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Erzeugung von ringkernigen mesenchymalen Zellen bei der Maus
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K. Terao und A. Gropp
resolution interactions [7], though a six-fold symmetry would be more likely. The external symmetry of phage head is not necessarily the same as the molecular symmetry of its coat protein, since the coat may be a flexible structure. There are two sets of six (C,, A) type of structures in T 4, the tail spikes and the tail fibers. A relation between derivation tree and evolution has been pointed out [7, 91. In Fig. I some branches converge, since the initial assumptions that are used here do not specifically fix the sequence of all additions. However, some sequences may be preferred. A detailed report of this study is published.separately, this includes: detailed discussion of theoretical prediction, evolutionary aspects, antigenic properties, and an algebraic representation in terms of group and graph theories. This research was supported by U.S. Public Health BBC and Special Fellowship (I-F3-GM-23, 949-01).
Service
grant
A I-03399-05
REFERENCES 1. BACQ, C-M. and HORSE, R. W., J. gen. Microbial. 32, 131 (1963). 2. BRADLEY, D. E., J. gen. MicroBioZ. 29, 503 (1962). 3. __ ibid. 31, 435 (1963). 4. BRADLEY, D. E. and KAY, D., ibid. 23, 553 (1960). 5. BRENNER, S., STREISINGER, G., HORNE, R. W., CHAMPE, S. P., BARNETT, L., BENZER, and REES, M. W., J. Mol. Biol. 1, 281 (1959). 6. KELLENRERGER, E. and BOY DE LA TOUR, E., J. Ultrastrucfure Res. 11, 545 (1964). 7. KILKSON, R., Proc. Nafl Acad. Sci. U.S. 51, 543 (1964). 8. -Exptl Cell Res. 36, 700 (1964).
9. -10.
S.
ibid. 39, 265 (1965).
SARKAR,
S., SARKAR,
N. and
KOZLOFF,
L. M.,
Riochem. 3, 517 (1964).
ERZEUGUNG VON RINGKERNIGEN MESENCHYMALEN ZELLEN BE1 DER MAUS K. TERAO’ Pathologisches
Institut
und A. GROPP
der Universitlit
Eingegangen
Bonn (Rhein),
am 31. iiugust
Deutschland
1965
Iti~ Laufe von Untersuchungen zur Wirkung von ,%Mercaptotithanol sowie von Colchicin an embryonalen MBusefibroblastenkulturen wurde die Entstehung von ringkernigen Zellen beobachtet. Verwendet wurden Gewebekulturen von Perichondrium von MBuseembryonen etwa vom 18. Tage in einem NSihrgemisch aus 35 oj Rinderamnionfliissigkeit, 10 y0 menschlichem Nabelschnurserum, 10 y0 Hiihnerembryonalextrakt und 45 y0 Hankscher LGsung. Nach etwa 7tggiger Ziichtung wurden Kulturen, abgesehen von entsprechenden Kontrollen, 24 Stunden mit 10-3, und 10-a und iO-5 ml b-Mercaptogthanol (Fluka) 1 Stipendiat
Experimental
der Alexander-von-Humboldt-Stiftung.
Cell Research 40
Erzeugung
uon ringkernigen
mesenchymden
Xbb. 1. Pibroblastenkultur, Maus. Kernfsrbung mit Thionin. Rlctaphasenringe, oben ein Ringkern. - Rechts: Ringkerne
Zellen
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- Links: zwei ,,Rosettcn“ - artige neben ,,Rosetten“ - artiger Figur.
