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A-Zellenhyperplasie der Langerhans schen Inseln von Kaninchen nach Immunisierung mit Glukagon
Acta histochem. 68, 290-293 (1981)
Anatomisches Institut del' Ernst- Moritz- Arndt- U niversitat Greif~wa1d (Direktor: Prof. Dr. sc. med. R. SULZMANN) Zentralinstitut fUr Diabetes "Gerhardt Katsch" Karlsburg bei Greifswald (Direktor: OMR Prof. Dr. sc. meei. H. BIBERGEIL) Bereich Experimentelle Diabetesforschung (Leiter: Doz. Dr. sc. nat. H. ZUHLKE)
Kurze Originalmitteilung A-Zellenhyperplasie der LANGERHANSSchen Inseln von Kaninchen nach Immunisierung mit Glukagon1 )
A-ceIl-hyperplasia of islets of Langerhans on rabbits after immunisation with glucagon Von
HERWIG HAHN VON DORSCHE
und
MANFRED ZIEGLER
Mit 2 Abbildungen (Eingegangen am 24. Juli 1980)
Zusammenfassung Es sind histologische und immunhistochemische Untersuchungen del' Langerhansschen Inse1n von 9 Kaninchen nach deren Immunisierung mit Glukagon zwecks Gewinnung von Anti-Glukagonseren ausgefUhrt worden. Dabei konnte in den Inseln eine Hyperplasie del' A-Zellen nachgewiesen werden, die mitunter so stark war, dal3 diese Inseln vorwiegend aus A-Zellen bestanden.
Summary Rabbits are immunized with glucagon for the production of anti-glucagonsera. Pancreatic islets of 9 animals are investigated histochemically. In the islets of immunized rabbits is a hyperplasia of A-cells detected. Singular islets consist only of A-cells.
Einleitung Es ist auf verschiedenen Wegen miiglich, Glukagon-Antikiirper zu erzeugen (HEDING 1969; BARLING und BELOFF-CHAIN 1973). Das versetzte BAUM et al. (1962) in die Lage, auf immunhistoehemischem Wege die A-Zellen del' Langcrhansschen Inseln als Bildungsorte des Glukagons nachzuweisen. Diese F:rkenntnis ist inzwischen vielfach bestatigt worden; einerseits sowohl durch die Anwendung verschiedenster histologisch-histochemischer als auch elektronenmikroskopischer Methoden zum Nachweis von A-Zellen und andererseits an den unterschiedlichsten Species aller Klassen del' Mammalia (CAVALLERO et al. 1970; BUSSOLATI et al. 1971). So konnten wir durch die Anwendung von Glukagon-Antikorpern bei Sandratten (Psammomys obesus) vermittels del' Immunhistochemie Glukagon in den A-Zellen del' Langerhansschen Inseln nachweisen, (DORN, HAHN VON DORSOHE unci ZIEGLER 1975). 1) Aus der Hauptforschungsrichtung "Diabetes mellitus und Fettstoffwechselstorungen".
A-Zellenhyperplasie
291
1m Zusallllllenhang mit del' Immunisierung von Kaninchen mit Glukagon zum Zweeke del' Gewinnung von Anti-Glukagonseren gingell wir del' Frage nach, welche Veranderungen im Verlaufe ,lieses Vorgehens am Inselorgan cler Tiere auftreten.
