(Aus dem Zoologisohen Institut der Universitat Leipzig.)

DAS T I N T E N D R O S E N E P I T H E L VON SEPIA VOR, WAHREND UND NACH DER PIGMENTBILDUNG.

Von HEINZ GRAUPNER und ILSE FISCHER.

Mit 5 Textabbildungen.

(Eingegangen am 12. Mai 1934.)

I. Einleitung.

Bei vergleichend histologischen und zytologischen Untersuchungen fiber die unter verschiedenen physiologischen Bedingungen vor sich gehende Melanogenese in tierischen Zellen ergab sich, da[~ im Tinten- drfisenepithel der Cephalopoden die Zustandsbilder der Zelle vor, w/ihrend und nach der Pigmentbildung besonders leicht auseinanderzuhalten sind. Ein Vergleich dieser drei Phasen zeigte, dab sich im Zusammen- hang mit der Melaninbildung die Stoffwechselprozesse in der Zelle /~ndern. Die allgemeinen Folgerungen, die sich aus den vorzulegenden Befunden ffir das Problem der Melaninbildung ergeben, sollen erst spitter ausfiihr]ich diskutiert werden, nachdem eine Reihe weiterer Unter- suchungen fiber die Melanogenese in anderen Objekten (Wundmelanine der Fischhaut, Melanosarkom, Lymphdrfise, atretischer Follikel) ab- geschlossen sein werden.

Die Literaturangaben fiber die Zytologie der pigmentbildenden Zellen gehen vor allem in der Schilderung des Allgemeinzustandes und der Rolle, die dabei Kern und Protoplasma spielen, auseinander. Bald soil die Melaninbildung mit Ersch6pfungszust/inden der Zelle (MAcMAHo~), bald mit gesteigerter Kernaktivit~t (LuDFORD) zusammenh~ngen. Man hat das Pigment im Kern (SzILY) oder im Zytoplasma (HOOKER) entstehen sehen. Man fand einen genetischen Zusammenhang zwischen dem Chro- matin und dem Melanin (JELIASKOWA-PAsPALEWA), der mitunter direkt morphologisch ausgeprRgt sein sollte (SzILY). Dann wieder liel~ man die Nukleolarsubstanz an der Pigmentbildung beteiligt sein (R6ssLE). In neuerer Zeit ist schlieBlich auch das Chondriom in Beziehung zur Pigmentbildung gebracht worden (PRENA~T).

2. Material und Methoden. Die Tintendrfisen von Sepia o//icinalis 1 wurden lebensfrisch in BOUINs,

BEAUCHA~I"S, CARNOYs Gemisch und in Formol (1 F ~-9 W) fixiert.

1 Ein Teil der Arbeit wurde zusammen mit Untersuchungen fiber Pigment- bildung in der Fisehhaut in Split, Jugoslavien (Biolow gemacht. :Dies wurde dadurch eim6glicht, dab einer yon uns (G~AuPI~ER)

Z. f. Zellforschung u. mikr. Anatomie. Bd. 21. 22

330 Heinz Graupner und Ilse Fischer: Das Tintendrfisenepithel yon Sepia

Zum Teil war vorher der Tintenbeutel geSffnet und ausgespiilt worden, zum Tell nicht.

Die 5, 7,5 oder 12# dicken P~raffinschnitte wurden mit H/imalaun- MAYnl~-Dioxan-Eosin gefSrbt (GRAuP~ER), ferner mit H]~IDENHAINs Eisen- h/~matoxylin, Safranin-Lichtgrfin, Chromalauncarmin, Thionin, Muci- carmin. Zur Trcnnung basophiler und oxyphiler Elemente diente die BIoNDI-Methode in der STIEVEschen Modifikation (auf 50 ccm 1/2~ w/il~rige MethylgriinlSsung 1 ccm 1/2%ige w/il~rige Eosinl6sung). Das Chromatin wurde mit Hilfe der FEULGE~schen Nuklealreaktion dargestellt.

Zu variationsstatistischen Messungen der Kerne benutzten wir cine Leitz-Immersion 1/12 und ein Zeiss-Kompensationsokular 18.

Parallaktische Fehler schalteten wir yon vornherein nach MSglich- keit aus, indem wir die Kerne beim Messen in die Mitte des Gesichts- feldes rfickten. Um nicht einzelne Kerne doppelt zu messen, sahen wir gr6f~ere Bezirke immer nur in einer Richtung durch. Dabei wurden dann alle Kerne gemessen, die mit ihrem grOl~ten Durchmesser noch im Schnitt lagen (was man durch Fokusieren leicht feststellen kann) und au[~erdem weder Degenerationsmerkmale noch Fixierungsbesch/idi- gungen aufwiesen.

