Untersuchungen mittels Röntgenbestrahlung über den Radula-Ersatz der NacktschneckeLimax flavus L.

Summary

• 1. The naked snailLimax flavus L. has a radula with longitudinal rows of uniform teeth and cross-rows of teeth with a gradually changing form towards the radula's edge in regular succession, (Fig. 1). The individual tooth sits on the front part of a basal plate. This lies on the radula membrane (Fig. 2).

• 2. The radula is constantly shortened at its frontal end and is continuously renewed at the rear end of the radula gland. — This is an epidermal fold of the mouth cavity. At this place of radula-development lies a region of large secretion-cells, the odontoblasts. These are arranged together in groups (Fig. 10, 11 and 13). Each longitudinal toothrow with the underlying membrane, is produced by one group of odontoblasts. Each group for a lateral tooth in the medial region of the radula consists of 15 cells. During the substitution of the cross-row processes of developing teeth in the medial part get more and more ahead of those at the edge.

• 3. In an odontoblasts-group one finds division of labour. The front cells produce membrane material and the basal plate. The rear cells of the group produce the tooth. During the formation of the tooth the rear cells change their apical surface profile. The form of the tooth's upperside corresponds to the apical profile of cells at the beginning of secretion (Fig. 14a, 15a, b). The form of the tooth's furrow responds to that of the apical odontoblasts-profile at the end of secretion (Fig. 14b, 15c). The odontoblasts are exclusively responsible for the definitive shape of the tooth.

• 4. After a single whole-body X-irradiation of young snails (dosis-range: 8,050–130,000 R, Table 2) a characteristically changed pattern of teeth arises. A region of cross-rows, following each other closer than normal, extends across the radula (Fig. 4, 80,500 R). The condensation of cross-rows depends on the dosis (Fig. 8, broken-lined graph). Slides show an abnormal form and irregular position of teeth and their basal plate (comp. Fig. 2a, b and 17).

• 5. The radula replacement system shows great resistance against X-rays. Up to a dosis of 113,000 R it is able to recover. It can again develop more or less normally formed and situated teeth and basal plates. Only after a dosis of 130,000 R (LD₁₀₀:6 days, Table 2) odontoblasts do not recover, although they produce up to 9 cross-rows before the death of the snails.

• 6. After irradiation of a snail's body with 64,400 R, the head being shielded, the radula remains without traces of this treatment (comp. Fig. 5, whole-body X-irradiation with 64,400 R).

• 7. After irradiation with low R-dosis an insignificant defect-streak develops across the radula. This was used as time-mark in order to count the cross-rows which have grown until preparation of the radula or setting of a second defect-mark. Hereby an average rate of replacement per day can be established, which may be looked upon as normal. The rate of 3.1 cross-rows per day with 48 day old snails falls to 1.4 cross-rows per day with 1 to 2.5 year old animals (Fig. 7, drawn-out graph). The average normal tooth-length increases with the age (Fig. 7, broken-lined graph).

• 8. To examine the effect of rising R-dosis on the rate of replacement, the cross-rows are counted which developed within 12 days after exposure (dosis: 8,050–80,500 R, Table 2 a–e). The number of cross-rows is reduced with rising dosis (Fig. 8, drawn-out graph).

• 9. After irradiation with 96,600 and 113,000 R groups of young snails were killed in periods of 12–168 hours after exposure (Fig. 9) to determine the actual daily replacementrate of cross-rows resulting to a high dosis. In the first 24 hours after 113,000 R the radula replacement is strongly reduced (Fig. 9, drawn-out graph). From 24–168 hours about 2.0 new cross-rows developed daily, compared to a normal rate of 2.9 cross-rows daily in animals of the same age. The pattern of malformation in the radula after a high dosis develops with slackened but very continuous replacement-rate of rows (comp. Fig. 9, broken-lined graph for 96,600 R).

• 10. In the epithelium at the back of the radula gland one finds several very different damages. The mitotically very active proliferation zones directly anterior and posterior to the odontoblasts-zone are considerably damaged. From 96 hours after exposure, there can be found lots of pycnotic nuclei (Fig. 18b). Extensive gaps appear in the tissue. On the other hand the odontoblasts-zone has a great compatibility against X-rays. Even 168 hours after exposure the odontoblasts are found to be completely existant. They were able to develop 12–15 cross-rows after irradiation. Merely the appearence of the odontoblasts changes. The front cells of the odontoblasts-group are lower, the posterior ones slimmer than normal. The number of radula glands with changed odontoblasts increases up to 96 hours after exposure, and decreases again until 168 hours after exposure.

• 11. The irregular slim rear odontoblasts have a narrowed apical area for tooth-formation (comp. Nr. 3 of the summary). Thus the tooth produced by these cells is shorter than normal.

• 12. The hypothesis of odontoblast-substitution states that the cells which develop the radula are continuously replaced by cells of the end-epithelium lying behind the odontoblasts-zone. After irradiation with 113,000 R replacement can not have taken place, as the tissue directly anterior and posterior to the odontoblasts-zone was extremely damaged. The odontoblasts were permanently active during the time of experiment, 168 hours after exposure. Finally they could again produce regular teeth. These findings supportthe hypothesis of the permanenec of odontoblasts.

