Beitrag zum Problem der,,Blutgerinnung bei Schnecken

trotz fehlender Längenzunahme neue Körpersubstanzen aufzubauen. Zunächst ist für Metaphosphate
wahrscheinlich gemacht worden, daß diese in Teilen, die anfänglich einen normalen Metaphosphatspiegel besaßen, eine Zeit lang weiter synthetisiert
werden können, freilich ohne verbraucht zu werden. Infolge des Ungleichgewichtes zwischen Synthese und Verbrauch reidiern sie sich wahrscheinlich an. Für die Teile, die durch Verbrauch ihrer
Metaphosphate im Dunkeln fast keine Metaphosphate mehr besaßen, konnte gezeigt werden, daß
ihre Synthesefähigkeit bis zur Erreichung eines normalen Metaphosphatspiegels geht, wenn sie wieder
belichtet wurden 1 3 . Ferner zeigen, wie schon an14 J. H ä m m e r l i n g , Biol. Zbl. 54, 650 [1934] sowie
neuere bestätigende Versuche.
geführt wurde, auch wuchsunfähige Teile eine Reaktivierung ihres in Dunkelheit stark abgesunkenen
P-Aufnahmevermögens nach Wiederbelichtung. Die
Synthesefähigkeiten wuchsunfähiger belichteter
Teile
können sogar noch viel weiter gehen. Wenn bei
kernlosen Teilen aus den Schnittflächen ein großer
Teil ihrer Chloroplasten und damit auch ihres
Cytoplasmas ausfließt, so sind sie teilweise fähig,
den normalen Chloroplastenspiegel wieder herzustellen 14. Demnach müssen nicht nur sämtliche zum
Aufbau neuer Chloroplasten benötigten Phosphorverbindungen synthetisiert werden, sondern es muß
auch eine sehr starke Proteinsynthese erfolgen; das
gleiche darf für das Cytoplasma angenommen werden. Die hier angeschnittenen Fragen sollen in weiteren Versuchen quantitativ untersudit werden.
Beitrag zum Problem der,,Blutgerinnung bei Schnecken"
V o n J . SCHWARTZKOPFF
Aus dem Zoologischen Institut der Universität Göttingen und der Zoologisdien Station Neapel
(Z. Naturforschg. 9 b, 155—158 [19541; eingegangen am 19. November 1953)
Um eine Wunde in der Körperwand von Aplysia zu schließen, genügt die Muskelkontraktion nicht; es muß vielmehr ein die feinsten Spaltöffnungen verstopfender Mechanismus hinzukommen. Bei Störung dieses Mechanismus durch beträchtliche Veränderung des inneren
Milieus verblutet Aplysia bei kontrahierter Muskulatur. Trotz seiner niedrigen Viskosität
(Abb. 1) und sonstigen Ähnlichkeit mit Meerwasser (Tab. 1) hat das Blut in seinem äußerst geringen Gehalt an amöboiden Zellen und freiem Eiweiß sehr wirksame Verstopfungsmittel,
die in Filterversuchen eingehender untersucht werden. Die Auslösung dieses Mechanismus,
der in seiner biologischen Bedeutung an die Blutgerinnung der Wirbeltiere erinnert, wird
diskutiert und die Beteiligung sehr großer Hämocyanin- oder ähnlicher Eiweiß-Moleküle vermutet.
A
us älteren Untersuchungen
1
ist bekannt, daß sich
Lim Blut von Mollusken keine Stoffe finden, wie
sie bei der Gerinnung des Wirbeltierblutes eine
Rolle spielen. Gewisse, aus verklebenden Amöbozyten gebildeten Gerinnsel enthalten keinesfalls Fibrin;
ihnen wird bisher keine physiologische Bedeutung
zugeschrieben. Vielmehr soll bei den weichhäutigen
Mollusken der Wundverschluß allein durch Muskelkontraktion zustande kommen. — Anläßlich von
Kreislauf-Untersuchungen, die im August/September
1953 an der Z o o l o g i s c h e n S t a t i o n N e a p e l
unternommen wurden, konnte ich bei Aplysien
(hauptsächlich Aplysia limacina, daneben A. depilans)
1 G. Q u a g l i a r e l l o ,
Die Körpersäfte (Mollusken),
Handbuch der vergleichenden Physiologie (W i n t e r s t e i n ) , 1/1, 597—668, Jena 1925 (ausführliche Literaturangaben s. dort).
