Untersuchungen über die anisotrope Toluidinblaufärbung der Glykokalyx

Summary

The study was concerned with the molecular structure of the erythrocyte membrane and its anisotropic staining with toluidine blue.

Enzymatic or chemical degradation impairs the topo-optical staining. Decreased anisotropy results also from digitonin treatment of glutaraldehyde fixed cells. Incubation in a mixture of chloroform and methanol abolishes the anisotropic staining with toluidine blue, but it has been restored by the aldehyde bisulfite-procedure. The efficacy of a treatment with chloroform-methanol is greatly reduced in the case of agglutinated erythrocytes. The reversibly collapsed glycocalyx is devoid of topo-optical staining.

The findings refer to the spatial orientation of glycoproteins at the cell surface. Degradation or loss and rearrangement, respectively, change the glycocalyx structure and likewise deteriorate the conditions for the anisotropic staining. Alterations of the lipid layer of the membrane may result in similar effects. There was, however, no indication of an intercalation into the lipid layer of dyestuff molecules. In conclusion, the topo-optical toluidine blue staining is considered a powerful method aiding studies of the glycocalyx of erythrocytes (and presumably of other types of cells too).

Zusammenfassung

An der Erythrocytenmembran wird die Beziehung zwischen anisotroper Toluidinblaufärbung und Membranstruktur untersucht.

Enzymatischer oder chemischer Abbau der Glykokalyx stört die topo-optische Färbung. Eine Abschwächung wird auch durch Digitoninbehandlung Glutaraldehyd-fixierter Zellen erzielt. Durch Chloroform-Methanol-Inkubation wird die anisotrope Toluidinblaufärbung gelöscht, aber sie kann nach Aldehyd-Bisulfitbildung wieder nachgewiesen werden. An agglutinierten Erythrocyten ist die Wirkung einer Chloroform-Methanol-Behandlung stark eingeschränkt. Die reversibel kollabierte Glykokalyx zeigt keine topo-optische Färbung.

Die Befunde werden als Hinweis auf die Bedeutung der räumlichen Orientierung der Glykoproteine an der Zelloberfläche gedeutet. Störungen im Aufbau der Glykokalyx durch Hydrolyse bzw. Verlust oder durch Umverteilung von Komponenten verändern die Bedingungen für die anisotrope Toluidinblaufärbung. Eingriffe an der Lipidschicht können mit solchen Veränderungen einhergehen; für die Interkalation von Farbstoffmolekülen in die Lipidschicht ergab sich jedoch kein Anhalt. Die topo-optische Färbung mit Toluidinblau wird auf Grund dieser Ergebnisse als geeignetes Verfahren zur Untersuchung der Glykokalyx von Erythrocyten (und vermutlich auch anderer Zellen) angesehen.