Klaus Hempel

Autoradiographische Untersuchungen mit zwölf H3- und fünf C14-markierten Aminosäuren zur Grösse des nucleären und cytoplasmatischen Eiweissstoffwechsels bei verschiedenen Zellarten von Maus und Ratte

Uber chemische und autoradiographische Versuche mit 12 H3-Aminosauren und 5 C14-Aminosauren an Mausen und Ratten wird berichtet.SummaryRats were injected with one H3 and one C14 amino acid simultaneously. One hour later the protein of various organs was isolated, and the incorporated H3- and C14-activity was measured by liquid scintillation counting (TriCarb). With this method the incorporation of two different amino acids can be measured without the influence of biological fluctuation. The relative rate of incorporation of the organs proved to be independent from the type of amino acid. (Part I).On autoradiographs the grain density over different types of cells from organs removed one hour after injection with 11 H3 amino acids was measured. Aside from a few larger exceptions the relative grain density of different types of cells was independent from the type of amino acid (Part II). From these results conclusions were derived concerning the relative rate of protein metabolism in different cell types (Part III).Grain counting over nuclei and cytoplasm separately shows that cellular protein synthesis can be understood according to a general principle even in cells of various functions and with very different nuclear and cytoplasmic volumes. In all cell types investigated the protein metabolism in nuclei is proportional within certain limits to the volume of the nuclei. Additionally the cytoplasmic protein synthesis is bigger than the nuclear synthesis by an almost constant factor (Part IV and V).ZusammenfassungÜber chemische und autoradiographische Versuche mit 12 H3-Aminosäuren und 5 C14-Aminosäuren an Mäusen und Ratten wird berichtet.Ratten wurden gleichzeitig eine H3- und eine C14-Aminosäure injiziert. Nach einer Stunde wurde das Eiweiß der Organe isoliert, und es wurde die inkorporierte H3-Aktivität gleichzeitig mit der C14-Aktivität (TriCarb) gemessen. Bei diesem Verfahren können die Inkorporations-Verhältnisse von zwei verschiedenen Aminosäuren unabhängig von biologischen Schwankungen gemessen werden. Die relative Inkorporationsrate der Organe erwies sich als unabhängig von der Art der Aminosäure (I. Teil).Auf Autoradiogrammen von Organen der Maus und der Ratte 1 Std nach Gabe von 11 H3-Aminosäuren wurde die Korndichte über verschiedenen Zellarten ausgezählt. Von wenigen größeren Ausnahmen abgesehen, war die relative Korndichte über den verschiedenen Zellarten unabhängig von der Art der Aminosäure (II. Teil). Hieraus wird auf die relative Größe des Eiweißstoffwechsels der Zellarten geschlossen, wobei im einzelnen auf die Bedeutung der spezifischen Aktivität der freien Aminosäure und der Aminosäure-Zusammensetzung des Zelleiweißes eingegangen wird (III. Teil).Aus Silberkornzählungen über Kern und Cytoplasma wird gezeigt, daß die zelluläre Eiweißsynthese auch bei Zellen verschiedener Funktion und mit sehr unterschiedlichem Volumen von Kern und Cytoplasma aus einem allgemein gültigem Prinzip verstanden werden kann.Bei den untersuchten Zellarten ist die nukleäre Eiweißsynthese innerhalb gewisser Grenzen proportional zum Kernvolumen, die Syntheserate im gesamten Cytoplasma einer Zelle ist um einen fast konstanten Faktor größer als im ganzen Kern. An Beispielen wird gezeigt, wie damit die sehr unterschiedliche Korndichte über den einzelnen Zellarten verstanden werden kann (IV. und V. Teil).

ber die Eignung verschiedener Fixationen und Perchlorsurehaltiger Lsungen fr autoradiographische Untersuchungen des RNS-, DNS- und Proteinstoffwechsels

