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DIE PROTEINGEBUNDE~EST KOHLENHYDRATE IN DEN ELN+ZELNEN ZELLFRAKTIONEN D E R MENSCHLICHEN PLACENTA

Von

G. STA~K und H. OSWALD Aus der Frauenklinik (Direktor: Prof. Dr. tI, SC~W,~LM) und der Medizinischen Klinik (Direktor: ]Prof. Dr. K. VOIT) der Universit~t l~Iainz

Es ist bekannt, dal~ in den Proteinen des Serums und der Gewebe Polysaccharide eingebant sind, die sich aus Glucosamin, Mannose und Galaktose zu- sammensetzen, lJber Schwankungen des Polysac- charidanteils der Serumeiwei~kSrper ,~el verschledenen Erkrankungen ]iegen umfangreiche Untersuchungen vor~-S, 10, ~s, ss-2s, ~s Anl~erdem ist nachgewiesen, daft auch wiehtige biologischeWirkstoffe Glykoproteide sind.

Erw/~hnt sei hier das Hep~rin, d~s ein saures Mucopolysaccharid darstellt :, die Blutgruppenanti- gene mi t einem etwa 85%igem Bestandteil an glu- cosaminhaltigen Polysaccharident~, sowie die gonado- tropen Hormone des HVL s und der Placenta ~.

K a u m untersucht dagegen wurde der Polysaeeharid- gehalt der Zellproteine mit Hige yon qugntitativen Methoden. Bislang beruhten die meisten Angaben ~ auf einer qualitativen Bestimmung mit Hilfe einer histoehemischen Methode, die yon McMAsvS is und HoTcgx~ss ~ angegeben wurde. Das Prinzip hierbei ist, daft zwei benaehbarte Glyeolgruppen im Gewebe durch die Perjods'~ure unter Anfspaltung der C-C- Bindung zu Aldehyd oxydiert werden und die ent- standenen Aldehyde mit dem ScHIJiwschen gea~ens eine rote Farbe geben (Periodic-Acid..Schiif's-Re&gens = PAS-Reaktion). Wegen des oben gen~nnten Prin- zips ist die alleinige Benutzung der PAS-Reaktion zur weiteren Differenzierung der Kohlenhydrate unter- einander nieht ausreichend, so dal~ Schlul~folgerungen fiber die feinere chemisehe Struktur der vorliegenden Verbindungen im histologisehen Sehnitt nicht gezogen werden kSnnen.

Uns schienen desha.lb vergleiehende Untersuchun- gen des Polysaeeharidgehalts der Serumproteine mit dem der Zellproteine yon Interesse zu sein. Wir hubert hierzu die Placenta aufgearbeitet, well dieseim mensch- lichen Organismus das am leichtesten in frischem Zn- stand ffir die benStigten grof~en Ausgangsmengen zu erhattende Organgewebe ist. Zudem wurden in ihr yon einigen Autoren mit der PAS-Re~ktion betr/~chtliehe Mengen yon Kohlenhydraten naehge~esen 1:, is, ~7, ~s ~o Vorwiegend im Trophoblastanteil nnd besonders in den LA_~GHA~sschen Zellen normaler Zotten yon 100 bis 120 Tage alten Plaeenten wurden reichlich PAS-posi- tide Subst~nzen gefunden. Spgter n immt der Poly- saccharidgehalt kontinuierlieh ab nnd ist am Ende der Schwangerschaft nur noch gering in der Placenta s°. Anf Grund der Tatsache, dal~ das Choriongonado- tropin - - ein Proteohormon - - ebenfaHs einen Kohlen- hydratantei l enthalt, glauben die Autoren ~s, ~, so, daft die PAS-positive Substanz im histologisehen Sehnitt teilweise dem Choriongonadotropin entsprieht.

