Elektronenoptische Untersuchungen über die Feinstruktur des visceralen Dottersackepithels der Ratte nach intrauteriner Injektion eines Kaninchen-Antirattenplacentaserums oder eines Kaninchen-Normalserums

Beitr. Path . Bd. ]48, ] -]4 (]973l

Original Papers

I nstitut flir Pathologische Physiologic def Friedrich-Sch illcr-Universit3.t J ena (Dircktor: Prof. Dr. E. GOETZE)

Elektronenoptische Untersuchungen tiber die Feinstruktur des visceralen Dottersackepithels der Ratte nach intrauteriner Injektion eines Kaninchen-Antirattenplacentaserums oder eines Kaninchen-Normalserums* Electron Microscopic Studies on the Fine Structure of the Visceral Yolk Sac Epithelium of the Rat following an Intrauterine Injection of a Rabbit Antiratplacental Serum or a Normal Rabbit Serum H . FRANKE und B.

OSWALD

Mit 4 Abbildungen . Eingegangen am

II.

Juli 1972 . Angenommen am 16. August 1972

Abstract Introduction: In previous immunofluorescence and electron microscopic studies it has been shown that in pregnant rats the injection of rabbit antiratplacental serum causes a damage of the placenta, particula rly of the feto-placental microcirculation. connected with disturbances of the fetal development and the viability of the fetuses and newborns . On the immunofluorescence observations it was generally noticed that a specific fluorescence was present not only in the placental labyrinth, but also most prominent in the uterine wall and less conspicious in t he visceral yolk sac epithelium. I n rodents the yolk sac membranes arc exclusively of feta l origin. The yolk sac plays an important role in the exchange of substances between mother and fetus until term. Besides the placenta, the yolk sac represents an area of extensive and close fetomaternal contact. Immunologic reactions due to histoincompatibility between mother and fetus first affect the yolk sac epithelial cells. These aspects and the fact that t here are as yet no electron microscopic studies of the yolk sac membranes after injection of an antiplacental serum gave rise to the present studies. Material and Me/hods: T he rats used were of t he Wi star strain and bred in colony. Details on standard diet and t he determination of the day of pregnancy were described prev iously (FRANKE et aI. , 1971). Each study group consisted of 3-j animals. At the

* H erro Prof. Dr. sc. med. E . GOETZE zum 60. Geburtstag gewidmct. Beitr. Path. Bd. 148

2 . H. FRANKE und B. OSWALD day 16 or 18 of gestation one of the following sera was injected into the uterine cavity at a dose of 6/-ll/g body weight: 1. normal rabbit serum (serum of non-immunized rabbits), 2. rabbit antiratplacental serum (titer I: 8 or I: 32). Determination of the titer by the double diffusion system of Ouchterlony. Detailed information on serum production, titer and specifity checking of the antiplacental serum and the intrauterine injectio n including the neces sary surgical procedures have been given elsewhere (OSWALD et aI., 1971, FRANKE et aI., in the press). All rats were sacrificed at day 19 (24 - 72 hrs. following the injection). Tissue samples were excised only from those yolk sacs situated next to the injection area and from the visceral yolk sac only where superficial folds were developed. After a 10 minute prefixation in ice-cold 3 per cent glutaraldehyde the tissue samples were cut into small stripes (0,1 XO,4 mm), postfixed in the same but fresh fixative for 3 hes. followed by osmium tetroxide for the same time. All samples were embedded in Micropal. sectioned by an OmU2-microtome from Reichert, Vienna. and examined under the electron microscope model SEM III, Television-works, Berlin-Oberschoneweide. - Normal visceral yolk sac epithelium was not anal ysed electron microscopically, because this was already done previously (FRANKE et aI., in press). Results: I. Effect of antiplacental serum (titcr I: 32, 24 hrs. after injection): most remarkable is the nearly complete disappearance of the large phagosomes characteristic for all epithelial cells in the controls. Furthermore, there is a lack of invagination stages of the plasma membrane and the microvilli are partly less well developed. The originally homogeneous hyaloplasm has become more coarse and shows tendencies of vacuole formation. Likewise abnormal findings are lipid droplets in nearly every cell in large numbers . 2. Effect of antiplacental serum (titer I: 32,72 hrs. after inj ection): The visceral yolk sac epithelium has changed thou roughly . All cells show signs of degeneration and early necrosis. The microvillous border has almost disappeared. The hyaloplasm is atypically finely granular and often extremly electron-dense or heav ily vacuolated. Only residues of the ER-mcmbranes can be seen. The lipid droplets are commonly markedly increased in size and number. The nuclei sho w typical Caryorrhexis and pycnosis. Phagosomes are an exceptional finding. More frequently, however, phagolysosome-like cell organelles are developed. One part of the mitochondria is swollen and the interior is often damaged, the other part is only slightly altered. State of the fetuses: most of them show signs of damage, especially those situated next to the inj ection area. In some cases antenatal death was recorded (see also GO ET ZE, in press). 3. Effect of an antiplacental serum (titer t: 8, 72 hrs. after injection): In comparison to the controls the most striking observation is the marked increase in the number of electron-dense phagolysosome-like cell organelles in each epithelial cell. Symptoms of cell damage were not recognized. 4. Effect of normal rabbit serum (72 hrs. after injection): All observations correspond completely to those seen in the epithelial cells after application of an antiplacental serum of low titer (1: 8). The high number of electron-dense phagolysosome-like particles also appears to be a significant feature. Discussion: The electron microsco pic results reveal that the degree of fine structural alterations of the visceral yolk sac epithelium depends clearly upon the strength of the anti placental serum injected. The findings indicate that the serum of non-immunized rabbits and the weak rabbit antiplacental serum (I: 8) were pinocytosed and stored obviously in nearly equal amounts and without causing detectable alterations of the cellular fine structure. This leads to the conclusion that yolk sac epithelium has not only

