Zur Enzymhistochemie des Pankreas der Sandratte (Psammomys obesus) nach calorisch differenter Ernährung

Acta histochem. Bd. 57, S. 212 - 234 (1976)

Ana.tomisches Institut del' Ernst·Moritz·Arndt·Universitat Gl'eifswald

(Direktor: Prof. Dr. sc. med. R. SULZMANN)

Zur Enzymhistochemie des Pankreas del' Sandl'atte (Psammomys obes'us) nach calol'isch diffel'enter Ernahrung

Enzyme histochemistry of the sand rat pancreas (Psammomys obesus) after different caloric food

Von ALFRED DORN und GERDA KOCH

Mit 17 Abbildungen

(Eingegangen am 15. November 1975)

Zusammenfassung

1m Rahmen einer Komplexuntersuchung werden 12 ausgewiihlte Enzyme (Oxidoreductasen und

Hydrolasen) am Pankreas normoglykiimischer Sandratt~n (Psammomys obe8us) histochemisch na.chgewiesen . Die Sandratte neigt zur spontandiabetischen Stoffwechsellage, wenn sie im Vivarium ge

halten wird. Das Material stammte von Tiergl'uppen , die ad libitum bzw. nach einem bestimmten

Diatprogramm erniihrt wurden. Das topochemische Enzymmnster in Langerhansschen Inseln und exokrinen Acini konnte zwischen den einzelnen experimentellen Tiergruppen und mit dem gut untersuchten Modell del' Wistar·Ratte verglichen werden. Da enzymhistochemische Untersuchungen am Sandrattenpanlu eas bisher fehlten, wurden die Ergebnisse den spiirlichen einschlagigen Befunden anderer Tiere und des Menschen gegeniibergestellt und im Zusammenhang mit der veranderten Stoffwechsellage unter besonderen Erniihrungssituationen und beim Diabetes diskutiert.

Summary

In a complex investigation were evidenced 12 selected enzymes (oxidoreductases and hydrolases)

in the pancreas of normoglycemic sand rats (Psammomys obes1ts). The sand rat developed a spontane

ous diabetic metabolism by holding in the vivarium. The material based of animal groups that were

fooded ad libitum or after defined dietetic regimes. The topochemicaI pattern of enzymes in the

LANGERHANS' islets and exocrine a cini can be compared between the sand rat groups and with the

good investigated model of the Wistar rat. Because enzymhistochemical investigations of the sand

rat pancreas absented, were the results compared wit,h the rare specific observations of other animals

and the man and the changed metabolic level were discussed under the especially food situation and

in diabetes mellitus.

Seit einiger Zeit wird die in den Wustengebieten des Orients und Nordafrikas beheimatete Sandratte (Psammomys obesus) in del' experimentellen Diabetesforschung als Versuchstier eingesetzt, da sie unter labormaBigen Haltungsbedingungell zum spontanen Diabetes mellitus neigt und damit am ehesten naturliche Diabetesformen imitiert . Die Zucht ist im Vivarium auBerordentlich problematisch (BRUNN 1971, HAHN et aI. 1971). Es ist nicht uninteressant zu wissen, daB der spontane Diabetes

Zul' Enzymhistochemie des Pankl'eas del' Sandl'atte 213

bei der Sandratte offenbar durch die veranderte Ernahrungssituation ausge16st wird, also eine Art Zivilisationskrankheit darstellt. Untersuchungen an der Sandratte als spontandiabetischem Tiermodell erscheinen besonders interessaIlt, zumal uns keine histotopochemischen Untersuchungen am Pankreas dieser Tiere bekannt geworden sind. Der Einsatz dieser Tiere fUr die medizinisch-biologische Forschung wird dadurch erschwert, daB hohe Absterberaten wahrend des Transportes auftreten und auch wahrend der Adaptationszeit nicht ausbleiben. Wurden die Tiere in der Gefangenschaft mit herkommlichen LaborpreBlingen gefUttert, so zeigten die Sandratten Gewichtszunahme, Hyperglykamie und Glukosurie bei verminderter Glukosetoleranz und Hyperinsulinamie mit einer im Verlauf zunehmenden Degranulation und Vakuolenbildung in den B-Zellen. Erfolgt eine Ernahrung mit frischem Gemuse, so treten diese Veranderungen im allgemeinen nicht ein (MIKr et al. 1967). Durch calorische Reduktion (30 Kcal(d) bei vorher ad libitum mit Ruben ernahrten Sandratten trat innerhalb von 4 bis 6 W ochen eine N ormalisierung der Glukosetoleranz, eine Senkung des Korpergewichtes und des lnsulinspiegels ein. Eine Zufuhr von Mineralien und Vitaminen verbessert die Vitalitat der Tiere (PRANGE 1968).

Wir haben uns bei unseren Untersuchungen ausschlieBlich mit dem histotop:)chemischen Enzymmuster des Sandrattenpankreas nach unterschiedlichen Diiitregimes beschiiftigt. Durch die zur VerfUgung stehende Materialmenge waren wir gezwungen, die Palette der uns interessierenqen Enzyme einzuschranken und eine sorgfaltige Auswahl der Methoden zu treffen.

Da uns histochemische Untersuchungen am Pankreas der Sandratte Dicht bekannt sind, haben wir in erster Linie solche Enzyme untersucht, die charakteristisch fUr die Langerhanssche lnsel sind und als histochemische Leitenzyme fUr die Langerhanssche lnsel aufgefaBt werden konnen (G6PDH, sPase, lCD-NADP). Wir erweiterten unser Programm urn weitere 9 Enzyme, die uns im Zusammenhang mit dem biochemischen Geschehen interessant erschienen.

Material und Methode

Die normale Ernahl'ung del' Sandl'atte besteht aus Pflanzen, die einen l'elativ hohen Salzgehalt besitzen.

Unsel'e Vel'suchsol'dnung:

Basisgl'uppe

< 30 Kcaljd 14 bis 21 d

< 30 Kcaljd 28 bis 35 d

> 40 Kcaljd 14 bis 21 d

> 40 Kcaljd 28 bis 35 d

Die Nahrung fUr die Basisgruppe bestand aus Griinkohl und Chinakohl. Die Zusammensetzung

del' Nahrung del' andel'en Gl'uppen war wie folgt:

30 Kcal: 83 % Wasser, 8,3 % Kohlenhydrate, 1,7 % Fett, 5,1 % EiweiB, 1,4 % Asche

40 Kcal: 66,5 % Wassel', 14,5 % Kohlenhydrate, 7,3 % Fett, 9,9 % EiweiB und 2,1 % Asche.

Die Differenz zwischen beiden Diatgruppen betrug bei del' 40 Kcal.Nahrung 20 % Wasser

weniger, 75 % Kohlenhydrate mehr, 322 % Fett mehr, 94 % EiweiB mehr und del' Ascheanteil wurde um 48 % erh6ht. Parallel dazu wurden weiBe Wistarratten (Rattu8 norvegicu8 B) untersucht, die in

214 A. DORN und G. KOCH

der Ernahrungslage der "Basisgruppe" der Sandratten entsprachon. Teile des milznahen Pankreas wurden unfixiert tiefgefroren und im Kryostaten bei --18°C in Schnitte von 10 (.Lm Dicke zerlegt. Strukturerhaltung sowie die Erhaltung der Enzymaktivitat im Gewebe waren gut. Histochemisch

wurden folgende Enzyme nachgewiesen:

Enzym

1. Oxidoredu6tasen

1.1. Glukose-6-Phosphat-Dehydrogenase

1.2. Lactatdehydrogenase 1.3. p-Hydroxibutyratdehydrogenase

104. NAD-abhangige Isocitratdehydrogenase 1.5. NADP-abhangige Isocitratdehydrogenase

1.6. Succinatdehydrogenase

1. 7. NAD-abhangige Malatdehydrogenase

1.8. NADP-abhangige Malatdehydrogenase

2. Hydrola8en

2.1. Glukose-6-phospahtase

2.2. saure Phosphatase 2.3. Adenosintriphosphatase (pH = 9,4)

204. Adenosintriphosphatase (pH = 7,2)

Abkiirzung

G6PDH

LDH HBDH

ICDHjNAD

ICDHjNADP SDH

MDHjNAD

l\IDHjNADI'

G-6-Pase s Pase

a ATPase (n. PADYKULA und HERMAN)

n ATPase (n. WACHSTEIN und MEISEL)

EC. Nr.