5[aeh unseren Angaben in einer frtiheren Arbeit 21 lieI~ sich im biologisehen Versuch die hSehste spe- zifische Aktivit~t des Choriongonadotropins in der Plaeentazelle im Zellkern nachweisen, w~hrend es in den anderen Zellfraktionen in h6chstens halb so hoher Konzentrat ion enthalten war. Wir haben uns deshalb die Frage vorgelegt, ob zwisehen der tIShe der Aktivi- t~t des Choriongonadotropins und dem Gehalt an proteingebundenen Polys~eehariden in den einzetnen Zellfraktionen irgendeine Beziehung besteht. Welter- kin sollte gepriift werden, ob im Gewebe der Blasen- mole, da,s dutch seine aul~erordentlieh hohe spezifisehe Aktivit~t des Choriongonadotropins bekannt ist ~°, such der Kohlenhydratgeh~It ira Gewebe erh6ht ist. Sofern der Kohlenhydratantei l des Choriongonado- tropins bei den proteingebundenen Polysaeehariden im Placentargewebe quanti ta t iv eine grSl~ere Rolle spielt, miiftte gerade in dem Gewebe der Bl~senmole eine Er- h5hung dieser Verbindungen im Gegensatz zum ~ormalgewebe zu erkennen sein.

Uber quanti tat ive Best immungen der Gesamt- kohlenhydrate im Gewebe und den Zellfr&ktionen liegen nur ganz wenige Arbeiten vor. Sie geben als Glueosamingeh&lt je n&ch Gewebe (Muskulatur, Ute- rus, Knorpel, Lunge, Haut) 0,1--1,3% vom Trocken- gewicht an1% Ffir die einzelnen Zellfraktionen fand man einen Glueosamingehalt von 0,3--0,8% yore Troekengewieht, wobei dieser in den Zellkernen deut- lich niedriger war ~ls im Gewebe.

Me~hodils und Materia~ Zm • Untersuchung k~men 25 frische Placenten am

Ende einer normalen Schwangersehaft und 5 Bl~sen- raolen. Die Aufarbeitung des Gewebes in die einzelnen Zellfraktionen zu Aeetontroekenpulver geschah ent- sprechend den fraheren Angaben is, 27. Best immungen des Glucosamingehalts ira TrockenpnIver nach E n s o s und MO~GAS 9, die der proteingebnndenen Hexosen (Gal~etose und ~ n n o s e ) naeh S S ~ E ~ s ~ * und HAtT- GAI~D 22, beides modifiziert naeh STAJ~¥ 23, des Ge- samt-N nach der Mikro-Kjeldahl-Methode.

Alle Berechnungen wurden auf Milligramm Trok- kengewieht nnd Ges~mt-~ bezogen.

Ergebnisse Tabelle 1 zeigt die prozentuale Verteilung des

Glucosamin- und Hexosengehaltes in der Placenta- zelle.

Hiernach findet sieh der gr6Bte Teil dieser Ver- bindungen in der Frakt ion Cytoplasm& d-Mikro- somen, wesent]ieh weniger in den FIitoehondrien und

462 G. STanK und H. OSWALD: Die proteingebundenen Kohlenhydrate Kiinische Wochenschrift

Tabelle 1. Prozentuale Verteilung der proteingebundenen Polysaccharide in der men8chlichen PlaeentazeIle. (Durchsehnitt

aus 5 Versuchen)

Zellfraktion ),.

Glucos- arnin

Aeetontroekenpulver aus : 10 em s bindegewebsfreiem ttomogenat 1 : 3 in 30 % iger t~ohrzuekerl6sung . . . . 893,6

Daraus gewonnen: (Aeetontroekenpulver) ZelIkerne . . . . . . . . 36,8 l~Ii~oehondrien . . . . . . . 169,4 Cytoplasma + Mikrosomen ~, 636,8

Summe I 843,0

% des I % des l{omo- [ Y" ' Homo-

~[exos~n genats [ i genats

100

4,1 19,2 71,4 94,7

4396,5 10O

285,3 6,5 1044,8 23,8 2923,7 66,6 4253,8 96,9

nur Spuren im Zellkern. Die jeweiligen Konzen~ra- tionen in den einzelnen Zellfraktionen bereehnet auf Milligramm Trockengewicht bzw. Nilligramm N zei- gen die Tabellen 2 und 3.

Tabelle 2. Glucosamin. und Gesarat.N-Gehalt in den einzelnen ZelI/raktionen der menschlichen Placenta (Acetontrockenpulver).