Immunschadigung des Dottersackepithels . 3 a nutritive, but also a protective function. The epithelial cells may be capable to act as an immunologic barrier by catching antibodies directed against fetal tissue antigens. Such antibodies are pinocytosed and later digested. That this mechanism is possible only to a limited degree demonstrate the studies with an antiplacental serum of a higher titer. The arrest of the pinocytotic activity may represent the immunologically induced primary effect, whereas the further drastic damages may to a high degree be secondary effects. due to inflammatory processes in the cross-reacting uterine wall and due to nutritive disturbances.

Ausgangspunkt der vorliegenden Untersuchungen liber die Eihaut waren vorangegangene immunfluoreszenzmikroskopische und elektronenoptische Beobachtungen liber die feinstrukturelle Reaktion der Placenta der Ratte nach Injektion eines Kaninchen-Antirattenplacentaserums im letzten Schwangerschaftsdrittel (FRANKE et aI., '97'; OSWALD et aI., '97'). Licht- und e!ektronenmikroskopische Befunde ergaben, dall das Antiplacentaserum in Abhangigkeit von der Titerhiihe und der Dauer der Einwirkung zu einer unterschiedlich starken Schiidigung bestimmter Placentabereiche flihrte. Dall die festgestellten morphologischen Veriinderungen nieht ohne nachteilige Folgen auf die Funktion der Placenta blieben, ging aus der Entwicklungshemmung und verminderten Lebensfiihigkeit der Feten hervor (GOETZE, '97'). Im Rahmen unserer fluoreszenzmikroskopischen Untersuchungen lie! auf, dall eine spezilische Fluoreszenz nicht nur in der Placenta und Niere auftrat, sondern auch in der Uteruswand und in geringerem Malle in der Eihaut (OSWALD et aI., '97'). Es erhob sich daher die Frage nach dem immunologischen Schiidigungsgrad dieser Organe. Dber Nierenveriinderungen nach Einwirkung eines Antiplacentaserums oder bei Schwangerschaftstoxikose als miigliches immunologisches Phiinomen Hegen hereits Berichte vor (BEVANS et aI., '955; FAITH und TRUMP, '964; MUHE und BUNTE, '965, '970), dagegen nicht liber die Uteruswand und die Eihaut. Die Wirkung eines Antiplacentaserums auf die Feinstruktur der Eihaut interessierte aus mehreren Grunden: Wie das Placentalabyrinth, so ist auch die Eihaut rein fetaler Herkunft. Sie ist neben der Placenta ein wiehtiges Organ des fetomaternen Stoffaustausches, das bei den Nagern his zum Ende der Graviditiit voll in Funktion ist. Die Eihaut bildet iihnlich wie die Placenta eine grolllliichige Kontakt- hzw. Grenzzone zwischen Mutter und Fetus. Das bedeutet, dall die stark phagocytierenden Eihautepithelzellen (Epithelzellen des visceralen Dottersacks) von mag lichen immunologischen Inkompatibilitiitsreaktionen zuerst hetroffen werden. Un sere e!ektronenoptischen Untersuchungen konzentrierten sieh daher bewullt auf diese Eihautschieht. Zur besseren Beurteilung der Wirkung des Antiplacenta-

4 . H. FRANKE und B. OSWALD

serums injizierren wir einem Teil der Versuchstiere unter gleichen

Bedingungen auch ein Kaninchen-Normalserum, das heillt, das Serum nichtimmunisierter Tiere.