1.1.1.49

1.1.1.27

1.1.1.30 1.1.1.41 1.1.1.42 1.3.99.l.

1.1.1.38

1.11.40

3.1.3.9.

3.1.:1.2.

3.6.l.3.

3.6.1.3.

Die Medien fiir die histochomischen Enzymnachweise wurden nach Angaben von folgenden Autoren zusammengestellt: PEARSE (1972), ARNOLD (1966), GEYER (1969).

Photographische Technik: NfpK, Miflex-Standard, Belichtungsautomatik, Planapochromate II), und 16, Planachromate 40 und HJ 100, Projektiv 3,2 (alles VEB Carl-Zeiss-Jena).

Filmmaterial: ORWO NP 15, Vephota-Papiere. Neben den enzymhistochemischen wurden parallel dazu biochemische und histologische Unter

suchungen von anderen Arbeitsgruppen durchgefiihrt (KOHLER et al. 1975, HAHN VON DORSCHE',

et al. 1975).

Befunde

Allgemeine Vorbetrachtungen

Obwohl die Sandratte in der experimenteIlen Diabetesforschung schon seit vielen Jahren eingefiihrt ist, gibt es erstaunlich wenig Ver6ffentlichungen iiber morphologische Untersuchungen an Langerhansschen Inseln dieses wichtigen, aber schwer

ziichtbaren Tieres. Enzymhistochemische Untersuchungen sind uns bisher nicht bekannt geworden. Wir glauben, unserem spezieIlen Versuchstier die vielfach untersuchte adulte Wistarratte gegeniibersteIlen zu k6nnen. Bei einem Vergleich der beiden Spezies £aIlt jedoch ein unterschiedliches Enzymmuster auf. Die Basisgruppe unserer Experimente war aus einem homogenen Tiermaterial zusammengesetzt, bei dem die Stoffwechselparameter biochemisch als relativ einheitlich registriert werden konnte. Die vier weiteren Tiergruppen wurden den experimenteIlen Beeinflussungen des. Stoffwechsels durch hypocalorische bzw. hypercalorische Ernahrung unterworfen.

Zur Enzymhistochemie des Pankreas der Sandratte 215~

In der nachfolgenden Tabelle sind unsere Untersuchungsergebnisse zusammengefa13t. Hier k6nnen wir das differenzierte Verhalten der Enzymaktivitiiten in den. inselspezifischen Zellen im Vergleich zu exokrinen Pankreaszellen als auch die relativen Enzymaktivitaten bei den verschiedenen Versuchsgruppen der Sandratte und der adulten, normalen Wistarratte ablesen.

Der besseren Ubersicht wegen werden wir die Befunde der einzelnen Tiergruppe~ getrennt darstellen und in besonderen Fallen gegeneinander vergleichen.

I~ Wistarrafle 8asisgruppB <30ffw//d

!f.-21d

Enzym ABE A B E A B E

(}5 PDH t Ht! >0 tt tt t t t t

LDH + + itt tt ttitt tt tt ttt i---

tt!tt HBDH + t (t) tt + + + JCDH NAD + t (t) + t + t + + JCDH NADP + tt + ++ tt 1+ tt ++ + SDH (t) ++ + + t(t) t + + +

. I1DH NAD t ttt ttt t t t tt tt ttt

NDH NADP + tt + + Ht) + + + + ;; Pase 0 H+ 0 tH+ 0 0 H+ 0 (}-5-Pase 0 0 0 0 0 0 0 0 .0

a ATPase tt tt ++ 0 0 0 0 0 0

j n ATPase 0 0 0 ++ tt + + t +

1. Basisgruppe

1.1. Oxidoreductasen

1.1.1. G lukose- 6 -phospha tdehydrogenase

G6PDH, EC 1.1.49

(JOffca/ /d >'to/{ca! /d >~Of(ca//d 28-3Sd 1ft-21d 28-35d

A B E A B E A B E

t t t + tt t !

tt tt tt tt +t Ht t t t tt tt t+ H+) Ht) tt<t) +tltt tt

+ + + t + + +1+ t

++ ++ + tt tt + ++1++ + ++ tH ++ ++ Ht tt tt H+ tt

++ + tt tit t ++ tt + + ++ + + + + + + + 0 0 0 0 tt 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0

++ tt + + + + ++ ++ t

In den A- und B-Zellen der Langerhansschen Inseln lie13 sich dieses Ferment gut·, nachweisen. Dadurch hoben sich die Inselzellen deutlich von den schwach reagieren-. den Acinuszellen abo

1.1.2. Lactatdehydrogenase

LDH, EC 1.1.1.27. Der Nachweis der LDH lie13 in dieser Tiergruppe keine topochemische Differen

zierullg der Zellen zu, da sowohl die endokrinen als auch die exokrinen Zellen eine. gleich gute Aktivitat erkennen lassen. Die Inseln mu13ten nach rein morphologi.schen.. Gesichtspunkten gefundell werden.

1.1.3. fJ-Hydroxi butyratdehydrogenase

HBDH, EC 1.1.1.30.


Almlich dem Nachweis der LDH gestattete die gute, aber flir alle Zellen des Pankreas gleichmiLBige Aktivitiit keine topochemische Differenzierung der Inseln.

1.1.4. Isocitratdehydrogenase

ICDH, NAD-abhiingig, EC 1.1.1.41. ICDH, NADP-abhiingig, EC 1.1.1.42. Die NAD-abhangige ICDH bestach hier durch eine sehr schwache uniforme Enzym

reaktion in allen drei Zelltypen. AuffiHlig war eine ungewohnlich grobkornige Pd.zipitation des Diformazans in den Inselzellen. Hingegen lieB die NADP-abhiingige ICDH eine geringe Zelldifferenzierung zu. Die grobkornige Reaktion in den A- und B-Zellen war starker ausgepriigt als die feingranuliire in den Acinuszellen.

1.1.5. Succinatdehydrogenase

SDH, EC 1.3.99.l. Der Nachweis del' SDH fiel im gesamten Pankreas schwach aus und war durch

Gleichformigkeit gekennzeichnet, die wir in der 1. Basisgruppe nicht in diesem MaBe beobachten konnten. Die B-Zellen zeigten lediglich im unmittelbaren perinukleiiren Zytoplasma eine geringfiigig verstarkte Reaktion dieses ubiquitaren Enzyms der Mito

chodrien.

1.1.6. Malatdehydrogenase

MDH, NPD-abhiingig, EC 1.1.1.38. MDH, NADP-abhiingig, EC 1.1.1.40. Auch dieses Ferment des Krebszyklus zeigte gegeniiber dem topochemischen Ver

halten der 1. Basisgruppe nur geringfiigige Differenzen hinsichtlich der Reaktionsstarke der untersuchten 3 Zelltypen. Auffallend war sowohl bei der NAD- als auch bei del' NADP-abhangigen Malatdehydrogenase die grobkornige Ablagerung des Diformazans. Hier gab es die schon oben erwiihnten krassen Unterschiede zur Wistarratte.

1.2. Hydrolasen

1.2.1. saure Phosphatase

sPase, EC 3.1.3.2. Die histochemische Verteilung dieses Enzyms war typisch und entsprach etwa

der der Wistarratte. Auffallend war die starke zytoplasmatische Reaktion in den B-Zellen und ein sehr schwacher Reaktionsausfall in den A-Zellen. Acinuszellen blieben absolut negativ.

1.2.2. Glukose-6-phosphatase

G6Pase, EC 3.1.3.9. Das wichtige Schliisselferment der Glykolyse konnte histochemisch nicht nach

gewiesen werden.

