Summary
In dependence of various functional and developmental phases of the corpus luteum, luteal cells of the rat show changes in their ultrastructural appearance. Because mitochondria acquire a central position in cellular metabolic processes, changes in structure and size of these organelles allow conclusions on activity changes of the cell.
Supposition on resolved conclusions is, of course, an exact biochemical demonstration of such fluctuations in size of cell organelles in the electron microscopic picture. It was able by means of application of histometry into the ultrastructural area.
With ultrahistometry the smallest average diameter of lutein cell mitochondria was found during dioestrus, the longest in day 8 of pregnancy. In contrary to this phase a significant decrease of mitochondrial size during the last third of gestational period was particularly striking. Still more decreased was the average diameter of mitochondria in the corpus luteum lactationis. On the contrary a significant difference in size was missed between the mitochondria of lactating phase and oestrus phase.
Ultrahistometry by means of relatively quantitative representation of morphocinetic changes in cell organelles helps to inaugurate subtile insights into connections of function and structure in the cell. The combination of ultrahistometry with adequate mathematical and statistical methods of procedure and a strict observation of equal conditions of preparation have to be absolutely noticed.
Zusammenfassung
Die Luteinzellen der Batte zeigen in Abhängigkeit von verschiedenen Funktions- und Entwicklungsphasen des Corpus luteum typische Wandlungen im Erscheinungsbild ihrer Feinstruktur. Da die Mitochondrien im cellulären Stoffwechselgeschehen eine zentrale Stellung einnehmen, sind aus Veränderungen in Struktur und Größe dieser Organellen Rückschlüsse auf Aktivitätsveränderungen der Zelle erlaubt.
Voraussetzung für schlüssige Folgerungen ist allerdings eine exakte biometrische Objektivierung derartiger Größenschwankungen an Zellorganellen im elektronenmikroskopischen Bild. Sie gelang durch erstmalige Anwendung der Histometrie im ultrastrukturellen Bereich.
So wurde mit Hilfe derUltrahistometrie an den Luteinzellmitochondrien der kleinste mittlere Durchmesser im Diöstrus, der größte am 8. Tag der Gravidität nachgewiesen. Gegenüber diesem Stadium fiel ein signifikanter Rückgang der Mitochondriengröße im letzten Drittel der Tragzeit besonders auf. Noch kleiner wurde der mittlere Durchmesser der Mitochondrien des Lactationsgelbkörpers ermittelt. Zwischen der Lactationsphase und der Oestrusphase fehlte dagegen eine signifikante Größendifferenz der Mitochondrien.
Die Ultrahistometrie hilft durch relativ-quantitative Objektivierung morphokinetischer Veränderungen an Zellorganellen im elektronenmikroskopischen Bereich subtile Einblicke in Zusammenhänge zwischen Funktion und Morphe der Zelle eröffnen. Voraussetzung dafür ist allerdings ihre Kombination mit adäquater mathematisch-statistischer Methodik und die strikte Einhaltung gleichbleibender Präparationsbedingungen am Untersuchungsmaterial.
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Literatur
Amoroso, E. C., Finn, C. A.: Ovarian activity during gestation ovum transport and implantation. In: The ovary, Bd. I, hsg. von S. Zuokerman, S. 451–537. London-New York: Acad. Press 1962.
Arvy, L., Mauléon, P.: Evolution des activités enzymatiques histochimiquement décelables dans le corps jaune chez la brebis. I. Cytochromoxydase et peroxdase. Histochemie158, 453–457 (1964).
Balboni, C. C.: Studies on the human corpus luteum. Arch. ital. Anat. Embriol.61, 373–400 (1956).
Barnett, E., Brown, D.: Mitochondrial transfer ribonucleic acids. Proc. nat. Acad. Sci.57, 452–458 (1967).
Bassett, D. L.: The lutein cell population and mitotic activity in the corpus luteum of pregnancy in the albino rat. Anat. Rec.103, 597–608 (1949).
Bennett, H. S., Porter, K. R.: An electron microscope study of sectioned breast muscle of the domestic fowl. Amer. J. Anat.93, 61–105 (1953).
Bjersing, C.: The ultrastructure of corpus luteum, ovarian follicles and granulosa cells. Acta path. microbiol. scand.66, 270 (1966).
Björkmann, H.: A study of the ultrastructure of the granulosa cells of the rat ovary. Acta anat. (Basel)51, 125–147 (1962).
Boguth, W., Langendorff, H., Tonutti, E.: Zellkerngröße als Indikator der Funktionsbeziehungen Hypophyse-Nebennierenrinde. Med. Welt20, 408–414 (1951).
Brachet, J.: Biochemical cytology. New York: Acad. Press 1957.
Breinl, H.: Zur Feinstruktur der Luteinzellen während verschiedener Funktionsphasen des Gelbkörpers der Ratte. Endokrinologie51, 1–18 (1967).
—, Andrzejewski, C., Tonutti, E.: Zur Feinstruktur der Luteinzellen des Lactationsgelbkörpers der Ratte. Z. mikr.-anat. Forsch.77, 442–452 (1967).