Material und Methode Ftir unsere Untersuchungen benutzten wir Wistar-Ratten einer institutseigenen Kolonie. Jede der 7 Versuchsgruppen umfal3te 3- 5 Tiere. Ober ihre Haltung und Ermittlung des Konzeptionstermins siehe FRANKE et al., 1971. Folgende Seren wurden am 16. oder 18. Gestationstag den Ratten injiziert: 1. Kaninchen-Antirattenplacentaserum yom Titer I: 8 oder I: 32, 2. Kaninchen-Normalserum. Die jeweilige Dosis betrug 611-1/g Korpergewicht . Die Titerangaben I: 8 und I: 32 beziehen sich auf Bestimmungen nach dem O UCHTERLONy-Verfahrcn (OUCHTERLONY, 1949). Einzelheiten tiber die Herstellung des Kaninchen-Antirattenplacentaserums, die Titerbestimmung und die Durchfuhrung der gezielten intrauterinen Injektion einschliel3lich des damit verbundenen operativen Eingriffs sind in OSWALD et aI., 1971, angegeben. Die Entnahme des Untersuchungsmaterials erfolgte immer am 19. Gestationstag, das heiGt, nach 24- oder 72sttindiger Einwirkung des Anti- oder des Normalserums. Es wurden immer die in nachster Nahe des Injektionsortes befindlichen Eihaute untersucht, wobci sich die Probenentnahmc auf den placentanahen, stark gefalteten Teil des visceralen Dottersacks konzentrierte. Hier wurde ein grol3eres Sttick aus der Eihaut fensterartig herausgeschnitten und dicses nach 10 Min. Vorfixierung in 3%igem Glutaraldehyd bei 4°C in ca. I mm breite Gewebestreifen aufgeteilt, die dano nachfixiert und anschlie13end osmiert wurden. Details der elektronenmikroskopisch-technischen Verarbeitung und die reihenfotografische Auswertung der Untersuchungsproben im Elektronenmikroskop wurden bereits ausftihrlich beschrieben (FRANKE et aI., 1971). Die normale. unbeeinflul3te Eihaut wurde nicht gesondert untersucht, da das bereits in einer vorangegangenen Arbeit crfolgte (FRANKE et aI., im Druck).

Ergebnisse Ausgehend von dem bereits mehrfach beschriebenen feinstrukturellen Normalbild des Dottersackepithels der Ratte (FRANKE et aI., im Druck; PETRY und ZULEGER, 1958; JOLLIE, 1965; LAMBSON, 1966; PADYKULA et aI., 1966), ergibt sich 24 Std. nach Einwirkung eines hohertitrigen Antiserums am '9, Graviditatstag folgendes Bild: Auffalligstes Ergebnis ist das weitgehende Fehlen der charakteristischen, vorzugsweise supranuklear befindlichen Phagosomenansammlungen (vgI. Abb. 1 mit Abb. 4, Innenbild). Die Dottersackepithelzellen enthalten jetzt nur noch vereinzelt Phagosomen sehr geringer Grolle mit meist feingranuliirem Inhalt. Elektronenoptisch leere Mikrovesikel in der charakteristischen Grolle von Pinocytosevesikeln sind dagegen noch relativ zahlreich vorhanden, obwohl

Abb. I. Viscerales Dottersackepithel (19. Gestationstag) 24 Std. nach intrauteriner Injektion eines Antiplacentaserums vom Titer 1: 32. Anstelle der vieleo groGen Phagosomen des Normalbildes (vgl. Iooenbild der Abb. 4) findet man eine nur geringe Anzahl sehr kleiner Phagosomen bzw. Phagolysosomen, die erst bei starkerer Vergrof3erung (Inneobild, Vergr. 19000 x) des im Zellapex eingezeichneten Bereichs gut erkennbar sind. Uterush6hle (UH). Lipidtropfcn (L), Mikrovilli (MV), Zellkern (M), Phagosomen (,;>!') bzw. Phagolysosomen (Ph), Mitochondrien (M). Vergr. 8000 X. Fig. I. Visceral yolk sac epithelium (day 19) of rat 24 hrs. after intrauterine injection of antiplacental serum (titer 1: 32). Instead of many large phagosomcs typical for the controls (compare inset of fig. 4), there is only a limited number of very small phagosomes or phagolysosome-like particles which are well recognized at higher magnification. Uterine cavity (UH), lipid droplets (L), microvilli (MV), nucleus (N), phagosome V) resp. phagolysosome-like particles (Ph), mitochondria (M). X 8,000. The inset shows the area outlined in the cell apex. X 19,000.