Zur Enzymhistochemio des Pankr'eas del' ~andl'atte

1.2.3. Adenosintriphosphatase

aATPase pH = 9,0, EC 3.6.1.3.

2L7

Dieses Ca ++ -abhiingige energieliefernde Ferment konnte ebenfalls nicht nachgewiesen werden.

1.2.4. neutrale Adenosintriphosphatase

nATPase, pH = 7,2, EC 3.6.1.3. Die Mg++ -abhiingige ATPase konnte durch eine gute Reaktion in den A- und B·

Zellen nachgewiesen werden. Wesentlich schwiicher stellten sich die Acinuszellen dar. Eine starke ATP-ase-ReaktionlieB die GefiiBwand in den Pankreasschnitten erkenncn.

2. Erniihrungsgruppe: <30 Kcaljd

Dauer des Experimentes: 14 bis 21 Tage


2.1.1. G lukose- 6 -phos pha tde hydrogenase

G6PDH, EC 1.1.1.49. Es iiberraschte eine eindeutige Abschwiichung der normalerweise hervorstechen

den B-Zellreaktion. In allen drei untersuchten Pankreaszelltypen fanden wir nunmehr eine schwache Reaktion des Enzyms des Pentosephosphatshunts.


LDH, EC 1.1.1.27. Die endokrinen Inselzellen reagierten gleichmiiBig und gut. Hingegen zeigten die

exokrinen Pankreaszellen eine sehr starke Aktivitiit, die gegentiber der Basisgruppe hervorstach.

2.1.3. {J -Hydroxi bu tyra tdehydrogenase

HBDH, EC 1.1.1.30. Dieses Ferment konnte in den untersuchten 3 Zelltypen des Pankreas ohne wesent

liche Unterschiede nur schwach llachgewiesen werden.


ICDH, NAD-abhiingig, EC 1.1.1.4l. ICDH, NADP-abhiingig, EC 1.1.1.42. Die NAD-abhiingige ICDR zeigte eine schwache gleichmiiBige Reaktiou in den

Zellen des enda- und exokrinen Pankreas. Hingegen fanden wir in den A- und BZellen der Langerhansschen Inseln eine deutlich verstiirkte Aktivitiit der NADP

abhiingigen ICDR.


SDH, EC 1.3.99.1. Die SDH-Reaktion fiel in allen !3 Zelltypen des Pankreas gleichmiiBig schwaeh

aus, so daB dcutliche Unterschiede zur Basisgruppe und zur Enzymreaktion bei dee Wistarratte nachgewiesen werden konnten.

15 Acta histochem. Bd. 57



MDH, NAD-abhangig, EO 1.1.1.38. MDH, NADP-abhangig, EO 1.1.1.40. Die NAD-abhiingige MDH-Reaktion verlief in den Pankreaszellen recht stark.

Eine besonders hohe Aktivitiit zeigten die Acinuszellen. Demgegeniiber fiel die Reaktion der NADP-abhangigen MDH in den A-, B- und Acinuszellen gleichmiiBig und sehr schwach aus. Beide Fermente lieBen demnach Unterschiede zur Basisgruppe erkennen.

2.2. Hydrolasen


sPase, EO 3.1.3.2. Wie bei der Wistarratte erschienen hier die B-Zellen der Langerhansschen lnseln

sehr aktiv. A- und Acinuszellen reagierten nicht. Die saure Phosphatase konnte auch bei dieser Erniihrungsgruppe als topochemisches Leitenzym fUr die Langerhansschen lnseln betrachtet werden.


G6Pase, EO 3.1.3.9. Dieser Nachweis verlief im gesamten Pankreas negativ.

2.2.3. alkalische Adenosintriphosphatase

aATPase, pH = 9,0 EO 3.6.1.3. Die Oa++-abhiingige ATPase konnte ebenfalls nicht nachgewiesen werden.


nATPas3, pH = 7,2 EO 3.6.1.3. Die Mg++ -abhiingige ATPase zeigte gegeniiber der Basisgruppe 2 eme abge

schwiichte Reaktion in den Zellen der Langerhansschen lnseln, so daB aIle untersuchten Zellen des Pankreas eine uniforme, sehr schwache Aktivitiit zeigten.

3. Erniihrungsgruppe: < 30 Kealld

Dauer des Experimentes: 28 bis 35 Ta,qe.


3.1.1. G 1 ukose -6 -phospha tdehydrogenase

G6PDH, EO 1.1.1.49. Das Fermentmuster der G6PDH war bei dieser Tiergruppe durch eine schwache,

fast uniforme Reaktion in den A-, B- und Acinuszellen gekennzeichnet. Gelegentlich wurden die B-Zellen schwach hervorgehoben. Die Langerhanssche lusel muBte hier auf Grund von morphologischen Kriterien beschrieben werden.

3.1.2. Lactatdehydrogenase LDH, EC 1.1.1.27.

Zur Enzymhistochcmie des Pankreas del' Sandratte 219

Eine deutliche, gleichformige Reaktion war allen drei untersuchten Zelltypen eigentiimlich.

3.1.3 . P -Hydroxi bu tyra tdehydrogenase

HBDH, EC 1.1.1.30. Dieses Ferment zeigte ebenfalls eine gleichformige Zellvert eilung III den unter

suchten Zelltypen, abel' es war eine deutliche Aktivitiitssteigerung gegeniiber der zuvor beschriebenen Tiergruppe zu beobachten. Diese Aktivitiitsintensitiit wiire der Basisgruppe 2 vergleichbar.

3.1.4. Isocitl'atdehydrogenase

ICDH, NAD-abhiingig EC 1.1.1.41. ICDH, NADP-abhiingig EC 1.1.1.42. Die NAD-abhiingige ICDH zeigte erneut eine schwache, unifol'me Reaktion in

den P ankreaszellen. Eine deutliche Reaktionssteigerung lieBen, wie schon bei del' Basisgruppe 2 und del' zuvor besprochenen Tiergruppe, die A- und B-Zellen beim Nachweis del' NADP-abhiingigen ICDH erkennen.


SDH, EC 1.3.99.1. Eine deutliche Aktivitiitssteigerung bei diesel' Tiergruppe erfiihrt die SDH. Die

A- und Acinuszellen lassen eine gute Aktivitiit erkennen, die jedoch an Intensitiit von den B-Zellen iibertroffen wurde. Dieses mitochondriale Atemferment scheint beziiglich del' Erniihrungssituation sehr empfindlich zu sein.

3.1.6. Malatdehydrogenas e

MDH, NAD-abhangig, EC 1.1.1.38. MDH, NADP-abhiingig, EC 1.1.1.40. Gegeniiber den zuvor beschriebenen Untersuchungsserien ergaben sich hier geringe

Unterschiede im Enzymmustel' . Die NAD-abhiingige MDH lieB eine bemerkenswerte Abschwiichung del' Reaktion in den B-Zellen erkennen, bei gutel' Aktivitiit in den A- und Acinuszellen. Bei der N ADP -abhiingigen MDH war das Reaktionsverhiiltnis umgekehrt. Die B-Zellen zeigten gegeniiber den A- und Acinuszellen eine verstiirkte R eaktion.

3.2. Hydl'olasen

3.2.1. saure Phosphatas e

sPase, EC 3.1.3.2. Den sicher iiberraschendsten Befund lieferte die sPase. Gegeniiber allen bisher

untersuchten Gruppen erschienen alle Zellen des Pankreas l'eaktionslos. Es reagierten im sichel' inselhaltigen Pankreasschnitt auch nicht die B-Zellen. Uberkreuzversuche mit dem gleichen Inkubationsmedium lieBen keinen Zweifel an del' einwandfreien Methodik. Diesel' Befund wird besonders zu diskutieren sein.

15*

220 A. DORN und G. K00H


G6Pase, EC 3.1.3.9. 1m gesamten Pankreas erhielten wir einen negativen Reaktionsausfall.


aATPase Ph = 9,0 EC 3.6.1.3. Ebenfalls negativer Reaktionsausfall im gesamten Pankreas.


nATPase pH = 7,2 EC 3.6.1.3. Die A-Zellen lieBen eine gute, die Acinuszellen eine schwache Reaktion del' Mg~~ ·

-abhangigen ATPase erkennen.

