Onset of synthesis of mitochondrial enzymes during mouse development

Summary The mitochondrial forms of NADP-IDH, NADP-MDH, NAD-MDH and AAT can be demonstrated electrophoretically for the first time in post-implantation mouse embryos at the 11th to 12th day of development after vaginal plug. The onset of synthesis of these enzymes is parallel to the differentiation of mitochondria during development. Moreover, the mitochondrial form of the NADP-MDH was used to study the functioning of different alleles at one gene locus during embryonic development. In the heterozygous offspring of the cross CBA x SM/J an electrophoretic pattern was first seen 270 hrs after vaginal plug; the three heteromeric bands of the tetrameric enzyme become visible in a binomial distribution. 295 hrs after fertilization the expected 5-banded pattern of the heterozygote is completed. These findings support the assumption that the different parental alleles at the M-NADP-MDH gene locus start sythesizing synchronously. Similar results are already known for the S-NADP-IDH and S-NADP-MDH.

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Zusammenfassung Die mitochondrialen Formen der NADP-IDH, NADP-MDH, NAD-MDH und AAT k?nnen w?hrend der Embryogenese der Maus erstmals nach Implantation, und zwar am 11.-12. Entwicklungstag nach Vaginalpfropf, elektrophoretisch nachgewiesen werden. Der Synthesebeginn dieser Enzyme ist mit der Mitochondrienentwicklung w?hrend der Embryogenese in einen Zusammenhang zu bringen. Am Beispiel der mitochondrialen Form der NADP-MDH haben wir weiterhin das erstmalige Auftreten der Produkte verschiedener Allele eines Genlocus w?hrend der Embryonalentwicklung geprüft. Bei heterozygoten Nachkommen der Kreuzung CBA x SM/J tritt erstmals 270 Std nach Vaginalpfropf ein Elektrophoresemuster auf; die Heteromere des tetrameren Isoenzyms sind in binomialer Verteilung sichtbar. 295 Std nach Befruchtung ist das zu erwartende 5-Bandenmuster des Heterozygoten vollst?ndig. Diese Befunde lassen die Annahme zu, da? die untersuchten Allele synchron ihre Syntheseaktivit?t aufnehmen. Entsprechende Ergebnisse sind von der S-NADP-IDH und S-NADP-MDH bereits bekannt.

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Supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (SFB 46).     

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.

     

Histochemische Untersuchungen an der Leber nach Verbrennung

Zusammenfassung An männlichen weißen Ratten wurde das Verhalten des Enzymmusters der Leber 72 Std nach Verbrühung untersucht. Es fanden sich Veränderungen im Sinne einer Aktivitätsverminderung bei der NAD-Cytochrom-c-Reduktase, Isocitronensäuredehydrogenase, ATPase und den PJS-positiven Substanzen. Eine Zunahme der Aktivität wurde bei der alkalischen Phosphatase und einigen Esterasen beobachtet, ebenso traten auch die scharlachrotfärbbaren Substanzen auf. Uneinheitliche Reaktionen zeigten die Succinodehydrogenase sowie die Leucinaminopeptidase, unverändert blieben Glukose-6-phosphat-dehydrogenase, -Glucuronidase, saure Phosphatase, die o-Diacetylbenzol- und die DDD-Reaktion.     

