Hermann Themann

Elektronenmikroskopische Untersuchung der metastatischen Calcifizierung

ZusammenfassungDurch Verfütterung von Dihydrotachysterin wurde experimentell eine metastatische Verkalkung hervorgerufen.Bei dieser Calcifizierungsform zeigten sich elektronenmikroskopisch extra- und intracelluläre Kalkablagerungen. Unter den intracellulären Veränderungen war die intramitochondriale Ablagerung von elektronendichtem Material besonders interessant: In diesen Ablagerungen konnte mittels Röntgenmikroanalyse Calcium und Phosphat direkt nachgewiesen werden.Die Beladung der Mitochondrien mit Calciumphosphat ist eine aktive, respirationsgebundene Leistung der Mitochondrien. Sie ist mit der Funktion der Atmungskette innerhalb der „Elektronen-Transport-Partikel“ an der Oberfläche der Cristae mitochondriales verknüpft, wie sich aus Versuchen mit isolierten Mitochondrien ergab. Die in Einzelheiten beschriebene intramitochondriale Calcifizierung ist unseres Erachtens ein charakteristischer pathophysiologischer Vorgang bei der metastatischen Gewebsverkalkung, die nach unseren Befunden auch ohne primäre Zellschädigung in Gang kommen kann.SummaryCalcification in experimental animals was started by feeding Dihydrotachysterin per os. During calcification it could be shown on an electronmicroscopic level, that calcification occurs intra- and extracellular.In our experiments especially the intramitochondrial calcification was investigated. Using x-ray-microanalysis calcium and phosphate could directly be shown.The uptake of calcium phosphate by mitochondria is an active process, which is directly connected with respiration and with intact electron transport particles on the surface of the cristae mitochondriales.The intramitochondrial calcification seems to be a very typical process during reactive calcification of several tissues. This reactive type of calcification may occur without primary lesion of the cell.

Qualitative und quantitative elektronenmikroskopische Untersuchungen an Hauptcapillaren jugendlicher Diabetiker

ZusammenfassungBei 20 Kontrollpersonen und 35 Diabetikern beiderlei Geschlechts wurden die Hautkapillaren des Ohrläppchens nach Stanzbiopsie elektronenmikroskopisch untersucht. Sämtliche Personen waren zwischen 15 und 30 Jahre alt. Die Diabetiker wurden nach der Krankheitsdauer in drei Gruppen unterteilt.Bei den Patienten mit kurzer Diabetesdauer (bis zu 2 Jahren) fand sich nur an wenigen Kapillaren stellenweise eine Verdickung des Endothels und der Basalmembran sowie gelegentlich angedeutet eine Ablagerung von basalmembranartigem Material im perivasculären Raum. In der Gruppe mit mittlerer Krankheitsdauer (3–10 Jahre) wurden diese Veränderungen bereits häufiger, jedoch ebenfalls noch unregelmäßig beobachtet. In der Gruppe mit langdauerndem Diabetes (über 10 Jahre) ließ sich eine Verdickung des Endothels, teils im Sinne einer Endothelproliferation, eine Zunahme der endothelialen Pinocytosebläschen, eine meist herdförmige Verdikkung der Basalmembran und eine Ablagerung von basalmembranartigem Material im Perivasculärraum in ausgeprägter Form bei jedem Patienten, wenn auch nicht an jeder Capillare, nachweisen.Die Dicke der capillären Basalmembran wies bei den Patienten mit kurzdauerndem Diabetes praktisch keinen Unterschied zu den Meßwerten der Kontrollpersonen auf. Auch bei den Diabetikern mit mittlerer Krankheitsdauer lag die Mehrzahl der Meßwerte noch im Normbereich, ein Teil jedoch bereits darüber. Nur in der Gruppe der Langzeit-Diabetiker war die Basalmembrandicke konstant vergrößert.Die mitgeteilten Befunde sprechen nicht dafür, daß sich elektronenmikroskopisch nachweisbare Capillarwandveränderungen bereits im Initialstadium des Diabetes mellitus manifestieren. Auf der anderen Seite muß angenommen werden, daß juvenile Diabetiker mit einer Krankheitsdauer von mehr als 19 Jahren praktisch regelmäßig ausgeprägte Wandveränderungen an den Hautcapillaren aufweisen, — unabhängig davon, ob klinische Zeichen einer Retinopathie und Nephropathie bestehen oder nicht.SummaryEar lobe biopsies of 35 diabetic patients and 20 healthy control persons between 15 and 30 years of age were examined for capillary changes by means of electron microscopy. The patients were divided into three groups as to the duration of diabetes.1. In the group of patients with short duration of diabetes (up to 2 years) only a few showed occasional thickening of the endothelial cells and basement membranes as well as occasional deposition of basement-membrane-like material in the perivascular space.2. Among patients with duration of diabetes from 4 to 10 years the same changes were seen more frequently, but still were not a constant finding.3. In the group of patients with long standing diabetes (over 10 years duration) the following changes were found: Thickening of endothelial cells with occasional proliferation, increase of endothelial pinocytotic vesicles, local thickening of the basement membranes, deposition of basement-membrane-like material in the perivascular space. These changes were found in every patient of this group, although not all the capillaries were involved. The severity of capillary changes was not related to the degree of diabetic retinopathy and nephropathy.The average thickness of capillary basement membranes in every biopsy specimen was calculated out of 200 measurements on 10 capillaries. The average thickness of basement membranes in patients with short duration of diabetes (59,1±7,2 nm) showed practically no difference to that of the control group (58,9±8,3 nm). The average value in patients with 3 to 10 years duration of diabetes was only slightly elevated (80,4±14,0 nm), while in the group of patients with more than 10 years duration of diabetes the average thickness was markedly elevated (105,6±23,5 nm).The findings suggest that in the early stages of diabetes mellitus in young individuals changes in ear lobe capillaries, examined by means of electron microscopy, usually cannot be found.

