Virchows Arch. Abt. B Zellpath. 6, 97--106 (1970) �9 by Springer-Verlag 1970

Zur celluliiren Nucleinsiiure- und Protein-Synthese der Nebennierenrinde yon Ratten nach Dexamethason-Applikation*

H. UE~RB~G, E. STSCKEI~ und F. STADTLEI~ Pathologisches Institut der Universit~t Wiirzburg (Direktor: Prof. Dr. H.-W. Altmann),

Abteilung ffir Experimentelle Pathologie der Firma Dr. Karl Thomae, Biberach/Ril3 (Leiter: Priv.-Doz. Dr. H. Ueberberg),

Pathologisches Institut der Universit/~t des Saarlandes (Direktor: Prof. Dr. G. Dhom)

Eingegangen am 20. Mai 1970

Nucleic Acid and Protein Synthesis of the Adrenal Cortex of Rats Following Dexamethasone Application

Summary. The question has been examined as to what happens in the cells of the zona glomerulosa, fasciculata and reticularis in the adrenal gland of male rats during glucocorticoid (Dexamethasone) treatment and later after treatment. For this examination autoradiography was performed during Dexamethasone treatment a) 1 hour after a single dose of aH-thymidine, b) 1 hour after a single dose of aH-lysine or aH-l-phenylalanine, c) 50 minutes after a single dose of aI-Lcytidine, and d) 3 and 15 hours after aH-cytidine application.

The Dexamethasone treatment extended 5 days, the post-treatment period 6 days from the last dose of Dexamethasone.

Following results have been obtained: Cell proliferation is not influenced by treatment with Dexamethasone; the percentage of DNA-synthesizing cells remains constant.

There is however a clear relationship observed between decrease in weight of the adrenal glands after Dexamethasone treatment and the increase of weight of the adrenal glands during the post-treatment-period. The relationship is associated with a decrease and increase of the protein synthesis in cytoplasm and nucleus, especially in the zona fasciculata and zona reticularis.

No relationship exists between decrease of weight of the adrenal glands under Dexa- methasone treatment and nuclear RNA-synthesis. An increased regeneration of the I%NA- synthesis in the nucleus precedes the increase of weight of the adrenal gland during the post- treatment-period and Dexamethasone treatment and is related with the enhanced cellular synthesis of protein.

Zusammen/assung. Es wurde die Frage untersucht, was in den Zellen der Zona glomerulosa, fasciculata und reticularis der Nebenniere m~nnlicher Ratten unter einer Behandlung mit einem Glucocorticoid (Dexamethason) und in einer Nachbeobachtungsperiode geschieht. Zu diesem Zweck wurden autoradiographische Untersuchungen vorgenommen: a) 1 Std nach einer einmaligen Injektion yon aH-Thymidin, b) 1 Std nach einer singul/iren Injektion yon aH-Lysin bzw. aH-1-Phenylalanin, c) 50 rain nach einer Einzeldosis yon aH-Cytidin und d) 3 und 15 Std nach aH-Cytidin-Applikation. Die Dexamethason-Behandlung erstreckte sich fiber 5, die Nachbeobachtungsperiode fiber 6 Tage nach der letzten Dexamethason- Applikation.

Folgende Ergebnisse wurden erhalten: Die Zellproliferation wird durch eine solche Behandlung mit Dexamethason in keiner Weise beeinflul~t. Der Prozentsatz DNS-syntheti- sierender Zellen bleibt konstant.

Indessen ergibt sich eine deutliche Beziehung zwischen der Gewichtsabnahme der Neben- nieren w/ihrend der Behandlung mit Dexamethason im Sinne einer Drosselung und dem

* Mit Unterstfitzung durch das Bundesministerium ffir Wissenschaftliche Forschung.

7*

98 H. Ueberberg, E. StScker und F. St~dtler:

Wiederanstieg des Nebennierengewichtes in der Naehbeobaehtungsperiode in Form einer damit verbundenen Steigerung der Eiweig-Synthese im Cytoplasma und Zellkern, vorwiegend in der Zona faseieulata. Ein iihnlicher Effekt wird in der Zona retieularis registriert.

Zwisehen der Gewiehtsabnahme der Nebennieren w~hrend der Dexamethason-Behandlung und der Kern-t~NS-Synthese besteht keine Beziehung dieser Art.

Dem Wiederanstieg des Nebennierengewichtes in der Naehbeobachtungsperiode naeh Dexamethason-Behandlung und der damit verbundenen eellulgren Eiweifl-Synthese geht jedoch eine gesteigerte Neubildung yon Kern-RNS voraus.

