Die Zellteilung während und nach der Narkose

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    08-Aug-2016

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  • (Aus dem Embryologischen Institut der Wiener Universit~t; Vorstand A. FISCHV.L.)

    DIE ZELLTE ILUNG WAHREND UND NACH DER NARKOSE. EIN BEITRAG ZUR KENNTNIS DER STORUNGEN

    DES KERNTEILUNGSRHYTHMUS.

    Von

    G. POLITZER.

    Mit 23 Textabbildungen. (Ei~g~gan.qen am 3. Dezember 1930.)

    Gliederung. seite 1. Einleitung, Sehrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334 2. Material und Methode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337 3. Die Befunde fiber St6rungen des Kernteilungsrhythmus

    a) Versuehe mit Xthylalkohol . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338 b) Versuehe mit Xthyl~ther . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 c) Versuche mit Chloreton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348

    4. Allgemeiner Tell a) Zur Analyse der StSrungen des Kernteilungsrhythmus . . . . . . 350 b) Zur Frage der Synchronie der Rhythmusst~rungen in paarigen

    Organen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353 e) ~ber versehiedene Typen der RhythmusstSrungen . . . . . . . 356 d) ~ber die Giftwirkung der Narkotika und fiber die Zulissigkeit der

    Narkose bei Versuchen fiber Beeinflussung des Kernteilungsrhythmus 358 5. Zusammenfassung der Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . 361 6. Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362

    1. Einleitung, Schrifttum. Bei meinen fri iheren Untersuchungen fiber die ki instl iche Beein-

    flussung der Zellteilung habe ich es wiederholt als stSrend empfunden, dab eine Ruhigstel lung der Versuchstiere (Salamanderlarven) nicht mSglich war. Die Untersuchungen fiber die Wirkung der Kathoden- strahlen (PAOLI und POLITZE~) waren bereits technisch so schwierig, dab fiir jeden Versuch drei Personen erforderlich waren, wobei ferner irLfolge der fre ihindigen ,,Einstel lung" der Versuchstiere auf die genaue Dosierung der Strahlung verzichtet werden mul3te. Bei neueren, ge- meinsam mit Dozent Dr. H. FCHS unternommenen, bisher noch nicht verSffentl ichten Versuchen fiber den EinfluB der Radiumstrahlen auf die Zellteilung war endlich die Narkose der Versuchstiere nicht zu um- gehen. Angesichts der zahlreichen Angaben fiber die Beeinflussung der

  • Die ZeUteilung w~hrend und naeh der Narkose. 335

    Zellteilung dutch Narkotika erwiesen sich Vorversuche als notwendig, in welehen aus der grol~en Zahl der Narkotika das zweckm~$igste aus- gewghlt werden sollte; ferner muSte die zwar wirksame, abet noeh nicht toxisehe Dosis dieses l~arkotikum festgestellt werden. Als Priifstein fiir die Unschgdliehkeit des untersuchten Stoffes sollten die Zellteilungen in den narkotisierten Larven dienen. Diese urspriinglich nur als Vor- untersuchung geplante Arbeit ergab nun wider Erwar~en besonders klare Ergebnisse tiber St~rungen des Kernteilungsrhythmus, deren aus- fiihrliehe Wiedergabe und ErSrterung geboten erseheint, da bisher nur wenige Untersuchungen fiber diesen Gegenstand verSffentlicht wurden, die StSrungen des Kernteilungsrhy~hmus jedoeh, wie WASS~RMA~ (1929) anerkennt, eines der wichtigsten Mitre1 zur kausalen Analyse der Zellteilung darstellen.

