Neutrophile Granulozyten

ENCYCLOPAEDIA
CINEMATOGRAPHICA
E d i t o r : G. W O L F
E
402/1961
Neutrophile Granulozyten
Homo sapiens
G Ö T T I N G E N 1973
INSTITUT
FÜR D E N W I S S E N S C H A F T L I C H E N
F I L M
Füm
E 402
Neutrophile Granulozyten
Homo sapiens
H . - J . E N G E L , Berlin
1
Allgemeine Vorbemerkungen
F ü r die E n t d e c k u n g der w e i ß e n B l u t z e l l e n w i r d das J a h r 1 7 7 0 angegeben,
das ist e t w a 1 0 0 J a h r e n a c h E n t d e c k u n g der roten B l u t k ö r p e r c h e n d u r c h
V A N L E E U W E N H O E K . A l s erster h a t w o h l S P A L L A N Z A N I die L e u k o z y t e n
i m V e n e n r a n d s t r o m v o n F r o s c h g e f ä ß e n gesehen, h i e l t sie aber f ü r L u f t b l ä s c h e n . A l s k ö r p e r l i c h e Bestandteile — u n d d a m i t als zweites F o r m element des B l u t e s — h a t sie H E W S O N erkannt. 1 8 4 6 h a t d a n n W A L L E R
[ 1 9 ] a n den Mesenterial- u n d Z u n g e n g e f ä ß e n des Frosches die A u s w a n d e r u n g der L e u k o z y t e n aus der S t r o m b a h n beobachtet u n d a u c h ü b e r die
B e d e u t u n g dieses Vorganges berichtet. Seine Feststellungen gerieten
aber i n Vergessenheit. E r s t 1 8 6 7 wurde die E m i g r a t i o n der L e u k o z y t e n
von d e m B e r l i n e r P a t h o l o g e n C O H N H E I M [3] wiederentdeckt. E r h a t
d a r ü b e r i n V i r c h o w s A r c h i v , i n seiner klassischen A r b e i t , , Ü b e r E n t z ü n d u n g u n d E i t e r u n g " , berichtet. W i e W A L L E R machte a u c h C O H N H E I M seine V e r s u c h e a m F r o s c h m e s e n t e r i u m . D u r c h die v o n E H R L I C H [ 4 ]
1 8 8 0 angegebene T r i a z i d f ä r b u n g k o n n t e n n u n die verschiedenen L e u k o z y t e n a r t e n u n t e r s c h i e d l i c h a n g e f ä r b t werden. I m g e f ä r b t e n B l u t a u s s t r i c h w a r e n d a m i t eine kontrastreiche D a r s t e l l u n g u n d gute Differenzier u n g der Z e l l e n m ö g l i c h . D i e F i x i e r u n g u n d F ä r b u n g h a b e n aber den Z e l l tod z u r F o l g e . O b w o h l daneben a u c h w e i t e r h i n i m m e r wieder ü b e r l e b e n d e
B l u t z e l l e n untersucht w u r d e n , ist doch das B i l d der w e i ß e n B l u t z e l l e n
a u c h heute n o c h fast a u s s c h l i e ß l i c h v o n der t i e f v e r w u r z e l t e n V o r s t e l l u n g
g e p r ä g t , die v o m fixierten u n d g e f ä r b t e n B l u t a u s s t r i c h s t a m m t . So ist
z w a r die unterschiedliche A n f ä r b b a r k e i t der einzelnen L e u k o z y t e n a r t e n
1
Angaben z u m F i l m u n d
französisch) s. S. 12 u . 13.
kurzgefaßter
Filminhalt
(deutsch,
englisch,
3
für deren Differenzierung i m B l u t a u s s t r i c h w i c h t i g , bei der U n t e r s u c h u n g
ü b e r l e b e n d e r , u n g e f ä r b t e r L e u k o z y t e n aber nichtssagend. H i e r sollte eine
treffendere N o m e n k l a t u r gefunden werden, die die F a r b e a u ß e r a c h t
l ä ß t u n d d a f ü r — neben den bekannten morphologischen K r i t e r i e n —
solche funktioneller A r t miteinbezieht.
I m R a h m e n v o n U n t e r s u c h u n g e n ü b e r die i n t r a z e l l u l ä r e V e r d a u u n g h a t
M E T S C H N I K O F F [ 1 2 ] 1 8 8 3 u n d 1 8 8 4 ü b e r die „ b e w e g l i c h e n L y m p h - u n d
B l u t k ö r p e r c h e n ' " u n d dabei speziell ü b e r die n e u t r o p h i l e n G r a n u l o z y t e n
berichtet. A u f ihre F ä h i g k e i t , K o r p u s k e l n aufnehmen z u k ö n n e n , h a t
d a v o r a u c h schon M A X S C H U L T Z E [ 1 7 ] hingewiesen. M E T S C H N I K O F F
f ü h r t e aber den Beweis, d a ß sie u . a. B a k t e r i e n aufnehmen u n d i n a u g u rierte den Begriff der Phagozytose. E r hat die P h a g o z y t o s e d a n n s p ä t e r
p r ä z i s e r untersucht u n d s c h l i e ß l i c h auch die B e d e u t u n g des V o r g a n g e s
e r k a n n t . I n zwei g r u n d s ä t z l i c h e n A b h a n d l u n g e n ( [ 1 2 ] u n d [ 1 3 ] ) h a t er
die „ A u f n a h m e der P a r a s i t e n i n das Innere v o n Z e l l e n u n d ihre weiteren
Geschicke, n a m e n t l i c h ihre V e r d a u u n g d u r c h die Zellen* a u s f ü h r l i c h
geschildert. V I R C H O W [ 1 8 ] hat diese V o r g ä n g e als „ M e c h a n i s m u s des
W e h r k a m p f e s der Z e l l e n " charakterisiert. Z u r F u n k t i o n der neutrop h i l e n G r a n u l o z y t e n sagt M E T S C H N I K O F F i n seinen A b h a n d l u n g e n , d a ß
diese Z e l l e n a u f g r u n d ihrer „ n a h r u n g s a u f n e h m e n d e n u n d v e r d a u e n d e n
T ä t i g k e i t z u m S c h u t z des Organismus gegen B a k t e r i e n ' b e n ö t i g t w e r d e n .