A. Fragestellung

Seit langem ist bekannt , dag exogen zugeffihrte Glucocorticoide zu einer Beeintr/~chtigung der endogenen Nebennierenrinden (NNR)-Funkt ion und zu einer Inaktivit/~tsatrophie der N N R ffihren (Ingle und Kendall, 1937). Schliegt sich an die Behandlungsphase eine Erholungsphase an, setzt die endogene N N g - Funkt ion sofort wieder ein (Ueberberg, Chuchra und Liebrieh, 1966). Wir stellten uns die Frage, wie sich die Nucleinsiiure- und Proteinsynthese in den Zellen der NNt~ w/~hrend der Behandlung mit einem Glucoeorticoid (Dexamethason) und in einer Nachbeobaehtungsperiode verMlt . Mit Hilfe autoradiographischer Methodik untersuchten wit die DNS-Synthese nach Injekt ion von 3H-Thymidin, die Eiweig- Synthese nach Injekt ion von 3H-Lysin bzw. aH-1-Phenylalanin und die RNS- Synthese sowie RNS-Migrat ion naeh Injekt ion von 3H-Cytidin an Ra t t en w/ihrend einer Behandlung mit Dexamethason und in der Erholungspause, d .h . naeh Absetzen der Applikation. Unseres Wissens ist fiber solche Untersuehungen bisher in der Li teratur nicht beriehtet worden.

B. Material und Methodik 1

Zur Untersuchung gelangten 53 mS~nnliche SPF-geziichtete Ratten des Stammes FW 49/Biberach, die bei Versuchsbeginn ein KSrpergewicht zwischen 100 und 150 g hatten.

1. Vorbehandlung der Tiere 42 Ratten wurden in 24stfindigem Abstand 0,2 mg/kg Dexamethason fiber einen Zeitraum

von 5 Tagen subcutan appliziert. 11 Tiere dienten als Kontrollen und erhielten die entspreehende Menge physiol. NaC1-LSsung. An diese Behandlungsphase sehloB sich eine Nachbeobachtungs- periode bzw. Erholungsphase von 6 Tagen an.

2. Aufgliederung und Aktivit~itsgabe a) 3H-Thymidin. 3 Tiere wurden 24 Std und 3 Tiere 6 Tage nach der 5. Dexamethason-

gabe abgetStet. 3 Kontrolltiere wurden 24 Std nach der 5. Kontrollgabe getStet. Den Ratten war jeweils

60 rain vor der Decapitation 3H-Thymidin 500 txCi/Tier (spez. Akt. 3,0 Ci/mMol; Schwarz Bio Research, New York) in 0,5 ml physiol. NaC1-LSsung i.p. injiziert worden. Injektion und TStung der Ratten jeweils zu identiseher Tageszeit (zwisehen 9--10 Uhr) im Sommer.

b) 3H-Lysi~ bzw. 3H-l-Phenylalanin. ~) 3 Tiere wurden 24 Std und ]e weitere 3 Tiere 3, 5, 7 und 10 Tage nach der 1. Dexamethason-Applikation abgetStet. 3 Kontrolltiere wurden 24 Std nach der 5. Kontrollgabe (NaC1) getStet. Den Ratten war jeweils 60 min vor der Decapi- tation 3H-Lysin 1,5 mCi/Tier (spez. Akt. 15,00 Ci/mMol) i.p. appliziert worden.

1 Frl. Haller, Frl. Klein, Frau Liebscher, Frl. Scherf, Frau Waldschmidt, Frl. Ohlein und Herrn Launer danken wir fiir ihre technische Hilfe bei der Durehffihrung der Untersuchungen. F fir d e Synthese der ~H-Aminos~,uren danken wir Herrn Doz. Dr. Dr. K. Hempei, Inst. f. Med. Strahlenkunde der Universitiit Wiirzburg.

Nucleins~urc- und Protein-Synthese der Nebenniere nach Dexamethason 99

fl) 2 Tiere wurden 24 Std nach der 5. Dexamethasongabe und 2 Tiere 24 Std nach der 5. Kontrollgabe abgetStet, nachdem ihnen 60 min vorher 3H-1-Phenylalanin 2,0 mCi/Tier (spez. Akt. 40,0 Ci/mMol) tip. injiziert worden war.

c) aH-Cytidin. 3 Tiere wurden 24 Std und je weitere 3 Tiere 3, 5, 7 und 10 Tage nach der 1. Dexamethason-Applikation und 50 min nach i .p. Injektion von aH-Cytidin, 2 weitere Tiere mit 3 Std und 2 Tiere mit 15 Std radioaktiver Versuchszeit (24 Std nach 5. Dexa- methason-Applikation) get5tet. Pro Ratte wurden 2,0 mCi aH-Cytidin (spez. Akt. 2,4 Ci/mMol; Sehwarz Bio Research, New York) appliziert.

