Uber die Beziehung zwischen der elektrischen Eigen= ladung von
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Uber die Beziehung zwischen der elektrischen Eigen= ladung von Zellen und ihrer Phagozytose u nd Farbbarkeit und einige Bemerkungen Uber die Beziehung zwischen der Eigenladung von Bakterien u nd ihrer Widerstandsfahigkeit gegen Farbstoffe. Von Masaji Seki. (Aus dem analomischen Institut der medizinischen Fakultat zu Okayama, Japan.) Der Prozess der histologischen Farbung ist sehr kornpliziert. Dabei sind chemische Reaktion, Absorption und Adsorption in verschiedenem Grade beteiligt. In vielen Fallen spielt die Adsorption die wichtigste Rolle. Nach Loeb1) farben sich Proteine und wahrscheinlich auch andere am= photere Elektrolyte, die in einer sauren Losung elektrisch positiv geladen sind, mit elektronegativen Saurefarbstoffen. Wenn sie aber durch eine alkalische Losung negativ geladen worden sind, so farben sie sich mit elektropositiven Farbstoffen. Die Gelatine z. B. farbt sich mit dem elektro= 七七 三 positiven Neutralrot nur dann, wenn das pH des Flussigkeitsmediums grosser ist als 4,7 und die Gelatine negativ geladen ist. Wird nun die so efarbte Gelatine in einer Saurelosung abgespult, deren pH kleiner als 4,7 ist, so entfarbt sie sich. Schon fruher haben auch Michaelis und Davidsohn2) bei der Untersuchung von Gelatine mit den sauren Farb= 1) 2) J. Loeb, Amphoteric Colloids. Journ. of Gener. Physiol., Vol. 1, No. 1 u. 2, 1918. L. Michaelis u. H. Davidsohn, Weiterer Beitrag zur Frage nach der Wirkung der Wasserstoffionenkonzentration auf Kolloidgemische. Bioch. Zeitschr. Bd. 54, 1913. -2- stoffen Saurefuchsin und und Eosin und den basischen Gentianaviolett, Nilblau Fuchsin Ahnliches beobachtet. Dass die elektrische Ladung der zu farbenden Korper und Farbstoffe den Farbungsprozess stark beeinflussen, ist auch sonst schon von vielen Forschern haufig bemerkt worden. Ferner ist durch Versuche, besonders durch die von Hober1), festgestellt worden, dass der Satz, dass basische Farbstoffe Vitalfarben, Saurefarbstoffe aber Nichtvitalfarben sind, weniger Ausnahmen hat als der von Overton auf= gestellte Satz, dass die Vitalfarben lipoidloslich, die Nichtvitalfarben dage= gen lipoidunloslich sind, wenn auch dieser Satz nach den bisherigen Erfahrungen fast durchweg als richtig erkannt worden ist. Auch die Hobersche Beobachtung scheint mir ihre wichtigste Ursache in den elek= trischen Ladungsverhaltnissen zu haben. Im folgenden mochte ich naher auf these Frage eingehen. I. Beziehung zwischen der elektrischen Eigenladung der Phagozyten und ihrem phagozytaren Vermogen. Die meisten Zellen sind elektrisch negativ geladen, die wenigen ubri= gen, z. B. die Histiozyten, dagegen positiv. matozoen, Lymphozyten, zellen Rohrzuckerlosung. in kataphoretischen resp. basischen elektrisch Zellen 1) 2) Wanderungsrichtung gelang Nukleinsauregehalt, reichem geladen und Lillie2) untersuchte Sper= Blutkorperchen und ihm, der Zellen Protoplasmabestandteilen negativ mit Es rote wie von Abhangigkeit dem Gehalt nachzuweisen. Spermatozoen und bewegen zytoplasmatischen eine sich Anteil zur positiv Muskel= Zellen der an sauren, mit Lymphozyten, Anode. sind Dagegen geladen und vor= sind wandern R. Hober, Die Durchlassigkeit der Zellen fur Farbstoffe. Bioch. Zeitschr. Bd. 20, 909. Siehe ferner R. Hober, Physikalische Chemie der Zelle und der Gewebe. 