4. Ernahrungsgruppe: > 40 Kealld Dauer des Experimentes: 14 bis 21 Tage.


4.1.1. G 1 ukose- 6-phospha tde hydrogenase

G6PDH, EC 1.1.1.49. Wie bei den Tieren der B 'l-sisgruppen erschienen hier die B-Zellen besonders G6PDH.

aktiv. Dadurch hoben sich die Inseln sehr deutlich yom iibrigen sehr schwach reagierenden P ankreas abo

4.1.2. Lactatdehydrogenas e

LDH, EC 1.1.1.27. Dieses Ferm3nt re:t.sierte auch bei diesel' Tiergruppe sehr intemiv. Besonders die

Acinuszellen fielen durch eine hohe Aktivitiit auf, so daB die Inseln als gut reagierende, aber gegeniiber dem exokrinen Pankreas hell erscheinende Bezirke sichtbar werden.

4.1.3 . P -Hydroxybutyratd ehydrogenase

HBDH, EC 1.1.1.30. Die HBDH reagierte ahnlich del' LDH in den Pankreaszellen diesel' Tiergruppe

unterschiedlich. In den helIeren Inselbezirken sind A- und B-Zellen gut aktiv. Die exokrinen Pankreaszellen reagierten jedoch stark und gaben einen Kontrast zu den Inseln, die dadurch gut auffindbar waren.


!CDH, NAD-abhiingig EC 1.1.1.41. !CDH, NADP-abhangig EC 1.1.1.42. Gegeniiber den zuvor untersuchten Sandrattenkollektiven gab es auch hier keine

nennenswerten Unterschiede. Bei del' NAD-abhangigen ICDH reagierten aIle untersuchten Zellen gleich schwach. Die Aktivitat del' NADP-abhiingigen !CDH war in den A- und B-Zellen starker als in den AcinuszelIen.


SDH. EC 1.3.99.1.

Zur Enzymhistochemie des Pankreas del' Sandratte 221

Die SDH war im Pankreas dieser Dntersuchungsgruppe gut nachweisbar. Die starkste Aktivitat zeigten die B-Zellen, so daB die rnseln sich optisch gut vom exokrinen Pankreasanteil abhoben.

4.1.6. Malatdehydrogenas e

MDH, NAD-abhangig EO 1.1.1 .38. MDH, NADP-abhangig EO 1.1.1.40. Die Reaktionen der beiden Malatdehydrogenasen uberraschten sehr, da sowohl das

NAD- als auch das NADP-abhangige Enzym in den A- und B-Zellen der Langerhansschen rnseln und in den Acinuszellen nur sehr schwach reagierte. Es erschien ein sehr gleichmaBiges Pankreasbild.

4.2. Hydrolasen


sPase, EO 3.1.3.3.2. Dieses topochemische Leitenzym fUr die rnseln des Pankreas erfUllte bei dieser

Tiergruppe seine volle Funktion. Die B-Zellen reagierten gut bis sehr gut, aIle ubrigen Pankreaszellen (A- und Acinuszellen) waren inaktiv, d . h. in ihrem Zytoplasma war keine saure Phosphatase nachweisbar.


G6Pase, EO 3.1.3.9. 1m gesamten Pankreasmaterial ein negativer Reaktionsausfall.


aATPase, pH = 9,0 EO 3.6.1.3. Ebenfalls negativer Reaktionsausfall im gesamten P ankreas.


nATPase, pH = 7,2 EC 3.6.1.3. Wir fanden in den A-, E- und Acinuszellen eine gegeniiber den anderen Dnter

suchungsgruppen abgeschwachte gleichmaBige Reaktion der Mg++ -abhangigen ATPase.

5. Ernahrungsgruppe: > 40 Kealld

Dauer des Experimentes: 28 bi8 35 Tage.


5.1.1. Glukose-6 -phosphatdehydrogenase

G6PDH, EO 1.1.1.49. Aus technischen Grunden konnte der Nachweis nicht gefUhrt werden.


LDH, EO 1.1.1.27.


Eine uberraschend abgeschwiichte abel' gleichmiiBige Reaktion kennzeichnete die LDH-Aktivitiit.

5.1.3. tJ- Hydroxybutyra tdehydrogenase

HBDH, EO 1.1.1.30. Dieses Ferment zeigte eine gut ausgepragte indifferente Reaktion im Pankreas

schnitt. Die Zelltypen waren topochemisch nicht differenzierbar.


ICDH, NAD-abhiingig, EO 1.1.1.41. ICDH, NADP-abhiingig, EO 1.1.1.42. Auch bei dem letzten Tierkollektiv gab es keine bemerkellswerten Unterschiede

hinsichtlich del' Aktivitiitsstarke und del' Zelldifferenzierung beim Nachweis del' bei

den Isocitratdehydrogenasen gegenuber den bisher beschriebellen Gruppen. Del' uniformen und schwachen Reaktion der NAD-abhiingigen IODH steht eine starke Reaktion in den A- und B-Zellen del' NADP-abhangigen ICDH gegenuber.

5.1.5. Sue cina tdehydrogenase

SDH, EO 1.3.99.1. Die SDH reagierte wie bei den meisten schon beschriebenen experimentellen Tier

gruppen besonders stark in den B-Zellen und gut in den A- und Acinuszellen. Die Diformazanniederschliige waren in der Regel recht grob.


MDH, NAD-abhiingig, EO 1.1.1.38. MDH, NADP-abhangig, EO 1.1.1.40. Beim Nachweis diesel' beiden Enzyme gab es eine Reihe von Differenzen hinsicht

lich des Verteilungsmusters. Die NAD-abhiingige MDH reagierte in den A- und BZellen stiirker als in den Acinuszellen. Die NADP-abhiingige MDH I'eagierte sclnvach bis gut in den 3 untersuchtell Zelltypen des Pankreas.

5.2. Hydrolasen


sPase, EO 3.1.3.2. In diesel' Untersuchungsserie fiel del' topochemische Nachweis des wichtigen hydro

lytischen Enzyms negativ aus. Ebenso wie bei del' hypokalorisch langzeitig erniihrten Sandratte zeigten die B-Zellen keine Aktivitiit del' sauren Phosphatase.


G6Pase, EO 3.1.3.9. NegativeI' Reaktionsausfall im gesamten Pankreasmaterial dieses Tierkollektivs.


a ATPase , pH = 9,0, EO 3.6.1.3. Ebenfalls negativer Reaktionsausfall.

Zur Enzymhistochemie des Pankreas del' Sandratte


nATPase, pH = 7,2, EC 3.6.1.3.

223

Wie schon mehrfach in den Gruppen beobachtet, war die Aktivitat der Mg++ -abhiingigen ATPase in den A- und B-Zellen starker ausgepragt als in den exokrinen Pankreaszellen. Die Reaktion dieses Fermentes in den GefaIlen war durchaus bemerkenswert, stellt aber in unser en Untersuchungen nur einen Nebenbefund dar.

Diskussion

D el' Histochemie del' Langerhansschen Insel des Pankreas ist in den letzten Jahren viel Aufmerk

samkeit gesch enkt worden, denn die hormonale Aktivitat des endokrinen Pankreas und dic Klarung der funktionellen Bedeutung der einzelnen Zelltypcn sind mit histochemischen Problemen eng vel'·

knupft . Inzwischen ist sogar bel'eits mehrfach del' indirekte immunohistochemische Nachweis der

Hormone (Insulin und Glukagon) gelungen (LAXGE 1973, DORN et al. 1975 - dort ausfiihrliche

Literatur). Zur histochemischen Erfassung einer Substanz in del' Zelle odeI' im Gewebe ist ihr Vorhandensein

in e iner bestimmten Konzentration erforderlich. Die Schwierigkeiten der histochemischen Nachweis

verfah ren bestehen darin, die durch Enzymwirkung entstandenen R eaktionsprodukte unloslich zu

machen und kontrastrewh anzufal'ben , um eine lichtmikroskopische Beurte ilung zu ermoglichcn.