oder 4 y Colcemid (Ciba) pro ml Medium behandelt, dann in Formal-Alkohol-Eisessig fixiert und eine Kernfgrbung mit Thionin durchgefiihrt. W8hrend ,%Mercapto5thanol in einer Dosis von iO-3 ml schwere allgemeine Zellschsdigungen hervorruft, entstehen bei einer Dosis von 1O-4 ml aus den zunschst in einem Aquatorialring angeordneten Metaphasechromosomen zumeist rosettenartige Konfigurationen, wie sie die Abbildung zeigt. Es finden sich alle cbergsnge zwischen Bildern eines Aquatorialrings mit noch identifizierbaren Chromosomen, wobei allerdings gegentiber KontrollprBparaten die ‘\Veite des Ringes auffsllt, und Rosettenkonfigurationen mit Bildung einer neuen Kernmembran, d. h. also eine Restitution eines ringfiirmigen Ruhekerns. Anaphasen fehlen bei dieser Dosis. Bei ,%MercaptoHthanol 1OP ml treten neben zahlreichcren normalen Mitosen die geschilderten pathologischen Mitosen und Ringkerne in geringerer Zahl auf. Die ringkernigen Zellen besitzen im Cytoplasma keine besonderen Granulationen, insbesondere keine eosinophile Granulation. Bei Behandlung mit 4 Colcemid treten gleichfalls ringkernige Fibroblasten, jedoch gegeniiber p-Mercapto%thanol in geringerer Zahl auf. In unbehandelten Kontrollkulturen fehlen ringkernige Zellen ganz. Bei p-Mercaptogthanol wie bei Colcemid (Colchicin) handelt es sich urn Mitosegifte, die am Spindelapparat der Mitose angreifen. ,%Mercapto$thanol bewirkt dabei miiglicherweise tiber eine Hemmung der Spindelfaserbildung und Stiirung der Spindelfunktion hinaus noch eine mehr spezifische Schsdigung der Spindelansatzstelle am Centromer bzw. such des Centromers selbst, wofiir die Beobachtungen von Jackson und Lindahl-Kiessling [4] sprechen. Es liel3e sich daher 45 ~ 651819
Experimental
Cell Research 40
K. Terao und A. Gropp
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annehmen, dal3 ein solches Mitosegift, zumindest in einem gewissen Dosierungsbereich, die prametaphasische Umordnung bis zum Aquatorialring noch zulaflt, dann aber eine Trennung der Chromatiden am Centromer oder eine Bewegung der Chromosomen zu den Polen verhindert. Dadurch entsteht aus dem Aquatorialring eine Rosettenkonfiguration, wie sie etwa such von Zirkle [6] bei UV-Mikrobiindelbestrahlung der Spindel in Molchfibroblasten beobachtet wurde. Abb. 1 (links) lai13t die Stufen erkennen, in denen eine derartige Rosettenkonfiguration in einen restituierten Ringkern iibergehen diirfte. Der gleiche Mechanismus konnte such fiir das Colcemid in der verwendeten Dosis zumindest in einem gewissen Umfange zutreffen, da dieses Mitosegift die Spindelbildung, ja such eine Spindelfunktion bis zur Metaphase, nicht vollig zu unterdrticken braucht [3]; bezeichnenderweise traten die ringkernigen Zellen bei diesem Mitosegift in geringerer Zahl auf. Das Vorkommen ringkerniger Zellen ist von Nagetieren, insbesondere von Maus und Ratte, bekannt. Dort treten sie im Blut als ringkernige Granulocyten auf. Fur die sogenannten ringformigen eosinophilen Gewebeleukocyten wurde in neueren Untersuchungen [l, 51 der Nachweis gefiihrt, da6 es sich tatsachlich nicht urn ortsstandige Gewebeleukocyten, sondern urn aus der Blutbahn ausgetretene eosinophile Leukocyten handelt. Weitere Beobachtungen von Fischer und Schaefer [2] beim Entziindungsprozess an Hautchenpraparaten der Subcutis der Maus lassen jedoch vermuten, da13 es im Gewebe neben diesen eosinophilen ringkernigen Leukocyten noch andere ringkcrnige Zellen gibt, die sich von Fibroblasten herleiten und sich von den haematogenen Elementen durch ihr cytochemisch feststellbares Enzymmuster unterscheiden. Die hier geschilderten Beobachtungen einer Erzeugung von ringkernigen Zellen an embryonalen Mausefibroblasten stellt einen experimentellen Beleg dafiir dar, da13 such auherhalb der blutbildenden Systeme an mesenchymalen Zellen ringformige Kerne entstehen konnen. Bei der Bildung haematogener oder histiogener ringkerniger Zellen in situ bei der Maus und anderen Nagern spielen freilich aller Wahrscheinlichkeit nach schwerere Schlden am Kernspindelapparat, wie sie bei den geschilderten Versuchen in vitro vorlagen, kcine Rolle. Die experimentelle Erzeugung solcher ringkerniger Zellen in vitro durch Mitosegifte lieBe sich jedoch als Model1 fur die formale Genese sowohl ringkerniger Fibroblasten wie such der ringkernigen Leukocyten auffassen. Unter den Verhsltnissen in situ konnte such eine Bildung von ringkernigen Zellen aus Tochterringen in einer Telophase in Analogie zu der fur die Kultur geschilderten Restitution von Aquatorialringen moglich sein. SummaqPProduction of ring-shaped nuclei in mesenchymal mouse ceils. Ringshaped nuclei have been observed in embryonic mouse fibroblast cultures by the action of /3-mercaptoethanol and also to a lesser degree by colchicine. It is assumed that they develop by restitution of rosette-like metaphase figures which in turn result from the inhibitory effect of these drugs on the spindle apparatus or, more probably, only on some particular mechanisms of it. The experimental observation may throw some light on the mode of origin of certain ring-like nucleated cells commonly occurring in rodents.