Elektronenmikroskopische Untersuchungen über das Mamma-Tumor-Virus (MTV) der Maus unter besonderer Berücksichtigung des Ausschleusungsmechanismus der A-Partikel aus der Zelle

In spontaneous mammary carcinomas of the mouse RNA-viruses appear in two different forms. A-particles can be found exclusively intracellular. B-particles are visible in intracytoplasmic vacuoles and in the extracellular space. The extrusion of A-particles from the cell and their following maturation to B-particles can be demonstrated electronmicroscopically in secretion active mammary tumors: First numerous A-particles are formed in the Golgi region. Protein secretion vacuoles develop in the surrounding of the A-particles and migrate into the A-particle agglomerations. A-particles adhear to the membrane of the protein secretion vacuoles. Secretion vacuoles migrate with the adhearing A-particles to the cell-surface and pour out the secretion droplets into the glandular lumen by the mechanism of reverse pinocytosis. By this way the A-particles reach the cellmembrane. Here they mature to B-particles by budding into the glandular lumen. The results support the hypothesis of a direct relationship between intracellular A- and extracellular B-particles. Im spontanen Mammacarcinom der Maus kommen RNA-Viren in zwei strukturell unterscheidbaren Formen vor. Ausschließlich intracytoplasmatisch finden sich A-Partikel, wohingegen in intracytoplasmatischen Vacuolen oder im Extracellularraum sog. B-Partikel nachweisbar sind. Die Ausschleusung der A-Partikel aus der Zelle und ihre nachfolgende Umwandlung in B-Partikel läßt sich elektronenmikroskopisch in sekretionsaktiven Mammatumoren nachweisen: Im Bereiche des Golgiapparates kommt es zunächst zur Entwicklung eines A-Partikel-haufens. In seiner Umgebung entwickeln sich Proteinsekretionsvakuolen, die zwischen die A-Partikel wandern. A-Partikel lagern sich schließlich an die Membran der Proteinsekretions-vacuolen an. Die Proteinsekretionsvacuolen gelangen mit den A-Partikeln an die Zelloberfläche und geben ihren Inhalt im Vorgang der umgekehrten Pinocytose in das Drüsenlumen ab. Die A-Partikel erreichen dadurch die Zellmembran und werden über einen Knospungsmechanismus in das Drüsenlumen abgeschnürt und zu B-Partikeln umgeformt. Die Ergebnisse machen einen direkten Zusammenhang zwischen intracellulären A-Partikeln und extracellulären B-Partikeln wahrscheinlich.

Experimentelle und klinische Untersuchungen über die Calcifizierung von Geweben

Eine besondere Gewebsreaktion ist die sog. metastatische Calcifizierung, bei der es sich um diejenige Form der Verkalkung handelt, die infolge eines Hypercalcamie-Syndroms, z. B. bei Hyperparathyreoidismus, eintritt. Experimentell kann man dieses Syndrom durch Verfutterung von Dihydrotachysterin bei Ratten nachahmen.

[Combined ultrastructural morphometric and biochemical investigations on the rat liver after ligation of the bile duct (author's transl)].