Da die Kerne meistens kugelig sind, vor allem w/ihrend der Pigment-

4 r s berechnet bildung, konnte ihr Volumen nach der Formel V - ~

werden. Bei den leicht ovalen Kernformen, die man vor und nach der Pigmentbildung h/~ufig finder, berechneten wir aus der Liings- und Querachse den Mittelwert und betrachteten diesen als N/%hrungswert des Kerndurchmessers. Nach JACOBJ entsprechen so ermittelte Kern- volumina durchaus den nach Ellipsoidformeln berechneten, da die sich ergebenden Unterschiede so klein sind, dal~ ihnen keine praktische Bedeutung zukommt. Wenn infolge i~ul~erer Druckverh/~ltnisse (Falten- bildung und dgh) der Unterschicd zwischen Quer- und L/ingsdurchmesser erheblich war, so blieben solche Kerne bei der Verwertung des Zahlen- materials unberiicksichtigt.

Da die Variationsbreite der Kerngr61~en sehr gering ist, wurden die gemessenen Werte nicht zu gr61~eren Klassen zusammengefal~t, d . h . wit nahmen als Klasseneinheit stillschweigend die 1/10 Teile der Mikrometerintervalle an. Beim Messen zeigten sich dann aber meist nur praktisch Unterschiede von 0,5, 0,3 und h6ehstens 0,2 Teile.

3. Untersuchungsergebnisse. Die Bindegewebssepten der Tintendriise sind yon einem einreihigen

Zylinderepithel fiberzogen, dessen Zellen den schwarzen Farbstoff bilden.

dankenswerterweise eine Untersttitzung durch die Notgemeinschaft der deutschen Wissenschaft erhielt. Auch den ~erren der Station in Split sei fiir ihre zahlreichen Hilfeleistungen hiermit herzlich gedankt, vor allem Herrn :Prof. S. STANXOVI(5 und Herrn Dr. T. ~OLJAN.

vor, w/~hrend und nach der Pigmentbildung. 381

Eine eingehende Darstellung der feineren anatomischen Verh/~ltnisse finder man bei GIROD, eine Schilderung der Histologie bei TURCHINI.

a) Die pigment/reien Zellen des Tintendriisenepithels. In jeder Tintendrfise gibt es eine pigmentfreie Keimzone, in der

allein die Zellen teilungsfs sind. Nach GmoD und TURCHINI sollen sie sich amitotisch vermehren. Uns sind jedoeh bei der Durch- sicht unserer Pr/~parate, bei der wir allerdings unser Augenmerk nicht besonders auf Zellteilungen gerichtet haben, keine Amitosen aufgefallen.

Das pigmentfreie Epithel ist noeh verh/~ltnism/il3ig nied- rig ( Z = 1 7 X 8 X 8/x). Der Kern (K = 6,5# ~) liegt immer am Zellgrunde und ist basophil (Abb. 1). Das Chromatin ist einem deutlich sichtbaren oxy- chromatischen Geriistwerk auf- gelagert. In einer neueren Arbeit teilt BLUNT mit, dab das sogenannte Liningeriist des Kernes ebenfalls aus Chromatin besteht, da die FEULGEN-Reak- Abb. 1. Tintendr t i senepi the l vo r der P i g m e n t -

tion an ihm positiv ausf/~llt, bildung. VergrSl3erung 216mal. Wir kSnnen die Beobachtung BLUNTs an den Kernen des Tintendriisenepithels best/~tigen. Das Kern- gerfist ist nach Anwendung der F~[TLGEN.Reaktion ganz leicht rStlich gef/~rbt, enth/~lt also Thymonukleins/iure. Da nun das Chromatin nach OPPENHEIMER fast ausschliel31ich ausNukleins/iuren (an Proteine gebunden) besteht und nach Ansichten anderer (TscItERMAK)Nukleins/ture wenigstens den wesentlichen Bestandteil des Chromatins ausmacht, hat BLUNT recht, wenn er die Bezeichnung Linin fiir das Kerngeriist ablehnt. Jeder Kern enth/ilt meist 1, selten 2 grol3e Nukleolen (1--2,5 # ~), bei denen sich die periphere Zone mit basischem, das Zentrum leicht mit saurem Farbstoff f/irbt. Besonders deutlich wird die Verteilung der sauren und der basischen Komponente des :Nukleolus nach der BmNDi-F/~rbung. Diese Kern- kSrperchen sind also keine echten Plasmosome, sondern gehSren zu den sogenannten Amphinukleolen (G. HERTWm). Mit fuchsinschwefliger S/~ure (FEvnCEN-Reaktion) f/~rbt sich die ~ul3ere Zone des Nukleolus rot, w~hrend das Zentrum farblos bleibt. Da diese F/irbung im Gegensatz zu den meisten anderen in der histologischen Technik gebri~uchlichen Methoden eine chemische Reaktion darstellt, ist damit erwiesen, dal3 die /~ul3ere Zone dieser Nukleolen aus Thymonukleins/~ure, also aus Chromatin, besteht. Damit mag zusammenh/tngen, da~ solche KernkSrperchen das Licht weniger brechen als die rein oxychromatischen Nukleolen. Sic

22*

332 Heinz Graupner und Ilse Fischer: Das Tintendriisenepithel yon Sepia

h~ingen in den Maschen des Kerngerfistes (Abb. 2), meist im Zentrum des Kernes; manchmal sind ihnen yon au[ten noch einzelne Chromatin- trSpfchen angelagert.