Material und l\lethoden Das fUr die Imlllullisierung bestilllmte Glukagon ist uber Glutardialdehyd (1l1erck, Darmstadt) an Kaninehen-8erumproteine gekoppelt worden. Dieses Glukagon-Protein-Conjugat wurde zusammen mit komplettem Freundschelll Adjuvans (CFA) in nl.onatlichen Abstanclen 7mal vel" abreicht. Bei den ersten 6 Immunisierungen enthielt das jedem Tier verabreichte Conjugat 1 mg Glukagon, emulgiert in 2 ml CFA. ~Iit del' i. Immullisierung wurden jedem Kaninchen 10 mg Glukagon (ebenfalls in 2 ml CFA emulgiert) appliziert. Die Verabreichung des Immunogens er· folgte sowohl illtraeutan am Riieken als auch subcutan am Nacken unci intramuskular in die Oberschenkel del' Tiere. 2 "Vochen naeh cler letzten Boosterung wurden die Kaninchen durch Entblutung geUitet. Die histologisch-histochemischen Untersuchungen wunlen an 9 Kaninehen durchgefUhrt. Gewebeproben sind aus dem milznahen Teil des Pankreas lebensfrisch in Bouinscher Liisung fixiert und in Paraffin eingebettet worden. 80clallll wurden 5 bis 7 pm dicke Serienschnitte hergestellt, die teils mit del' A-B-Zellenfarbung llach IVIO (1959) gefarbt, teils dem immunhistochemisehen A-Zellellnachweis unterwoden WUl'dell,
Ergebnisse und Diskussion Die meisten Langel'hansschen Inseln del' immunisierten Kaninchen zeigen eine Hyperplasie del' A-Zellen (Abb. 1 unll 2). Diesel' Zelltyp, del' beim Kaninchen normalerweise in del' Inselperipherie angeordnet iilt (KER" 1 n71), behalt in den Inseln del' mit Glukagon immunisierten Tiere nicht diese Anordnung bei. Die A-Zellen dringen vielmehr auch zapfenfiirmig in das Innere del' Inseln Ain nnd gelangpn so I
hi~tochem,
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H. HAH" YO" DO RS CHE nnrl · l\f. ZIEGLER
Abb. 1 und ~. ImmunhistoclH' lllischel' Gluka gonnachwc is in Langt'l'ha n sse hf' ll In~pill von Kauiuche n. nUr<,h Illllnunisie l'ul1g mit Glukagoll i ~ t Cillt' H y pe''Pla ~ i t, d pl' A-Zellen cingptl'e t e n (Abb.~) irn Vel'gleieh mit e inprn un}wlhllld elt pH TiPI' (Abi>. 1). 400: 1.
Literatm' BARLI:"C: , 1'., a nd BELOPP-CHATX, A., Studies on the ati,ninist"ation of gilH"'gon awl insulin a n t ibodies to !,>,ts. HOJ'Ill. :\If' t>lb. Itps. 5, 154 - L;!l (l!)7:l). BAl"M, .1., Sa ID">", B. E., F "GEH, H. H., and MADIIlO:", L. L., LO('aliza tio n of glw'agon in the alpha eells in thp l"'"(, I'('Hti(' islpt by imrnunofluol't'sce nt t e(' hni('. Diabet es 11, :17I - :fi4 (196:1). BL'SSOLATI, G., CAPELlA, C. , \'ASALLO, G., HIUi SOLCI A, E., HistochE'miea i a nd uitl'Hstl'u ettll'a l "tudies on pane"f'at ic' A ('f'lls. Evide n cE' fot' glucagon a n(1 non-gitwHgo n components of the (X-gra nule . Diabetologia 7, 181-188 (1971). CAYALLERO, C., SOLCLI., E., VASALLO, G., CAPELLA, C., and B USSOLATI, G., Cytology, eytochE' mistry and ult n lstruetUl'e of gim",gon-see" eting CE'Us. A(·ta isotopiea 10, 161 - 169 (1970). DORN, A., HAHN YOX DORSCHE, H., und ZIEGLER, M., Immunohistoehemischer Na ehwe is von Insulin und Gluka!l:on in dE'n Lange"hnnsselwn Ins""" til'" Sandnttt(' (Psa-mmomys obesus J. A"tll hi st oehelll. 53, 317 - :H9 (197;;). FELlG, P H., \VAHREK, .J., SHERWIK, R., and HExDLER, It., Insulin, glucagon, and somatostatin in norm a l physiology a nd diabetes mellitus. Diabetes 25,1091-1099 (1976). GERICH, .r. E., Alpha cell fundion in dia b etE's mE'llitns. Me tabolism 25, SuppL 1, 1513 - 1516 (1976). HEDING, L. G., The produ etion of glm·agon a ntibodies in rabbit s. Horlll. 1\1E't ab. Res. 1, 87 - 88 (1969) . IVIC, M., NeuE' selekti n' Fitrbungsl1lethode der A- und B -ZE'llE'u del' Langerhanssehe n Il1sE'llI. Anal. Anz. 107, 347 - 350 (1959).
