Acetat oder 5-Brom-Indoxylacetat nachweisbaren Esterasen sehr früh in Erscheinung, während mit der Methode nach Koelle und Gerebtzoff keine Reaktion auf Cholinesterasen zu erhalten ist. Im Mesenchym und im Epithel der Gallenwege sind die Phosphatase bzw. die unspezifischen Esterasen in keinem der untersuchten Stadien aktiv, und da die Volumenzunahme und die Differenzierung des Lebergewebes keinen Änderungen in der Lokalisation der Enzymaktivitäten entspricht, ist anzunehmen, daß diese nicht überwiegend an die Entwicklung der Anlage gebunden sind.Auffällig ist die ungleichförmige Verteilung der unspezifischen Esterasen in der Leberanlage. Im blutgefäßnahen Teil des Cytoplasmas der Hepatocyten und besonders in den Leberzellen um die zentrolobulären Venen sind die Esterasen am aktivsten, was wohl dafür spricht, daß diese Enzyme an den Leberstoffwechsel gebunden sind. Die saure Phosphatase ist gleichförmig im Parenchym verteilt, und man muß demnach annehmen, daß die beiden Enzymgruppen — saure Phosphatase bzw. unspezifische Esterasen — nicht in der gleichen Weise in die histogenetischen Prozesse eingreifen.Bei der Züchtung eines Stückes der Leberanlage in vitro erhält man ganz charakteristische histotopochemische Bilder. Im Zentrum des Explantats entspricht die Reaktion auf Phosphatase oder Esterase derjenigen, die man in vivo im gleichen Entwicklungsstadium erhält, was wohl auch damit zusammenhängt, daß dieser Teil des Explantats keinen stärkeren Strukturumwandlungen unterliegt. In den Fällen, in denen es auch nur zu leichten Degenerationserscheinungen kommt, nimmt die Aktivität der unspezifischen Esterasen allerdings eindeutig ab. An der Peripherie des Explantats, wo man einige Schichten unterschiedlicher Struktur beobachten kann, ändert sich das normale Bild der Enzymreaktionen. Die das Explantat umhüllende Mesenchymmembran ist enzymlos, während die unter dieser in vitro gebildeten Hülle beerenartig angeordneten Hepatocyten eine Reaktion auf Phosphatase und Esterase geben, die der in vivo auftretenden Anfärbung entspricht. Die zwischen der äußersten Parenchymschicht und dem zentralen Kern des Explantats liegende Zellschicht besitzt keine deutliche Struktur und ist von verschiedenartigen Zellen, auch solchen in Degeneration, durchsetzt. In dieser Schicht erhält man die stärkste Reaktion auf Phosphatase und unspezifische Esterasen, was ein Anzeichen dafür ist, daß es sich hier um eine sehr vitale Zone handelt.

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Le ricerche sono state eseguite sotto gli auspici del C. N. R. italiano.     

Identificazione plastica per coerosione dei manicotti lienali pericapillari: (Hülsenkapillaren) in Sus scrofa (Linn)

Zusammenfassung Die Verfasser haben die Hülsenkapillaren der Schweinemilz (Sus scrofa, Linn.) durch Verwendung des Lactis Geon 576 plastisch sichtbar gemacht. Sie vervollständigen die Studien von Loreti (1934) und von Loreti und Sabbia (1942) an Erinaceus und Homo, aus denen die histiocytäre Natur der den Hülsen eigenen, zum Gefäßbaum in Beziehung stehenden Zellen klar hervorgeht. Die Hülsenkapillaren der Milz sind daher als perivasculäre Anhäufungen der Histiocyten und der retikulären Fasern des Pulparetikulums (rote Pulpa) aufzufassen.Anhand der Ergebnisse stellen die Verfasser Betrachtungen bezüglich der Permeabilität der Hülsen und der Wände des Kapillargefäßes der Hülsen an. Die Permeabilität der Blutzellen, besonders der Erythrocyten, ist beim Schwein hoch.Das Studium der Präparate läßt den spiraligen oder gewöhnlichen Verlauf der penizillierten kleinen Arterie feststellen, die den Hülsen vorgeschaltet ist und das Vorhandensein von zusätzlichen Hülsen distal von der Haupthülse, deren Volumen stets geringer ist.Außerdem schließen die Verfasser aus der reichhaltigen Innervation der Milzhülsen auf deren Funktion als Druckempfänger, die im Dienste der Blutauspressung aus dem Pulparetikulum stehen.

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L'allieva Sig. na C. Vogliotti ha partecipato all'allestimento delle preparazioni sia mioroscopiche sia per corrosione.     

Die Gefrier-Fixation lebender Zellen und ihre Anwendung in der Elektronenmikroskopie

Zusammenfassung Der Gefriervorgang in den Zellen hängt in erster Linie ab von der Gefriergeschwindigkeit, der Frosthärte des Objektes und von der Konzentration eines Frostschutzmittels (Glyzerin) im Zytoplasma. Für die meisten Untersuchungen wurde Preßhefe als Testobjekt verwendet. Der Einfluß der Gefriergeschwindigkeit äußert sich auf drei verschiedene Weisen; das Zellwasser kristallisiert entweder extra oder intrazellulär oder es wird amorph verfestigt (Vitrifikation). Die Bestimmung von Gefrierpunkt, Unterkühlbarkeit und Rekristallisationspunkt ermöglicht eine Erklärung dieser drei Wirkungsweisen und führt zu einem physikalischen Verständnis des Phänomens der Frosthärte. Physikalische Untersuchungen zeigen, wie das Frostschutzmittel eine Erhöhung der Frosthärte bewirkt; physiologische Experimente veranschaulichen einige Nebenwirkungen des Glyzerins.Die Verwirklichung des Gefrierens lebender Zellen hängt in erster Linie von der Wahl geeigneter Gefriergeschwindigkeiten und Frostschutzmitteln ab. Die Endtemperatur des Gefriervorganges muß, je nach der Frosthärte des Objektes, d. h. je nach dem tiefsten in den Zellen auftretenden Rekristallisationspunkt, unter –50 bis –70° C liegen.Das Anwendungsgebiet des Gefrierens lebender Zellen ist sowohl auf biologischem wie auch auf medizinischem Gebiete sehr groß, sei es als reine Gefrierkonservierung oder in der Gefrier-Trocknung oder -Substitution. Mit Hilfe der Gefier-Ätzung können hochauflösende, elektronenmikroskopische Bilder der gefrorenen Objekte hergestellt werden, die vollkommen artefaktfrei sind, insbesondere frei von den durch die üblichen Präparationsmethoden eingeführten Veränderungen.Einige Beispiele illustrieren die Anwendung des Gefrierens lebender Zellen in der Elektronenmikroskopie. Die Methode der Gefrier-Ätzung ist besonders geeignet für die Darstellung der auf den Zytomembranen lokalisierten Partikel; z. B. Fibrillen synthetisierende Partikel in der Plasmamembran, Ribosomen auf einer Vakuolenmembran, Elementarpartikel auf den Cristae mitochondriales und Quantasomen auf den Granalamellen eines Chloroplasten. Die vielfältige Anwendbarkeit der Gefrier-Ätzung wird aufgezeigt an Hand von Mikroorganismen (Hefe), pflanzlichen (Wurzelspitze) und tierischen Zellen (Dünndarmepithel).Diese Arbeit wurde durch einen Kredit des Schweizerischen Nationalfonds unterstützt. Den Vorstehern des Institutes für Allgemeine Botanik der Eidgenössischen Technischen Hochschule, Herrn Prof. Dr. A. Frey-Wyssling und des Laboratoriums für Elektronenmikroskopie, Herrn Prof. Dr. K. Mühlethaler, sei für die großzügige Förderung dieser Arbeit bestens gedankt. Herrn Dr. D. Branton und Herrn und Frau Prof. Dr. H. Ruska (Medizinische Akademie, Düsseldorf) danke ich für ihre Mitarbeit und für die Überlassung der Abb. 17, 20 und 21.     

