F. Wonka

Effects of heat shock on the functional morphology of cell organelles observed by video-enhanced microscopy

In living astrocytes and MDCK cells we observed morphological phenomena during and after heat shock (HS) utilizing our new perfusable microchamber system, which monitors pH, pO2, pCO2, and temperature. By means of electronic light microscopy and confocal laser scanning microscopy, mitochondria were demonstrated to swell and to reduce their motility. The specific fluorescent probe MitoTracker Green revealed that the mitochondrial morphology changed from a rodlike into an annular shape with a central vacuole—findings which were corroborated by transmission electron microscopy. After HS (shift from 37°C to 45°C for 15 min) the mitochondrial membrane potential (ΔΨm) was depressed in most but not all mitochondria as monitored with the fluorescent probe JC‐1. The dual emission images of JC‐1 illustrated a heterogeneous red staining of distinct areas of single mitochondria. The shape changes as well as the drop of the membrane potential of the mitochondria indicated severe cellular stress and a direct intervention on the mitochondrial permeability transition. Anat Rec 255:458–464, 1999.

A new perfusion cell chamber system for determination of heat shock effects by means of video-enhanced microscopy.

A user friendly microscope perfusion chamber which allows real-time observation of individual cells at high magnification has been designed. An integrated multisensor was used to monitor the cell culture conditions. To prove the potential of the system heat shock experiments were performed. By means of video-enhanced contrast microscopy (VECM) the mitochondria morphology of cultured astrocytes was demonstrated to change from a rod-like to an annular shape after heat shock. For further analyses mitochondria were stained on the microscope stage.

Entwicklung einer multifunktionellen Zellkammer für die Vitalmikroskopie

EINLEITUNG Im Rahmen von prätherapeutischen Chemosensiblitätstests wird über die Erfassung des zeitlichen Verlaufes des pH-Wertes und des Sauerstoff-Partialdruckes eines Zellkulturmediums die zelluläre Stoffwechselalctivität beurteilt [1,2]. Nicht nur chemische Substanzen, sondern auch physikalische Größen, wie elektromagnetische Felder oder mechanische Kräfte, werden zunehmend bezüglich ihrer Wirkung auf Zellkulturen untersucht [3,4]. Die gleichzeitige mikroskopische Beobachtbarkeit und die gezielte Einflußnahme auf Umweltund Streßfaktoren (chemischer und /oder physikalischer Art) lebender Zellkulturen erfordern Zellkammern mit definierten, in ihrem zeitlichen Verlauf meßbaren und gegebenfalls steuerbaren Parametern.

Entwicklung eines Meßsystems für die Vitalmikroskopie

EINLEITUNG Die Vitalmikroskopie (VECM) in Verbindung mit Verfahren der Meßwerterfassung an immobilisierten Zellen kann künftig wesentliche Beiträge für die Lösung medizinischer, zellbiologischer und pharmakologischer Fragestellungen liefern. Von besonderer Bedeutung sind in diesem Zusammenhang neben der visuellen auch die meßtechnische Kontrolle sowie die definierte Steuerung der Umgebungsbedingungen der zu untersuchenden Zellkultur. Zu diesem Zweck wird an unserer Einrichtung innerhalb eines DFG-Projektes zur Untersuchung des Einflusses elektromagnetischer Felder auf Zellen ein Meßsystem entwickelt, in dessen Rahmen die genannten Aufgaben realisiert werden sollen.