Peter Gedigk

Histochemische Darstellung von Kohlenhydraten

Die Histochemie der Koh]enhydrate ist in den vergangenen Jahren dutch eine Ffille neuer Erkenntnisse bereiehert worden. Im Mittelpunkt dieser Forsehungen steht die PerjodsaureLeukofuchsinreaktion, die yon I~cMA~vs ~, ~, L~r,~z:~ ~, ~ und Ho~c~r~ss ~ als ~Iethode zur histoehemisehen Erfassung yon Polysaeehariden und Glykoproteiden eingefiihrt worden ist. Sie wird im angelsgehsiehen Sehrifttum meistens abgekiirzt als PAS-Reaktion periodic acid Sehiff-reaetion bezeiehnet.

The histochemistry of hemosiderins

1. Das Hamosiderinpigment enthalt auser der Eisenkomponente Polysaccharide, Proteine und Lipide, die sich mit histochemischen Methoden im histologischen Schnitt darstellen lassen. Nach Entfernung des Eisens mit Salzsaure zeigt der organische Restkorper des Pigmentes eine deutliche Basophilie. Wir vermuten, das die saure Eigenschaft des eisenfreien Tragersubstanz an die Polysaccharidkomponente gebunden ist, und nehmen daher an, das es sich bei diesem Kohlenhydrat um eine saures Mucopolysaccharid handelt. 2. Der eisenfreie Restkorper des Hamosiderins besitzt auf Grund seiner sauren Eigenschaft eine Affinitat fur Eisen. Er kann erneut mit Eisen beladen werden. 3. Es wurden Unterschiede zwischen dem in Mesenchymzellen und dem in Leberzellen abgelagerten Pigment gefunden.1. Das Hämosiderinpigment enthält außer der Eisenkomponente Polysaccharide, Proteine und Lipide, die sich mit histochemischen Methoden im histologischen Schnitt darstellen lassen. Nach Entfernung des Eisens mit Salzsäure zeigt der organische Restkörper des Pigmentes eine deutliche Basophilie. Wir vermuten, daß die saure Eigenschaft des eisenfreien Trägersubstanz an die Polysaccharidkomponente gebunden ist, und nehmen daher an, daß es sich bei diesem Kohlenhydrat um eine saures Mucopolysaccharid handelt. 2. Der eisenfreie Restkörper des Hämosiderins besitzt auf Grund seiner sauren Eigenschaft eine Affinität für Eisen. Er kann erneut mit Eisen beladen werden. 3. Es wurden Unterschiede zwischen dem in Mesenchymzellen und dem in Leberzellen abgelagerten Pigment gefunden. Das Hämosiderinpigment enthält außer der Eisenkomponente Polysaccharide, Proteine und Lipide, die sich mit histochemischen Methoden im histologischen Schnitt darstellen lassen. Nach Entfernung des Eisens mit Salzsäure zeigt der organische Restkörper des Pigmentes eine deutliche Basophilie. Wir vermuten, daß die saure Eigenschaft des eisenfreien Trägersubstanz an die Polysaccharidkomponente gebunden ist, und nehmen daher an, daß es sich bei diesem Kohlenhydrat um eine saures Mucopolysaccharid handelt. Der eisenfreie Restkörper des Hämosiderins besitzt auf Grund seiner sauren Eigenschaft eine Affinität für Eisen. Er kann erneut mit Eisen beladen werden. Es wurden Unterschiede zwischen dem in Mesenchymzellen und dem in Leberzellen abgelagerten Pigment gefunden.

Repair of gastric ulcer

By a cryosurgical method a mucosal defect was produced in the body of the rat stomach, and repair of the gastric ulcer was studied with 3H-thymidine autoradiography. From 18 to 24 hours after cryoinjury, cell proliferation in the fundic mucosa was much increased, as indicated by an increase in the labeling index of the cells in the proliferating cell zone of the mucosa, or by reactive incorporation of 3H-thymidine into the mucous neck, chief and parietal cells. Spatially, the increased cell proliferation was found in a region of the mucosa more than 600 μrn distant from the injury, and lasted for more than 14 days. The mucous neck and chief cells around the ulcer which had incorporated 3H-thymidine seemed to transform into flat cells after mitotic division and then continued to divide. After 3–5 days, so called regenerating epithelium or covering epithelium appeared around the ulcer. The upper part of this regenerating epithelium consists of tall columnar cells, the lower part is composed of cystic glandular structures, in which many 3H-thymidine incorporating cells were seen. The formation of new glands in the mucosal defect appeared to take place by budding from these cystic glandular structures with subsequent differentiation of surface epithelial cells. After 3 weeks the mucosal defect was covered by mucinous glandular structures similar to the proper pyloric mucosa. The proliferating cells were confined to the middle level in the regenerated mucosa.

