Neue Befunde zur Beschaffenheit des basalen Labyrinthes im Nierentubulus

Zeitschrift fiir Zellforschung 86, 351--363 (1968)

Neue Befunde zur Beschaffenheit des basalen Labyrinthes im Nierentubulus

WOLFGANG THOENES

Pathologisches Insti tut der Universiti~t Wfirzburg (Direktor: Prof. Dr. H.-W. ALTMANN)

Eingegangen am 13. Oktober 1967

Summary. Using a solution of ferritin an arterial perfusion was carried out in rat kidneys, until the blood had left the renal vascular system. Then the renal vein was clamped and the arterial infusion with ferritin was continued. During this procedure we intensified the pressure of the arterial infusion, until the volume of the kidney has been increased significantly (about factor 1.5). Under these conditions the kidney cortex was fixed in situ by dripping of OsO4- solution on the surface of the organ. Electron microscopic studies of subcapsular convoluted tubules led to following results:

1. Numerous ferritin molecules have left the lumen of the peritubular capillaries passing the pores of the endothelium, both the endothelial and the epithelial basement membrane and finally they have gained access to the intercellular spaces (basal labyrinth) of the tubular epithelial wall. By this the ferritin molecules could be located directly below the zonula adhaerens of the junctional complex. 2. Constantly more ferritin rushed into the labyrinth of distal than into that of proximal tubules. The labyrinth spaces containing ferritin are not widened in comparison with these of control tubules. 3. In additional perfusion experiments without ligature of the renal vein and without increased hydrostatic pressure no inrush of fcrritin into the basal labyrinth had been observed. Therefore it can be concluded that the inrush of ferritin into the intercellular labyrinth is a consequence of an elevated hydrostatic capillary pressure during the infusion.

In control kidneys fixed in vivo using isotonic OsO4-solution (by dripping on the surface of the kidney or by tubular microperfusion) the intercellular spaces of both proximal and distal convoluted tubules show a rather constant, but different width (proximal 19.8~2.9 nm, distal 32.7:L2.3 nm). Morphological and microdensitometric findings demonstrate within the intercellular labyrinth spaces the same average density as in the groundplasm of the intravital fixed tubular epithelium. I t is suggested that the labyrinth system contains an organic intercellular substance the functional significance of which is not yet clear and must be further investigated.

Zusammen/assung. Normale Rattennieren werden von der Aorta her mit Ferritin-L5sung perfundiert. Bei einer Versuchsgruppe wird die Nierenvene wihrend der Perfusion abgeklemmt und die Ferritin-Infusion unter t~berdruck kurzfristig fortgesetzt, wobci eine deutliche Volumenzunahme des Organes eintritt. Noch w~ihrend der Perfusion wird dutch Auftropfen yon OsmiumtetroxydlSsung auf die Nierenoberfl~che fixiert.

Die elektronenmikroskopische Untersuchung subkapsul~r gelegener Tubuluskonvolute fiihrt zu folgenden Ergebnissen: 1. In den Nieren ist nach Ferritin-Infusion unter t~berdruck eine gr51lere Ferritin-Menge durch die Wand der peritubul/iren Kapillaren in das Interstitium und in das interzellulire Labyrinthsystem des Tubulusepithelwalles - - bis an die Zonula adhaerens der Schluflleistcnkomplexe - - vorgedrungen. Damit erweist sich das Labyrinth- system als einheitlicher Diffusionsraum. 2. Regelm~llig ist in das Labyrinth des distalen Tubulus mehr Fcrritin eingestrSmt als in das des proximalen, wobei eine Erweiterung der Labyrinthspalten gegeniiber den Kontrollen nicht festzustellen ist. 3. Bei Ferritin-Perfusion ohne ErhShung des hydrostatischen Druckes in den peritubul~ren Kapillaren bleibt der Ein- strom in das Labyrinth aus.

In intravitalfixierten Kontrollnieren zeigen die interzellul~ren Labyrinthspalten des proximalen und des distalen Tubulus eine ziemlich konstante, aber untcrschiedliche Weite (proximal 19,8:L2,9 nm, distal 32,7-4-2,3 nm). Mikrodensitometrisch wird innerhalb der Labyrinth-

352 W. THOE~S: Basales Labyrinth im Nierentubulus

spalten die gleiche durchschnittliche Dichte registriert wie im Grundplasma des intravitalfixierten Tubulusepithels. Es wird angenommen, daft das Labyrinthsystem eine organische Interzellularsubstanz enth/~lt, deren funktionelle Bedeutung weiterer Kl~irung bedarf.