4. Aufl. 1914 S. 426. ff. R. S. Lillie, On Differences in the Direction of the Electrical Convection of certain Free Cells and Nuclei. Amerc. Journ. of Physiol., Vol. 8, 1903. 七七四 wiegendem Leukozyten, -3- zur Kathode. Auch unsere Untersuchung (Kosaka u. Seki) uber die Lymphozyten und Leukozyten verschiedener Tiere (Kaninchen, Meer= schweinchen, Ziege, Maus, Ratte, Katze, Hund und Taube) und des Men= schen bestatigte diese Tatsache. Die Lymphozyten sind fast alle negativ geladen, wahrend die Leukozyten meist schwach positiv sind. Neulich babe ich1) ebenfalls die schwach positive Ladung der Histiozyten von Kaninchen, Meerschweinchen, Mause, Ratte und Tauben nachgewiesen und darauf aufmerksam gemacht, dass das energische phagozytare Ver= mogen der Histiozyten eine gewisse Beziehung zu ihrer posi= tiven elektrischen Ladung habe. Diese Annahme grundet sich hauptsachlich darauf, class wenn eine zu adsorbierende Substanz eine elek= trische Ladung hat, so ubt die Ladung des Adsorbens einen Einfluss auf den Prozess der Adsorption aus. Die meisten Stoffe, die in neutraler physiologischer Kochsalzlosung oder in Sera suspendiert werdeu und von Histiozyten energisch aufgenommen werden sollen, sind elektrisch negativ geladen, z. B. Kohle, Karmin, Glas, Klumpchen von Eiweiss und Lezithin und Bakterien, so dass die positiv geladenen Histiozyten diese elektronega= tiven Substanzen und Bakterien leichter aufzunehmen vermogen als negativ geladene Zellen. Nach Kiyono muss die vitale Farbung von der supravitalen (agonalen) geschieden werden. Diese zwei verschiedenen Farbungen Dispersitatsgrade des gebrauchten Farbstoffes bestimmt. werden oft vom Die Farbstoff= losung, die vital gut farbt, ist namlich meist kolloidal, wahrend diejenige, die supravital gut farbt, der echten Losung naher steht und starker dif= fusibel ist. Meiner Meinung nach ist hier noch zu bemerken, dass Farb- stoffe, die supravital gut farben (nach Hober2) u. a. auch die, die vital 七 七五 gut farben)-wie wohl bekannt-meistenteils basisch sind und ihre farbtragenden Anteile elektropositiv. Zellen verschiedenster Art (abgesehen von Histiozyten und wenigen anderen) dagegen besitzen meist negative Ladung. Wenn diese negativ geladenen Zellen in agonalen Stadien die 1) M. Seki, Uber die Galvanotaxis der Histiozyten und uber denEinfluss ihrerelek trischenEigenladung aufihr phagozytares Vennbgen.Mitteilungen dermediz.Gesell schaftzuOkayama, Nr.402,1923. 2) Loc.cit. -4- Permeabilitat ihrer •@ anzunehmen, oberflachlichen dass sie Schicht elektropositiv vergrossern, geladene so Farbstoffe liegt es leichter nahe, anziehen und in den Zellleibern fesseln als negativ geladene. 