Alle Tiere wurden in leichtem Atherrausch decapitiert.

3. Autoradiographische Technik Unmittelbar nach der TStung wurden die Nebennieren pr~pariert, gewogen und in toto

ffir 48 Std in neutralem, 10%igem Formalin bei 4 ~ unter Zusatz yon 0,5 mg/ml inaktivem Thymidin, Lysin, /-Phenylalanin bzw. Cytidin (Gemisch aus Cytidin und Cytidyls~ure 1:1) fixiert. Ebenso wurden zum Austausch nichtinkorporierter, an die Gewebestruktur adsor- bierter Vorl~ufer die entparaffinierten 3 ~ ~ dicken Schnitte (nach vorausgegangener fiblicher Paraffineinbettung) in L5sungen entsprechender inaktiver Vorl~ufer bei gleicher Konzentration gewaschen. Autoradiographie mit ,,stripping film" (Kodak AR 10). Exposition der Auto- radiogramme (ARG) fiir 6--25 Tage ffir DNS (Auswertung 25. Tag), 10--25 Tage ffir Eiwei6 (Auswertung 25. Tag) und 1 5 ~ 0 Tage ffir RNS (Auswertung 40. Tag), Entwicklung und Fixation der ARG unter absoluter Konstanz der Bedingungen, Nachf~rbungen mit HE

4. Quantitative Auswertung der Autoradiogramme a) Im aH-Thymidin-ARG wurden in jedem Priiparat die markierten Kerne von 500 Blick-

feldern aller 3 Nebennierenrindenzonen pro Tier erfaBt. Berechnet wurde der all-Index, d.h. der Prozentsatz markierter Kerne, bezogen auf alle ausgez~hlten Kerne.

b) Im aH-Lysin und aH-/-Phenylalanin-ARG erfolgte die Ausz~hlung yon Silberk5rnern (SK) fiber 50 Kernen je Nebennierenrindenzone. t~ber denselben Kernen bestimmten wir ocularmikrometrisch bei runder bzw. angeni~hert runder Form den mittleren Durchmesser und berechneten die Fl~che nach F = ~ r mittel 2 und bei oval~rer Verformung den L~ngs- und

7~ Querdurchmesser (/ und k) und wandten die Formel F = ~ - • 2 1 5 an. Eine Division der

Silberkornzahl (SKZ) durch die Fl~che in /~ ergibt die Silberkorndichte (SKD), die im Mittel ffir alle Kernkollektive bestimmt wurde. Die SK-Z~hlung erfolgte integral fiber die ganze Kernfl~iche inklusive Nucleolus. Aul~erdem registrierten wit die SKZ im Cytoplasma der gleichen Zellen.

c) aH-Cytidin-ARG: Naeh gleichen Gesichtspunkten bestimmten wir auch in dieser Serie die SKZ und SKD fiber dem Kern und die SKZ im Cytoplasma.

5. 8H-Aktivitdtsmessungen Die aH-Aktivit~tsmessungen wurden mittels der Flfissigkeitsszintillationsspektrometrie

vorgenommen. Gewonnen wurden die Ergebnisse nach vollst~ndiger Gewebsveraschung der Nebennieren in einer 02-Atmosphere und anschliel3ender Bestimmung der Radioaktivit~t des Oxydationswassers in einem Flfissigkeitsszintillationsspektrometer (TriCarb, Packard). Als Szintillator wurde ein Gemisch yon Toluol/abs. J~thanol (600:378) verwendet. Dem Toluol war 0,04 % PPO und 0,0015 % POPOP zugesetzt. Die Ziihlausbeute betrug im Mittel 12 %. Die 3H-Aktivit~t wurde auf g Trockengewicht (= entparaffiniert) bezogen.