Durehsehnitt aus 10 Versuchen

Glucosamingehalt Ge-

Gewebe samt-N y/rag Trocken- rag- % gewicht ylmg N

13,72 8,9 (6,9--13,4) 65 (50-- 94) 12,91 4,6 (2,3-- 6,8) 36 (18-- 52) 13,29 6,4 (4,3-- 9,9) 47 (32-- 75)

10,1510,0 (7,2--13,6) 99 (71--134)

Gesamthomogenat . Zellkerne . . . . . Mitoehondrien . . . Cytoplasma +

Mikrosomen , . .

Tabelle 3. Hexosen- und Gesamt-N-Gehalt in den einzelnen Zell/ra/ctionen der mensehtichen Placenta ( A cetontrocken pulver ).

Durchschnitt aus 10 Versuchen

Gewebe

Gesamthomogenat. Zellkerne . . . . . Mitochondrien . . Cytoplasma +

Mika'osomen . .

GS- samt-N

rag- %

13,72 12,91 13,29

10,15

Kexosengehalt

V/rag Trocken- gewicht

43,8 (27,7--71,1) 34,4(24,4-44,3) 42,3 (30,6--53,9)

67,7 (48,8--90,7)

r/rag N

319(202--518) 266(188--343) 320(231--408)

670(483--898)

Tabelle 4 gibt die Werte wieder, die wit im Gewebe der Blasenmole gefunden haben.

Tabelle 4. Glucosamin. und Hexosengehalt im Gesamtgewebe von 5 Blasenmolen (Ace~ontrockenpulver)

Ge- ! Xohlenhydra~ samt-N i ~lmg 7/mg N o ~ Trockengewicht

rag-go

Glueosamin 14,40 9,1 (7,4--11,7) 63 (51-- 81) I-Iexosen 18,4(I0,5--25,4) 127 (73--176)

In den beiden letzten F/~llen der Blasenmole hatten wit Gelegenheit, das Gewebe in der oben beschriebenen Methode 25. el in die Zellfraktionen: Gesamthomogena~, Zellkerne und Cytoplasma aufzuarbeiten, wobei wit hier das Cytoplasma als die Summe yon Mitoehon- drien, Mikrosomen und 16slicher Fraktion verstehen. Die Tabelle 5 gibt die Ergebnisse wieder.

Wenn die Zahl der Untersuchungen bei der Blasen- mole auch klein ist, so kann man doeh sagen, dag offenbar die proteingebundenen Polysaeeharide im

Tabelle 5. Glucosamin- und Hexosengehalt in den einzelnen Zell/ralctionen der Blasenmole ( A eetontroc]cen pulver )

Ogwebo

G e s a m t - homogenat.

Zellkerne . . Cytoplasma + Mikrosomen + Mitoehondrien

I Glucosamingehalt

s a m t - N il l Fling Trocken- y/nag N

mg % gew cht

14,8714'40 ] 3,9-- 4,I "26--2~

I 12,3319,1- 9,9 74-80

Itexosengehalt

y/mg Trocken- in y/rag N gewicht i

8,5--13,7 59-- 95 30,6--31,1! 206--210

i

50,2--72,0] 408--585

Gesamtgewebe und ha den einzelnen Zellfraktionen der Blasenmole im Vergteich zum Normalgewebe nicht erhSht sind, eher teilweise erniedrigt sind.

Eine Gegenfiberstelhmg der im Serum yon Sehwan- geren und Niehgsehwangeren gefundenen Werte be- zogen auf den N-Gehalt gibt die Tabelle 6 wieder.

