W. Wessel

Elektronenmikroskopische Untersuchungen von intranucleären Einschlußkörpern

Die elektronenmikroskopischen Untersuchungen von „intranucleären“ Einschlüssen in Leberzellen der Maus bei Colchicinvergiftung und bei nicht vorbehandelten Crocker-Asciteszellen zeigen, daß es sich hier um Cytoplasmateile handelt, die fast völlig von Kernsubstanz umschlossen sind und nur durch einen engeren oder weiteren Kanal mit dem übrigen Cytoplasma in Verbindung stehen. Sie sind durch eine Doppelmembran, welche der Kernmembran entspricht, vom Kern abgegrenzt. Die Einschlüsse enthalten Mitochondrien und Ergastoplasma, die in den Leberzellen bei Colchicineinwirkung pathologische Veränderungen erkennen lassen. Demgegenüber erscheinen die Cytoplasmastrukturen der Einschlüsse in den Crocker-Zellen vollkommen intakt. Der Mechanismus des Einschlusses von Cytoplasmaanteilen in den Kern wird diskutiert.

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.

Die menschlichen Deciduazellen und ihre „Kollageneinschlüsse“ im Elektronenmikroskop

Die menschlichen Deciduazellen zeichnen sich durch langgestreckte Mitochondrien mit kleinem Durchmesser und zarten Cristae aus. Im Cytoplasma fallen besonders feine, nicht periodisch unterteilte Fibrillen von etwa 65 Å Durchmesser auf, die wahrscheinlich an das Interstitium abgegeben und hier zu mehr oder weniger reifen kollagenen Fibrillen mit einem Durchmesser von 150–400 Å und einer Periode von 400–650 Å aufgebaut werden. In den zahlreichen Zellfortsätzen werden häufig osmiophile Granula beobachtet, die wahrscheinlich aus der Zelle ausgeschleust werden. Bei den „Kollageneinschlüssen“ (Hamperl) handelt es sich um tiefe Einbuchtungen der Zelloberfläche mit einer großen Zahl ungeordnet verlaufender kollagener Fasern. Wahrscheinlich geht der Aufbau dieser Fasern zu einem Teil auch in diesen Buchten selbst vor sich. Es könnte sich hier um eine für die Verankerung der Zellen im Fasergerüst wichtige Struktur handeln. Human decidual cells characterize themselves by elongated narrow mitochondria with delicate margins. A striking feature of their cytoplasm is the unusually fine and non-periodically striated fibrils of approximately 65 Å in diameter. These fibrils are expelled probably into the interstitium and here transformed into more or less mature collagen fibers with a diameter of 150–400 Å and a period of 400–650 Å. In the numerous cell processes osmiophilic granules are frequently observed which are probably discharged from the cell. As for the socalled “collagen inclusions” (Hamperl) these are actually large numbers of disorderly intertwining collagen fibers located within deep invaginations of the cell surface. Perhaps the formation of these fibers in part occurs as well within these cellular indentations. These could represent important structures for anchoring the cells in the fiber network.

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.

Elektronenmikroskopische Untersuchung von Pneumocystis Carinii

Im Tierversuch wurde bei Ratten eine Pneumocystose der Lungen erzeugt und das so gewonnene Frischmaterial elektronenmikroskopisch untersucht. Aus den einzelnen in der Alveole auftretenden Cystenformen ließ sich ein Entwicklungscyclus aufstellen, der von der einfachen Cyste mit einem Innenkörperchen über eine Napf- oder Sichelform zur Muttercyste mit 8 ausgereiften Cystenkörperchen führt. Die Cystenkörperchen vermehren sich nicht durch Teilung, sondern entstehen durch Verdichtung und Abschnürung aus einer Matrix. Sie entwickeln sich in der Muttercyste zu reifen Tochterindividuen mit Innenkörperchen und treten dann beim Platzen der Cystenmembran in den Alveolarraum aus. Über die bekannten lichtoptischen Befunde hinaus war es elektronenmikroskopisch möglich, die Membranverhältnisse der derb- und zartwandigen Cysten zu studieren. Außerdem konnte nachgewiesen werden, daß das zwischen den Cysten gelegene, lichtmikroskopisch nicht weiter bestimmbare und als Detritus angesehene Material teilweise aus geplatzten Cystenmembranen und Jugendstadien besteht. Auf Grund ihrer Feinstruktur wären die Pneumocysten den Protozoiden zuzuordnen. Using material from pneumocystis-infected rats the developmental cycle of the parasite was studied with the electron-microscope. The results are summarized in a shematical drawing (Fig. 10) based on the original electron micrographs (Fig. 2–9). The parasite seems to belong to the protozoids.

