Elektronenmikroskopische Untersuchungen zur Wirkung von Triaethylenmelamin (TEM) auf die Retina-Entwicklung der Alpenmolchlarve (Triturus alpestris)

  • Max Springer
Article

Zusammenfassung

Larven vonTriturus alpestris (Glaesner-Stadien 27, 34, 39 und 43) wurden 24 Std in einer Lösung von 10−4 g TEM/ml Leitungswasser gehalten und hierauf in reinem Leitungswasser weiter aufgezogen. Lichtmikroskopisch wurden in der Retina ein Verschwinden der Mitosen sowie eine Vergrößerung der teilungsbereiten Zellen beobachtet. Kern-Pyknosen und Zellzerfall ließen sich in den Differenzierungszonen feststellen. Die verschiedenen Entwicklungs-Stadien zeigten gegenüber TEM eine unterschiedliche Empfindlichkeit.

Elektronenmikroskopisch waren bereits 12 Std nach Beginn der TEM-Exposition Veränderungen in den Kernen der Retinazellen nachweisbar. Durch Einstülpen der Kernmembran und Verschmelzen von daraus entstandenen Bläschen wurden Fragmente aus dem sonst morphologisch normal erscheinenden Kern herausgelöst und schließlich abgebaut. Die Fragmentation griff üblicherweise auf den ganzen Kern über und führte zum Untergang der Zelle. In der Randzone der Retina vergrößerten sich die Zellen; ihre Kerne wurden gelappt und das Chromatin verlagerte sich teilweise an die Peripherie. Autolytische Prozesse begannen in einzelnen Zytoplasma-Arealen und griffen schließlich auf die ganze Zelle über. In TEM-behandelten Augen kam es zu einer starken Hypertrophie des Pigmentepithels, das längliche und runde Melanosomen und auffallend viele Prämelanosomen enthielt.

Der Wirkungsmechanismus von TEM wird mit demjenigen anderer alkylierender Zytostatika verglichen. Die Kernveränderungen und die autolytischen Vorgänge an den Retina-zellen sowie die Hypertrophie des Pigmentepithels werden diskutiert.

The effect of Triethylenmelamin (TEM) on the retinal development of the newt (Triturus alpestris): An electron microscopic study

Summary

Larvae ofTriturus alpestris (stages according to Glaesner: 27, 34, 39 and 43) were kept for 24 hours in a solution containing 10−4 gr Triethylenmelamin (TEM) per ml tap water. Thereafter, they were further grown in pure tap water. Light microscopically, a fading of mitotic figures and an enlargement of cells prepared to divide were observed within the retina. Pyknotic nuclei and cell death occured in the zones of cell differentiation. The various developmental stages were differently affected by TEM.

Electron microscopically, alterations of retinal cell nuclei were found to occur as early as 12 h after the onset of TEM- incubation. Fragments of nuclei which otherwise appeared morphologically normal were observed to develop by an invagination of the nuclear membrane and a subsequent fusion of the small vesicles which originated from the nuclear envelope. These fragments became completely digested. The fragmentation process eventually involved the entire nucleus and resulted in cell death.

In peripheral zones of the retina, cells became enlarged, their nuclei being lobulated and their chromatin becoming transposed towards the periphery. Autolytic processes were observed to start in particular areas of the cytoplasm and to extend all over entire cells. In TEM-treated eyes, the pigment epithelium became grossly hypertrophied. This epithelium impressed by elongated and round melanosomes and a surprisingly large number of premelanosomes.

The mechanism of TEM-effect was compared to that of other alkylating cytostatic drugs and discussed in connection with the observed cytological alterations.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