C. Ergebnisse 1. DNS-Synthese. Die Bes t immung des a I t - Indexes ha t sowohl bei den Kont ro l l -

t ieren als auch bei den Dexame thason -behande l t en Tieren W e r t e ergeben, die sich auf e twa 0,05 % belaufen. Diese Wer~e sind vergleichb~r mi t denjenigen, die an

100 H. Ueberberg, E. St6cker und F. St~dtler:

ju Ci

too-

o.50,

3H/g Trockengewicht lh 31"1- Thymidin

NN

/

o , ! ,

Applikotion -I I-

Kontrollwert our der Ordinote

Abb. 1. ~Ci aH/g Trockengewicht 1 Std nach Injektion von 8H-Thymidin fiir Dexamethason- behandelte Tiere. Kontrollen auf der Ordinate

einem groiten Tier- und Zahlenmaterial yon St6cker, Kabus und Dhom (1965= 0,15%, 1966~0 ,12%) errechnet worden sind. Die Tatsaehe, da~ in unserem Untersuehungsgut der 3H-Index etwas niedrigere Werte aufweist, kann ohne weiteres damit erkliirt werden, da$ wir mit einem anderen Tiers tamm gearbeitet haben. Unterstfitzt wird dieser Befund dureh die Flfissigkeitsszintillations- spektrometrie (Abb. 1).

2. Eiweifl-Synthese. Die cytoplasmatisehe Eiwei~-Synthese sinkt innerhalb von 24 Std nach der 1. Gabe von Dexamethason in allen 3 Zonen der Neben- nierenrinde deutlich ab (Abb. 2). In der Zona fasciculata und retieularis betr~gt der Abfall um 50 % und in der Zona glomerulosa um 30 %. Unter der weiteren Behandlung mit Dexamethason bleibt die cytoplasmatische EiweiB-Synthese in der Zona fasciculata und reticularis etwa auf einer H6he. Nach Absetzen der Behandlung setzt die Eiwei~-Synthese rasch ein und erreieht am 7. Versuehstag bereits wieder die Kontrollwerte. Ffir die Zona glomerulosa zeigt sich, da[3 trotz des Abfalls nach der 1. Behandlung wiihrend der Weiterbehandlung bereits ein Wiederanstieg der EiweiI~-Synthese vonstat ten geht. Weiter ist aus der Abbildung zu ersehen, dait die cytoplasmatische Silberkornzahl in der Zona fasciculata weitaus h6her als in den fibrigen beiden Zonen ist.

Bei der Betraehtung der SKD im Kern (Abb. 3) ist zuniichst unter der Behandlung, wie bei der cytoplasmatischen Eiwei$-Synthese ein Abfall und dann wieder ein Wiederanstieg der Silberkorndiehte des Kerns in allen drei Zonen zu verzeichnen. Der Effekt t r i t t wiederum in der Zona fasciculata, vor allem was die Steigerung der KerneiweilLSynthese mit zunehmendem Nebennierengewieht in der Nachbeobachtungsperiode - - 3.--6. Tug nach der letzten Dexamethason- gabe - - angeht, im besonderen Make auf.

Nucleins~ure- und Protein-Synthese der Nebenniere nach Dexamethason

SKZ - Cytoplasma fh $H-Lysin 25d

101

I I 0 '

I00,

,o i |

80' ~ I

70' I t

60. t t O o~.,

50, k

40,

!

�9 S.C. Appl iko t ion

Kontroltwerte our der O r d i n a t e

i D . . . . . . . . . -e

I I

I I

I I

I !

I I

/

Z lose.

Z. ret .

Z.glom.

I'O d Dexomethoson

Abb. 2. SKZ-Cytoplasma 25 Tage exponierter ARG 1 Std nach aH-Lysin in allen 3 Zonen wEhrend einer Behandlungsphase mit Dexamethason und in einer Nachbeobachtungsperiode.

Kontrollwerte auf der Ordinate

S K D = S K Z / j u 2 Kern lh 3H- Lysin 25d

2 , 5 "

2,0.

!,5,

1,0.

0,5"

0

f !

x " I - ~ " ~ " ~ " ~ Z . r e t .

xx - - �9 Z g l o m .

I 7 1'(9 d Dexomethason I ~ s . c . Applikotiot~ =,

Kontrollwerte auf der Ordinate

Abb. 3. SKD-Kern 25 Tage exponierter ARG 1 Std nach aH-Lysin in allen 3 NNR-Zonen w~hrend einer Behandlungsphase mit Dexamethason und in einer Nachbeobachtungsperiode.

