Acta histochem. Bd. 57, S. 78-86 (1976)
Physiologisch-chemisches Institut der Martin-Luther-Universitat in Halle (Saale) (Direktor: Prof. Dr. H. HANSON)
Der Nachweis von Peroxidase in den POZ The evidence of peroxidase in POZ Von HANS SCHMIDT Mit 16 Abbildungen (Eingegangen am 17. Dezernber 1975)
Zusammenfassung Die an Dunndarm, Lunge, Milz und einer Leberzellsuspension mit einer kombinierten Methodik durchgefiihrten Untersuchungen zeigen, daB Phenoloxidase enthaltende Zellen (POZ) zugleich auch Peroxidaseaktivitat aufweisen,
Summary The investigations on small gut, lung, spleen, and a suspension of liver cells by use of a combinated technique shows that phenoloxidase containing cells (POZ) also peroxidase activity contain.
Einleitung Nachdem in vorausgegangenen Untersuchungen (SCHMIDT und MODIS 1970, 1974; SCHMIDT 1971; SCHMIDT und STINTZ 1975; SCHMIDT und KISS 1975) in verschiedenen Organen und Geweben der Ratte, des Huhnes, des Kaninchens und des Menschen Phenoloxidase (PO) enthaltende Zellen (POZ) nachgewiesen und als Bindegewebszellen erkannt worden waren, wurde nunmehr untersucht, ob sich in den POZ auch Peroxidase(PER)-Aktivitat nachweisen lal3t.
Material und Methoden Fiir die Untersuchungen wurden Dunndarm, Lunge und Milz von etwa 200 g schweren weillen Ratten in Athernarkose entnommen und irn Kryostaten in 10!tm dicke Schnitte zeriegt. Die Schnitte sowie luftgetrocknete Ausstriche von einer mit v. KUPFFERsehen Sternzellen angereicherten Leberzellsuepension-) wurden 30 min in neutralem gepuffertem Formol fixiert, 5 min mit flieBendem Leitungswasser und 2 X 2 min mit dest, Wasser gespiilt. I) Fiir die Uberlassung danke ich Frl. Dipl.vpharm, SUSANNE RIEMANN.
79
D el' N a chweis von Peroxidase in den POZ
Ansch lieJ3en d wurde bei e ine m Toil del' Priiparate del' PER-Na chw eis nach VAX D UIJ N entspreche n d den Angaben v on SPAKKJlOF (1964) durchgefiihrt. Foigende Ver such e wurden angesetzt : H auptver such HV
K on trolle 1 KV1
K on t rolle 2 KV2
Benzidin
Benzidin
B enzidin
H 20 2 Schnitte
H 20 2
K ontrolle 3 KV a
~O2
Schnit te
Schni tte
Schnitte
10 m in a u f 90 °C er h it zt Chemikalien: B enzidin (VEB B erl in -Chemie}; H 20 2 P- A . VEB Orbitaplast, Eilenburg. Bei dem anderen Teil del' Praparate wurde zuerst P O und anschli elJend in de n gleich en Praparaton PER nach gewiesen. D el' PO·Nachweis erfo lgte nach S CH~nDT und M6DIs (1970) in del' Mod if'ikati on v on SCHMIDT und KISS (1975), jedoch wurde die PrefJIu ft dureh Aquar iu m sp u m pe n ersetzt, di e einen gleic h m iilJigen u n d ausr eich enden Luft st r om liefern. Di e I nkuba ti on er folgt e in Phospha tpuffer, pH = 6,8. D el' kombini erto PO + PER-Na ch weis u m fa lJt e folgende Versuche :
I. PO ·Nachweis HV
K V1
KV2
Puffer
Puffer
Puffer
DO PA
DOPA
Schnitte
Schnitte
Sch n it te
10 min auf 90 °C er h itzt Che m ikalien : DOPA, P-( 3,4.Dih ydroxyphen yl) .L..rx -alariin , R eanal, Budapest.
