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Der Gehalt an SH-Gruppen in den Langerhansschen Inseln
Acta histochem. 66,
279~281
(1980)
Anatomisches Institut der Ernst·Moritz-Arndt- Universitat Greifswald (Direktor: Prof. Dr. sc. med. R. SULZMANN)
Kurze Originalmitteilung
Der Gehalt an SH-Gruppen in den LANGERHANSschen Inseln The content of SH-groups in the islets of LANGERHANS Von
HERWIG HAHN VON DORSCHE
und
SIGRID WOLTER
Mit 3 Abbildungen (Eingegangen am 3. Oktober 1979)
Zusammenfassung An LANGERHANSschen Inseln von Sandratten, Meerschweinchen und NZO-Mausen wurde dcr SH·Gruppen-Nachweis ausgefiihrt. Dabei konnten folgende Befunde erhoben werden: 1. In den Inseln reagieren aile Zelltypen gleich. Hinsichtlich der Species treten aber Untel'schiede auf, und zwar ist del' SH-Gruppengehalt beim Meerschweinchen am grof3ten, bei der NZO-Maus am niedrigsten. Die Sandratte nimmt eine mittlere Position ein. 2. Das exokrine Parenchym weist bei diesen 3 Species einen hoheren Gehalt an SH-Gruppen auf als die Inseln. Jedoch ist auch hier die gleiche Abstufung unter den Species vorhanden: NZO· Maus < Sandratte < Meerschweinchen.
Summary The detection of SH-groups was carried out on islets of LANGERHANS of sand rats, guinea pigs and NZO-mice. Following results are pointed out: 1. All cell types of islets reacted identically. Species differences are visible. The islet cells of guinea pigs have the highest content of SH-groups, in the islets of sand rats diminished, and in the islets of NZO-mice lowest. 2. The content of SH-groups is in the exocrine pancreas of this species higher than in the exocrine tissue. However the succession is also NZO-mice < sand rats < guinea pigs. SH-Gruppen kommen in den Zellmembranen verschiedener Organe VOl'. Es ist bekannt, daf3 sie hier sowohl in den Zellen der Adenohypophyse (SCHOFIELD 1971) und der Neurohypophyse (DOUGLAS et al. 1965), als auch in den Zellen des Inselorgans vorhanden sind. HELLMAN et al. (1976) konnten SH-Gruppen in del' Zellmembran der B-Zellen nachweisen, wahrend WATKINS und DALY (1978) dieser Nachweis bei den A-Zellen der Inseln gelang. Ferner sind SH-Gruppen auch in Photoreceptor-Zellen der Retina von Wistar-Ratten nachgewiesen worden (PELLEGRINO DE IRALDI 1975). Weiterhin ist von HAVU (1969) darauf aufmerksam gemacht worden, daf3 mehrere glykolytische Enzyme SH-abhangig sind. Schlief31ich sind die B-Zellen in den LANGERHANSschen Inseln auf Grund ihres Insulingehaltes reich an SH-Gruppen (HUMBEL et aI. 1972). Ziel diesel' Untersuchungen ist es, einen Beitrag zur Haufigkeitsverteilung del' SH-Gruppen im Pankreas einiger Nager-Species zu ]jefern. 18*
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H. HAHN VON DORSCHE und S. WOLTER
Material und Methoden Die Untersuchungen wurdon an Sandratten (Psammomys obesus), Meersclnvcinchen (Oavia cobaya) und NZO-Mauson ausgefiihrt. Geweboproben vom milznahen Teil des Pankreas wurden lebensfrisch entnommen und in frisch bereiteter BouINscher Losung fiir die Dauer von 24 h fixiert. Danach wurde das Material in Paraffin eingebettet und in 7 !Jm dicke Serionschnitte zerlegt. Del' SH-Gruppen-Nachweis erfolgto mit dol' DDD-Echtblau-Roaktion nach NOHAl\!MER (1977). Kon· trollreaktionen wurden naoh ESTERBAUER (l97:l) ausgefiihrt.
Ergebnisse und Diskussion Die LANGERHANSschen Insoln del' hier untersuchton 3 Species zeigen iibereinstimmend €linen einheitlichen Ausfall dol' Roaktion in den A- und in den B-Zollon. Demgegeniiber sind abel' Unter· schiede im SH-Gruppongehalt del' 1nsoln diesel' Species untereinander vorhanden. Die schwachste Tinktion del' Inselzollen ist bei del' NZO-Maus vorhanden (Abb. I). Eine grolJore Menge an SHGruppen ist im Insolorgan von Sandratten nachwoisbar (Abb. 2). Zum krMtigsten Reaktionsaus. fall kommt es jodoch in Mperschweinchon-Tnseln (Abb. a).