PEASE (1950, 1955) und RHODIN (1954) haben ers tmals die Exis tenz eines kom- pl iz ier ten interzel lul / i ren Spa l tensys tems im Epi the lwal l des Nie ren tubulus der S/~ugerniere demons t r ie r t . RUSKA et al. (1957, 1962) bezeichnen es als , ,basales L a b y r i n t h " und sprechen ihm eine entscheidende Rolle (Druckwandle r -Funk t ion) im Ends t r ecken t r anspo r t des tubul/~ren Resorpt ionsprozesses zu (vgl. THOE~ES, 1961 ; ULLRICH, 1965). Auch ffir exkretor ische Transportvorg/~nge ist das Spal tensys tem als Aus tauschweg d i sku t ie r t worden (ROLLH)iUSER U. VOGELL, 1954). Die folgenden E x p e r i m e n t e wurden durchgeff ihrt , ers tens um die MSglichkeit yon Stoffbewegungen innerhalb der Spal t r / iume morphologisch zu beweisen, und zweitens u m das Verha l ten des Laby r in the s im Zusammenhang mat solchen exper imente l l induzier ten Stoffbewegungen zu prfifen.

Methodik Hauptversuch. 200 g schwere m/innliche Albinoratten, Inactin-Narkose (80 mg/kg),

transperitoneale Freilegung der Bauchaorta. Einstechen einer Metallkanfile (No. 12) yon distal her in die Aorta, Vorschieben der Kaniilenspitze bis in It5he der Nierenarterienabg/~nge. Ligatur der Aorta oberhalb und - - bei liegender Kanfile - - unterhalb der Nierenarterien- abg~nge. Durchschneiden der li. :Nierenvene. Unter Verwendung einer Injektionsspritze Perfusion der linken Niere mit insgesamt 2 ml einer 10%igen, cadmiumfreien Ferritin- L5sung (aus Pferdemilz) (Osmolalit~t ca. 300 mosmol) unter leichtem Druck, bis aus der Nierenvene fast reine Ferritin-L5sung abfliellt. Danach Abklemmen der :Nierenvene und Fort- setzung der Ferritin-Infusion unter erh5htem Druck, wobei deutliche GrSBenzunahme des Organes auf das ll/2fache des Ausgangsvolumens eintritt. In diesem Zustand Fixierung der Nierenrinde in situ durch Auftropfen 1%iger Osmiumtetroxyd-LSsung auf die Nierenober- fl~iche ffir 5 rain. Entnahme ca. 1 mm a grol3er pyramidenfSrmiger Gewebsstficke aus der subcapsul/s Nierenrinde; Nachfixierung in 1%iger Osmiumtetroxyd-LSsung, 1 Std lang; Ein- bettung in Epon, wobei die Gewebsstiickchen so in die Gelatinekapsel eingelegt werden, dab die Nierenoberfl/iche als Pyramidenbasis auf dem Mikrotom zuerst angeschnitten wird. Dieses Vorgehen ermSglicht es, direkt subcapsul/~r gelegene und damit sicher intravitalfixierte Tubulusschlingen zu untersuchen. Herstellung yon halbdiinnen und ultradfinnen Schnitten mit dem Porter-Blum-Mikrotom MT I. Nachkontrastierung am Schnitt mit Uranylacetat (WATSOn, 1958). Elmiskop I.

Paralldversuche. I. Reine Ferritin-Perfusion ohne Druckerh5hung: Gleiche Versuchs- anordnung wie im Hauptversuch, jedoch ohne Abklemmen der durchschnittenen Nieren- vene; demzufolge auch keine VergrSBerung des Organes w~hrend der Perfusion.