II. PER-Nachweis Mit Sch n it ten vom HV des PO·Nachweises wurden die bei del' PER·Reaktion a ngefiihrten Versuch e: HV, K V 1 und KV2 durchgefuhrt, Die Zweit inkuba ti on schlolJ sich del' W iisserung in deatillicrtem ' Vasser n a ch dem PO -Nachweis an. Von jedem Versuch wurde ein Toil del' Priipa ra t e mit dem metachromatischen Farbstoff Krosyloch t v iolet t (SCHMIDT 1965) gefarb t ,
Ergebnisse P E R- N a ch w ei s D er PER-Nachweis fa llb in allen unt ersu cht en Gewebe n (Abb . 1-3) sowie in der mit v . K UPFFERsche n Sternzellen angereicherten Rat t enleb erzellsuspension p osit iv aus. 1m Gegensatz zum Dar m trat aber bei Lunge und Milz sofort nach Zugabe des Inkubationsmediums eine mit unbewaffnet em Auge sichtbare intensive R eaktion ein, wobei jedoch di e meist en der gebildeten Benzidinblaukrist alle vom Gewebe abso hwammen (Abb. 4).
80
H.
SCHMIDT
"
.
r
'
. "
..
.-, .
,
..
I'
.
.
,.
'.
..
•1
.
J•. "
,. ., ,
3
,
2
4
Der Nachweis von Peroxidase in den POZ
81
Mikroskopisch finden sich besonders in Lunge und Milz tiber den ganzen Schnitt unregelmaBig verteilt kleinere und grolsere, einzeln oder in Gruppen liegende Benzidinblaukristalle, die morphologischen Strukturen nicht sicher zugeordnet werden konnen, Daneben ist aber auch noch zellular lokalisierte Aktivitat in allen Geweben zu beobachten, die entweder in der typischen Kristallform oder in granularer Form auftritt. AuBer den Zellen mit blauen Reaktionsprodukten sind in den unmittelbar nach der Reaktion untersuchten Schnitten besonders von Lunge und Milz Zellen mit braunroten Reaktionsprodukten vorhanden (Abb. 3). In Darm und Lunge sind die PER·aktiven Zellen in ahnlicher Weise wie die POZ im Bindegewebe lokalisiert. In der Milz findet sich PER-Aktivitat nicht nur auBerhalb, sondern auch innerhalb der MALPIGHISchen Korperohen (Abb. 3). Kombinierter PO + Per-Nachweis Wie sich im Vergleich mit den HV-Schnitten des PO-Nachweises und den KV r und KV2-Schnitten vom PER-Nachweis feststellen laBt (Abb. 5-8), fiihrt der kombinierte PO+PER-Nachweis in allen Geweben zu einer schon bei schwacher VergroBerung sichtbaren verstarkten Reaktion der POZ (Abb. 6a). Bei starkerer Vergrolserung sind neben den gelbbraunen Reaktionsprodukten des PO-Nachweises die blauen Granula oder Kristalle vom PER·Nachweis in den POZ deutlich zu erkennen (Abb. 6b). Dieser Nachweis laBt sich in allen untersuchten Geweben fiihren (Abb. 9 bis 11). Das Leberhomogenat enthalt eine ganze Anzahl von POZ, die zugleich auch PER enthalten (Abb. 12, 13). Das PER-Reaktionsprodukt ist vielfach granular, zum Teil diffus, zum Teil kristallin (Abb. 13) den reagierenden Zellen oder Zellbestandteilen aufgelagert. Es kann zwischen groBen und kleinen PO und PER enthaltenden Ge. bilden unterschieden werden. Die kleineren entsprechen in ihrer GroBe etwa den Nucleoli (Abb. 13 unten), es ist jedoch nicht sicher, ob es sich um solche handelt. Es gibt "Nucleoli", die nur wenig PO oder PER, teilweise auch beides in geringer Menge enthalten. Sowohl PO- wie PER·Aktivitat sind in geringem AusmaB zwischen den Zellen und Zellbestandteilen zu finden. Wie sohon fur Lunge, Milz und Darm beschrieben, ist auch beim Leberhomogenat das Reaktionsprodukt nach alleiniger POReaktion weniger intensiv (Abb. 14).
Abbl 1. Positive PER-Reaktion im Lungengewebe. 63: 1. Abb. 2. Positive PER-Reaktion im Lungengewebe. Die intrazellular Iiegenden blauen Reaktionsprodukte zeigen jedoch auch bei starkerer Vergrofscrung nicht die typische Kristallform der Benzidinblaukristalle. 500: 1. Abb. 3. Zwei PER-positive Zellen im Bereich eines MALPIGHlschen Korperchens der Milz. Das Reaktionsprodukt in den beiden Zellen besitzt eine dunkel braunrote Farbe. 400: 1. Abb.4. Randgebiet der Milz mit zahlreichen abgeschwemmten, nicht lokalisierbaren typischen Benzidinblaukristallen. 160: 1. 6
Acta histochern. Bd. 57
82
H.