F ü r i h n waren die P h a g o z y t e n , z u denen er a u c h die n e u t r o p h i l e n
G r a n u l o z y t e n als sog. M i k r o p h a g e n z ä h l t e , „ d a s lebenserhaltende P r i n zip"!
Seine U n t e r s u c h u n g e n fanden z u n ä c h s t g r o ß e s Interesse, w u r d e n
aber — t r o t z der E r m u n t e r u n g V I R C H O W S — d u r c h die E n t d e c k u n g e n
i n der Serologie (v. B E H R I N G U . a.) etwas i n den S c h a t t e n g e d r ä n g t .
M i t der B e s c h r e i b u n g der Opsonine hat W R I G H T [ 2 0 ] d a n n festgestellt,
d a ß bei der Phagozytose u n d bei der k ö r p e r l i c h e n A b w e h r z e l l u l ä r e u n d
h u m o r a l e F a k t o r e n z u s a m m e n w i r k e n ! E r erkannte i n der P h a g o z y t o s e
das R ü c k g r a t der k ö r p e r l i c h e n A b w e h r u n d hat d a m i t z w i s c h e n den
B e f u n d e n v o n M E T S C H N I K O F F u n d denen v o n v . B E H R I N G eine B r ü c k e
geschlagen.
1
1
I m S i n n e M E T S C H N I K O F F S k a n n die P h a g o z y t o s e S c h u t z bedeuten,
m u ß es aber n i c h t u n b e d i n g t . M i t anderen W o r t e n , das V e r s c h w i n d e n
z . B . v o n K e i m e n aus d e m B l u t b r a u c h t n i c h t deren Z e r s t ö r u n g oder
V e r n i c h t u n g z u bedeuten. B e s t i m m t e M i k r o o r g a n i s m e n k ö n n e n i n t r a z e l l u l ä r ü b e r l e b e n u n d sich dort a u c h v e r m e h r e n ! So k ö n n e n sie einer
m e d i k a m e n t ö s e n B e k ä m p f u n g entgehen u n d d a n n z u e i n e m s p ä t e r e n
Z e i t p u n k t v o n der Zelle wieder freigegeben werden. A n d e r e s i n d dagegen
so t o x i s c h , d a ß der P h a g o z y t a n i h n e n zugrunde geht.
D i e n e u t r o p h i l e n G r a n u l o z y t e n s i n d etwa d o p p e l t so g r o ß wie E r y t h r o z y t e n . D i e meisten v o n i h n e n haben einen 3 — 5 f a c h segmentierten K e r n .
B e i m a x i m a l 1 0 % der Zellen ist der K e r n normalerweise n i c h t segmentiert, sondern s t a b f ö r m i g . O h r o m a t i n a u s s t ü l p u n g e n a m K e r n , sog. D r u m 4
sticks, s i n d spezifisch für das weibliche Geschlecht. D a s C y t o p l a s m a
reifer n e u t r o p h i l e r G r a n u l o z y t e n e n t h ä l t zwischen 5 0 0 u n d 1 0 0 0 k l e i n e ,
für diese Z e l l a r t spezifische G r a n u l a . Sie werden als p r i m ä r e L y s o s o m e n
bezeichnet u n d beinhalten an E i w e i ß gebundene u n d i n M e m b r a n eingeschlossene H y d r o l a s e n .
I m Gegensatz z u den normalerweise sehr k o n s t a n t e n E r y t h r o z y t e n z a h l e n s c h w a n k e n die N o r m w e r t e der L e u k o z y t e n i m peripheren B l u t
z w i s c h e n 4 0 0 0 u n d 1 0 0 0 0 / m m . N u r r e l a t i v starke A b w e i c h u n g e n v o n
diesen W e r t e n — u n d bei den neutrophilen G r a n u l o z y t e n n u r ganz eindeutige V e r s c h i e b u n g e n i m V e r h ä l t n i s reifer z u unreifer Z e l l e n — s i n d
diagnostisch b e d e u t u n g s v o l l .
A l l e G r a n u l o z y t e n a r t e n s t a m m e n aus d e m K n o c h e n m a r k . D i e neutrop h i l e n G r a n u l o z y t e n reifen d o r t aus den P r o m y e l o z y t e n ü b e r M y e l o z y t e n z u M e t a m y e l o z y t e n heran. D i e reifen, enddifferenzierten, n i c h t
mehr t e i l u n g s f ä h i g e n Z e l l e n verlassen d a n n a k t i v das K n o c h e n m a r k .
I m peripheren B l u t h a l t e n sie sich n u r für M i n u t e n bis z u wenigen
S t u n d e n auf. Sie emigrieren b a l d ins Gewebe, i h r e n eigentlichen A k t i o n s r a u m . Ohne wieder i n das B l u t z u r ü c k z u k e h r e n , degenerieren sie h a u p t s ä c h l i c h i n b z w . a u f der S c h l e i m h a u t des Verdauungs-, A t m u n g s - u n d
Urogenitalapparats.