Schichtung und Feinstruktur des Grundzytoplasmas

Zusammenfassung Die Untersuchungen beziehen sich auf das Grundzytoplasma der Spermatozyten und Spermatiden von Tachea nemoralis, Helix lutescens und Helix pomatia.Das Grundzytoplasma der Spermatozyten hat eine schon mikroskopisch nachweisbare Schichtung. Es besteht aus einem Ekto- und aus einem Entoplasma. Das erstere ist hyalin und einschlußfrei. Das letztere besteht aus einer lipoidarmen, zentralen, mitochondrienhaltigen und aus einer lipoidreichen, peripheren, zum Teil das Zentrosom unmittelbar umhüllenden, den Golgi-Apparat enthaltenden Phase. Der Golgi-Apparat und die Mitochondrien sind konzentrisch in bezug auf das Zentrosom angeordnet. Der erstere liegt näher dem Zentrosom als die letzteren.Die Zellen wurden durch verschiedene Mittel zur Bildung von Myelinfiguren veranlaßt. Die Myelinfiguren entstehen aus der Plasmamembran, aus der lipoidreichen Phase des Entoplasmas und aus der Hülle der Golgi-Apparatelemente. Dagegen konnten die Mitochondrien, das zwischen ihnen liegende Grundzytoplasma, die Binnenkörper der Golgi-Apparatelemente und das Ektoplasma niemals zur Bildung von Myelinfiguren veranlaßt werden. Die Lipoide sind also ungleichmäßig im Zytoplasma verteilt. Die strukturellen Veränderungen der lipoidreichen Phase, welche experimentell entweder durch Verflüssigung oder durch Verfestigung ihrer Substanz hervorgerufen werden können, werden näher beschrieben.Die lipoidreichen Schichten des Entoplasmas sind nach Vitalfärbung mit Chrysoidin schwach positiv doppelbrechend in bezug auf den Radius der Zelle. Die Oberfläche der lebenden ungefärbten Zelle ist dagegen schwach negativ doppelbrechend in bezug auf den Radius. Diese Doppelbrechung wird nicht auf die Plasmamembran, sondern auf das äußere Ektoplasma bezogen.Das Grundzytoplasma hat also submikroskopischen Schichtenbau. Die miteinander alternierenden Eiweißfolien und Lipoidlamellen sind jedoch teilweise gerüstartig miteinander verbunden, da die nachgewiesene Doppelbrechung nur schwach ist. Die Lipoidlamellen sind jedoch nicht gleichmäßig im Grundzytoplasma verteilt. Am zahlreichsten müssen sie in der lipoidreichen Phase des Entoplasmas und in der Plasmamembran sein. Gering ist dagegen ihre Anzahl im Ektoplasma, welches hauptsächlich aus Eiweißfolien aufgebaut sein muß. Die Lipoidlamellen und Eiweißfolien sind innen konzentrisch in bezug auf das Zentrosom und außen konzentrisch in bezug auf den Kern und das Zentrosom angeordnet. Diese submikroskopische Struktur muß sehr labil sein, da der Aggregatzustand des Grundzytoplasmas in der Mitte zwischen einem typischen Gel und einem typischen Sol steht.Während der Reifungsteilungen zerfallen die lipoidreichen Schichten in Fibrillen, welche in bezug auf ihre Länge schwach negativ doppelbrechend sind. Während der Mitose geht die submikroskopische Schichtenstruktur des Grundzytoplasmas teilweise, insbesondere im Inneren der Zelle, in eine submikroskopische Fibrillenstruktur über.Die submikroskopische Struktur des Golgi-Apparates wurde vom Verfasser schon früher beschrieben. Auch wurde die Doppelbrechung der Mitochondrien schon früher festgestellt. Die Moleküle der Glyzeride sind senkrecht zur Länge der sehr kurzen, stäbchenförmigen Mitochondrien orientiert.Die Literatur, welche sich auf die mikroskopisch faßbare Schichtung des Grundzytoplasmas in verschiedenen Zellen bezieht, wird besprochen. Die mikroskopische Struktur der Zellen ist nämlich der grobmorphologische Ausdruck einer feineren submikroskopischen Struktur. Auch kann aus der Schichtung der mikroskopischen Einschlüsse auf die Schichtung der Substanzen des Grundzytoplasmas geschlossen werden. Die auf diese Weise gewonnenen Vorstellungen über die submikroskopische Struktur des Grundzytoplasmas können polarisationsoptisch geprüft werden.Das Grundzytoplasma der Spermatozyten, Ovozyten und der somatischen Zellen besteht aus einem Ekto- und aus einem Entoplasma. Das letztere ist entweder homogen oder besteht aus einer lipoidarmen, mitochondrienhaltigen und aus einer lipoidreichen, mit dem Golgi-Apparat verbundenen Phase. Das Ektoplasma der Ovozyten, Spermatozyten, Amöbozyten, Leukozyten und Fibroblasten ist in der Regel hyalin und einschlußfrei. Dagegen ist es in einigen Fällen nachgewiesen, daß die Neurofibrillen, Nissl-Körper, Myofibrillen, Tonofibrillen, Epithelfibrillen und retikulären Bindegewebsfibrillen nur im Ektoplasma liegen. Deshalb ist die Vermutung naheliegend, daß die spezifischen mikroskopischen Komponenten der Nerven-, Muskel-, Epithel- und retikulären Bindegewebszellen Differenzierungsprodukte des Ektoplasmas sind. Dagegen scheinen die Sekretions-, Exkretions- und Reserveprodukte, ebenso wie der Golgi-Apparat und die Mitochondrien immer nur im Entoplasma zu liegen.Der Golgi-Apparat und die Mitochondrien sind entweder konzentrisch in bezug auf den Kern oder konzentrisch in bezug auf das Zentrosom angeordnet. Im letzteren Fall wird das Zentrosom entweder unmittelbar vom Golgi-Apparat umgeben, während die Mitochondrien nach außen von ihm liegen oder umgekehrt. In jungen Ovozyten können diese mikroskopischen Komponenten besonders dicht um das Zentrosom zusammengedrängt sein, ja das ganze Entoplasma kann einen fast kompakten, vom Ektoplasma durch eine Membran scharf abgegrenzten Körper bilden. In solchen Fällen haben wir es mit einem Dotterkern im weiteren Sinne zu tun. Seltener scheinen die mikroskopischen Komponenten regellos im homogenen Entoplasma zerstreut zu sein.Gewöhnlich besteht das Grundzytoplasma nur aus einer Ekto- und Entoplasmaschicht. Seltener alternieren zahlreichere Ekto- und Entoplasmaschichten miteinander. Auch kann das Entoplasma als ein Netzwerk von Strängen im Ektoplasma liegen. Die lipoidreiche und die mitochondrienhaltige Phase bilden gewöhnlich zwei verschiedene Schichten des Entoplasmas. Jedoch kann sich die lipoidreiche Phase auch als ein kompliziertes Lamellensystem, ein Faden- oder ein Netzwerk in der mitochondrienhaltigen Phase verteilen oder umgekehrt. Die lipoidreiche, mit dem Golgi-Apparat verbundene und die mitochondrienhaltige Phase können entweder konzentrisch in bezug auf den Kern oder wenigstens teilweise auch konzentrisch in bezug auf das Zentrosom angeordnet sein. Im letzteren Fall wird das Zentrosom entweder unmittelbar von der lipoidreichen Phase umhüllt, während die mitochondrienhaltige nach außen von ihr liegt oder umgekehrt. Auch scheint eine der beiden Phasen des Entoplasmas bisweilen einen kompakten Körper bilden zu können.Das Grundzytoplasma ungefähr isodiametrischer Zellen (Ovozyten, Spermatozyten, Amöbozyten, Fibroblasten, Nervenzellen) scheint also überall aus Eiweißfolien und Lipoidlamellen, welche entweder konzentrisch in bezug auf den Kern oder auch teilweise konzentrisch in bezug auf das Zentrosom angeordnet sind, aufgebaut zu sein. Die Lipoidlamellen sind in den einen Schichten des Grundzytoplasmas zahlreicher und in den anderen spärlicher. Die Eiweißfolien und Lipoidlamellen sind wohl zum Teil gerüstartig miteinander verbunden. Nur die Ausläufer dieser Zellen haben eine submikroskopische fibrilläre Struktur. Dagegen müssen wir annehmen, daß in sehr stark gestreckten Zellen (Muskelzellen, hohe Zylinderepithelzellen) das gesamte Grundzytoplasma eine mehr oder weniger deutlich ausgesprochene submikroskopische fibrilläre Struktur hat. An der Peripherie solcher Zellen kommt es vielleicht sogar zur Filmstruktur. In schwächer anisodiametrischen Zellen hat das Entoplasma, die Plasmamembran und vielleicht auch das äußerste Ektoplasma, wenn es frei von mikroskopischen Fibrillen ist wohl noch eine submikroskopische Folien- und Lamellenstruktur.     