Resynchronisation der Tagesperiodik von Vögeln nach Phasensprung des Zeitgebers

Zusammenfassung Die periodische Hüpfaktivität von Buchfinken (Fringilla coelebs L.) läßt sich leicht mit einem als Zeitgeber wirkenden künstlichen Licht-Dunkel-Wechsel von 12 Std Lichtzeit (250 Lux) und 12 Std Dunkelzeit (0,5 Lux) synchronisieren. Die Aktivität der Vögel beginnt mit dem Zeitpunkt Licht an oder unterschiedlich lange davor (= mehr oder minder stark negative Phasenwinkel-Differenz). Nach einem Phasensprung des Zeitgebers durch einmaliges Verkürzen oder Verlängern der Lichtzeit oder der Dunkelzeit dauert es meist mehrere Perioden, bis der Vogel die ursprüngliche Phasenlage zum Zeitgeber wieder erreicht hat. Während dieser Resynchronisation ist die gesamte, je Periode entwickelte Aktivität verringert.Phasensprünge des Zeitgebers um 6 Std werden vom Vogel je nach Richtung der Sprünge unterschiedlich schnell ausgeglichen: Nach einmaliger Verlängerung einer Licht- oder einer Dunkelzeit um 6 Std dauert die Resynchronisation 4–5 Tage, nach entsprechender Verkürzung der Zeitgeberperiode nur halb so lang.Die Geschwindigkeit mit der der Vogel nach einem Phasensprung des Zeitgebers seine Phase verschiebt, richtet sich außerdem nach der ursprünglichen Phasenwinkel-Differenz: Einem Phasensprung um +6 Std folgt ein Vogel mit stark negativer Phasenwinkel-Differenz langsamer als ein Vogel mit der Phasenwinkel-Differenz Null. Diese Ergebnisse sind auch theoretisch zu erwarten, da die Phasenwinkel-Differenz Ausdruck der Eigenfrequenz des Systems ist: Stärker negative Phasenwinkel-Differenz entspricht höherer Eigenfrequenz.Nach einem Phasensprung um 12 Std durch Verdoppeln einer Lichtzeit oder einer Dunkelzeit verhalten sich die Buchfinken ähnlich wie nach einem Phasensprung um +6 Std. Sie verschieben die Phase in beiden Fällen durch mehrfaches Verlängern der Periode. Vereinzelte Fälle, in denen bei verdoppelter Lichtzeit zunächst zwei sehr kurze Perioden aufzutreten scheinen, lassen sich unter Berücksichtigung von Maskierwirkungen des Lichtes auf die Aktivität im gleichen Sinne deuten wie die einheitlichen Ergebnisse der Versuche mit Verdoppeln der Dunkelzeit.In Übereinstimmung mit Angaben anderer Autoren beträgt die mittlere Geschwindigkeit der Phasenverschiebung nach einem verzögernden Phasensprung 1,0–2,0 Std/Tag. Nach einem Phasensprung mit Verkürzung der Zeitgeberperiode wird die Phase etwa doppelt so schnell verschoben.     

Der tagesperiodische Verlauf der Substanzproduktion und speziell der Zellulosesynthese in Beziehung zur photoperiodischen Reaktionsweise

Zusammenfassung der Ergebnisse Bei den untersuchten Sojasorten (mehr oder weniger ausgeprägten Kurztagpflanzen) zeigt die Zellulosesynthese ein Maximum in den ersten 7 Std nach Beginn der täglichen Lichtperiode. Im gleichen Zeitabschnitt ist auch die Trockengewichtzunahme am größten.Bei einer Erbsensorte (Langtagpflanze) zeigten sich 2 Maxima dieser Syntheseleistungen: Eines in den ersten Stunden nach Beleuchtungsbeginn, das zweite etwa 10–12 Std später.BeiSoja deckt sich das Synthesemaximum zeitlich etwa mit dem Beginn der photophilen Phase. BeiPisum deckt sich das zweite Synthesemaximum zeitlich ungefähr mit diesem Beginn der photophilen Phase. Aus der Existenz des weiteren, früher eintretenden Synthesemaximums bei der Langtagpflanze wird die Vermutung abgeleitet, daß auch hier außer der bekannten späten auch noch eine (bisher übersehene frühe photophile Phase besteht. Diese Vermutung findet ihre Bestätigung im photoperiodischen Verhalten.Vergleicht man die Ergebnisse mit den früheren Resultaten über den tagesperiodischen Gang der hydrolytischen Leistungsfähigkeit, so ergibt sich eine gute Harmonie auf der Grundlage der seinerzeit gegebenen Darlegungen, nach denen einer hohen hydrolytischen Leistungsfähigkeit eine geringe synthetische entspricht und umgekehrt: Zu Beginn der photophilen Phase besteht hohe synthetische, niedrige hydrolytische Aktivität. Am Ende der photophilen Phase, d. h. beim Beginn der skotophilen, besteht hohe hydrolytische, geringe synthetische Aktivität.Mit 4 Textabbildungen.     

Changes in the polysomal pattern after fertilization in Fucus eggs

Summary At high potassium concentrations it is possible to isolate largely intact polysomes from fertilized and unfertilized Fucus vesiculosus eggs, and to study the distribution pattern of ribosomal particles in a sucrose gradient. The changes in the ribosomal pattern before and after fertilization reflect the time course of protein synthesis. In the unfertilized egg there is a pool of inactive light polysomes which are fairly resistant to ribonuclease treatment, whilst a heavier polysomal fraction shows some amino-acid incorporation activity. 2 hr after fertilization, the heavy polysome fraction is strongly increased and highly active; the light polysomes disappear. 6 hr after fertilization, when protein synthesis is depressed, new monomeric and possibly dimeric ribosomes are formed; these ribosomes have a very low incorporation activity. The rearrangement of ribosomal particles does not appear to be necessarily linked with the synthesis of new RNA.