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KERK, H. F., Vergleichende Morphologie del' Langerhansschen Inseln del' "'irbeltiere. In: E. D6RZBACH (Ed.), Insulin, Teil I, Handbuch del' experiment ellen Pharmakologie, Bd. 32/1, S. 49 -53. Springer-Verlag, Berlin,-Heidelbel'g,-New York 1971. .MAIER, Y., an(l PFEIFFER, E. F., Serumglu('agon - what is it? Horm. Metab. Res. 10, 177 -182 (1978). SCH.~rIIW, R., and LT'DE\HG, R. M., The effect of glucagon on the exocrine pancreas. Amer. J. Gastroent. 70, :!i4-:!81 (1978). UNGER, R. H., Diabetps and the alpha cell. Diabetes 25,136-151 (1976). VALYEHDE, .J., HWoPocLor, D., ]\lARCO, .T., FALOOKA, G. R., and UNGER, R. H., Molecular size of extf'a('table glnc·agoll and glucagon-like immunoreactivity (GLI) in plasma. Diabetes 19, 624-6~9 (Ul70). Ansehl'ift dpr Veriasser: 1'. A. Dr. l1led. H. HAHX Y. DORSCHE, Anatolllisches Institut del" Ernst-:!\lOl'itz-Amdt-rniwrsitiit Gl'eifswald, DDE - ~200 Gleifswald, Friedrich·I.oeffler-Stra13e 2:~c.
Anatomisches Institut del' Ernst- Moritz- Arndt- U niversitat Greif~wa1d (Direktor: Prof. Dr. sc. med. R. SULZMANN) Zentralinstitut fUr Diabetes "Gerhardt Katsch" Karlsburg bei Greifswald (Direktor: OMR Prof. Dr. sc. meei. H. BIBERGEIL) Bereich Experimentelle Diabetesforschung (Leiter: Doz. Dr. sc. nat. H. ZUHLKE)
Kurze Originalmitteilung A-Zellenhyperplasie der LANGERHANSSchen Inseln von Kaninchen nach Immunisierung mit Glukagon1 )
A-ceIl-hyperplasia of islets of Langerhans on rabbits after immunisation with glucagon Von
HERWIG HAHN VON DORSCHE
und
MANFRED ZIEGLER
Mit 2 Abbildungen (Eingegangen am 24. Juli 1980)
Zusammenfassung Es sind histologische und immunhistochemische Untersuchungen del' Langerhansschen Inse1n von 9 Kaninchen nach deren Immunisierung mit Glukagon zwecks Gewinnung von Anti-Glukagonseren ausgefUhrt worden. Dabei konnte in den Inseln eine Hyperplasie del' A-Zellen nachgewiesen werden, die mitunter so stark war, dal3 diese Inseln vorwiegend aus A-Zellen bestanden.
Summary Rabbits are immunized with glucagon for the production of anti-glucagonsera. Pancreatic islets of 9 animals are investigated histochemically. In the islets of immunized rabbits is a hyperplasia of A-cells detected. Singular islets consist only of A-cells.
