Elektronenoptische Untersuchungen an den Nierentubuli (Malpighische Gefäße) von Drosophila melanogaster

Summary

In Drosophila melanogaster, different electron-dense substances injected into larval hemolymph are transported to the lumen of renal tubules by all four segments of the renal tubules. In the initial segment, responsible for primary urine formation, 3-hydroxykynurenine, gold chloride, colloidal silver, and hemoglobin are transported by “cytopempsis”: here all substances penetrate the basal membrane, are concentrated in large basal folds of the cell membrane, and are further transported by vesicles. During transcellular passage, the vesicle contents are concentrated enough to crystallize. Iron polysaccharide, however, is first taken up by the cytoplasm, where it is concentrated and transported to the tubule lumen by newly-formed endoplasmic reticulum. In the other segments, the above substances are similarly transported to the lumen of renal tubules, but in these cases larger complexes of accumulations are formed from basal infoldings of the cell membrane. These complexes are mostly surrounded by a secondary membrane and, probably due to water uptake, may enlarge enormously during passage to the tubule lumen. A secondary membrane is not formed in the case of hemoglobin or gold chloride. During transcellular passage, the osmolality of vesicle contents approaches that of the fluid within tubule lumen. In the lumen of the initial segment the primary urine is mainly crystalline; the concentration is lower in the lumen of other segments. Substances can be detected within the lumen of the main tubule segment as soon as 1 minute after injection.

Zusammenfassung

Verschiedene elektronendichte Stoffe, die in die larvale Haemolymphe von Drosophila melanogaster injiziert wurden, werden von sämtlichen vier Abschnitten der Malpighischen Gefäße in das Gefäßlumen transportiert. Das Anfangsstück, das für die Bildung des Primärharnes verantwortlich ist, befördert 3-Hydroxykynurenin, Goldchlorid, kolloidales Silber und Haemoglobin durch Cytopempsis. Dabei penetrieren diese Stoffe die Basalmembran, gelangen in die erweiterten basalen Zellmembraneinfaltungen, werden hier konzentriert und mittels Vesikel weiter transportiert. Während der transzellulären Passage kann der Vesikelinhalt bis zum Auskristallisieren konzentriert werden. Eisenpolysaccharid tritt dagegen erst in das Grundcytoplasma ein, wird hier konzentriert und dann durch neugebildete Kanäle des endoplasmatischen Retikulums eingeschlossen und weiter transportiert.

Die übrigen Anteile der Malpighischen Gefäße transportieren die injizierten Stoffe in ähnlicher Weise, jedoch können sich größere Membrankomplexe der basalen Einfaltungsräume, bzw. mehrere Kanäle des endoplasmatischen Retikulums mit den darin befindlichen konzentrierten Substanzen ablösen. Diese werden in den meisten Fällen von sekundären Membranen umhüllt und zum Gefäßlumen geleitet. Die Sekundärvesikel blähen sich dabei (durch Wasseraufnahme?) stark auf. Beim Transport von Haemoglobin und z.T. auch von Goldchlorid unterbleibt die Umhüllung durch eine sekundäre Membran.

Der Inhalt der Vesikel wird während der Passage jeweils der Osmolalität der Flüssigkeit im Gefäßlumen weitgehend angepaßt. Im Lumen des Anfangsstückes liegt der Primärharn vorwiegend kristallin vor, im übrigen Gefäßlumen ist die Konzentration wesentlich geringer. Im Hauptstück können injizierte Stoffe bereits 1 min p. i. an das Lumen abgegeben werden.