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Zusammenfassung Aus den Eiern des Blasentanges (Fucus vesiculosus) konnten bei hoher Kalium-Konzentration weitgehend intakte Polysomen isoliert und am Zucker-Gradienten in der Ultrazentrifuge aufgetrennt werden. Als Kriterien für den ribosomalen Charakter der isolierten Partikel werden herangezogen: die Schichtung der bei 260 m absorbierenden Fraktionen im Gradienten, das konstante Verhältnis der optischen Dichte 260/280 m, die Fähigkeit zum Einbau radioaktiv markierter Aminosäuren, sowie die Sensitivität für Ribonuclease.Die Änderungen im ribosomalen Verteilungsmuster reflektieren den zeitlichen Verlauf der Änderungen der Proteinsynthese vor und nach Befruchtung. Im unbefruchteten Ei findet sich eine aktive Fraktion schwerer Polysomen, sowie eine inaktive Fraktion leichter Polysomen, mit erhöhte Stabilität gegenüber Ribonuclease. 2 Std nach Befruchtung ist die letztgenannte Fraktion verschwunden, während die schweren Polysomen in Menge und Aktivität stark vermehrt sind.6 Std nach Befrunchtung ist die Syntheseaktivität der stark reduzierten polysomalen Fraktion stark vermindert, während neue, aber inaktive, monomere und wahrscheinlich auch dimere Ribosomen auftreten.Es kann angenommen werden, daß in den unbefruchteten Eiern ein Pool von Polysomen mit maskierter messenger-RNS vorhanden ist, der durch die Befruchtung aktiviert wird. Im weiteren Verlauf der Morphogenese werden vor Eintritt der ersten Zellteilung offensichtlich neue ribosomale Partikel synthetisiert; für den Aufbau derselben scheint keine Synthese neuer RNS-Matrizen notwendig zu sein.

     

Über die Temperaturadaptation der Sekretion von Verdauungsfermenten und deren Hitzeresistenz

Zusammenfassung Magensaft von kaltadaptierten Weinbergschnecken zeigt eine höhere proteolytische Aktivität als der von warmadaptierten Tieren. Selbst bei gegenläufigem Hungereinfluß ist eine deutliche Adaptation im Sinne von Typ 3 festzustellen. Der reichlich vorhandene Magensaft eingedeckelter Wintertiere enthält keine eiweißspaltenden Fermente.Die Lipasenaktivität des Verdauungssaftes ist auch bei gedeckelten Wintertieren leicht nachweisbar. Eine Abhängigkeit von der Adaptationstemperatur besteht jedoch nicht.Die Hitzeresistenz der proteolytischen Fermente im Magensaft der Kalttiere ist vermindert. Die Proteasen der Warmtiere zeigen Hitzeaktivierungen, wenn sie Temperaturen von 40–44° C ausgesetzt werden. Eine Aktivitätsverminderung durch rasches wiederholtes Gefrieren der Fermentlösungen konnte nicht beobachtet werden. — Die Hitzeresistenz der Lipasen ist unabhängig von der Anpassungstemperatur.Die proteolytische Aktivität des Verdauungssaftes weiblicher Wollhandkrabben ist bei den warmadaptierten Tieren höher als bei den länger hungernden kaltadaptierten Exemplaren (Hungereffekt ?).Die Sekretion der eiweißspaltenden Fermente bei Karauschen weist eine Adaptation nach Typ 5 auf (ansteigende Werte mit steigender Anpassungstemperatur). Im sauren Bereich findet keine Eiweißspaltung statt.Papierchromatographische Analysen der Spaltprodukte ergeben keinen Anhalt für einen qualitativ unterschiedlichen Verlauf der Proteolyse nach verschiedener Temperaturvorbehandlung.Dissertation bei der Philosophischen Fakultät der Universität Kiel, Teil I (Anregung und Anleitung: Prof. Dr. H. Precht). Herrn Dozent Dr. F. Bramstedt, Hamburg, danke ich für freundliche Beratung bei der Herstellung von Papierchromatogrammen. Einige Apparate stellte die Deutsche Forschungs gemeinschaft zur Verfügung.     