Einleitung Es ist auf verschiedenen Wegen miiglich, Glukagon-Antikiirper zu erzeugen (HEDING 1969; BARLING und BELOFF-CHAIN 1973). Das versetzte BAUM et al. (1962) in die Lage, auf immunhistoehemischem Wege die A-Zellen del' Langcrhansschen Inseln als Bildungsorte des Glukagons nachzuweisen. Diese F:rkenntnis ist inzwischen vielfach bestatigt worden; einerseits sowohl durch die Anwendung verschiedenster histologisch-histochemischer als auch elektronenmikroskopischer Methoden zum Nachweis von A-Zellen und andererseits an den unterschiedlichsten Species aller Klassen del' Mammalia (CAVALLERO et al. 1970; BUSSOLATI et al. 1971). So konnten wir durch die Anwendung von Glukagon-Antikorpern bei Sandratten (Psammomys obesus) vermittels del' Immunhistochemie Glukagon in den A-Zellen del' Langerhansschen Inseln nachweisen, (DORN, HAHN VON DORSOHE unci ZIEGLER 1975). 1) Aus der Hauptforschungsrichtung "Diabetes mellitus und Fettstoffwechselstorungen".
A-Zellenhyperplasie
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1m Zusallllllenhang mit del' Immunisierung von Kaninchen mit Glukagon zum Zweeke del' Gewinnung von Anti-Glukagonseren gingell wir del' Frage nach, welche Veranderungen im Verlaufe ,lieses Vorgehens am Inselorgan cler Tiere auftreten.
Material und l\lethoden Das fUr die Imlllullisierung bestilllmte Glukagon ist uber Glutardialdehyd (1l1erck, Darmstadt) an Kaninehen-8erumproteine gekoppelt worden. Dieses Glukagon-Protein-Conjugat wurde zusammen mit komplettem Freundschelll Adjuvans (CFA) in nl.onatlichen Abstanclen 7mal vel" abreicht. Bei den ersten 6 Immunisierungen enthielt das jedem Tier verabreichte Conjugat 1 mg Glukagon, emulgiert in 2 ml CFA. ~Iit del' i. Immullisierung wurden jedem Kaninchen 10 mg Glukagon (ebenfalls in 2 ml CFA emulgiert) appliziert. Die Verabreichung des Immunogens er· folgte sowohl illtraeutan am Riieken als auch subcutan am Nacken unci intramuskular in die Oberschenkel del' Tiere. 2 "Vochen naeh cler letzten Boosterung wurden die Kaninchen durch Entblutung geUitet. Die histologisch-histochemischen Untersuchungen wunlen an 9 Kaninehen durchgefUhrt. Gewebeproben sind aus dem milznahen Teil des Pankreas lebensfrisch in Bouinscher Liisung fixiert und in Paraffin eingebettet worden. 80clallll wurden 5 bis 7 pm dicke Serienschnitte hergestellt, die teils mit del' A-B-Zellenfarbung llach IVIO (1959) gefarbt, teils dem immunhistochemisehen A-Zellellnachweis unterwoden WUl'dell,
Ergebnisse und Diskussion Die meisten Langel'hansschen Inseln del' immunisierten Kaninchen zeigen eine Hyperplasie del' A-Zellen (Abb. 1 unll 2). Diesel' Zelltyp, del' beim Kaninchen normalerweise in del' Inselperipherie angeordnet iilt (KER" 1 n71), behalt in den Inseln del' mit Glukagon immunisierten Tiere nicht diese Anordnung bei. Die A-Zellen dringen vielmehr auch zapfenfiirmig in das Innere del' Inseln Ain nnd gelangpn so I
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Abb. 1 und ~. ImmunhistoclH' lllischel' Gluka gonnachwc is in Langt'l'ha n sse hf' ll In~pill von Kauiuche n. nUr<,h Illllnunisie l'ul1g mit Glukagoll i ~ t Cillt' H y pe''Pla ~ i t, d pl' A-Zellen cingptl'e t e n (Abb.~) irn Vel'gleieh mit e inprn un}wlhllld elt pH TiPI' (Abi>. 1). 400: 1.