SummaryIn the present study an ultrastructural morphometric analysis of the rat liver 1, 3 and 7 days after bile duct ligation was performed. Corresponding biochemical investigations included the determination of the cytochrom P 450 contents in the microsomal fraction. In the serum of the rats the activities of GOT and GPT were determined.The quantitative results have shown that the decreased P 450 contents of the microsomal fraction coincided with a considerable increasement of the surface of the smooth endoplasmic reticulum. The smooth endoplasmic reticulum was significantly increased from 1.83 m2/cm3 hepatocytes to 3.49 m2/cm3 hepatocytes after 3 days and remained on this level after 7 days. These results may be considered as quantitative evidence for the term hyperplastic, hypoactive endoplasmic reticulum. - As a second important result our quantitative investigations have shown that the increasement of GLDH activity in the serum especially 1 day after ligation of the bile duct coincided with a significantly increased mitochondrial volume at this time.ZusammenfassungIn der vorliegenden Studie wurden Rattenlebern nach experimenteller Gallengangsligatur feinstrukturell-morphometrisch ausgewertet. Zusätzlich wurde in der hepatocytären Mikrosomensuspension der Gehalt an Cytochrom P 450 bestimmt. Im Serum der Ratten haben wir die Aktivitäten der GLDH, der GOT und GPT ermittelt. Die erhobenen morphometrischen Befunde wurden mit den biochemischen und serochemischen Ergebnissen korreliert.Es konnte nachgewiesen werden, daß die Verminderung des Gehaltes der Mikrosomenfraktion an Cytochrom P 450 mit einer quantitativ faßbaren signifikanten Erhöhung der Oberfläche des glatten endoplasmatischen Retikulums einhergeht. Dieser Befund kann als quantitativer Ausdruck des Begriffes hypoaktives, hyperplastisches glattes endoplasmatisches Retikulum gewertet werden. Weiterhin haben die Untersuchungen ergeben, daß die bei Cholestase klinisch beobachtete Aktivitätserhöhung der mitochondrialen GLDH im Serum mit einer morphometrisch nachweisbaren signifikanten Erhöhung des Mitochondrienvolumens einhergeht. Diese Befunde belegen, daß feinstrukturell-morphometrische Untersuchungen der Leber zur Quantifizierung bisher nur näherungsweise bekannter Zusammenhänge beitragen können.In the present study an ultrastructural morphometric analysis of the rat liver 1, 3 and 7 days after bile duct ligation was performed. Corresponding biochemical investigations included the determination of the cytochrom P 450 contents in the microsomal fraction. In the serum of the rats the activities of GOT and GPT were determined. The quantitative results have shown that the decreased P 450 contents of the microsomal fraction coincided with a considerable increasement of the surface of the smooth endoplasmic reticulum. The smooth endoplasmic reticulum was significantly increased from 1.83 m2/cm3 hepatocytes to 3.49 m2/cm3 hepatocytes after 3 days and remained on this level after 7 days. These results may be considered as quantitative evidence for the term hyperplastic, hypoactive endoplasmic reticulum. - As a second important result our quantitative investigations have shown that the increasement of GLDH activity in the serum especially 1 day after ligation of the bile duct coincided with a signficantly increased mitochondrial volume at this time.

Morphologische und enzymatische Untersuchungen zum Problem der Adaptation im Alter

ZusammenfassungZunächst wird die unterschiedliche Enzymaktivität in der Leber junger und gealterter Ratten beschrieben. Dann wird mitgeteilt, wie sich die Aktivität der Glutamat-Oxalacetat-Transaminase (GOT) alter Tiere bei verschiedenen Diätformen verhält: Hierfür wurden Ratten 2 Jahre lang überwiegend mit Kohlenhydraten, Protein bzw. Fett ernährt. Es zeigte sich, daß die GOT-Aktivität im Alter bei normaler sowie bei kohlenhydrat- und fettreicher Kost gegenüber jungen Tieren absinkt. Dagegen hatte die proteinreich ernährte Tiergruppe die gleiche, hohe Enzymaktivität wie die Gruppe der jungen Tiere.Die Lebern der verschiedenen Tiergruppen wurden auch elektronenmikroskopisch untersucht. Die charakteristischen morphologischen Unterschiede werden mitgeteilt.Die kombinierte biochemische und morphologische Untersuchungstechnik wurde benutzt, um darzulegen, daß die durch proteinreiche Diät erzielte Enzymaktivitätssteigerung eine Folge adaptiver Enzymneubildung ist.Es ist von biologischem Interesse, daß die adaptive Enzymsynthese bei gealterten Tieren eintrat.

