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Virchows Archiv B

, Volume 6, Issue 1, pp 151–165 | Cite as

Elektronenmikroskopische Untersuchungen zur Phalloidintoleranz neugeborener Ratten, Mäuse und Kaninchen

  • E. Siess
  • O. Wieland
  • F. Miller
Article
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Electron microscopic investigations on the phalloidin tolerance of newborn rats, mice and rabbits

Summary

  1. 1.

    Doses of phalloidin that kill adult animals (20 μg/g) are tolerated by newborn rats, mice and rabbits without producing external signs of disease. The livers of newborn animals, however, show the same lesions that were described in adult animals, namely vacuolization of the endoplasmic reticulum and considerable decrease in glycogen. The alterations are marked after 35 min and reach their peak at 4 h. During reparation, between 7 and 48 h, moderately dense, spherical, membrane-limited bodies (diameter ∼0.2 μ), presumably lipid, appear in the cytoplasm. After 24 h, membranebound ribosomes and small quantities of glycogen reappear. 48 h after poisoning, numerous large droplets of lipid appear in the cytoplasm and the number of autophagosomes increases. 12 days after poisoning the fine structure of the liver appears normal.

     
  2. 2.

    The nucleus, cell membranes, Golgi apparatus, mitochondria, microbodies and lysosomes (with the exception of an increased number of autophagosomes at later periods) were not altered morphologically after phalloidin poisoning.

     
  3. 3.

    The ultrastructure of the kidney, pancreas, heart muscle and diaphragm was not altered in adult rats and mice after phalloidin poisoning.

     
  4. 4.

    After treatment with the polypeptide antamanid, phalloidin has little effect on the liver of adult mice.

     
  5. 5.

    Phalloidin-vacuoles do not show a positive reaction for acid phosphatase, whereas lysosomes do. Lysosomes, therefore, do not appear to be involved in the origin of these vacuoles.

     
  6. 6.

    According to the “toxication-hypothesis”, phalloidin is assumed to be rendered toxic by drug-metabolizing enzymes. The activity of these enzymes is considerably reduced in rats fed a protein-free diet, but contrary to the “toxication-hypothesis”, the lesions of the liver of rats kept on a protein-free diet are as severed after phalloidin poisoning as those of rats fed a normal diet.

     

Zusammenfassung

  1. 1.

    Neugeborene Ratten, Mäuse und Kaninchen überleben Phalloidindosen, die den Tod erwachsener Tiere mit Sicherheit herbeiführen (20 μg/g) ohne äußerlich erkennbare Krankheitszeichen. Trotzdem zeigt die Leber dieser Phalloidin-„resistenten“ neugeborenen Tiere nach Vergiftung die gleichen Veränderungen, wie sie bei erwachsenen Tieren beschrieben wurden, nämlich Vacuolisierung des endoplasmatischen Reticulums und starken Glykogenschwund. Die Veränderungen sind bereits nach 35 min ausgeprägt, ihren Höhepunkt erreichen sie nach etwa 4 Std. Während der Reparation treten im Cytoplasma zwischen der 7. und 48. Std mäßig elektronendichte, runde, vermutlich lipidhaltige Körperchen (Durchmesser etwa 0,2 μ) auf, die von einer Membran umschlossen sind. Nach 24 Std sind membran-gebundene Ribosomen und kleine Glykogenareale wieder häufiger vorhanden. 48 Std nach Vergiftung treten im Cytoplasma zahlreiche große Lipidtropfen auf. Die Zahl der Autophagosomen ist erhöht. Etwa 12 Tage nach Phalloidinvergiftung erscheint die Leberfeinstruktur wieder normal.

     
  2. 2.

    Zellkern, Zellmembranen, Golgi-Apparat, Mitochondrien, Microbodies und Lysosomen (abgesehen von der Vermehrung der Autophagosomen in späteren Vergiftungsstadien) waren nach Phalloidinvergiftung morphologisch nicht verändert.

     
  3. 3.

    Niere, Pancreas, Herzmuskel und Zwerchfell zeigten nach Phalloidinvergiftung erwachsener Ratten und Mäuse normale Ultrastruktur.

     
  4. 4.

    Die Phalloidinwirkung auf die Leber erwachsener Mäuse war nach Vorbehandlung mit dem Polypeptid Antamanid stark abgeschwächt.

     
  5. 5.

    Die histochemische Reaktion zum Nachweis der sauren Phosphatase war nur über Lysosomen positiv, über den Phalloidin-Vacuolen dagegen stets negativ. Eine Mitbeteiligung von Lysosomen an der Entstehung der Vacuolen ist deshalb unwahrscheinlich.

     
  6. 6.