Elektronenmikroskopische Darstellung peroxydatischer Aktivitäten bei Phaseolus vulgaris nach Infektion mit Uromyces phaseoli typica

Zusammenfassung Bei der Wirt-Parasit-Kombination Phaseolus vulgaris (cv. Favorit) und Uromyces phaseoli typica wird die Aktivität peroxydatischer Enzyme am dritten Tag nach Infektion elektronenmikroskopisch dargestellt. Die Aktivität in den Mitochondrien (möglicherweise eine Cytochromoxydase oder Cytochromperoxydase) ist in der infizierten Zelle erhöht. Die Peroxisomen (sie enthalten eine Katalase) bleiben in der infizierten Zelle unverändert. Im Pilz wird keine Katalaseaktivität gefunden.Die Schicht mit peroxydatischer Aktivität auf der Außenseite der Zellwand (Zellwandperoxydase) ist an der Berührungsstelle Hyphe—Wirtswand oft verdickt. An der Eintrittsstelle des Haustoriums in die Zelle wird Aktivität auf der Wand des Haustoriumhalses und auf den Cisternen des benachbarten ribosomenbesetzten endoplasmatischen Reticulums beobachtet. Manchmal findet man auch eine Schicht mit peroxydatischer Aktivität zwischen Scheide und Wand des Haustoriums.

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Electronmicroscopic demonstration of peroxidase activities in Phaseolus vulgaris after infection with Uromyces phaseoli typica

Summary Peroxidase activity in Phaseolus vulgaris (cultivar Favorit), infected with Uromyces phaseoli typica, was studied with the help of an electronmicroscope. The plant material was prefixed three days after inoculation and 3,3-diaminobenzidine was used as a substrate to detect the enzyme activity.The mitochondrial membranes showed an enhanced enzyme activity (due to a cytochrome oxidase or possibly due to a cytochrome peroxidase) in the infected cell. There was no change in the structure and catalase activity of peroxisomes of the host. No catalase activity was detected in the fungus.A layer with evident peroxidase activity is seen outside the cell wall. This layer is sometimes thickened especially when it is in touch with intercellular hyphae.The penetration site of the haustorium has been intensively studied. Activity was observed in the neck region (from the penetration site of the haustorium to the neckband) in the zone between the host plasmalemma and the plasmalemma of the fungus. Some activity was also seen on the cisternae of the endoplasmic reticulum surrounding the neck. In a few preparations, activity was also found between sheath and wall of the haustorium.

     

Histochemischer Cholinesterase-Nachweis während der Abfaltungsbewegungen des Hühnerembryos

Zusammenfassung An Hühnerembryonen der Stadien 5–21 wurde das Auftreten von Cholinesterase-Aktivität in Zellverbänden verfolgt, die bei der Abfaltung des Embryos von Bedeutung sind.Im Neuroektoderm treten während der Neuralrohrbildung Cholinesterase-positive Zellen auf. Diese Aktivität verschwindet, wenn das Neuralrohr ausgebildet ist. Anschließend lassen sich Cholinesterase-positive Neuroblasten darstellen.Im Oberflächenektoderm tritt Cholinesterase-Aktivität während der Ausbildung der Kopffalte und der Grenzrinnen auf. Die Aktivität verschwindet, wenn sich die Kopfanlage vom extraembryonalen Teil der Keimblätter getrennt hat.Bei der Ausbildung der Entodermwülste und während des Einwanderns derselben zum Darmrohrschluß bilden sich palisadenartige Epithelverdickungen aus, die Cholinesterase aufweisen. Wenn das Darmrohr geschlossen ist, verschwindet die Aktivität wieder. Während der Darmrohrbildung wird das nach ventral und medial einwachsende Entoderm von palisadenartig strukturiertem Mesoderm begleitet, das Cholinesterase-Aktivität aufweist. Nach Schluß des Darmrohres löst sich die palisadenartige Anordnung auf und die Cholinesterase-Aktivität verschwindet.

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Histochemical demonstration of cholinesterase during the folding off of the chick embryo

Summary The localization of cholinesterase activity in chick embryo of stage 5 up to stage 21 has been studied in cell layers that are involved in the formation of the primitive body tube.During the formation of the neural tube, cholinesterase activity can be demonstrated in cells of the neural plate. This pattern of enzyme activity disappears after formation of the neural tube. Thereafter, the enzyme is localized in neuroblasts.In the ectodermal layer, cholinesterase activity is found during the formation of the head fold and the lateral body folds. Again, the enzyme disappears after the development of the cephalic outgrowth.Formation of the entodermal folds and their fusion in the midline — thus establishing the gut tube — is associated with cholinesterase activity in palisade cell layers. There is no enzyme activity in the completed gut.During the formation of the gut tube, the mediad invading entodermal folds are covered by mesodermal cell palisades, which are positive for cholinesterase. After the formation of the gut tube, the palisades disappear as does the enzyme activity.