Die Nukleolen werden vom Kern an das Plasma abgegeben. Diese Erscheinung soll, da sie bei beginnender Pigmentbildung hiiufiger wird,

im n~chsten Abschnitt n~iher besprochen werden. Das Plasma ist rein oxyphil und sehr feinmaschig.

In der oberen H~tlfte der Zellen werden die Alveolen etwas grS]er, und dort bilden sich auch Schleim- trSpfchen, die bereits vor Beginn der Pigmentbildung an der Oberfl~tche dcr Zelle abgeschieden werden. Bei sehr guter Fixierung erkennt man am freien Ende der Zellen Zilien.

~ltere Autoren (GIROD, VARIOT und DESFOSSES) spreehen yon einer Basalmembran des Tintendriisen- epithels, die wir niemals gefunden haben. Wahrschein- lich ist damit die oberste Lage der kollagenen Fasern des trabekuls Bindegewebes gemeint, die gleich einer ,, Grenzlamelle" etwas gleichm~i]iger als die tiefer liegenden Faserzfige gegen das Epithel abgeschieden ist. Dai3 diese Grenzlamelle nicht epithelogener Natur

\~J,~: ~ \ ist, geht vor allem auch aus dem Vorhandensein eigener ~"~'-~-~it~ typisch spindeliger Bindegewebskerne (18 • 5/t o) ~,...\~ ~\ i\ hervor.

_~':f~'@}i~\ b) Die pigmentbildenden Zellen. "ir162

Noch ehe Pigmentbildung beginnt, die machen sich an den Zellen des Driisenepithels bestimmte

A b b . 2. Halbschcmatis('he charakteristische Ver~nderungen geltend.

S k i z z e e i n e r T i n t e n - driisenepithelzelle Das Epithel wird im allgemeinen etwas hSher.

wahren4 dcr Pig- Der Kern wandert vom Grunde der Zelle mehr und m e n t b i l d u n g . V e r - g rS t3e rung 1750real. mehr nach oben, und dabei bildet sich um ihn ein

schmaler Saum basophilen Plasmas. Auch unterhalb des Kernes erscheint das Plasma basisch gefitrbt, und dort differenzieren sich jetzt f~dige Strukturen, die sich sehr intensiv mitH~malaun undEisen- h~tmatoxylin f~trben, die aber nicht aus Chromatin bestehen, da die FEt~iUEN-Reaktion an ihnen negativ ausf~llt. Diese fadigen Gebilde sind von TURCHISI als Chondriom bezeichnet worden (Abb. 2, 3). Diese Bezeichnung behalten wir bei, obgleich wir annehmen mfissen, dal3 es sich hierbei hauptsi~chlich um Ergastoplama handelt. Eine Entscheidung dariiber kSnnen wir erst nach Lebenduntersuchungen fallen.

Das ,,Chondriom" wird immer hSher, und gleichzeitig rfickt der Kern in der Zelle welter apikalw~rts, bis etwas fiber die Zellmitte (Abb. 2). Die F~den des Chondrioms erffillen bald die unteren zwei Drittel der

vor, wiihrend und nach der Pigmentbildung. 383

Zelle, ws im oberen Drittel das Plasma der Zelle stets rein oxyphil bleibt. Es wird weitmasehiger und bildet immer mehr Schleimgranula, die in feinen TrSpfchen an der Zelloberfl~tche abgeschieden werden.

Nun erscheinen oberhalb des ,,Chondrioms" an dessen Grenze zum oxyphilen Plasma die ersten PigmentkSrnchen. TURCtIINI gibt an, dab sie aus Mitochondrien entstehen, die aus dem oberen Teil der Chondrio- konten sich differenzieren. Allerdings konnte TURCHINI in den fertigen MelaninkSrnehen spater kein mitochondriales Substrat mehr nachweisen, da spezifische Mitochondrienfarbungen an gebleiehten und ungebleichten MelaninkSrnchen negativ ausfielen.

Wir selbst stellten fest, dab die ersten PigmentkSrnehen an dem apikalwarts gelegenen Ende der ,,Chondriokonten" gebildet werden ; zum Vergleich kSnnte man sagen: wie ein Abschmelzungs- produkt. Ob eine mitochondriale Zwischenstufe vorliegt, l~tBt sich nach dem bisher von uns verar- beiteten Material nicht mit Sicher- heir entscheiden. Es sind aber bereits Versuche begonnen worden, um diese Frage zu klaren; sie werden aul3er am Tintendriisen- epithel vergleichend an eine~ Reihe versehiedener Objekte vor-

genommen. A b b . 3. T i n t e n d r i i s e n e p i t h e l w a h r e n d d e r Auf jeden Fall spielt das ,,Chon- Pigmentbildung. VergrSl3erung 216real.

dr iom" bei der Pigmentbildung eine wichtige Rolle, denn 1. differenziert es sich kurz vor Beginn der Melanin- bildung, 2. erreicht es den HShepunkt seiner Entwicklung in den Zellen, die am intensivsten Pigment erzeugen, 3. wird es nach Beendigung der Melanogenese wieder zuriickgebildet.

