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Der menschliche Lymphocyt und seine Oberfläche

Eine raster- u. transmissionselektronenmikroskopische Untersuchung

The human lymphocyte and his surface

A scanning and transmission electronic microscopic investigation

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Summary

Lymphocytes play a central part in immunological reactions which is due to the antigen reactivity and sensitivity of the cells. These special properties are closely associated with surface structures of the cell membrane. Therefore we have studied the surface of human lymphocytes under normal and defined experimental conditions by means of the scanning and transmission electron microscopy.

Human lymphocytes were obtained from peripheral blood and separated by passage through a column filled with nylon fibers and by density gradient centrifugation. Some of the lymphocytes were incubated with antilymphocytic globulin (20 min, 37° C) and complement (rabbit serum). Controls consisted of cells incubated with ALG alone, complement alone, or with sodium chlorid solutions of different concentrations.

After incubation the cells were washed several times in phosphat buffer, fixed in buffered glutaraldehyde (1%), washed again, postfixed in buffered OsO4 (1%), dehydrated in graded alcohol and dried in air. For observation in the scanning electron microscope (Stereoscan Mark IIa, Cambridge Instr. Lmdt.) the lymphocytes were coated with a carbon-gold-layer. For observation in the transmission electron microscope (Zeiss EM 9-S 2) the cells were coated with a carbon-layer, wich was chemically and fermentatively dissolved. The coating was performed in a Elektronenmikroskopische Präparationsanlage EPA 100 (Leybold-Heraeus).

After this preparation one can observe two kinds of projections, namely short (about 0.3 μm, Fig. 1a and b) and long (until 2 μm) fingerlike processes (Fig 2a and b). These long processes can orginate from the cells in an irregular way or from definite parts of the cells with special orientations in order to contact neighbouring cells or their processes, a phenomenon, wich suggests cellular cooperation (Fig. 2a).

Sometimes the lymphocyte has not a spherical, but a “pear” like configuration with a “tail” (uropod) on the rear (Fig.1a). With this uropod the lymphocyte can adhere to other bodies, in our case to the glass (Fig. 3).

Incubation with antilymphocytic globulin and complement leads to following changes on the surface: agglutination, roughening, loss of the long projections and craters of different sizes in the cell membranes (Fig.4a and b).

Hypertonic saline solutions cause a shrinkage of the cells (Fig. 5a), hypotonic solutions increase the volume of the cells associated with smoothing of the surface projections (Fig. 5b).

Zusammenfassung

Die Antigen-Reaktivität und -Sensibilität der Lymphocyten ist eng mit den Eigenschaften und der Beschaffenheit der Zelloberfläche korreliert. Die vorliegende Untersuchung beschäftigt sich mit der Fragestellung, inwieweit sich die speziellen Funktionen und Aufgaben der menschlichen Lymphocyten in entsprechenden morphologischen Differenzierungen der Zelloberfläche manifestieren. Zu diesem Zwecke werden normale menschliche Lymphocyten von freiwilligen, gesunden Spendern aus dem peripheren Blut gewonnen und ihre Oberfläche raster- und transmissionselektronenmikroskopisch (mit Hilfe von Abdrucktechniken) untersucht. Weiters wurden die menschlichen Lymphocyten bestimmten experimentellen Einflüssen (Antilymphocytenserum, Osmoseversuche) unterworfen und die Reaktionen an der Zelloberfläche studiert.

Bei den gewählten Gewinnungs- und Präparationsverfahren stellen sich die menschlichen Lymphocyten aus dem peripheren Blut zumeist als kugelige Körper mit einem Durchmesser zwischen 4 und 7 μm dar. Gelegentlich haben sie aber auch eine „birnenförmige“ Gestalt, wobei sie einen Schwanzteil (auch Uropod genannt) aufweisen, mit dem sie sich an andere Körper anheften können. An der Oberfläche der Lymphocyten kann man grundsätzlich zwei Arten von Differenzierungen unterscheiden, nämlich kleine (bis etwa 0,3 μm hohe) und größere (bis etwa 2 μm lange), fingerförmige Fortsätze, wobei jedoch bezüglich Größe und Anordnung dieser Erhebungen Übergänge möglich sind. Mehrfach kann ein gegenseitiger Kontakt der Lymphocyten über die langen Fortsätze beobachtet werden.

Nach Inkubation mit Antilymphocytenglobulin und Komplement kommt es zu einer Agglutination der Lymphocyten, zum Verschwinden der langen Fortsätze bei gleichzeitiger Vergröberung der Oberflächenstruktur und zum Auftreten von multiplen, verschieden großen, kraterförmigen Defekten in den Zellmembranen.

Unter dem Einfluß hypertoner Lösungen kommt es, je nach Einwirkungsdauer und Konzentration, zu einer entsprechend starken Schrumpfung der Zellen. Durch hypotone Lösungen kommt es zu einer entsprechenden Volumszunahme, die gleichzeitig mit einer entsprechenden Glättung der Zelloberfläche verbunden ist.

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Die elektronenmikroskopischen Untersuchungen wurden im Forschungszentrum für Elektronenmikroskopie der Hochschulen in der Steiermark durchgeführt. Für die großzügige Förderung möchten wir dem Leiter dieses Institutes, w. Hofrat Dr. F. Grasenick, für die technische Hilfe Ing. A. Aldrian und Ing. H. Waltinger sehr herzlich danken.

Die Beschaffung der für diese Untersuchung erforderlichen Geräte erfolgte mit dankenswerter Unterstützung durch den Jubiläumsfonds der Österreichischen Nationalbank und durch das Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung.

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Albegger, K.W., Tilz, G.P. Der menschliche Lymphocyt und seine Oberfläche. Arch Otorhinolaryngol 206, 319–335 (1974). https://doi.org/10.1007/BF00460285

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