     

Activity of some enzymes in Physarum polycephalum

Summary The activity levels of seven enzymes were studied in growing plasmodia of Physarum polycephalum. The enzymes were isocitrate dehydrogenase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, acid phosphatase, phosphodiesterase, -glucosidase, and histidase. Six of the enzymes showed a continuous increase in activity during the mitotic cycle; glutamate dehydrogenase exhibited a stepwise increase about 5 h after mitosis. Cycloheximide immediately inhibited the activity of all enzymes. Actinomycin D was ineffective in inhibiting enzyme activity until after one mitotic cycle had been completed; this indicates that mRNA was stable for all of these enzymes during the G2 period. Attempts to induce enzyme activity were unsuccessful.

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Zusammenfassung Der Aktivitätsverlauf von sieben Enzymen wurde in wachsenden Plasmodien von Physarum polycephalum untersucht. Es handelte sich um die Enzyme: Isocitrat-Dehydrogenase, Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase, Glutamat-Dehydrogenase, saure Phosphatase, Phosphodiesterase, -Glucosidase und Histidase. Sechs dieser Enzyme wiesen einen kontinuierlichen Aktivitätsanstieg während des Mitosecyclus auf; Glutamat-Dehydrogenase zeigte einen stufenförmigen Anstieg etwa 5 Std nach der Kernteilung. Cycloheximid hemmte sofort die Aktivität der Enzyme, während Actinomycin D erst nach Ablauf eines halben Teilungscyclus inhibierend wirkte. Dies deutet auf eine relativ stabile mRNA hin. Versuche, die Aktivität zu induzieren, schlugen fehl.

     

The influence of rapid temperature changes on the activity of Chorthippus albomarginatus de geer (Acrididae, Orthoptera)

The effect of rapid temperature changes on the activity of Ch. albomarginatus was investigated. The results showed the necessity of distinguishing between the activity that the animal shows after a longer time at the test temperature and the activity which takes place immediately following the temperature change. The activity of the animal should therefore be considered as a function of both the time and temperature factors. This connection between activity, temperature and time is illustrated schematically in a partially hypothetical diagram (Fig. 9). This diagram shows that the observations that increased temperature leads to increased activity and the fact that Acrididae can sit still and bask at relatively high temperatures may be only apparently opposing.A special activity minimum is demonstrated and its possible relation to the general orientation habits of the grasshopper in its specific milieu is pointed out.It has been shown that the test animals react to a temperature difference of 1 degree at 40°–41°.

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Zusammenfassung Die Wirkung rascher Temperaturänderungen auf die Aktivität von Chorthippus albomarginatus wurde untersucht. Die Ergebnisse erwiesen die Notwendigkeit, zwischen der Aktivität zu unterscheiden, die das Tier nach einer längeren Zeit bei der Prüftemperatur zeigt, und der Aktivität, die unmittelbar nach der Temperaturänderung eintritt. Die Aktivität des Tieres muß deshalb als eine Funktion sowohl der Zeit wie des Temperaturfaktors betrachtet werden. Die Beziehungen zwischen Aktivität, Temperatur und Zeit werden mit einem teilweise hypothetischen Diagramm schematisch dargestellt (Fig. 9). Das Diagramm erweist die nur scheinbare Gegensätzlichkeit der Beobachtungen, daß erhöhte Temperatur zu verstärkter Aktivität führt, und der Tatsache, daß Feldheuschrecken bei relativ hohen Temperaturen still sitzen und sich sonnen können.Es wird ein spezifisches Aktivitätsminimum nachgewiesen und seine mögliche Beziehung zum allgemeinen Orientierungsverhalten der Feldheuschrecken in ihrer spezifischen Umgebung erwogen.Es wurde nachgewiesen daß Versuchstiere bei 40° bis 41° auf einen Temperaturunterschied von einem Grad reagieren.

     

Das Verhalten der histochemisch nachweisbaren Phosphorylaseaktivität am anoxisch ruhenden und anoxisch tätigen (ischämischen) Rattenherzmuskel

Zusammenfassung In vergleichenden Untersuchungen wird fermenthistochemisch die Phosphorylaseaktivität am anoxisch ruhenden, anoxisch tätigen und ischämischen (Herzinfarkt) Herzmuskel dargestellt. Während bei letzterem bereits nach 5 min ein völliger Verlust der Enzymaktivität zu bemerken ist, ist die Phosphorylaseaktivität am anoxisch ruhenden Herzmuskel selbst nach 20 Minuten Anoxie an alkoholfixierten Schnitten nicht, an unfixierten nur gering vermindert. Beim anoxisch tätigen Herzmuskel tritt auch ein rascher Aktivitätsverlust ein. Diese Ergebnisse werden mit bisher bekannten biochemischen und histochemischen Befunden verglichen und beobachtete Unterschiede auf eine abweichende Versuchsanordnung zurückgeführt.