1) Daher untersuchte ich wiederholt das kozyten und Tiere, ihrer welche teils farbte. Aber Grund Form in die ich ist also die sich ihre verbindet und so leicht dieses so haben sie gewissen verschiedenen Resultat man bei bekommen. sehr leicht dunnere Protoplasma Farbstoffen teils Farbstoffen Leukozyten dass im waren, als eine chemisch ihre weniger verschiedene verschieden stark tauscht. Misslingens •@ Blutkorperchen die Leu= physiologischer ausgewandert sicheres dass der verschiedener Injektion mit Dicke, Ladung Leukozyten nach genugend der, mit die dahin kein Uberdies Granulierung, ich fixierte und noch auch elektrischen oder Peritonealhohle wahrscheinlich annimmt. Trotz vorhanden babe der indem Formalinlosung andern, gefarbte Blute in 120•Ž, zwischen Farbbarkeit, im Kochsalzlosung Der Verhaltnis bei interessante den Leukozyten Resultate konnte bekommen. ich bei Daruber im den roten nachsten Kapitel. II. Beziehung der Nach unserer in welche allerdings mit Die sehr elektrisch Farbstoffe 2) K. Kosakau. medizinischen elektrischen Blutkorperchen und frulteren Tiere Kaninchens, 1) roten der Arbeit2) physiologischer nach der ihrer wandern Kathode geladenen die zur Geschwindigkeit, nehmen Blutkorperchen mit wandern, Histiozyten Farbbarkeit. roten Kochsalzlosung, unterschiedlicher positiv Eigenladung Ausnahme positiven wie gern ver= der des Elektrodefolgt: elektronegative•@ Teilchen und auf. M. Seki, Gesellschaft Further zu Okayama, Electro-biological No. 386, 1922. Studies. Mitteihmgen der 七七 六 schiedener zwischen -5- Rind<Schwein<Meerschweinchen<Mensch<Ziege, <Ratte, Wenn man Maus Katze, Hund. diese Blutkorperchen in Wasserstoffionenkonzentration destilliertem Wasser elektrometrisch auflost und untersucht, so die sind diese Konzentrationen: Kaninchen<Rind<Schwein<Ziege.(Hund<Katze. Diese Reihe =d erv Worten, negativ deckt je sind Luft Die trotz fixierten stimmt Befund ob die mit desto an starker mit Farbbarkeit elektrischen dem der Ladung in roten derselben der Betracht 七七 七 Jeder nach Die kommenden wird mit Die die ben. Loc. cit. Der Die dem Blutkorper= Man bringt gefarbt. einer Mikroskop alle in von G. dunnen Grubler & verdunnt, ist verd aus= innte verdunntes Farbstoffe Tabelle Die untersucht. Carminlosung der die Dabei Hamatoxylinlosung sind Minuten der mit Wasser Ladungssinn Resultate 30 Auswassern und werden destilliertem Hamatoxylin. Hamatoxylin. festgestellt. Praparate sind Maus entnommen. Zeit wie an Meer= Farbstofflosung. Farbung, Farbstoffe es Rind, 120•Ž gleicher unter Carmin-Lithiumkarbonatlosung, und Kataphorese zu der von erhalten. dunne Gefasse Farbstofflosung Carmin und Hansensches in lasst Menschen Ladung gut lebenden Kaninchen, bei elektrischen Stunden decnselben Farbstoff des dann ziemlich 8-10 von Halsarterien werden vermieden. betreffenden Leipzig. genommen hier den dern aus und Ohrarterien Vorderarmes Behandlung wird frisch Lage den Hund, des Behandlung Praparate Austrocknen in wird Verschiedenheit auf gewohnliche der Blut Praparate weitere 1) Dieser moglichst dunner Hautvenen dieser die Co., sind, Objekttrager Ausstrichpraparate erhitzt. ist in Katze und den lufttrocknen hier Ladung; Blutkorperchen nun, gereinigten Blut Ziege, werden Die sich elektrischen verschiedenen einen Das Ratte und Schicht fragt der auf trocknen. schweinchen, so Es entnommenes then die geladen. nach streicht Korper lang der ist. Man Die elektrisch je verschieden derjenigen alkalisch aberein. Blutkorperchen u nd mit schwacher sie Lillieschen1) der sich 1 und wird durch 2 angege= -6- Tabelle Bemerkung: 1 - keine Farbung, _??_ verschwindend geringe Farbung, +ganz schwache Farbung, _??