Der Alexander-von-Humboldt-Stiftung und der Deutschen Forschungsgemeinschaft wird fur die Unterstiitzung dieser Untersuchungen herzlich gedankt. Experimental
Cell Research 40
Erzengung
von ringkernigen
mesenchymcllen
Zellen
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LITERATUR 1. FISCHER, R. und SCIIAEFER, H. E., Saturwiss. 52, 479 (1965). 2. Perstinliche Mitteilung. 3. GROW, A., Z. mikroskop.-anaf. Forsch. 56, 479 (1950). 4. JACKSON, J. 1'. and LINDAHL-KIESSLIXG, Expfl Cell Res. 34, 515 (1964). 5. SCHAEFER, H. E. und FISCHER, R., Virchows Arch. pafhol. And. 338, 130 (1964). 6. ZIRKLE, R. E., Advances in Biol. Med. Phgs. 5, 104 (1957). Zit. nach Mazia, D., The Cell, Vol. III, p. 321. Academic Press, London and New York, 1961.
Experimental
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K. Terao und A. Gropp
resolution interactions [7], though a six-fold symmetry would be more likely. The external symmetry of phage head is not necessarily the same as the molecular symmetry of its coat protein, since the coat may be a flexible structure. There are two sets of six (C,, A) type of structures in T 4, the tail spikes and the tail fibers. A relation between derivation tree and evolution has been pointed out [7, 91. In Fig. I some branches converge, since the initial assumptions that are used here do not specifically fix the sequence of all additions. However, some sequences may be preferred. A detailed report of this study is published.separately, this includes: detailed discussion of theoretical prediction, evolutionary aspects, antigenic properties, and an algebraic representation in terms of group and graph theories. This research was supported by U.S. Public Health BBC and Special Fellowship (I-F3-GM-23, 949-01).
Service
grant
A I-03399-05
REFERENCES 1. BACQ, C-M. and HORSE, R. W., J. gen. Microbial. 32, 131 (1963). 2. BRADLEY, D. E., J. gen. MicroBioZ. 29, 503 (1962). 3. __ ibid. 31, 435 (1963). 4. BRADLEY, D. E. and KAY, D., ibid. 23, 553 (1960). 5. BRENNER, S., STREISINGER, G., HORNE, R. W., CHAMPE, S. P., BARNETT, L., BENZER, and REES, M. W., J. Mol. Biol. 1, 281 (1959). 6. KELLENRERGER, E. and BOY DE LA TOUR, E., J. Ultrastrucfure Res. 11, 545 (1964). 7. KILKSON, R., Proc. Nafl Acad. Sci. U.S. 51, 543 (1964). 8. -Exptl Cell Res. 36, 700 (1964).
9. -10.
S.
ibid. 39, 265 (1965).
SARKAR,
S., SARKAR,
N. and
KOZLOFF,
L. M.,
Riochem. 3, 517 (1964).
