Zeitschrift fiir Zellforschung 92, 447--451 (1968)

Autoradiographische Untersuchungen zum RNS- und DNS-Stoffwechsel der Rattennebenniere nach Hypophysektomie DIETER MEYER Institut ffir Anatomie der Ruhr-Universit~t Bochum

(Prof. Dr. W. ZENKER) Eingegangen am 25. Juli 1968

Autoradiographical Investigation o/the R N A and D N A Metabolism o/the Adrenal Cortex in Hypophysectomized Rats Summary. By means of eytidine-Ha radioautography RNA-synthesis was investigated in the adrenal cortex of normal and hypophysectomized rats. The number of labelled cells was related to the total number of counted cells. After hypophysectomy, the number of labelled cells was reduced: in the Zona glomerulosa by 29.7 % in the Zona transformationis by 49.3% in the Zona fasciculata by 35.7 % in the Zona reticularls by 6.4%. DNA-synthesis has been studied by thymidine-Ha radioautography. The results reveal that the label is incorporated in cells of the Zona glomerulosa, Zona transformationis, Zona retieularis, but not in the Zona faseieulata. In hypophysecbamized rats no label was incorporated in any cell of the whole adrenal cortex.

Zusammen/assung. Mit Hilfe der Hs-Cytidin-Autoradiographie wurde die RNS-SyntheseRate der einzelnen Zonen der Nebennierenrindennormaler und hypophysektomierter Ratten vergliehen. Hierbei wurde die Zahl der markierten Kerne der Gesamtkernzahl gegeniibergestellt. Nach Hypophysektomie nahm die Zahl der Cytidin H a-markierten Kerne in der Zona glomerulosa um 29,7% in der Zona transformationis um 49,3% in der Zona fasciculata um 35,7 % in der Zona reticnlaris um 6,4% ah. Mit Hilfe der Thymidin-H3-Autoradiographie konnte bei normalen Tieren eine DNS-Synthese in der Zona glomernlosa, Zona transformationis, Zona reticularis, nicht jedoch in der Zona fasciculata festgestellt werden. Beim hypophysektomierten Tier wurde in der gesamten Rinde keine Markierung gesehen. N a c h d e m EMERY (1933) eine H y p e r t r o p h i e der N e b e n n i e r e n a c h Verabfolgung y o n H y p o p h y s e n e x t r a k t , CUTULY (1936) Gewichtsunterschiede zwischen Nebenn i e r e n n o r m a l e r u n d h y p o p h y s e k t o m i e r t e r R a t t e n festgestellt h a t t e n , befaBte sich insbesondere T O~UTTI (1942) m i t d e n morphologischen A s p e k t e n der h y p o p h y s ~ r e n Beeinflussung der N e b e n n i e r e n r i n d e . TONUTTI stellt fest, dal~ sich der H y p o p h y s e n einfluB vor allem auf die sog. T r a n s f o r m a t i o n s z o n e n auswirkt. I n der Folgezeit w u r d e n karyometrische (SMoLrzCH, 1964), histochemische (DEAN a n d GREEP, 1946) u n d elektrone13mikroskopische U n t e r s u c h u n g e n (LEVER, 1956) a n l~ebennieren

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D. MEYER :

G T

F

h y p o p h y s e k t o m i e r t e r oder gestresster Tiere angestellt. LARGE (1967) u n d BELKA (1965) u n t e r s u c h t e n die Ver~nderungen des Zellgehaltes an Glykogen bzw. Ascorbins~ure. I n der vorliegenden autoradiographischen Studie werden A u s w i r k u n g e n der H y p o p h y s e k t o m i e auf die R N S S y n t h e s e der einzelnen A b s c h n i t t e der R a t t e n n e b e n n i e r e beschrieben. Die hier dargestellten Befunde wurden zun~ehst erhoben, um eine Vergleichsbasis ffir eine entsprechende Untersuchung des l~NS-Sf,offwechsels des juxtaoralen Organs zu schafffen, an dem bekanntlich eine betriichtliche Kernverkleinerung naeh Hypophysektomie festgestell~ worden war (SALZER und ZENKER, 1968). Es lag der Gedanke nahe, daft die Verkleinerung der Parenehymzellkerne des juxtaoralen Organs naeh Hypophysektomie mit einer Abnahme des RNS-Stoffwechsels einhergeht. Es erschien daher wiinschenswert, den RNS-Stoffweehsel des Organs m it dem tier erwiesenermaBen direkt hypophysenabhi~ngigen Nebermierenrinde mSgliehst jeweils am gleichen Versuchstier vergleichen zu k6nnen. Da im juxtaoralen Organ Mitosen kaum ins Gewieht fallen, bestand kein Einwand gegen eine Maxkierung mit der Nucleinsiiure Cytidin. Im weiteren Verlauf der Untersuchung an der Nebennierenrinde wurden allerdings Befunde erhoben, die es notwendig erseheinen lieBen, zwisehen RNS- und DNSEinbau zu unterseheiden. Da Cytidin in einem bestimmten Marie aneh in die DNS eingebaut wird, wurde in einem Erg~nzungsversuch der DNS- Stoffwechsel der NNR vergleichsweise mit Thymidin H a untersucht. Material u n d M e t h o d e