_ deutliche Farbung. ++ schwache Farbung, 七七八 -7- Tabelle 2 七七九 Zu bemerken werden die ist, konnen, Dauer der dass wenn Farbung die man hier nicht gefarbten konzentriertere verlangert. Das Blutkorperchen Farbstofflosungen oben angegebene auch gebraucht Resultat gefarbt oder ist also -8- insofern der in besonders wertvoll, Blutkorperchen aller so korperchen schwacher die Das hier lang dem fixiert und gebracht erst worden Auch hier zu im der in der finden, war erhalten, Das was mit das Resultat die roten sie die Blut= positiv ihnen und desto mit in war mittels bemerkenswert. ein nicht so deutlicher auffallend war elektrischen Fixierung mit kataphoretischer Stunden Farbstofflosungen wiederum der 120•Ž unter= 15 Blutkorperchen Verschiedenheit der bei Praparaten die Unterschied trotz die Formalinlosung roten dieser hier ich Versuch Abspulen der Die Blutkorperchen, 4%iger Resultat auch auch auf einen in grundlichetn wenn Blutkorperchen sich nur auch Farbbarkeit Versuche. gut habe nach vorigen lich sich Lufttrocknen waren. war Unterschied wie Ich nach ziehen farben bezieht sind. die kann negativ starker Farbegrade geladenen. Erwa.hnte worden nommen, verschiedenen Man starker desto an und negativ die vergleichen. Je sind, Farbstoffe erlaubt, zu zusammenfassen: geladen geladenen es miteinander Kurze fixiert dass Ladung Formalin ziem= Untersuchung feststellen konnte. Ferner in einem Diese in fixierte Gemisch Praparate der chen besitzt, je der annehmen, nach in der Alkohol und lufttrocken absolutem zeigen Ladung Recht die von Farbbarkeit elektrischen mit ich gewordenen Alkohol und dann nicht roten Blutkorperchen. sind nicht dass elektrischen mehr diejenige Ladung Ather Praparate loslich mehr Ather die oben zu festzustellen. derselben die Stunden Teilen. Unterschiede Unterschiede Man welche 15 gleichen gesehenen Auch Substanz, fur kann in verschiedene den also der wohl Blutkorper= Farbbarkeit sei. 1) 七八○ 1) 0. Pascucci(Hofmeisters BeitrAge Bd. 6, 1905) fand, dass die Stromata der Blutkorperchenzu etwa zwei Dritteln des Trockengewichtsaus in Wasser und Kochsalz. losungunloslichenEiweissstoffen,zu etwa einem Drittel aus Lezithin, Cholesterin und geringenMengenanderer in Alkohol oder Ather oder ChloroformloslichenStoffenbeste. hen. -9- III. Beziehung zwischen der elektrischen Eigenladung der Bakterien und ihrer Widerstandsf ahigkeit gegen Farbstoffe. Elektrische Ladung der in Formalin= losung aufbewahrten Bakterien. Es sind schon zahlreiche Versuche gemacht worden, die elektrische Ladung von Bakterien zu bestimmen. Bechhold1) untersuchte Typhus-, Dysenteriebazillen und Staphylokokken und fand, dass alle Bakterien, agglutininbeladene und Normalbakterien, lebende und gekochte, zur posi= tiven Elektrode wandern. Neisser und Friedemann 2) wiesen ebenfalls die anodische Wanderung der Normalbakterien nach. Aber nach ihnen werden Agglutininbakterien zwischen den Elektroden zusammengeflockt. Durch bis heute von vielen Forschern gemachte Arbeiten ist nachgewiesen, dass Typhus-, Dysenterie-, Milzbrand-, Coli-, Tuberkelbazillen und Sta= phylokokken elektronegativ geladen sind und nach der Anode wandern, wahrend Flexner-Bazillen, Malariaplasmodien, Huhnerspirochaten und Recurrensspirochaten nach der Kathode wandern. Spirochaeta pallida wandert anodisch oder gar nicht. Trypanosomen wandern haufig zur Kathode. 