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.     

Expansive growth of the nuclear envelope and formation of mitochondria in ganglionic neuroblasts

Summary Many neuroblasts undergo differentiation in the lateroventral region of spinal ganglia in chick embryos at the 4th to 5th incubation day. In these neuroblasts a striking increase in the chondriome has been recorded, and the following structures have been observed. a) Whorls of membranes which are continuous with the outer nuclear membrane: ribosomelike granules lie in the intramembranous spaces of these whorls, b) Membranous whorls with a peripheral portion, crescent-shaped in the sections, containing a minute granular material, c) Membranous whorls which are continuous with the membranes of the envelope, and of the cristae of large, irregular mitochondria. d) Formations which are transitional in structure between the ones mentioned above.No significant differences were recorded of the thickness of the outer nuclear membrane, of the whorls' membranes, and of the mitochondrial membranes. Beside, the mean values of the total area of the membranes of each whorl of the type listed under a), and of the total area of the membranes of large mitochondria, such as listed under c), are of the same order of magnitude.

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Zusammenfassung Während des 4. und 5. Bruttages differenzieren sich im lateroventralen Abschnitt der Spinalganglien des Hühnerembryos viele Neuroblasten. In diesen Neuroblasten nimmt das Chondriom stark zu und man findet gleichzeitig folgende Strukturen: a) Rollen, aus Membranen gebildet, die einen komplizierten, von Fall zu Fall verschiedenen Verlauf aufweisen. Die Rollen setzen sich in die äußere Nuclearmembran fort. Zwischen ihren Membranen liegen elektronenoptisch dichte, den Ribosomen ähnelnde Granula. b) Membranrollen, deren peripherer halbmondförmiger Abschnitt feinkörniges Material enthält. c) Rollen, deren Membranen sich in die Außenmembran und die Cristae umfangreicher, unregelmäßig geformten Mitochondrien fortsetzen. d) Übergangsformen zwischen denen unter b) und c) beschrieben.Die äußere Nuclearmembran, die Membranen der beschriebenen Rollen und der Mitochondrien weisen die gleiche Dicke auf. Die Membranen, welche eine der unter a) geschilderten Rollen bilden und jene, die sich in einem der umfangreichen Mitochondrien befinden (c), haben Oberflächen von gleicher Größenordnung.Unter den verschiedenen Hypothesen zur Interpretation der Befunde verdient folgende den Vorzug, da sie eine klare Deutung aller gewonnenen Befunde erlaubt: die äußere Nuclearmembran dehnt sich aus und führt auf diese Weise zur Entstehung einer Membranrolle. In dieser Rolle bildet sich sodann ein körniges Material, den Vorläufer der MitochondrienMatrix. Die Menge des körnigen Materials nimmt zu, gleichzeitig wickeln sich nach und nach die Membranenrollen ab und bilden die Hülle und die Cristae eines umfangreichen Mitochondrions. Letzteres teilt sich endlich in mehrere kleinere Mitochondrien auf. Während der Neuroblastendifferenzierung der Spinalganglien des Hühnerembryos geht also die Bildung von Mitochondrien von der Nuclearhülle aus.

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Research supported by a C.N. R. grant.

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I wish to thank Prof. R. Amprino and Prof. J. D. Robertson for much useful discussion and criticism, Dr. phis. S. de Petris for the help given in the statistical evaluation of the data, Mrs. G. Fiori for technical assistance, and Miss A. Bertolasi for drawing Fig. 17.     

Cholinesteraseaktivität im glatten Penisretraktormuskel der Weinbergschnecke Helix pomatia L.

Zusammenfassung Die Oberfläche der glatten Muskelfasern des Penisretraktors von Helix pomatia L. weist eine starke Cholinesteraseaktivität auf. Die Cholinesterase der äußeren Ringmuskelschicht spricht besonders gut auf Butyrylthiocholin-Jodid, die der inneren Längssuskulatur besser auf Acetylthiocholin-Jodid an. Doch treten auch in der längsverlaufenden Muskulatur Stellen — wahrscheinlich Nerven — auf, deren Cholinesterase bevorzugt Butyrylthiocholin-Jodid spaltet.

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Summary The surface of the smooth muscle fibers of the Helix pomatia L. penisretractor shows a high cholinesterase activity. The cholinesterase of the outer ring-muscle-layer responds specially well to butyrylthiocholine-jodid, but the one of the longitudinal-muscle-layer responds better to acetylthiocholine-jodid. In the latter, however, we find also spots, possibly nerves, the cholinesterase of which preferably splits butyryl-thiocholin-jodid.

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Auf Anregung von Herrn Prof. Schlote; mit Unterstützung durch die Deutsche Forshungsgemeinschaft und die Göttinger Akademie der Wissenschaften.     

Der Feinbau der Regio olfactoria von Makrosmatikern

Zusammenfassung Das Riechepithel von Ratten, Katzen und Hunden wurde nach Perfusionsfixierung mit Glutaraldehyd licht- und elektronenmikroskopisch untersucht. Von den bisher als Basalzellen bezeichneten Elementen ließen sich auf Grund der Feinstruktur besondere Blastemzellen abgrenzen, die ein Reservoir zur Regeneration von Sinneszellen darzustellen scheinen. Stütz- und Basalzellen enthalten ein zusammenhängendes Gerüst aus Tonofibrillen. Basale Zytoplasmaanteile dieser Zellen sind reich an Lysosomen. Im Epithel der untersuchten Tiere, aber seltener bei den erwachsenen Individuen, finden sich Differenzierungsstadien von Sinneszellen, die aus Blastemzellen hervorgehen. Im Blastem treten gelegentlich auch bei erwachsenen Tieren Mitosen auf. Morphologische Unterschiede der Sinneszellen sind nur zum Teil durch unreife Formen bedingt. Auf Grund der unterschiedlichen Größe der Riechzellen, ihrer Sinneskolben und ihrer Axone, der unterschiedlichen Anzahl der Neurotubuli im peripheren Sinnesfortsatz und in den Fila olfactoria dürfte es etwa 10–12 Sinneszelltypen in der Regio olfactoria geben. Die Feinstruktur des Epithels läßt vermuten, daß die Aufnahme von Geruchsreizen in dem olfactorischen Saum durch die Endspieße der Sinnesgeißeln erfolgt. Gegen die Nasenhöhle ist der Saum durch einen Schleimfilm abgegrenzt. Der Flüssigkeitsgehalt des olfactorischen Saumes scheint von den Mikrozotten der Stützzellen aufrechterhalten zu werden. Es wird angenommen, daß sich die Membranen der Endspieße an der Saumoberfläche mit den spezifischen Geruchsstoffen beladen und dann in der Tiefe des Saumes unter Einwirkung der Mikrozotten für neue Reizaufnahmen regeneriert werden.