SCHMIDT
.•
~
• •
,
..
Sa
•
.0•
•.." •
,,
,
•
•
. •.,.-.
•
'
•· ·,
,
...,
.. .••, •
'
•
6a
6b
5b
" . f
)
,
• • 7a
7b
:. "
.-
"
•
.,
,
r
8a
8b
D el' N a chwei s vo n P er oxida se in de n POZ
83
Zu der bish er bekannt en Verteilung der POZ in der Lunge konnt e nooh eine stre ng zirkulare Anor d nung um Br on chi en beobaehtet werden (Abb. 15). Und ebe nso lieBen sich Zellen mit unterschi edlich gearteten Re aktionspr odukt en naehweisen (Abb . 16) . Diskussion B ei del' PER-Reakt ion zeigen v iele intrazellular lieg ende R eakt ion sp roduk te ni cht die fur B enzi dinblau als typ isch angesehene Krista llstruktur, son dern b esi t zen gr anularen Chara kter . Aue h diese s gran ulare Material ist a n fa nglieh m eist blau gefarbt , ehe es einen bra ungelben F arbt on annimmt, Mogl icher weise liegen wegen del' schn ell ve rla ufenden R ea k ti on oder a u ch d el' in traz ellularen Raumbeen gung nur sehr kl eine K ristalle VOl', die lichtmikroskopi sch a ls so lch e n ich t er kennbar sin d . In Lunge und Milz sind aufior den incra zellular lokalisierten R ea k t ion sp roduk t en d ie sehr zahlreich en ex t ra zellula r liegenden, v om Prapara t abschwim me n de n B enzidinbla uk ristalle auffallig. E s laBt s ich b ish er nic h t sa gen , ob fur d ie Bildung di es el' Kristalle allein di e zellu lar lokalisierbare PER vera n t wo r t lich ist. Ob den - wenn auch n ur wenigen - sofort nach del' R eakti on be ob a ch t et en braunroten und b ra u ngelben Reaktionsprodukten eine b esondere Bedeutung zu k ommt, laBt sich nicht entsch eidon . Sie ist abel' wenig wahrscheinlich , da allgemein eine Umwandlung vo n B enzidinblau in das b e standigere B enzidinbraun angenommon wird. Ver t eilung und Haufigkeit del' PER- p ositiv en Zellen lassen eine B ez ieh ung zwischen dies en Zell en und den P OZ er wa r ten. Dur ch den ko mbinierten Nachweis ko n nte dan n bewiesen werden, d af POZ nuch P ER en t h alt en. Infolge del' Aus bildung vo n zunaehst bl auen granu laren ode r soga r typisch en B enzidin bl aukri stallen la ssen sich beide E n zymaktivitiiten gut a useinan derhalten . Voraussct zung ist jed och, daf di e mikroskopisch e Unt ersuchung b ald n a ch Beend igung des PER-Nachweises erfolgt , da sich di e Umwandlung von B enzid inblau in B enzidinbraun a lsbald b em erkbar m a ch t und damit d ie Unters cheid ung erschwer t b zw . unmogl ieh wir d. Die p ositiv e PO- und P E R -R eaktion in del' mit v, K UPFFERSch en Ste rnzellen angereich er t en Zell susp ension is t mit groBer W ahrseh einli chkeit., we nn auch v ielleicht n icht ausschlicfllich, in d en Sternzellen lok alisiert, da in Ge webeschnit te n del' R attenleb er n ul' di e v . K upFFERSChen Sternzell en PO-Aktivitiit enth alten (SCHMIDT und l\16DlS 1974) und da a u s biochemisch en U ntersuc h ungen be k annt ist., dan die se Zellen eine h oh e PER -Aktiv itat besi t zen (VAl'" BERKEL und K RUYT 1974) _
Literatur SCHMIDT, H ., Histotop ochem isch e Untersu chungen mit dem m eta ch ro matische n Farbstoff K resylech t v iolet t. Ac t a histochem. 21 , 355 -36 1 (1965).