Infolge der h o h e n B l u t s t r o m g e s c h w i n d i g k e i t s i n d die L e u k o z y t e n normalerweise weder i n den arteriellen noch i n den v e n ö s e n G e f ä ß e n z u
erkennen. E r s t ab einer k r i t i s c h e n , r e l a t i v niedrigen S t r o m g e s c h w i n d i g k e i t fallen sie — a u f g r u n d ihres geringen spezifischen G e w i c h t s — i n
den R a n d s t r o m der G e f ä ß e aus ( E N G E L [ 2 2 ] ) . Sie r o l l e n d o r t , v o m B l u t s t r o m passiv bewegt, als helle K u g e l n an der G e f ä ß w a n d e n t l a n g . E r s t
b e s t i m m t e G e w e b s v e r ä n d e r u n g e n veranlassen die L e u k o z y t e n , a m E n d o t h e l z u haften u n d a k t i v z u werden. I n charakteristischer Weise bewegen
sie s i c h d a n n e n t g e g e n der B l u t s t r o m r i c h t u n g a u f d e m E n d o t h e l . A u c h
bei der darauffolgenden E m i g r a t i o n bewegen sie sich gegen den S ä f t e s t r o m . I m Gewebe s i n d sie d a n n meist n u r n o c h k u r z e Z e i t z u verfolgen,
d a der p e r i v a s k u l ä r e R a u m für m i k r o s k o p i s c h e B e o b a c h t u n g e n m i t der
n o t w e n d i g e n starken V e r g r ö ß e r u n g n i c h t geeignet ist. Genauere U n t e r suchungen der L e u k o z y t e n w u r d e n deshalb i n v i t r o i n D e c k g l a s p r ä p a r a t e n a u f beheizten O b j e k t t i s c h e n d u r c h g e f ü h r t . B e r e i t s 1 8 6 5 hat M A X
S C H U L T Z E [ 1 7 ] solche U n t e r s u c h u n g e n gemacht. E r k o n n t e d a b e i die
u n g e f ä r b t e n , ü b e r l e b e n d e n Z e l l e n differenzieren u n d bei den neutrop h i l e n G r a n u l o z y t e n sowohl die a m ö b o i d e B e w e g u n g als a u c h die A u f n a h m e v o n Z i n n o b e r k ö r n c h e n beobachten. E r s t e systematische U n t e r suchungen ü b e r l e b e n d e r L e u k o z y t e n i m D e c k g l a s p r ä p a r a t s i n d d a n n i m
Hellfeld- bzw. Dunkelfeld-Durchlichtmikroskop u.a. von S C H I L L I N G [16],
3
BRUGSCH
[2] und
v. P H I L I P S B O R N
[14] durchgeführt
worden. M i t
dem
P h a s e n k o n t r a s t v e r f a h r e n v o n Z E R N I K E [ 2 1 ] , das die ü b e r l e b e n d e n , u n g e f ä r b t e n Z e l l e n erheblich kontrastreicher darstellt als bisher andere
5
m i k r o s k o p i s c h e Verfahren, hat das Interesse an V i t a l u n t e r s u c h u n g e n
a u c h der menschlichen L e u k o z y t e n i n den vierziger J a h r e n wieder s t a r k
zugenommen.
D e n n o c h s i n d die funktionellen D a t e n , die sich aus den verschiedenen
I n - v i t r o - U n t e r s u c h u n g e n der neutrophilen G r a n u l o z y t e n ergeben, sehr
u n e i n h e i t l i c h . So beschreibt z . B . F U K U S H I M A et a l . [9] z e h n verschiedene
F o r m e n dieser Z e l l a r t , K L A U S E W I T Z [10] unterscheidet k o m p a k t e u n d
metabole F o r m e n u n d R I N D [15] g i b t n a c h d e m „ d y n a m i s c h - m o r p h o logischen B i l d " sowie n a c h der „ B e w e g u n g s a k t i v i t ä t " d r e i verschiedene
Z e l l t y p e n a n ! D i e A n g a b e n zur Bewegungsgeschwindigkeit s c h w a n k e n
zwischen 19,4 [xm/min bei L E W I S [11] u n d 44,0 ^ m / m i n bei v . P H I L I P S B O R N [14]. Generell k ö n n e n solche erheblichen Differenzen a u f unterschiedliche E i n f l ü s s e bei der P r ä p a r a t i o n s t e c h n i k z u r ü c k g e f ü h r t werden.
So hat u . a. die A r t der B l u t e n t n a h m e , eine V o r b e h a n d l u n g des B l u t e s ,
das Suspensionsmedium u n d insbesondere die P r ä p a r a t h ö h e einen wesentl i c h e n E i n f l u ß a u f das Z e l l v e r h a l t e n ( E N G E L [5]). A u c h die U n t e r suchungstemperatur spielt eine wichtige R o l l e ( E N G E L [6]). V o n g r ö ß t e r
B e d e u t u n g aber ist die A n g a b e des Z e i t p u n k t e s , z u d e m n a c h der P r ä paratherstellung die Befunde erhoben werden.