Die Problematik del' histochemischen Dat'stellung del' Enzymwirkung ist vielschicht ig.

Nachfolgend werden die Ergebmese der von uns untcrsuchten Enzyme besprochen, zunachst die

Oxidoreduktasen und anschliel3end die Hydrolasen. Die histochemischen Enzymverteilungsmuste ..

im exokrinen und endokrinen Pankreas in Abhangigkeit von del' Ernahrung werden diskutiert und

im Vergleich zur normalen vVistarratte betrachtet. Zu Fragen del' Topochemie del' Enzyme im Pan·

kreas der Sandratte lag uns k ein e Literatur vor. Bei del' Besprechung der r elativen Enzymaktivitiiten werden die jeweiligen Erniihrungsgruppen verglichen.

1. Oxidoreduktasen

1.1. Glukose- 6- phosp hatdeh y dro genase, G6PDH Die G6PDH katalys im·t die Oxidation von d·Glukose-6.phosphat zu 6-Phosphor.£5.gluconolacton.

AlsCoferment fiir diese Reaktion wird NADP verwendet. Die G6PDH ist extramitochondriallokalis iert , \Voraus hervorgcht , dal3 dieses Enzym boi del' konventionellen Tochnik einer nicht unerheb·

lichen Enzymdiffusion ausgesetzt ist. DORX et al. (1970/71) fiihrten in diesem Zusammenhang histo chemi~che Untersuchungen an Kryostatschnitten und vergleichend dazu an isolierten Inseln durch. Mit cineI' Methode von RUDOLPH und KLEIN, modifiziert nach SASSE (P. ARNOLD, 1968) konnten sre in den isolierten Inseln eine hohere G6PDH-Aktivitat naehweisen. Fiir den relativ geringen Aktivi

tatsausfall am Kryostatschnitt wird d ie durch das Kryostatschnittverfahren verletzte Plasmamem

bran vtlrantwortlich gemacht, so daf3 hie I' eine ungehinderte Enzymdiffusion stattfinden kann, wah·

rend die Integl'itat der Zelle bei der isolierten Insel erhalten bleibt.

Be i unseren Untersuehungen konnten wir bei allen Ernahrungsgruppen e ine leichte G6PDH

Aktivitat sowohl in den Inseln als auch im exokrinen Pankreas nach weisen.

Difl G6PDH-Aktivitat in den Langer'hansschen Inseln lag bei del' Basisgruppe und bei den ad

libitum ernahrten Tieren etwas hoher als die des exokrinen Pankreas, so daf3 sich die Inseln yom

exokrinen Pankreas abhoben_ Eine gleichstark e Aktivitat konnten wir lediglich im endo- und exo

krinen Pankreas in den Ernahrungsgruppen < 30 Kcal/d feststellen. Eine J;1oherc Aktivitat del' G6PDH im Inselsystem gegeniiber dem exokrinen Pankreas fanden

GOSSNER (1959), RUDOLPH und KLEIN (1964) und DORN et al. (1970) bei del' Ratte, DORNet al. (1970/ 1971) bei del' Maus und BJORKMANN et al. (1963) beim Pferd. LAZARUS et al. (1964) fiihren die starkere


Aktivitat der G6PDH auf den Glukoseabbau in den Inselzellen uber den Pentosophosphatzyklus zuruck. der glykolytische Abbau soil hier eine untergeordnete Holle spielen. 1m Gegensatz zu den oben genannten Autoren konn ten GEPTS et aI. (1970) am Menschen und LACY (1962) am Kaninchen

histochemisch eine gleichstarke G6PDH·Aktivitat im exokrinen und endokrinen Pankreas nachwei

sen. GEPTS et aI. (1970) untersuchten die G6PDH-Aktivitat auch bei diabetischen Menschen und konnten ein Jeichtes, aber nicht signifikantes Ansteigen der G6PD'H-Aktivitat in den Inseln fest

stellen. Diese Autoren konnten auch registrieren, da/3 eine mutterliche 'Hyperglykamie keinen nennenswerten Einflu/3 auf die Anderung der G6PD'H-Aktivitat in den foetalen Inseln hat.

1.2. Lactatdehydrogenase, LDH

Die Lactatdehydrogenase katalysiert mit NADH2 als Coferment die Hydrierung von Pyruvat zu

Lactat. Die LDH ist extramitochondrial lokalisiert und zeigt besonders starke Aktivitaten in der

Skelettmuskulatur und in der Leber. DE DUVE, W ATTIAUX und BAUDHUIN(1962) geben als intraz eUulare Lokalisation der LDH das Hyaloplasma an, wenngleich eine teilweise Beziehung zum endoplas

matischen Hetikulum von ihnen nicht ausgeschlossen wird. Generell ist die Aktivitat der LD'H im

exokrinen Pankreas starker ausgepragt als in den Langerhansschen Inseln. Untersuchungen dazu

wurden u. a. durchgefiihrt von PETKOV (1969) an verschiedenen Wirbeltieren (Hatte, Meerschwein

chen, Hamster und Katze), DORN et aI. (1970) an der Maus, GEPTS, GREGOIRE, VAN ASSCHE und GASPARO (1970) am Menschen, PETKOV, GALABOWA und GOSPODINOW (1968) am Goldhamster und

DORN et aI. (1973) an der Hatte in prae- und postnatalen Entwicklungsstadien. DORN et aI. (1973)

sahen bei der neugeborenen Hatte eine gleichstarke Aktivitat der LD'H sowohl im exokrinen als auch

im endokrinen Pankreas. Bei unseren Untersuchungen sahen wir in der Basisgruppe und in den Gruppen, die 28 bis 35

Tage mit weniger als 30 Kcal bzw. mehr als 40 Kcal pro Tag ernahrt wurden, einen gleichstarken Ausfall der Enzymreaktion sowohl im exokrinen Pankreas als auch in den Langerhansschen Inseln.

Eine relativ kurzzeitige Ernahrung der Sandratte (14 bis 21 Tage) mit < 30Kcal/d bzw. > 40 KcalJd zeigte ein Verteilungsbild der LDH irn Pankreas, wie wir es von der Wistar-Hatte her kannten, woBei die Heaktion insgesarnt ~tarker war als bei den Wistarratten. In diesen Ernahrungsgruppen fanden wir eine hohere Enzyrnaktivitat in den exokrinen Anteilen des Pankreas. DORN, LIPPMANN und HAHN (1970) fuhrten enzymhistochernische Untersuchungen mit 'Hilfe der konventionellen Technik an isolierten Langerhansschen Inseln durch und fanden eine starke Aktivitat in den Inselzellen. Diese Befunde sind sicherlich auf die erhaltene Integritat der Zellen zuruckzufuhren, die einer Enzyrndiffusion entgegemvirkt.

1.3. ,8-Hydroxibutyratdehydrogenase, HBDH

Die 'HBDH katalysiert die HeaktlOn von Acetonacetat zu p-Hydroxybutyrat, wobei NAD als

Coferment auftritt. Dieses Enzym ist an die Struktur der Mitochondrien gebunden. Die Angaben

zum Nachweis der 'HBD'H waren in der uns zuganglichen Literatul recht sparlich. 'HELLEERSTROM

(1963) konnte im Pankreas der Ente in den Langerhansschen Inseln eine positive EnzymreaktlOn

nachweisen, wahrend sich der exokrine Anteil negativ verhielt. Einen gleichstarken Heaktionsaus

fall in den Langerhansschen Inseln und in den Acmi konnten VAN ASSCHE (1969) und VAN ASSCHE.