Abb. 1 bis 3. SH-Gruppen Nachweis in LANGERHA'>sschen Inseln. Die Reaktion fallt in don Inseln von NZO-Mausen am schwachstell aus (Abb. I), ist starkcr in den 1nseln von SandraUcn (Abb. 2) unf! am kr-iiftigstell ill }Incl'Schwnincholl-1nseln (Abb. :1). Zwischen A- uml B-Zelloll ist kein U nterschiorl im A usfall del' Reakt ion festzustellell. Das exokrine Parenchym reagiert sHirkor als das Ins,,jgewebp (alII' A bb. 600: 1; lwino Kornfiirbung).
Das exokrillP T'ankroas-Gewebe rcagiert bei diesen 3 Species stots starker als del' endokrine Gewebsantci1. Allerdings sind auch hie I' Untorschiede in dol' Menge an reagierenden SH-Gruppen vorhanden, und zwar gAnau in jenor Abstufung wie im Inselgewebe: NZO-Maus < Sandratte < Meel'schweinchon. Die BefunelA, dal3 die lnselzellen gloich reagieren und dalJ das exokrine Parenchym des Pankreas mchr SR-Gruppon enthalt als das Inselorgall, docken sich mit (len von BARRNETT et a!. (1955) an Kanincllen , Rattpn, Mausen unll Runden erhobenen Befundcn. fiR -Gruppen sind ill verschiedene biologischc Prozesse oinbezogen. Von FALKl\!ER (1970) wird auf dio l'arallelitat zwischen dpm Roichtum an SR -Gruppen und Metall-Ionen in Inselzellen aufmArksam g"maeht. FALK~n;R et a1. (1970) gelang sogar sowohl durch Vorabreichung cinor SHMangoldiat "Is auch durch Verfiitterung einer Zinkmangeldiat an chinesische Hamster eine drastiseho V"rschlechtel'llng del' Glukosetoleranzkut've mit Blntglukoscworten iiber 300 mg/l00 ml Blt,tserum.
Der Gehalt an SH-Gruppen in den LANGERHANSschen Inseln
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Auf die diabetogene Wirkung von SH-Gruppen-Inhibitoren ist auch von HAVU (1969) hingewiesen wordcn. In diese Richtung deuteten schon die Untel'suchungsergebnisse von McDoNALD (1959). Dieser Forscher bemerkte namlich eine deutliche Reduktion des SH-Gruppengehaltes in den B-Zellen del' LANGERHANRKchen Inseln nach Erzeugung cines Diabetes mellitus, konnte jedoch keine auffallenden Unterschicde in del' Menge del' SH-Gruppen in den Inselzellen und den Acini feststellen, was neuerdings auch von SIPPEL (1978) bestatigt wurde. Diesel' Befund steht insofern in einem Widerspruch zu unsercn Befunden, als wir im exokrinen Pankreasgewebe eine gro13ere Menge an SH-Gruppen fanden als im Inselorgan. Die Ursache fUr diese Diskrepanz ist unseres Erachtens darin zu sehen, ,laf.l sowohl McDONALD als auch SIPPEL nach anderen histochemischen Verfahren gearbeitet haben als wir.
