Über den Einfluß inkorporierten P³²-Phosphates auf den somatischen Zellkern^[*]

Zusammenfassung

In verschiedenen Kaninchenorganen wird der Einfluß inkorporierten P³²-Phosphates auf den somatischen Zellkern analytisch und morphologisch verfolgt. Die periodisch wiederholten P³²-Applikationen sind in einem Dosisbereich gewählt, der für Indikatorstudien zum Teil noch zulässig erscheint, zum Teil schon darüber liegt. Als Kriterien für den Zellgehalt, die Zellbildung und die Zelleliminierung werden analytisch DNS-P-Gehalt, DNS-Bildungsrate und Organgewicht in Relation zu der für die einzelnen Organe abgeschätzten absorbierten Dosis betrachtet. Dabei wird bei den höheren Dosen die Hemmung der DNS-Bildung und der Abfall des DNS-P-Gehaltes deutlich. Die lichtmikroskopischen und elektronenoptischen Untersuchungen ergänzen diese Ergebnisse und zeigen, schon bei den kleineren P³²-Dosen beginnend, die Reduktion des Zellgehaltes, die Blockierung der Zellpoese sowie einen DNS-Schwund in den Zellkernen bevorzugt bei den Organen mit hoher DNS-Neubildungsrate. Im Vergleich mit den für die einzelnen Gewebe abgeschätzten Energiedosen liefern die Befunde zugleich einen Beitrag zur Problematik der intrablastomatösen Tumorbehandlung mit Radioisotopen.

Summary

The effects of incorporated P³²-phosphate on the somatic cell nucleus are studied analytically and morphologically in various organs of the rabbit. P³² is administered repeatedly in doses which are either within or above the range considered permissible for tracer investigations. DNS-P-concentration, DNS formation rate and organ weight in relation to the estimated radiation dose absorbed by individual organs are considered as criteria for cell content, cell formation and cell removal. With higher doses an inhibition of DNS formation and a decrease in DNS-P-concentration becomes apparent. Observations with light and electron microscopy show, even with smaller P³² doses, a decrease in cell content, an inhibition of cell formation and a DNS reduction in the cell nuclei, particularly in organs with high DNS formation rates. If compared with the radiation doses absorbed by different tissues these results contribute to the problems of intratumoral therapy with radioisotopes.

Résumé

L’influence de P³²-phosphat incorporé sur le noyau cellulaire somatique a été étudié par moyen analytique et morphologique. Les applications de P³² périodiquement répétées ont été choisi dans un dosage en partie encore admissible pour les études d’indicateur, mais en partie déjà plus haut. Le contenue de DNS-P, la quote de formation de DNS-P et le poids des organes en rélation de la dose absorbée évaluée pour les différents organes ont été considéré comme critérium pour le contenue cellulaire, la formation et l’élimination des cellules. Par cela on observe distinctement avec des doses plus élévées un ralentissement de la quote de formation de DNS-P et la baisse du contenue de DNS-P. Les études par microscope de Lumière et par microscope électronique complètent les résultats et font voire, commençant déjà avec des doses de P³² plus basse, la réduction du contenu de cellules, le blocus de la formation de cellules ainsi que la diminuation de DNS dans les noyaux cellulaires éspecialement dans les organes avec une quote de DNS formation plus haute. En comparaison des doses d’énergie évaluées pour les différents tissues, les résultats contribuent en même temps au problème de traitement intrablastomateux de tumeurs avec des radioisotopes.

^* Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. Heilmeyer zum 65. Geburtstag gewidmet.