Abb. 1. t~bersicht fiber die Zonen der Nebennierenrinde einer normalen Ratte. Die eingezeiehneten Linien bezeichnen die bei der Auswertung berfieksiehtigten Bereiche. Paraffin, HE, 200fach

Drei m~nnlichen Ratten des SpragueDawley-Stammes, die 14 Tage vorher hypophysektomiert worden waren und nun ein K6rpergewicht yon 76--82 g hatten, wurde 2 H C Cytidin H a (spez. Akt. 1000 H C/mM) pro g KSrpergewicht i. p. appliziert. In gleicher Weise wurden 4 normale m~nnliche Ratten desselben Stammes und yon gleichem KSrpergewieht behandelt. Die Tiere wurden 1 Std nach der Injektion dekapitiert, die Nebemfieren entnommen, in Formoltrichloressigs~ure fixiert und in Paraffin eingebettet. Die Paraffinschnitte

RNS- und DNS-Stoffwechsel der Nebennierenrinde nach Hypophysektomie

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wurden mit K 2 (Ilford) Emulsion im Dipping-Verfahren iiberschichtet und nach 4 Wochen mit einem Na2SOa-, Amidol-, KBr-Entwickler entwickelt. Fiir eine gelungene Hypophysektomie sprach schon die Tatsache, dab die Tiere im Gewicht stark hinter den Kontrolltieren znrfickblieben. In jedem Fall wnrde aber die Sch~delbasis auf Hypophysenreste kontrolliert. Weitere 5 Ratten - - 4 normale, 1 hypophysektomierte (die restlichen 3 hypophysektemierten Ratten erwiesen sich bei Kontrolle als nur teflweise hypophysektomiert) - - mit einem Gewicht yon 75--85 g, erhielten 3 ~tC Thymidin H a (spez. Akt. 2 C/mM) pro g Kerpergewicht. Die Tiere wurden ebenfalls nach 1 Std getetet, die exstirpierten Nebennieren in gepuffertem Formol fixiert. Die Weiterbehandlung erfolgte wie oben angegeben. Die :Nebennieren wurden zonenweise photographiert. Aus Abb. 1 geht hervor, in welcher Weise die einzelnen Rindenzonen bei der Auswertung beriicksichtigt wurden. Um nur die Kerne der Zona glomerulosa zu erfassen, beschr~nkte sich die Auswertung auf die unmittelbar unter der Kapsel befindlichen 1--3 Zellagen. Als Trans/ormationszone wurden jene 3--4 Kernlagen bezeichnet, die peripher auf die Zona fasciculata folgen und sich yon ihr durch GreBe und Anordnung der Kerne nnterscheiden. Die Zona/asciculata wurde nur in der Mittelzone beriicksichtigt. Als Zona reticularis wurden die 3--4 Zellagen peripher yon der Rinden-Markgrenze aufgefaBt. Auf den Photographien wurde jeweils die Zahl der markierten Kerne festgestellt und zur Gesamtkernzahl in Beziehung gesetzt.

Befunde

Resultate der RNS-Autoradiographie mit Cytidin. W i e aus der Tabelle u n d Abb. 2 zu e n t n e h m e n ist, u n t e r s c h e i d e n sich die einzelnen W e r t e bei d en N e b e n n i e r e n n o r m a l e r u n d h y p o p h y s e k t o m i e r t e r Tiere i m Bereich der T r a n s f o r m a t i o n s z o n e , der Glomerulosa u n d der F a s c i c u l a t a betr~chtlieh. Bei der R e t i c u l a r i s ist kein signif i k a n t e r U n t e r s c h i e d feststellbar. A u c h beim M a r k fiberdeeken sich die Grenzen. Tabelle Ausgez~hlte Markierte Kerne Kerne

%

norm. hyp.

269 230

163 71

60,6 30,9

Transformationszone norm. hyp.

254 202

193 54

76,0 26,7

Fasciculata

norm. hyp.

490 545

352 197

71,8 36,1

Reticularis

norm. hyp.

102 128

40 42

39,2 32,8

Mark

norm. hyp.