Inzwischen zeigen sich an Kern und Plasma der Zellen erhebliche Ver~nderungen, yon denen die Vermehrung des Zellvolumens am auf- fs ist. Die Zellen erreichen eine GrSBe yon 35 • 8,5 • 8,5/~, der Kern eine solche yon etwa 8 # ~ (s. Kurve).

Die Kerne sind im allgemeinen kugelig und weisen gegeniiber der vorhergehenden Phase Ver~nderungen auf, die auf eine Flfissigkeit- aufnahme hindeuten. Die Maschen des Gerfistwerkes sind welter, der Kernsaft ist heller, fast farblos geworden, das Chromatin ist feiner ver- teilt und liegt feintropfig vor allem an der Kernmembran, neben den grol]en Nukleolen und in den Netzknoten des Geriistwerkes. I m Zentrum des Kernes findet man meist einen sehr grol3en Nukleolus yon 3 bis

334 Heinz Graupner und Ilse Fischer: Das Tintendriisenepithel von Sepia

3 ,5# 0. Sind mehrere KernkSrperchen vorhanden, so sind sie ent- spreehend kleiner (HSchstzahl 4). Ausnahmsweise trifft man auch einmal einen Kern ohne Nukleolus. Diese Schwankungen in der vorhandenen Nukleolarsubstanz kommen dadureh zustande, dab der Kern dauernd Nukleolen an das Plasma abgibt.

Intraplasmatische Nukleolen sind yon GAJEWSKA, SCttREINER und SAGUCHI an verschiedenen Objekten beschrieben worden. Man hat frfiher sehr viel dariiber diskutiert, ob das Eindringen der Nukleolen in das Plasma auf die Fixierung zuriickzufiihren ist, oder ob es sich bei dieser Erscheinung um einen natiirlichen Vorgang handelt. Da HEBERER in neuerer Zeit am Lebenden (Oozyten eines Ruderkrebses) beobachtete, daB Nukleolen durch die intakte Kernmembran hindurch in das Plasma eindringen, ist die M5glichkeit einer Abgabe von Nukleolen an das Plasma grunds~tzlich nicht mehr zu bezweifeln. Deswegen kann man auch aus ~hnlichen Befunden an fixierten Pr~paraten auf eine normale sekretorische TKtigkeit des Kernes schlieBen.

Wir haben in vielen Zellen Nukleolen im Plasma dicht neben dem Kern gefunden. Andere Nukleolen hingen eben noch tropfenfSrmig an der Kernmembran, waren im Begriff, dureh die Kernwand durchzutreten oder lagen der Kernwand von innen dieht an. Im Plasma werden die Nukleolen aufgelSst; mitunter kann man diesen Vorgang im Pr~parat direkt verfolgen. Da die betreffenden Zellen nicht geschrumpft waren, ist unter Beriicksichtigung der HEBERERschen Befunde nicht anzunehmen, dab es sich um Fixierungsprodukte handelt. Da ferner die Nukleolen nach allen Seiten des Kernes hin zu linden ist, kann nicht ein mechanischer, durch das Schneiden bewirkter Effekt die Ursache sein. Und da schlieBlich die Zellen mit intraplasmatisehen Nukleolen keinerlei Degenerations- merkmale aufweisen, miissen wir auBerdem annehmen, dab die Nukleolen- sekretion des Kernes im Tintendriisenepithel eine normale physiologische Erscheinung ist.

t~ber die Bedeutung der Nukleolen wissen wit leider noch nicht sehr viel. In neuerer Zeit bezeichnet man sie oft als Kernsekrete, und es diirfte jedenfalls sicher sein, dab sie aus ergastoplasmatischem Material bestehen (G. HERTWIO). Nach HEIDENHAIN enthalten rasch wachsende und lebhaft funktionierende Zellen stets groBe Mengen oxyphilerNukleolar- substanz. So findet man z .B. auch in Amphibieneiern die meisten und gr6i~ten Nukleolen zur Zeit des rasehesten Wachstums, also zur Zeit der Dotterbildung, so dab die Menge der vorhandenen Nukleolar- substanz ein direktes MaB fiir die Intensit~t der Stoffweehselvorgitnge in der Zelle darstellt (FISCHER).

I m Tintendriisenepithel kSnnen wir w~ihrend der Pigmentbildung auch eine Zunahme der Nukleolarsubstanz feststellen und daraus eine erhShte Stoffwechselt~tigkeit in diesen Zellen schlieBen. Die grSi3ten Nukleolen erreiehen einen Durchmesser von 3--3,3 ft. Da die dauernde

vor, w~hrend und nach der Pigmentbildung. 335

Abgabe der Nukleolen an das Plasma eine genaue Messung der vorhandenen bzw. produzierten Menge unmSglich macht, haben wir yon einer variations- statistischen Berechnung abgesehen.