II. Ferritin-Perfusion bei erhaltener Nierendurchblutung: Gleiche Versuchsanordnung wie im Hauptversuch, jedoch ohne Ligatur der Aorta oberhalb der Nierenarterienabg/inge und ohne Durchschneiden bzw. Abklemmen der Nierenvene. Beimischen yon Ferritin zum Nieren- arterienblut durch langsame Injektion in die Aorta (1,8 ml 10%ige Ferritin-L5sung im Zeit- raum von 6 rain). Dabei keine erkennbare Farb- und Gr51len/inderung des Organes.

In beiden Parallelversuchen Fixierung der Nierenrinde in situ noch w/ihrend der Perfusion durch 5 min langes Auftropfen yon 1%iger OsmiumtetroxydlSsung sowie Nachfixierung, Ein- bettung und elektronenmikroskopische Untersuchung wie im ttauptversuch.

Zu Vergleichsmessungen an normalen Tubuli dienten: 1. unmittelbar subcapsulEr gelegene proximale und distale Tubuluskonvolutschlingen yon normalen Rattennieren, welche durch 5 rain langes Auftropfen einer l%igen Osmiumtetroxyd-LSsung auf die Nierenober- fl~iche in situ intravital fixiert worden waren (PEASE, 1955b; MAUNSBACH et. al., 1962). 2. Tubuli nach Intravitalfixierung durch tubul~re Mikroperfusion (THoENES et al., 1964, 1965). In beiden Fallen mit Nachfixierung in 1%iger OsO4-LSsung 1 Std. ~brige elektronenmikroskopische Technik wie im Hauptversuch. Die intravitalfixierten Tubuli zeigten stets ein

Abb. 1. a Ausschnitt aus distatem Tubuluskonvolut nach arterieller FerritimInfusion mit ]~ber. druck (Hauptversuch). Die Ferritin-Molekiile sind durch die Kapiltarwand in das Inter- stitium (In) und durch die peritubuli~re subepithetiale Basalmembran (Bin) in die interzellul~ren Spaltr~ume (basales Labyrinth) -~ eingedrungen. Uranylacetat. El.mikr. 54000:1. b Subcapsul~res Areal der Nierenrinde mit weitgestellten, Ferritin (Fe) .haltigen Kapillaren. Lichtmikroskopisch, Giemsa 300:1. c Ausschnittvergr56erung aus (a) : In den Labyrinthspalten

Ferritin-Molekiile, innerhalb einer homogenen Masse gelegen. El.mikr. 144000:1

35~ W. T~O~NES:

offenes Lumen. - - Einfaehe Messung (Mel]lupe Graduierung 0,1 mm) an elektronenmikroskopischen Aufnahmen der OriginalvergrSBerung 10000:1, mit 3facher NachvergrSBerung.

Mikrodensitometrie mit dem Joyee-Loebl-Doppelstrahl-Mikrodensitometer an Positiv- Fotoplatten (End-VergrSflerung 50000:1). Objektiv 22:1, Spalt 1,6 mm, Graukeil -F 311.

Befunde

Hauptversuch. I m halbdiinnen lichtmikroskopischen Schnitt sind zwischen den kollabierten Tubuluskonvoluten weitgestellte peritubuliire Kapillaren zu erkennen, die eine (im Giemsa-Pr~parat) blal3gelbe homogene Masse und einzelne Erythro- zyten enthalten (Abb. 1 b). Elektronenmikroskopiseh erkennt man im Kapillar- lumen dieht bei dieht tiegende Ferritin-Molektile, yon denen ein Teil die Kapillare verlassen hat und durch das Endothel und die subendotheliale Basalmembran in das Interst i t ium gelangt ist (Abb. l , 2a). I m Bereich der Kapfltarwand finden sieh die austretenden Ferritin-Molekiile gehguft innerhalb der Endothelporen (Abb. 2 b), wiihrend sie in der Basalmembran ziemlich gleichmi~gig verteilt sind.