Zur Entstehung des Films
Wissenschaftliche D a t e n : E s werden U n t e r s u c h u n g e n a n ü b e r l e b e n d e n
n e u t r o p h i l e n G r a n u l o z y t e n aus dem peripheren B l u t des M e n s c h e n i m
D e c k g l a s p r ä p a r a t u n t e r d e m P h a s e n k o n t r a s t m i k r o s k o p gezeigt. D a s
B l u t w i r d d a z u aus der Fingerbeere entnommen. E r s t der zweite T r o p f e n
w i r d m i t einem Deckglas abgehoben u n d m i t diesem sofort a u f einen
O b j e k t t r ä g e r gelegt. D e r B l u t t r o p f e n m u ß so k l e i n sein, d a ß er sich —
n a c h A u f l e g e n des Deckglases — gerade eben bis an dessen R ä n d e r
g l e i c h m ä ß i g ausbreitet. D i e B l u t z e l l e n liegen d a n n einzeln nebeneinander, u n d die P r ä p a r a t h ö h e b e t r ä g t etwa 3—5 [xm. D i e P r ä p a r a t e
werden s c h l i e ß l i c h allseitig m i t e r w ä r m t e m Paraffin u m r a n d e t u n d b e i
Z i m m e r t e m p e r a t u r bzw. bei T e m p e r a t u r e n ü b e r 37 ° C u n t e r s u c h t .
B e i einer P r ä p a r a t h ö h e v o n 3—5 (Jim werden die normalerweise k u g l i g e n
L e u k o z y t e n , je n a c h G r ö ß e , mehr oder weniger abgeplattet. Diese Pression s t i m u l i e r t ihre A k t i v i t ä t . Langzeitige, k o n t i n u i e r l i c h e B e o b a c h tungen jeweils ein u n d derselben Zelle zeigen, d a ß sich die Zellbewegung
stadienartig entwickelt ( E N G E L [5]). D i e sich stetig steigernde A k t i v i t ä t
der L e u k o z y t e n k o m m t i n drei fließend ineinander ü b e r g e h e n d e n S t a d i e n
z u m A u s d r u c k : R u h e - , Bewegungs- u n d W a n d e r u n g s s t a d i u m . I m R u h e s t a d i u m , das ist eine r e l a t i v kurze Anpassungszeit a n die P r ä p a r a t bedingungen, imponieren die neutrophilen G r a n u l o z y t e n als glattrandige,
flache Scheiben. E s s i n d n u r die Z e l l s t r u k t u r e n i n B e w e g u n g , a m auff ä l l i g s t e n die G r a n u l a , die sich insbesondere zur Z e l l m i t t e h i n bewegen.
W e n n a m Z e l l r a n d C y t o p l a s m a a u s l ä u f e r entstehen, geht die Zelle i n das
6
B e w e g u n g s s t a d i u m ü b e r . I m B e w e g u n g s s t a d i u m schiebt sie sich erst
m i t mehreren k l e i n e n , d a n n m i t einem r e l a t i v g r o ß e n u n d p l u m p e n
C y t o p l a s m a a u s l ä u f e r a u f k l e i n e r F l ä c h e h i n u n d her. I n diesem, a u c h
r e l a t i v k u r z e n B e w e g u n g s s t a d i u m ergibt sich ein bizarres u n d s t ä n d i g
wechselndes Z e l l b i l d . W e n n s c h l i e ß l i c h ein konstantes P s e u d o p o d i u m
erhalten b l e i b t u n d sich die Zellelemente i n t y p i s c h e r Reihenfolge ordnen,
fließt die Zelle i n eine neue F o r m ü b e r , die das W a n d e r u n g s s t a d i u m
c h a r a k t e r i s i e r t : D i e wandernden neutrophilen G r a n u l o z y t e n s i n d langgestreckt: a u f das k o n s t a n t e , zungenartige P s e u d o p o d i u m , das die
W a n d e r u n g s r i c h t u n g angibt, folgen die G r a n u l a . D a h i n t e r befinden sich
die K e r n s e g m e n t e . E i n kleines, r u n d l i c h abgesetztes C y t o p l a s m a a n h ä n g s e l
bildet das Zellende. I n diesem S t a d i u m der W a n d e r u n g , das je n a c h
Z e l l a r t u n d T e m p e r a t u r u n t e r s c h i e d l i c h lange beibehalten w i r d , ist das
Z e l l b i l d g l e i c h f ö r m i g , u n d die Zelleistung (Wanderungsgeschwindigkeit)
ist m e ß b a r . B e i P r ä p a r a t e n gleicher H ö h e u n d Q u a l i t ä t e r h ä l t m a n stets
reproduzierbare W e r t e , d . h . einige M i n u t e n n a c h der P r ä p a r a t h e r s t e l l u n g
gehen die Z e l l e n i n das B e w e g u n g s s t a d i u m ü b e r , n a c h etwa 30 M i n u t e n
s i n d sie i m W a n d e r u n g s s t a d i u m . D i e m a x i m a l e W a n d e r u n g s g e s c h w i n d i g k e i t ist m i t e t w a 20 (xm zwei S t u n d e n n a c h der P r ä p a r a t h e r s t e l l u n g erreicht. T r o t z der schon b a l d einsetzenden, aber n u r l a n g s a m fortschreitenden Degenerationszeichen, dauert das W a n d e r u n g s s t a d i u m viele
Stunden !
D i e a m ö b o i d e B e w e g u n g der neutrophilen G r a n u l o z y t e n ist das ä l t e s t e
u n d bekannteste K r i t e r i u m ihrer V i t a l i t ä t . D i e Auffassung v o m M e c h a nismus der Zellbewegung h a t — i n A b h ä n g i g k e i t v o n der jeweiligen
A n s i c h t ü b e r die S t r u k t u r des C y t o p l a s m a s — s t ä n d i g gewechselt.