Literatur

  1. Andres, K. H.: Elektronenoptische Untersuchungen über Strukturveränderungen im Zytoplasma von Spinalganglienzellen der Ratte nach Bestrahlung mit 185-MeV-Protonen. Z. Zellforsch.60, 633–658 (1958).Google Scholar
  2. Arnold, J. M.: Organellogenesis of the cephalopod iridophore: Cytomembranes in development. J. Ultrastruct. Res.20, 410–421 (1967).Google Scholar
  3. Asford, T. P., Porter, K. R.: Cytoplasmic components in hepatic cell lysosomes. J. Cell Biol.12, 198–202 (1962).Google Scholar
  4. Bodenstein, D.: The effects of nitrogen mustard on embryonic amphibian development. J. exp. Zool.108, 93–125 (1948).Google Scholar
  5. Bodenstein, D.: Effects of radiomimetic substances on embryonic development, with special reference to nitrogen mustards. J. cell. comp. Physiol.43, Suppl. 1 179–205 (1954).Google Scholar
  6. Bodenstein, D., Goldin, A.: A comparison of the effects of various nitrogen mutard compounds on embryonic cells. J. exp. Zool.108, 75–92 (1948).Google Scholar
  7. Bodenstein, D., Kondritzer, A. A.: The effect of nitrogen mustard on nucleic acids during embryonic amphibian development. J. exp. Zool.107, 75–91 (1948).Google Scholar
  8. Caesar, R.: Elektronenoptische Beobachtungen bei der Autolyse in vivo. Verh. Dtsch. Ges. Path.45 Tagg, 278–283 (1961).Google Scholar
  9. Chardard, R.: Etude au microscope électronique de la reconstitution de la membrane nucléaire au cours de la telophase d'une orchidée. C. R. Acad. Sci. (Paris)250, 902–904 (1960).Google Scholar
  10. David, H.: Physiologische und pathologische Modifikationen der submikroskopischen Kernstruktur. I. Das Karyoplasma, Kerneinschlüsse. Z. mikr.-anat. Forsch.71, 412–541 (1964a).Google Scholar
  11. David, H.: II. Die Kernmembran. Z. mikr.-anat. Forsch.71, 526–550 (1964b).Google Scholar
  12. David, H.: III. Der Nucleolus. Z. mikr.-anat. Forsch.71, 551–586 (1964c).Google Scholar
  13. David, H.: Elektronenoptische Organpathologie. Berlin: VEB Verlag Volk und Gesundheit 1967.Google Scholar
  14. Dragomirow, N.: Über Indukation sekundärer Retinae im transplantierten Augenbecher bei Triton und Pelobates. Wilhelm Roux' Arch. Entwickl.-Mech. Org.134, 716–773 (1936).Google Scholar
  15. Duve, C. de: Structure and function of lysosomes. In: Funktionelle und morphologische Organisation der Zelle (hrsg. P. Karlson), S. 209–218, Berlin-Göttingen-Heidelberg: Springer 1963.Google Scholar
  16. Duve, C. de: Lysosomes and phagosomes. The vacuolar apparatus. Protoplasma (Wien)63, 95–98 (1967).Google Scholar
  17. Eppig, J. J., Jr.: Melanogenesis in Amphibia. 1. A study of the fine structure of the normal and phenylthiourea-treated pigment in Rana pipiens tadpole eyes. Z. Zellforsch.103, 238–246 (1970).Google Scholar
  18. Gillette, R., Bodenstein, D.: Specific developmental inhibitions produced in amphibian embryos by a nitrogen mustard compound. J. exp. Zool.103 (1946).Google Scholar
  19. Glaesner, L.: Normentafeln zur Entwicklungsgeschichte der Wirbeltiere Heft XIV. Entwicklungsstadien von Triturus vulgaris. Jena: Gustav Fischer 1925.Google Scholar
  20. Hempel, K. K. J., Lennartz, Maurer, W.: XX. Autoradiographische Untersuchung zum Eiweißstoffwechsel im Kern und Cytoplasma der normalen und durch Buttergelb cancerisierten Leberzelle. Beitr. path. Anat.126, 381–394 (1962).Google Scholar
  21. Herman, L., Fitzgerald, P. J.: The degenerativ changes in pancreatic acinar cells caused by DL-ethionine. J. Cell Biol.12, 277–296 (1962).Google Scholar
  22. Hope, J., Humphries, A. A., Bourne, G. H.: Ultrastructural studies on developing oocytes of the salamender Triturus viridescens. J. Ultrastruct. Res.10, 557–566 (1964).Google Scholar
  23. Klug, H., Lommatzsch, P., Hemke, S.: Submikroskopische Strukturveränderungen der Photorezeptoren nach Einwirkung ionisierender Strahlen. Strahlentherapie130, 391–406 (1966).Google Scholar
  24. Lane, N. J.: Spheroidal and ring nucleoli in amphibian oocytes. J. Cell Biol.35, 421–434 (1967).Google Scholar
