Die Wirkungsmuster des Triäthylenmelamin (TEM) und ihre Behandlungsphasen-Spezifität während der Organogenese des Hühnerkeimes

Summary

The effects of TEM on the formation of the cartilaginous skeleton of limbs and trunk were investigated in cleared methylene blue preparations of 9–11 day chick embryos. Embryos were treated at 3 1/2, 4 or 4 1/2 days incubation (treatment groups I, II and III respectively). Details of the techniques, dosage effects, lethality and changes in external features have been given in a previous paper (Part I). Effects on the cartilaginous skeleton of the head will be considered in Part III.

The total pattern of skeletal alterations shows a marked correlation with the age at which the embryos were treated (treatment-phase specificity). The most distinct range of effects is seen in the foot skeleton. Within each treatment group, the cases can be arranged in a series according to their degree of malformation. The degree of malformation in other parts of the skeleton usually shows some correspondence whit that in the foot.

Skeletal changes within each of the three treatment groups may be characterized as follows: in thehind legs, the marginal rays of the autopodium are most sensitive to TEM treatment. In treatment group I, mainly the proximal part of the metatarsus and the marginal rays of the acropodium are reduced. The most severe case shows distal remainders of metatarsals II and III, with reduced numbers of phalanges, and a malformed remainder of the tarsus. In treatment group II, there is more reduction of the acropodium with heavier loss of the marginal rays; in severely affected cases, the reduction covers the whole metatarsus as well. In the most extreme case, there is only a remainder of the acropodial part of the Illrd ray immediately following the tarsus. In treatment group III, the zone of damage is further distal: with increasing degree of malformation phalanges together with the distal metatarsus tend to disappear, while the tarsus is less affected.

Within all three treatment groups, characteristic bendings of the metatarsus occur. Reduction of the digits occurs by proximo-distal fusion of adjacent phalanges, in a certain sequence. In the 1st ray, the basal phalanx fuses with the metatarsal. The IIIrd ray most rarely shows any reduction.

The long skeletal elements of the limbs also show alterations which are typical for each treatment group. In the fibula not only reductions occur following TEM-treatment, but also relative increases of its length (most frequently in treatment group III).

In thewing skeleton, which is less sensitive than that of the leg to TEM, the zones of damage again shift from proximal to distal with increasing age of treatment. Severely malformed embryos of group I show a bending forward and fusion of humerus and ulna, aplasia of the radius, and only slight alterations in the autopodium. In group II, there is more marked damage to the autopodium. In group III, the wing ends with remainders of metacarpals III and IV.

In thepelvic girdle the main alterations are: partial or total loss of the os pubis, and reduction of ischium and ilium. In thepectoral girdle, there is reduction or loss of coracoid and scapula. In thethorax, the sternum is reduced (its two anlagen may not having been fused) and there is loss or reduction of the sternal parts of the ribs, terminal reduction of vertebral parts of the ribs, great reduction or loss of the ribs of cervical 15 and thoracic 5, and loss of the uncinate processes. In thevertebral column, some vertebrae of the tail are missing, and in severely affected cases there are fusions of vertebral arches and other anomalies.

Apart from a minor abnormality of the foramen arteriae ophthalmicae (see Part III), the os pubis is the most sensitive cartilaginous skeletal element to TEM treatment between the 3rd and 4th days of incubation. At 4 1/2 days, the skeletons of the foot and wing are the most sensitive parts.

Zusammenfassung

• 1. Die Wirkungen des TEM auf die Ausbildung des knorpeligen Primordialskelettes der Extremitäten und des Rumpfes wurden an Methylenblau-Aufhellungspräparaten 9–11tägiger Hühnerkeime untersucht, die während der Organogenese (entweder am 3 1/2, 4. oder4 1/2. Bruttag) einmalig behandelt worden waren (Details über experimentelles Vorgehen, Dosiswirkung, Letalität, Veränderungen der Körpermaße, der äußeren Form und der Oberflächenstrukturen s. Teil I; die Befunde am Knorpelskelett des Kopfes folgen im Teil III dieser Reihe).

• 2. Die Gesamtheit der skeletalen Musterveränderungen zeigt für jede der drei Behandlungsgruppen einestrenge Behandlungsphasen-Spezifität.

• 3. Das Fußskelett weist das differenzierteste Schädigungsmuster auf und eignet sich daher am besten für die Anordnung der Einzelfälle jeder Behandlungsgruppe in eine nach Mißbildungsgraden geordnete Abänderungsreihe. Die Mißbildungsgrade der übrigen Skelett-elemente des Keimes entsprechen im allgemeinen (mehr oder weniger streng) denjenigen des Fußskelettes. Die Randstrahlen des Autopodiums reagieren am empfindlichsten auf die TEM-Behandlung. Bei starken Mißbildungsgraden fallen in proximo-distaler Richtung Abschnitte des Fußes aus. Diese Ausfälle liegen um so mehr distal, je später behandelt wurde. Die Zehenstrahlen-Reduktion vollzieht sich mit steigenden Mißbildungsgraden in einer bestimmten Reihenfolge. Auch beim Flügelskelett (das unempfindlicher gegen TEM-Behandlung ist als das Skelett der Hinterextremitäten) verschieben sich die Schädigungszonen mit zunehmendem Behandlungsalter von proximal nach distal. Die Langelemente der Extremitäten zeigen ebenfalls behandlungsphasen-spezifische Abänderungen. Die Fibula spricht nicht nur mit Reduktionen, sondern auch mit relativen Verlängerungen auf die TEM-Behandlung an.

• 4. Im folgenden sind die wichtigsten Veränderungen im Rumpfskelett aufgeführt.Beckengürtel: teilweiser oder ganzer Ausfall des Os pubis, Reduktionen von Ischium und Ilium.Schultergürtel: Reduktion oder Ausfall von Coracoid und Scapula (die Clavicula wird durch die Färbung nicht dargestellt).Brustkorb: Reduktion des Sternums (eventuell verbunden mit der Nichtvereinigung seiner beiden Anlagen), Reduktion oder Ausfall der sternalen Rippenteile, verschiedengradige terminale Reduktion der vertebralen Rippenteile, starke Reduktion oder Ausfall der Rippen von Cervical 15 und Thoracal 5, Verlust der Processus uncinati.Wirbelsäule: Ausfall einiger Schwanzwirbel, in stärker mißbildeten Keimen regionale Verschmelzungen von Wirbelbögen bzw. -körpern und andere Wirbelanomalien.

• 5. Wenn man von einer Feinabnormität des Foramen arteriae ophthalmicae absieht (s. Teil III), reagiert zwischen dem 3. und 4. Bruttag das Os pubis, am 41/2. Bruttag das Fuß- und Flügelskelett am empfindlichsten auf die TEM-Behandlung.