Abb. 5. D blich er PO-Nachweis im Dtinndarm, a 160: 1; b 630: 1. A bb.6. PO-Reaktion mit anschliefron dem PER-Nachweis im Dfinnda rm. N a ch del' kombinier t en R eakt ion sind d ie R eakt ionsprodukt e b ei gleiehen phot ographisch cn B edingungen in tensiver dargestellb. Irn Original sin d di e dem P O -R eaktion sp ro d u kt a u fge lagerten bl auen Granula ode r Krist alle des PER-Na chweise s deutlich zu erkcn n en . a 160: 1 ; b 630 : 1. Abb. 7. Dunndarm. PO-Rea k t ion, dana ch 10 m in bei 90 0 C geh a lten, a nsch liel3en d PER-Nachweis (IIfKV 1 ) . Die R eakt ionsint ensit dt entsp rich t del' des alleinigen P O-Nac h weises. VgI. mit Ab b . 5a, b. a 160 : 1; b 630 : 1. Abb . 8. Diinndarm. PO -R eakti on , a n schlieflend PER-Reakt ion ohne H 20 2 im Inkubationsmed ium. K ein e PER-R ea ktionsprodukte. a 160 : 1; b 630 : 1. 6*
84
H.
SCHMIDT
,
9
10
11
12
Del' Nachweis von Peroxidase in den POZ
85
Histotopochemischer Nachweis verschiedener Dehydrogenasen und Oxydasen in del' menschlichen Zahnpulpa. (Ein Beitrag zur Darstellung von Pulpanerven.) Dtsch. Zahn-, Mund- u. Kieferhk. 56, 302-314 (1971). und KISS, F. A., Ein Beitrag zur Methcdik des Phenoloxidasenachweises. Acta histochem. 53, 306-314 (1975). und M6DIS, L., Das Verhalten verschiedener Dehydrogenasen und Oxydasen del' Rattenhaut bei lokaler Ischamie. Acta histochem. 37,80-104 (1970). - Der Nachweis von Phenoloxidase enthaltenden Zellen (= POZ) in verschiedenen Geweben und Organen del' Ratte. Acta histochem. 51, 286-300 (1974). und STINTZ, A.-R., Das Melanom - ein PO-Zellentumor? Arch. Geschwulstforsch. 45, 146-152 (1975). SPANNHOF, L., Einfuhr ung in die Praxis del' Histochemic, VEB G. Fischer, Jena 1964. VAN BERKEL, TH., J. C., and KRUYT, J. K., Difference spectra, catalase- and peroxidase activities of isolated parenchymal and non-parenchymal cells from rat liver. Biochem. Biophys. Res. Comm. 61,204-209 (1974). Anschrift des Verfassers: Doz. Dr. Dr. H. SCHMIDT, Physiologisch-chemisches Institut del' Martin-Luther-Universitat, DDR-402 Halle, Hollystral3e 1, Postfach 184.
Abb. 9. PO-Reaktion mit anschliel3endem PER-Nachweis in del' Milz. Neben zahlreichen Zellen mit posit.iver PO+PER-Rcaktion noch viele, nicht naher lokalisierbare blauliohe PER-Reaktionsprodukte. 100: 1. Abb. 10. Milz. PO-positive Zellen mit deutlich ausgebilcleten Benzidinblaukristallen. 630: 1. Abb. 11. Lunge. Wie Abb. 10. 630: 1. Abb. 12. Massive Reaktionsprodukte unterschiedlicher Grol3e in dem mit v. KUPFFERschen Sternzellen angereicherten Rattenleberhomogenat nach PO + PER-Reaktion. Daneben kleinere, wahrscheinlich extrazellular liegende Reaktionsprodukte. 400: 1.
Abb. 13. PO+PER-Reaktion in del' mit v. KUPFFERschen Sternzellen angereicherten Leberzellsuspension. Oben: 2 Zellen mit typischen Benzidinblaukristallen. Unten: Reaktionsprodukte in den Nucleoli? a, b 400: 1; c 800: 1; d 630: 1. Abb. 14. PO-Reaktion in del' mit v. KUPFFERschen Sternzellen angereicherten Leberzellsuspension. 6:30: 1. Abb. 15. Starke Anhaufung von POZ in der Umgebung eines Bronchus. 160: 1. Abb. 16. POZ in del' Lunge mit fast homogenen und granularen Reaktionsprodukten. 630: 1.
86
H. SCHMIDT, Der Nachweis von Peroxidase in den POZ
13a
b
c
d
14
•
16
15 Legenden auf Seite 85