G r u n d s ä t z l i c h besteht zwischen der B e w e g u n g der B l u t z e l l e n u n d der
M u s k e l b e w e g u n g k e i n U n t e r s c h i e d . A k t o m y o s i n - ä h n l i c h e P r o t e i n e , wie
sie f ü r M u s k e l z e l l e n t y p i s c h s i n d , k o n n t e n auch i n B l u t z e l l e n n a c h gewiesen werden. A u c h die enzymatische S p a l t u n g v o n A T P w i r d v o n
n i c h t m u s k u l ä r e n Z e l l e n z u r B e w e g u n g genutzt. E s liegt nahe, d a ß die
d u r c h den G r a n u l a f l u ß sichtbare C y t o p l a s m a s t r ö m u n g i n der w a n d e r n den Zelle d u r c h K o n t r a k t i o n i m r ü c k w ä r t i g e n Zellende zustande k o m m t .
W e n n eine solche K o n t r a k t i o n z u r Zellbewegung f ü h r e n soll, d a n n
m ü s s e n n a c h der K o n t r a k t i o n C y t o p l a s m a s t r u k t u r e n m i t d e m P l a s m a s t r o m i n den v o r d e r e n T e i l der Zelle transportiert u n d d o r t verfestigt
werden. O b w o h l die m i k r o s k o p i s c h e n B e o b a c h t u n g e n d a f ü r sprechen,
so fehlt d o c h n o c h der B e w e i s d a f ü r , d a ß solche Ä n d e r u n g e n a n d e m
k o n t r a k t i l e n P r o t e i n abwechselnd stattfinden.
V i e l e B a k t e r i e n ü b e n — d u r c h ihre K ö r p e r s u b s t a n z ( E n d o t o x i n e ) u n d
ihre Stoffwechselprodukte ( E k t o t o x i n e ) — eine p o s i t i v chemotaktische
W i r k u n g a u f P h a g o z y t e n aus. E s gibt aber a u c h K e i m e , die jeweils n u r
a u f einen T e i l der P h y g o z y t e n c h e m o t a k t i s c h w i r k e n , d . h . selektiv n u r
M a k r o p h a g e n oder M i k r o p h a g e n anlocken. A n d e r e k ö n n e n , wegen i h r e r
7
O b e r f l ä c h e n b e s c h a f f e n h e i t (Kapseln) v o n n e u t r o p h i l e n G r a n u l o z y t e n z . B .
ü b e r h a u p t n i c h t aufgenommen werden. N o r m a l e r w e i s e aber, w e n n sie
c h e m o t a k t i s c h angelockt werden, u m f l i e ß e n die n e u t r o p h i l e n G r a n u l o z y t e n die B a k t e r i e n u n d s c h l i e ß e n sie ein. U m das P h a g o s o m entsteht
d a n n eine N e u t r a l i s a t i o n s v a k u o l e , d. i . ein i n t r a z e l l u l ä r e r V e r d a u u n g s k a n a l . B E N N E T T [1] hat gezeigt, d a ß es sich dabei u m ein Z e l l m e m b r a n s ä c k c h e n handelt. N a c h A n l a g e r u n g u n d E i n s c h l e u s e n der p r i m ä r e n
L y s o s o m e n i n diesen i n t r a z e l l u l ä r e n V e r d a u u n g s k a n a l w i r d das P h a g o s o m
m i t Zellfermenten Übergossen. E s ist ein P h a g o l y s o s o m e n t s t a n d e n ! D i e
D e g r a n u l a t i o n des P h a g o z y t e n u n d die V e r ä n d e r u n g e n a m P h a g o s o m
s i n d die sichtbaren Zeichen der i n t r a z e l l u l ä r e n V e r d a u u n g . D i e P h a g o zytose basiert also a u f d e m biologischen G r u n d p h ä n o m e n der V e r d a u u n g , wobei die V e r d a u u n g hier aber n i c h t i m D i e n s t der A s s i m i l a t i o n ,
sondern der D i s s i m i l a t i o n steht.
D i e Ü b e r l e b e n s z e i t für neutrophile G r a n u l o z y t e n i n v i v o w i r d v o n
F L I E D N E R u n d C R O N K I T E [8] m i t 24 bis 30 S t u n d e n angegeben. B e i unseren
U n t e r s u c h u n g e n i n v i t r o i m D e c k g l a s p r ä p a r a t u n d bei Z i m m e r t e m p e r a t u r
liegt ihre Ü b e r l e b e n s z e i t zwischen 30 u n d 50 S t u n d e n ( E N G E L u n d
Z E R B S T [7]). W e n n m a n die jeweils unterschiedliche T e m p e r a t u r b e r ü c k sichtigt, d a n n s t i m m e n die D a t e n gut ü b e r e i n . D e r V o r t e i l der U n t e r suchungen i m D e c k g l a s p r ä p a r a t liegt d a r i n , alle Z e l l v e r ä n d e r u n g e n v o n
A n f a n g an k o n t i n u i e r l i c h verfolgen z u k ö n n e n . E r s t e Z e i c h e n der Z e l l degeneration s i n d schon r e l a t i v f r ü h z u registrieren, w o b e i m o r p h o logische u n d funktionelle V e r ä n d e r u n g e n s y n c h r o n ablaufen.
D a s erste Degenerationsstadium, das sich schon n a c h 3—5 S t u n d e n bem e r k b a r macht, w i r d gekennzeichnet d u r c h eine absinkende W a n d e rungsgeschwindigkeiten u n d eine sich v e r s t ä r k e n d e K e r n w a n d h y p e r c h r o masie. I m n ä c h s t e n Degenerationsstadium w i r d die Z e l l Wanderung erst
selten, s p ä t e r h ä u f i g e r k u r z f r i s t i g unterbrochen, weil a n der Zelle m u l tiple Pseudopodien auftreten. Diese m u l t i p l e n P s e u d o p o d i e n s i n d aber
vorerst n o c h reversibel. D i e Zelle k a n n n a c h deren R ü c k b i l d u n g wieder
weiterwandern. I m d r i t t e n Degenerationsstadium werden diese m u l t i p l e n
Pseudopodien irreversibel, u n d die K e r n w a n d h y p e r c h r o m a s i e steigert
sich bis z u r K e r n p y k n o s e . D i e Kernsegmente fließen d a b e i meist z u
einem K e r n zusammen. D a s i n der P y k n o s e a u s g e p r e ß t e K e r n wasser
sitzt h ä u f i g als K e r n h ä u b c h e n a u f der dunkel-homogenen K e r n k u g e l .
