Zur Stoffwechselphysiologie der Miracidien von Schistosoma mansoni während ihrer Aktivierung innerhalb der Eischale

Summary

1. The uptake or loss of water with eggs of Schistosoma mansoni occur in proportion to the osmotic gradient between the exterior medium and the interior of the egg.

2. The volume of eggs with inactivated miracidia in a sodium chloride solution of 1.4% amounts to 205·10³ μm³ on an average. Transferring into distilled water leads to an uptake of water and with it to an increase of volume to 272·10³ μm³.

3. A change of density is connected with the uptake of water. Eggs with inactivated miracidia have an average density of 1.1148. The corresponding value for activated eggs is 1.0984. The calculation from volume and density of the wet weights of inactivated and activated eggs result with 0.229 μg and 0.299 μg.

4. The dry weight is 0.102 μg per egg and 0.0285 μg per miracidium. For about 90% of all eggs an increase of the total water content of 0.127 μg by approximately 18% is enough to obtain activation.

5. In the course of one day a female of Schistosoma mansoni converts almost the amount of substance equalling its own dry weight for the production of eggs.

6. During the activation the water uptake of the eggs reaches about 90% of its final value after 5–10 min. It is finished after about 15 min in total. Within 5–10 min after the start of the water uptake it comes to an increase of the oxygen consumption, that advances in values from 0.5·10⁻³–2.4·10⁻³ μl/h of the inactivated egg by the 2.1–6.6 fold to the values of the activated egg between 2.7·10⁻³–6.3·10⁻³ μl/h measured in the individual egg.

7. The oxygen consumption of the inactivated egg per period is constant as well as the increase of the oxygen consumption after the water uptake. During the whole phase of the activation, the hatching process and after the hatching during the swimming activity this constancy is maintained. Hence is concluded (a) that the hatching in itself is not linked with oxygen consumption and (b) that the additionally needed energy for the cilia-activity is gained in an anaerobic way.

8. The process of the hatching mechanism of Schistosoma mansoni eggs as well as the connection between water uptake and metabolic change are discussed. As the most likely explanation for the latter based on the measured water uptake an influence of water on a change of conformation in e.g. proteins, lipoproteins, enzymes etc. again connected with a metabolic change, is assumed.

Zusammenfassung

1. Die Wasseraufnahme bzw. Wasserabgabe bei Eiern von Schistosoma mansoni erfolgt direkt proportional dem osmotischen Gradienten zwischen dem Außenmedium und dem Inneren des Eies.

2. Das Volumen der Eier mit inaktivierten Miracidien beträgt in einer Natriumchloridlösung 1,4% im Durchschnitt 205·10³ μm³. Überführung in destilliertes Wasser führt zu einer Wasseraufnahme und damit zu einer Volumenvergrößerung auf durchschnittlich 272·10³ μm³.

3. Mit der Wasseraufnahme ist eine Dichteänderung verknüpft. Eier mit inaktivierten Miracidien haben eine durchschnittliche Dichte von 1,1148. Der entsprechende Wert für aktivierte Eier beträgt 1,0984. Aus Volumen und Dichte errechnen sich die Naßgewichte für inaktivierte und aktivierte Eier mit 0,229 μg und 0,299 μg.

4. Das Trockengewicht liegt pro Ei bei 0,102 μg und pro Miracidium bei 0,0285 μg. Bei ca. 90% aller Eier genügt zur Aktivierung bereits eine Vermehrung des Gesamtwassergehaltes von 0,127 μg um etwa 18%.

5. Ein Weibchen von Schistosoma mansoni setzt im Laufe eines Tages für die Eiproduktion nahezu die Substanzmenge um, die seinem eigenen Trockengewicht entspricht.

6. Während der Aktivierung hat die Wasseraufnahme der Eier nach 5–10 min ca. 90% des Endwertes erreicht. Sie ist nach insgesamt etwa 15 min abgeschlossen. Innerhalb von 5–10 min nach Beginn der Wasseraufnahme kommt es zu einem Anstieg des Sauerstoffverbrauchs. Er steigt von Werten zwischen 0,5·10⁻³–2,4·10⁻³ μl/h des inaktivierten Eies um das 2,1–6,6-fache auf die Werte des aktivierten Eies zwischen 2,7·10⁻³–6,3·10⁻³ μl/h, gemessen an einzelnen Eiern.

7. Der Sauerstoffverbrauch pro Zeiteinheit ist beim inaktivierten Ei konstant. Nach der Wasseraufnahme kommt es zu einem Anstieg im Sauerstoffverbrauch, der wiederum pro Zeiteinheit konstant ist. Während der gesamten Phase der Aktivierung, des Schlüpfvorgangs und nach dem Schlüpfen während der aktiven Schwimmbewegungen bleibt diese Konstanz erhalten. Daraus folgt einmal, daß der Schlüpfvorgang selbst nicht mit Sauerstoffverbrauch gekoppelt ist, und zum zweiten, daß die für die Cilientätigkeit zusätzlich nötige Energie auf anaerobem Weg gewonnen wird.

8. Sowohl der Ablauf des Schlüpfmechanismus bei Eiern von Schistosoma mansoni als auch die Verknüpfungen zwischen Wasseraufnahme und Stoffwechseländerungen werden diskutiert. Als wahrscheinlichste Erklärung für letztere wird auf Grund der gemessenen Wasseraufnahme ein Einfluß des Wassers auf Konformationsänderungen an stofflichen Bestandteilen der Zellen, die wiederum mit Stoffwechseländerungen verbunden sind, angenommen.