    Versuche fiber den Einflu$ yon narkotisierenden Stoffen auf die Zell- teflung wurden bereits zu versehiedenen Zwecken unCernommen. Den Brfidern H~TWlG (1887), welche den EinfluB des Chloralhydrats und E. B. W~so~ (1901), weleher die Wirkung des Xthers auf die Befruch- tung und auf die Furchung des Seeigeleies untersuchte, lag es vor allem daran, durch StSrung des ZeUteilungsvorganges den komplexen Vor- gang der Zellteilung in seine einzelnen Komponenten zu zerlegen, um dann auf diese Weise einiges zur Kl~rung der Mechanik dieses Vorganges zu ermitteln. Als ein wesentliches Ergebnis der Untersuehungen yon O. und R. HE,TWIn und WILSO~r ist zu erwghnen, da$ die Behandlung der Eier mit Chloralhydrat und Xther zum Versehwinden der Teilungs- spindel fiihrt, welche erst nach Einbringung der Eier in reines Seewasser wieder zum Vorschein kommt. POLOWZOV setzte diese Untersuchungen unter der Leitung Gm~WlTSC~S fort. Sie verwendete die Alkoholnar- kose zum Zweeke tier StSrung der Synehronie der Teilungsschritte und fiihrte damit die yon GU~WlTSCH (1910) und SO~OKn~A eingesehlagene l%rsehungsrichtung erfolgreich weiter. Sie erhielt je nach dem Zeit- punkt und je naeh der Dauer tier Einwirkung Mono- und Polysyncytien an Stelle gesonderter Blastomeren.

    Angeregt dureh Arbeiten yon PFS.FX~R und I~ATHA~SON untersuchte HArCKS~ (1900) den Einflu$ der Xthernarkose auf Copepodeneier; fiir ihn und ffir SChILLer, welcher die Versuche HAECK~RS fortfiihr~e, lag der Sehwerpunkt der Untersuchung in der Gewinnung abnormer Tei- lungsfiguren, welehe in zum Teil reeht abenteuerlieher Weise als Rfick- schl~ge zu ,,primitiveren" Kernteilungsformen gedeutet wurden. Wit verdanken den beiden Forschern die kritische Beurteilung der so- genannten Pseudoamitosen. Untersuchungen an hSheren Tieren gibt es nur wenige. Auger einigen Bemerkungen von MAI~X fiber den Ein- fins versehiedener Stoffe auf die Karyokinese bei Urodelenlarven in einer vorwiegend botanisehen Arbeit sind hier die Versuche yon KORS-

  • 336 G. Politzer:

    FELD (1925) ZU erw~hnen, welcher die Larven yon Salamandra maculosa, somit das gleiche Versuchsmaterial, welches uns hier beseh~ftigen soll, dem Einflusse yon ~thyl~ther, ~thylalkohol, Chloroform, Methylalkohol und Chloreton aussetzte. Ein Teil der Tiere wurde hierbei in LSsungen dieser Stoffe eingebracht, anderen wurde die linke Hornhaut mit kon- zentrierteren LSsungen dieser Stoffe bepinselt, in der Hoffnung, die reehte Hornhaut als Kontrolle verwenden zu kSnnen. Im Gegensatz zu den - - etwa gleichzeitigen - - Versuchen yon POLITZER mit Vital- farbstoffen (1924, 1925) konnte jedoch KORNFELD keine klaren gesetz- m~Bigen Ver~nderungen der Zellteilungen und des Kernteilungsrhyth- mus erzielen; er beschr~nkt sich daher auf die Beschreibung einiger weniger abnormer Teilungsbilder. Angaben, ob die Larven narkotisiert waren, sind in der Arbeit KORNFELDs nicht vorhanden.