G l e i c h z e i t i g s c h n ü r e n sich v o n den irreversiblen, m u l t i p l e n C y t o p l a s m a a u s l ä u f e r n , die n u n auch G r a n u l a enthalten, p e r l s c h n u r a r t i g kleine
Inseln ab. I m letzten Degenerationsstadium q u i l l t der p y k n o t i s c h e K e r n
h e l l auf, bis er schließlich i m Zellrest p l a t z t .
Technische D a t e n :
K a m e r a : A s k a n i a Z ; F i l m m a t e r i a l : K o d a k P l u s X ; F i l t e r : Interferenzfilter:
L i c h t q u e l l e : 1 0 0 - W - N i e d e r v o l t l a m p e n ; M i k r o s k o p : Zeiss W L ;
8
Kondensor: I V / Z 7 ;
1,32: O k u l a r : 6 x .
O b j e k t i v e : A p o c h r o m a t e P h 40/1,0 u n d P h 100/
1
Filmbeschreibung
Ruhe for m
1 Bjs
1. E i n neutrophiler G r a n u l o z y t i m R u h e s t a d i u m , d . h . gleich n a c h der
P r ä p a r a t h e r s t e l l u n g . D i e Zelle ist abgeflacht u n d g l a t t r a n d i g . I n t r a z e l l u l ä r s i n d n u r die G r a n u l a i n B e w e g u n g . Sie streben a u f die Z e l l m i t t e
z u , m a r k i e r e n so das C y t o z e n t r u m .
Wanderformen
4 B/s
2. Diese Zelle geht i n das W a n d e r u n g s s t a d i u m ü b e r . D i e S t r e c k e n der
g r a d l i n i g e n F o r t b e w e g u n g s i n d noch k u r z , u n d die W a n d e r u n g s r i c h t u n g
w i r d h ä u f i g gewechselt.
3. Z e l l e n i m W a n d e r u n g s s t a d i u m haben eine typische, gestreckte F o r m
u n d eine charakteristische O r d n u n g ihrer Zellelemente. B e i n e u t r o p h i l e n
G r a n u l o z y t e n folgen a u f das richtungsweisende P s e u d o p o d i u m die G r a n u l a , der K e r n befindet sich i m Zellende.
4. A u c h dieser neutrophile G r a n u l o z y t ist i m W a n d e r u n g s s t a d i u m . I n
t y p i s c h e r F o r m w a n d e r t die Zelle g r a d l i n i g ü b e r l ä n g e r e S t r e c k e n . A u c h
w ä h r e n d der W a n d e r u n g ist das C y t o z e n t r u m d u r c h die G r a n u l a k i n e t i k
deutlich markiert.
Phagozytose
Escherichia
von Micrococcus
coli, Cereus
aureus,
mycoides
2 Bfs
5. u n d 6. C h e m o t a k t i s c h angelockt, wandert ein neutrophiler G r a n u l o z y t
a u f ein H ä u f c h e n M i c r o c o c c u s aureus z u , u m f l i e ß t sie u n d n i m m t alle
K o k k e n i n sich auf. D a b e i ist die G r a n u l a k i n e t i k a n f ä n g l i c h sehr heftig.
S p ä t e r b i l d e n sich u m einige K o k k e n kleine helle V e r d a u u n g s v a k u o l e n .
Sie s i n d , neben der D e g r a n u l a t i o n des P h a g o z y t e n , sichtbare Z e i c h e n
der i n t r a z e l l u l ä r e n V e r d a u u n g .
E i n anderer n e u t r o p h i l e r G r a n u l o z y t , der bereits p h a g o z y t i e r t hat, w i r d
erneut v o n einigen K o k k e n c h e m o t a k t i s c h angelockt u n d p h a g o z y t i e r t
a u c h sie.
1
D i e Kursiv Àjherschxiîten
entsprechen den Zwischentiteln i m F i l m .
9
7. D a s P h a g o z y t o s e m a t e r i a l ist hier E s c h e r i c h i a coli. U m die P h a g o somen b i l d e n sich sehr schnell V e r d a u u n g s v a k u o l e n , z. T . n o c h w ä h r e n d
der P h a g o z y t o s e !
8. D i e Phagosomen dieses neutrophilen G r a n u l o z y t e n s i n d i n g r o ß e V e r d a u u n g s v a k u o l e n eingeschlossen. D i e fortgeschrittene D e g r a n u l a t i o n des
P h a g o z y t e n ist d e u t l i c h z u erkennen.
9. N o c h e i n m a l der V o r g a n g einer Phagozytose. E i n zweiter n e u t r o p h i l e r
G r a n u l o z y t w i r d v o n den restlichen B a k t e r i e n c h e m o t a k t i s c h a n g e l o c k t .
10. B e i diesen g r o ß e n B a k t e r i e n handelt es sich u m B a c t . cereus m y c o i des. D e r P h a g o z y t u m f l i e ß t eine ganze K e t t e dieser B a k t e r i e n u n d
s c h l i e ß t sie ein.
11. A u c h bei der Phagozytose dieser B a k t e r i e n a r t entstehen u m die
Phagosomen schnell V e r d a u u n g s v a k u o l e n .