Beobachtungen machen, nach denen 1. die Muskelkontraktion allein nicht zum vollständigen Wundverschluß ausreicht und 2. ein an die Struktur des Bluteiweißes gebundener „Dichtungsmechanismus" zu
bestehen scheint.
Unter den Tieren mit offenem Kreislaufsystem stellt
Aplysia den „hohlorganartigen" Typ besonders ausgeprägt dar. Die muskulöse Körperwand umschließt eine
reichlich von Flüssigkeit erfüllte Leibeshöhle, die unter
einem geringen (etwa 2 cm H 0 0) Druck steht; dieser erlaubt dem Tier im Meerwasser die Erhaltung der Körperform. Dabei kommt das niedrige spezifische Gewicht
zustatten (bei 24° C 1,08; Meerwasser 1,029). Der Binnendruck preßt im ersten Augenblick nach einer Verletzung
mehr oder weniger reidilich Blut aus der Wunde. Dies
stammt vorwiegend aus den wabenartig angeordneten
Lakunen innerhalb der Muskulatur des verletzten Bereichs. Als Folge der nachlassenden Gegenkraft des Blut-
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Blut
Bemerkungen
Belative Blutmenge
(Gewidit)
73,2 %
74,0%
71,6 7o
Entblutungsmethode
31 Tiere, 3 Gewichtsklassen
von 140—1050 g
Spez. Gewidit
1,029
1,027
Mittelwert, 9 Best. 24° C
4,34 %
4,49%
i
Mittelwert, 5 Best,
nach 24 Stdn. bei 110° C
Trocken gewidit
0,042 %
0,09 %
0,13 %
0,28 %
0,24%
0,64 %
i
Gefrierpunktserniedrigung
— 2,32° C
— 2,27° C
— 2,34° C
i
PH
7,35
7,53
Relative Viskosität
(Ausflußzeit gleicher VoJ.
aus Kapillare)
HoO = 100
110%
105,8%
Eiweißgehalt
1
Aplysia
Meerwasser
Bemerkungen
1,029—1,037
1,028—1,029
1 Aquarium Neapel
Golf v.Neapel, 25°C
3,8 %
4,264%
depilans
Mittelwert, 6 Best.
Aplysia depilans
— 2,195—2,36° C
— 2,11 —2,17° C
— 2,28 —2,29° C
1
2. Best.
Mittelwert, 3 Best.
8,02
8,00
1
20° C
s. Abb. 1
1
Salzgehalt
101—105%
103,3 %
•->
l
1
16—20° C
s. Abb. ]
Tab. 1. Vergleichsdaten für Aplysienblut und Meerwasser; wo nicht anders angegeben, handelt es sich um Aplysia
limacina.
druckes und unter dem spannungserhöhenden Einfluß des
Nervensystems kontrahiert sich die Muskulatur in wenigen sec, so daß sich der Wundbereich knorpelig verhärtet und kein weiteres Blut verloren geht.
Bei Entblutungsversuchen wird eine etwa bleistiftstarke, olivenförmige Glaskanüle nach vorbereitender
Inzision mit dem Skalpell seitlich in die Leibeshöhle
gestoßen. Die Wunde ist für eine Aplysia unbedeutend; „geringer" Blutverlust (bis zu 1/5 des Körpergewichtes) beeinträchtigt die Tiere kaum. Nach 2 bis
3 Tagen kann man die zugefügte Verletzung fast
nidit mehr von älteren Narben unterscheiden. Auch
das verlorene Blut ist gewichtsmäßig ersetzt. Ebenfalls ohne Nachwirkung verläuft dieser Eingriff,
wenn die „geringe" entnommene Blutmenge anschließend durch (isotonisches, s. Tab. 1) Meerwasser
ersetzt wird.