Kontrollwerte auf der Ordinate

102 H. Ueberberg, E. StOcker und F. St/idtler:

SKD=SKZ/~ 2 Kern 50" 3H-Cytidin 4Od

2,0-

1,5-

l,O"

0,5 ~

0

2x

. . . . . ~ ZQIom �9 ZTosc

I , ~ , I , , , , , '

I 3 1 5 7 10 d Dexamethason s c Apphkat lon �9

Kont ro l lwer te au f der Ord ino te

Abb. 4. SKD-Kern 40 Tage exponierter Autoradiogramme, 50 min nach aH-Cytidin als Funktion der Zeit nach Dexamethason. Kontrollwerte auf der Ordinate

3. RNS-Synthese. (Abb. 4) Im Gegensatz zu der im Anfang der Dexamethason- Behandlung nachweisbaren Minderung der EiweiD-Synthese in Kern und Cyto- plasma li~Dt sich keine derartige Reduktion bei der Kern-RNS-Synthese nach- weisen. Hier liegen die Verhiiltnisse vielmehr so, dad unmittelbar nach Absetzen der t/~glichen Dexamethason-Applikation, also 24 Std nach der 5. Dexamethason- gabe, eine Steigerung der Synthese der RNS im Kern auftritt, die insbesondere die Zona fasciculata betrifft und sich hier etwa auf den Faktor 3 bel/~uft. Die Zona reticularis reagiert in abgeschw/~chtem MaDe /~hnlich, w/~hrend die Zona glomerulosa am geringsten betroffen ist. Nachfolgend stellt sich die Kern-RNS- Synthese in allen Zonen wieder angeni~hert auf die Kontrollwerte ein.

Die Steigerung der RNS-Synthese unmittelbar nach Absetzen der Dexa- methason-Applikation, d.h. also noch vor Beginn des Wiederanstieges des Nebennierengewichtes, geht also offensichtlich der gesteigerten EiweiiLSynthese im Kern und Cytoplasma voraus. Dieser Befund wirft die Frage auf, wie sich im HShepunkt der gesteigerten Kern-RNS-Synthese die Migrationskinetik, also die Wanderung von RNS aus dem Kern in das Cytoplasma verh/ilt. Wir prfiften die Frage dahingehend, da]~ wir auf den 5. Tag, also auf dem Kumulationspunkt der Kern-RNS-Synthese-Steigerung, einen Versuch mit unterschiedlicher Zeit nach aH-Cytidin-Injektion ansetzten. Dabei haben wir die SilberkSrner autoradio- graphisch im Zellkern und Cytoplasma gesamt ausgez/ihlt (Abb. 5). Bei der Darstellung der Prozent-3H-Cytidin-RNS-Aktivit/~t/Zellstruktur ausgehend von der Schnittfl/~che sieht man bei den Kontrollen einen kontinuierlichen Abfall von 50 min fiber 3 Std bis zu 15 Std radioaktiver Versuchszeit im Kern, w/ihrend die Radioaktivit/it im Cytoplasma als Ausdruck einer erfolgten Migration aus dem Zellkern einen Anstieg aufweist. Bei den Versuchstieren f/~llt die Aktivit/it im Zellkern deutlich langsamer ab und dementsprechend steigt die prozentuale Aktivit/it im Cytoplasma langsamer an. Die Schnittpunkte beider Kurven sind bei den Versuchstieren deutlich nach rechts verschoben. Offensichtlich scheint

%

I00.

50.

Nucleins~ure- und Protein-Synthese der Nebenniere nach Dexamethason 103

Kontro l len 3H- Cyhdm -RNS-Aktlvttbt / Zellstruktur (Schmttflbche)

i i 50' 3 15h

,,4 Cytoplosmo

- Kern

Dexomethoson

I00.

Cytoplasmo

50' 3 15 h

Abb. 5. Prozent-3H-Cytidin-RNS-Aktivit~t/Zellstruktur, ausgehend vonder Schnittfl~che. Links Kontrolltiere; rechts Dexamethason-behandelte Tiere jeweils als Funktion der

radioaktiven Versuchszeit

also w~hrend der gesteigerten Kern-RNS-Synthese eine dementsprechend forcierte Abgabe RNS-haltigen Materials ins Cytoplasma zu dem von uns tiber- prtiften Zeitraum noch nicht eingetreten zu sein.

