Histochemische, elektronenmikroskopische und biochemische Untersuchungen über die ATPasen im Vormagenepithel der Ziege

Summary

Light- and electron microscopical studies were carried out to demonstrate ATPases activated by Mg⁺⁺, by (Mg⁺⁺-Na⁺-K⁺), and by Ca⁺⁺. Histological sections showed clear differences of the activity of Mg⁺⁺- and Ca⁺⁺-stimulated ATPases in the light microscope in different layers of the epithelium as well as in different areas of the forestomach. The deeper layers reacted more intensely than the superficial ones. The intensity of the reaction (which depends on incubation time) in the omasal epithelium was stronger than in the lamina epithelialis of the reticulum and much stronger than in the lamina epithelialis of the rumen. In the electron microscope, the reaction products of the ATPase appeared on the outer surface of cell membranes (plasmalemmata). No deposits of the reaction products were observed on those areas of the cell membranes, which are involved in the formation of desmosomes and semidesmosomes. The basal parts of the basal cells were also free from reaction products. As for the distribution and ultrastructural localisation of the deposits, no differences were observed among the ATPase stimulated by Mg⁺⁺, (Mg⁺⁺-Na⁺-K⁺), and Ca⁺⁺.

Using the technique of Coleman et al. (1967), the cell membranes of ruminal epithelium were isolated. Biochemical assays of the enzymes were carried out. The quantity of cell membranes obtained was 0.3% of the whole homogenate, when compared with 5′-nucleotidase, which is the typical enzyme of plasmalemmata. The biochemical enzyme assays showed that, besides Mg⁺⁺- and Ca⁺⁺-dependent ATPases, a (Na⁺-K⁺)-dependent transport ATPase exists in the cell membranes of ruminal epithelial cells.

Zusammenfassung

Am Epithel der drei Vormägen der Ziege wurden licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen über den Nachweis der Mg⁺⁺-, (Mg⁺⁺-Na⁺-K⁺)- und der Ca⁺⁺-aktivierbaren ATPasen durchgeführt. Bereits an lichtmikroskopischen Präparaten wurde festgestellt, daß sich deutliche Unterschiede in der Enzymaktivität der Mg⁺⁺- und Ca⁺⁺ stimulierbaren ATPasen sowohl für die einzelnen Epithelschichten als auch für die verschiedenen Bereiche der Vormägen nachweisen lassen; die tiefen Epithellagen reagieren stets stärker als die oberflächlichen. Ferner ist die in hohem Maße von der Inkubationszeit abhängige Reaktionsstärke im Epithel des Blättermagens größer als in der Lamina epithelialis des Netzmagens und vor allem in jener des Pansens. Bei dem elektronenmikroskopisch geführten Nachweis der ATPasen zeigt sich, daß die Reaktionsprodukte an der Außenseite der Zellmembranen liegen. Frei von Niederschlägen sind alle Zellmembranabschnitte, die sich an der Bildung der Desmosomen und Halbdesmosomen beteiligen sowie die basalen Abschnitte der Basalzellen.

Im Hinblick auf die Verteilung und feinstrukturelle Lokalisation konnten keine Unterschiede zwischen den Mg⁺⁺-, Ca⁺⁺- und (Mg⁺⁺-Na⁺-K⁺)-aktivierbaren ATPasen beobachtet werden.

In Anlehnung an die Methode nach Coleman u.a. (1967) wurden Zellmembranen von Pansenepithelzellen isoliert und an diesen biochemische Enzymbestimmungen durchgeführt. Die Ausbeute der gewonnenen Zellmembranen betrug, gemessen anhand der 5′-Nukleotidase, dem Leitenzym für Plasmamembranen, gegenüber dem eingesetzten Gesamthomogenat 0,3%. Die mit diesem Verfahren durchgeführten biochemischen Enzymbestimmungen erbrachten den Nachweis, daß in den Plasmamembranen der Pansenepithelzellen neben der Mg⁺⁺- und Ca⁺⁺-aktivierbaren auch eine (Na⁺-K⁺)-abhängige Transport-ATPase vorkommt.