3) Nach unserer Untersuchung4) sind Staphylococcus albus und Bac. prodi= giosus stark negativ geladen, wahrend Staphylococcus aureus oft massig negativ, manchmal aber sogar schwach positiv geladen ist. Spater habe ich auch nachgewiesen, dass Staphylococcus albus, Bac. prodigiosus, der Heubazillus und der Colibazillusin neutraler physiologischer Kochsalzlosung in dieser Reihenfolge immer schwacher negativ geladen Bind. Der Soor= pilz ist deutlich negativ geladen. Vor kurzem hat Okas) eine ausfuhrliche kataphoretische Untersuchung uber viele pathogene Bakterien in neutraler 七八 一 1) H. Bechhold, DieAusflockung vonSuspensionen bezw.Kolloiden unddie Bak. terienagglutination, Zeitschr. f. physik.Chemie, Bd.48,Heft4, 1904. 2) M. Neisseru. U. Friedemann, Studien uber Ausflockungserscheinungen. Munch. med.Wochenschr., 1904,Nr. 11u. 19. 3) Siehe: E. Putter, Untersuchungen Ether Bakterienkataphorese. Zeitschr. f. Immuni. tatsforsch., Orig.,Bd.32,Heft6, 1921. 4) K. Kosaka u. M. Seki, loc.cit. 5) M. Oka, Einfluss deskonstanten Stromesaufdie Bakterien.34.jahrl.mediz.Kon press: Februar1923,Okayama. -10- physiologischer Tabelle Bakterien Kochsalzlosung zusammengestellt. gleichen Namens, angestellt. Bakterien aber Die mit dem verschiedenen Ergebnisse Zeichen sind in folgender * bezw. ** sind Stammes. 1) F. Vay, Studien uber dieStrukturverhaltnisse vonBalcterien mitHilfevonfarbehalti. genNahrboden.Centralbl. f. Bakt.etc.,I. Abt.,Originale, Bd.55,Heft3, 1910. 七八二 Es fragt sich nun, ob das, was von der Farbbarkeit der roten Blut= korperchen erwahnt worden ist, auch von der Bakterien gilt. V ay1) fugte zu gewohnlichem Fleischwasseragar Dahlia, bezw. Pfaublau (=Methyl= violett+Malachitgrun). Auf diesem Nahrboden wuchs Staphylococcus albus und citreus niemals, wahrend es tnit Staphylococcus aureus gelang, einige Male bei sehr reichlicher Ubertragung von Kulturmasse an einigen wenigen Stellen etwas Wachstum zu erzielen. Shiga-, Flexner-, Pest-, -11- Typhus-, Coli- und Paratyphusbazillen wuchsen sehr gut, und hier angegebenen Reihenfolge immer besser. zwar in der Ich selbst fand die Farbstoffe Dahlia und Pflaublau positiv geladen. Auch Hirakawa1) hat neulich eine ahnliche Untersuchung mit ungefahr 600 verschiedenen Farbstoffen durch= gefuhrt. Nach ihm hindern Saurefarbstoffe das Wachstum der Bakterien wenig, basische Farbstoffe dagegen sehr stark. Aber Paratyphus A-, Para= typhus B-, Typhus- und Colibazillen, welche nach Oka und mir schwach negativ oder positiv geladen sind, werden von basischen Farbstoffen nur wenig beeinflusst. Dysenteriebazillen und Choleravibrio dagegen werden stark geschadigt. Milzbrand-, Heubazillen und Staphylococcus albus, wel= the am starksten negativ geladen sind, sind auch in dieser Beziehung am empfindlichsten. Je starker sind, desto leichter wird tiven Farbstoffen also die Bakterien ihre Keimfahigkeit negativ geladen von elektroposi= aufgehoben. Wie verhalt es sich nun mit der Farbbarkeit der Bakterien? Es ist wohl bekannt, class sich Bakterien in der Regel mit basischen Farbstoffen gut farben, mit Saurefarbstoffen dagegen schwerer, class es hier aber wegen der sehr verschiedenen physikalischen und chemischen Eigenschaften der Bakterien viele Ausnahmen gibt. betrifft, so hat Hirakawa welche vital farben. Was die vitale Farbung