6 . H. FRANKE und B.

OSWALD

die apikale Plasmamembran bis auf Ausnahmen frei von Membraninvaginationsstadien ist.

1m Vergleich zum Normalbild sind die Mikrovilli infolge einer allgemeinen Verkurzung deutlich schwacher ausgebildet, zum Teil fehlen sie auch. Ein weiterer yom Normalbild abweichender Befund ist das hiiufige Vorkommen groBerer Lipidpartikel, die in keiner Zelle fehlen. Auch das Hyaloplasma zeigt Veranderungen. Seine bisherige homogene Feinstruktur ist jetzt mehr grobdispers geworden. In einem Teil der Epithelzellen ist es auBerdem zu einer Verminderung der Membranen des endoplasmatischen Retikulums (ER) gekommen, zusatzlich fallen Vakuolisierungserscheinungen auf. Die makroskopische Inspektion der Feten ergab zum vorliegenden Untersuchungszeitpunkt keine Hinweise auf eine Schadigung. Aussehen und Motilitat entsprachen dem Kontrollbefund. Nach 72srundiger Einwirkung eines hohertitrigen Antiserums sind alle Dottersackepithelzellen ohne Ausnahme veriindert. In welcher tiefgreifenden Weise das der Fall ist, geht am besten aus einem Vergleich der Abbildung 2 mit den Abbildungen lund 4 hervor. Die Epithelzellen zeigen Stadien einer unterschiedlich starken Degeneration bis zur beginnenden Nekrose. Der epitheliale Zellverband, der die Dottersackoberflache bedeckt, ist stark aufgelockert infolge einer betrachtlichen Atrophie eines Teiles der Epithelzellen, was hiiufig zu einer abnormen VergroBerung der Interzellularraume fuhrt. In den einzelnen Zellarealen fallen folgende weirere Strukturveriinderungen besonders auf: Mikrovilli: Yom ehemals wohlausgebildeten Mikrovillibesatz sind nur noch Reste erhalten geblieben. Hyaloplasma: Es ist entweder hochgradig verdichtet und dann meist von feingranularer Zusammensetzung, oder es wird von einer Vielzahl unterschiedlich groBer, elektronenoptisch leerer Vakuolen durchsetzt. D.s Bild wechselt von Zelle zu Zelle, aber auch innerhalb einer Zelle haufig. Endoplasmatisches Retiknlum: Das relativ gut entwickelte ER des Normalbildes ist bis auf geringe Reste aufgelost. Lipideinschliisse: 1m Vergleich zum 24-Std.-Befund haben Anzahl und GroBe der tropfenartigen Lipideinschlusse betriichtlich zugenommen. In einzelnen Epithelzellen erreichen die Lipidtropfen einen Durchmesser, wie er normalerweise nur bei den Lipideinschlussen in den Zellen des weiBen Fettgewebes zu beobachten ist. Zellkerne: Das Chromatingerust der Zellkerne ist stark verdichtet bei gleichzeitiger Reduktion der KerngroBe. Es ist zu Verlagerungen und zur

Immunschadigung des Dottersackepithels . 7

."

Abb. 2. Viscerales Dottersackepithel (19. Gestationstag) 72 Std. nach Injektion eines Antiplacentaserums vom Titer 1: 32. Hochgradige Destruktion dcr Zellfeinstrukturen und Atrophic dec Epithelzellen. Uterushbhle (UH), Reste der Mikrovilli (MV), Zellkeene (N), Vakuolen (V), stellenweise massive Lipidtropfeneinlagerung (L). (Vgl. auch Abb. 3)' Vergr. 7000 x. Fig. 2. Visceral yolk sac epithelium (day 19) of rat 72 hrs. after injection of an antiplacental serum (titer 1: 32). Note extreme destruction of the cellular fine structure and atrophy of the epithelial cells. Uterine cavity (OH), remnants of microvilli (MV), nucleus (N), vacuoles (V). partly massive lipid droplet deposites (L); (compare also: fig. 3). X 7.000.

8 . H.

FRANKE

und B.

OSWALD

Abb.3. Starker vergro3erter Apikalbereich einer Dottersackepithelzelle (19. Gestationstag) 72 Std. nach intrauteriner Injektion eines Antiserums vom Titer 1: 32. Mikrovilli (MV) grofitenteils reduziert, fehlende Membraninvaginationen. Trotz starker Veranderung der gesamten Zelle zeigt ein Teil der Mitochondrien (M) weitgehend normalen Feinbau. Uterush6hle (UH), Lipidtropfen (L), Mitochondrien (M), Vakuolen (V), Phagosomen (Ph). Vergr. 14000 x. Fig. 3. Higher magnification of apical region of yolk sac epithelium (day 19) of rat 72. hrs. after injection of an antiplaccntal serum (titer 1: 32). Note marked reduction of microvilli (MV) and lack of plasma membrane invaginations. Despite the heavy alterations of the entire cell some mitochondria are only slightly altered. Uterine cavity (UH), lipid droplets (L), mitochondria (M), vacuoles (V), phagosomes (Ph). X 14,000.