127 99

72 43

56,7 43,4

Glomerulosa

Der U n t e r s c h i e d der Glomerulosa weist an sieh auf eine Abhi~ngigkeit a u e h dieser Zone y o n der H y p o p h y s e hin. 0 b dieser B e f u n d m i t r o l l e r B e r e c h t i g u n g in diesem Sinne ausgelegt w e r d e n kann, sei zun~chst dahingestellt, da die hypop h y s e k t o m i e r t e n Tiere z u m U n t e r s e h i e d y o n d en n o r m a l e n Tieren in diesem Versuch m i t Zuckerwasser e r n ~ h r t wurden. Diese a u t o r a d i o g r a p h i s c h e n B e f u n d e passen auch zu bisher u n v e r S f f e n t l i c h t e n E r g eb n i s s en y o n k a r y o m e t r i s c h e n U n t e r s u c h u n g e n , die v o n uns er h o b en wurden.

450

D. MEYER: 9O %

....j

80 70 60

....j

50

m

Z.O 30 20 IC 0

Glorneruloso

Tmnsforrrmtions

ZOfle

-

Fasciculclta

Reticularis

Abb. 2. Prozentsatz der markierten Kerne in den einzelnen Zonen der Nebennierenrinde beim Normaltier (leere S~ulen) und beim hypophysektomierten Tier (sehraffierte S~ulen). Die unterbrochenen Linien entsprechen den tats~chlich ermittelten Werten in Prozenten, die beiden durchgezogenen Linien den jeweiligen Vertrauensgrenzen

Der DNS-Versuch mit H 3-Thymidin. Es zeigte sich, daB bei n o r m a l e n Tieren in d e r G l o m e r u l o s a 2,56% Transformationszone 5 % Fasciculata 0 % R e t i e u l a r i s 1,98 % Markzone 0,83% d e r G e s a m t k e r n z a h l m a r k i e r t wurden. Bei d e m h y p o p h y s e k t o m i e r t e n Tier k o n n t e ieh p r a k t i s e h keine M a r k i e r u n g feststellen. Diese W e r t e lassen den SchluB zu, daB die oben geschilderte C y t i d i n m a r k i e r u n g ein wirkliches Bild y o n R N S - S t o f f weehsel gibt. Die bei den n o r m a l e n Tieren m i t Hilfe der H 3 - T h y m i d i n - M a r k i e r u n g erhobenen B e f u n d e fiber die D N S - S y n t h e s e schienen i m H i n b l i c k auf die F r a g e interessant, ob d e r Zellnachschub ffir die N N R n u r v o n d e r T r a n s f o r m a t i o n s z o n e erfolgt (BRENNER, 1964) oder ob auch a n a n d e r e n Stellen der N N R Zellneubfldung m5glich ist. W i e sieh aus unseren A u t o r a d i o g r a m m e n ergab, k o m m t es zu Zellneubildung n i c h t n u r in d e r T r a n s f o r m a t i o n s z o n e , sondern aueh in der Glomerulosa u n d Reticularis. Es ist naheliegend, a n z u n e h m e n , d a b die T r a n s f o r m a t i o n s z o n e den Zellnachschub ffir die F a s c i c u l a t a besorgt, d a b dagegen die Zellen der Glomerulosa u n d R e t i c u l a r i s in diesen Schiehten selbst gebildet werden. Literatur BELKA GRZYBEK,A. : Histological and histochemical investigations of the adrenal cortex of the white mouse during the process of compensation. Folia biol. (Krakow) 13, 139--150 (1965). CVTULY, E. : Quantitative study on the adrenals of hypophysectomized rats. Anat. Res. 66, 119--122 (1936).

RI~S- und DNS-Stoffwechsel der Nebenniereurinde nach Hypophysektomie

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DEA~, H. W., and R. O. GREEP: A morphological and histochemical study of the rats adrenal cortex after hypophysectomy, with comments on the liver. Amer. J. Anat. 79, 117--145 (1946). EMERY, F. E., and W. J. ATWELL: Hypertrophy of the adrenal glands following administration of the pituitary extract. Anat. Rec. 58, 17~24 (1933). LANGE, W. : Zur Topochemie des Glykogen in der K~ltenebenniere der Ratte. Acta histochem. (Jena). 27, 309--320 (1967). LEVER, J. D. : Cytological studies on the hypophysectomized rat adrenal cortex: the alterations of its fine structure following ACTH administration and on lowering the N a / K ratio. Endocrinology 58, 163--180 (1956). SALZER, G. M., u. W. ZElqKER: Ver~,nderungen am juxtaoralen Organ der Ratte nach Hypophysektomie. Z. Zellforsch. 84, 72--86 (1968). SMOLLIC•, A. : Karyometrische Un~rsuchungen an der Nebennierenrinde des formolgestressten Frettchens. Z. mikr.-anat. Forsch. 71, 198--206 (1964). TO~UTTI, E. : Umbauvorg~nge in den Transformationsfeldern der Nebennierenrinde als Grundlate der Beurteilung der Nebennierenarbeit. Z. mikr.-anat. Forsch. 51, 32--86 (1942b). cand. med. DIETER MEYER ]nstitut fiir Anatomie der Ruhr-Universit~it Bochum z. Zt. A-1090 Wien/~)sterreich, W~ihringer Str. 13