Die glandulär-cystische Hyperplasie des menschlichen Endometriums im elektronenmikroskopischen Bild

Die Drusen bei glandular-cystischer Hyperplasie werden elektronenmikroskopisch untersucht und mit den normalen endometrialen Drusen verglichen. Die Drusenzellen der glandular-cystischen Hyperplasie erweisen sich in ihrer Feinstruktur nicht so einheitlich wie die normalen Drusenzellen. Sie zeigen eine grose Zahl osmiophiler Granula, die oft feine Lipidtropfen enthalten. Die haufig vorkommenden „hellen Zellen“ lassen sich in vier verschiedene Zelltypen unterteilen: degenerativ veranderte Drusenzellen, Zellen mit Glykogenspeicherung, in die Drusen eingewanderte Stromazellen und Flimmerzellen, die teils ausgereift sind, teils noch Flimmerblasen (Hamperl) enthalten.Die Drüsen bei glandulär-cystischer Hyperplasie werden elektronenmikroskopisch untersucht und mit den normalen endometrialen Drüsen verglichen. Die Drüsenzellen der glandulär-cystischen Hyperplasie erweisen sich in ihrer Feinstruktur nicht so einheitlich wie die normalen Drüsenzellen. Sie zeigen eine große Zahl osmiophiler Granula, die oft feine Lipidtropfen enthalten. Die häufig vorkommenden „hellen Zellen“ lassen sich in vier verschiedene Zelltypen unterteilen: degenerativ veränderte Drüsenzellen, Zellen mit Glykogenspeicherung, in die Drüsen eingewanderte Stromazellen und Flimmerzellen, die teils ausgereift sind, teils noch Flimmerblasen (Hamperl) enthalten. The glands in glandular-cystic hyperplasia of the endometrium were compared electron-microscopically with normal endometrial glands. The cells of the former were not as uniform in their ultrastructure as were the normal glandular cells, for they showed a large number of osmiophilic granules which often contained fine droplets of lipid. The frequently occurring “clear cells” (“helle Zellen”) could be subdivided into four different types: the cells altered by degeneration, the cells storing glycogen, the stromal cells that had migrated into the gland, and the ciliated cells, some of which were mature, some still with ciliated vesicles.

Endometriale Adenocarcinome verschiedener Differenzierungsgrade und ihr Stroma im elektronenmikroskopischen Bild