Verdichtung der Kernsubstanz gekommeh, wie es fur die Stadien einer Karyorrhexis und Kernpyknose typisch ist. Phagosomen und phagolysosomenartige Partike!: Nur vereinzelt enthalten die Dottersackepithelzellen Bildungen, die den Phagosomen des Normalbildes gleichen (Abb. 3). Haufiger kann man dagegen lysosomenartige Partikel beobachten. Ihre GroBe wechselt, die Innenstruktur ist meist sehr dieht, gelegentlich sind Myelinmembranen ausgebildet. Mitochondrien: 1m Gegensatz zu normalen Dottersackepithelzellen muB man unter den vorliegenden Versuchsbedingungen relativ lange suchen,

Immunschadigung des Dottersackepithels . 9

urn Mitochondrienanschnitte zu finden. Das deutet auf eine Verminderung der Anzahl der Mitochondrien hin. Ein Teil der Mitochondrien ist geschwollen, zusatzlich kann die Innenstruktur zerstort sein, ein weiterer TeiI der Mitochondrien zeigt trotz starker degenerativer Veranderungen der gesamten Epithelzelle keine nennenswerten feinstrukturellen Destruktionen (Abb. 3). Zus/and der Fe/en: Die makroskopische Untersuchung der Feten erbrachte ein unterschiedliches Bild. Der Entwicklungszustand und die Vitalitat waren bei den in nachster Nahe der Injektionstelle gelegenen Feten in der Regel stark reduziert. Die Reaktion auf aullere Reizeinwirkungen war im allgemeinen herabgesetzt. Ein vorzeitiger intrauteriner Tod der Feten wurde ebenfalls beobachtet. Daneben gab es aber auch Feten, die aullerlich keine deutlichen Zeichen einer Schadigung erkennen liellen. Im Gegensatz zum Antiserum vom Titer I: J2 wirkt sich ein solches vom Titer I: 8 nach 7zstiindiger Einwirkungsdauer nur schwach auf die Feinstrukturen der Epithelzellen des visceralen Dottersacks aus. Deutliche Hinweise auf eine Schadigung der Epithelzellen und ihrer Organellen konnten in keinem der untersuchten Faile registriert werden. Lediglich die Membranen des Ergastoplasmas liellen haufiger die Tendenz zu einer Fragmentierung und irregularen Anordnung erkennen. Als Besonderheit ist jedoch im Vergleich zum Normalbild (vgl. Innenbild der Abb. 4) der hohe Gehalt an phagolysosomenartigen Partikeln groller Elektronendichte in allen Dottersackepithelzellen zu nennen. Es fiillt aullerdem auf, daB die Mehrzahl der sehr elektronendichten phagolysosomenartigen Zellorganellen im allgemeinen kleiner ist als die weniger elektronendichten Phagosomen des Kontrollbefundes. Das feinstrukturelle Bild der Dottersackepithelzellen nach 7zstiindiger Einwirkung eines Serums nichtimmunisierter Kaninchen gleicht voll dem nach Einwirkung eines schwachtitrigen Antiserums (Titer I : 8). Bemerkenswerterweise fallt auch jetzt die Vielzahl sehr dichter phagolysosomenartiger Zellorganellen auf, die in iiblicher Weise im Apikalbereich der Epithelzellen liegen.

Diskussion Die elektronenmikroskopischen Untersuchungen iiber die Wirkung eines Kaninchen-Antirattenplacentaserums oder eines Kaninchen-Normalserums auf die Epithelzellen des visceralen Dottersacks fiihrten zu einer Reihe von Ergebnissen, von denen einige besonders bemerkenswert sind. Hierzu gehort zunachst die Beobachtung, dall die Epithelzellen der Eihaut der Ratte auf ein Kaninchen-Antirattenplacentaserum in der gleichen Weise mit deut-