Zellveränderungen
unter erhöhten
(40°—45°
Temperaturen
C)
24 Bjs
12. M a n c h m a l schon bei Z i m m e r t e m p e r a t u r , i m m e r h ä u f i g e r u n d d r a s t i scher aber, je mehr die T e m p e r a t u r ansteigt, b i l d e n sich z w e i Pseudopod i e n gleichzeitig an entgegengesetzten Stellen der n e u t r o p h i l e n G r a n u l o z y t e n aus. D a s hat zur Folge, d a ß solche Z e l l e n v o r ü b e r g e h e n d u n g e w ö h n l i c h l a n g werden k ö n n e n . L i e g t die U n t e r s u c h u n g s t e m p e r a t u r
u m 37 ° C , w i r d d a n n aber doch nur eines dieser P s e u d o p o d i e n richtungsweisend. D a s andere bildet sich z u r ü c k .
13. M i t steigenden Temperaturen w i r d das Geschehen i r r e v e r s i b e l . D i e
Zellen k ö n n e n sich d a n n — n u r noch d u r c h f ä d i g e C y t o p l a s m a b r ü c k e n
zusammengehalten — oft ü b e r 2—3 Gesichtsfelder erstrecken. U m
diesen n e u t r o p h i l e n G r a n u l o z y t e n ganz zeigen z u k ö n n e n , w u r d e das
bisherige Gesichtsfeld d u r c h ein s c h w ä c h e r e s O b j e k t i v v e r g r ö ß e r t !
14. S c h l i e ß l i c h s c h n ü r e n sich d a n n Teile des C y t o p l a s m a s ab, die mehr
oder weniger G r a n u l a enthalten. W ä h r e n d der k e r n h a l t i g e Zellrest sehr
schnell degeneriert — er v e r d ä m m e r t regungslos — bewegen sich die
a b g e s c h n ü r t e n C y t o p l a s m a i n s e l n rasch v o n i h m fort.
15. u n d 16. O b w o h l diese C y t o p l a s m a i n s e l n k e i n e n K e r n enthalten, bewegen sie sich wie i n t a k t e Zellen, m i t d e u t l i c h e m granulafreien Pseudop o d i u m , das die W a n d e r u n g s r i c h t u n g angibt.
Abbauvorgänge
4 Bjs
17. O b w o h l die Zelle noch gut wandert u n d a u c h die O r d n u n g der Z e l l elemente dabei erhalten ist, s i n d die starke K e r n w a n d h y p e r c h r o m a s i e
10
u n d die k l e i n e n hellen V a k u o l e n schon erste Zeichen der Degeneration.
A b e r a u c h die A b n a h m e der Wanderungsgeschwindigkeit u n d der h ä u f i gere R i c h t u n g s w e c h s e l weisen a u f den Degenerationsbeginn h i n .
1 Bjs
18. M i t fortschreitender Degeneration w i r d die W a n d e r u n g i m m e r t r ä g e r
u n d der R i c h t u n g s w e c h s e l so häufig, d a ß sich die Zelle s c h l i e ß l i c h n u r
noch a m O r t bewegt. E s werden d a n n m u l t i p l e P s e u d o p o d i e n gebildet,
die z u n ä c h s t n o c h reversibel s i n d . D i e C h r o m a t i n s t r u k t u r e n v e r g r ö b e r n
sich weiter, u n d die G r a n u l a v e r k l u m p e n . D i e m u l t i p l e n C y t o p l a s m a a u s l ä u f e r v e r s t ä r k e n sich u n d werden irreversibel. V o n i h n e n s c h n ü r e n sich
n u n p e r l s c h n u r a r t i g kleine C y t o p l a s m a i n s e l n ab, die i m umgebenden
M e d i u m d a v o n s c h w i m m e n . D i e Kernsegmente s i n d dabei p y k n o t i s c h ,
d. h . k l e i n , k u g l i g u n d d u n k e l geworden.
I m E n d s t a d i u m der Degeneration ist der K e r n i m Zellrest l y s i e r t . die
restlichen G r a n u l a s i n d a n den Z e l l r a n d g e d r ä n g t .
Literatur und Filmveröffentlichung
H . S . : The concepts of membrane flow and membrane vesiculation as mechanisms for active transport and ion pumping. J . B i o phys. Biochem. C y t o l . Suppl. 2 ( 1 9 5 6 ) , 9 9 — 1 0 4 .
B R U G S C H , T H . , u n d V . S C H I L L I N G : Die Kernform der lebenden neutrophilen L e u k o z y t e n beim Menschen. F o l . haemat. 6 ( 1 9 0 8 ) , 3 2 7 — 3 3 6 .
C O H N H E I M , J . : Ü b e r E n t z ü n d u n g und Eiterung. A r c h . path. A n a t . 4 0
[1] B E N N E T T ,
[2]
[3]
(1867),
1—79.
[4]
P . : Methodologische Beiträge zur Physiologie u n d Pathologie
der verschiedenen Formen der Leukozyten. Z . k l i n . M e d . 1 ( 1 8 8 0 ) ,
[5]
ENGEL,
EHRLICH,
553—560.
rat.
[6]
[7]
H . - J . : Untersuchungen zur LE-Zellgenese i m S u p r a v i t a l p r ä p a -
B l u t XVII ( 1 9 6 8 ) , 9 3 — 1 1 0 .
H . - J . , u n d E . Z E R B S T : Untersuchungen zur P r ä p a r a t t e m p e r a t u r
auf Mikroskopheiztischen. Z . Wiss. Mikroskopie 6 4 ( 1 9 6 0 ) , 3 8 4 — 3 9 4 .