Über den Nachweis von hydrolytischen Enzymen in Lipopigmenten

ZusammenfassungMit histochemischen Methoden lassen sich in Lipopigmenten (Lipofuscin und Ceroid) hydrolytische Enzyme, und zwar saure Phosphatase und unspezifische Esterase nachweisen.Bei den Lipofuscinen erfolgt die Pigmentbildung hauptsächlich in Parenchymzellen, und zwar offenbar an Stellen im Cytoplasma, welche im Stoffwechselgeschehen eine besondere Rolle spielen und von vornherein eine ausgesprochene Enzymaktivität besitzen oder ganz selektiv zur Fermentbildung befähigt sind.Das Ceroid wird dagegen anscheinend in Phagozyten abgelagert, welche primär keine deutliche Fermentaktivität besitzen. Offenbar ist hier die Enzymaktivität eine Reaktion auf die Ablagerung von Fettstoffen.

Zur formalen Genese der Eisenpigmente

Bei der subcutanen Injektion von kolloidalen Eisenhydroxydlösungen kommt es in den ortsständigen Mesenchymzellen zur Bildung eines Eisenpigmentes, das sich weder histologisch noch histochemisch von dem beim Blutabbau gebildeten Hämosiderin unterscheiden läßt: Die organische Trägersubstanz dieses experimentell erzeugten Eisenpigmentes enthält genau wie das Hämosiderin Proteine. Polysaccharide und in geringem Umfang auch Lipide. Nach Entfernung des Eisens mit Salzsäure zeigt der organische Restkörper gleichfalls eine ausgeprägte Basophilie und eine starke Affinität für Eisen. Er kann erneut wieder mit Eisen beladen werden. Von den organischen Komponenten des Eisenpigmentes werden die Polysaccharide sehr schnell gebildet, die Lipide treten etwas später in Erscheinung. Da die injizierten Eisenhydroxydlösungen keine organischen Bestandteile enthielten, können wir nunmehr mit Sicherheit sagen, daß diese organischen Substanzen von den eisenverarbeitenden Zellen aktiv gebildet werden. Sie treten nicht zusammen mit dem Eisen von außen in die Zelle ein. Die Bildung dieser sauren Substanzen muß demnach als Reaktion der Zelle auf die Ablagerung des basischen Eisenoxyhydrates angesehen werden. Bei der Injektion von basischem Bleicarbonat entsteht im subcutanen Bindegewebe ein dem Eisenpigment entsprechendes „Bleipigment“.

Adenomatous changes and adenocarcinoma of glandular stomach in Wistar rats induced by N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine

Adenomatous changes, and early and invasive carcinomas of the glandular stomach in Wistar rats ingesting N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine were studied. Almost all adenomatous changes and carcinomata were located near the midpoint of the lesser curvature. In electron microscopic and histochemical studies, both changes showed great cytological similarity. Electron microscopically, they were found to consist of predominantly undifferentiated cells with poorly developed cytoplasmic organelles, with some highly differentiated cells present. Histochemically, both showed strongly positive reactions for lysosomal enzymes. For tumor transplantation, five lesions were used and in all cases, the transplants were successful.

The morphology and cell kinetics of pseudopyloric glands

SummaryA mucosal defect was made cryosurgically in the mucosa of the fundus of the rat stomach. The morphology and cell kinetics of the regenerated mucosa were studied 50, 100 and 200 days after operation. At all three time points the mucosal defect was completely covered with the regenerated epithelium. The regenerated mucosa was composed mostly of mucinous glandular structures, and remained of a pseudopyloric type even 200 days after operation.The pseudopyloric glands consisted of two different kinds of cells-mucin-containing cells and endocrine cells. The former cell type lacked the characteristics of typical mucous cells, having instead cytological features intermediate between those of mucous and serous cells, and they resembled true pyloric gland or Brunner’s gland cells. By3H-thymidine autoradiography it was shown that the mucous-serous cells of these pseudopyloric glands are produced from proliferating cells confined to the isthmus region. Their half life was estimated to be 5–6 days. If cell turnover reaches a steady state in the regenerated glandular structures, they would be renewed continuously; on this basis it is suggested that pseudopyloric glands may be persistent mucosal structures in the fundic region of the stomach following ulceration and mucosal regeneration.