Die intraplasmatischen Nukleolen sind 5fters mit der Bildung deuto- plasmatischen Materials in Beziehung gebracht worden, so z .B. yon (]ARDINER mit der des Dotters. Wit haben einen direkten, morpho- logisch fa0baren Zusammenhang zwischen Nukleolen und Pigment, wie er yon RSSSLE und GODA angenommen wird, bis jetzt nicht erkennen kSnnen. Es ist aber mSglich, dab die Nukleolarsubstanz bei der Pigment- bildung irgendwie verarbeitet wird, da man mit zunehmender Pigmen- tierung die Nukleolenabgabe des Kernes immer seltener bemerkt. Aller- dings werden dann die intrazelluliiren Vorg~nge in Zellen, die mit Farb- stoff angefiillt sind, immer uniibersichtlicher.

Ebensowenig wie die Nukleolen mit der Bildung der Melanink5rnchen in einen morphologischen Zusammenhang gebracht werden kSnnen, lassen sich direkte Beziehungen zwischen Chromatin und Melanin fest- stellen. AuBer dem Chromatin, das die ~,uBere Schale der Nukleolen bildet, gibt der Kern kein Chromatin an das Plasma ab. Das Nukleolen- chromatin wird fibrigens nach AusstoBung der Kernk5rperchen im Plasma wahrscheinlich sofort ver~ndert; denn dort sind weder mit der FEULGEN-Reaktion einzelne Chromatintropfen nachzuweisen, noch l~Bt sich eine Anreicherung des Plasmas mit Thymonukleins~ure erkennen.

Pr~formierte Pigmenttr~tger haben wir nirgends gefunden (vgl. S. 333). Fiir eine Steigerung des Stoffwechsels w~hrend der Pigmentbildung

spricht auch die feinere Verteilung des Chromatins, die fiir sekretorisch ti~tige Drfisenzelten ganz allgemein charakteristisch ist, ferner die ge- waltige Entwicklung des ,,Chondrioms" und vor allem auch die mit einer Fliissigkeitsaufnahme verbundene VergrSBerung yon Kern und Plasma (s. S. 339). Es diirfte in diesen Zellen also eine ganz erhebliche VergrSBe- rung der wirksamen Oberfliichen vorliegen (feinere Verteilung des Chro- matins, weitere Alveolen).

Es hat jedenfalls den Anschein, dab wi~hrend der Pigmentbildung ein Fliissigkeitsstrom yon der Basis zur Spitze der Zelle verls (die Bindegewebssepten sind sehr blutgef~Breich). An einer bestimmten Stelle, oberhalb des sekretorisch t~tigen Kernes, am oberen Ende des ,,Chondriokonten", treten die ersten PigmentkSrnchen auf (Abb. 2). Ihre Bi]dung ist nach BLOCH bekanntlich nur dann mSglich, wenn das spezifische Pigmentbildungsferment auf das Melanogen trifft. Es hat im vorliegenden Fall den Anschein, als ob eine der beiden Kompo- nenten yore Kern, die andere vom Plasma geliefert wird; es ist zur Zeit aber noch nicht mSglich, zu sagen, ob der Kern das Ferment und das Plasma das Melanogen liefert oder umgekehrt. Die topographischen Verh~ltnisse lassen auBer dieser Annahme nur noch eine zweite zu: die eine Komponente wird vom ,,Chondriom" gebildet, das als Derivat

886 Heinz Graupner und ]Ise Fischer: Das Tintendriisenepithel yon Sepia

des Kernes angesehen werden k6nnte, die andere von einem Plasma- bestandteil.

Die Pigmentk6rnchen sind sehr dunkel und gegen die in der histo- logischen Technik gebrauchtcn Chemikalien durchaus resistent. Die mikrochemischen Prfifungen, die wir an anderen Objekten durchgefiihrt haben, konnten wir hier mangels geeigneten Materials nicht vornehmen.

Die PigmentkSrnchen ballen sich nicht zusammen und flieBcn auch nie ineinander. Sic liegen zuerst locker, spater sehr dicht in den Plasma- strangen, besondcrs auch an der Oberflache der SchleimtrSpfchen. An- fangs finder man sic nur in einer schmalen Zone fiber dem ,,Chondriom", spater aber erffillen sie das ganze obere Drittel der Zelle.

Die eigentliche Pigmentsekretion ist am fixierten Praparat gar nicht leicht zu verfolgen. ~Itere Autoren, z. B. DESrOSSES und VaRIOT, auch GIROD, scheinen anzunehmen, dab die Pigmentzellen im ganzen ab- gestoBen werden. Tatsachlich findet man im oberen, stark pigmentierten Teil der Drfise 5fters losgel6ste, mit Pigment vollgepfropfte Zellen. Ferner bemerkt man im Epithelverband gelegentlich fiberpigmentierte Elemente, in denen man vom Plasma nichts mehr erkennen kann. Nur der Kern ist noch deutlich zu unterscheiden; meist vermiBt man in ihm die sehr feine Verteilung des Chromatins der pigmentbildenden Zellen. Wahrscheinlich handelt es sich um Elemente, in denen sich zu viel Pigment angehauft hat und in denen deswegen dcr normale Verlauf des Zellstoffwechsels gehemmt ist. Wir haben obcn bereits erwahnt, dab degenerierende Zellen des Tintendrfisenepithels auch schon vor der Pigmentbildung abgestoBen wcrden. Gegen eine allgemeine holokrine Sekretion der Tintendriise sprechen folgende Erscheinungen: 1. Man findet in den Pigmentmassen im Lumen wenig Kerne. 2. ~berpigmentierte Zellen sind immer Ausnahmen, bilden jedenfalls nicht grSBere zusammen- hangende Bezirke im Epithel. 3. Man kann nach Bccndigung der Pigment- bildung eine Volumenverminderung an Kern und Plasma feststellen.