    Nach einer Hypothese soll Phalloidin durch Enzyme des Drogenstoffwechsels erst in den eigentlichen Giftstoff umgewandelt werden. Durch proteinfreie Diät wird die Aktivität dieser Enzyme bei der Ratte beträchtlich vermindert. Im Widerspruch zur „Giftungshypothese“ zeigten eiweißfrei ernährte Ratten nach Phalloidinvergiftung ebenso schwere Leberläsionen wie normal ernährte Tiere.

     

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Literatur

  1. Anderson, P. J.: Purification and quantitation of glutaraldehyde and its effect on several enzyme activities in skeletal muscle. J. Histochem. Cytochem.15, 652–661 (1967).PubMedGoogle Scholar
  2. Barka, T., Anderson, P. J.: In: Histochemistry: Theory, practice, and bibliography, p. 240–242. New York-Evanston-London: Hoeber Medical Division, Harper and Row, Publishers Inc. 1963.Google Scholar
  3. Biempica, L., Kosower, N. S., Novikoff, A. B.: Cytochemical and ultrastructural changes in rat liver in experimental porphyria. I. Effects of a single injection of allylisopropylacetamide. Lab. Invest.17, 171–189 (1967).PubMedGoogle Scholar
  4. Dallner, G., Siekevitz, P., Palade, G. E.: Biogenesis of endoplasmic reticulum membranes. I. Structural and chemical differentiation in developing rat hepatocyte. J. Cell Biol.30, 73–96 (1966).PubMedCrossRefGoogle Scholar
  5. Decken, A. v. d., Low, H., Hultin, T.: Über die primären Wirkungen von Phalloidin in Leberzellen. Biochem. Z.332, 503–518 (1960).PubMedGoogle Scholar
  6. Fahimi, H. D., Drochmans, P.: Essais de standardisation de la fixation au glutaraldéhyde. I. Purification et détermination de la concentration du glutaraldéhyde. J. Microscopie4, 725–736 (1965).Google Scholar
  7. Fiume, L.: Mechanism of action of phalloidin. Lancet 1965I, 1284.CrossRefGoogle Scholar
  8. — Laschi, R.: Lesioni ultrastrutturali prodotte nelle cellule parenchimali epatiche dalla falloidina e dalla μ-amanitina. Sperimentale115, 288–297 (1965).PubMedGoogle Scholar
  9. Floersheim, G. L.: Protektion gegen Amanitatoxine. Helv. physiol. pharmacol. Acta24, 219–228 (1966)a.Google Scholar
  10. — Schutzwirkung hepatotoxischer Stoffe gegen letale Dosen eines Toxins aus Amanita phalloides (Phalloidin). Biochem. Pharmacol.15, 1589–1593 (1966)b.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  11. Fouts, J. R., Adamson, R. H.: Drug metabolism in the newborn rabbit. Science129, 897–898 (1958).CrossRefGoogle Scholar
  12. Frank, W.: Über den Gehalt der jugendlichen Rattenleber an sogenanntem leberspezifischem Antigen und dessen Umsetzungsgeschwindigkeit in der erwachsenen Ratte. Z. Naturforsch.23b, 687–690 (1968).Google Scholar
  13. Friedrich-Freksa, H., Süss, R., Lanka, E., Borner, P.: Purification of an antigen of normal rat-liver microsomes disappearing in experimental liver cancer. In: Cellular control mechanisms and cancer, p. 272–277 (hrsg. v. P. Emmelot u. O. Mühlbock). Amsterdam-London-New York: Elsevier Publishing Co. 1964.Google Scholar
  14. Frimmer, M., Gries, J., Hegner, D., Schnorr, B.: Untersuchungen zum Wirkungsmechanismus des Phalloidins. Freisetzung von lysosomalen Enzymen und von Kalium. Naunyn-Schmiedebergs Arch. Pharmak. exp. Path.258, 197–214 (1967).CrossRefGoogle Scholar
  15. Furth, J., Kabat, E. A.: Immunological specificity of material sedimentable at high speed present in normal and tumor tissues. J. exp. Med.74, 247–256 (1941).CrossRefPubMedGoogle Scholar
  16. Henle, W., Chambers, L. A., Groupé, V.: The serological specificity of particulate components derived from various normal mammalian organs. J. exp. Med.74, 495–510 (1941).CrossRefPubMedGoogle Scholar
  17. Kato, R., Chiesara, E., Vassanelli, P.: Factors influencing induction of hepatic microsomal drug-metabolizing enzymes. Biochem. Pharmacol.11, 211–220 (1962).PubMedCrossRefGoogle Scholar
  18. — Vassanelli, P., Frontino, G., Chiesara, E.: Variation in the activity of liver microsomal drug-metabolizing enzymes in rats in relation to the age. Biochem. Pharmacol.13, 1037–1051 (1964).PubMedCrossRefGoogle Scholar