~

UHf

Abb. 4. Bereich einer Falte des Dottersackepithels (19. Gestationstag) 72 Std. nach intrauteriner Injektion cines Antiplacentaserums vom Titer I: 8. Auffallig starke Anreicherung von elektroncndichten phagolysosomenartigen Zellorganellen (Ph) in den Epithelzellen. nur vereinzelt wenig elektronendichte Phagosomen V), wie sic fur den Normalbefund (Innenbild, Verge. 5500 X haufig sind. Uterushbhle (UH), glykogenhaltige Areale (gl), Bindegewebslamelle (BGW), Zellkern (N). Vergr. 4500 X . Fig. 4. Region of a fold of yolk sac epithelium (day 19) of rat 72 hes. after intrauterine injection of antiplacental serum (titer I :8). There is a marked accumulation of numerous electron-dense phagolysosome-like cell organelles (Ph) in the epithelial cells. Less dense phagosomes V), as are frequent in the controls are rare. Uterine cavity (UH), hyaloplasm with glycogen deposits (gl), connective tissue lamella (BgW), nucleus (N), X 4,~OO. Inset: normal visceral epithelium, day 19. X ~,~OO.

Immunschadigung des Dottersackepithels .

I I

lichen feinstrukturellen Veranderungen reagieren wie die Trophoblastzellen des Placentalarbyrinths (FRANKE et aI., 1971). In beiden Fallen sind Titerhohe und Einwirkungsdauer des Antiplacentaserums fiir das Ausmall der Schiidigungen der Feinstrukturen bestimmend. 1m Gegensatz zur Fluoreszenzmikroskopie (OSWALD et aI., 1971) ermoglicht die Elektronenmikroskopie einen genaueren Einblick in die durch das Antiplacentaserum verursachten Strukturalterationen nach 24- bzw. 72srundiger Einwirkungszeit. Nach Applikation eines hohertitrigen Antiserums (I: 32) ist, besonders im Hinblick auf die Eihaut als wichtiges paraplacentares Ernahrungsorgan, die Hemmung der Pinocytose von besonderer Bedeutung. Sie findet ihren Ausdruck in einer deutlichen Reduktion der Anzahl und der Grolle der Phagosomen sowie in einem Fehlen von Membraninvaginationsstadien des Plasmalemms. Bei dem 24-Std.-Befund ist weiterhin bemerkenswert, dall trotz der Pinocytosehemmung die Ze11feinstrukturen zunachst nicht oder nur geringfiigig verandert sind. Dber die Ursachen der Hemmung der Pinocytosefunktion lassen sich auf Grund der vorliegenden Untersuchungen keine naheren Aussagen machen. Es ist bekannt, dall die Invagination des Plasmalemms und damit die Bildung von Pinocytosevesikeln durch Pinocytoseinduktoren geregelt und begiinstigt wird (COHN, 1966; COHN und PARKS, 1967; Literaturiibersicht in FULLER, 1969), wobei die Pinocytoseinduktoren den Plasmamembranwiderstand his urn das 5ofache vermindern k6nnen (BRANDT und FREEMAN , 1967). Auf Grund der eigenen Beobachtungen kann angenommen werden, dall das Antiplacentase~um seinen primaren Angriffspunkt an der mit Mikrovilli besetzten Zellobedlache hat, wobei die Antigen-Antikotper-Reaktion wahrscheinlich Membranveranderungen hervorruft, die dazu fiihren, dall die die Membraninvagination begiinstigenden und regulierenden Faktoren nicht mehr wirksam werden konnen. Aile zum spateren Beobachtungszeitpunkt auftretenden stark degenerativen Veranderungen des Eihautepithels diirften jedoch sekundar das Ergebnis von Entziindungsreaktionen sein, die von der stark fluoreszierenden Uteruswand (Endometrium) ausgehen (OSWALD et aI., 1971) und die im Verlauf der Immunschadigung auf die gesamte Uterushohle und die angrenzenden Eihautschichten iibergreifen. Fiir den Ablauf entziindlicher Prozesse spricht unter anderem eine starke Zunahme von Leukocyten und mobilen Makrophagen in dem Uterushohlensekret, wobei gelegentlich eine Migration der Leukocyten bis in die subepithelial gelegene Bindegewebsschicht der Eihaut zu beachten ist. Nicht weniger aufschlullreich sind die feinstrukture11en Befunde iiber das Eihautepithel nach Einwirkung eines schwachtitrigen Antiserums oder eines Normalserums. Aus den vorliegenden Untersuchungen geht hervor,

12 .

H.

FRANKE

und B.