GEPTS und DE GASPAO (1969) feststellen. 1m Pankreas von Kaninchen und Hatten kamen GEPTS

und TOUSSAINT (1964) zu negativen Ergebnissen. DORN et aI. (1973) konnten bei neugeborenen Hatten eine zweimal hohere Aktivitat in den A. und B-Zellen nachw81sen als bei adulten Hatten. Die Aktivitat lie/3 jedoch bereits am 2. Tag postnatal nach, und am 5. postnatalen Tag war nur noch eine ma/3ige Aktivitat, wie sie dann auch bei adulten Hatten vorhanden war, zu beobachten. Bei

unseren Untersuchungen an der Sandratte zeigte sieh bei allen Ernahrungsgruppen ein relativ gleichformiges Bild. Die Intensitat des Heaktionsausfalles beim NlWhweis der 'HBD'H war in den Langer

hansschen Inseln und in den Aeini des Pankreas gleich sta,rk a.usgepra€;t. Lediglieh die Ernahrungs

~ruppe. dl'll:" 14 bis 21 Tage > 40 Kcal/Tag gefiittert wurden, z,)igte einl'lI! ()tw~~ 8tarkerell :Reaktions-

Zur Enzymhistochemie des Pankreas del' Sandratte

Abb. 1. Succinatdehydrogenase, > 40 Kcal, 28 - 35 Tage, 320: 1.

Abb.2. IS:lzitratdehydrogenase (NADP), > 40 Kcal, 28-35 Tage, 320: 1.

Abb.3. }Ialatdehydrogenase (NAD), > 40 Kcal, 28-35 Tage, 320: 1.

Abb.4. Malatdehydrogenase (NADP), > 40 Kcal, 28-35 Tage, 180: 1.

Abb.5. Lactatdehydrogenase, > 40 Kcal, 28-35 Tage, 180: 1.

Abb.6. p·Hydro"ikltyratdehydrogenase, > 40 Kcal, 28-35 Tage, 320: 1.

225


Abb. 7. p.Hydroxibutyratdehydrogenase, > 40 Kcal, 14- 21 Tage, 320 : 1.

Abb.8. Lactatdehydrogenase, > 40 Kcal, 14 - 2l Tage, 320: 1.

Abb. 9. saure Phosphatase, > 40Kcal, l4 - 2l Tage, l 20 : 1.

Abb. lO. GIukose.6-phosphatdehydrogenase, ad libitum, 320: 1.

Abb. li. Isocitratdehydrogenase (NADP). ad libitum. 320: 1.

Abb. 12. Malatdehydrogenase (NAD). ad libitum, 320: 1.

Zur Enzymhistochemie des Pankreas der Sandratte

Abb. 13. Isocitratdehydrogenase (NADP), < 30 Kcal, 14- 21 Tage, 180: 1.

Abb. 14. Glukose-6-phosphatdehydrogenase, < 30 Kcal, 14- 21 Tage, 180: 1.

Abb. 15. Isocitratdehydrogenase (NADP), > 40 Kcal, 14- 21 Taae, 180: 1.

Abb. 16. Glukose-6-phosphatdehydrogenase, > 40 Kcal, 14- 21 Tage, 180: 1.

Abb.17. Succinatdehydrogenase, > 40 Kcal, 14-21 Tage, 320: 1.

227


ausfall im exokrinen Pankrea~. Bei der Emahrungsgruppe, die 14 bis 21 Tage < 30 Kcal/Tag bekam, war allgemein ein schwacherer R eaktionsausfall festzustellen, jed och zeigten die Langerhans

schen Inseln und das exokrine Pankreas gleiche Reaktionsintensita t . Vielleicht kann das Verhalten

dieser Erniihrungsgruppe als eine R eaktion des Organismus auf die vel'iinderte Erniihrungssituation,

die nur relativ kurze Zeit andauerte , angesehen werden. Bei Tieren , die 28 bis 35 Tage auf diese 'Weise erniihrt wurden, konnte sich dieser Effekt wieder zuriickgebildet haben bzw. wurde kompen

siert . Wie auch andere Autoren schon zum Ausdruck brachten, kann man Riickschliisse auf bio

chemische Stoffwechselvorgange durch methodisch bedingte Grenzen der histochemischen Nachweisverfahren nur mit groBer Zuriickhalt ung ziehen. Dieser Einschrankung unterliegen natiirlich

auch unsere Unte rsuchungen .

1.4. Isocitratdehydrogen a se , ICDH (NAD) und ICDH (NADP)

Die NADP-abhangige ICDH bewirkt die Umwandlung des I socitlates iiber Oxalsuccinat zu K etoglutarat. Wir untersuchten die ICDH mit den Cofermenten NAD und NADP. Diese Unter

teilung fanden wir in der uns zur Verfiigung stehenden Literatur allerdings nicht. Einigen Arbeiten

entnahmen wir, daB es sich bei der dort nachgewiesenen lCDH urn ein NADP-abhiingiges Enzym

handelte. Wir hatten Untersuchungen mit beiden Cofermenten durchgefiihrt, da man annimmt, daB die NADP-abhangige lCDH im Grundstoffwechsel der Zelle v erankert ist, wahrend die NAD

abhiingige ICDH einer Stoffwechselregulation der Zelle unterliegen soil. Bei der NADP-abhangigen ICDH fanden wir in der Literatur e ine iibereinstimmende Beurteilung der Enzymaktivitiit. Del'

Reakt ionsausfall war in den Langerhansschen Inseln, hier meist in den B-Zellen, starker als im exo

krinen Pankreasantei1.

WEGMANN und PETKOV (1965, 1966) untersuchten menschlichen Pankreas, VAN ASSCHE, GEPTS und DE GASPARO (1969) und VAN ASSCHE (1969) menschliche Foeten und Neugeborene, PETKOV

et al. (1971) das Schaf, PETKOV (1967) die Katze. GEPTS et a!. (1970) sahen unter Cortisonbehand

lung einen Anstieg der ICDH im Parenchym und in den Inseln be i diabetischen und nichtdiabetischen Patienten. DORN et a1. (1973) konnten bei neugeborenen und adulten Ratten eine hohere Enzymaktivitiit der NADP-abhiingigen ICDH In den Langerhansschen Inseln nachweisen im Vergleich zur schwiicheren Reaktionslage des exokrinen Pankreas. 1m Vergleich zur NAD-abhangigen ICDH erkannte man eine groBere Aktivitiit der NADP-abhangigen ICDH besonders in den A- und B-Zellen. Bei unseren Untersuchungen am Pankreas der Sandratte k onnten wir bei allen Ernabrungsgruppen eine gleich stark ausgepriigte Aktivitat nachweisen. Die Aktivitiiten waren jedoch gegeniiber der Wistarratte besonders in den A-Zellen deutlicher. Die R eaktion fiel in allen Gruppen in den Langerhansschen Inseln starker aus als in den Acini und entsprach somit dem topochemi

schen Verhalten der lCDH im Pankreas der Wistarratte.

1.5. Succinatdehydrogenase, SDH

Die Succinatdehydrogenase katalysiert im Zltratzyklus die reversible Umwandlung von Succinat

in Fumarat. Ein Zusatz von Coenzym im Inkubationsmedium ist nicht erforderlich. Die SDH ist

intramitochondriallokalisiert. Eine zuverlassige Nachweisreaktion der SDH stellt die von PADY

KULA (1952) modifizierte Methode von SELIGMANN und RUTHENBERG dar.

In der Literatur fanden wir fast iibereinstimmend eine hohere Aktivitat im exokrinen Pankreas.