D. Diskussion

StScker, Kabus and Dhom (1965, 1966) konnten zeigen, dab der mittlere all-Index der Parenchymzellen in der NNR 8 Tage naeh Thyreoidektomie absinkt, withrend er 14 Tage nach Kastration der Ratten ansteigt. Unsere Unter- suchungsergebnisse besagen, dab die Zellproliferation der Zellen der Zonen der NNR durch eine Glucocorticoid-Behandlung, die etwa einer medikamentSsen Hypophysektomie gleiehkommt, in keiner Weise beeinflul~t wird. Der nach Absetzen der Dexamethason-Behandlung zu beobachtende Wiederanstieg des NN-Gewichtes steht also in keiner Relation zu einer Zellneubildung.

Die cytoplasmatische Eiweil~-Synthese sinkt unmittelbar nach der 1. Gabe von Dexamethason in allen 3 Zonen der NNR steil ab, am st/irksten in der Zona fasciculata und reticularis. Wiihrend der Weiterbehandlung mit Dexamethason ist in beiden Zonen kein weiteres Absinken der Eiwei~-Synthese mehr zu beob- achten. In der Zona glomerulosa seheint schon wiihrend der Weiterbehandlung wieder ein Anstieg der Eiweil~-Synthese stattzufinden (Abb. 2). In der Naeh- beobachtungsperiode erreicht die EiweiB-Synthese im Cytoplasma in der Zona faseieulata und Zona reticularis innerhalb kurzer Zeit - - 2 Tage - - wieder die Werte der Kontrolltiere.

Fast gleiehe Verh/iltnisse liegen bei der Betraehtung der Eiweil~-Synthese im Zellkern vor (Abb. 3). Vergleicht man diese mit dem Gewiehtsverlauf und dem Steroidhaushalt der NN (Abb. 6), so ist folgendes zu bemerken: Die Gewichts- abnahme der NN unter Dexamethason-Behandlung verl~uft nicht steil sondern stetig. Ebenso verhs sich der Wiederanstieg des NN-Gewichtes naeh Absetzen der Dexamethason-Behandlung in der Naehbeobachtungsperiode. Der Steroid- gehalt im Serum sinkt unter Dexamethason stetig, steigt aber nach Absetzen der

104 H. Ueberberg, E. StScker und F. St/~dtler:

Nebennieren . Gewichte

S~f~lle i - - - - - t

Dexttmett~son IOOj,/Jg ,

/ .., /

/

/ / "

/

t.. / / /

o ; ; ; ; ; ; ; ; ; b~.~+ p . - - a t - 41~t iaot i~

rIlOOml

40

$5

3O

25

20-

15.

10,

5"

~ & r

Car t i c o s t e r o n - P l a s m a - S p i e g e l

Kontrafe t - - - - - - I

Oelamefhoson IO0~,/kg J s

i v -,~ ..4

, , , , ,

; ; ~ , + ; ; o ; ,o to,,

Abb. 6. Verhalten des Gewichtes der NN und des Steroidgehaltes im Serum beiDexamethason- Behandlung und in der Nachbeobachtungsperiode

Behandlung steil an und erreicht ebenfalls innerhalb von 2 Tagen wieder die Werte der Kontrolltiere (Ueberberg, Chuehra und Liebrich, 1966). Direkte zeitlich koordinierte Parallelen zeichnen sieh offenbar im Steroidhaushalt und in der cellul~ren Eiwei$-Synthese in der Nachbeobachtungsperiode ab. Dennoch ergibt sieh aueh eine gleiehsinnige Beziehung zwisehen der Gewiehtsabnahme und dem Gewichtsanstieg der NN und einer damit verbundenen Drosselung und Steigerung der EiweiB-Synthese im Cytoplasma und Zellkern.

Interessant ist in diesem Zusammenhang, da$ die EiweiB-Synthese im Kern und im Cytoplasma in der Zona fasciculata weitaus h6her ist aIs in der Zona glomerulosa und Zona reticularis. Dies deckt sich mit autoradiographischen Untersuchungen yon Janzen (1969) und StScker, St/idtler und Janzen an Kon- trollen. Histochemische Untersuchungen, besonders der 3fl-Hydroxysteroid- Dehydrogenase zeigen ein gleiches Verteilungsmuster. Die hSchste Ferment- aktivitiit wird fiber der Zona fasciculata beobachtet, w/ihrend die geaktionen in der Zona glamerulosa und Zona reticularis deutlich geringer sind (Levy, Deane und Rubin, 1959; Dawson, Pryse-Davies and Snape, 1961 ; Marx und Deane, 1963; Rubin, Deane und Hamilton, 1963; Baillie, Cameron, Griffith und McK. Hart, 1965). Hierdurch wird die bereits bekannte These unterstfitzt, dab die Zona fasciculata die eigentliche Arbeitszone darstellt (Weaver und Nelson, 1943; Tonutti, 1952; Ueberberg, Blum und Liebrich, 1967; Janzen, 1969; StScker, St/~dtler und Janzen). Dazu pa~t aueh, dab die Zon~ fascieulata in unseren