Ein weiterer Tell der Ferritin-Molekfile ist darfiber hinaus durch die subepitheliale Basalmembran bzw. durch die gemeinsame tubulokapillAre Basal- membran in die Labyrinthri~ume des Epithelwalles vorgedrungen (Abb. 1, 2). Die Ferritin-Molekiile finden sieh im gesamten interzellulgren Labyrinthsystem in ziemlich gleiehmgl3iger Verteilung. Sie sind hier auch direkt unterhalb der Zonula adhaerens des Sehluitleistenkomplexes nachzuweisen (Abb. 2e). Niemals jedoch wurden Ferritin-Molektile jenseits der SchluBleisten im Tubuluslumen angetroffen. Regelmggig zeigt sich, dab in das Labyrinth des distalen Tubuluskonvolutes wesentlieh mehr Ferritin eingestr6mt ist als in das des proximalen Konvolutes (Abb. 2 e, d), auch wenn beide Tubuli an ein und dieselbe Kapillare grenzen.

Diesem Untersehied parallel geht eine deutliehe Differenz in der Weite der Labyrinthspalten zugunsten des distalen Tubulus (s. Tabelle, vgl. Abb. 3). Die geringe Streuung (a) der in allen Teilen des Labyrinthes einschliel31ich der Inter- zellularspalten (unterhalb der Sehlul31eisten) gemessenen Einzelwerte demonstriert, dal3 die Abstgnde in beiden F~tlen auBerordentlieh konstant sind. Ver- gleiehende Messungen an den proximalen und distalen Tubuli coneorti nach Ferritin-Einstrom in das Labyrinth und an proximalen und distalen Tubuli contorti unbehandelter l~ieren, beide in situ fixiert, zeigen praktisch fibereinstim- mende Werte ffir den gleichen Tubulustyp, d.h. unter dem Ferrit in-Einstrom ist es in beiden Tubuli nicht zur Erweiterung des Labyrinthes gekommen. Nur die Streuung (a) der Einzelwerte hat geringfiigig zugenommen (Tabelle). Stgrkere

Abb. 2a--e. Ferritin in der Lichtung einer peritubuliiren Kapfllare (Kap). Permeation des Ferritin durch Endothelporen (siehe auch Einsatz b), subendotheliale Basalmembran (Bin'), Interstitium (In), subepitheliale Basalmembran (Bin") und Einstrom in basales Labyrinth des distalen Tubulus (--~) a: 50000:1, b: 100000:1, e: Basis des proximalen Konvolutes. Reiehlich Ferritin in der subepithelialen Basalmembran (Bm), weniger im basalen Laby- rinth (-->). d: Basis des distalen Konvolutes mit reichlich Ferritin in subepithe]ialer Basal- membran (Bm) und im basalen Labyrinth, c und d: Vergleiehe unterschiedliche Ferritin- Menge und "Weite der Labyrinthr~ume. 76000:1. e Flaehschnitt durch Apicalregion des proximalen Tubulusepithels. Gewunden verlaufende Zellgrenze zwischen zwei Tubulnsepithelien mit angeschnittenen Zonula adhaerentes des SehluBleistenkomplexes (Za). Dazwischen und

rechts Interzellularspalt mit mehreren Ferritin-Molekiilen (-->). 160000 : 1. Uranylacetat

1 tterrn Priv.-Doz. Dr. Dr. A, STIER (Max-Planek-Institut fiir Spektroskopie, G6ttingen) danke ich ftir die Messungen und die Diskussion der mikrodensitometrischen Befunde.

Basales Labyrinth im Nierentubulus 355

Abb. 2 a - - e (Legende s. S. 354)

356 W. THOENES :

Abb. 3a u. b. Ausschnitte aus der Basalregion unmittelbar subcapsul~r gelegener Tubulus- konvolute yon Kontrollnieren nach Intravitalfixierung durch Obeffl~chenbetropfung. a Pro- ximales Konvolut, b distales Konvolut. Beachte die weitgehende Konstanz des Abstandes der benachbarten Zellmembranen und die lockere homogene Masse im Interzellularspalt. Uranyl- acetat. 60000:1. - - A und B: Zur Erl~uterung densitometrischer Meflvorg~nge (s. Text und

Abb. 4). AusschnittvergrSflerungen rechts unten: 100000:1

Vergr6Berungen lassen erkennen, dab die In te rze l lu la r spa l t en sowohl in den un- behande l ten Tubul i (Abb. 3) als auch in den Tubul i nach Fe r r i t i n -E in s t rom (Haup tve r such ; Abb. 1, 2) ein m~Big dichtes Mater ia l en tha l ten , das die Spal t - r~ume gleichm~13ig erffillt. Man ha t den Eindruck , dab die Ferr i t in-Molekfi le mi t dem Mater ia l innig durehmisch t bzw. in dieses e ingebe t te t s ind (Abb. 1 c; 2c, d).