Literatur BARRNETT, R. J., MARSHALL, R. B., and SELIGMAN, A. M., Histochemical demonstration of insulin in the islets of LANGEHHANR. Endocrinology 57, 419-438 (1955). DOUGLAS, W. W., ISHIDA, A., and PorSNER, A. M., The effect of metabolic inhibitors on the release of vasopressin from the isolated neurohypophysis. J. Physiol. lSI, 753-757 (1965). E;;TEHBAUEH. H., Beitrag zum quantitativon histochemischen Nachweis von Sulfhydrylgruppcn mit del' DDD-Farbung. II. Bestimmullg von SH-Gruppcn in unlOslichen Proteinen. Acta histochem. 47. 94-105 (197:3). FALKMEH, th., Hldfhydryl compounds and heavy metals in islet morphology and metaboli,.;m Proc. VIHh Congres,.; Intet'llat. Diabcte,.; Federation, Buenos Aires 2:l-28 August 1970, pp.219-2:!5. HAVU, ~., and BOQLIST, L., Role of sulfhydryl compounds and heavy metals in the synthesis and storage of insulin. In: ST. FALKMER, B. HELLMAN an,l I.-B. TALJEDAL (Eds.), The structure awl metabolism of the pancreatic islets. Pergamon Press, Oxford 1970, pp.203-212. HAVU, N., Sulfhydryl inhibitor,; and pancreatic islet tissue. Acta endocr., Suppl. 139 (1969). HELLMAN, B., LEH~1\[ARK, A., SEHLI~, J., SODEHBERG, M., and TALJEDAL, I.-B., On the possible role of thiol groups in the insulin-releasing action of mercurials, organic disulfides, alkylating agents, awl sulfonylureaR. Endocrinology 99, 1398 -1403 (1976). HUYIBEL, R. E., BOSSHAHD, H. R., and ZAHN, H., Chemistry of insulin. In: D. F. STEINER and N. ~'HEINKEL (Eds.), Handbook of Physiology, Sect. 7 Endocrinology, Vol. 1 Endocrine Pancreas; American Physiological Society, Washington D.C., 1972, pp. 111-132. McDONALD, M. K., Histochemical observations on the sulfhydryl content of pancreatic islets after administration of diabetogenic substances. Quart. J. cxp. Physiol. 44, 177 -182 (1959). NiiHAMMEH, G., Quantitative cytospektrometrische Bestimmung von Proteinsulfhydrylgruppen und von reaktiven Disnlfidgruppen mit ,leI' DDD-Echtblau B-Farbung an Ehrlich-AscitesTumorzcllen. Acta l,istocheIH. 59, 317 ~~ :l:l8 (1977). PELLEGHINO DE TRALDI, A .• Electron cytochemical demonstration of SH-groups in the mixture of zinc io,li,k-osmium tptroxide. Expericntia 31, 842 - 84:1 (1975). HCHOFIELD, .1. G., Effect of sulfhydryl reagents on the release of ox growth hormone in vitro Biochim. Biophys. Acta 252,516-525 (1971). SIPPEL, T. 0., The histochemistry of thiols an,l ,lisulphides. III. Staining patterns in rat tissue,;. Histochem . .T. 10, 597 - 609 (1978). ". ATKINS, D. T .• and DALY. S., Presence of sulfhydryl groups in glucagon secreting granule membranes. Endocrinology 103, 24-28 (1978). Anschrift ,les VerfasscI'>-;: Dr. H. HAHN V. DORSCHE, Anatomisches Institut del' Ernst-MoritzArndt-Univprsitiit Greifswald, DDR - 2200 Greifswald, Friedrich-Loeffler-Stra13e 23c.
279~281
(1980)
Anatomisches Institut der Ernst·Moritz-Arndt- Universitat Greifswald (Direktor: Prof. Dr. sc. med. R. SULZMANN)
Kurze Originalmitteilung
Der Gehalt an SH-Gruppen in den LANGERHANSschen Inseln The content of SH-groups in the islets of LANGERHANS Von
HERWIG HAHN VON DORSCHE
und
SIGRID WOLTER
Mit 3 Abbildungen (Eingegangen am 3. Oktober 1979)
Zusammenfassung An LANGERHANSschen Inseln von Sandratten, Meerschweinchen und NZO-Mausen wurde dcr SH·Gruppen-Nachweis ausgefiihrt. Dabei konnten folgende Befunde erhoben werden: 1. In den Inseln reagieren aile Zelltypen gleich. Hinsichtlich der Species treten aber Untel'schiede auf, und zwar ist del' SH-Gruppengehalt beim Meerschweinchen am grof3ten, bei der NZO-Maus am niedrigsten. Die Sandratte nimmt eine mittlere Position ein. 2. Das exokrine Parenchym weist bei diesen 3 Species einen hoheren Gehalt an SH-Gruppen auf als die Inseln. Jedoch ist auch hier die gleiche Abstufung unter den Species vorhanden: NZO· Maus < Sandratte < Meerschweinchen.