    Was pflanzliches Material betrifft, so sind vor allem die grundlegen- den Untersuchungen yon N~Ec fiber den Einflul3 des Chloralhydrats auf die Zellteilungen in den Wurzeln yon Pisum, Allure und Vicia zu erw~hnen, welche eine Ffille von Beobachtungen fiber Pseudoamitosen und andere Stfrungen der Zellteilungen lieferten. In dieser Arbeit sind auch Angaben fiber das ~ltere Schrifttum enthalten. Ferner hat SAKH- MURA den Einflul~ des Chloralhydrats auf die Zellteilungen bei Pflanzen untersueht, eine Arbeit, welche ich mir leider bisher nicht beschaffen konnte. In jfingster Zeit hat REGEMO~TER1 die ZellteilungsstSrungen in ehloralisierten Bohnenwurzeln untersucht. Seine Ergebnisse erg~nzen die Befunde yon N~MEC und SAKAMURA. Endlich ist noeh die Arbeit yon M~r~x zu erw~hnen, welcher den EinfluB zahlreicher l~arkotika an Pflanzen untersuchte. Hierbei war er - - allerdings erfolglos - - bestrebt, Beziehungen zwischen der chemischen Beschaffenheit der Giftstoffe und ihrer Wirkungsweise zu ermitteln. Chloroform und Chloral bewirkten vor allem Stfrungen der Zellteilung (Zellscheidewandbildung), so dab doppelkernige Zellen entstander.-. Hingegen riefen ~thyl~ther, weniger deutlieh Isobutylalkohol, eine ,,Steigerung der Zellteilungst~tigkeit" her- vor, eine Angabe, welche uns sp~terhin beseh~ftigen wird (S. 361).

    Fassen wir die Ergebnisse dieser Arbeiten zusammen, so enthalten sie fiber die Frage, ob eine vorsichtig durchgeffihrte Narkose ohne Sch~- digung der Zellteilung mfglich ist, keine Angaben. Die Untersuchungen an Eiern (HERTWIG, WILSON, POLOWZOV, HAECKER, SCHILLER), sowie die Untersuchungen an Pflanzen (N~MEC, MH1NX, SAKAMU~H, REGE- MOLTER) sind in dieser Hinsicht nicht verwertbar, da hier ein Narkose- effekt, wie wir ihn an hfheren Tieren beobachten, natfirlich nicht fest- gestellt werden kann. In den Arbeiten yon MHINX und KORNFELD (1925) linden wir keine Angaben fiber das Bestehen einer Narkose.

    1 Auch diese Arbeit war mir im Original nicht zugi~nglich.

  • Die Zellteilung wiihrend und nach der Narkose. 337

    2. Material und Methode.

    Die vorliegenden Untersuchungen wurden an Larven yon Salamandra maculosa durchgefiihrt, welche den Fruchthaltern der tr~chtigen Weib- chen entnommen worden waren. Die Fiitterung der Larven erfolgte in gleicher Weise wie in meinen friiheren Versuchen (1925). Die Larven wurden erst 12--25 Tage naeh der Entnahme aus dem Fruchthalter zu den Versuchen verwendet.

    Als l~arkotika wurden _~thylalkohol und _~thyl~ther in verschie- denen Verdiinnungen benutzt. Die Angaben fiber die Konzentration des ~thers sind leider unzuverl~ssig, da. w~hrend des 4 Stunden lang w~hrenden Versuehes stets starke Verdunstung eintrat. Als dritten Stoff verwendete ich Trichlorbutylalkohol, welcher unter dem Namen Chloreton k~uflieh erh~ltlich ist. Von diesem Stoffe wurde stets eine kaltges~ttigte, w~tsserige L6sung bereitgehalten, welche hierauf in ver- schiedenen Verh~ltnissen verdiinnt wurde. 1:10 Chloreton bedeutet in unserem Versuchsprotokoll eine im Verh~ltnisse 1:10 mit Wasser ver- diinnte kaltgeshttigte w~isserige ChloretonlSsung. Die Tiere verblieben stets 4 Stunden in der entspreehenden LSsung. Dann wurden sie in reines Wasser iibertragen. In stiindlichen bzw. zweistiindigen Abst~inden wurde vor, w~hrend und naeh der Narkose je eine Larve der Reihe fixiert. Ferner wurden an dem dem Versuchstage folgenden Tage und yon da ab t~glich bzw. jeden zweiten Tag Fixierungen vorgenommen. Als Fixationsmittel diente das BouI~sche Gemisch, welches sich mir seit Jahren bei meinen Versuchen an Salamanderlarven bew~hrt hatte.