Bucher, N. L. R., McCarrahan, K.: The biosynthesis of cholesterol from adetate-1-C14 by cellular fractions of rat liver. J. biol. Chem.222, 1–15 (1956).
Chance, B., Williams, G. R.: The respiratory chain and oxydative phosphorylation. Advanc. Enzymol.17, 65–134 (1956).
Deane, H. W., Hay, M. F., Moor, R. M., Rowson, L. E. A., Short, R. V.: The corpus luteum of the sheep: relationship between morphology and function during the oestrus cycle. Acta endocr. (Kbh.)51, 245–263 (1966).
Deanesly, R.: The development and vascularization of the corpus luteum in the mouse and rabbit. Proc. roy. Soc.107, 60–76 (1939).
DeRobertis, E., Sabatini, D.: Mitochondrial changes in the adrenocortex of normal hamsters. J. biophys. biochem. Cytol.4, 667–670 (1958).
Duve, C. D., Pressman, B. C., Gianetto, R., Wattiaux, R., Appelmans, F.: Tissue fractionation studies. 6. Intracellular distribution patterns of enzymes in rat liver tissue. J. Biochem.60, 604–617 (1955).
Edwards, G. A., Ruska, H.: The function and metabolism of certain insect muscles in relation to their structure. Quart. J. micr. Sci.96, 151–159 (1955).
Enders, A. C.: Observations on the fine structure of lutein cells. J. Cell Biol.12, 101–113 (1962).
—, Lyons, W. R.: Observations on the fine structure of lutein cells. II. The effects of hypophysectomy and mammotrophic hormone in the rat. J. Cell Biol.22, 127–141 (1964).
Faber, V. H., Dittrich, K.: Karyometrie mit Hilfe des Teilchengrößenanalysators am Beispiel der Schilddrüse. Zeiss-Mitt.3, 353–364 (1965).
Fetzer, S., Hillebrecht, J., Muschke, H. E., Tonutti, E.: Hypophysäre Steuerung der interstitiellen Zellen des Rattenovariums, quantitativ betrachtet am Zellkernvolumen. Z. Zellforsch.43, 404–420 (1955).
—, Muschke, H. E.: Das Verhalten der ovariellen Zwischenzellen der Ratte während und nach der Gravidität. Endokrinologie46, 100–104 (1964).
Green, D E., Oda, T.: On the unit of mitochondrial structure and function. J. Biochem.49, 742–757 (1961).
Green, J. A., Maqueo, M.: Ultrastructure of the human ovary. I. The luteal cell during the menstrual cycle. Amer. J. Obstet. Gynec.92, 946–957 (1965).
Grundmann, E.: Allgemeine Cytologie. Stuttgart: G. Thieme 1965.
Hackett, D. P.: Recent studies on plant mitochondria. Int. Rev. Cytol.4, 143–196 (1955).
Hiller, G.: Theoretische und methodische Grundlagen der Kernmessung. Vervielfältigtes Manuskript. Zool. Inst. der T. H. Stuttgart (1964).
Hoagland, M. B., Zamcnik, P. C., Stephenson, M. L.: Intermediate reactions in protein biosynthesis. Acta biochim. biophys. (Amst.)24, 215–216 (1957).
Kern-Bontke, E.: Histochemisch nachweisbare Fermentektivität in den Theca- und Granulosaluteinzellen des Corpus luteum. Histochemie4, 56–64 (1964).
Klingenberg, M.: Struktur und funktionelle Biochemie der Mitochondrien. II. Die funktionelle Biochemie der Mitochondrien. In: Funktionelle und morphologische Organisation der Zelle, S. 69–85. Berlin-Göttingen-Heidelberg: Springer 1963.
Klingmüller, W.: Molekulargenetik. Naturwissenschaften15, 363–372 (1962).
Koch, G.: Zellkernmessungen an der experimentell beeinflußten Rattenschilddrüse. Zeiss-Mitt.3 (1965);
—: Z. Zellforsch.47, 517–547 (1958).
Koller, S.: Statistische Auswertung von Versuchsergebnissen. In: Hoppe-Seyler-Thierfelder, Allgemeine Untersuchungsmethoden, Teil II, Bd. 2, S. 931–1036. Berlin-Göttingen-Heidelberg: Springer 1964.
Kroon, A. M.: Protein synthesis in mitochondria. III. On the effects of inhibitors on the incorporation of amino acids protein by intact and digitonin fractions. Acta biochim. biophys.108, 275–284 (1965).
Lehninger, A. L.: The enzymic and morphologic organization of the mitochondria. Pediatrics26, 466–475 (1960).
Lehniger, A. L.: The mitochondrion. London: Benjamin Press 1965.
Lennep, E. W. van, Madden, L. M.: Electron microscopic observations on the involution of the human corpus luteum of menstruation. Z. Zellforsch.66, 365–380 (1965).
Lever, J. D.: Remarks on the electron microscopy of the rat luteum in comparsion with earlier observations on the adrenal cortex. Anat. Rec.124, 111–126 (1956).
Long, J. A., Evans, H. M.: The oestrus cycle in the rat and its associated phenomena. Mem. Univ. Calif.6, 1–111 (1922).