Summary The detection of SH-groups was carried out on islets of LANGERHANS of sand rats, guinea pigs and NZO-mice. Following results are pointed out: 1. All cell types of islets reacted identically. Species differences are visible. The islet cells of guinea pigs have the highest content of SH-groups, in the islets of sand rats diminished, and in the islets of NZO-mice lowest. 2. The content of SH-groups is in the exocrine pancreas of this species higher than in the exocrine tissue. However the succession is also NZO-mice < sand rats < guinea pigs. SH-Gruppen kommen in den Zellmembranen verschiedener Organe VOl'. Es ist bekannt, daf3 sie hier sowohl in den Zellen der Adenohypophyse (SCHOFIELD 1971) und der Neurohypophyse (DOUGLAS et al. 1965), als auch in den Zellen des Inselorgans vorhanden sind. HELLMAN et al. (1976) konnten SH-Gruppen in del' Zellmembran der B-Zellen nachweisen, wahrend WATKINS und DALY (1978) dieser Nachweis bei den A-Zellen der Inseln gelang. Ferner sind SH-Gruppen auch in Photoreceptor-Zellen der Retina von Wistar-Ratten nachgewiesen worden (PELLEGRINO DE IRALDI 1975). Weiterhin ist von HAVU (1969) darauf aufmerksam gemacht worden, daf3 mehrere glykolytische Enzyme SH-abhangig sind. Schlief31ich sind die B-Zellen in den LANGERHANSschen Inseln auf Grund ihres Insulingehaltes reich an SH-Gruppen (HUMBEL et aI. 1972). Ziel diesel' Untersuchungen ist es, einen Beitrag zur Haufigkeitsverteilung del' SH-Gruppen im Pankreas einiger Nager-Species zu ]jefern. 18*
280
H. HAHN VON DORSCHE und S. WOLTER
Material und Methoden Die Untersuchungen wurdon an Sandratten (Psammomys obesus), Meersclnvcinchen (Oavia cobaya) und NZO-Mauson ausgefiihrt. Geweboproben vom milznahen Teil des Pankreas wurden lebensfrisch entnommen und in frisch bereiteter BouINscher Losung fiir die Dauer von 24 h fixiert. Danach wurde das Material in Paraffin eingebettet und in 7 !Jm dicke Serionschnitte zerlegt. Del' SH-Gruppen-Nachweis erfolgto mit dol' DDD-Echtblau-Roaktion nach NOHAl\!MER (1977). Kon· trollreaktionen wurden naoh ESTERBAUER (l97:l) ausgefiihrt.
Ergebnisse und Diskussion Die LANGERHANSschen Insoln del' hier untersuchton 3 Species zeigen iibereinstimmend €linen einheitlichen Ausfall dol' Roaktion in den A- und in den B-Zollon. Demgegeniiber sind abel' Unter· schiede im SH-Gruppongehalt del' 1nsoln diesel' Species untereinander vorhanden. Die schwachste Tinktion del' Inselzollen ist bei del' NZO-Maus vorhanden (Abb. I). Eine grolJore Menge an SHGruppen ist im Insolorgan von Sandratten nachwoisbar (Abb. 2). Zum krMtigsten Reaktionsaus. fall kommt es jodoch in Mperschweinchon-Tnseln (Abb. a).
Abb. 1 bis 3. SH-Gruppen Nachweis in LANGERHA'>sschen Inseln. Die Reaktion fallt in don Inseln von NZO-Mausen am schwachstell aus (Abb. I), ist starkcr in den 1nseln von SandraUcn (Abb. 2) unf! am kr-iiftigstell ill }Incl'Schwnincholl-1nseln (Abb. :1). Zwischen A- uml B-Zelloll ist kein U nterschiorl im A usfall del' Reakt ion festzustellell. Das exokrine Parenchym reagiert sHirkor als das Ins,,jgewebp (alII' A bb. 600: 1; lwino Kornfiirbung).
Das exokrillP T'ankroas-Gewebe rcagiert bei diesen 3 Species stots starker als del' endokrine Gewebsantci1. Allerdings sind auch hie I' Untorschiede in dol' Menge an reagierenden SH-Gruppen vorhanden, und zwar gAnau in jenor Abstufung wie im Inselgewebe: NZO-Maus < Sandratte < Meel'schweinchon. Die BefunelA, dal3 die lnselzellen gloich reagieren und dalJ das exokrine Parenchym des Pankreas mchr SR-Gruppon enthalt als das Inselorgall, docken sich mit (len von BARRNETT et a!. (1955) an Kanincllen , Rattpn, Mausen unll Runden erhobenen Befundcn. fiR -Gruppen sind ill verschiedene biologischc Prozesse oinbezogen. Von FALKl\!ER (1970) wird auf dio l'arallelitat zwischen dpm Roichtum an SR -Gruppen und Metall-Ionen in Inselzellen aufmArksam g"maeht. FALK~n;R et a1. (1970) gelang sogar sowohl durch Vorabreichung cinor SHMangoldiat "Is auch durch Verfiitterung einer Zinkmangeldiat an chinesische Hamster eine drastiseho V"rschlechtel'llng del' Glukosetoleranzkut've mit Blntglukoscworten iiber 300 mg/l00 ml Blt,tserum.