A

Car.

B

x / k__J k__J \ IR Gr IR Grundp[asma

/~ / \

Interzellularspalt Zellmembran Orundplasma

Abb. 4. Densitometrische Kurven vom distalen Tubuluskonvolut mit verzahnten Epithelien entsprechend den in Abb. 3b angegebenen Beispielen. A: Der durchleuchtende Lichtstrahl wird einmal durch mehrere benachbart liegende Inter- (IR) und IntrazellularrBume (Gr Grundplasma) senkrecht zur Zellmembran gefiihrt. Die hohen AusschlBge entsprechen dem Durchgang dureh die Zellmembran. B: Der Lichtstrahl wird 18mal vom Interzellularraum senkrecht durch die Zellmembran in das Grundplasma der Zelle geffihrt. - - In beiden F~llen ist ein eindeutiger Unterschied in der mittleren optischen Dichte zwischen dem Interzellular-

spalt und dem zellulBren Grundplasma nicht erkennbar

Mikrodensitometrische Bes t immungen best~tigen den optischen Eindruck. An elektronenmikroskopischen Aufnahmen proximaler und distaler Tubul i con- tor t i von Kontro l ln ieren wurde die optische Dichte des Interzel lu larraumes mit der des Grundplasmas im angrenzenden In t raze l lu la r raum verglichen: A. Der durchleuchtende Lichts t rahl wird durch mehrere eng benachbar t liegende In ter - u n d In t raze l lu lar rs senkrecht zur Ze l lmembran geffihrt (s. A in Abb. 3b). Ergebnis : Das mit t lere Niveau der Ex t ink t i onsku rven liegt im In te rze l lu la r raum

24 Z. Zellforsch., Bd. 86

358 W. TgoENEs:

Abb. 5. Peritubul~ire Kapillare nach a, rterieller Ferritin-Perfusion ohne [~rberdruck bei erhaltenem Blutstrom (Parallelversuch II). Im Kapillarlumen Ferritin dem Blutplasma beigemischt. Nur stellenweise Austritt einiger Ferritin-Molekiile (-->) durch Endothelporen und subendotheliale

Basalmembran. Uranylacetat. 97 000:1

nicht oder nicht nennenswert unter dem Kurvenniveau im Grundplasma der Zelle (Abb. 4a). B. Mehrmaliges (bis 18 • ) Durchfahren einer gleich langen MeBstrecke vom Interzellularraum senkrecht durch die Zellmembran in das Grundplasma del Zelle hinein; gegenseitiger Abstand der einzelnen MeBstrecken 1 m m (s. B in Abb. 3 b). Ergebnis: Als Beispiel ist in Abb. 4b eine typische, am distalen Tubulus gewonnene Kurvenschar wiedergegeben. Sie zeigt, dab ehl optischer Dichteunter-


Tabelle. Vergleichende Messungen der Weite des Interzellularraumes an intravital/ixierten Tubuli contorti von normalen Nieren und yon Nieren nach Ferritiu- t)berdruck-In/usion, n -- Zahl

der Einzelmessungen an elektronenmikroslcopischen Au/nahmen gleicher Vergr6/3erung (30000:1) . M W = M ittelwert, (r -- Standardabweichung

Weite des Intercellularraumes in nm (Messung von Membranmitte zu Membranmitte)

Proximales Konvolut Distales Konvolut

MW ~ n MW a n

Unbehandelte Nieren, intravitalfixiert 19,8 2,9 51 32,7 2,3 50

Nieren nach Ferritin- ~berdruck-Infusion 19,5 4,6 58 30,7 3,6 78

schied zwischen dem Interzellularspalt und dem zellul~ren Grundplasma nicht registriert werden kann. Alle fibrigen (insgesamt 5) hergestellten Sammel-Kurven dieser Art zeigen das gleiche Bild. Sie belegen damit, da~ der Interzellularspalt unter den vorliegenden Bedingungen etwa die gleiche optische Dichte aufweist wie das Grundplasma einer intravitalfixierten Tubulusepithelzelle.

