Wachstum und Regeneration in parenchymatösen Organen der Ratte

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Summary

The autoradiographic results reported, are obtained on rats after single injections of 3H-thymidine as well as continuous 3H-thymidine infusions. They lead to the following conclusions:

  1. Compared to the end of embryonic development the 3H-labelling index in parenchyma of liver (epithelium), kidney (tubule), and exocrine pancreas (acinus) is depressed during the first day of postnatal growth. From 1–4 days postpartal fluctuations occur, afterwards the labelling index increases between 7 and 12 days and from there on a decrease is observed up to 120 days. This depression and fluctuation of the labelling index is probably connected with a functional transposition and, especially in the liver, with a structural transformation. The reduction of the mean grain density of labelled nuclei by about a factor of 2, begins already at day 30 and is completed on day 60 and 120. It depends on a reduction of the rate of DNA synthesis. This might be explained as a consequence of a commutation from the rapid to the slow mode of cellular proliferation.

  2. In the compensatory regenerating liver after 2/3 partial hepatectomy the portion of non labelled nuclei—i.e. the non growth fraction—increases continuously from juvenile to young adult and especially up to senile animals after a postoperative continuous 3H-thymidine infusion.

  3. During reparative regeneration in the ligatured kidney following temporal (1 h) ischaemia the extent of proliferation after postoperative continuous 3H-thymidine infusion is hightest in those regions of the nephron with the largest postischaemic damage. The percentage of labelled nuclei decreases from the stratum subcorticale to the zona intermedia, stratum labyrinthicum, and zona basalis.

  4. On the other hand only quantitative but not qualitative differences exist in the topic of proliferating cells between compensatory regeneration in the unligaturated kidney after contralateral temporal ischaemia or nephrectomy and the physiological cell renewal of controls. After continuous 3H-thymidine infusions the highest percentage of labelled cells is observed within the stratum labyrinthicum and then a gradual decrease occurs from there to the stratum subcorticale, zona intermedia and basalis. Thus, cellular proliferation in compensatory regeneration of the kidney is only an enhanced form of those proliferative processes occuring during physiological cell renewal.

  5. With the autoradiographic data a model concerning proliferation of liver epithelia in juvenile and adult rats has been constructed. Furthermore this model deals with cell renewal during and after regeneration following partial hepatectomy. The conclusion is, that partial hepatectomy diminishes the non growth fraction and enlarges the proliferating pool. Thus this operation acts as a rejuvenating process in the proliferating potency of liver epithelia.

Zusammenfassung

Die sowohl nach singulärer 3H-Thymidin-Injektion als auch nach kontinuierlicher 3H-Thymidin-Dauerinfusion an Ratten erhobenen autoradiographischen Befunde lassen folgende Schlüsse ziehen:

  1. Die während des Wachstums im Vergleich zum Ende der Foetalperiode ganz auffällige, unmittelbar postpartal nachweisbare Depression des 3H-Thymidin-Markierungs-Index im Parenchym von Leber, Niere und Pankreas wird auf eine funktionelle Umstellung und zumindest in der Leber auch auf eine strukturelle Umgestaltung bezogen. Schon am 30. Tag ergeben sich Anhaltspunkte für eine Umschaltung auf einen langsamen Proliferationsmodus, die bei 60 und 120 Tagen mit Halbierung der DNS-Syntheserate vollends abgeschlossen ist.

  2. In der kompensatorisch regenerierenden Leber nach 2/3-Teilhepatektomie wird der Anteil nicht proliferierender Zellen — d.h. die non growth fraction — von juvenilen über eben ausgewachsene bis zu senilen Tieren kontinuierlich größer.

  3. Bei der reparativen Regeneration in der unterbundenen Niere nach temporärer 1stündiger Ischämie ist der Proliferationsumfang in den am stärksten geschädigten Nephronabschnitten auch am größten. Es führt das Stratum subcorticale, dann folgt die Zona intermedia, das Stratum labyrinthicum und die Zona basalis.

  4. Demgegenüber weist die Topik proliferierender Zellen bei kompensatorischer Nierenregeneration nach kontralateraler Ischämie bzw. Nephrektomie wohl quantitative aber keine qualitativen Unterschiede zu der beim physiologischen Zellersatz von Kontrollen auf. Das Stratum labyrinthicum zeigt die höchsten Werte und dann stellt sich eine stufenweise erfolgende Abnahme der prozentualen Markierung über das Stratum subcorticale zur Zona intermedia und Zona basalis ein.

  5. Anhand der autoradiographischen Daten wird ein Modell für die Proliferation von Leberepithelien juveniler und ausgewachsener Ratten entworfen. Weiter befaßt sich dieses Modell mit der Zellneubildung nach Teilhepatektomie im Verlauf und nach Abschluß der Regeneration. Nach den entwickelten Vorstellungen wirkt eine partielle Hepatektomie an ausgewachsenen und senilen Tieren durch Verkleinerung der non growth fraction und Vergrößerung des proliferating pools im Sinne einer Verjüngerung der proliferatorischen Potenz des Leberepithels.

Herrn Prof. Dr. W. Maurer zum 65. Geburtstag gewidmet.
Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.