Der Gehalt an SH-Gruppen in den LANGERHANSschen Inseln
281
Auf die diabetogene Wirkung von SH-Gruppen-Inhibitoren ist auch von HAVU (1969) hingewiesen wordcn. In diese Richtung deuteten schon die Untel'suchungsergebnisse von McDoNALD (1959). Dieser Forscher bemerkte namlich eine deutliche Reduktion des SH-Gruppengehaltes in den B-Zellen del' LANGERHANRKchen Inseln nach Erzeugung cines Diabetes mellitus, konnte jedoch keine auffallenden Unterschicde in del' Menge del' SH-Gruppen in den Inselzellen und den Acini feststellen, was neuerdings auch von SIPPEL (1978) bestatigt wurde. Diesel' Befund steht insofern in einem Widerspruch zu unsercn Befunden, als wir im exokrinen Pankreasgewebe eine gro13ere Menge an SH-Gruppen fanden als im Inselorgan. Die Ursache fUr diese Diskrepanz ist unseres Erachtens darin zu sehen, ,laf.l sowohl McDONALD als auch SIPPEL nach anderen histochemischen Verfahren gearbeitet haben als wir.
Literatur BARRNETT, R. J., MARSHALL, R. B., and SELIGMAN, A. M., Histochemical demonstration of insulin in the islets of LANGEHHANR. Endocrinology 57, 419-438 (1955). DOUGLAS, W. W., ISHIDA, A., and PorSNER, A. M., The effect of metabolic inhibitors on the release of vasopressin from the isolated neurohypophysis. J. Physiol. lSI, 753-757 (1965). E;;TEHBAUEH. H., Beitrag zum quantitativon histochemischen Nachweis von Sulfhydrylgruppcn mit del' DDD-Farbung. II. Bestimmullg von SH-Gruppcn in unlOslichen Proteinen. Acta histochem. 47. 94-105 (197:3). FALKMEH, th., Hldfhydryl compounds and heavy metals in islet morphology and metaboli,.;m Proc. VIHh Congres,.; Intet'llat. Diabcte,.; Federation, Buenos Aires 2:l-28 August 1970, pp.219-2:!5. HAVU, ~., and BOQLIST, L., Role of sulfhydryl compounds and heavy metals in the synthesis and storage of insulin. In: ST. FALKMER, B. HELLMAN an,l I.-B. TALJEDAL (Eds.), The structure awl metabolism of the pancreatic islets. Pergamon Press, Oxford 1970, pp.203-212. HAVU, N., Sulfhydryl inhibitor,; and pancreatic islet tissue. Acta endocr., Suppl. 139 (1969). HELLMAN, B., LEH~1\[ARK, A., SEHLI~, J., SODEHBERG, M., and TALJEDAL, I.-B., On the possible role of thiol groups in the insulin-releasing action of mercurials, organic disulfides, alkylating agents, awl sulfonylureaR. Endocrinology 99, 1398 -1403 (1976). HUYIBEL, R. E., BOSSHAHD, H. R., and ZAHN, H., Chemistry of insulin. In: D. F. STEINER and N. ~'HEINKEL (Eds.), Handbook of Physiology, Sect. 7 Endocrinology, Vol. 1 Endocrine Pancreas; American Physiological Society, Washington D.C., 1972, pp. 111-132. McDONALD, M. K., Histochemical observations on the sulfhydryl content of pancreatic islets after administration of diabetogenic substances. Quart. J. cxp. Physiol. 44, 177 -182 (1959). NiiHAMMEH, G., Quantitative cytospektrometrische Bestimmung von Proteinsulfhydrylgruppen und von reaktiven Disnlfidgruppen mit ,leI' DDD-Echtblau B-Farbung an Ehrlich-AscitesTumorzcllen. Acta l,istocheIH. 59, 317 ~~ :l:l8 (1977). PELLEGHINO DE TRALDI, A .• Electron cytochemical demonstration of SH-groups in the mixture of zinc io,li,k-osmium tptroxide. Expericntia 31, 842 - 84:1 (1975). HCHOFIELD, .1. G., Effect of sulfhydryl reagents on the release of ox growth hormone in vitro Biochim. Biophys. Acta 252,516-525 (1971). SIPPEL, T. 0., The histochemistry of thiols an,l ,lisulphides. III. Staining patterns in rat tissue,;. Histochem . .T. 10, 597 - 609 (1978). ". ATKINS, D. T .• and DALY. S., Presence of sulfhydryl groups in glucagon secreting granule membranes. Endocrinology 103, 24-28 (1978). Anschrift ,les VerfasscI'>-;: Dr. H. HAHN V. DORSCHE, Anatomisches Institut del' Ernst-MoritzArndt-Univprsitiit Greifswald, DDR - 2200 Greifswald, Friedrich-Loeffler-Stra13e 23c.