Untersuchungen dieses Fermentes wurden insbesondere durchgefiihrt von : HELLERSTROIII (1963) an

d er Ente, HELLERSTROM und HELLMAN (1962), PETKO V (1968) am Goldhamster, PETKOV (1967) an del' Katze, DoRN et al. (1970) an der Maus, 'WEGMANN et a!. (1965) am Menschen. DORN et a1. (1970/71}

konnten an siolierten Inseln der Maus einen hoheren Reaktionsausfall fes tst ellen im Vergleich zu Ergeb

nissen , die mit Kryostatschnittverfahren erzielt wurden. Der Faktor der Enzymdiffusion durch Ver

letzung der Integritat del' Zelle beim K ryostatschnitt diirfte hierbei wieder eine Rolle spielen. Bei der Ratte fanden CAVALLERO und SOLCIA (1964) in den B-Zellen einen starkeren Reaktionsausfall

als im exokrinen Gewebe. GEPTS und TOUSSAINT (1964) kamen ebenfalls zu diesem Ergebnis. Bei

Zur Enzymhistochemie des Pankl'eas del' Sandratte 22\:1

unseren Untersuchungen am Pankreas del' Sandratte fanden wir in allen Ernahrungsgruppen eine

starke Enzymaktivitat del' Lang81'hansschen Inseln, insbesondere in den B-Zellen, die die Aktivitat des exokrinen Pankresa deutlich iiberstieg. Del' Reaktionsausfall war bis auf die Basisgruppe und

die Tiere, di e 14 bis 21 Tage mit < 30 KcalJd ernahrt wurden, in allen Gruppen von gleicher Intensitat. Die 1e tztgenannte zeigte in A-, B- und exokrinen Pankreaszellen nUl' eine schwache R eak.

tion. Dieses Verha1ten entsprach del' Enzymverteilung beim Hund, wie sie von PETKOV (1967) beobachtet wurde.

1.6. Malatdehydrogenase, MDH (NAD) , MDH (NADP) Die Malatdehydrogenase katalyswrt die oxidative Decarboxylierung von L·Malat und die De·

<larboxylierung von Oxalaceta t . Als Coenzyme verwendeten wir sowohl NAD als auch NADP.

Nach DE DUVE, WATTIAUX und BAUDHUIN (1962) kann die Malatdehydrogenase sowohl in den

Mitochondrien a ls auch im H yaloplasma lokalisiert sein. Die Untersuchungen zur Histotopochemie

del' MDH ergaben bei fast allen untersuchten Tieren eine starke EnzymreaktlOn im endokrinen An·

teil des Pankreas, insbesondere in den B.Zellen, in den Acini war die Reaktion weniger stark ausge· pragt.

WEGMANN und PETKOV (1965), LAZARUS und YOLK (1962) beim Kaninchen, PETKOV et al. (1965)

bei del' Ratte und PETKOV (1967) bei del' Katze kamen ebenfalls zu diesem Ergebnis. Die genannten

Autoren zeigten in ihren Ergebnissen nul' die NAD.abhangige MDH, Hinw<'l ise auf Untersuchungen

del' NADP·abhangigen Enzymaktivitat fehlten in del' uns zuganglichen Literatur.

DORN et a l. (1973) wiesen bei adulten Ratten hohe Aktivitaten in den B·Zellen und im exokrinen Pankreas nach, wahrend die A·Zellen nur einen mal3igen Reaktionsausfall zeigten. Bei neugeboren en Ratten fanden sie in den Acini cine hohere Aktivitat als in den von del' Reaktionsintensitat her

glcichen A· und B- Zellen. In den Entwicklungsstufen bis hin zur Rdulten Ratte konnten sie nul' ein

differentes Verhalten det" MDH nachweiEen. Differenzen in del' nachweisbaren Enzymaktivitat fanden Wlr auch bei den verschledenen Er·

.nahrungsgruppen del' Sandratte . In del' Basisgruppe, die von der Ernahrungslage etwa mit den von

uns untersuchten Wistarratten vergleichbar ist, fanden wir nul' eine schwache MDH.Aktivitat, deren Intensitat in den A ., B - und exokrinen Pa11.kreaszellen gleich war, ebenso verhielt sich das

Tierkollektiv, das 14 bis 21 Tage mit> 40 KcalJd ernahrt wurde. Ein ahnliches Aktivitatsverhalten ze igen ad libitum ernahrte Tle re und die Ernahmngsgruppe > 40 Kcal/d iiber 28 bis 35 Tage. Hie· war ein mal3iger R eaktionsausfall im exokrinen Parenchym und oine deutliche R eaktion del' Langer. hansschen I11.8cln zu verzeichnen, so dal3 sich diese deutlich yom exokrinen Anteil abhoben. Tiere , die mit < 30 KcalJd 14 bis 21 Tage ernahrt wurden, zeigten starke MDH·Aktivitaten im exokrinen Anteil, die Intensitat del' Aktivit,at del' Langerhansschen Inseln war geringer. Wurde dieses Fiitterungsmgime 28 bis 35 Tage belbehalten, EO war ein Reaktionsabfall Bowohl im exokrinen Pankreas ~tls auch in den B-Zellen zu verze ichnen, die Reaktionslage del' A·Zellen blieb unverandert. Ob diese auffalligen Aktivitatsanderungen bei langer dauerndem Diatregime (28 bis 35 Tage) im Zellstoff· wechsel ihre Ursache haben oder ob die Aktivitatsunterschiede methodisch bedingt sind, mul3te

weiteren Untersuchungen vorbehalten bleiben. Die NADP·abhangige Malatdehydrogenase zeigte

in allen Ernahrungsgruppen gleiches Verhalten.

2. Hydrolasen

2.1. Saur e Phosphatase Phosphatason spielen e ine wichtige Rolle beim aktiven Transport durch die Membran. B eson·

del'S die A· und B·Zellen im Pankreas sind als Orte hochster enzymatischer Aktivitiit aufzufasson,

da sie tiber oinen erheblichen Kohlenhydrat. und Proteinum"Xltz ve rfiigen, so dal3 die Untersuchung der sauren Phosphatase uns besonders interessant erschien . Dcr Nachweis del' saUl'en Phosphatase

erfolgte mit e iner Azc~~~ -ustoffmethode. 'Vir verwendeten Echtblausalz BB. HELLERSTROM, BROLIN, LARSSON und HELLMAN (1962) konnten bereits an 20 Tage alten Ratten·

feten cine deutliche s·Pase·Aktivitat des Inselgewebes nanhweisen, wahrend das exokrine Paren·


chym negativ reagierte. In del' postnatalen Entwicklung bls hin zur adulten Ratte konnten dann von diesen Autoren keine Veranderungen im topochemischen Verhalten dieses Enzyms mehr fest

gestellt werden. An der Maus sahen HELLERsTRaM, HELLMAN und TALJEDAL (1964) auch die starke

Enzymreaktiop in den Langerhansschen Inse1n, am Kaninchen wurdo diesel' Befund ebenfalls von

GassNER (1959) und LAZARUS, BARDEN und BRADSHAW (1962) erhoben. PETKOV und DONTcHEv

(1971) sahen am Entenpankreas in den B-Zellen eine sehr starke s-Pase-Aktivitat, wahrend sie in

den A-Zellen und den Acini fehite oder nul' schwach ausfie!' Boi unseren Untersuchungen an del' Sandratte fanden wir sowohl in dol' Basisgruppe als auch

bei Tieren, die 14 bis 21 d mit < 30 Kcal/d ernahrt wurden, eine sehr starke Reaktion in den B

Zellen, in A- und exokrinen Pankreaszellen war keme Enzymaktivitat nachweis bar. Das histotopo

ehemische Bild des Pankraas del' Ernahrungsgruppen 14 bis 21 d > 40 Kcal/d und ad libitum entspraeh

den oben beschriebenen Gruppen. Die Intensitat del' Reaktion in den B-Zellen war jedoch etWas

schwacher. Bei den Gruppen, die die langste Zeit (28 bis 35 d) einem Diatregime unterworfen waren, konnt8n wir keine Aktivitat del' sauren Phosphatase im Pankreas feststellen.

Von einigen Autoren ist das Verhalten der sauren Phosphatase bei diabetischer Stoffwechsellage

untersucht worden. GassNER (1958) gelang der Nachweis del' sauren Phosphatase in den Langerhans

schen Inseln bei jugendlichen Diabetikern nicht. Diesel' Befund wurde als Insuffizienz oder volliger Ausfall del' B-Zellen beim jugendlichen Diabetiker gedeutet.