RNS, DNS und Eiweis von Rattenlebern bzw. Ehrlich-Ascites-Tumorzellen wurden durch Injektion entsprechender radioaktiver Vorlaufer (Cytidin, Thymidin und Lysin) 30 min bzw. 60 min vor der Totung in vivo markiert. Leberepithelien und Tumorzellen wurden mit sechs verschiedenen Fixationsmedien sowie mit 2%, 5% und 10% Perchlorsaure behandelt und anschliesend Menge und Radioaktivitat von RNS, DNS und Eiweis mit bekannten Methoden bestimmt.SummaryRNA, DNA and protein of rat liver cells and Ehrlich ascites tumour cells resp. are labelled in vivo by injections of suitable radioactive precursors (cytidine, thymidine, lysine). The animals are killed 30 and 60 minutes p.inj. The epithelium cells of the liver and the tumour cells are fixed in 6 different fixation media as well as treated with 2%, 5%, and 10% perchloric acid. The fixation is followed by a determination of the quantity of RNA, DNA and protein, and a measuring of the radioactivity with standard techniques.After fixation with methanol or Carnoys solution and after treatment with perchloric acid a decrease in the quantity of RNA and in its radioactivity is observed. Neutralized formalin and formalin containing 0.5% trichloracetic acid appear to be the best fixatives for RNA.No remarkable decrease in the DNA and protein content of the tissue is found after fixation.ZusammenfassungRNS, DNS und Eiweiß von Rattenlebern bzw. Ehrlich-Ascites-Tumorzellen wurden durch Injektion entsprechender radioaktiver Vorläufer (Cytidin, Thymidin und Lysin) 30 min bzw. 60 min vor der Tötung in vivo markiert. Leberepithelien und Tumorzellen wurden mit sechs verschiedenen Fixationsmedien sowie mit 2%, 5% und 10% Perchlorsäure behandelt und anschließend Menge und Radioaktivität von RNS, DNS und Eiweiß mit bekannten Methoden bestimmt.Bei der RNS wurden Verluste an Menge und Radioaktivität in Gewebeproben beobachtet, die mit Methanol bzw. Carnoyscher Lösung fixiert oder mit Perchlorsäure behandelt worden waren. Für die Fixation der RNS eignet sich am besten neutrales Formalin und Formalin mit 0,5% Trichloressigsäure.Der DNS- und Eiweiß-Gehalt des Gewebes war nach Fixation nicht nennenswert vermindert.

Zum Brenzkatechinamin-Stoffwechsel der Nebenniere

SummaryThe catecholamines of mice were labeled in vivo by injecting 3H-Dopa. The distribution of the radioactive catecholamines in the adrenal gland was autoradiographically followed up to the 22nd day after labeling.The cytoplasm of all chromaffin cells was rather evenly labeled on light microscopic autoradiograms. Differences in the intensity of the chromaffin reaction were of no influence on the contents of radioactive catecholamines. However, electron microscopic autoradiograms (photographic emulsion NUC-307) showed that the radioactive material was located mainly in those areas of the cytoplasm which were rich in chromaffin granules. In these electron microscopic autoradiograms the silver grains were twice as dense over the “adrenaline cells” as over the “noradrenaline cells”.The radioactivity of all chromaffin cells decreased almost exponentially with increasing survival time. Determined by grain countings on autoradiograms, the half life of 3H-catecholamines in the medulla was between 6 to 12 days.The release of 3H-catecholamines, which was experimentally induced by reserpine, lowered the contents of 3H-catecholamines in all chromaffin cells of the medulla to the same extent within 1 day, whereas the degree of depletion after insulin varied from cell to cell.The sensitivity and photographic resolving power of electron microscope autoradiograms with NUC-307 (monolayer) was determined. On the average 38β-particles were necessary per grain; the resolving power was 0.14 μ.ZusammenfassungDurch Injektion von 3H-Dopa wurden die Brenzkatechinamine der Maus in vivo markiert. Die Verteilung der radioaktiven Brenzkatechinamine in der Nebenniere wurde bis zu 22 d nach Markierung autoradiographisch verfolgt.Auf lichtmikroskopischen Autoradiogrammen war das Zytoplasma aller phäochromen Zellen relativ gleichförmig markiert. Unterschiede der Chromaffinität waren ohne Einfluß auf den 3H-Brenzkatechinamin-Gehalt. Elektronenmikroskopische Autoradiogramme (Foto-Emulsion NUC-307) zeigten aber, daß vor allem solche Bezirke des Zytoplasmas Radioaktivität enthielten, die reich an phäochromen Granula waren. Über Granula der „Adrenalin-Zellen“ war im elektronenmikroskopischen Autoradiogramm die Silberkorndichte doppelt so groß wie über den Granula der „Noradrenalin-Zellen“.Die Radioaktivität aller chromaffinen Zellen nahm mit zunehmender Überlebenszeit annähernd exponentiell ab. Die durch Silberkornzählung auf Autoradiogrammen bestimmte Halbwertszeit der 3H-Brenzkatechinamine des Marks betrug 6–12 Tage.Die experimentelle Entspeicherung der 3H-Brenzkatechinamine durch Reserpin erniedrigte innerhalb von 1 d den 3H-Brenzkatechinamin-Gehalt aller chromaffinen Zellen des Marks in gleichem Maße, während Insulin zu einer von Zelle zu Zelle wechselnden Entspeicherung führte.Empfindlichkeit und Auflösung der elektronenmikroskopischen Autoradiographie mit NUC-307 (Monoschicht) wurden bestimmt. 38β-Zerfallsprozesse (Tritium) werden zur Erzeugung eines entwicklungsfähigen Silberkorns benötigt. Das erreichte Auflösungsvermögen betrug 0,14 μ.