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Summary The olfactory epithelium of rat, cat, and dog was studied light- and electronmicroscopically after perfusion with glutaraldehyde. Special blastema cells among the basal cells are considered as precursors for regenerating sensory receptors. Supporting cells and basal cells possess a continuous framework of tonofibrils. The basal areas of these cells are rich inlysosomes. In young animals, and more rarely in adults, there are different stages linking blastema cells with differentiated sensory cells. The blastema even of adult animals may show occasional mitotic figures. Approximately 10–12 types of sensory receptor cells can be distinguished by their varying size, the appearance of their proximal and distal processes, and the different numbers of neurotubules which these contain. It is concluded, from the ultrastructural details observed, that the perception of olfactory stimuli occurs at the periphery of the sensory hairs. The mucous coating in this zone seems to be kept moist by the microvilli of the supporting cells. It is assumed that the membranes of the sensory hairs take up specific odorous substances and that they regenerate their capacity for renewed stimulation under the influence of the microvilli.

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

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Mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Ricerche istochimiche e biochimiche su alcuni enzimi del Nefrone del Tritone crestato (Triturus cristatus carnifex Laur.) in seguito ad ipofisectomia

Zusammenfassung Es wurde eine vergleichende bio- und histochemische Prüfung des Einflusses der Hypophysektomie auf die Aktivität der alkalischen unspezifischen Nieren-Phosphatase und der Lipase von Triturus cristatus carnifex Laur, angestellt. Außerdem haben die Autoren die Wirkung der Hypophysektomie auf die Aktivität der sauren unspezifischen Phosphatase, der Glucose-6-Phosphatase, der Adenosin-Triphosphatase und der Succino-Dehydrogenase untersucht, aber nur histochemisch. Zur histologischen Kontrolle wurden Gehirn- und Schilddrüsen-Präparate angefertigt.Die Ergebnisse der biochemischen Bestimmungen wurden statistisch überprüft.Die biochemischen und histochemischen Befunde ergaben, daß: 1. die Aktivität der alkalischen Phosphatase nach der Hypophysektomie abnimmt. Der Unterschied zwischen der Aktivität bei Kontroll- und hypophysektomisierten Tieren (nach Student-t berechnet) ist statistisch signifikant für P=0,02.2. Die lipolytische Aktivität nach der Hypophysektomie zunimmt. Der Unterschied zwischen der Aktivität bei Kontroll- und hypophysektomisierten Tieren (nach Student-t berechnet) ist statistisch signifikant für P=0,02.Nach der Hypophysektomie wurde histochemisch festgestellt, daß sich die saure Phosphatase und die Glucose-6-Phosphatase ähnlich verhalten wie die alkalische Phosphatase, während die Aktivität der Adenosin-Triphosphatase und die der Succino-Dehydrogenase sich nicht zu verändern scheinen.Auf Grund der dargestellten Ergebnisse glauben die Verfasser annehmen zu dürfen, daß bei Triturus cristatus carnifex die Aktivität der alkalischen Nieren-Phosphatase, und wahrscheinlich auch die der sauren Phosphatase, von der Nebenniere geregelt werden.Der Regulierungsmechanismus der anderen Enzyme (Lipase, Glucose-6-Phosphatase, Adenosin-Triphosphatase und Succino-Dehydrogenase) ist hingegen nicht klar erkenntlich.

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Le operazioni e le ricerche istochimiche e istologiche sono dovute ad A. Peyrot; l'impostazione della premessa e delle conclusioni e le ricerche biochimiche sono dovute ad E. Ferreri. L'analisi statistica dei risultati delle prove biochimiche e la stesura definitiva del lavoro sono state elaborate insieme.     

Effect of chloropicrin on the early development of chick emhryo

Summary The effects on chick embryos of treatment with the sulfhydryl inhibitor-chloropicrin have been investigated. Abnormalities of the central nervous system are described. Its action on neural induction is also discussed. All the results are compared with those obtained by other workers using inhibitory treatments on amphibian and chick embryos.

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Zusammenfassung Die Folgen der Behandlung von Hühnchen-Embryonen mit den Sulfhydryl-Inhibita-Chloripikrin wurden untersucht. Abnormalitäten des Zentralnervensystems wurden beschrieben. Die Wirkung des Inhibitars auf neurale Induktion wird diskutiert. Die Resultate wurden verglichen mit Ergebnissen, die von anderen Autoren unter Verwendung von Inhibitoren in der Amphibien- und Hühnchenentwicklung erzielt wurden.

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Diese Arbeit wurde noch von Herrn ProfessorRomeis angenommen.     

Zur Empfindlichkeit des schwachelektrischen Fisches Gnathonemus petersii (Gthr. 1862) (Mormyriformes,Teleostei) gegenüber elektrischen Feldern

Zusammenfassung An schwachelektrischen Fischen der Art Gnathonemus petersii (Günther, 1862) wird die Empfindlichkeit gegenüber von außen einwirkenden elektrischen Feldern und gegenüber Veränderungen des vom Tier selbst aufgebauten elektrischen Feldes gemessen.Als Reaktion für die Wahrnehmung dieser Reize dienen charakteristische Änderungen in der Pulsfrequenz des elektrischen Organs.Die Reizschwelle gegenüber von außen einwirkenden elektrischen Feldern ist von Tier zu Tier unterschiedlich. Die empfindlichsten Tiere reagieren auf eine Feldstärke von etwa 0,7 mV/cm. Die Reizung erstreckt sich hierbei auf einen kleinen Bereich der Körperoberfläche des Tieres. Am empfindlichsten ist der Bereich zwischen Auge und Kiemenöffnung.Die Verteilungsdichte der epidermalen Sinnesorgane wurde bestimmt; sie ist in den Bereichen hoher Empfindlichkeit besonders groß. Damit wurden frühere Befunde anderer Autoren bestätigt, welche diese Sinnesorgane als die Elektrorezeptoren erkannten.Die Empfindlichkeit gegenüber Veränderungen des vom Fisch selbst aufgebauten elektrischen Feldes deckt sich in ihrem allgemeinen Verlauf mit der Empfindlichkeit gegenüber von außen einwirkenden elektrischen Feldern. Somit kommen für beide Arten von Reizen die gleichen Rezeptoren in Frage.

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Summary Weakly electric fish (Gnathonemus petersii, Mormyridae) have been investigated to determine the sensitivity to externally applied electric fields and to disturbances of the electric field emitted by the fish.Characteristic changes in the pulse frequency of the electric organ were used as criterion for the perception of these stimuli.The threshold value for externally applied fields varies for different specimen. The most sensitive annuals showed a response to a field intensity of about 0,7 mV/cm, the stimulus being applied to a small portion of the surface of the body of the animal. The most sensitive area is located between the eye and the gill slit.The distribution of epidermal sense organs has been determined and compared with the sensitivity to electric fields. Areas of high sensitivity coincide with areas of high density of epidermal sense organs. These findings confirm the results of other investigators who found these sense organs to be electroreceptors.The sensitivity to disturbances of the electric field emitted by the fish itself coincides with the sensitivity to externally applied fields. This result justifies the suggestion that both kinds of stimuli are perceived by the same types of receptors.