TURCHINI hat gemeint, dab die Pigmentsekretion mit der Schleim- sekretion verknfipft sei und den Schleim direkt als Vehikel des Pig- ments bezeichnet. Er stellt sich vor, dal3 die Zelle immer mehr Schleim speichert und dadurch der Innendruck der Zelle steigt, bis die Zellwand schlieBlich zerreiBt und der Zellinhalt hinausgeschleudert wird. Sicherlich ist es richtig, dab die Sekretion des Schleims das Prim~re ist, an die sich die des Pigmentes erst anschlieBt. Aber wir haben in unseren Pra- paraten immer nur einzelne ge6ffnete Vakuolen an der Zelloberflache gesehen. An diesen Stellen flieBen Schleim und Pigment zusammen aus. Der Innendruck der Zelle scheint dabei nicht sehr hoch zu ein, denn der iibrige Zellinhalt (andere Schleimtropfen, Pigment, Kern und Plasma) wird nicht mit hinausgesehleudert. Vor allem in den jiingeren Teilen des Pigmentepithels hat man den Eindruck, dab einzelne PigmentkSrnchen zusammen mit dem Schleim an der Zelloberflache abgeschieden werden.

vor, w~hrend und nach der Pigmentbildung. 887

c) Die Zellen nach der Pigmentbildun.q. Nach abgeschlossener Pigmentbildung ist das Lumen der Tinten-

driise so stark mit sezerniertem Farbstoff angefiillt, da6 die Septen glatt ausgebreitet sind und das Epithel stark abgeflacht worden ist. An einzelnen Stellen sind die Epithelzel]en ]osgel6st, so da6 dort das bindegewebige Geriist freizuliegen kommt. ]solierte, degenerierende Zellen finder man im Lumen, zwischen den Pigmentmassen.

Soweit die Zellen noch im Zusammenhang mit dem Bindcgewebe stehen, sind sie nach der Pigmentsekretion abgeflacht (Z ~ 8 x 10 x 10/z), meist vollst/~ndig mit Pigment vollgepfropft und besitzen, soweit sich dies erkennen l~[~t, ein schwer f/trbbaren Plasma (Abb. 4). An der Oberfl/tehe des Epitheln sind die Zell- w~nde oft aufgel6st. Das w/~h- rend der Pigmentbildung so deutlich ausgepr/tgte ,,Chon- driom" ist v611ig verschwun- den. Der Kern (K ~ 6/z 0) ist wieder flfissigkeits/trmer geworden und zusammen- geschrumpft, wie aus der Gr6Benabnahme und der zu- Abb. 4. T in tendr i i s cncp i thc l n a c h dc r P i g m e n t -

bil(hmg. Vergr i ) l l e rung 216real . weilen auftretenden leichten Faltenbildung der Kernmembran zu sehen int. Das Chromatin ist in gr6Beren, unregelm/~6ig geformten Brocken konzentriert. Der Kernsaft erscheint wieder verhitltnism/iBig dunkel, und die Manchen des Kern- ger/istes sind meistens fiberhaupt nicht mchr zu erkennen. Mehr als ein groBer Nukleolus ist nirgends zu finden.

Das Epithel des Tintendriisenbeutels erzeugt kein Pigment. Zwar finder man an " der Oberfl/tche seiner Zellen 6fters Pigmentk6rnchen, aber man kann weder am Kern noch am Plasma dieser Elemente irgend- welche ffir die Pigmentbildung typische Ver/inderungen erkennen. Die frfiheren Autoren, aueh TURCHINI, haben darauf hingewiesen, da6 das Epithel des Tintenbeutels vielleicht durch Phagocytose Pigment auf- nehmen k6nnte. Wir meinen aber, dab Pigment in die Wand des Tinten- beutels bei der Fixierung rein mechaniseh einsinkt; denn wir fanden auch in anderem Gewebe, das zuf/tllig mitfixiert worden war, in gleicher Weise wie im Tintenbeutel Pigmentk6rnchen an der Oberfl/tche der Zellen.

d) Variationsstatistische Analyse der Kerngr6fle. Eine variationsstatistisehe Untersuchung der Kerngr6Ben von je

100Kernen kurz vor, w/ihrend und kurz nach der Pigmentbildung

838 Heinz Graupner und Ilse Fischer: Das Tintendriisenepithel yon Sepia

ergab, dab (lie Kerne ihr Volumcn w/~hrcnd der Melanogenese nahezu verdoppeln, um hintcrher wieder auf die urspriingliche Gr613e zusammen- zuschrumpfcn (vgl. Tabelleu 1--3, Abb. 5).