Drei gut ausdifferenzierte und drei entdifferenzierte papilläre Adenocarcinome des menschlichen Endometriums wurden elektronen-mikroskopisch untersucht. Mit zunehmender Entdifferenzierung zeigten die Tumorzellen im Vergleich zu normalen endometrialen Drüsenzellen eine unregelmäßige Schichtung der Zellen, eine deutliche Neigung, unregelmäßige, strukturarme Fortsätze gegen Nachbarzellen und Stroma vorzutreiben. Außerdem bestand ein teilweiser Verlust der Mikrovilli, eine Verminderung des endoplasmatischen Reticulum und eine Schwellung der Mitochondrien, deren Cristae spärlich waren und einen geringen Kontrast aufwiesen. Mit morphometrischen Methoden konnte gezeigt werden, daß Drüsen des normalen Endometriums, bei glandulärer Hyperplasie und unterschiedlich ausdifferenzierten papillären Adenocarcinomen etwa das gleiche Mitochondrium-Volumen (“intramitochondrialer Raum”) besitzen. Der Volumen-Anteil der osmiophilen Granula am Cytoplasma-Volumen stieg, im Vergleich zu normalen Drüsenzellen, bei der glandulären Hyperplasie auf das 2,5fache und bei gut ausdifferenzierten Adenocarcinomen auf etwa das 6fache an. Die entdifferenzierten Tumoren wiesen hingegen wieder niedrige Werte auf, welche in der Größenordnung normaler Drüsenzellen lagen. Die Stroma-Papillen werden an der Basis von einer normal gebauten Basalmembran gegen die Tumorzellen abgegrenzt. Weiter zur Spitze hin bricht die Basalmembran ab, die Abgrenzung erfolgt durch feinfädige Strukturen, die präkollagenen Filamenten entsprechen könnten. Die Papillenspitze hingegen besteht aus einem homogenen basalmembranartigen Material mit weiten Lymphspalten, in das die Tumorzellen mit basalen zottenartigen Vorragungen eintauchen. Three well differentiated and 3 de-differentiated papillary adenocarcinomas of human endometrium were studied electron-microscopically. In comparison to normal endometrial glandular cells, with increasing de-differentiation the tumor cells showed an irregular layering of the cells, and a distinct tendency for irregular, almost structureless processes to extend out against neighboring cells and stroma. In addition, the microvilli were partially absent, the endoplasmic reticulum was decreased, and there was a swelling of the mitochondria whose cristae were sparse and revealed only a slight contrast. With morphometric methods it could be shown, that glands of the normal endometrium, of glandular hyperplasia, and of variously differentiated papillary adenocarcinomas possess about the same mitochondrial volume (“intramitochondrial space”). On the other hand, the portion of cytoplasmic volume taken up by the osmiophilic granules in glandular hyperplasia was 2.5 times that found in normal glandular cells, and in well differentiated adenocarcinomas was increased about 6 times. In contrast, the de-differentiated tumors again showed lower values which were in the range of values for normal glandular cells. The stromal papillae at the base were demarcated from the tumor cells by a normally structured basement membrane. Towards the tip the basement membrane ceased. The boundary was formed by finely threaded structures which could represent pre-collagen filaments. The papillary tips consisted of a homogeneous basement membrane-like material with wide lymph spaces into which the tumor cells penetrated with villus-like basal projections.

Zur Feinstruktur experimenteller Nerventumoren

Six malignant nerve tumours of rats induced by oral N-nitroso-N-methyl-urea were studied electron microscopically. The ultrastructure of these experimental tumours was, in spite of a marked anaplasia, essentially similar to the ultrastructure of human neurinomas; thus these tumours can be regarded as equivalent to human neurinomas. The findings support the opinion that neurinomas arise from Schwannian cells. Morphometric measurements in these anaplastic tumours revealed a high value for the volume of the granular endoplasmic reticulum, although the most poorly differentiated tumours showed clearly a decrease of the granular endoplasmic reticulum and concomitantly an increased volume of the mitochondria. Es wird über die Ultrastruktur sechs bösartiger Nerventumoren der Ratte nach oraler Gabe von NMH berichtet. Die Ultrastruktur zeigte trotz einer deutlichen Anaplasie im wesentlichen eine Übereinstimmung mit der Ultrastruktur menschlicher Neurinome, so daß diese experimentellen Tumoren den menschlichen Neurinomen gleichzusetzen sind. Die Befunde erhärten die Annahme, daß die Neurinome von den Schwannschen Zellen ausgehen. Morphometrische Messungen ergaben bei diesen anaplastischen Tumoren einen hohen Wert für das Volumen des granulären endoplasmatischen Reticulums, wobei die am stärksten verwilderten Tumoren eine deutliche Abnahme des granulären endoplasmatischen Reticulums bei gleichzeitiger Zunahme des Mitochondrienvolumens zeigten.

Vergleichende elektronenmikroskopische Untersuchungen normaler menschlicher Pankreasinseln und eines hormonell-aktiven Inselzell-Carcinoms mit Hyperinsulinismus