P ara l l e l v e r such I (reine Ferritin-Perfusion ohne DruckerhShung). Von dem im Lumen der peritubul~ren Kapillaren befindlichen Ferritin ist ein kleiner Teil durch die Kapillarwand (Endothel und subendotheliale Basalmembran) ausgetreten und manchmal auch in den interstitiellen Raum gelangt, niemals jedoch durch die subepitheliale Basalmembran in das basale Labyrinth eingestrSmt.

P ara l l e l v e r such I I (Ferritin-Perfusion bei erhaltener Nierendurchblutung). Das Ferritin ist dem Blutplasma der peritubul~ren Kapillaren beigemischt. Nur einzelne Ferritin-Molekfile haben das Kapillarlumen durch die Endothelporen verlassen und sind innerhalb der subendothelialen Basalmembran nachzuweisen (Abb. 5). Auch hier ist Ferritin in das basale Labyrinth nicht eingedrungen.

In allen Versuchen zeigten die Tubulusepithelien und das Interstitium ein- schliei~lich der Kapillaren einen der Norm entsprechenden Erhaltungszustand.

Diskussion

Die mitgeteilten Befunde zeigen, dab es grunds/itzlich mSglich ist, Stoffe yon der peritubul/~ren Seite in das Labyrinthsystem des Tubulusepithelwalles einzubringen. Bei der im Hauptversuch gew/ihlten Versuchsanordnung (Ferritin- Infusion unter Uberdruck) daft angenommen werden, dab im peritubul~ren Kapillarsystem ein erhShter hydrostatischer Druck bestanden hat. Daffir sprechen die deutliche Volumenzunahme des Organes unter der Injektion nach Abklemmen der Nierenvene und die Ausweitung der Ferritin-geffillten peritubul/~ren Kapil- laren, die im lichtmikroskopischen Schnitt deutlich erkennbar ist (Abb. I b). Die elektronenmikroskopische Untersuchung zeigt, dab unter diesen Bedingungen das injizierte Ferritin trotz des groBen Molekulardurchmessers (105---120 A) und -gewichtes (460000) in grSBerer Menge aus den Kapillaren [durch Endothel- poren (vgl. HAMMERSEN, 1966) und subendotheliale Balsamembran] ausgetreten

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360 W. THOENES :

und in das interzellul/ire Labyrinthsystem beider Tubuluskonvolute eingestrSmt ist (Abb. 1, 2). Im Gegensatz dazu konnten bei Perfusion ohne Uberdruck (Parallel- versuche I und II) einige Ferritin-Molekfile zwar im Bereich oder jenseits der Kapillarwand, niemals jedoch innerhalb des tubul/~ren Labyrinthsystems fest- gestellt werden (Abb. 5). Wir schhe6en daraus, dab der im Hauptversuch beob- achtete Ferritin-Einstrom in die Labyrinthspalten des Tubulusepithelwalles auf dem erhShten hydrostatischen Druck beruht, der w/ihrend der Infusion nach Ab- klemmung der Nierenvene in den peritubul/iren Kapillaren erzeugt wurde. Die Tatsache, dab das Ferritin nicht nur in die basalen Antefle des Labyrinthes, sondern bis an die SchluBleisten unterhalb der Zonula adhaerens vorgedrungen ist (Abb. 2e), spricht daffir, dab das gesamte interzellul/~re Labyrinthsystem einen einheithchen Diffusionsraum darstellt.