Zusammenfassung

• 1. Bau und Ersatz der normalen Radula vonLimax flavus werden beschrieben. Die Zahnbildungsvorgänge für eine Querreihe von Zähnchen laufen von der Radula-Mitte zu den -Rändern zeitlieh immer mehr voraus. Jede Zahnlängsreihe mit darunterliegendem Membrananteil wird voneiner Odontoblasten-Gruppe in Arbeitsteilung produziert. Eine solche Baugruppe für den mittleren Seitenzahnbereich der Radula besteht aus 15 Zellen. Die vorderen Zellen erzeugen Membranmaterial und die Basalplatte. Die hinteren Zellen erzeugen den Zahnaufsatz. Sie ändern dabei ihr apikales Oberflächenprofil. Die Form des Zahnrückens entspricht dem apikalen Profil der Zellen zu Beginn der Sekretion, die Form der Zahn-Hohlkehle entspricht ihrem apikalen Profil zu Ende der Sekretion (Abb. 14, 15). Ausschließlich die Odontoblasten geben dem Zahn seine endgültige Gestalt.

• 2. Nach einmaliger Totalbestrahlung mit mittlerer bis hoher Dosis (Tabelle 2) entsteht ein charakteristisch abgeändertes Zähnchenmuster. Die Verdichtung der Querreihen ist dosisabhängig. Nach demSchnittpräparat ergibt sich die Reihendrängung aus abnormem Bau und abnormer Stellung der Zähne und ihrer Basalplatte. Das Radula-Ersatzsystem ist sehr strahlenresistent, es vermag wieder annähernd normal gebaute und gelagerte Zähne und Basalplatten auszubilden. Erst nach einer Dosis von 130000 R (LD₁₀₀:6 Tage) erholen sich die Bildungszellen nicht mehr. Sie produzieren aber vor dem Absterben der Tiere bis zu 9 Querreihen.

• 3. Eine Bestrahlung des Schneckenkörpers mit 64400 R beiabgeschirmtem Kopf mit Radulascheide hinterläßt in der Radula keine Spuren.

• 4. Der geringfügige Defektstreifen nach Bestrahlung mit niedriger R-Dosis ist als Zeitmarke benutzt worden, um die bis zur Präparation der Radula oder bis zum Setzen einer 2. Defektmarke ausgebildeten Querreihen zu zählen. Einedurchschnittliche tägliche Ersatzrate, die als normal angesehen werden darf, fällt von 3,1 Querreihen bei 48tägigen Jungschnecken auf 1,4 pro Tag bei ausgewachsenen, 1–2,5 Jahre alten Tieren. Die mittlere normale Zahnlänge steigt mit dem Alter an.

• 5. Um die Wirkung der Dosis (8050–80500 R) auf die Ersatzrate zu prüfen, sind die in 12 Tagen nach Exposition gebildeten Querreihen ausgezählt worden. Die Zahl der Querreihen verringert sich mit steigender Dosis. Nach Bestrahlung mit 96600 und 113000 R sind Gruppen von jungen Schnecken in Zeitabständen von 12–168 h nach Exposition abgetötet worden, um dentatsächlichen täglichen Reihenzuwachs nach hoher Dosis zu bestimmen. Von 24–168 h werden täglich etwa 2,0 neue Querreihen ausgebildet gegenüber normal 2,9. Das Mißbildungsmuster entsteht also bei verlangsamtem, aber sehr kontinuierlichem Reihenzuwachs.

• 6. Im Epithel der hinteren Radulascheide treten nach 113000 R sehr unterschiedliche Schäden auf. Die mitotisch sehr aktiven Proliferationsbereiche unmittelbar vor und hinter dem Odontoblasten-Gürtel sind sehr stark geschädigt. Ab 96 h nach Exposition liegen in ihnen Massen von pyknotischen Kernen, und es entstehen ausgedehnte Lücken im Gewebeverband. DerO- Gürtel ist dagegen sehr strahlenverträglich. Auch im ältesten untersuchten Tagesstadium, 168 h nach Exposition, sind die Bildungszellen noch vollständig vorhanden. Sie haben nach der Bestrahlung 12–15 Querreihen ausbilden können. Lediglich dasAussehen der Odontoblasten ändert sich. Die vorderen Zellen einer Baugruppe werden niedriger, die hinteren wesentlich schlanker als normal. Diese besitzen eineeingeengte apikale Zahn-Bildungsfläche; der von ihnen produzierte Zahn wird deshalb kürzer als normal. Der Anteil an Radulascheiden mit dem entsprechend veränderten Odontoblasten nimmt bis 96 h nach Exposition zu und danach bis 168 h nach Exposition wieder ab.

• 7. Nach der Hypothese des Odontoblasten-Ersatzes würden die Radula-Bildungszellen ständig durch Zellen des hinter dem Odontoblasten-Gürtel gelegenen Endepithels ersetzt. Nach der Bestrahlung mit 113000 R kann jedoch ein Ersatz nicht stattgefunden haben, da die Gewebe unmittelbar vor und hinter demO-Gürtel sehr stark strahlengeschädigt sind. Die Odontoblasten waren also im Untersuchungszeitraum, 168 h,permanent tätig. Zuletzt konnten sie wieder annähernd normale Zähne bilden. Diese Befunde stützen die Gegenthese von derPermanenz der Odontoblasten.