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Summary A comparative enzyme-histochemical study is carried out on the phosporylase activity of anoxic inactive, anoxic active, and ischaemic (cardiac infarction) cardiac musculature. In the case of the latter the enzymatic activity ceases completely after 5 minutes, whereas in the case of the inactive anoxic cardiac musculature no decrease of the phosphorylase activity is observed after 20 min of anoxia (alcohol fixed sections); the decrease in enzymatic activity in unfixed material is almost negligible. Anoxic active cardiac musculature shows a rapid decrease in activity. These findings are compared to known biochemical and histochemical results; the obvious differences are thought to be due to different experimental conditions.

     

Über die Bindung von Kalzium in Ei und Larve von Paracentrotus lividus

Zusammenfassung Bei der Befruchtung der Eier vonParacentrotus lividus (Roscoff) werden ins Seewasser Substanzen abgegeben, die mit Oxalat in schwach alkalischer Lösung (Seewasser) fällbar sind. In Anschluß an frühere Befunde wird vermutet, daß wenigstens ein Teil dieser Fällung aus Kalziumoxalat besteht, und daß demzufolge Ca bei der Befruchtung ins Seewasser abgegeben wird. Pro ccm Eier beträgt diese Veränderung 0,20 mg Ca. Die Veränderung ist statistisch gesichert.Im Seeigelei sind etwa 66 % des Kalziums in nicht ultrafiltrierbarer Form, d. h. in schwerlöslichen oder kolloidalen Substanzen, vorhanden. Die Bindung von Ca folgt dem Gesetz der Massenwirkung. Die Eier können mehr Ca binden als im Ei vorhanden ist. Normal werden 7,77 Mikromol Ca per ccm Eier gebunden. Graphisch läßt sich berechnen, daß bei 11,7 Mikromol Ca das maximale Bindungsvermögen der Eier bei dem gegebenen pH erreicht ist. In alkalischer Lösung (pH 8,5–9) nimmt das Bindungsvermögen stark zu: die Eier können dann zwei- bis dreimal soviel Ca enthalten als normal. Bei pH 8,5–9 haben die eben befruchteten Eier nach einer Stunde Behandlung etwa zwei- bis dreimal soviel Ca aufgenommen wie die nicht befruchteten.Bis auf die oben beschriebenen bei der Entwicklungserregung eintretenden geringfügigen Veränderungen des Ca-Gehaltes bleibt die Ca-Menge derParacentrotus-Eier konstant auf 0,46 mg Ca per ccm Eier bis 15 Stunden nach der Befruchtung.Dann steigt sie parallel mit dem Auswachsen der Skelettstäbe und beträgt 40 Stunden nach der Befruchtung etwa 5 mg per ccm Eier, zehnmal mehr als bei den unbefruchteten Eiem.     

Elektronenmikroskopischer Nachweis der Adenosintriphosphatase in der Synovialmembran der Ratte

Zusammenfassung Nach Inkubation im Medium von Wachstein und Meisel von in Glutaraldehyd fixierten Gewebsblöckchen wurde die Verteilung der ATPase-Aktivität in der Synovialmembran an 20 Kniegelenken von Wistarratten demonstriert. Von allen Geweben des Kniegelenks zeigt die Synovialmembran die stärkste ATPase-Aktivität. Das Reaktionsprodukt (RP) liegt am Plasmalemm der Synovialzellen, in den Zwischenzellräumen und an der Kapillarwand. Die Zellorganellen und die Kernmembran enthalten kein Reaktionsprodukt. Die stärkste Enzymaktivität zeigen die B-Zellen des Synovialgewebes. Das RP befindet sich in der Zellmembran und in pinozytotischen Bläschen. Bei A-Zellen liegt das RP am Plasmalemm, an zytoplasmatischen Ausläufern und an Membranen einiger oberflächlich gelegener Vakuolen. Ähnlich ist die Verteilung des RP bei den tiefer gelegenen Makrophagen. Die Enzymaktivität der Kapillaren ist an der äußeren Membran der Endothelzellen lokalisiert. Zonulae adhaerentes sowie das Diaphragma der Endothelzellen der gefensterten Kapillaren sind frei von RP. — Die ATPase-Aktivität der Synovialmembran wird mit deren sekretorischen Aufgaben in Zusammenhang gebracht.