Autoradiographische Untersuchung ber den Eiweiss- und RNS-Stofpwechsel tierischer Zellen whrend der Mitose

ZusammenfassungRatten und Mäusen wurde H-3-Leucin, H-3-Phenylalanin, H-3-Uridin oder H-3-Cytidin injiziert. Nach 5 min und 10 min wurden die Tiere getötet. Mit der Methode der Autoradiographie wurde dann die H-3-Inkorporation in Eiweiß und Ribonucleinsäuren von Darm- und Leberepithelien während der verschiedenen Stadien der Mitose untersucht.Die RNS-Neubildung des Kerns sinkt in der Prophase stark ab und hat in Meta- und Anaphase den kleinsten Wert. In diesen Stadien synthetisiert der Kern 10–20mal weniger RNS als bei Ruhezellen. Erst im Verlauf der Telophase erreicht die RNS-Neubildung des Kerns wieder die Größe der Kerne von Interphasen. Im Cytoplasma ist während der Mitose genau wie bei Ruhezellen nahezu keine RNS-Synthese nachweisbar.Die Größe der Eiweißneubildung des Kerns verhält sich während der Mitose ähnlich wie die RNS-Synthese, nur ist das Minimum in Meta- und Anaphase nicht so ausgeprägt. Die cytoplasmatische Eiweißneubildung ist während der Mitose deutlich geringer als bei Ruhezellen.Ratten und Mausen wurde H-3-Leucin, H-3-Phenylalanin, H-3-Uridin oder H-3-Cytidin injiziert. Nach 5 min und 10 min wurden die Tiere getotet. Mit der Methode der Autoradiographie wurde dann die H-3-Inkorporation in Eiweis und Ribonucleinsauren von Darm- und Leberepithelien wahrend der verschiedenen Stadien der Mitose untersucht.

Über den Umsatz biogener Amine im Hypothalamus kastrierter Ratten

SummaryThe question was followed up, whether the accumulation of catecholamines in the hypothalamus of castrated male rats was due to an increased synthesis or to a delayed release of the transmitter. We found that after intraventricular injection in castrated rats more DOPA was taken up into Nucl. arcuatus and Eminentia mediana and more radio-activity could be detected autoradiographically in these regions following the injection of 3H-DOPA. The decline of formaldehyde-induced fluorescence (FIF) and silver grain density (SKD) 5 hrs after the injection was more rapid in the castrated animals. Therefore, we suppose that castration of male rats leads to an increased turnover of catecholamines in the hypothalamus.ZusammenfassungEs wird die Frage bearbeitet, ob die Akkumulation von Katecholaminen im Hypothalamus kastrierter männlicher Ratten auf eine gesteigerte Synthese oder eine verzögerte Freisetzung des Überträgerstoffs zurückzuführen ist. Wir finden, daß nach intraventrikulärer Injektion bei kastrierten Ratten mehr DOPA in den Nucl. arcuatus und die Eminentia mediana aufgenommen wird; nach intraventrikulärer Gabe von 3H-DOPA wird dementsprechend in diesen Arealen mehr Radioaktivität autoradiographisch nachgewiesen. Der Abfall der Formaldehyd-induzierten Fluorescenz (FIF) und Silberkorndichte (SKD) 5 Std nach DOPA-Gabe ist bei kastrierten Tieren ausgeprägter als bei Normaltieren. Wir nehmen deshalb an, daß Kastration männlicher Ratten zu einem gesteigerten Umsatz von Katecholaminen im Hypothalamus führt.