Ludwig, K. S.: Das Zellkernvolumen in der Schilddrüse normaler sowie mit Thiouracil und Thyroxin behandelter Ratten. Acta anat. (Basel)11, 146–161 (1950).
Moore, D. H., Ruska, H.: The fine structure of capillaries and small arteries. J. biophys. biochem. Cytol.3, 457–462 (1957).
Murakami, M.: Elektronenmikroskopische Untersuchungen am interstitiellen Gewebe des Rattenhodens, unter besonderer Berücksichtigung der Leydig'schen Zwischenzellen. Z. Zellforsch.72, 139–156 (1966).
—, Tonutti, E.: Submikroskopische Veränderungen der Leydig-Zellen des Rattenhodens nach Behandlung mit Östrogenen und Gonadotropinzufuhr. Endokrinologie50, 231–250 (1966).
Muta, T.: The fine structure of the interstitial cell in the mouse ovary studied with electron microscope. Kurume med. J.5, 167–185 (1958).
Novikoff, A. B., Shin, W.-Y., Drucker, J.: Mitochondrial localization of oxidative enzymes: staining results with two tetrazolium salts. J. biophys. biochem. Cytol.9, 47–61 (1961 a).
Palade, G. E.: An electron microscope study of the mitochondrial structure. J. Histochem. Cytochem.1, 188–211 (1955).
Palay, S. L.: The morphology of secretion. In: Frontiers in cytology, p. 305–372. New Haven: Yale University Press 1958.
Pette, D.: Plan und Muster im zellulären Stoffwechsel. Naturwissenschaften52, 597–616 (1965).
—: Mitochondrial enzyme activities. In: Regulation of metabolic processes in mitochondria, hrsg. von J. M. Tager, S. Papa, E. Quagliarielle and E. C. Slater, BBA Libary, vol. 7, p. 28–50. Amsterdam-London-New York 1966.
—: Enzyme activity patterns in mitochondria. Proc. of the 6th Intern. Congr. of Biochemistry, New York 1964. Int. Union Biochem.32, 619–620 (1967).
Rennels, E. G.: Observations on the ultrastructure of luteal cells from PMS and PMS-HCG treated immature rats. Endocrinology79, 373–378 (1966).
Rhodin, J.: Electron microscopy of the kidney. Amer. J. Med.24, 661–675 (1958).
Roodyn, D. B.: The mitochondrion. In: Enzyme cytology, p. 103–180, ed. D. B. Roodyn. London-New York 1967.
Savard, K., Casey, P. J.: Effects of pituitary hormones and NADPH on acetate utilization in ovarian and adrenocortical tissue. Endocrinology74, 599–610 (1964).
Scarpelli, D. G., Hess, R., Pearse, A. G. E.: The cytochemical localization of oxydative enzymes. I. Dophosphopyridine nucleotide diaphorase and triphosphopyridine nueleotide diaphorase. J. biophys. biochem. Cytol.4, 747–760 (1958).
Schneider, W. C.: Mitochondrial metabolism. Advanc. Enzymol.21, 1–72 (1959).
Schulz, H. D. Löw, Ernster, L., Sjöstrand, F. J.: Elektronenmikroskopische Studien an Leberschnitten von thyroxinbehandelten Ratten. Proc. Stockholm Conf. 134–137 (1956).
Schwarz, W., Merker, H. J.: Die Hodenzwischenzellen der Ratte nach Hypophysektomie und nach Behandlung mit Choriongonadotropin und Amphenon B. Z. Zellforsch.65, 272–284 (1965).
Stein, O., Stein, Y.: Formation of milk glycerides in lactating mice, studied by electronmicroscopic autoradiographic. Israel J. med. Sci.2, 773–777 (1966).
Stöber, W., Witt, H. J., Arnold, M.: Teilchengrößenmessungen an anorganischen und biologischen Partikeln. Zeiss-Mitt.2, 281–308 (1962).
Tonutti, E., Bahner, F., Muschke, H. E.: Die Veränderungen der Nebennierenrinde der Maus nach Hypophysektomie und nach ACTH-Behandlung, quantitativ betrachtet am Verhalten der Zellkernvolumina. Endokrinologie31, 266–284 (1954).
Vogell, W.: Struktur und funktionelle Biochemie der Mitochondrion. I. Die Morphologie der Mitochondrien. In: Funktionelle und morphologische Organisation der Zelle, S. 56–58. Berlin-Göttingen-Heidelberg: Springer 1963.
Weinhouse, S., Brewer, J. I.: Cyclic variations in the lipids of the corpus luteum. J. biol. Chem.143, 617 (1942).
Yamada, E., Ishikawa, T. M.: The fine structure of the corpus luteum in the mouse ovary as revealed by electron microscopy. Kyushu J. med. Sci.11, 235–259 (1960).
Zuckerman, S.: The ovary, Bd. I, II. New York and London: Acad. Press 1962.
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Breinl, H. Biometrische Objektivierung funktionsabhängiger Größenänderungen der Mitochondrien in Luteinzellen des Rattenovars. Arch. Gynak. 208, 453–470 (1970). https://doi.org/10.1007/BF00668258
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