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Die dünnen und die dicken Muskelfasern des Zwerchfells der Ratte

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Zeitschrift für Zellforschung und Mikroskopische Anatomie Aims and scope Submit manuscript

Summary

Existing information on mammalian muscle fibers with “Fibrillenstruktur” and of those with “Felderstruktur” (Krüger) is in part contradictory. The present study reveals in the thin fibers (Felderstruktur) of the rat diaphragm, mitochondrial grids at the level of each I-disc. These are joined by means of longitudinal connections to form a continuous three-dimensional mitochondrial framework. In the thick fibers (Fibrillenstruktur) the mitochondria form only discontinuous nets or sieves in each isotropic layer of the sarcomere. In thick fibers the amount of mitochondrial material relative to total fiber volume is only about 1/2 of that in thin fibers. Furthermore, the thick fibers contain less glycogen and no lipid in the form of droplets. The T-systems differ in appearance in the contracted and in the expanded state of the fiber. This suggests the extension of the concepts on properties of membranes derived from membrane models to include the triads. The various components of the interfibrillar space are brought into functional relationship to the acjacent structures.

Zusammenfassung

Einleitend wird auf die vielfältigen, z.T. sich widersprechenden Resultate über die gefelderten und fibrillären Muskelfasern der Wirbeltiere hingewiesen.

In den Befunden wird gezeigt, daß in den dünnen Muskelfasern des Zwerchfells der Ratte in I gelegene Mitochondrienroste durch longitudinale Verbindungen zu einem Gerüst verbunden sind. Die Mitochondrien der dicken Fasern beschränken sich auf unverbundene Netze in den isotropen Schichten der Sarkomere. Der prozentuale Anteil der Mitochondrien am Gesamtfaservolumen ist bei den dicken Fasern bis zur Hälfte geringer als bei den dünnen. Außerdem erhalten sie weniger Glykogen und kein Fett in Tropfenform.

Anhand der Abstände der Myosinfäden wird der Mindestabstand der in Z quadratisch angeordneten Aktinfilamente berechnet.

Die unterschiedlichen Formen des T-Systems in kontrahiertem und gedehntem Zustand der Faser sind Anlaß, die an Membranmodellen gewonnenen Vorstellungen über die Membraneigenschaften auf die Triaden zu übertragen.

Die verschiedenen Anteile des interfibrillären Raumes werden zu den sie umgebenden Strukturen in funktionelle Beziehung gesetzt.

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Literatur

  • Andersson-Cedergren, E.: Ultrastructure of motor end plate and the sarcoplasmic components of mouse skeletal muscle fibers. J. Ultrastruct. Res., Supp. 1, 1–191 (1959).

    Google Scholar 

  • Atwood, H. L., and B.S.D. Raj: Tension development and membrane responses in phasic and tonic muscle fibers of a crab. J. Cell comp. Physiol. 64, 1, 55–72 (1964).

    Google Scholar 

  • Birckhoff, H. D.: Die Zellstrukturen des Dünndarmepithels in ihrer Abhängigkeit von der physikalisch-chemischen Beschaffenheit des Darminhalts. IV. Elektrolyt-Kationen Na, Mg, Ca als Chloride in blutisotonischen wäßrigen Lösungen. Z. Zellforsch. 56, 515–539 (1962).

    PubMed  Google Scholar 

  • Documenta Geigy: Wissenschaftliche Tabellen, 6. Aufl. Hrsg. J. R. Geigy A.G., Basel 1960.

  • Engelhardt, A.: Über den helicoiden Bau menschlicher Augenmuskelfasern. Anat. Anz. 101, 233–236 (1955).

    PubMed  Google Scholar 

  • Ernst, E.: Biophysics of the striated muscle. Budapest: Akademinai Kiado 1963.

    Google Scholar 

  • Franzini-Armstrong, Cl., and K. R. Porter: The disc of sceletal muscle fibrils. Z. Zellforsch. 61, 661–672 (1964).