OSWALD

dall die Dottersackepithelzellen gegentiber beiden Seren keine feinstrukturellen Reaktionsunterschiede zeigen. Aus der in beiden Fiillen vorhandenen Vielzahl phagolysosomenartiger Zellorganellen kann geschlossen werden, dall die intrauterin angebotenen Seren (Kaninchen-Normalserum und schwaches Antiplacentaserum) in annahernd gleich groller Menge aufgenommen, gespeichert und dann offenbar nur sehr langsam abgebaut werden, denn nur so ist die noch nach 72 Std. (19. Graviditatstag) bestehende starke Beladung der Dottersackepithelzellen mit Organellen, die vorzugsweise dem Typ der Phagolysosomen zuzuordnen sind, verstandlich. Nach HEMMINGS (1956), LAMBSON (1966) sowie JOLLIE (1971) soli bei der Ratte ein Dbertritt der pinocytierten Substanzen aus den Dotrersackepithelzellen zum Feten besonders in den letzten Tagen der Graviditat in griillerem Umfange stattfinden. Nach den eigenen Befunden zu urteilen, ist die Pinocytose des KaninchenNormalserums und des schwachtitrigen Antiserums nicht selektiv. Diese Beobachtung steht im Einklang mit den Ergebnissen anderer Autoren, die in ihren Versuchen dem Eihautepithel verschiedene Proteine, zum Teil gleichzeitig, intrauterin oder intravenos anboten (K1NG und ENDERS, 1970; NAGEL et aI., 1971; WILD, 1970; WILD et aI., 1972). Auch das besondere Speicherungsvermiigen der Epithelzellen des visceralen Dottersacks fijr Proteine unterschiedlicher Herkunft wird von verschiedenen Untersuchern tibereinstimmend bestatigt (FRANKE et aI., im Druck; LAMBSON, 1966; CARPENTER und FERM, 1966; KRZYZOWSKA-GRUCA und SCHIEBLER, 1967; BECK et aI., 1967; KING und ENDERS, 1970; NAGEL et aI., 1971; WILD, 1970; WILD et aI., 1972). Experimentelle Untersuchungen, bei verschiedenen Nagern ausgeftihrt, ergaben aullerdem Hinweise, dall im Abbau und Weitertransport zwischen homologen und heterologen Proteinen Unterschiede bestehen. 1m Gegensatz zu den homologen unterliegt der griillere Anteil der heterologen Proteine nach anfanglicher Speicherung einem proteolytischen Abbau (HEMMINGS, 1956; BATTY et aI., 1954; BARNES, 1959; Literaturtibersicht in BRAMBELL und HEMMINGS, 1960; WILD, 1970). Wenn diese Feststellung allgemein zutreffen sollte, dann wtirde das bedeuten, dall die Dottersackepithelzellen aktiv die Funktion einer immunologischen Barriere ausiiben konnen, indem sie bei einer eventuellen immunologischen Auseinandersetzung zwischen Mutter und Feten gegen fetales Gewebe gerichtete Antikiirper abfangen und diese dann durch Proteolyse inaktivieren. Dall die Dottersackzellen jedoch nur bis zu einem gewissen Grade immunologisch belastet werden kiinnen, geht deutlich aus den vorliegenden Ergebnissen tiber die Einwirkung unterschiedlich starker Antiplacentaseren auf die Eihautepithelzellen hervor. Da, wie eingangs be-

Immunschadigung des Dottersackepithels . 13

reits betont, bei den Nagern Placenta und Eihaut fiir die fetale Versorgung gleichermaflen wichtig sind und ein starke res Antiplacentaserum an den beiden genannten Organen tiefgreifende Schiiden verursacht, wird bei Vorliegen einer starker ausgepragten immunologischen Inkompatibilitat, die durch zahlreiche Faktoren bestimmt wird (BILLINGHAM, 1971), die normale Entwicklung des Feten schwerwiegend gestort.

Zusammenfassung Es wurde die feinstrukturelle Reaktion der Epithelzellen des visceralen Dottersacks der Ratte nach einer intrauterinen Injektion eines Kaninchen-Antirattenplacentaserums oder eines Kaninchen-Normalserums untersucht. Das AusmaG der Veranderungen der Zellfeinstrukturen hangt eindeutig von der Titerhohe und der Dauer dec Einwickung des Antiplacentaserums abo Ein hohertitriges Antiplacentaserum verursacht 24 Std. nach Injektion vor altern eine deutliche Verminderung dec Phagocytoseaktivitat, wahrend die Anzahl groGtropfiger Lipideinschltisse erhoht ist. Die u.bcigen Zellorganellen sind nut maGig oder nicht verandert. 72 Std. nach Injektion eines hohertitrigen Antiplacentaserums zeigen aIle Dottersackepithelzellen ausgepragte Zeichen einet Degeneration und Atrophie. Hierzu gehoren eine GtoI3enteduktion der Epithelzellen, Zellkernpyknosen, eine abnorme Vetdichtung oder hochgradige Vakuolisietung des Hyaloplasmas, weitgehendes Fehlen det Mikrovilli und der mit det Pinocytose in Verbindung stehenden Zellorganellen. 72 Std. nach Einwirkung eines schwachtitrigen Antiplacentaserums ist vor aHem der Reichtum an sehr elektronendichten Phagosomen bzw. phagolysosomenartigen Zellorganellen in der Apikalzone der Dottersackzellen berner kens wert. Die u.brigen Zellfeinstrukturen sind nicht oder nur geringftigig verandert. Eine intrauterine Applikation eines Kaninchen-Normalsetums ftihrt zu den gleichen Ergebnissen wie ein schwachtit riges Antiplacentaserum.