Anders ist der Ablauf, wenn „größere" Blutmengen
abgezapft werden ( l / s und mehr des Körpergewichtes, d. h. etwa die Hälfte des Blutvorrates). In diesem
Fall ist das stark geschrumpfte Tier nicht mehr
i m s t a n d e , den Blutverlust zu kompensieren. Die
relative Lage der Organe und ihre Funktion ist so
erheblich gestört, daß nach wenigen Tagen der Tod
eintritt. — Bei hohlorganartigen Tieren hat das Blut
neben seinen sonstigen Funktionen ähnlich dem
Skelett die Aufgabe, die Körperform zu erhalten. —
Ersetzt man einem solchen Tier das fehlende Blut
durdi Meerwasser, dann ist die Form sogleich wiederhergestellt. Das Allgemeinverhalten ist beeinträchtigt; die Tiere bewegen sich kaum mehr spontan,
sondern sitzen apathisch am Boden des Behälters,
während kleine „Störungskontraktionen" die Körperoberfläche lokal beunruhigen. Nur ausnahmsweise
(2 von 9 Fällen) schließt sidi nach einigen Stunden
eine endgültige Besserung an. In der Regel „schrumpfen" die Tiere und gehen schließlich in völlig deformiertem Zustand, an großen Teilen des Körpers
knorpelig kontrahiert, zugrunde. Das Gewicht ist
noch unter den unmittelbar nach der Blutentnahme
festgestellten Wert gesunken. Offenbar läßt sich die
durdi die Injektion von Meerwasser erheblich verdünnte und wahrscheinlich auch in ihrer Intimstruktur veränderte Körperflüssigkeit nicht am Austritt aus
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dem Körper hindern. Die Kontraktionsfähigkeit der
Muskulatur ist nicht beeinträchtigt; jedoch genügt der
muskuläre Wundverschluß nicht.
Die Beobachtungen über einen „Dichtungsmechanismus" gehen von den Eigenschaften des Blutes von
Aplysia aus, die zum größten Teil bereits durch ältere
Untersuchungen1 bekannt geworden sind; die Angaben
sind z. T. nadigeprüft und vertieft worden (Tab. 1).
Frisdi entnommen ist das Blut von Individuum zu Individuum versdiieden, gelblich bis matt bläulich, gefärbt.
Verhältnismäßig rasdi sinkt der größte Teil der Amöbozyten als gelblidies Gerinnsel zu Boden; die anfangs
starke Opaleszenz geht zurück, während die blaue Farbe
deutlicher wird. In manchen Fällen bleibt das Blut aber
20
Unter den physikalischen Eigenschaften ist besonders auf die Viskosität hinzuweisen (Abb. 1), die nur
um knapp 3 % von der des Meerwassers abweicht
(Säuger 4 0 0 — 8 0 0 % 5 ). Dies Verhältnis bleibt über
einen weiten Temperaturbereich unverändert. Ferner
wird die Viskosität des Aplysien-Blutes durch das
Vorhandensein von Blutzellen nicht meßbar beeinflußt (besondere Experimente, die in der Abb. nicht
hervorgehoben sind).
Bei diesen Verhältnissen überrascht der Befund,
daß das Blut von Aplysia
praktisch nicht
filtrierbar
ist, im Gegensatz zu ungerinnbar gemachtem Wirbel-
30
remperatur
Abb. 1. „Belative Viskosität" von dest. Wasser (o), Meerwasser ( ~ ) und Aplysienblut ( A ) bei verschiedenen Temperaturen. Bestimmt wird die Ausflußzeit eines konstanten Volumens aus einer Kapillare von 29 cm Länge und
0,7 mm Innenweite; mitterer Druck 30 cm H 2 0. Kurvenverlauf z. T. durch thermische Veränderungen der Kapillare bedingt.
audi farblos. Durch Zentrifugieren (14000 U/min während 10 min bei 10° C) wird das Blut zellfrei gemacht.
Obwohl es erheblidi klarer ist als „Blut mit Zellen",
behält es seine Farbe und eine leidite optische Aktivität.
Unter dem Mikroskop (Färbung mit Methylenblau) läßt
sich keine Struktur erkennen.
Das Blut, aus dem über 70% des Körpers von Aplysia
limacina bestehen, unterscheidet sidi nur unwesentlich
vom Meerwasser. Es enthält weniger als 1% organisdie
Substanzen, von diesen ist noch nicht die Hälfte Eiweiß.