Nucleins/~ure- und Protein-Synthese der Nebenniere nach Dexamethason 105

Experimenten yon den Dexamethason-induzierten Effekten stets am st/irksten betroffen wird. Shima, Matsuba und Pincus (1968) gaben eventerierten Ratten Cholesterol-4-14C intraven6s und fanden 96 Std nach Hypophysektomie eine deutlich reduzierte Hormonbildung. Dagegen konnten Levy, Deane und Rubin (1959) 3 Tage naeh Hypophysektomie eine Abnahme der 3fl-Hydroxysteroid- Dehydrogenase-Aktivit/~t nicht nachweisen.

Im Gegensatz zu der im Anfang der Dexamethason-Behandlung nachweis- baren Minderung der EiweiB-Synthese im Cytoplasma und im Kern 1/~Bt sich keine solehe Reduktion bei der RNS-Synthese darstellen. Hier liegen die Ver- h/~ltnisse vielmehr so, dab unmittelbar nach Absetzen der t/~glichen Dexamethason- Applikation, also am 5. Versuchstage, eine Steigerung der Synthese der RNS im Kern auftritt, die insbesondere die Zona fasciculata, in abgeschw/ichtem Mal]e auch die Zona reticularis betrifft (Abb. 4). Nachfolgend stellt sich die Kern-RNS- Synthese in allen Zonen wieder angen/ihert auf die Kontrollwerte ein.

Es sollte besonders betont werden, da[~ in vSlliger Ubereinstimmung mit autoradiographischen Untersuehungen yon Janzen (1969); St6cker, St/idtler und Janzen an der NNR unbehandelter Ratten die Silberkorndichte in den aH- Cytidin-ARG in der Zona fasciculata der Kontrolltiere und nahezu aller Ver- suchstiere niedriger als in den beiden anderen NNR-Zonen ist, w/~hrend im EiweiB-ARG ein umgekehrter Effekt sowohl im Cytoplasma, als auch im Kern beobachtet wurde. Dieser Befund hat Janzen (1969) ; St6cker, St/~dtler und Janzen zu der Annahme veranlaBt, dab m6glicherweise die RNS-Matrizen in der Zona fasciculata h/~ufiger benutzt werden k6nnen, wie dies auch Ifir andere Organe angenommen wird, die, wie das exokrine Pankreas, sehr stark in der EiweiB- Synthese engagiert sind (St6cker, 1962a, b; St6cker, Hauswaldt und Klinge, 1966). Auffi~llig ist allerdings, dab die Zona fasciculata bei der Steigerung der Kern-RNS-Synthese am 5. Versuchstag ganz eindeutig an die erste Stelle tritt, was im Sinne der speziellen funktionellen Bedeutung der Zona fasciculata inter- pretiert werden kann.

Die Steigerung der Kern-RNS-Synthese unmittelbar nach Absetzen der Dexamethason-Applikation, d.h. vor Beginn des Wiederanstieges des NN- Gewichtes (vgl. Abb. 4 mit Abb. 6) geht also offensichtlich der gesteigerten EiweiB-Synthese im Cytoplasma und im Kern voraus. Die Prfifung der RNS- Migrationskinetik auf dem H6hepunkt dieser forcierten Kern-t~NS-Synthese ergab, dab die Aktivitiit im Zellkern bei den Versuchstieren deutlich langsamer abf/~llt als bei den Kontrollen. Entsprechend steigt die prozentuale Aktiviti~t im Cytoplasma langsamer an (Abb. 5). Die Schnittpunkte beider Kurven sind bei den Versuchstieren deutlich nach rechts verschoben. Diese Befunde sind zun/s schwer deutbar, lassen aber die Annahme zu, dab sich bei einer deutlich gestei- gerten Kern-RNS-Synthese die Migrationskinetik offensichtlich noch nicht im gleichen MaBe adaptiert hat und m6glicherweise nachhinkt. Weitere Auswertungen zur K1/~rung dieser Fragen und Zusammenh/~nge befinden sich in Bearbeitung.

Literatur

Baillie, A. H., Cameron, E. H.D., Griffith, K., Hart, D. McK. : 3fl-hydroxysteroid-dehydro- genase in the adrenal gland and placenta. J. Endocr. 31, 227--233 (1965).