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Ultrahistochemical localization of adenosine triphosphatase activity in the synovial membrane of rats

Summary After incubation in Wachstein-Meisel medium of glutaraldehyde fixed tissue blocks, the adenosine triphosphatase activity of the synovial membrane from 20 knee joints of Wistar rats was demonstrated. Of all kneejoint tissues the synovial membrane exhibits the strongest ATPase activity. The reaction product (RP) is located along the plasmalemma of the synovial cells, in the intercellular spaces, and over the capillary walls. No reaction product is seen in cellular organelles and the nuclear membrane. B-cells show the strongest enzyme activity. Here RP is found along the cellular membrane and within pinocytotic vesicles. In A-cells RP is deposited along the plasmalemma of the cytoplasmic processes and the membranes of some of the superficially situated vacuoles. A similar distribution of RP is found in deeper situated macrophages. The enzyme activity of capillaries is located over the outer membrane of the endothelial cells. Zonulae adhearentes and the diaphragm of the endothelial pores in fenestrated capillaries, too, do not exhibit reaction product. — From these results the role of active membrane transport for secretory functions in the synovial membrane is discussed.

     

Hormonabhängige Enzymverteilung in Geweben

Zusammenfassung In einer quantitativen Studie an 152 männlichen und weiblichen Ratten wurden frühere qualitative Befunde über die Wirkung der Exstirpation endokriner Drüsen auf die alkalische und saure Nierenphosphatase überprüft. Die neuen Resultate stellen sich im einzelnen wie folgt dar:Alkalische Phosphatase. 1. Die Kastration männlicher Tiere bleibt ohne nennenswerten Effekt auf die Enzymaktivität. Bei weiblichen Tieren ist im Gegensatz dazu eine starke Abnahme nach Kastration zu beobachten, die in der Rinde 10 bzw. 25%, im Außenstreifen 44 bzw. 59% beträgt, je nachdem man vom Niveau der Diöstrusoder Östruswerte ausgeht. 2. Nach Adrenalektomie normaler Tiere ist die Enzymaktivität unverändert oder bis um 20% erhöht. Bei adrenalektomierten Kastraten findet sich eine jahreszeitliche Schwankung der Aktivität mit einem Maximum (Rinde 16,0, Außenstreifen 12,0 MKH) im Februar und einem Minimum (Rinde 10,6, Außenstreifen 8,4 MKH) im September. 3. Die Hypophysektomie führt bei Männchen zu einer Verminderung der Enzymaktivität in der Rinde um 20% und im Außenstreifen um mehr als 40%.Saure Phosphatase. Verglichen mit der alkalischen Phosphatase ist die Aktivität der sauren Phosphatase unter den untersuchten Umständen relativ konstant. Mit einer Ausnahme (Rindenregion nach Hypophysektomie) wird eine Abnahme der Enzymaktivität nie beobachtet. Dagegen kommt es in einigen Fällen zu einer Zunahme der Rindenaktivität, am ausgeprägtesten bei der Kastration von Weibchen. Wir sehen in diesen Fällen die Aktivitätszunahme im Zusammenhang mit Umbauvorgängen der Zellen.

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Summary Earlier histochemical results concerning the effect of the exstirpation of endocrine glands on the alkaline and acid phosphatase of the rat kidney were revised by a quantitative study of 152 female and male rats. The results are as follows:Alkaline phosphatase. 1. No considerable change of enzyme activity was found in male rats after castration. In females, however, castration induced a considerable decrease of 10 and 25% respectively in the cortex and 44 and 59% respectively in the outer stripe of the medulla; these values are on the level obtained during dioestrous and oestrous respectively (control animals). 2. Adrenalectomy either does not change the activity at all or raises it by about 20%. In adrenalectomized and castrated rats an annual fluctuation of the activity is demonstrable with a maximum in February (cortex: 16.0; outer stripe of the medulla: 12.0 MKH) and a minimum in September (cortex: 10.6; outer stripe of the medulla: 8.4 MKH). 3. In male rats hypophysectomy induces a decrease in the activity (cortex: 20%; outer stripe of the medulla: more than 40%).Acid phosphatase. The activity of acid phosphatase appears to be relatively constant. Only in one case there is a decrease in the activity (cortex of hypophysectomized rats). On the other hand there are some cases with an increase in the activity, especially in castrated female rats, which seem to be correlated to structural alterations in the cells.

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Mit Unterstützung durch die Wissenschaftliche Gesellschaft Freiburg i.Br.