Tabelle 6. Glueosamin- und Hexosengehalt im Serum yon Niehtsehwangeren und Sehwangeren (Mens X). (Durchsehnitt

yon 10 Bestimmungen)

I Ntchtschwangere Schwangere (Mens X)

Kohlenhydrab i Gesamt.N[ rag -°/° I ~/m~.hr~ Gesamt-NIi L.e°/o I I g'% I rag'%

y/mg-X

Glueosamin 80 67 1,02 : 85 84 Hexosen 1,16 120 103 i 142 137

Wghrend der Glueosamingehalt im Serum dem im Placentargewebe in etwa gMeh ist, ist der der Hexosen in der Placenta deutlieh erhSht. Auf welehen Faktoren dies beruht, ist unbekann~. Auf die erh6hten Werte des Polysaeeharidanteils der SerumeiweiBproteine am Ende' der Sehwangerschaft ist bereits yon SmAmr 23, ~ hingewiesen worden. Naeh seinen Untersuchungen be- ginnt die ErhShung ira 7. Schwangerschaitsmonat. Davor sind die Werte denen der Niehtsehwangeren ent- spreehend. Nur wenn es zur Frfihgeburt kommt (28. bis 34. Sehwangersehaftswoche) finder man eine besonders starke Vermehrung des Gesamtpolysaecharidgehalts noch fiber die Werte, wie man sie bei Patienten am Ende der Tragzeit findet. Der Anstieg ist hier fast ausschlieBHch durch den globulingebundenen Poly- saccharidanteil bedingt 28.

Disl~ussion

GrSgenordnungsm/~Big finden wir etwa die gleiehen Konzentrationen, wie sie in der Literatur la, G ange- geben sind, ngmlich 0,4--1,0 % Glucosamin/mg Troekengewicht und 3,4--6,7 % Hexosen/mg Troeken- gewieht. Die Hexosen liegen in etwa der 5--8faehen Konzentration vor wie das Glueosamin. Bei allen Bereehnungen zeigt, der Zeltkern die geringste Kon- zentration, etwa die Hglfte der des Gesa.mthomo- genats, nnd zwar sowohl beim Glueosamin als aueh bei den Hexosen.

Diese Tatsaehe ist insofern bemerkenswert, als ~dr die grS!3te spezifisehe Aktivitgt des Choriongonado- tropins im Zetlkern gefunden haben. Auf Grund dieses Befundes muB man annehmen, dal~ der Kohlenhydrat- anteil des Choriongonadotropins so Mein ist, dab er bei der Bestimmung der Gesamtkohlenhydrate im Gewebe nieht ins Gewieht ~/t|lt.

Eine einfaehe Reehnung zeigt dies in klarer Weise bei Gegenfiberstellung unserer friiher gefundenen

Jg. 34, tteft 17/18 G. STAt~K und H. OSWALD: Die proteingebundenen Kohlenhvdra te 463 1.3~Iai 1956

Ergebnisse ~ mi t den Angaben yon CrUEI~IN und Mit- a rbe i te r ~2, die ffir das bisher am s tg rks ten gereinigte Chor iongonado t rop in aus dem H a m Schwangerer 6400 i E / m g Subs tanz angeben. W i r I anden im Zell- ke rn damMs als dem a k t i v s t e n Tell der Zetle ~0 iE je 100 mg TroekenpuIver , was h6ehstens 0,06 y I-Ior- mon /mg Zel lkern en t sprechen wfirde. Bei e inem Glueosamingeha l t yon 16%, ~de er "con G~'ER.~ - an- gegeben wurde, e r reehnen sich 0,0037 y Glucosa- Inin/mg Zellkerne. W i t fanden abe t in dieser Arbe i t 4,6 y/rag Zellkerne. Dies wfirde bedeuten , dab der K o h l e n h y d r a t a n t e f l des Chor iongonadot rop ins nu r e twa 1/1000 der in den p ro te ingebundenen Gesamt- koh l enhyd ra t e der P l acen t a dars te l l t . I-Iiernach i s t e s aueh verst/£ndlich, dab eine 1 0 - - 2 0 l a t h e ErhShung des Chor iongonadot rop ingehMts in der P}aeenta, wie m a n es bei der Blasenmole f inder, bei unseren Bes t im- mungen gegenfiber dem Normalgewebe keinen deut l i - chen Unte rseh ied e rkennen 1/£Bt. Dies s t i m m t auch mi t den h is toehemisehen Un te r suchungen fiberein, die zwi- sehen dem Normalgewebe , sowie dem der Blasenmole und dem Chor ionepi the l iom keine Untersch iede er- gaben s°.