Beim Vergleich der beiden Tubuluskonvolute ist regelm/iBig festzustellen, dab in das Labyrinth des distalen Tubulus wesentlich mehr Ferritin eingestrSmt ist als in das des proximalen Konvolutes (Abb. 2 c, d). Eine Erkl/~rungsmSglichkeit ffir diesen Unterschied bietet sich aus den vergleichenden Messungen der Laby- rinthweite an (Tabelle): Im Gegensatz zu den friiheren Beobachtungen an Tubuli nach supravitaler St/ickfixierung, bei denen das basale Labyrinth - - offen- bar in Abh/ingigkeit yon der Gfite der Fixierung (vgl. MAUNSBAC~ et al., 1962) - - unsystematisch teils eng, tefls welt gefunden wurde, zeigen die mit Osmium- tetroxyd intravitalfixierten Tubuli regelm~Big eine ziemhch konstante und dar- fiberhinaus in den beiden Konvoluten unterschiedhche Weite der Labyrinth- spalten. Das gilt fibereinstimmend ffir die Tubuli ohne (Kontrollnieren) und mit bzw. nach Ferritin-Einstrom in das Labyrinth (Hauptversuch). Die yon uns am proximalen Tubulus gemessenen Werte (im Mittel 19,8 bzw. 19,5 nm) stimmen mit den yon SJ()STRAND U. RHODIN (1953) mitgeteilten Daten (195 A) iiberein, w~h- rend MAUNSBACH (1966) etwas niedrigere Werte (95--115 A) angibt. Da die Spalt- r~ume des distalen Tubulus regelmiiBig weiter gefunden werden als die des proximalen, kSnnte der bevorzugte Ferritin-Eintritt in das Labyrinth des distalen Tubulus mit diesem Weitenunterschied erkliirt werden. Es muB often bleiben, ob darin die einzige Erkl~rungsmSglichkeit zu erblicken ist oder ob noch an@re, bisher nicht fibersehbare Faktoren eine Rolle spielen. Auf jeden Fall kann gesagt werden, dab die Ursache ffir den unterschiedlich starken Ferritin-Einstrom in strukturellen oder funktionellen Eigenschaften der Tubuli selbst und nicht in solchen des Kapillarsystems zu suchen ist; denn das differente Verhalten finder sich regelm/iBig auch dann, wenn beide Tubulusarten an ein und dieselbe Kapillare grenzen.

Die Konstanz der Labyrinthweiten in beiden Tubuluskonvoluten aueh nach dem retrograden Ferritin-Einstrom wirft die Frage auf, ob die interzellul/iren Spaltr~ume ledigtich Wasser und andere niedermolekulare Stoffe enthalten oder ob sie von bestimmten Substanzen, mSglicherweise solchen mit Kittfunktion, erffillt sind. Diese Frage ist zwar gelegentlich diskutiert (FAWCETT, 1966; MAUNS- BAC~, 1966), bislang aber nicht en~sehieden worden, da sich bei den versehiedenen Pr~parationsmethoden sehr variable Befunde ergeben hatten. Bei genauer Analyse der mit ~lteren und neueren Verfahren der Intravitalfixierung (Tropfmethode, tubul~re Mikroperfusion) gewonnenen elektronenmikroskopischen Bilder des pro-


ximalen und distalen Konvolutes kann jedoch in den Labyrinthspalten fast aus- nahmslos ein wenig dichtes, weitgehend homogenes Material demonstriert werden. Dem entsprieht das Ergebnis der Mikrodensitometrie, bei der in den interzellu- laren Spaltraumen etwa die gleiehe optisehe Diehte registriert wird wie im Grund- plasma der angrenzenden Zellen (Abb. 4). Streng genommen, besagen diese Be- funde zun~chst nur, dab an den untersuchten Stellen des fixierten und naeh- kontrastierten Schnittpr~parates eine im Durchschnitt gleich starke Elektronen- streuung stattgefunden hat, die ihrerseits auf der Eigendichte und der Schwer- metall-(Osmium-, Uranyl-, Blei-)Affinit/s des vorhandenen, mutmaBlich vor- wiegend organischen Materiales in den verglichenen zellul/s und extrazellul/~ren Kompar t imenten beruht. Die Befunde lassen somit darauf schlieBen, dab in den Lab3~inthspalten wie im zellul/iren Grundplasma auBer Wasser und nieder- molekularen Stoffen noch andere Subst~nzen vorliegen, die fiir die Elektronen- streuung verantwortlich sind. Die M6glichkeit, dab es sich um extravasal verlagerte Blutplasmabestandteile handelt, ist nach den vergleichenden Beobachtungen an den vorliegenden Versuchs- und Kontrollnieren wenig wahrscheinlieh ; insbesondere spricht dagegen, dab es auch unter dem retrograden Ferritin-Einstrom offensieht- |ieh nicht zur Vermehrung des Materiales in den Spaltr/~umen gekommen ist, sondern dab die Ferritin-Molekiile bei gleiehbleibender Spaltenweite gewisser- maBen zus/~tzlich in dieses Material eingebettet erscheinen. Die Konstanz des Untersehiedes in der ~Veite der Labyrint.hr/~ume des proximalen und distalen Konvolutes (Tabelle), die sieh in allen unseren Pr/iparaten best/ttigt hat, stellt ein weiteres Argument dar. Wir deuten daher unsere Befunde dahingehend, dab im Labyrinth beider Tubuluskonvolute eine loekere Interzellularsubstanz enthalten ist. Hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung ist auf neuere Unter- suchungen yon RAMBOURG und LEBLOND (1967) hinzuweisen. Die Autoren fanden im Bereich der Labyrinthspalten eine positive Perjodsaure-Silbermethenamin- Reaktion und schlieBen daraus auf die Anwesenheit yon Glykoproteinen. Damit ergeben sich Beziehungen der Interzellularsubstanz des Labyrinthsystems zu der welt verbreiteten, kohlenhydratreichen Schicht auf der AuBenseite der Zell- membran (Glykokalyx; BENNETT, 1963).