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Die Verfasser danken Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. H. Tischner für die Anregung zu dieser Untersuchung und dem Bundesministerium der Verteidigung für die Bereitstellung der Mittel

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Jetzt: Zoophysiologisches Institut der Universität Tübingen.     

Observations on spike sequences from spontaneously active Purkinje cells in the frog

Zusammenfassung Die Frage wird aufgeworfen, inwiefern man aus der Statistik der Impulsfolgen bei Spontanaktivität einzelner Neurone auf die Funktionscharakteristik des Neurons selbst und auf die Art seiner Einschaltung in das Nervennetz schließen kann. Die Untersuchung der Verteilung der Intervalle verschiedener Dauer zwischen aufeinanderfolgenden Aktionspotentialen von Purkinjezellen des Froschkleinhirns ergibt, in Übereinstimmung mit den von anderen Autoren bei anderen Neuronentypen erhobenen Befunden, zwei Arten von Histogrammen: einerseits unimodale, vorwiegend bei Neuronen mit höherer Impulsfrequenz, andererseits bi- und trimodale, vorwiegend bei niedriger Impulsfrequenz. Die Form der unimodalen Verteilungen läßt, unter Annahme einer Gaußschen Verteilung der Erregungsniveaus im Eingang des Neurons, die sich aus der Summation einer großen Anzahl voneinander unabhängiger afferenter Erregungen ergibt, auf einen nichtlinearen Zusammenhang zwischen Erregungsniveaus und Dauer der Intervalle schließen; die unsymmetrische Verteilung der Intervalle wäre demnach als eine Verzerrung der statistisch gegebenen symmetrischen Verteilung der Erregungsniveaus zu verstehen. Diese Erklärung hat den Vorteil, kontinuierlich zu den bei niedriger Impulsfrequenz beobachteten unregelmäßigen Verteilungen überzuleiten, die sich einfach aus dem Zusammenbruch der statistischen Regelmäßigkeit im Falle von einer geringen Anzahl aktiver Fasern im Eingang ergeben. Die Untersuchung von Korrelationen innerhalb der Impulsfolgen mit Hilfe einer Verzögerungs- und Koinzidenzschaltung ergibt scharfe Maxima der Impulswahrscheinlichkeit als Funktion des zeitlichen Abstands von vorhergehenden Impulsen. Da diese Autokorrelogramme bei verschiedenen Neuronen derselben Art (Purkinjezellen des Froschkleinhirns) verschiedene Verläufe zeigen, wird zu ihrer Erklärung weniger eine Eigenschaft des Einzelneurons (Schwellenänderung nach em Aktionspotential) herangezogen, als die Rückwirkung des eurons auf sich selbst auf dem Umweg über andere Neurone es Nervennetzes. Die Korrelation zwischen Impulsreihen in erschiedenen Neuronen desselben Nervennetzes, die auf Grund ieser Annahme zu erwarten ist, wird in einigen Beispielen uch gefunden, wovon eines im Anhang gezeigt wird.

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The research reported in this document has been sponsored in part by the U.S.A.F., Grant AF-EOAR 63–89 and by the National Institute of Health, Grant NB 03922-02.

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Laboratori Nazionali di Frascati del C.N.E.N.     

Quantitative und qualitative elektronenmikroskopische Untersuchungen zur Struktur des Leberläppchens normaler Ratten

Zusammenfassung Untersucht wurden zufällig ausgewählte Leberstückchen normaler Wistarratten. 25 lückenlose Übersichten von periportalen und zentralen Arealen des Leberläppchens, die aus 2564 elektronenmikroskopischen Einzelaufnahmen (Vergrößerung 4600 x) zusammengesetzt waren, wurden bei einer Gesamtvergrößerung von 53000 x mit Hilfe eines Liniengitters nach der Methode. von Loud quantitativ ausgewertet.Die mittlere Cytoplasmafläche eines Hepatocyten, der im Läppchenzentrum liegt, ist größer als diejenige einer in der Peripherie des Läppchens gelegenen Leberzelle, die Zahl der Anschnitte von Mitochondrien pro Cytoplasmafläche im Zentrum geringfügig größer als in der Peripherie. Die Zahl der Lysosomen pro Cytoplasmafläche ist in der Peripherie des Lobulus dreimal höher als in seinem Zentrum.Der Flächenanteil der Mitochondrienanschnitte an der Cytoplasmafläche im Zentrum beträgt 12,3%, im periportalen Bereich 19,3%. Die mittlere Fläche eines Mitochondrienanschnittes ist im periportalen Gebiet doppelt so groß wie im Zentrum, die Membranprofildichte in Mitochondrien periportaler Zellen ist um etwa ein Drittel größer.Schüsselförmige und schlegeloder hantelförmige Mitochondrien mit parallel zur Längsachse ausgerichteten inneren Membranen wurden nur im Zentrum des Leberläppchens gefunden. Dasselbe gilt für Plasmaprotusionen der Hepatocyten in den Disseschen Raum. Glykogenablagerungen sind gleichmäßig über den Lobulus verteilt, auffallend ist jedoch die ungleichmäßige Verteilung auf die einzelnen Zellen.Die quantitativen Daten werden mit histochemischen Befunden und biochemisch ermittelten Enzymaktivitäten verglichen. Die morphologischen Beobachtungen werden im Zusammenhang mit ähnlichen Befunden, die an pathologisch veränderten Lebern erhoben wurden, diskutiert.

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Structure of the hepatic lobule of the rat

Summary Small randomly chosen pieces of liver tissue of normal Wistar rats were investigated with the electron microscope. 25 survey pictures, consisting of 2564 individual micrographs, were analyzed quantitatively at a final magnification of 53,000 x by a linear scanning method as described by Loud.The average area of cytoplasm is larger in the centrolobular than in the periportal area. The number of mitochondria per unit of cytoplasmic area was roughly the same throughout a liver lobule. However, in the periportal zone the mitochondria were about two times larger than in the center and displayed a 30% higher membrane profile concentration. It was found that the total mitochondrial area per unit of cytoplasm was 12,3% in the centrolobular region as compared to 19,3% in the periportal zone. The number of lysosomes per unit of cytoplasmic area was about three times higher in the periportal than in the centrolobular zone.Cup- and dumbbell-shaped mitochondria with densely packed and longitudinally arranged internal membranes were only found in the centrolobular area. Irregular protrusions of the liver cell into the space of Disse were also found exclusively in this area. The amount of glycogen varied considerably from cell to cell but no significant difference in this respect could be seen between the two zones of the liver lobule.The quantitative findings are discussed with reference to available bio- and histochemical data. The morphological observations are compared with similar observations made on pathologically altered liver cells.

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Herrn Prof. Dr. med. Helmut Ruska zum 60. Geburtstag gewidmet.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Elektronenmikroskopische Darstellung der Muskelkapillaren im Gefrierätzbild

Zusammenfassung Mit Hilfe des Gefrierätzverfahrens wurde die Struktur von Muskelkapillaren aus dem Diaphragma der Maus dargestellt. Die im Abdruck wiedergegebenen Feinstrukturen entsprechen denen vom Schnittbild her bekannten Zellkomponenten. Durch die besonderen Vorteile dieser Technik werden Einblicke in das räumliche Zellgefüge gewonnen. Das Studium von ausgedehnten Membranoberflächen weist auf eine partikuläre Baukomponente sowie auf den bipolaren Charakter der Unitmembran hin. Außen- und Innenseite der Erythrozyten-Membran unterscheiden sich durch unterschiedliche Strukturierung und verschiedenen Partikelbesatz. Das Stroma des Erythrozyten ist aus partikulären Einheiten aufgebaut. Die vorliegenden Ergebnisse werden mit den in der Literatur beschriebenen Befunden verglichen und diskutiert.