GEPTS et al. konnten 1970 mit quantitativen Untersuchungen in gewisser Hinsicht die Ergebnisse

G6SSNERS bestatigen, indem sie beim Altersdiabetes im Pankreas noeh eine geringe s-Pase-Aktivitat

fanden. PUTZKE und TESSMANN (1971) konnten am exokrinen Mausepankreas eine Zunahme del'

s-Pase-Aktivitat nach Behandlung mit Testosteron nachweisen.

2.2. Glukose-6-phosphatase, G-6-Pase

Die Glukose-6-phosphatase ist ein spezifisches Enzym del' Glukoneogenese und ist Cofermentunabhangig. Ein Eingrcifen del' Glukose-6-phosphatase in den Mechanismus del' Insulinausschuttung

in den B-Zellen wird diskutiert. TALJEDAL (1969) konnte einen hemmenden EinfluB von Glukose (200 mg/100 ml) auf die G-6-

Pase nachweisen. Da nun hohe Konzentrationen von Glukose hemmend auf die G-6-Pase wirkten, kam es dabei zu einer Anhaufung von Glukose-6-phosphat mit einer nachfolgenden Insulinausschuttung, die als Antwort auf die erhohte Glukosekonzentration angesehen werden kann, so daB die G-6-Pase zu den Schlusselenzymen des Stoffwechsels zahlt und fUr die Funktion del' B-Zellen von be

Bonderer Bedeutung ist. LAZARUS (1959) und G6SSNER (1969) konnten beim Hund eine starke G-6-Pase-Aktivitat in den

Langerhansschen Inseln nachweisen, PETKOV (1966) an del' Katze und PETKOV et a!. (1971) am

Schaf kamen eben falls zu diesem Ergebnis. DORN et al. (1970/71) wiesen die Glukose-6-phosphatase

mit der Methode von WACHSTEIN und MEISEL (1956) an del' Maus nach und sahen in den Langerhansschen Inseln eine Aktivitat dieses Enzym~, wahrend das exokrine Pankreas negativ reagierte. Ein

gleichzeitig durchgefuhrter Nachweis dieses Enzyms an isolierten Inseln brachte eine zweifach hohere Aktivitat. Weiterhin konnten bei diesen Untersuchungen mit langerer Inkubationsdauer ein

Fermentschwund nachgewiesen werden. Bei unseren Untersuchungen an del' Sandratte war ein Nachweis von Glukose-6-phosphatase

Aktivitat in allen Ernahrungsgruppen nicht moglich. Auch bei parallel untersuchtem Pankl'eas del' Wistar-Ratte konnten wir ebenfalls keine Aktivitat ieststellen. In Ubereinstimmung mit unseren

Befunden fanden PETKOV et al. (1968) am Goldhamster, WEGMANN und PETKOV (1965) am Menschen und PETKOV (1969) am Menschen, am Hamster und an del' weiBen Ratte keine G-6-Pase-Aktivitat.

GEPTS et al. (1964) bestatigten ebenfalls das Fehlen einer histochemisch erfaBbaren G-6-Pase. DORN

et al. (1973) konnten in postnatalen Entwicklungsstadien del' Ratte auch keine Aktivitat nachweisen. Urn histotopochemisch G-6-Pase an del' Ratte nachweisen zu konnen, bietet sich die isolierte

Ratteninsel an_

Zur Enzymhistochemie des Pankreas del' Sandratte 231

MAYBAUER (1974) fiihrte vergleichende Untersuchungen zum Nachweis del' Glukose-6-phosphat

ase an Kryostatschnitten von Rattenpankreas und an isolierten Langerhansschen Inseln del' Ratte

dureh_ Die Reaktion war am Sehnitt durch das Gesamtpankreas negativ. An del' isolierten Langer

hansschen Insel del' Ratte konnte er mit Hilfe einer Ca-Methode eine gut naehweisbare Aktivitat del' G-6-Pase zeigen.

2.3. Adenosintriphosphatase, ATPase

Die ATPase spaltet die letzte Anhydridbindung des ATP. Es wird die Moglichkeit diskutiert,

dal3 eine del' Funktionen del' ATPas3 darin besteht, eine ATP-Anhaufung zu verhindern und konti

nuierlieh ATP fUr den Fortgang del' Stoffweehselvorgange zur Verfiigung zu stellen. Die ATPase

wurde in Mikrosomen, in Mitochondrien und an del' Zellmembran nachgewiesen.

Man mul3 u. a. eine Mg++- und (oder) Ca++-aktivierte ATPase unterscheiden. Ihr Wirkungs

optimum ist abhangig YOm pH-Bereich. Die ATPase-Aktivitat wurde oft histotopoehemisch unter

sucht, und zu ihrem Nachweis wurden in den letzten Jahren mehrere Verfahren entwickelt, die die

ATPasen bei unterschiedlichen pH-Werten und verschiedenen Aktivatoren darstellen. Zum Nachweis

del' ATPase benutzten die meisten Autoren entweder die Bleisalzmethode nach W ACHSTEIN und

MEISEL (1957) (pH = 7,2) odeI' die succedane Calcium-Methode nach PADYKULA und HERMAN.

Histochemische Untersuchungen mit del' Methode nach W ACHSTEIN und MEISEL ergaben bei DORN

et el. (1970/71) an del' Maus und bei PETKOV und DONTCHEV (1971) am Entenpankreas eine Lokalisa

tion del' n-ATPase in den Langerhansschen Inseln, insbesondere in den B-Zellen. An isolierten

Inseln und am Paraffinschnitt zeigte die n-ATPase eine intensivere Reaktion als in den Kryostat

schnitten. DORN et al. (1974) sahen bei Wistar-Ratten in allen von ihnen untersuchtcn postnatalcn

Entwicklungsstufen keine n-ATPa~e-Aktivitat, die sie auf eine eventuell besonders intensive Enzym

diffusion del' n-ATPase im Kryostatschnitt zuriickfiihrten.

Bei unseren Untersuchungen war in allen Ernahrungsgruppen eine mal3ige Aktivitat del' n-ATP

ase sowohl im exokrinen Parenchym als auch in den Langerhansschen Inseln nachweisbar. Ernah

rungsgruppen, die 28 bis 35 Tage einem Diatregime von < 30 Kcal/d bzw. > 40 Kcal/d unterworfen

waren, zeigten in den Inseln sogar eine gut nachweisbare Enzymaktivitat gegeniiber einer mal3igen

Reaktion im exokrinen Pankreasanteil. Aus del' Reaktionsweise der einzelnen Ernahrungsgruppen

geht hervor, daB fiir einen negativen Ausfall der Nachweisreaktion del' ATPase nicht allein die Enzymdiffusion bei Kryostatschnittechnik verantwortlich gemacht werden kann, sondern noch andere Ursachen vorliegen miissen.

Ein Nachweis del' alkalischen ATPase erfolgte von PETTERSON (1966), WEGMANN et al. (1967)

am Meerschweinchen, WEGMANN und PETKOV (1966), PETKOV (1971) am Schaf, DORN et al. (1970,

1971) an del' Maus und DORN et al. (1976) an neugeborenen und postnatalen Entwicklungsstufen

del' Ratte. Besonders am isolierten Inselpraparat und am Paraffinschnitt konnten DORN et al. (1971) Kapillarwande mit einer schr hohen ATPase-Aktivitat nachweisen.

Uns ist del' histochemische Nachweis del' alkalischen ATPase in keiner Ernahrungsgruppe del'

Sandratte gelungen, was abel' nicht zu del' Schlul3folgerung fiihren sollte, dal3 dieses Enzym nicht

vorhanden ist. Um eindeutige Aussagen treffen zu konnen, Ware die Untcrsuchung grol3erer Tier

kollektive notwendig.

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Anscbrift del' Verfasser: p. A. Doz. Dr. sc. med. A. DORN, Anatomisches Institut del' Universitat

Greifswald, DDR - 22 Greifswald, Fr.-Loeffler-StraJ3e 23c.

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Zur Enzymhistochemie des Pankreas der Sandratte (Psammomys obesus) nach calorisch differenter Ernährung