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Wesentliche Teile der vorliegenden Arbeit werden von U. Riedel und R. Klinge als Dissertation der Medizinischen Fakultät der Universität Freiburg i.Br. vorgelegt.     

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.     

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.     

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.     

Die Aktivitätsperiodik von Nagern im künstlichen 24-Stunden-Tag mit 6–20 Stunden lichtzeit

Zusammenfassung Die Tagesperiodik der lokomotorischen Aktivität von weißen Ratten und Mäusen ist nicht einfach 24-Std-periodisch. Man beobachtet auch im künstlichen Licht-Dunkel-Wechsel 2 Maxima der Aktivität, die den beiden Umkehrpunkten der Umweltperiode: Licht-an und Licht-aus zugeordnet sind. Veränderungen des Verhältnisses von Lichtzeit zu Dunkelzeit (bei unveränderter Dauer der Periode mit 24 Std) führt zu entsprechenden Verformungen der tierischen Periodik: die Maxima folgen mehr oder weniger streng den Verschiebungen der Umkehrpunkte, wie das auch von den jahreszeitlichen Änderungen der Vogelperiodik unter natürlichen Bedingungen bekannt ist.Wird die Zahl der Lichtstunden im 24-Std-Kunsttag von normal 12 Std um 6 Std herauf- oder herabgesetzt, so folgen die Maxima den Umkehrpunkten nicht in gleichem Ausmaß. Bei der Maus beträgt der Abstand zwischen Morgen- und Abendmaximum im Kunsttag mit 12 Std Licht rund 15,5 Std. Im Kunsttag mit 6 oder 18 Std Licht wird dieser Abstand nur um jeweils 1,5 Std verkleinert oder vergrößert. Das gilt auch für Tiere, die bereits 6 Wochen an das entsprechende Licht-Dunkel-Verhältnis angepaßt wurden. Die endogene Komponente der Tagesperiodik läßt Verformungen durch den Zeitgeber nur im begrenzten Umfang zu.Das Verhältnis der Lichtstundenzahl zur Dunkelstundenzahl übt einen starken Einfluß auf die insgesamt vom Tier entwickelte Aktivität aus. Bei schrittweiser Vergrößerung der Lichtstundenzahl von 12 über 14 auf 16 Std/die Licht versuchen dunkelaktive Tiere durch Steigerung der stündlichen Aktivitätsleistung zumal in der Dunkelzeit die Verkürzung der von ihnen bevorzugten Zeitspanne auszugleichen; sie erreichen im allgemeinen im Kunsttag mit rund 14–16 Std/die Licht die größte Gesamtaktivität je 24 Std. Im Kunsttag mit 18 Std Licht und mehr bricht diese Regulation zusammen — die Gesamtaktivität nimmt stark ab. Dasselbe gilt bei Verkürzung der Lichtstundenzahl auf 6: sowohl in der Lichtzeit wie in der Dunkelzeit wird unter diesen Umständen die je Stunde entwickelte Aktivität auf weniger als die Hälfte der Werte herabgedrückt, die für den Kunsttag mit mittlerer Lichtstundenzahl gelten.Die Ergebnisse legen den Schluß nahe, daß je nach Tierart bestimmte Verhältnisse von Licht zu Dunkel eine optimale Umwelt darstellen und daß ganz allgemein nicht nur die Durchschnittswerte der wichtigsten Umweltgrößen sondern auch deren periodische Änderungen entscheidend die Lebensäußerungen der Tierwelt beeinflussen.     

Aumento viscoso reversibile in uova di Arbacia aequituberculata (Blainv.) reso irreversible dalla fecondazione

Riassunto Le uova di Arbacia aequituberculata riscaldate oltre 25° C, per un tempo opportuno, presentano un aumento di viscosità reversibile. Tuttavia se tali uova vengono fecondate prima che la regolazione viscosa sia intervenuta, la regolazione stessa rimane impedita o almeno molto ritardata. L'uovo si segmenta ugualmente, ma con ritardo rispetto ai controlli.

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Zusammenfassung Die Eier von Arbacia aequituberculata zeigen, wenn sie für geeignete Zeit auf 25° erwärmt werden, eine reversible Vermehrung der Viskosität. Werden die Eier aber vor der Vollendung der Viskositätsregulierung befruchtet, dann wird die Regulierung selbst verhindert oder stark verzögert. Das Ei segmentiert sich auch in diesem Falle, aber später als bei den Kontrollen (nicht erwärmten Eiern, Eiern, die nach der Erwärmung und vor der Befruchtung die Viskositätsregulierung vollendet haben).