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Electron microscopical investigation of muscle capillaries applying the freeze-etching technique

Summary The structure of muscle capillaries in the mouse diaphragm was investigated applying the freeze-etching technique. The replicated fine structure has its equivalent in the cell components already known from ultra-thin sections. The particular advantage of the freezeetching technique is the possibility to examine the tissue structure in three dimensions. The study of large areas of membrane surfaces shows that the membrane is composed of particles. The different structures of the inner and outer surfaces indicate further the bipolarity of the unit membrane. In the erythrocyte membrane, both the inner and the outer surfaces are distinguished by their different structures and the characteristic distribution and size of their particles. The cytoplasm of the erythrocyte is filled with particles which might be hemoglobin molecules. The results of this paper and the findings of other workers are discussed.

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Wir danken Herrn Prof.H. Moor für die Durchsicht des Manuskriptes und die Durchführung der Gefrierätzungen sowie Herrn Dr.Vogel für das Überlassen einiger Aufnahmen und für wertvolle Diskussionsbeiträge.     

Die Wirkung des konstanten galvanischen Stromes auf das Zentralnervensystem des Regenwurmes

Zusammenfassung Moore hat bei galvanischer Längsdurchströmung von Regenwürmern gefunden, daß bei absteigender Stromrichtung Verkürzung, dagegen bei aufsteigender Verlängerung des Wurmes eintritt. Nachdem diese Reaktion des Tieres je nach der Stromrichtung nach Ausschneiden des Bauchmarkes verschwand, kann der galvanische Strom nicht an den Muskeln selbst, sondern nur am Zentralnervensystem angreifen. Die Erscheinungen bei galvanischer Längsdurchströmung würden daher besagen, daß es je nach der Stromrichtung nur oder vorzugsweise zur Erregung der Neurone für die Längsmuskeln bzw. der Neurone für die Ringmuskeln kommt. Aufgabe der vorliegenden Untersuchung war es nun, die entgegengerichteten Längenänderungen des Regenwurmes auch graphisch in Kurvenform darzustellen, wobei das eine Ende des Tieres befestigt, das zweite mit einem Schreibhebel verbunden werden sollte. Die Notwendigkeit zu einer solchen Beobachtungstechnik ergab sich einerseits daraus, daß die kurvenmäßige Aufzeichnung von Längenänderungen einen viel klareren Beweis als die subjektiven Beobachtungen am frei beweglichen Tier (Moore) darstellt und andererseits, weil Scheminzky bei solchen Aufzeichnungsversuchen nicht immer die Befunde von Moore erheben konnte. Die hier berichteten Versuche zeigten, daß unter Benützung schwerer Schreibhebel sich tatsächlich die von Moore beschriebenen Reaktionen nicht immer einstellen. Wird jedoch ein äuerst leichter Schreibhebel verwendet, so ergibt auch die graphische Aufzeichnung der Längenänderungen in der überwiegenden Mehrzahl der Fälle eine Reaktion, wie sie Moore auch am frei beweglichen, nicht befestigten Tier beobachtet hat. Es konnte schließlich auch bestätigt werden, daß mit Entfernung des Bauchmarkes die Reaktionen auf Durchströmung mit konstantem galvanischen Strom verschwinden. Die Durchsicht des Schrifttums hat im übrigen auch gezeigt, daß ganz ähnliche Längenänderungen von anderen Forschern auch schon bei anderen Würmern beschrieben worden sind.Wenn nun der absteigende galvanische Strom die Neurone für die Längsmuskeln, der aufsteigende galvanische Strom die Neurone für die Ringmuskeln erregt, so muß man mit Moore annehmen, daß die genannten Neurone im Bauchmark des Regenwurmes verschieden ausgerichtet und mit ihren Axonpolen in entgegengesetzte Richtung gestellt sind; ob dies tatsächlich zutrifft, sollen bereits im Gange befindliche Untersuchungen erweisen. Jedenfalls zeigt die entgegengesetzt gerichtete Funktionsbeeinflussung des Zentralnervensystems je nach der Stromrichtung, daß auch das Bauchmark des Regenwurmes eine funktioneile Polarität im Sinne von Scheminzky besitzt.Bemerkenswert ist, daß bei einzelnen Tieren — so wie es Scheminzky schon früher beobachtet hat — genau verkehrte Reaktionen auf die Durchströmung wie bei Moore vorkommen können: Verlängerung im absteigenden, Verkürzung im aufsteigenden Strom; dies zeigt, daß die funktioneile Polarität im Zentralnervensystem des Regenwurmes von vornherein nicht festgelegt zu sein braucht, sondern sich einmal so, einmal anders auswirken kann. Vor allem wurde die Umkehr jener Reaktion, wie sie von Moore beschrieben und in der Mehrzahl der von mir durchgeführten Versuche beobachtet wurde, bei Anwendung des schweren Schreibhebels gefunden, unter Bedingungen also, bei denen der Wurmkörper eine gewisse Vordehnung durch die Belastung erlitt. Es darf daher angenommen werden, daß dabei das v. Uexküllsche Gesetz über das Abfließen zentraler Erregungen vorwiegend nach den gedehnten Muskeln hin eine Rolle spielt.     

Biogene Amine im Nervensystem von Lineus sanguineus Rathke (Nemertini)

Zusammenfassung Mit Hilfe der von Carlsson, Falck und Hillarp entwickelten Methode zur fluoreszenzmikroskopischen Lokalisation biogener Amine werden im Nervensystem von Lineus sanguineus erstmalig primäre Catecholamine nachgewiesen, von denen auf Grund ihres Verteilungsmusters angenommen wird, daß sie als Transmitterstoffe wirken. Nur wenige Ganglienzellen innerhalb der Nervenzellschicht des Gehirns sind catecholaminerg. Sie versorgen über das Neuropilem von Ganglien und lateralen Nervensträngen im wesentlichen drei periphere, terminale Fasersysteme, die im Bereich der Frontalorgane, des Rüssels und im Mund-Vorderarm-Bereich liegen.Die intraneuronale Verteilung biogener Amine entspricht weitgehend derjenigen im Wirbeltier-Neuron. Wahrscheinlich ist das catecholaminerge Nervensystem im Bereich der Frontalorgane sensibel, im Rüssel und in der Mund-Vorderdarm-Region motorisch. Möglicherweise hat es auch senso-motorischen Charakter. Das Verteilungsmuster der terminalen catecholaminergen Nervenfasernetze wird hinsichtlich einer etwaigen biologischen Bedeutung, die es beim Erwerb der Beute haben könnte, diskutiert.

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Primary catecholamines in the nervous system of lineus sanguineus Rathke (Nemertini)

Summary By the aid of the histochemical fluorescence method of Carlsson, Falck and Hillarp primary catecholamines which might act as transmitters are demonstrated in the nervous system of Lineus sanguineus. There are only a few catecholaminergic cells within the layer of nerve cells of the brain. Via the neuropile of the ganglia and the lateral nerve cords, they mainly supply three peripheric nets of nerve fibers, situated in the frontal organs, in the proboscis and in the mouth-foregut-region.The intraneuronal distribution of the biogenic amines is almost identical with the one in vertebrate neurons. Probably the catecholaminergic nervous system in the frontal organs is a sensory one, and it might be motoric in the proboscis and in the mouth-foregut-region. Possibly its character is both sensory and motoric. The pattern of the distribution of the three terminal nervous plexus is discussed in view of its possible biological relevance during the act of taking the prey.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft     