Tabellcl. Va r i a t i on der Kerngr6i3en kurz vor der t ) i gmen tb i ldung .

Halbe Kerndurchmesser in Mikrometerintervallen (1 T : : 0,96/~) . . . . . 2 2,5

Kernvolumen . . . . . 34 65

Zahl der Individucn . . 3 1

Mittelwert: r = 3,4 T, V = 165 T :~.

3

113

31

3,5

180

35

3,7

212

22

4 4,2

268 360

7 1

Tabelle 2.

Halbe Kerndurchmesser in Mikrometerintervallen (1 T -- 0,9610 . . . . . 3 3,5

Kernvolumen . . . . . 113 l l0

Zahl der Individuen . . 3 6

Mittelwert: r = 4,2 T, V -- 310 T :~.

Va r i a t i on der Kerngr613en w/~hrend der P i g m e n t b i l d u n g .

3,7

212

4

4 4,2

268 310

26 28

4,5 4,7

381 435

21 6

5 5,2

524 589

3 2

5,5

697

1

Tabelle3. Va r i a t i on der Kerngr61~en nach der P i g m e n t i e r u n g .

Halbe Kerndurchmesser in Mikrometerintervallen ( IT = 0,96 it) . . . . . 2,5

Kernvolumen . . . . . 65

Zahl der Individuen . . 13

Mittelwert: r = 3,3 T, V -- 135 T a.

3 3,5 3,7 4

113 179 212 268

37 30 15 4

Die Zahl der Individuen betr~gt, ffir jede der drei Tabellen 100.

Vergleicht man die Mittelwerte des Kernvolumens , so ergibt sich, dab dieses sich withrend der P igmentbi ldung nahezu verdoppelt (s. auch Abb. 5). Aul3erdem ist die Variationsbreite w/thrend der P igmentbi ldung viel gr6i3er als vorher und nachher. Diese Erscheinung mag damit zusammenh/ingen, dab das Ausma[~ des Kern-Zellstoffwechsels vor der P igmentbi ldung konstanter ist als w~hrend der Melanogenese.

Aus den histologischen Befunden folgt, dM3 diese Verdoppelung des Kernvolumens keinen Wachstumsvorgang darstellt , sondern auf eine Fliissigkeitsaufnahme zurfickzufiihren ist (Turgorsteigerung, weitere Maschen im Kerngerfist). L/ige ein echtes Wachs tum vor, so k6nnte der Kern nach Beendigung der P igmentb i |dung auch nicht wieder ungef/ihr auf sein friiheres Volumen zusammenschrumpfen (vgl. Tabelle 1 und 3 und Abb. 5). Ferner ergibt sich, dab diese Schrumpfung des Kernes nach der P igmentbi ldung auf einen Fliissigkeitsverlust zurfickzuffihren ist (Sinken des Turgors, Verengerung der Maschen des Kerngerfistes).

Die Variationsbreite ist nach der P igmentbi ldung sogar noch etwas geringer als vorher. Man kann daraus schliefSen, dal3 die In tensi t i i t

vor, wi~hrend und nach der Pigmentbildung. 339

des Stoffwechsels in allen Zellen ziemlich konstant ist. Wenn die Stoff- wechselvorg~nge in den pigmentfreien Elementen etwas weniger gleich- f6rmig verlaufen, so mag das damit zusammenh~ngen, dab in einigen dieser Zellen wahrscheinlich schon irgendwelche Prozesse vor sich gehen, welche die erst sp~ter morphologisch erfaBbaren Differenzierungen (,,Chon- driom" usw.) vorbereiten. Aul3erdem mag die grS~ere Variabilit~tt der pigmentfreien Zellen auch durch die Schleimsekretion mitbedingt sein.

Interessant diirfte noch sein, festzustellen, wie sieh die Kernplasma- relation wi~hrend der Pigmentbildung verh~lt. Von einer variations- statistischen Bereehnung des werden, da die Form der

35 Zellen des Tintendriisenepi- 32

thels groBen Sehwankungen za unterliegt. Der Druck be- z~ nachbarter Zellen und sezer- z~ nierter Pigmentmassen l~tBt r das Epithel bald hSher, bald ~2 8

flacher erscheinen. Infolge- dessen ist die Form der Zellen an der Spitze einer Falte immer ganz anders als am Grunde einer solchen. Das erschwert die genaue Ermitt-

Zellvolumens muBte leider abgesehen

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0 I00 2O0 0~ ~ 5O0 6OO

A b b . 5. G r a p h i s c h e D a r s t e l l u n g de r Kernverg rS i3e - r u n g i m T i n t e n d r i i s e n e p i t h e l w~ihrend der P i g m e n t - b i l d u n g . - - - - v o r , w~ihrend, - . . . . n a c h

de r P i g m e n t b i l d u n g .