  19. Luft, J. H.: Improvements in epoxy resin embedding methods. J. biophys. biochem. Cytol.9, 409–414 (1961).PubMedCrossRefGoogle Scholar
  20. Lundkvist, U., Perlmann, P., Enekull, U.: Immunochemical characterization of subcellular fractions from isolated parenchymal and reticulo-endothelial rat liver cells. Exp. Cell Res.47, 363–376 (1967).PubMedCrossRefGoogle Scholar
  21. Matschinsky, F.: Zum Wirkungsmechanismus des Knollenblätterpilzgiftes Phalloidin. Diss. München (1959).Google Scholar
  22. — Wieland, O.: Über Serumveränderungen und Störungen der Mitochondrienfunktion bei experimenteller Phalloidinvergiftung. Biochem. Z.333, 33–47 (1960).Google Scholar
  23. — Meyer, U., Wieland, O.: Die Wirkung des Knollenblätterpilzgiftes Phalloidin auf die isolierte Rattenleber. Biochem. Z.333, 48–61 (1960).Google Scholar
  24. McLean, A. E. M., McLean, E. K.: The effect of diet and l,l,l-trichloro-2,2-bis-(p-chlorophenyl)ethane (DDT) on microsomal hydroxylating enzymes and on sensitivity of rats to carbon tetrachloride poisoning. Biochem. J.100, 564–571 (1966).PubMedGoogle Scholar
  25. Miller, F., Wieland, O.: Elektronenmikroskopische Untersuchungen der Leber von Maus und Ratte bei akuter Phalloidin-Vergiftung. Virchows Arch. path. Anat.343, 83–99 (1967).CrossRefGoogle Scholar
  26. Puchinger, H., Wieland, T.: Suche nach einem Metaboliten bei Vergiftung mit Desmethylphalloin (DMP). Europ. J. Biochem.11, 1–6 (1969).PubMedCrossRefGoogle Scholar
  27. Raftell, M., Perlmann, P.: Antigen development in neonatal rat liver. Exp. Cell Res.49, 317–331 (1968).PubMedCrossRefGoogle Scholar
  28. Rehbinder, D., Löffler, G., Wieland, O., Wieland, T.: Studien über den Mechanismus der Giftwirkung des Phalloidins mit radioaktiv markierten Giftstoffen. Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem.331, 132–142 (1963).PubMedGoogle Scholar
  29. Reynolds, E. S.: The use of lead citrate at high pH as an electron-opaque stain in electron microscopy. J. Cell Biol.17, 208–212 (1963).PubMedCrossRefGoogle Scholar
  30. Rita, G. A., Zuretti, M. F., Baccino, F. M., Dianzani, M. U.: The behaviour of liver lysosomes in amanita phalloides poisoning. In: Enzyme histochemistry. Simposio Antonio Baselli, Mailand, 27.-28. Mai (1967), p. 3–9. Pavia: Succ. Fusi 1968.Google Scholar
  31. Shibko, S., Tappel, A. L.: Distribution of esterases in rat liver. Arch. Biochem.106, 259–266 (1964).PubMedCrossRefGoogle Scholar
  32. Smith, R. E., Farquhar, M. G.: Preparation of nonfrozen sections for electron microscope cytochemistry. Sci. Instr. News (RCA)10, 13–18 (1965).Google Scholar
  33. Szabados, A.: Diss. München (1970) (in Vorbereitung).Google Scholar
  34. Trotter, N. L.: A fine structure study of lipid in mouse liver regenerating after partial hepatectomy. J. Cell Biol.21, 233–244 (1964).PubMedCrossRefGoogle Scholar
  35. Vogt, P. K.: Die Immunologie der Lebermikrosomen. III. Die Lokalisation gewebespezifischer Antigene innerhalb der Strukturkomponenten des endoplasmatischen Reticulums. Z. Naturforsch.15b, 221–225 (1960).Google Scholar
  36. Wieland, O., Szabados, A.: On the nature of phalloidin tolerance in newborn rats. VI. Internat. Kongr. Klin. Chemie, München 1966, vol.4: Advances in clinico-biochemical research, p. 59–66. Basel-New York: S. Karger 1968.Google Scholar
  37. Wieland, T., Lüben, G., Ottenheym, H., Faesel, J., Vries, J. X. de, Konz, W., Prox, A., Schmid, J.: Antamanid. Seine Entdeckung, Isolierung, Strukturaufklärung und Synthese. Angew. Chem.80, 209–213 (1968).CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 1970

Authors and Affiliations

  • E. Siess
    • 1
    • 2
  • O. Wieland
    • 1
    • 2
  • F. Miller
    • 3
  1. 1.Forschergruppe DiabetesMünchen
  2. 2.Klinisch-Chemisches Institut des Städtischen Krakenhauses München-SchwabingDeutschland
  3. 3.Elektronenmikroskopische Abteilung am Pathologischen Institut der Universität MünchenDeutschland

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