Die Verarbeitung und Speicherung von phagocytiertem Eisen im elektronenmikroskopischen Bild

Subcutan injiziertes anorganisches und organisches Eisen wird von den phagocytierten Zellen auf dem Weg der Invagination und Vesikulation der Zellmembran in das Cytoplasma eingeschleust. Die hierbei entstehenden „primären” intracytoplasmatischen eisenhaltigen Vacuolen werden allmählich unter gleichzeitiger Verstärkung ihrer begrenzenden Membran in Siderosomen umgebaut; sie stellen also die Cytoplasmazentren dar, in denen die Verarbeitung und Speicherung des Eisens erfolgt. Dabei werden die Eisenpartikel zunächst zu etwa 150 Å langen Micellen umgelagert. Gleichzeitig gibt die Zelle in die Vacuolen ein relativ kontrastarmes organisches Material ab, welches die Micellen umgibt und offenbar Anteile der organischen Trägersubstanz des Eisenpigmentes darstellt. Nach längerer Versuchsdauer erfolgte eine allmähliche Umwandlung der Eisenpartikel in die 55 Å großen, viereckigen Micellen des Ferritins, in denen vielfach deutlich die typische Vierergruppierung nachweisbar war. Präformierte Cytoplasmaorganellen, wie Mitochondrien, „Microbodies” usw. nahmen in keinem Stadium der Experimente an der Verarbeitung und Speicherung des Eisens teil. Die Verarbeitung des anorganischen (kolloidalen) Eisens und des Hämoglobin-Eisens erfolgte in prinzipiell der gleichen Weise. Den gespeicherten Eisen-micellen und den Siderosomen ist schließlich ihre Herkunft nicht mehr anzusehen. Ein Unterschied besteht nur in der Geschwindigkeit der Eisenverarbeitung, und zwar insofern, als das organisch gebundene Eisen des Hämoglobins erheblich schneller umgebaut wird als das anorganische kolloidale Eisen. Organic and inorganic iron injected subcutaneously is engulfed by phagocytizing cells by means of the invagination and vesiculation of the cell membrane into the cytoplasm. The “primary” iron-containing vacuoles formed in this manner are gradually transformed into siderosomes by the simultaneous increase in their limiting membranes; these vacuoles thus represent the cytoplasmic centers where the digestion and storage of iron occur. The iron particles become surrounded by micelles measuring about 150 Å. At the same time the cell gives off into the vacuoles a relatively contrast-poor, organic material which encloses the micelles. This material apparently represents components of the “carrier-substance” (Trägersubstanz) of the iron pigment. In prolonged experiments a gradual transformation of the iron particles into four-cornered ferritin micelles, of 55 Å size, occurs, in which the typical quadruplets can be often clearly demonstrated. Preformed cytoplasmic organelles, such as mitochondria, “microbodies”, etc. did not take part in the digestion and storage of iron in any stage of the experiments. The digestion of the inorganic (colloidal) iron and the hemoglobin iron occurs essentially in the same manner. The origin of the phagocytized micelles of iron and of the siderosomes can not be distinguished. A difference in the rapidity of the iron digestion, however, exists; the organically-bound iron of the hemoglobin is broken down considerably faster than the colloidal inorganic iron.

Elektronenmikroskopische Untersuchung des Vitamin-E-Mangel-Pigmentes im Myometrium der Ratte