ERZEUGUNG VON RINGKERNIGEN MESENCHYMALEN ZELLEN BE1 DER MAUS K. TERAO’ Pathologisches
Institut
und A. GROPP
der Universitlit
Eingegangen
Bonn (Rhein),
am 31. iiugust
Deutschland
1965
Iti~ Laufe von Untersuchungen zur Wirkung von ,%Mercaptotithanol sowie von Colchicin an embryonalen MBusefibroblastenkulturen wurde die Entstehung von ringkernigen Zellen beobachtet. Verwendet wurden Gewebekulturen von Perichondrium von MBuseembryonen etwa vom 18. Tage in einem NSihrgemisch aus 35 oj Rinderamnionfliissigkeit, 10 y0 menschlichem Nabelschnurserum, 10 y0 Hiihnerembryonalextrakt und 45 y0 Hankscher LGsung. Nach etwa 7tggiger Ziichtung wurden Kulturen, abgesehen von entsprechenden Kontrollen, 24 Stunden mit 10-3, und 10-a und iO-5 ml b-Mercaptogthanol (Fluka) 1 Stipendiat
Experimental
der Alexander-von-Humboldt-Stiftung.
Cell Research 40
Erzeugung
uon ringkernigen
mesenchymden
Xbb. 1. Pibroblastenkultur, Maus. Kernfsrbung mit Thionin. Rlctaphasenringe, oben ein Ringkern. - Rechts: Ringkerne
Zellen
687
- Links: zwei ,,Rosettcn“ - artige neben ,,Rosetten“ - artiger Figur.
oder 4 y Colcemid (Ciba) pro ml Medium behandelt, dann in Formal-Alkohol-Eisessig fixiert und eine Kernfgrbung mit Thionin durchgefiihrt. W8hrend ,%Mercapto5thanol in einer Dosis von iO-3 ml schwere allgemeine Zellschsdigungen hervorruft, entstehen bei einer Dosis von 1O-4 ml aus den zunschst in einem Aquatorialring angeordneten Metaphasechromosomen zumeist rosettenartige Konfigurationen, wie sie die Abbildung zeigt. Es finden sich alle cbergsnge zwischen Bildern eines Aquatorialrings mit noch identifizierbaren Chromosomen, wobei allerdings gegentiber KontrollprBparaten die ‘\Veite des Ringes auffsllt, und Rosettenkonfigurationen mit Bildung einer neuen Kernmembran, d. h. also eine Restitution eines ringfiirmigen Ruhekerns. Anaphasen fehlen bei dieser Dosis. Bei ,%MercaptoHthanol 1OP ml treten neben zahlreichcren normalen Mitosen die geschilderten pathologischen Mitosen und Ringkerne in geringerer Zahl auf. Die ringkernigen Zellen besitzen im Cytoplasma keine besonderen Granulationen, insbesondere keine eosinophile Granulation. Bei Behandlung mit 4 Colcemid treten gleichfalls ringkernige Fibroblasten, jedoch gegeniiber p-Mercapto%thanol in geringerer Zahl auf. In unbehandelten Kontrollkulturen fehlen ringkernige Zellen ganz. Bei p-Mercaptogthanol wie bei Colcemid (Colchicin) handelt es sich urn Mitosegifte, die am Spindelapparat der Mitose angreifen. ,%Mercapto$thanol bewirkt dabei miiglicherweise tiber eine Hemmung der Spindelfaserbildung und Stiirung der Spindelfunktion hinaus noch eine mehr spezifische Schsdigung der Spindelansatzstelle am Centromer bzw. such des Centromers selbst, wofiir die Beobachtungen von Jackson und Lindahl-Kiessling [4] sprechen. Es liel3e sich daher 45 ~ 651819
Experimental
Cell Research 40
K. Terao und A. Gropp
688
annehmen, dal3 ein solches Mitosegift, zumindest in einem gewissen Dosierungsbereich, die prametaphasische Umordnung bis zum Aquatorialring noch zulaflt, dann aber eine Trennung der Chromatiden am Centromer oder eine Bewegung der Chromosomen zu den Polen verhindert. Dadurch entsteht aus dem Aquatorialring eine Rosettenkonfiguration, wie sie etwa such von Zirkle [6] bei UV-Mikrobiindelbestrahlung der Spindel in Molchfibroblasten beobachtet wurde. Abb. 1 (links) lai13t die Stufen erkennen, in denen eine derartige Rosettenkonfiguration in einen restituierten Ringkern iibergehen diirfte. Der gleiche