E N G E L , H . - J . , und E . Z E R B S T : Ü b e r die Degeneration der L e u k o z y t e n
ENGEL,
in v i t r o . Z . Zellforsch. 5 4 ( 1 9 6 1 ) , 5 1 1 — 5 2 9 .
T . M . , und E . P . C R O N K I T E : Reifung, Lebenserwartung und
Schicksal neutrophiler Granulozyten. Med. W e l t 1 5 ( 1 9 6 4 ) , 4 6 6 — 4 7 2 .
[8]
FLIEDNER,
[9]
F U K U S H I M A , K., N. S E N D A , H. M I U R A ,
S. I S H I G A M I
und
Y. MTJRAKANI:
D y n a m i c Pattern i n the movement of Leukocyte. M e d . J . of Osaka
U n i v . V o l . 5, No.
[10]
[11]
1 (1954),
1—46,
47—56.
W . : Cytodiagnostische Untersuchungen an lebenden B l u t und Lymphzellen einiger Amphibienarten mit Hilfe des Mikro-Zeitrafferfilms und der Phasenkontrastoptik. Z . Zellforsch. 3 9 ( 1 9 5 3 ) , 1 — 3 5 .
L E W I S , W . H . : O n the locomotion of the polymorphnuclear Neutrophiles of the R a t i n Autoplasma Cultures. B u l l . Johns H o p k i n s H o s p . 5 5
KLAUSEWITZ,
(1934),
273—279.
11
[12]
E . : Ü b e r eine Sprosspilzkrankheit der Daphnien. B e i trag zur Lehre ü b e r den K a m p f der Phagozyten gegen K r a n k h e i t s erreger. A r c h . path. A n a t . 96 (1884), 177—195.
M E T S C H N I K O F F , E . : Ü b e r die Beziehung der Phagozyten zu M i l z b r a n d bazillen. A r c h . path. A n a t . 97 (1884), 502—526.
P H I L I P S B O R N , E . V . : Die a m ö b o i d e Beweglichkeit der L e u k o z y t e n . F o l .
haemat. 43 (1931), 143—191.
RIND,
H . : Atlas der P h a s e n k o n t r a s t h ä m a t o l o g i e . A k a d e m i e V e r l a g ,
B e r l i n 1958.
S C H I L L I N G , V . : Lebende weiße B l u t k ö r p e r c h e n i m Dunkelfeld. F o l .
haemat. 6 (1908), 429—443.
S C H U L T Z E , M . : E i n heizbarer Objekttisch und seine Verwendung bei
Untersuchungen des Blutes. A r c h . m i k r . A n a t . 1 (1865), 1—42.
V I R C H O W , R . : Der K a m p f der Zellen und der Bakterien. A r c h . path.
A n a t . 101 (1885), 1—13.
W A L L E R , A . W . : Z i t . bei L . I L L I G und H . C O N R A T H S : Mikroskopische
Lebendaufnahmen. C . H . Boehringer Sohn, Ingelheim am R h e i n .
W R I G H T , A . E . : Z i t . bei H . Z E I S S : Elias Metschnikow. G . Fischer, J e n a
1932. Seite 170—171.
Z E R N I K E , F . : Das Phasenkontrastverfahren
bei der mikroskopischen
Beobachtung. Z . techn. P h y s . 16 (1936), 454—457.
METSCHNIKOFF,
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
H . - J . : Leukozyten (Rana esculenta) — E m i g r a t i o n . F i l m E 450
des Inst. Wiss. F i l m , G ö t t i n g e n 1962.
E N G E L ,
Angaben zum Film
Das F i l m d o k u m e n t wurde 1961 zur Auswertung i n Forschung u n d H o c h schulunterricht veröffentlicht. Stummfilm, 16 m m , s c h w a r z w e i ß , 114 m ,
10 y m i n (Vorführgeschw. 2 4 B / s ) .
Die Aufnahmen entstanden i m Jahre 1961. Veröffentlichung aus dem
Physiologischen Institut der Freien U n i v e r s i t ä t B e r l i n (Prof. D r . D r . h . c.
M . H . F I S C H E R ) , P r i v . - D o z . D r . H . - J . E N G E L , u n d dem Institut für den
Wissenschaftlichen F i l m , Göttingen, D r . K . - H . H Ö F L I N G ; Aufnahme u n d
Schnitt: H . H . H E U N E R T .
2
Inhalt des Films
I n dem F i l m werden überlebende neutrophile Granulozyten aus dem peripheren B l u t des Menschen i m D e c k g l a s p r ä p a r a t untersucht. E s werden die
stadienartige E n t w i c k l u n g der Zellwanderung, die Phagozytose verschiedener Bakterienarten und die Auswirkung e r h ö h t e r Temperaturen auf das Zellverhalten gezeigt. Schließlich wird die Degeneration der Zellen demonstriert.
12
Summary of the Film
I n the film, surviving neutrophil granulocytes from peripheral human blood
is examined i n a cover glass preparation. The development of cell migration
at this stage, phagocytosis of different types of bacterium and the effect of
increased temperatures on the behaviour of cell are shown. F i n a l l y the degeneration of the cells is demonstrated.
Resumé du Film
Dans le film, on procède à l'examen dans un frottis sanguin sur lame des
granulocytes neutrophiles en é t a t de survie, provenant d u sang p é r i p h é r i q u e
humain. O n montre l'évolution en plusieurs é t a p e s de la migration cellulaire,
la phagocytose de diverses espèces de bactéries et les effets des t e m p é r a t u r e s
élevées sur le comportement cellulaire. Finalement on d é m o n t r e l a dégénération des cellules.
13

Download Report