Das Vitamin-E-Mangel-Pigment entsteht in den glatten Muskelzellen des Myometriums in der Nähe der Golgi-Felder unter zunehmender Ablagerung von feinkörnigem und gröberem lipidhaltigem Material. Das Pigment besitzt keine konstante Zusammensetzung, sondern wird im Laufe der Alterung chemisch und morphologisch umgeformt. Eine Umwandlung von Cytoplasmaorganellen (wie Mitochondrien usw.) in Pigmentgranula erfolgt nicht. Die Zahl der Pigmentgranula nimmt in den Muskelzellen mit fortdauerndem Vitamin-E-Mangel nicht linear zu (Abb. 7): Nach dem Beginn des Vitamin-E-Mangel-Zustandes ist zunächst die Pigmentbildung gering; dann setzt etwa 130 Tage nach Versuchsbeginn eine Phase stärkster Pigmentgenese ein; und nach etwa 300 Versuchstagen werden nur noch wenige neue Granula gebildet. Die formale Genese des Vitamin-E-Mangel-Pigments stimmt grundsätzlich mit der der Lipofuscine überein. Die Verteilung der Lipide innerhalb der Granula ist jedoch bei den einzelnen Pigmenttypen verschieden. In geringem Umfang treten Pigmentgranula auch in normalen Kontrolltieren auf. Beim Vitamin-E-Mangel erfolgt bloß die offenbar physiologische (altersabhängige?) Ablagerung ungesättigter Lipide schneller und in erheblich größerem Umfang. Bei alten Versuchstieren gehen die Muskelfasern häufig zugrunde, wobei die frei gewordenen Pigmentgranula zu Schollen auseinanderbrechen, die dann größtenteils von Makrophagen aufgenommen und weiter verarbeitet werden. The vitamin-E-deficiency pigment develops in the smooth muscle cells of the myometrium near the Golgi field with increasing deposition of finely granular and coarser lipid-containing material. The pigment has no constant composition, but is changed chemically and morphologically with age. A transformation of the cytoplasmic organelles (e.g., mitochondria etc.) into pigment granules does not occur. The number of the pigment granules does not increase directly with progressive vitamin-E-deficiency. After the onset of the vitamin-E-deficiency state the formation of pigment is slight. About 130 days after the onset of the experiment a phase of intense formation of pigment manifests itself. After 300 experimental days only a few new granules are formed. The formal genesis of the vitamin-E-deficiency pigment is the same basically as that of the lipofuscin. The distribution of the lipid within the granules, however, is different for the individual types of pigment. In normal control animals scanty amounts of pigment granules appear. With vitamin-E-deficiency, the apparent physiological (age dependent?) deposition of unsaturated lipids merely occurs more quickly and to a considerably greater extent. In old experimental animals the muscle fibers degenerate, whereby the released pigment granules break up into fragments which are then taken up in large part by macrophages and further consumed.

Über die Bildung von organischen Substanzen in Siliciumdioxydgranulomen

Die Ablagerung von Siliciumdioxydverbindungen im subcutanen Gewebe, in der Lunge und im Peritoneum führt zu einer Bildung von organischen Stoffen, wie Mucopolysacchariden, Proteinen und Lipiden, durch die ortsständigen Zellen. Bei der intracellulären Speicherung von amorpher, kolloidaler Kieselsäure finden sich diese organischen Substanzen genau an der Stelle der Siliciumdioxydablagerungen und dienen—genau wie wir es in Metalloxydgranulomen beobachtet haben—offenbar als Trägersubstanz für das saure Oxyd. Wir vermuten, daß die Kieselsäure esterartig an die Mucopolysaccharide gebunden ist. In Quarzgranulomen erfolgt die Bildung der organischen Substanzen in geringerem Umfang und wesentlich langsamer. Die reaktiv gebildeten organischen Stoffe treten hier intracellulär in der Umgebung der phagocytierten Fremdkörper als homogene Massen oder als feine Körnchen auf. Abhängig ist die Zellreaktion hauptsächlich von der Größe der Quarzkristalle. Je kleiner die Fremdkörper sind, um so schneller werden die Mucopolysaccharide usw ogebildet. Morphologisch und histochemisch besteht eine weitgehende Übereinstimmung zwischen der organischen Trägersubstanz der Schwermetallpigmente und den in den Siliciumdioxydgranulomen gebildeten organischen Stoffen. In beiden Granulomarten, bei den Siliciumdioxyd- wie bei den Metalloxydablagerungen, werden neben Proteinen und Lipiden hauptsächlich Mucopolysaccharide gebildet. Wir sind zu der Ansicht gelangt, daß die Trägersubstanz ein Produkt der phagocytierenden Zellen darstellt und sehen in der Bildung dieser organischen Stoffe eine Art von Abwehrleistung der Mesenchymzellen gegen Fremdstoffe.