Es wird über elektronenmikroskopische Befunde an normalen menschlichen Pankreasinseln sowie an einem aktiven Inselzell-Carcinom mit Hyperinsulinismus berichtet. Die α- und β-Granula sind sowohl in Gestalt als Größe unterschiedlich. Die Bildung der Granula hängt offenbar mit dem rauhen endoplasmatischen Reticulum zusammen. α- und β-Granula entstehen wahrscheinlich zunächst in Form kleiner “prosekretorischer Granula” an der Peripherie des Golgi-Apparates. Die zunächst nicht von einer Membran umgebenen kleinen Granula erhalten im Verlaufe ihrer weiteren Entwicklung bei Abgabe an das endoplasmatische Reticulum eine Membran. Die Mobilisierung des Insulins erfolgt durch intracytoplasmatische Auflösung der Granula. Bei der D-Zelle dürfte es sich um eine Reservezelle handeln, die in Inselzellen ungewandelt werden kann. Die acino-insulären Zellen weisen auf eine Umwandlung acinärer in insuläre Zellen hin. In dem aktiven Inselzell-Carcinom ließen sich keine typischen β-Granula nachweisen. Das Insulin wird hier nicht in Granula gespeichert, sondern sofort ausgeschieden. Die weiten intercellulären Räume in dem Tumor sowie die Auskleidung von Bluträumen durch Tumorzellen hat für die Entstehung der hypoglykämischen Krisen eine große Bedeutung, da hierdurch eine schnellere Ausscheidung des Insulins ermöglicht wird. A report of an electron microscopic study of normal human pancreatic islets and a functioning islet-cell carcinoma with hyperinsulinism. The α- and β-granules differ both in shape and diameter. The formation of the granules is related to the endoplasmic reticulum. The small prosecretoric granules at the periphery of the Golgi apparatus are most likely the first step in the formation of α- and β-granules. The prosecretoric granules are conveyed to the endoplasmic reticulum where they get an encasing membrane. The granules undergo an intracellular dissolution before the secretory products are released into the blood stream. The D-cell represents most likely an undifferentiated islet cell. The acinar-islet cells indicate a conversion of acinar into islet cells. In the functioning islet-cell carcinoma no typical granules were found. The insulin in the tumor cells is not stored in granules, but secreted in non-granular form. The wide intercellular spaces and the lining of blood spaces by tumor cells play an important part in the hypoglycaemic crisis, because a quicker release of insulin is possible.

Elektronenmikroskopische Untersuchungen der Cornea bei experimenteller Shigellen-Keratitis

Bei 50 Meerschweinchen wurde eine eitrige Keratoconjunctivitis durch Verimpfung virulenter Shigellen in den Conjunctivalsack erzeugt. Nach 2-96 Std untersuchten wir die in der Cornea ablaufenden Veränderungen im Elektronenmikroskop. Dabei ließen sich die Ablösungs-Vorgänge und degenerativen Veränderungen des Epithels bis zur Entwicklung von Erosionen in allen Einzelheiten darstellen. Die Shigellen wurden von den Epithelzellen durch Phagocytose aufgenommen und blieben hier lebensfähig. In der Substantia propria traten nach 2–4 Std „interlamelläre Seen“ auf, in welche einige Stunden später polymorphkernige Leukocyten einwandern. Die sonst flach ausgebreiteten Stromazellen runden sich ab. An den Zellpolen fanden wir ein feinfädiges Material von etwa 80 Å Durchmesser, bei dem es sich wahrscheinlich um präkollagene Fibrillen handelt. Morphometrische Untersuchungen ließen eine ungleichmäßige Flüssigkeitsverteilung in der Substantia propria mit einem Gradienten vom Endothel zum Epithel erkennen. Das Endothel wies eine vacuoläre Degeneration des Cytoplasmas auf, die zu einer Permeabilitätsstörung mit vermehrter Flüssigkeits-Durchtränkung der Descemetschen Membran führte. The corneae of 50 guinea pigs with experimental Keratitis were studied with the electron microscope. The Keratitis was produced by introduction of virulent Shigella into the conjunctival sac. Dissociation of the epithelial cells and development of erosions were demonstrated. After 2–4 hours the superficial region of the stroma exhibited wide clear spaces with edema. A few hours later heterophil leucocytes invaded the interlamellar spaces. At the poles of the stroma cells very thin filaments of 80 Å diameter, which are supposed to be precollagen were irregularly arranged. Morphometric methods revealed the distribution of edema fluid within the stroma and showed a gradient from endothelium to epithelium. The diameter of collagen fibrils increased from 220 Å to 430 Å in the superficial region. The endothelium showed a vacuolar degeneration. Descemets membrane appeared mottled by an augmentation of water content.