Behaviour of DNA, protein and acid hydrolases in response to thyroxine in isolated tail tips ofXenopus-larvae

Summary

Analysis of factors influencing survival of tail tips ofXenopus larvae “in vitro” has shown that prevention of infection by antibiotic pretreatment of donor tadpoles and amputated tips is most critical. In tail tips exceeding not more than 1/3 of the body length, maintenance of N-content and regenerative capacity are superior in Niu-Twitty and Steinberg's saline than in Holtfreter's solution, all media being supplemented by 0.04 % sulfathiazole. Addition of nutrient ingredients to saline (glucose, Parker's medium 199, serum protein) does not improve viability of tail explants.

In isolated tail tips 2.5×10⁻⁷M L-thyroxine (T₄) induces involution “in vitro”, resulting in losses of about 85% in DNA and 70% of protein respectively after 12 days of treatment. A significant decrease in DNA occurs after three days, and for protein after 6 days of hormone treatment, when tail fins are almost fully resorbed.

Statistical analysis of the regression curves for decrease in DNA and protein, produced by different concentrations of T₄, indicates the presence of an upper threshold (2.5×10⁻⁷M) and a lower threshold (2.5×10⁻⁸M) of sensitivity to hormone. Intermediate concentrations affect the latency time required for onset of DNA and protein loss, lengthening it at lower concentration.

In tail tips exposed to 2.5×10⁻⁷M T₄ a concurrent rise in activity of cathepsins, DNase and acid phosphatase has been demonstrated. The specific activities of these acid hydrolases are significantly higher in T₄-treated tails after four days of hormone administration, this response proceeding detectable loss in protein by two days. Extent and duration in the rise of activity are characteristic for each enzyme, the increase in both specific and total activities being highest for cathepsins, intermediate for DNase and lowest for acid phosphatase.

Zusammenfassung

Die Untersuchung der für das Überleben von isolierten Schwanzspitzen vonXenopus-Larven wesentlichen Kulturbedingungen hat ergeben, daß die Verhütung von Infektionen durch Vorbehandlung der Kaulquappen und der amputierten Schwanzspitzen für den Erfolg entscheidend ist. Schwanzspitzen, deren Länge 1/3 der Körperlänge der Kaulquappen nicht überschreitet, zeigen einen geringeren Verlust an N-haltigen Stoffen und ein besseres Regenerationsvermögen in Niu-Twitty- und Steinberglösung gegenüber der Lösung nach Holtfreter, obwohl alle Medien 0,04% Sulfathiazol enthalten. Zusatz von Nährstoffen (Glucose, Parker's Medium 199, Serumprotein) ergeben keine Verbesserung der Überlebensfähigkeit.

In isolierten Schwanzspitzen bewirken 2,5×10⁻⁷M L-Thyroxin (T₄) die Rückbildung „in vitro“, wobei im Verlaufe von 12 Tagen der DNS-Gehalt um 85% und derjenige an Protein um 70% sinkt. Der DNS-Verlust ist bereits nach 3 Tagen signifikant, während eine signifikante Abnahme an Protein erst nach 6 Tagen Hormonbehandlung nachgewiesen werden kann, wenn die Flossensäume bereits resorbiert sind.

Aufgrund der statistischen Analyse der für den DNS- und Proteinverlust in Abhängigkeit von verschiedenen T₄-Konzentrationen ermittelten Regressionsgeraden ergeben sich folgende Aussagen: 2,5×10⁻⁷ M repräsentiert die obere und 2,5×10⁻⁸ M T₄ die untere Empfindlichkeitsschwelle. Innerhalb dieses Bereiches zeigt die Latenzzeit für den Beginn der DNS -und Proteinabnahme, nicht aber die Geschwindigkeit des Involutionsprozesses eine Konzentrationsabhängigkeit, indem die Latenzzeit mit fallender T₄-Konzentration zunimmt.

Unter der Einwirkung von 2,5×10⁻⁷ M T₄ nimmt in den Schwanzspitzen die Aktivität von Kathepsinen, DNase und saurer Phosphatase gleichzeitig zu. Die spezifische Aktivität dieser sauren Hydrolasen ist bereits nach 4 Tagen Hormonbehandlung signifikant erhöht, während ein signifikanter Proteinverlust erst am 6. Tag der Behandlung nachgewiesen werden kann. Ausmaß und Dauer der Aktivitätszunahme sind für jedes Enzym charakteristisch; die Zunahme der spezifischen und Gesamtaktivität ist am größten bei den Kathepsinen, etwas geringer bei der DNase und am niedrigsten bei der sauren Phosphatase.