der Bakterien unter den 600 etwa 50 Farbstoffe gefunden, Aber wie er auch bemerkte, ist es nicht moglich, mit alien Farbstoffen, die von lebenden Bakterien leicht aufgenominen werden, eine vitale Farbung zu erzielen, weil es eine notwendige Bedingung fur die vitale Farbung ist, class die Farbstoffe, ehe sie sich in den Bakterienleibern anhaufen und so fur uns bemerkbar werden, das Leben der Bakterien nicht schadigen. Daher bedarf es noch weiterer Untersuchungen, ehe wir uber die Beziehung zwischen der elektrischen Ladung der Bakterien und 七八三 vitalen und ihrer postvitalen Farbung Bestimmtes sagen konnen. Wie im vorigen Kapitel erwahnt worden ist, wind die elektrische La= dung der roten Blutkorperchen von Formalin sehr wenig beeinflusst. fragt sich nun, ob dasselbe auch bei Bakterien gilt. Es Die in 1%iger For= 1) H. Hirakawa, Einflussdes Farbstoffesauf die Bakterien(I. Mitteilung).Zeitschr. d. japan.mikrobiolog. Gesellschaft, Bd. 17,Heft 1, 1923.(japanisch) -12- malinlosuug 2 Bacillus Monate lang prodigiosus, physiologischer zeigen von serums in 25-fache verdunnter sie ihre auch auf elektrische lebenden. Kaninchen) Bacillus man (in Serumlosung bei der 3 agglutinieren. gar Unter= des Immun= Kochsalzlosung Stunden Die in Diese keinen Wirkung 0,9%iger 30•Ž sind worden. fast sie mit albus, typhosus untersucht Ladung Wenn unterwirft Ladung und Staphylococcus aureus und kataphoretisch Bezug normalen (von Bakterien Staphylococcus Kochsalzlosung Bakterien schied aufbewahrten lang), Versuche aufs so verlieren haben folgendes ergeben: Sicherheitshalber Bakterien und 1 wiederholte noch Woche lang in war ganz Ergebnis zwei anderen, 0,5%iger das elektrisch tropositiv = men scheint elektronegative 2. Trocknen, Die durch Hitze coli, aufbewahrt anzunehmen, Die Zellen Ladung (120•Ž) und dass vital und elektrisch Teilchen und elektrische subtilis und den worden genannten welche alle waren. Das Zusammenfassung. geladene sind. Bacillus mit gleiche. berechtigt negativ geladen Versuche der durch gut geladenen leicht roten meisten supravital positiv Farbstoffe die Farbstoffe, farben, Histiozyten ele=k neh auf. Blutkorperchen Formalin 七八四 die Es these Formalinlosung IV. 1. ich wenig wird beeinflusst. durch Je -13- starker elektrisch •@ desto starker weniger = nen farben mit 3. negativ ihre = den roten Blutkorperchen positiv geladenen Vay, Hirakawa und geladen sind, Farbstoffen und desto hochst die gar auch keinen man wie sie Bakterien lebende meine Bakterien um Einwirkung von Bakterien ihre Pflicht, Herrn so starker sind. zeigen von eige Keimfahigkeit geladen Unterschied der die Farbstoffe aufbewahrten wenn dass elektropositive negativ fast sie wahrscheinlich, durch starker auch in Bezug normalen, leben Immunserum elektrische auf aus Ladung agglutinieren. seine Yagita und dieser je Und verlieren Zum fur mir Ladung Bakterien. so es Oka, Formalinlosung elektrische =setzt, u nd wird, in fixierten mit Bakterien beeintrachtigt Die sich von machen geladener 4. so geladenen. Versuche Versuche negativ sie negativ Die die Schluss freundliche Herrn Arbeit meinen halte ich es fur meine Anregung und Prof. Dr. verbindlichsten Unterstutzung und Shikinami fur Dank gewahrte auszusprechen. Prof. Dr. Herrn Erleichterung Kosaka Prof. Dr. bei 七八五