  25. Liss, E.: Biochemische Grundlagen der Chemotherapie des Krebses. Wissen und Praxis, Bd.37, S. 3–22. Berlin: G. Lüttke 1964.Google Scholar
  26. Moyer, F.: Electronmicroscope observations on the origin, development, and genetic control of melanin granules in the mouse eye. In: The structure of the eye, p. 469–486, ed K. Smelser. New York-London: Academic Press 1961.Google Scholar
  27. Obika, M., Matsomoto, J.: Morphological and biochemical studies on amphibian bright-colored pigment cells and their pterinosomes. Exp. Cell Res.52, 646–659 (1958).Google Scholar
  28. Parsons, D. F.: An electron microscope study of radiation damage in the mouse oocyte. J. Cell Biol.14, 31–48 (1962).Google Scholar
  29. Parsons, D. F., Darden, E. B.: Optimal conditions for methacrylate embedding of certain tissues and cells sensitive to polymerization damage. Exp. Cell Res.24, 466–483 (1961).Google Scholar
  30. Romeis, B.: Mikroskopische Technik. München-Wien: R. Oldenburg 1968.Google Scholar
  31. Rugh, R.: The effect of ionizing radiations on amphibian development. J. cell. comp. Physiol.43, Suppl. 1 39–75 (1954).Google Scholar
  32. Salomon, J. C., Salomon, M., Bernhard, W.: Modifications des cellules du parenchyme hepatique du rat sous l'effet de la thiocétamide. Bull. Cancer49, 139–158 (1962).Google Scholar
  33. Schenk, R.: Schädigungen larvaler Tritonaugen durch Triaethylenmelamin. Verh. Schweiz. Anat., 21. Tagg. Freiburg 1955. Acta anat. (Basel)25, 402 (1955).Google Scholar
  34. Schenk, R., Töndury, G.: Der Einfluß von Cytostatica auf Wachstum und Differenzierung der Linsen larvaler Tritonaugen. Acta anat. (Basel)30, 725–738 (1957).Google Scholar
  35. Schmidt, C. G.: Derzeitiger Stand und Wirkungsmechanismen der Cytostatikabehandlung. In: Bock, H. E., Dold, U., Hrsg., Krebsforschung und Krebsbekämpfung, Bd. 9. 9. Tagg. des Dtsch. Zentralausschusses f. Krebsbek. u. Krebsforsch. München 1967, S. 309–343. München: Urban & Schwarzenberg 1967.Google Scholar
  36. Schroeder, H. E.: Melanin containing organelles in cells of the human gingiva. J. Periodont. Res.4, 1–18 (1969).Google Scholar
  37. Sotelo, J. R., Porter, K. R.: An electron microscope study of the rat ovum. J. biophys. biochem. Cytol.5, 327–342 (1959).Google Scholar
  38. Springer, M.: Die Ultrastruktur der Photorezeptoren in der Retina des Alpenmolches (Triturus alpestris). Arch. Klaus Stift. Vererb.-Forsch. 257–303 (1968/69) (Diss. 1970).Google Scholar
  39. Töndury, G.: Entwicklungsstörungen durch chemische Faktoren und Viren. Naturwissenschaften42, 312–319 (1955a).Google Scholar
  40. Töndury, G.: Einfluß chemischer Stoffe auf die embryonale Zelle. Bull. Schweiz. Akad. med. Wiss.11, 332–345 (1955a).Google Scholar
  41. Töndury, G.: Zur Wirkung chemischer Substanzen auf die Organogenese. In: Ergehnisse der medizinischen Grundlagenforschung, S. 714–722. Stuttgart: G. Thieme 1956a.Google Scholar
  42. Töndury, G.: Die kritischen Phasen in der Embryonalentwicklung und ihre Störung durch chemische Faktoren und Viren. Vjschr. naturforsch. Ges. Zürich101, 93–138 (1956b).Google Scholar
  43. Töndury, G.: Die sensiblen Phasen in der Embryonalentwicklung und ihre Störung durch chemische Faktoren. Medikamentöse Pathogenese fetaler Missbildungen, Symposium Liestal 1963, S. 2–20. Basel-New York: Karger 1964.Google Scholar
  44. Wartenburg, H.: Studien über die Oogenese der Amphibieneizelle. Z. Zellforsch.58, 427–486 (1962).Google Scholar
  45. Wheeler, G. P.: Studies related to mechanisms of action of cytotoxic alkylating agents: A review. Cancer Res.22, 561–588 (1962).Google Scholar
  46. Wrischer, M.: Elektronenoptische Untersuchungen der Zellnekrobiose. Protoplasma (Wien)60, 355–400 (1965).Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 1972

Authors and Affiliations

  • Max Springer
    • 1
  1. 1.Anatomisches Institut der Universität ZürichSchweiz

Personalised recommendations