    Die Hornh~ute der Larven wurden ~uspr~pariert, mit EHR~CHS H~matoxylin oder H~malaun im Stiicke gef~rbt und in Kanadabalsam eingeschlossen. Die Zahl der Versuchstiere betrug etwa 1000. ttisto- logiseh untersucht wurden insgesamt 452 Hornh~ute. Zum Zweeke der Z~hlung wurden mit dem Projektionszeichenapparate Skizzen der Horn- haut angefertigt, in welche die einzelnen Kernteilungsphasen projek- tionsrichtig eingetragen wurden. Die Einteilung der Zellteilung wurde nach KOI~I~I~]~LD (1922) durehgefiihrt. Ich gebe die entsprechende Stelle der Arbeit KOR~FELDS im Wortlaut wieder : ,,Als ,a' bezeichnete ich die Vorbereitung zur Mitose yon dem Zeitpunkte an, in dem sich der Zell- kern dureh Anordnung seines Chromatins deutlich yon einem ruhenden Kern unterscheidet und das dichte Spiremstadium, als ,b' den lockeren Kn~uel, solange die Chromosomen noeh nicht vSllig voneinander ge- sondert sind. Das Asterstadium wurde als ,c', die Metakinese - - solange noch wenigstens ein Paar yon Tochterchromosomen eine Beriihrung zeigte - - als ,d', das I)iasterstadium als ,e' bezeichnet ; ,/' diente als Be- zeichnung fiir das Dispiremstadium, ,g' fiir die Endphase der Teilung, in der die betreffenden Tochterkerne sich yon ruhenden Kernen noch durch auffallende F~rbbarkeit und charakteristische Form- und Lage-

  • 338 G. Politzer:

    verh~ltnisse auszeichneten." Gegen die Abgrenzung der einzelnen Sta. dien naeh KO~FWLD lassen sich berechtigte theoretische Bedenken geltend machen, insbesondere die Abgrenzung des Asters stimmt mit den Angaben anderer Forseher nicht vSllig fibereim Auch der Name Metakinese, weleher yon uns ffir jene Anaphasen verwendet wird, bei welchen noeh mindestens 1 Paar yon Chromosomen mit seinen Enden in Berfihrung steht, wurde in jfingster Zeit yon WASSERMA~ (1929) in g~nzlieh anderem Sinne gebraueht, n~mlich zur.Kennzeichnung jener Bewegungsvorg~nge, welche yon dem segmentierten Kn~uel (Gu~wITSC~ 1904) zur J~quatorialplatte fiihren. Ich habe jedoeh die Einteilung und die Namensgebung KOR~FELDS (1922) beibehalten, da sie den Beobaeh- tungsmSglichkeiten der Zellteilungen in der Hornhaut bei der yon uns gew~hlten Verarbeitung und F~rbung gut angepaBt ist, ferner um den Vergleieh der Kurven KO~U~FELDs (1922) und POLITZERs (1925) mit den Kl~rven in dieser Arbeit zu erleiehtern. Bezfiglich der Ve~eilung der Kernteilungsphasen unter normalen Bedingungen sei auf die Abb. 1 in der Arbeit POLITZEVS (1925) verwiesen. Setzen wir die Zahl der Zell- teilungen in einer Hornhaut mit normalem Teilungsrhythmus gleich 100, so entfallen auf die Phase ,,a" 28, auf ,,b" 7, auf ,,c" 26, auf ,,d" 3, auf ,,e" 14, auf ,,/" 12 und auf ,,g" 10 Karyokinesen. Nach KOI~NFELI) herrscht in einer ttornhaut normale Phasenverteilung, wenn ,,,a' und ,c' Maxima, ,b' und ,d' Minima, ,e', ,/' und ,g' Mittelwerte" darstellen.