Mechanismus konnte such fiir das Colcemid in der verwendeten Dosis zumindest in einem gewissen Umfange zutreffen, da dieses Mitosegift die Spindelbildung, ja such eine Spindelfunktion bis zur Metaphase, nicht vollig zu unterdrticken braucht [3]; bezeichnenderweise traten die ringkernigen Zellen bei diesem Mitosegift in geringerer Zahl auf. Das Vorkommen ringkerniger Zellen ist von Nagetieren, insbesondere von Maus und Ratte, bekannt. Dort treten sie im Blut als ringkernige Granulocyten auf. Fur die sogenannten ringformigen eosinophilen Gewebeleukocyten wurde in neueren Untersuchungen [l, 51 der Nachweis gefiihrt, da6 es sich tatsachlich nicht urn ortsstandige Gewebeleukocyten, sondern urn aus der Blutbahn ausgetretene eosinophile Leukocyten handelt. Weitere Beobachtungen von Fischer und Schaefer [2] beim Entziindungsprozess an Hautchenpraparaten der Subcutis der Maus lassen jedoch vermuten, da13 es im Gewebe neben diesen eosinophilen ringkernigen Leukocyten noch andere ringkcrnige Zellen gibt, die sich von Fibroblasten herleiten und sich von den haematogenen Elementen durch ihr cytochemisch feststellbares Enzymmuster unterscheiden. Die hier geschilderten Beobachtungen einer Erzeugung von ringkernigen Zellen an embryonalen Mausefibroblasten stellt einen experimentellen Beleg dafiir dar, da13 such auherhalb der blutbildenden Systeme an mesenchymalen Zellen ringformige Kerne entstehen konnen. Bei der Bildung haematogener oder histiogener ringkerniger Zellen in situ bei der Maus und anderen Nagern spielen freilich aller Wahrscheinlichkeit nach schwerere Schlden am Kernspindelapparat, wie sie bei den geschilderten Versuchen in vitro vorlagen, kcine Rolle. Die experimentelle Erzeugung solcher ringkerniger Zellen in vitro durch Mitosegifte lieBe sich jedoch als Model1 fur die formale Genese sowohl ringkerniger Fibroblasten wie such der ringkernigen Leukocyten auffassen. Unter den Verhsltnissen in situ konnte such eine Bildung von ringkernigen Zellen aus Tochterringen in einer Telophase in Analogie zu der fur die Kultur geschilderten Restitution von Aquatorialringen moglich sein. SummaqPProduction of ring-shaped nuclei in mesenchymal mouse ceils. Ringshaped nuclei have been observed in embryonic mouse fibroblast cultures by the action of /3-mercaptoethanol and also to a lesser degree by colchicine. It is assumed that they develop by restitution of rosette-like metaphase figures which in turn result from the inhibitory effect of these drugs on the spindle apparatus or, more probably, only on some particular mechanisms of it. The experimental observation may throw some light on the mode of origin of certain ring-like nucleated cells commonly occurring in rodents.
Der Alexander-von-Humboldt-Stiftung und der Deutschen Forschungsgemeinschaft wird fur die Unterstiitzung dieser Untersuchungen herzlich gedankt. Experimental
Cell Research 40
Erzengung
von ringkernigen
mesenchymcllen
Zellen
689
LITERATUR 1. FISCHER, R. und SCIIAEFER, H. E., Saturwiss. 52, 479 (1965). 2. Perstinliche Mitteilung. 3. GROW, A., Z. mikroskop.-anaf. Forsch. 56, 479 (1950). 4. JACKSON, J. 1'. and LINDAHL-KIESSLIXG, Expfl Cell Res. 34, 515 (1964). 5. SCHAEFER, H. E. und FISCHER, R., Virchows Arch. pafhol. And. 338, 130 (1964). 6. ZIRKLE, R. E., Advances in Biol. Med. Phgs. 5, 104 (1957). Zit. nach Mazia, D., The Cell, Vol. III, p. 321. Academic Press, London and New York, 1961.
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