Stoffwechsel und Struktur des Bindegewebes bei extraossaren Verkalkungsvorgangen

Komplexe biologische Systeme werden durch verschiedene Regelmechanismen in einem dynamischen Gleichgewicht gehalten: Krafte, die das Gleichgewicht verandern, werden durch andere gegenreguliert, um die Balance zu erhalten. So wirken hormonale und enzymatische Vorgange mit Transportmechanismen zusammen, um auch die Ionen des intra- und extrazellularen Milieus zu koordinieren. Ist speziell im Calcium- und Phosphathaushalt die Regulation gestort, kann es zur Ablagerung von Calciumphosphat in Form des Hydroxylapatit und damit zur Verkalkung im Gewebe kommen. Solche Verkalkungen sind bei der Bildung des Knochens physiologisch und erwunscht, haben aber pathologischen Charakter, wenn sich Kalksalze extraossar ablagern (6, 20, 46, 47, 63, 66, 70, 71, 88).

Standardisierung Polyomavirus-induzierter Rattentumoren

The polyoma virus BB/T2 of Graffi was continuously cultivated for six years in embryonic mouse cell cultures. With several virus charges various sarcomas and carcinomas were induced in inbred Wistar rats by injecting the virus in newborn animals. The following five tumors were transplantated over years in continous lines: a liposarcoma, a rhabdomyosarcoma, a fibrosarcoma, an alveolar adenocarcinoma of salivary gland, and a solid carcinoma. These tumors grew in the recipient animals subcutaneously and developed at a constant rate and with constant histomorphology. From each tumor-line cell cultures were maintained which on reimplantation in young rats grew into solid tumors. Special investigations as DNA and RNA isolation and other analyses may be performed on these five tumors induced by the same virus. Das Polyomavirus BB/T2 von Graffi wurde seit 6 Jahren fortlaufend auf Mäuseembryonalzellkulturen gezüchtet. Mit einzelnen Viruschargen wurden durch Injektion in neugeborene Wistar-Ratten eines Inzuchtstammes verschiedene Sarkome und Carcinome induziert. Von diesen wurden folgende 5 Tumoren laufend über Jahre transplantiert: Liposarkom, Rhabdomyosarkom, Fibrosarkom, alveoläres Adenocarcinom der Speicheldrüse und ein solides Carcinom. Sie wachsen in den Recipienten jeweils subcutan, konstant schnell und mit gleichbleibender Histomorphe. Die Tumoren wurden parallel dazu in Zellkulturen gezüchtet. Die Subkulturen lassen sich in junge Ratten implantieren, wo sie wieder als solide Tumoren wachsen. An diesen Tumoren gleichartiger virogener Herkunft können spezielle Untersuchungen, wie DNS- und RNS-Isolierungen und Analysen durchgeführt werden.

Einfluß der Cholestase auf Enzymaktivitäten im Serum und Morphologie der Lebermitochondrien

In der Fruhphase eines kompletten Gallenwegsverschlusses ist die Serumaktivitat der mitochondrialen Glutamatdehydrogenase (GLDH) nicht selten noch vor derjenigen sog. Cholestase anzeigender Enzyme erhoht [5,6, 13]. Demgegenuber steigt die Aktivitat der cytoplasmatischen Glutamat-Pyruvat-Transaminase (GPT) im Serum relativ geringer an [3, 4]. Wie die klinische Beobachtung zeigt, kann sich diese Aktivitatserhohung trotz fortbestehenden Gallengangsverschlusses im weiteren Verlauf zuruckbilden [12]. Der deutliche Aktivitatsanstieg der mitochondrialen GLDH im Serum legte die Annahme einer Storung des Mitochondrienstoffwechsels nahe.

Elektronenmikroskopische Aspekte der Glomerulonephritis

SummaryThe renal biopsy material of the Medical Outpatient Clinic of the University of Münster obtained from 1967–1971 has been examined with the electron microscope. The specimens have been classified according to ultrastructural criteria and the findings were compared with the light microscopic routine diagnoses from the Pathological Institute of the University of Tübingen. Differences could be found in the classification of slight glomerular lesions due to the better recognition of small deposits by electron microscopy. The characteristic ultrastructural alterations in the different forms of diffuse glomerulonephritis are described.ZusammenfassungDas Nierenpunktionsmaterial der Med. Poliklinik der Universität Münster aus den Jahren 1967–1971 wurde elektronenmikroskopisch untersucht und nach feinstrukturellen Gesichtspunkten klassifiziert. Die Befunde wurden mit den Ergebnissen der lichtmikroskopischen Routine-diagnostik (Pathologisches Institut der Universität Tübingen) verglichen. Es zeigte sich bei weitgehender Übereinstimmung der Diagnosen ein Unterschied in der Beurteilung gering ausgeprägter Glomerulonephritiden, der besonders auf eine genauere Erfassung der Substanzdepots mit Hilfe des Elektronenmikroskops zurückzuführen ist. Die charakteristischen Veränderungen der verschiedenen diffusen Glomerulonephritisformen werden beschrieben.