Das ist 1/50 bis V20 der von vielen anderen Wirbellosen
und Wirbeltieren bekannten Werte -> 3 . Der Charakter
des Blut-Eiweißes ist noch nidit mit Sidierheit bekannt;
E a 1 e s 4 spricht von Hämocyanin, macht aber keine Angaben über den Nachweis. Andere Autoren 1 haben kein
Hämocyanin bei Aplysia gefunden; dies mag mit dem
sehr geringen Eiweißgehalt zusammenhängen. Das Vorkommen dieses Blutfarbstoffes gilt im Verwandtschaftskreis von Aplysia als Regel 1 .
2 F. B o t a z z i , Die zirkulierenden Flüssigkeiten, Blut
und Lymphe (Hämolvmphe), Handbudi der vergleichenden Physiologie 1/1, 461—596, Jena 1925.
3 R. S c h ö n , Tabulae Biol. [Den Haag] 3, 338—401
[1926],
4 N. B. E a 1 e s , Aplysia. Liverpool marine biology
committee memoirs 24 [1921].
tierblut (i . Papierfilter (verschiedener, nicht exakt bekannter Porenweite, dazu Porentrichter, Saugflasche,
Wasserstrahlpumpe) verstopfen sich, sowie die ersten
Tropfen des Filtrates das Filter passiert haben.
Die Erscheinung tritt bei Verwendung von S c h o t t Filter bekannter Poren weite noch deutlicher hervor
(3G1 — 3G5).
Vor jedem Versuch werden die Filter sorgfältig mit
Chromat-Schwefelsäure und salzsaurem Alkohol gereinigt
und auf Durchgängigkeit geprüft; der salzhaltige Rückstand aus dem Aplysienblut wird von der Säure ungewöhnlich langsam zerstört. Zwischen Filter und Saugllasche ist ein Sperrhahn gesdialtet, so daß vor Beginn
der Filtration jeweils das gleiche, etwa 90%, Vakuum
hergestellt werden kann. Gleiche Mengen (3 cm Säule
über dem Filter) von Wasser, Blut mit Zellen und zellIreiem Blut werden verglichen. Jede Probe wird nur
einmal auf das Filter gegeben.
Das Filter 3 G 2 (Porenweite 4 0 — 9 0
wird von
beiden Blutproben annähernd ebenso schnell wie vom
5 G. L e h m a n n ,
Tabulae biol. [Den
111—150 [1925].
6 H. S c h ö d e 1 , Mündliche Mitteilung.
Haag]
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1.
Wasser durchströmt, d. h. in 1—2 Sekunden. Die
nächste Filterstufe (15—40 ,u) läßt vom nicht zentrifugierten Blut zunächst eine kleine Menge (etwa
1 mm der Säule) passieren. Dann sind die Poren
verschlossen, und auch bei fortgesetzter Betätigung
der Wasserstrahlpumpe tritt nach mehreren Stdn.
kein Filtrat mehr durch. Die Abdichtung des Filters
ist auf die noch im Blut suspendierten Amöbozyten
(etwa 15 n groß *) zurückzuführen, die auf der Sinterplatte ein als gelblicher Niederschlag sichtbares
„Plasmodium" bilden. Das zentrifugierte Blut passiert auch dieses Filter nur wenig langsamer als
Wasser.
Die Poren der Weite 5 — 1 5 /n sind für Blut mit
Zellen vollständig impermeabel. Zellfreies Blut verhält sich wie jenes auf der vorangehenden Filterstufe; nach Durchgang einiger Tropfen schließen sich
die Poren vollständig.
Die „verklebende" Eigenschaft des Blutes von
Aplysia ist an den nativen Zustand des Eiweißes gebunden; nach Fällung mit Trichloressigsäure oder
Alkohol läßt sich die flüssige, jetzt entfärbte Phase
filtrieren, ohne daß der Niederschlag verstopfend auf
die Poren wirkt. — Bei Erwärmung des Blutes zeigt
sich die erste leichte Trübung bei 70° C, eine dichte
Ausflockung bei 75°; in diesem Bereich liegt audi die
Koagulations-Temperatur des Hämocyanins (69 c C
bis 78° C 1 ) . Eingehende Untersuchungen zur Identifizierung des Bluteiweißes, die entsprechende methodische Vorbereitungen gefordert hätten, konnten
während des zeitlich begrenzten Aufenthaltes in
Neapel nicht durchgeführt werden.