Literatur BARNES, ] . M.:]. Path. Bact. 77, 37 1 ( 1959) BATTY, 1., BRAMBELL. F. W. R., HEMMINGS. W. A ., and OAKLEY, C. L.: Proc. roy. Soc. BioI. 142, 452 (19l4) BECK, F., LLOYD,] . B., and GRIFFITH. A.: ] . Anat. 101,416 (1967) BEVANS, M., SEEGAL, B. c., and KAPLAN. R.:]. exper. Med. 102, 807 (1955) BILLINGHAM, R. E.: Amer. ]. Obstet. Gyneco!. 111,469 ( 1971) BRAMBELL, F. W. R. and HEMMINGS, W. A.: The transmission of antibodies from mother to fetus. In: The placenta and feta l membranes . C. A. VILLEE (ed.), Williams & Wil kins Co., New York 1960 BRANDT, P. \VI. and FREEMAN, A. R.: J. Col. Interf. Sc. 21, 47 (1967) CARPENTER, S. ]. and FERM, V. H.: Anat. Rec. 114. 327 (1966) COHN, Z. A.: J. expo Med. 124, In (1966) COHN, Z. A. and PARKS, E. :] . exp o Med.121, 213 ( 1967) FAITH. G . C. and TRUMP, B. F.: Lab. Invest. 13. 940 (1964) FRANKE, H. , OSWALD, B. und GOETZE, E.: Acta bioI. med. germ. 26, 371 (1971) FRANKE, H., WALTER. D. und GOETZE, E.: Strahlentherapie (im Druck) FULLER, H.: BioI. Rdsch. 7, 97 (1969)

14 . H. FRANKE und B. OSWALD GOETZE, T . : W. Z. Jena, Friedrich~Schil1er~Universitat, Math.-Nat. Reihe (im Druck) HEMMINGS, W. A.: Proc. roy. Soc. BioI. I4f, 186 (1956) HEMMINGS, W. A. and BRAMBELL, F. W. R.: Brit. med. Bull. 17, 96 (196 1) JOLLIE, W. P.: Tulane Med. Bull. 24, 213 (1965) JOLLIE, W. P. and TRICHE, T. J.: J. Ultrastruct. Res. Jf, 541 (197 1) KING, B. F. and ENDERS, A. c.: Amer. J. Anat. 129, 261 (1970) KRZYZOWSKA~GRUCA, S. und SCHIEBLER, T. H.: Z. Zellforsch. 79, 171 (1967) LAMBSON, R. 0.: Amer. J. Anat. 113,21 (1966) MUHE, E. und BUNTE, H.: J. expo Med. I }9, 770 (1965) MUHE, E . und BUNTE, H.: W. Z. Jena, Friedrich-Schiller-Universitat, Math. Nat. Reihe 19,52(1970 ) NAGEL, K. H., ERNST, B., ENGELMANN, C. und BOSTELMANN, W.: Beitr. Path. 14}. II I (197 1) OSWALD, B., SCHLAG, B., FRANKE, H . und GOETZE, E. : Acta bioI. med. germ. 27, 627 (197 1) OUCHTERLONY, 0.: Acta path. microbiol. scand. 26, 516 (1949) PADYKULA, H. A., DEREN, J. J., and WILSON, T. H.: Develop. BioI. IJ, 311 (1966) PETRY, G. und ZULEGER, S.: Z . Zellforsch. 47, 683 (1958) SEEGAL, B. c., HANNSON, M. W., GAYNER, E. c., and ROTHENBURG, M. c.: J. expo Med. 102,789 (I9jj) WILD, A. E.: J. Embryo!. expo Morph. 24, III (1970) WILD, A. E., STAUBER, V. V., and SLADE, B. S.: Z. Zellforsch. 12}, 168 (1972) Dr. rer. nat. habil. H. FRANKE, Institut flir Pathologische Physiologie der Universitat, DDR-69 lena, Holzmarkt