• Literatur

• 1 Baxi A. J, Lamarth K. D, Nerurkar M. K. Effect of total body roentgen ray irradiation on the levels of nucleic acids and other phosphorus compounds in rats. Ind. J. med. Sci. 10: 710 1956;
• 2 Broda E. Radioaktive Isotope in der Biochemie. Verlag Franz Deuticke; Wien: 1958
• 3 Carlson J. G. Immediate effects on division. Morphology and viability of the cell. Radiation Biology 1, Part II. 763 Ed.: Hollaender Mac Graw Hill; New York: 1954
• 4 Cattley E. Cytological changes produced by action of X-rays on growing root tips of plants. J. Path. Bact. 13: 380 1909;
• 5 Clark J, Stoerk H. C. The uptake of P³² by nucleic acids of lymphoid tissue undergoing atrophy. J. biol. chem. 222: 285-295 1956;
• 6 Cooper E. H. DNA synthesis in the thoracic-duct of rats during recovery from sublethal irradiation. Ind. J. Rad. Biol. 1: 43 1959;
• 7 Dikovenko E. A. Changes in metabolism of nucleic acids in internal organs following X-ray irradiation of the brain. Med. radiol. (Moskva) 3 (02) 42-46 1958;
• 8 Duryee W. R. The effect of X-rays on chromosomes and nucleoli in ovarian eggs of the Salamander Triturus pyrrhogaster. Biol. Bull. 13: 206 1947;
• 9 Fasske E, Themann H. Strahlenwirkungen auf Einzelformationen der Zelle. Zellkern. In: Scherer/Stender — Strahlenpathologie der Zelle. G. Thieme; Stuttgart: 1963
• 10 Fasske E, Themann H. Die Reaktion des somatischen Zellkernes auf ionisierende Strahlen. Verh. dtsch. Ges. Pathol. 47: 246-253 1963;
• 11 Fluhr R, Weiss L, Gehlen W. Die Wirkung kleiner Röntgen-Dosen auf Milz und Thymus der Ratte nach einmaliger und wiederholter Applikation. Strahlentherapie 100: 225-240 1956;
• 12 Freerksen E, Meissner J. Tierversuche über Aufnahme und Verteilung von radioaktivem Phosphat. Z. ges. exp. Med. 120: 190-214 1953;
• 13 Friedenwald J. S, Sigelman Sylvia. The influence of ionizing radiation on mitotic activity in the rat’s corneal epithelium. Exper. Cell Res. 4: 1-31 1953;
• 14 Grundmann E. Der morphologische Nachweis von zwei Lymphozytensystemen beim Menschen. Klin. Wschr. 37: 941 1959;
• 15 Hagen U. Untersuchungen über die Entstehung der Thymusatrophie nach Röntgenbestrahlung. II. Das Schicksal der Desoxyribonukleinsäure. Strahlentherapie 116: 385-394 1961;
• 16 Hagen U, Braun H. Untersuchungen über die Entstehung der Thymusatrophie nach Röntgenbestrahlung. I. Organgewicht und histologische Veränderungen nach Ganzkörperbestrahlung. Strahlentherapie 116: 374-384 1961;
• 17 Hansen H. G, Meissner J. Uber den Einfluß der Nebennierenrindenhormone auf den Nukleinsäurestoffwechsel im lymphatischen Gewebe. Verh. 8. Kongr. Europ. Ges. Hämatologie; Wien: 1962. Beitrag 27, Basel und New York 1962.
• 18 Harbers E. Wirkungen ionisierender Strahlen auf die Nukleinsäuren. Strahlentherapie 112: 333-368 1960;
• 19 Hartweg H. Strahlenwirkungen auf Zellen wichtiger Organe. Blutbildendes Gewebe. In: Scherer/Stender — Strahlenpathologie der Zelle. G. Thieme; Stuttgart: 1963
• 20 Heineke H. Experimentelle Untersuchungen über die Einwirkungen der Röntgenstrahlen auf das Knochenmark. Chirurg 78: 196 1905;
• 21 v. Hevesy G. Die Anwendung der radioaktiven Indikatoren in der Radiobiologie. Strahlentherapie 93: 325-348 1954;
• 22 v. Hevesy G, Ottesen J. Rate of Formation of Nucleic Acid in the Organs of the Rat. Acta physiol. scand. 5 Suppl. 14—16 237-247 1943;