D i s k u s s i o n . Die vorgetragenen Beobachtungen
madien es wahrscheinlich, daß bei Mollusken die von
Muskelkraft zusammengepreßten Wundränder erst
durch ein schon in der älteren Literatur als „Syncytium" bezeichnetes Koagulat von amöboiden Zellen
(und Eiweißkörpern) des Blutes abgedichtet werden.
Damit muß erneut die Frage aufgeworfen werden,
welche Milieuveränderungen die Zellen veranlassen,
ihre Individualität irreversibel aufzugeben und durch
Plasmafortsätze miteinander zu verkleben. Im Blut,
das dem Körper entnommen wurde, treten die „Plasmodien" so rasch auf (auch nach vorheriger Abkühlung der Tiere und Aufbewahrung des Blutes bei
5 ° C ) , daß Stoffwechsel-Endprodukte des Blutes bei
der geringen Konzentration an lebender Substanz
7 C. R. D a w s o n u. M. F. M a 11 e 11 e . Advances
Protein Chem. 2. 179—248 [1945].
(s. Tab. 1) keine Rolle spielen können. Dagegen spricht
weiter, daß auch im Körper von Aplysia die relativgroße Blutmenge nur langsam zirkuliert, so daß die
einzelne Zelle im Durdischnitt nur alle 6 min (nadi
noch nicht abgeschlossenen Versuchen) das Regenerationsgebiet der Kieme und noch seltener die im
Nebenschluß liegende Niere passiert. Es scheint, daß
ein spezifischer Agglutinations-Mechanismus existiert,
der in seiner biologischen Bedeutung der Blutgerinnung bei Wirbeltieren nahekommt, obwohl das Substrat ein gänzlich anderes ist.
Bei der Agglutination wirken Zellen und Bluteiweiß zusammen, dessen „klebende" Wirkung hier
eine physiologische Bedeutung gewinnt. Die geringe
Viskosität des Aplysienblutes bereitet dem Verständnis des Vorganges zunächst Schwierigkeiten. — Die
verschiedenen Fällungsreaktionen, die für das Aplysienblut angegeben werden 1 , und die sonstigen am
Molluskenblut erhobenen Befunde stützen die Annahme, daß auch in der Flüssigkeit der Leibeshöhle
von Aplysia ein einheitliches, dem Hämocyanin ähnliches oder mit diesem identisches Protein in allerdings ungewöhnlich geringer Konzentration vorliegt.
Die außerordentliche Größe des Hämocyanins der
Mollusken ist bekannt 7 (maximal 0,1 //; Paludina).
Die Molekülgröße verhindert, daß der frei im
Plasma befindliche Eiweißkörper aus dem Blut in die
Gewebe übertritt 8 . Weiter finden S v e d b e r g und
H e d e n i u s , daß das Hämocyanin verhältnismäßig
leicht in kleinere Komponenten zerfällt und (seltener
und nur bei Meeresschnecken) daß es sich zu größeren Assoziaten vereinigt 8 . — Bei Zufügen von
Säuren oder Laugen kann Hämocyanin ein zusammenhängendes Gel bilden 1 .
Unter diesen Umständen scheint mir die Uberbrükkung der rund zwei Größenordnungen, die zwischen
dem Durchmesser der größten bei Mollusken beobachteten Eiweißkörper und den von diesen verstopften Poren liegen, möglich. Für ein endgültiges physikalisch-chemisches Verständnis des „Verklebe-Vorganges" sind aber eingehendere Untersuchungen des
Blut-Eiweißes von Aplysia erforderlich.
Die Untersuchung wurde ermöglicht durch die Benutzung eines Arbeitsplatzes des Landes N i e d e r s a c h s e n an der Z o o l o g i s c h e n S t a t i o n N e a p e l
und durch Unterstützung der D e u t s c h e n
Forschungsgemeinschaft.
8 Th. S v e d b e r g
66, 191—223 [1934]/
u. A. H e d e n i u s , Biol. Bull.
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