Methodische Untersuchungen zum histochemischen Nachweis von Elektrolyten

Zusammenfassung Es wurden methodische Untersuchungen zum lichtmikroskopisch histochemischen Chloridnachweis in verschiedenen Geweben durchgeführt. Durch Kombination und Modifikation der von Macallum (1905) und Komnick (1962) eingeführten Verfahren wurde eine Standardmethode unter Verwendung von Silberlactat und simultaner Inkubationsfixierung entwickelt. Mit dieser Methode können die während der Blockinkubation unvermeidbaren Diffusionsvorgänge kontrolliert werden. Bei 1,5mm dicken Gewebsscheibchen oder -blöckchen sind die inneren Gewebsbezirke völlig frei von Silberniederschlägen, während nur in der relativ dünnen Außenzone eine positive Reaktion anzutreffen ist. Trotz dieser Diffusionsvorgänge sind die Silberpartikel innerhalb der positiven Reaktionszone fast ausschließlich im extrazellulären Raum anzutreffen, wo sie zwar verdichtet sind, jedoch ihre physiologische Verteilung bewahrt haben. Dieses charakteristische und stets reproduzierbare Reaktionsbild beruht darauf, daß das Chlorid im überlebenden Gewebe ausschließlich den extrazellulären Raum als Diffusionsweg benützt. Zellmembranen und Schlußleisten erweisen sich als natürliche Diffusionsbarrieren, solange das Gewebe vital bleibt. Lediglich die Glia des zentralen und peripheren Nervensystems weist einen hohen intrazellulären Chloridgehalt auf.Neben der Standardmethode wurden Versuche unternommen, die Diffusion des Chlorids bis zur Fällung durch kryotechnische Methoden zu vermindern. Die Ergebnisse des auf Gersh (1938) zurückgehenden Gefriertrocknungsverfahrens und einer hier beschriebenen Gefrierinkubationsmethode sind insgesamt jedoch nicht befriedigend. Die Diffusionsvorgänge sind bei diesen Verfahren zwar reduziert, jedoch nicht kontrollierbar und die Zellmembranen verlieren teilweise ihre Barrierenfunktion, so daß der Chloridgradient zwischen dem intra- und extrazellulären Raume abgeflacht oder aufgehoben wird. Die kryotechnischen Methoden sind hinsichtlich der ortsgetreuen Chloriddarstellung aussichtsreich, bedürfen jedoch noch weiterer Untersuchungen ihrer Reaktionsbedingungen.

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Methodical studies on the histochemistry of electrolytesI. Demonstration of Cl^– by means of light microscopy

Summary Methodical investigations on the histochemistry of chloride precipitation were performed in various tissues for light microscopy. A standard method could be achieved by combining and slightly modifying the techniques of Macallum (1905) and Komnick (1962) using silver lactate as reagent and simultaneous fixation. By this procedure the diffusion processes during block incubation can be demonstrated and controlled. The inner parts of the 1,5 mm tissue slices or blocks remain free of silver precipitates while a rather thin outer zone shows a positive reaction. In spite of these diffusion processes the silver particles within the positive zone are distributed almost exclusively in the extracellular space showing a concentrated but physiological localization. This characteristic and constantly reproducible feature of the reaction is based on the peculiarity of diffusing chloride in supravital tissue using only extracellular space as diffusion pathway. Cell membranes and tight junctions proved to be natural diffusion barriers as long as the tissue remains vital. Solely glial cells of the central and peripheral nervous system appear to have a high intracellular chloride content.Beside the standard method further attempts were made to diminish chloride diffusion until precipitation by cryotechnical methods. The results of the freeze drying method inaugurated by Gersh (1938) and of a freeze incubation technique described here are in the whole not satisfying yet. Diffusion is reduced by these techniques but not controllable and the cell membranes fail partly to act as barriers so that the intra-extracellular chloride gradient becomes levelled. The cryotechnical methods are of great promise but require further investigations.

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Methodische Untersuchungen für die Habilitationsarbeit, die unter dem Titel Studien zur funktionellen Morphologie der Niere unter normalen und anurischen Bedingungen der Medizinischen Fakultät der Philipps-Universität Marburg vorgelegen hat und in der die Standardmethode des Chloridnachweises zur Anwendung kam.

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Frl. Renate Meuser danke ich für wertvolle technische Mitarbeit.     

Observations on the morphology,submicroscopic structure and biological properties of satellite cells (S.C.) in sensory ganglia of mammals

Zusammenfassung Die Untersuchung der perisomatischen und periaxonalen Satelliten in sensiblen Ganglien verschiedener Säuger hat folgende Ergebnisse:Es wird nachgewiesen, daß die Satelliten um das Neuron eine ununterbrochene Hülle bilden, die es von den Bindegewebsstrukturen des Ganglions vollständig trennt. Jeder Satellit ist von seiner eigenen Zellmembran scharf begrenzt; die Membranen der anliegenden Zellen sind durch Zwischenräume von etwa 200 Å getrennt. Die Form der Satelliten ist im wesentlichen laminär: die Abbildungen von Zellen mit feinen verzweigten Fortsätzen, die hauptsächlich durch Silberimprägnation gewonnen wurden, geben meistens Artefakte wieder.Die Satelliten haben innige Beziehungen zum Neuron, von dem sie durch einen dünnen Zwischenraum (etwa 200 Å), von den entsprechenden Zellmembranen abgegrenzt, getrennt sind: die Satelliten passen sich jeder Unregelmäßigkeit der Neuronenoberfläche an, die durch kleine Paraphyten hervorgerufen wird.Wo der Neurit erscheint, stellen sich die perisomatischen Satelliten ein. Sie werden von den periaxonalen Satelliten ersetzt und diese ihrerseits von den Schwannschen Zellen.Die Satelliten enthalten manchmal ergastoplasmische Bildungen. Im großen und ganzen ist die Struktur dieser Zellen derjenigen der Schwannschen Zellen und vieler protoplasmatischen Gliocyten des Zentralnervensystems ähnlich.Während des körperlichen Wachstums erfahren die Satelliten eine bedeutend geringere Volumen-Zunahme als die Neurone, aber sie vermehren sich häufig durch mitotische Teilung. Beim Erwachsenen sind die Mitosen dagegen sehr selten. Das endgültige Volumen der Satelliten ist eher gleichmäßig, es entspricht dem Drieschschen-Gesetz. Auf Grund der gewonnenen Daten kann man diese Zellen als stabile Elemente im Sinne Bizzozero's betrachten.Über den funktionellen Wert der Satelliten äußert sich der Verfasser auf Grund der morphologisch und biologisch gesammelten Daten. Da diese Zellen immer zwischen den Blutgefäßen und den Neuronen liegen, muß ihre Tätigkeit trophischer Art sein. Die morphologischen Untersuchungen können allerdings nicht feststellen, ob diese trophische Funktion nur in einer Filtrierung der von den Blutgefäßen herkommenden Substanzen oder auch in ihrer Verarbeitung besteht.Schließlich behauptet der Verfasser, daß die perisomatischen und periaxonalen Satelliten einerseits eine große Ähnlichkeit mit den perineuronalen protoplasmatischen Gliocyten des Zentralnervensystems aufweisen, andererseits mit den Schwannschen Zellen. Es ist vielleicht möglich, in einer Kategorie viele Zellen zusammenzufassen, die in enger Beziehung zu den Neuronen stehen und ähnliche funktionelle Eigenschaften besitzen, Zellen, die sowohl dem zentralen als auch dem peripheren Nervensystem angehören.

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Research supported by a C.N.R. Grant.     