Literatm' BARLI:"C: , 1'., a nd BELOPP-CHATX, A., Studies on the ati,ninist"ation of gilH"'gon awl insulin a n t ibodies to !,>,ts. HOJ'Ill. :\If' t>lb. Itps. 5, 154 - L;!l (l!)7:l). BAl"M, .1., Sa ID">", B. E., F "GEH, H. H., and MADIIlO:", L. L., LO('aliza tio n of glw'agon in the alpha eells in thp l"'"(, I'('Hti(' islpt by imrnunofluol't'sce nt t e(' hni('. Diabet es 11, :17I - :fi4 (196:1). BL'SSOLATI, G., CAPELlA, C. , \'ASALLO, G., HIUi SOLCI A, E., HistochE'miea i a nd uitl'Hstl'u ettll'a l "tudies on pane"f'at ic' A ('f'lls. Evide n cE' fot' glucagon a n(1 non-gitwHgo n components of the (X-gra nule . Diabetologia 7, 181-188 (1971). CAYALLERO, C., SOLCLI., E., VASALLO, G., CAPELLA, C., and B USSOLATI, G., Cytology, eytochE' mistry and ult n lstruetUl'e of gim",gon-see" eting CE'Us. A(·ta isotopiea 10, 161 - 169 (1970). DORN, A., HAHN YOX DORSCHE, H., und ZIEGLER, M., Immunohistoehemischer Na ehwe is von Insulin und Gluka!l:on in dE'n Lange"hnnsselwn Ins""" til'" Sandnttt(' (Psa-mmomys obesus J. A"tll hi st oehelll. 53, 317 - :H9 (197;;). FELlG, P H., \VAHREK, .J., SHERWIK, R., and HExDLER, It., Insulin, glucagon, and somatostatin in norm a l physiology a nd diabetes mellitus. Diabetes 25,1091-1099 (1976). GERICH, .r. E., Alpha cell fundion in dia b etE's mE'llitns. Me tabolism 25, SuppL 1, 1513 - 1516 (1976). HEDING, L. G., The produ etion of glm·agon a ntibodies in rabbit s. Horlll. 1\1E't ab. Res. 1, 87 - 88 (1969) . IVIC, M., NeuE' selekti n' Fitrbungsl1lethode der A- und B -ZE'llE'u del' Langerhanssehe n Il1sE'llI. Anal. Anz. 107, 347 - 350 (1959).
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KERK, H. F., Vergleichende Morphologie del' Langerhansschen Inseln del' "'irbeltiere. In: E. D6RZBACH (Ed.), Insulin, Teil I, Handbuch del' experiment ellen Pharmakologie, Bd. 32/1, S. 49 -53. Springer-Verlag, Berlin,-Heidelbel'g,-New York 1971. .MAIER, Y., an(l PFEIFFER, E. F., Serumglu('agon - what is it? Horm. Metab. Res. 10, 177 -182 (1978). SCH.~rIIW, R., and LT'DE\HG, R. M., The effect of glucagon on the exocrine pancreas. Amer. J. Gastroent. 70, :!i4-:!81 (1978). UNGER, R. H., Diabetps and the alpha cell. Diabetes 25,136-151 (1976). VALYEHDE, .J., HWoPocLor, D., ]\lARCO, .T., FALOOKA, G. R., and UNGER, R. H., Molecular size of extf'a('table glnc·agoll and glucagon-like immunoreactivity (GLI) in plasma. Diabetes 19, 624-6~9 (Ul70). Ansehl'ift dpr Veriasser: 1'. A. Dr. l1led. H. HAHX Y. DORSCHE, Anatolllisches Institut del" Ernst-:!\lOl'itz-Amdt-rniwrsitiit Gl'eifswald, DDE - ~200 Gleifswald, Friedrich·I.oeffler-Stra13e 2:~c.