• 23 Hjort G. H. Effect of roentgen irradiation of lymphocytes in vivo. Acta radiol. 52: 315-320 1959;
• 24 Jacobsen L. E, Marks E. K, Lorenz E. The haematological effects of ionizing radiations. Radiology 52: 371 1949;
• 25 Kelly L. S, Hirsch J. D, Beach G, Payne A. H. Post-irradiation time and dose response studies on the incorporation of P³² into DNA of mouse tissues. Radiation Res. 2: 490-501 1955;
• 26 Lajtha L. G, Olivier R, Kumatori T, Ellis F. On the mechanism of radiation effect on DNA synthesis. Radiation Res. 8: 1-16 1958;
• 27 Lennert K. Lymphknoten. Bandteil A. Cytologie und Lymphadenitis. Handb. spez. path. Anatomie 1/3 A. J. Springer; Berlin, Göttingen, Heidelberg: 1961
• 28 Meissner J. Zur Methodik tierexperimenteller Stoffwechseluntersuchungen mit radioaktiv markiertem Phosphat. Atompraxis 3: 87-94 1957;
• 29 Meissner J. Das Verhalten des P³²-Stoffwechsels bei Zellbildung und -abbau. Atompraxis 6: 352-356 1960;
• 30 Meissner J. Zur Praxis der Anwendung radioaktiver Nuklide als Indikatoren. Jahresbericht Borstel 5. 536-623 1961. Springer-Verlag; Berlin, Göttingen, Heidelberg:
• 31 Meissner J, Hansen H. G. Tierexperimentelle Untersuchungen mit P³²-Phosphat über den Nukleinsäurestoffwechsel unter Cortisoneinfluß und nach Adrenalektomie sowie beim tuberkulösen Infekt. Nuclear Med. (Suppl. 01) ad Vol. II 301-309 1962;
• 32 Meissner J, Hansen H. G. Untersuchungen über den Einfluß eiweiß-stoffwechselwirksamer Steroide mit S³⁵-Methionin und P³²-Phosphat am Kaninchen. Nuclear Med.. Suppl. 2 (im Druck).
• 33 Minder W. Dosimetrie der Strahlungen radioaktiver Stoffe. Springer-Verlag; Wien: 1961
• 34 Odeblad E. Studies on the effects on the ovarian follicles in the mouse of internal irradiation with P³² with special reference to the quantitative evaluation. Acta radiol. (Stockh.) 38: 375-381 1952;
• 35 Ottesen J. Life-Span of Red and White Blood Corpuscles of the Hen. Nature 162: 730-731 1948;
• 36 Ottesen J. The Life Cicle of Hen Erythrocytes Determined by Labelling with Radioactive Phosphorus. U.N. Peaceful Uses of Atomic Energy, Proc. 2nd Intern. Conf.. Geneva: Sept. 1958. Vol. 24: 103-104.
• 37 Parchwitz H. K. und E.: Wirkung einzeitiger Röntgenbestrahlung auf den Funktionsstoffwechsel des Nuklearapparates der Walker-Karzinomzelle. Strahlentherapie 104: 6 1957;
• 38 Peters K. Nukleolus. In: Scherer/Stender — Strahlenpathologie der Zelle. G. Thieme; Stuttgart: 1963
• 39 Petrakis N. L. Quantitative histologic analysis of the early effects of the whole-body irradiation on the mouse thymus. Radiation Res. 5: 569-572 1956;
• 40 Seed J. Inhibition of nucleic acid synthesis caused by X-irradiation of the nucleolus. Proc. roy. Soc. B. 152: 387 1960;
• 41 Scherer E. Zytologische und karyometrische Untersuchungen zur Strahlenwirkung auf Leber und Milz bei Anwendung von Total- und Teilbestrahlung. Strahlentherapie 100: 86 1956;
• 42 Scherer E, Ringleb D, Ventzke L. F. Über den Einfluß von Röntgenstrahlen auf den Nukleolarapparat der Zellen. Strahlentherapie 90: 41 1953;
• 43 Schmidt G, Thannhauser S. I. A Method for the Determination of Desoxyribonucleic Acid, Ribonucleic Acid and Phosphoproteins in Animal Tissues. J. Biol. Chem. 161: 83-89 1945;
• 44 Stender H. St. Milz und Lymphknoten. In: Scherer/Stender — Strahlenpathologie der Zelle. G. Thieme; Stuttgart: 1963