    3. Die Befunde fiber St~rungen des Kernteilungsrhythmus. a) Versuche mit ~thylalkohol.

    l%ige LSsungen yon ~thylMkohol bewirken keine Narkose, 2%ige nur bei sehr ]ungen Tieren (1--2 Wochen nach der Entnahme aus dem Fruchthalter). Die Narkose kann reeht tier sein, die Reflexe sind er- losehen; nur bei dem Einbringen der Tiere in die Fixierungsfliissigkeit sind noeh stets Bewegungen erzielbar. Bei ~lteren Tieren (4--5 Wochen) gelingt eine tiefe Narkose erst in 3%iger LSsung. Die an jungen Tieren in 2%iger LSsung erfolgende, 4 Stunden w~hrende Narkose ergab, wie die Untersuehung der Serie T lehrt, keine StSrungen des Kernteilungs- rhythmus und keine Ver~nderungen der Karyokinesen. Nur ist in den Protokollen vermerkt, dab naeh 3, 4 und 5 Stunden anscheinend weniger Spireme als in der Norm vorhanden sind. Bei dem nach 9 Stunden fixierten Tiere finder sich der Vermerk: ,,auffallend viele Spireme". Doch liegen diese Ver~nderungen mSglicherweise noch innerhalb der normalen Variationsbreite.

    5%ige L6sungen yon Alkohol ffihren stets zu tiefer Narkose und zum Tode. Nach vierstfindigem Aufenthalt in der LSsung in frisehes Wasser fibertragen, erwaehen die Tiere nicht mehr. Der Herzschlag erlischt etwa 12 Stunden nach Beginn des Versuches. Nur einmal wurde

  • Die Zellteilung w~hrend und nach der Narkose. 339

    in einer Reihe am folgenden Tage ein lebendes Tier gefunden. In der Hornhaut dieses Tieres waren normale Zelltei lungen aller Phasen vor- handen. Die mit 5%iger Alkoholl6sung behandelten Larven zeigen w~hrend der ersten 12 Stunden typische StSrungen des Kerntei lungs- rhythmus, welche an der Hand der Serie S hier geschildert werden sollen. Nur eine Hornhaut der Serie V wird kurz besprochen werden.

    Tabelle 1.

    Fixiert nach

    O h

    1 h

    2 h

    3 h

    4 h

    5 h

    6 h

    7 h

    8 h

    9 h

    10 h

    11 n

    12 h

    Hornhaut a

    24 29

    24 15

    6 4

    5 1

    b

    12 14

    10 6

    5 3

    3 1

    Zahl der Phasen

    4 3

    1 I 2

    c

    19 29

    22 14

    33 29

    38 35

    70 66

    28 4 3O 1

    40 1 41 2

    19 8 32 2

    9 4 5 10

    18 9 1

    2 1

    1 1 1

    d e

    3 8 4 4

    4 10 2 6

    7 2 8

    2

    1

    1 1

    f g

    7 8 l l 12

    12 13 14 9

    8 7

    1 1 2

    1 1

    1 6

    1

    2

    3 10 8

    6 13

    15 6

    1 1 i

    2

    i Teilsumme

    81 103

    95 66

    65 57

    48 41

    71 75

    43 31

    43 L4

    ;3 ~4

    L2 :7

    ~2 :5

    ~9 6

    2 3

    3 5

    Summe (a + b)

    184

    161

    122

    89

    146

    74

    87

    87

    89

    77

    35

    5

    8

    Die Tabelle 1 gibt die Zahl der einzelnen Zellteflungsphasen in jeder der beiden Hornh~ute wieder. Ferner ist unter , ,Tei lsummen" die Zahl der Zellteflungen in jeder Hornhaut, unter ,,Summe (a+b)" die Zahl der Zellteilungen in den beiden Hornh~uten jedes Tieres angefiihrt. Die Abb. 1 wurde in der Weise gewonnen, dab i...

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