Unsere angegebenen D a t e n fiber die pro te in- gebundenen Po lysaeeha r ide beziehen sich nnr anf die Ver te i lung in der Zelle. Eine Aussage fiber den gr6genm/fl~igen Ante i l an den einzelnen Gewebs- an te i len (bindegewebiges S t roma, Endothelze l ten , ehoriale Zellen) lgg t sich bei der yon m~s benu t z t e nA uf - a rbe i tung des Gewebes n ich t maehen, da eine Tren- hung dieser Gewebss t ruk tu ren hierbei n ich t m6gl ich ist. Un te r Berf ieksicht igung der Ergebnisse , die m a n m i t t t i l fe der His toehemie e rha l t en ha t , und die be- sagen, dab m a n bei P l aeen ten a m E n d e der Sehwanger- sehaf t nu t noch geringe Mengen yon PAS-pos i t i ven Subs tanzen im S y n e y t i u m finder, wfirden sich die yon uns angegebenen D a t e n nu r auf die s~rneytialen Zellen beziehen.

Bei der B lasenmole m f i t t e m a n eine Ver te i lung auf LA~oHA~ssche und syncy t i a l e Zellen annehmen, da hier die PAS-pos i t i ven Subs tanzen /ihnlich wie bei den jungen Chor ionzo t ten naehzuweisen s ind ~°.

iJ 'ber die F u n k t i o n dieser Verb indungen in der P lacentaze l le bes tehen heute noch keine genauen Vor- s t e l l ungen . Inwiewe i t sic bei dem schnellen Wachs- turn der P l a e e n t a eine l~olle spielen, is t noeh ungeklgr t . Erw/ /hn t seien hier nur Befunde, die bei sehnellem W a e h s t u m und aueh bei mal ignen Tumoren ein deut - liches Ans te igen der p ro te ingebundenen K o h l e n h y d r a t e gezeigt haben 5.

Zusammen[assung. Zur K lg rung der Frage , ob zwischen dem Gehal t an p ro te ingebundenen Poly- sacchar iden u n d dem Chor iongonadot ropin - - eben- falls e inem Glykopro t e id - - i n don einzelnen Zell- f l 'akt ionen der P l acen ta eine Beziehung bes teht , wurden 20 reife, frisehe P lacen ten und 5 Blasenmolen in ihre e i n z d n e n Zel le lemente (Zellkern, Mitochon- drien, Cytoplasma. + Mikrosomen) ge t r enn t u n d che- miseh auf ihren Gehal t a,n p ro te ingebundenen Poly-

s a c c h a r i d e n - Glucosamin, Mannose, G a l a k t o s e - untersucht .

W i r fanden folgende K o n z e n t r a t i o n e n bei Plaeen- t en a m E n d e der Schwangerschaf t (ausgedr i iekt in y / rag N). Glucosamin: Gesamt = 65, Zel lkerne = 36, Mi tochondr ien = 47, Cy top la sma + Mikrosomen = 99 ; Hexosen: Gesamt - - 319, Zet lkerne =- 266, Mitochon- dr ien = 320, Cy top l a sma + Mikrosomen ---- 670.

Bes t immungen im Blasenlnolengewebe e rgaben (ausgech'tickt in y/mg N) fiir Glucosamin: Gesamt 63, Zel lkerne = 30, Cy top la sma + Mi toehondr ien + M i - k rosomen ~ 94; fiir Hexosen: Gesamt = 127, ZelI- kerne == 239, Cy top l a sma + Mi tochondr ien + Mikro- somen .... 604. Die Unte r sch iede zum Normalgewebe waren n ich t s ignif ikant .

Beziehungen zwisehen Chor iongonado t rop ingeha l t und p ro te ingebundenen K o h ] e n h y d r a t e n in den ein- zelnen Zel l f rakt ionen e rgaben sich nicht .

Die im Serum gefundenen Durchschn i t t swer te fiir Glucosamin en tsprechen bei Umrechnung a, uf den N - G e h a l t in e twa denen der Zel l f rakt ionen in der P lacenta , w/~hrend d ie jen igen fiir Hexosen dent l ich n iedr iger liegen.

Wir danken der Deutsehen ]~orschungsgemeinschaft :[iir die Unterstfitzung dieser Arbeit.

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