106 Ueberberg et al. : Nucleins~ure- und Protein-Synthese der Nebenniere nach Dexamethason

Dawson, J. M. P., Pryse-Davies, J., Snape, J. M. : The distribution of six enzyme systems and of lipid in the human and rat adrenal cortex before and after administration of steroid and ACTH, with comments on the distribution in the human foetus and in some natural desease conditions. J. Path. Bact. 81, 181--195 (1961).

Ingle, D. J., Kendall, E. C.: Atrophy of the adrenal cortex of the rat produced by the administration of large amounts of cortin. Science 86, 245 (1937).

Janzen, M. : Zur Eiweil~- und RNS-Synthese in der Nebenniere normaler, kastrierter sowie thyreodektomierter Ratten. Autoradiographische Untersuchungen mit aH-/-Phenylalanin und aH-Cytidin. Inaug.-Diss. Wfirzburg (1969).

Levy, H., Deane, H. W., Rubin, B. L. : Visualisation of steroid-3fl-ol-dehydrogenase activity in tissues of intact and hypophysectomized rats. Endocrinology 65, 932 (1959).

Marx, A. H., Deane, H. W. : Histophysologic changes in the kidney and adrenal cortex in rats on a low sodium diet. Endocrinology 78, 317--328 (1963).

Rubin, B. L., Deane, H.W., Hamilton, J. A. : Biochemical and histochemical studies on s-3fl-hydroxysteroid dehydrogenase activity in the adrenal glands and ovaries of diverse mammals. Endocrinology 78, 748--763 (1963).

Shima, S., Matsuba, M., Pincus, G.: Effects of hypophysectomy on rat adrenal corti- costeroidogenesis in vivo. Endocrinology 82, 21--28 (1968).

StScker, E.: Autoradiographische Untersuchungen zur Deutung der funktionellen Kern- schwellung am exokrinen Pankreas. Z. Zellforsch. 57, 47--62 (1962a).

--Autoradiographische Untersuchungen zur Ribonukleins~ure- und Eiweifl-Synthese im nuklearen Funktionsformwechsel der exokrinen Pankreaszelle. Z. Zellforsch. 57, 145--171 (1962b).

--Hauswaldt, Ch., Klinge, O.: Autoradiographische Untersuchungen zum Nukleins~ure- und Eiweil3stoffwechsel der Inselzellen von Ratten unter normalen und pathologischen Bedingungen. Beitr. path. Anat. 138, 1--40 (1966).

- - K a b u s , K., Dhom, G.: Autoradiographische Studien fiber die DNS-Synthese in der Nebennierenrinde yon Ratten. Z. Zellforsch. 65, 206--210 (1965).

- - - - - - Autoradiographische Untersuchungen fiber die DNS-Synthese in der Nebenniere kastrierter und thyreoidektomierter Ratten. Z. Zellforsch. 72, 1--11 (1966).

- - St~idtler, F., Janzen, M.: Zur Eiwei[3- und RNS-Synthese in der Nebenniere normaler, kastrierter sowie thyreoidektomierter Ratten. In Vorbereitung.

Tonutti, E.: Experimentelle Untersuchungen zur Pathophysiologie der Nebennierenrinde. Verh. dtsch. Ges. Path. 36, 123--158 (1952).

Ueberberg, H., Chuchra, U., Liebrich, K.: Tierexperimentelle Untersuchungen mit dem Pyridin-4-carbonsi~ure-(dexamethason-21-)-ester. Arzneimittel-Forsch. 16,487--491 (1966).

- - B l u m , H., Liebrich, K.: Untersuchungen fiber den EinfluB yon exogen zugeffihrtem Steroid auf den Kern der Nebennierenrindenzelle bei der Ratte. Verh. dtsch. Ges. Path. 51, 293--296 (1967).

Weaver, H. M., Nelson, W. O. : Changes in the birefringent material in the adrenal cortex of the rat following administration of adrenotropic hormone. Anat. Rec. 85, 51--67 (1943).

Doz. Dr. H. Ueberberg e/o Dr. Karl Thomae GmbH Abteilung ffir Experimentelle Pathologie D-7950 Biberach/Rifl

Dr. reed. F. St~dtler Pathologisches Institut der Universit~t des Saarlandes D-6650 Homburg/Saar

Prof. Dr. E. StScker Pathologisches Institut der Universit~t Luitpoldkrankenhaus D-8700 Wfirzburg