    PubMed  Google Scholar 

  • —: Sarcolemmal invaginations constituting the T-system in the fish muscle fibers. J. Cell Biol. 22, 3, 675–696 (1965).

    Google Scholar 

  • Girardier, L., J. P. Reuben, W. Brandt, and H. Grundfest: Evidence of anion permselektive membrane in crayfish muscle fibers and its possible role in excitation-contraction coupling. J. gen. Physiol. 47, 189 (1963).

    Article  PubMed  Google Scholar 

  • Günther, P. G.: Das tetanische und tonische Aktionssubstrat des Zwerchfells. Ärztl. Forsch. 8, 5, 217–225 (1954).

    Google Scholar 

  • Hanson, J., and H. E. Huxley: Structural basis of the cross-striations in muscle. Nature (Lond.) 172, 530 (1953).

    Google Scholar 

  • Harmann, J. W., and M. Feigelson: The relationship of structure on oxidative phosphorylation in mitochondria of heart muscle. Exp. Cell Res. 3, 509–525 (1952).

    Google Scholar 

  • Hauschild, F.: Pharmakologie und Grundlagen der Toxikologie. Zweite Auflage, Thieme, Leipzig, 1960.

  • Irwin, R. L., and M. M. Hein: Constructure od slow striated muscle during calcium deprivation. J. gen. Physiol. 47, 1, 133–144 (1963).

    Article  PubMed  Google Scholar 

  • Karnovsky, M. J.: Simple methods for staining with lead at high pH in electron microscopy. J. biophys. biochem. Cytol. 11, 729–732 (1961).

    PubMed  Google Scholar 

  • Kielley, W. W., and R. K. Kielley: Myokinase and ATPase in oxidative phorsphorylation. J. biol. Chem. 191, 485–500 (1951).

    PubMed  Google Scholar 

  • Kilarski, W. M.: Observations on the T-System in striated muscle of the swim-bladder. Proc. Third. Europ. Reg. Conf. Elektr. Micr. Prague, 1964.

  • Krüger, P.: Tetanus und Tonus der quergestreiften Skelettmuskeln der Wirbeltiere und des Menschen. Leipzig: Akademische Verlagsanstalt Geest & Portig H.-G. 1952.

    Google Scholar 

  • Kuffler, S. W., and E. M. Vaughan Williams: Small-nerve junctional potentials. The distributions of small motor nerves to frog skeletal muscle and the membrane characteristics of the fibres they innervate. J. Physiol. (Lond.) 121, 289–317 (1953).

    Google Scholar 

  • Michaelis, L.: Der Acetat-Veronal Puffer. Biochem. Z. 243, 139–141 (1931).

    Google Scholar 

  • Netter, H., Theoretische Biochemie. Berlin-Göttingen-Heidelberg: Springer 1959.

    Google Scholar 

  • Niedergerke, R.: Local muscular shortening by intracellularly applied calcium. J. Physiol. (Lond.) 128, 12 P (1955).

  • Palade, G. E.: A study of fixation for electron microscopy. Exp. Cell Res. 95, 285–298 (1952).

    Google Scholar 

  • Peachey, L. D., and A. F. Huxley: Structural identification of twitch and slow striated muscle fibers of the frog. J. Cell Biol. 13, 177–180 (1962).

    Article  PubMed  Google Scholar 

  • Porter, K. R.: Diversity at the subcellular level and its significance. In: John M. Allen, Ed. The nature of biological diversity, p. 121–163. New York: McGraw-Hill Book Co. 1963.

    Google Scholar 

  • Raj, B.S.D.: Diversity of crab muscle fibers innervated by a single motor axon. J. cell comp. Physiol. 64, 1, 41–43 (1964).

    Google Scholar 

  • Recknagel, R. O., and S. Malamed: The osmotic nature of mitochondrial swelling procuded by carbontetraclorid and inorganic phosphate. J. biol Chem. 232, 705–713 (1958).