lung des Zellvolumens natfirlich sehr. Da aber zwischen den hohen pigmentbildenden Zellen und den niedrigen, noch pigmentlosen sowie den flachen degenerierenden Elementen scheinbar doch ein groBer Volumenunterschied vorhanden sein muB, haben wir je 15 giinstig ge- schnittene Zellen genau ausgemessen, yon den erhaltenen Werten das arithmetische Mittel genommen und daraus dann n~herungsweise das Volumen der Zelle berechnet. Der dritte Durchmesser der Zellen, den man in Querschnitten nicht messen kann, wurde aus entsprechenden Flachschnitten des Epithels ermittelt. Man bekommt auf diese Weise natiirlich nur :Ns da man fiir eine exakte Berechnung auch die ZellgrSl3e variationsstatistisch bestimmen mfiBte (vgl. CLARA).

Tabelle 4. Zellvolumen, Kernvolumen, Plasmavolumen, Kernplasma- relation.

Vor der ~Vfihrend der 5 :ach der P i g m e n t b i l d u n g P i g m e n t b i l d u n g P i g m e n t b i l d u n g

I

Zellvolumen . . . . . . . . . . 1085 T a I 2525 T a 800 T a Mittleres Kernvo]umen . . . . . 165 T 3 [ 310 T 3 135 T a Plasmavolumen . . . . . . . . . 920 T 3 2215 T 3 665 T ~ Kernplasmarelation (angen~hert) . 1 : 5,6 1 : 7 1:5

Man sieht, dab die Kernplasmarelation wiihrend der Melanogenese nur wenig zugunsten des Plasmas verschoben wird, um hinterher wieder

340 Heinz Graupner und Ilse Fischer: Das Tintendriisenepithel yon Sepia

ungef~hr auf den urspriinglichen Wert zurfickzusinken. Diese leichte Vermehrung des Plasmas gegenfiber dem Kern mag mit der Steigerung des Stoffumsatzes im Zytoplasma zusammenh~ngen, wo ja die. Pigment- bildung vor sich geht.

Die relative Konstanz der Kernplasmarelation glauben wir damit erkl~ren zu kSnnen, dab die Melaninbildung im Tintendrfisenepithel einen normalen physiologischen Vorgang darstellt, auf den die Zelle funktionell ganz und gar eingespielt ist. Die Konstanz der Kernplasma- relation ist ferner ein Beweis fiir die merokrine Sekretion des Tinten- drfisenepithels; denn bei holokriner Sekretion wfirde sich die Kern- plasmarelation infolge der Sekretspeicherung, vor allem am Ende der Zelltiitigkeit, wohl mehr zugunsten des Plasmas verschieben. Es ws sieher interessant, mit entsprechenden Methoden die Zell- und KerngrS$e anderer Drfisenzellen in den verschiedenen Phasen ihrer Ti~tigkeit zu bestimmen, um so festzustellen, wie sich die Kernplasmarelation in sekretorisch t~tigen Elementen verh~lt. Au~erdem kSnnte man auf diese Weise vielleicht allgemeingtiltige Beziehungen zwischen Zellfunktion (Intensitiit des Stoffwechsels) und Zell- bzw. Kerngr5Be finden.

Im Zusammenhang mit unseren Untersuchungen fiber die Pigment- bildung der tierischen Zelle ergibt sich aus der vorliegenden Arbeit die Frage: Wie verhalten sieh Zell- und KerngrS~e bzw. die Kern- plasmarelation in Fs pathologischer Pigmentbildung ? Um dies be- antworten zu kSnnen, haben wit mit einer variationsstatistischen Unter- suchung der pigmentbildenden Zellen in Melanosarkomen begonnen.

Zusammenfassend k6nnen wir fiber die Pigmentbildung im Tinten- drfisenepithel folgendes feststellen.

1. Mit der Pigmentbildung ist eine Steigerung des Zellstoffweehsels verbunden, dessen Intensit~t ihren Ausdruek findet:

a) In einer VergrS$erung des Zell- und Kernvolumens wi~hrend der Melanogenese. Diese Volumenzunahme beruht nicht auf Wachstum, sondern auf einer Fliissigkeitsaufnahme und ist ein reversibler Vorgang.

b) In der Zunahme der Nukleolarsubstanz. c) In der sekretorischen Tiitigkeit des Kernes (Nukleolenabgabe). d) In der feineren Verteilung des Chromatins w~hrend der Pigment-

bildung. e) In einer leichten Verschiebung der Kernplasmarelation zugunsten

des Plasmas. 2. Zwischen dem Melanin und dem Chromatin besteht kein direkter

morphologisch fa$barer Zusammenhang ; ebensowenig l~I3t sich ein solcher zwischen Melanin und Nukleolarsubstanz erkennen.

3. Das ,,Chondriom" (Tv~c~rsI) bzw. Ergastoplasma scheint bei der Pigmentbildung eine wesentliche Rolle zu spielen.

vor, w~hrend und nach der Pigmentbildung. 341

L i t e r a t u r v e r z e i c h n i s .

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