Ein Dopa-oxidierendes Ferment in den Schalendrüsen vonMicrodalyellia fairchildi (Turbellaria, Neorhabdocoela)

Summary

A Dopa (L-3,4-dihydroxyphenylalanine) oxidizing enzyme was demonstrated in the shell gland ofMicrodalyellia fairchildi (Graff) by cytochemical methods. A positive reaction was shown by one of the two cell types of the gland. These cells are flasklike and arranged in two bundles entering the ovovitelloduct at its proximal part. On testing they are conspicuously blackened due to the formation of dopa melanin. The enzyme does not oxidize catechol, the main substrate of phenoloxidase in the vitelline cells. The enzyme of these cells is unable to process dopa. In contrast to many phenoloxidase systems, including that of the vitelline cells, the oxidizing enzyme of the shell gland could not be inhibited by heavy metal chelating agents (diethyldithiocarbaminate, potassium cyanide). Furthermore, enzyme activity is retained only after fixation with alcohol, whereas formalin fixatives obviously inactivate the enzyme. An intense darkening of the cells depends on the presence of an appropriate quantity of the enzyme. The enzyme content varies due to its periodic release, which is in narrow conjunction with egg formation. The blackening of the cells is most conspicuous about two hours before depletion. Thereafter, melanin was demonstrated as a dark cloud surrounding the ovum and the vitelline cells in the uterus. If the reproductive rate of the animals is high, there is only a weak reaction. After slowing down egg production by deprivation of food, melanin formation is enhanced, indicating the increased accumulation of the enzyme. No further precursors of sclerotin (phenolic substances, NH₂-rich proteins) present in the vitelline cells were found in the cells of the shell gland. These results clearly show that one cell type of the shell gland ofMicrodalyellia is involved in the sclerotization process of eggshell formation. As the oxidase of these cells and the phenoloxidase of the vitelline cells apparently differ in the substrate spectra, it is assumed that the oxidation of a phenolic compound which initiates sclerotization is a two-step process.

Zusammenfassung

Mittels cytochemischer Untersuchungen wird ein Dopa (L-3,4-Dihydroxiphenylalanin) oxidierendes Ferment in den Schalendrüsen vonMicrodalyellia fairchildi (Graff) nachgewiesen. Zwei Gruppen langgestielter Drüsenzellen, die in den proximalen Abschnitt des Oovitellodukt einmünden (Zelltyp 1), werden durch Bildung von schwarzem Dopa-Melanin intensiv gefärbt. Das Ferment dieser Zellen oxidiert nicht Brenzcatechin, das Substrat der Phenoloxidase der Vitellocyten. Diese Phenoloxidase vermag ihrerseits Dopa nicht umzusetzen. Das Schalendrüsenferment ist im Gegensatz zur Phenoloxidase der Vitellocyten und vieler anderer Phenoloxidase-Systeme nicht hemmbar mit Schwermetallinhibitoren (Diäthyldithiocarbaminat, Kaliumcyanid). Ferner wird die Aktivität der Ferments nur nach alkoholischer Fixierung, nicht bei Verwendung formalinhaltiger Fixierungsmittel erhalten. Die Intensität, mit der die Drüsenzellen gefärbt werden, hängt von der vorhandenen Fermentmenge ab. Das Ferment wird im Rhythmus der Eibildung sezerniert, und zwar zu Beginn der Einwanderung von Eizelle und Dotterzellen in den Uterus. Etwa zwei Stunden vor der Eibildung ist die Nachweisreaktion in den Drüsen am stärksten, unmittelbar danach ist das Ferment im Uterus nachweisbar. Bei Tieren mit hoher Eibildungsrate ist meist nur eine schwache Anfärbung der Drüsen möglich. Verlängert man die Periode zwischen zwei Eibildungsvorgängen, indem man den Tieren Futter entzieht, verstärkt sich die Nachweisreaktion erheblich, bedingt durch Ansammlung einer größeren Fermentmenge. Tests für andere Sklerotinkomponenten (Phenole, basische Proteine), die in den Vitellocyten vorkommen, waren für die Schalendrüsen negativ. Die Ergebnisse zeigen, daß die Schalendrüsen vonMicrodalyellia an den Sklerotisierungsvorgängen der Eischalenbildung unmittelbar beteiligt sind. Da sich die Oxidasen der Schalendrüsen und der Vitellocyten gegenüber Brenzcatechin und Dopa unterschiedlich verhalten, ist es möglich, daß die Oxidation einer phenolischen Substanz, mit der die Sklerotisierung der Eihülle beginnt, in zwei aufeinanderfolgenden Schritten erfolgt.