    PubMed  Google Scholar 

  • Reichel, H.: Muskelphysiologie. Berlin-Göttingen-Heidelberg: Springer 1960

    Google Scholar 

  • Retzius, G.: Zur Kenntnis der quergestreiften Muskelfaser. Biol. Untersuch. 1, 1–26 (1881).

    PubMed  Google Scholar 

  • Revel, J. P.: The sarcoplasmic reticulum of the bat cricothyroid muscle. J. Cell Biol. 12, 571–588 (1962).

    Article  PubMed  Google Scholar 

  • Rieser, P.: The protoplasmic viscosity of the muscle. Protoplasma 39, 95–98 (1950).

    Google Scholar 

  • Rothschuh, K. E.: Beziehungen zwischen Struktur und Funktion an der Muskelfaser. IV. Internat. Kongr. f. Elektronenmikroskopie, Berlin 1958, Verh. Bd. 2, S. 290–307. Berlin-Göttingen-Heidelberg: Springer 1960.

    Google Scholar 

  • Ruska, C.: Die Zellstrukturen des Dünndarmepithels in ihrer Abhängigieit von der physikalisch-chemischen Beschaffenheit des Darminhalts. I. Wasser und Natriumchlorid. Z. Zellforsch. 52, 748–777 (1960).

    PubMed  Google Scholar 

  • —: Die Zellstrukturen des Dünndarmepithels in ihrer Abhängigkeit von der physikalischchemischen Beschaffenheit des Darminhalts. V. Lipoid-Lösungsmittel verschiedener Wasserlöslichkeit. Z. Zellforsch. 56, 762–788 (1962).

    PubMed  Google Scholar 

  • Ruska, H., and G.A. Edwards: A new cytoplasmic pattern in striated muscle fibers and its possible relation to growth. Growth 21, 73–88 (1957).

    PubMed  Google Scholar 

  • Schmalbruch, H.: Über Wirkung von Alkali-und Erdalkali-Ionen (Na+, K+, Li+, Mg2+, Ca2+) auf einige Strukturen des Zwerchfells der Maus. Z. Zellforsch. 62, 246–278 (1964).

    PubMed  Google Scholar 

  • Seelich, F.: Zur Frage der narkotischen Erregung und der narkotischen Lähmung. Ergebn. Physiol. 44, 425–472 (1941).

    Google Scholar 

  • Sievers, A.: Zur Frage der Strukturunterschiede des endoplasmatischen Retikulums nach Osmium-Fixation in Abhängigkeit vom Hydrationsgrad des Cytoplasmas. Z. Zellforsch. 64, 280–289 (1964).

    Google Scholar 

  • Sjodin, R. A., and E. G. Henderson: Tracer and non-tracer potassium fluxes in frog sartorius muscle and the kinetics of net potassium movement. J. gen. Physiol. 47, 605–638 (1964).

    Article  PubMed  Google Scholar 

  • Watzka, M.: „Weiße“ und „rote“ Muskeln. Z. mikr.-anat. Forsch. 45, 668–678 (1939).

    Google Scholar 

  • Weidmann, S.: Helv. physiol. pharmacol. Acta 19, C 35 (1961). Zit. nach J. Haas, Physiologie der Muskelzelle. S. 299, Berlin-Nikolassee: Gebr. Bornträger 1963.

    Google Scholar 

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Authors and Affiliations

  1. Institut für Biophysik und Elektronenmikroskopie an der Medizinischen Akademie in Düsseldorf, Deutschland

    H. -J. Bubenzer

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  1. H. -J. Bubenzer
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Herrn Professor Dr. W. Bargmann zum 60. Geburtstag gewidmet.

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Bubenzer, H.J. Die dünnen und die dicken Muskelfasern des Zwerchfells der Ratte. Z.Zellforsch 69, 520–550 (1966). https://doi.org/10.1007/BF00406300

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