Eine naherungsweise Vorstellung yon den quantitativen Verhaltnissen ergibt sich aus folgenden ]~berlegungen: Zellen, deren Grundplasma bei den mikrodensitometrischen Unter- suehungen zum Vergleich herangezogen wurde, haben einen Wassergehalt yon 80 % und mehr. Fiir die Interzellularspalten wird man daher einen ahnlich hohen Wassergehalt bzw. einen i~hnlieh niedrigen Gehalt an kontrastierbarer Substanz armehmen diirfen. Aus den Erfahrungen beim pathologischen Ze|lhydrops des Tubulusepithels infolge Ischamie (TItoENES, 1964) ist ZU schlieBen, dab es nur einer vergleichsweise geringen Steigerung des Wassergehaltes bedarf, um das Grundplasma im elektronenmikroskopischen Bild als optisch ,,leer" erseheinen zu lassen. Daraus ist zu folgern, dab durch einen relativ geringgradigen Wassereinstrom in das Labyrinth (z.B. bei nicht idealer Fixierung) die Masse sehr raseh so verdiinnt werden kann, dab sie dem elektronenmikroskopischen Nachweis entgeht. Neben anderen mSglichen Praparationsfolgen, wie z.B. HerauslSsen oder mangelnde Kontrastierung yon Gewebs- bestandteilen (vgl. MaUNSBAC~I, 1966), kann in diesem Umstand einer der Griinde daffir liegen, dab die ,,Fiillmasse" bisher nicht hinreichend beachtet oder zur Darstellung gekommen ist.

Es muB offenbleiben, welche Funktion einer , ,Interzellularsubstanz" dieser Al~t im Labyrinthsystem des Nierentubulus zukommen k6nnte. Die naheliegende Annahme einer Kit tfunktion (vgl. RAMBOURD U. LEBLOND, 1967; Lit.) ist vorerst

362 W. THOENES :

nicht beweisbar, auch nicht mi t unserem Befund, dab bei dem re t rograden Fer-

r i t in -Eins t rom eine Erwei te rung des Labyr in thes ausbleibt ; denn der erh6hte

hydrosta t i sche Druck, der durch die exper imente l len MaBnahmen in Kapi l la ren

und In t e r s t i t i um erzeugt worden ist, wirkt yon allen Seiten gleichm~Big auf den

Tubulus ein, so dab eine Labyr in therwei te rung m6glicherweise nicht zustande

kommen konnte. Wei tere Unte rsuchungen mi t genau definier ten Funkt ions-

i~nderungen am Tubulus mfissen zeigen, ob und in welchem AusmaB Erwei-

t e rungen des basalen Labyr in thes un te r physiologischen Bedingungen vor-

kommen.

Auf die Befunde an den peritubul~ren Kapillaren bei Ferritin-I)urchtritt soll im Rahmen dieser Arbeit nicht n~her eingegangen werden.

L i t e r a t u r

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Dozent Dr. W. TltOENES Pathologisches Insti tut der Universit~t 87 Wiirzburg, Luitpoldkrankenhaus

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Neue Befunde zur Beschaffenheit des basalen Labyrinthes im Nierentubulus