The role of finite population size and linkage in response to continued truncation selection

Summary In an attempt to analyse long-term response in finite dioecious populations, selection processes are simulated on a computer with situations of parental population size, linkages between loci, selection intensity, and heritability, specified in a 3⁴ factorial design. A diploid polygenic system of 40 loci on 4 chromosomes is considered for additive genes. Linkage levels are specified as free recombinations, adjacent loci 5 map units apart, and as clusters on chromosomes with a distance of only .5 units between adjacent loci. Parental populations of 8, 16, and 64, truncation selection of 1/2, 1/4, and 1/8 of the progeny each generation, and initial heritability of 1, 1/3, and 1/9 are simulated for various populations.For these populations, which are initially samples from a theoreticalHardy-Weinberg situation, it is shown that an initial linear phase of response, which may last for only 2 or 3 generations in some cases, depends on the intensity of selection alone. The effects and interactions of all the above factors on the curvilinearity of response in later generations are analysed. It appears that linkages between loci have a strong influence in reducing the rate of response and the total response. In the extreme cases of gene clusters in a parental population size of 8 with low heritability, truncation selection is relatively almost completely ineffective in causing change in the mean over generations. The effect of tight linkage is also exhibited in causing more reduction in genotypic variance than can be accounted for by corresponding response.The depressing effect of finiteness of population size on the rate of response and the total response appears to increase in geometric proportion with linkages between loci. The number of generations to fixation appears to be reduced in a similar manner. A strong interaction between population size and linkage is thereby found in various analyses. With parental populations as large as 64, linkage effects on response are negligible when recombinations between adjacent loci are .05 or more. In such situations there is a slower rate of response in later generations with linkage but the total response attained and the rate of fixation of inferior genes is about the same as for free recombinations. Increase in the intensity of selection appears to augment the effects of linkage in reducing the rate of response in later generations. This type of interaction is attributed to the accumulation of gametic disequilibria due to selection which are retained in the population over generations with linkage.

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Zusammenfassung In der Absicht, das Verhalten einer begrenzten diözischen Population über einen langen Zeitraum zu analysicren, wurden Selektionsvorgänge auf einem Computer simuliert. Hierbei wurden die Größe der Elterpopulation, die Koppelung zwischen den Loci, die Selektionsintensität und die Heritabilität in einem 3⁴-faktoriellen Versuch variiert. Es wird ein diploides polygenes System mit vierzig Loci auf vier Chromosomen mit additiver Genwirkung zugrunde gelegt. Für die Koppelungsbeziehungen werden freie Rekombination, ein Abstand von fünf Rekombinationseinheiten zwischen benachbarten Loci und die Bildung von Genclustern auf den Chromosomen mit jeweils nur 0,5Morgan-Einheiten Abstand zwischen benachbarten Loci angenommen. Es werden elterliche Populationen des Umfanges 8, 16 und 64, trunkierende (stutzende) Selektion mit einer Fraktion von 1/2, 1/4 und 1/8 der Nachkommen je Generation und eine ursprüngliche Heritabilität von 1, 1/3 und 1/9 für verschiedene Populationen simuliert.Für alle jene Populationen, die ursprünglich als Stichproben aus einer theoretischenHardy-Weinberg-Situation stammen, kann gezeigt werden, daß eine anfänglich lineare Phase der Reaktion, die in einigen Fällen nur über zwei bis drei Generationen anhält, allein von der Selektionsintensität abhängt. Die Wirkungen und Wechselwirkungen aller oben genannten Faktoren auf die Nichtlinearität der Reaktion in späteren Generationen wird untersucht. Es zeigt sich, daß Koppelung zwischen den Loci einen starken Einfluß auf die Reduktion der Reaktionsgeschwindigkeit und auf die Endreaktion ausübt. In dem extremen Fall der Gencluster in einer Ausgangspopulation des Umfanges 8 mit geringer Heritabilität ist die trunkierende Selektion hinsichtlich der Änderung des Mittels über Generationen hinweg praktisch völlig unwirksam. Die Wirkung enger Koppelung manifestiert sich außerdem in einer stärkeren Reduktion der genotypischen Varianz, als sie auf Grund der entsprechenden Reaktion erklärt werden kann. Der reduzierende Effekt der Begrenzung des Populationsumfanges auf die Reaktionsgeschwindigkeit und die Endreaktion erweist sich als geometrisch proportional zur Koppelung zwischen den Loci. Die Zahl der Generationen bis zur Fixierung wird in ähnlicher Weise reduziert. Hierbei wird eine starke Wechselwirkung zwischen der Populationsgröße und der Koppelung in den verschiedenen Untersuchungen beobachtet. Der Einfluß der Koppelung auf die Reaktion der Populationen kann vernachlässigt werden, wenn die elterliche Population den Umfang 64 hat und die Rekombination zwischen benachbarten Loci 0,05 übersteigt. In derartigen Situationen gibt es zwar eine langsamere Antwortrate in späteren Generationen mit Koppelung, jedoch ist die Endreaktion, die erreicht wird, und die Fixierungsrate überlegener Gene etwa die gleiche wie bei freier Spaltung. Eine Zunahme der Selektionsintensität scheint die Wirkung der Koppelung hinsichtlfch der Reduktion der Reaktionsgeschwindigkeit in späteren Generationen zu vergrößern. Dieser Typ der Wechselwirkung wird der Häufung gametischer Ungleichgewichte, die infolge der Selektion über Generationen in der Population erhalten werden, zugeschrieben.

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Journal Paper No. 5872, Iowa Agriculture and Home Economics Experiment Station, Ames, supported by National Science Foundation Grant 19218 and National Institute of Health Grant GM-13827.

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On leave fromWest Pakistan Agricultural University Lyallpur.

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Statistical Laboratory and Department of Animal Science, respectively.     

Untersuchungen zur Physiologie der Carnivoren-Drüsen

Zusammenfassung Die Sekretion von ³⁶Cl^- durch Gewebescheiben, die aus dem drüsentragenden Teil von Nepenthes-Kannen ausgestanzt worden waren, wurde mikroautoradiographisch untersucht. Nach der Applikation von 1–10 mM Chloridlösungen von der der Kannenaußenseite entsprechenden Fläche her waren die Drüsenzellen, die Zellgrenzen im Mesophyll (also die Zellwände einschließlich des dünnen Plasmabelags), Plasmaansammlungen und die Leitbündel besonders stark markiert. Die Drüsenzellen sind dicht mit Plasma erfüllt und wenig vacuolisiert. Die Kornzählungen zeigen, daß die Radioaktivität der verschiedenen plasmareichen Bereiche (der Drüsenzellen, der Zellgrenzen und der Plasmaansammlungen) nicht statistisch signifikant verschieden ist, während die Vacuolen viel weniger markiert sind. Diese Befunde werden im Lichte von Arisz' Theorie des symplasmatischen Transportes diskutiert. Eine artefizielle Übertragung der in den großen Vacuolen der Mesophyllzellen enthaltenen Radioaktivität auf das Cytoplasma während der Präparation kann allerdings nicht völlig ausgeschlossen werden.

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Investigations on the physiology of the glands of carnivorous plantsV. Microautoradiographic investigations of chloride secretion by the gland tissue of Nepenthes

Summary The secretion of ³⁶Cl^- by tissue isolated from Nepenthes pitchers was investigated with microautoradiographic techniques. The tissue was transferred into ether at-30°C or embedded in the vacuum, following procedures described earlier (Lüttge and Weigl, 1965).The microautoradiographs which we obtained after application of 1–10 mM chloride solutions to the surface corresponding to the outside of the pitchers showed a high labelling of the gland cells, the cell borders in the mesophyll (i.e. the cell walls including the thin plasmatic layers), plasmatic particles and the conductive tissue. The gland cells have only very small vacuoles and are densely filled with cytoplasm. The grain counts show that the radioactivity in the parts of the tissue which are rich in cytoplasm (glands, cell borders, plasmatic particles) did not differ within the statistical error. The activity of the vacuoles, however, was much less.These findings are discussed in the light of Arisz' theory of symplasmatic transport. However, an artificial transfer of the radioactivity contained in the large vacuoles of the mesophyll cells to the cytoplasm during the preparation can not be entirely excluded.