This work has been digitalized and published in 2013 by Verlag Zeitschrift für Naturforschung in cooperation with the Max Planck Society for the Advancement of Science under a Creative Commons Attribution4.0 International License.

Dieses Werk wurde im Jahr 2013 vom Verlag Zeitschrift für Naturforschungin Zusammenarbeit mit der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung derWissenschaften e.V. digitalisiert und unter folgender Lizenz veröffentlicht:Creative Commons Namensnennung 4.0 Lizenz.

Daß die Rest-Antikörper durch Makroglobuline hervorgerufen wurden, ist bei dem Myelomprotein S. durch die Bestimmung der Sedimentationskonstante •%) — 7,1 ausgeschlossen, bei Li. und Z.j insofern un-wahrscheinlich, als die Diagnosen klinisch gesichert waren und die Werte R, 2,95 und 3,2 keinen Anhalt für ein anderes Molekulargewicht des Antigenmate-rials (z. B. Makroglobulinämie) geben, als es bei S. vorliegt.

Für eine Beziehung der Best-Antikörper zum B e n c e - J o n e s - Protein besteht aus folgenden Gründen kein Anlaß:

a) Mit der klinisch üblichen Kochprobe ließ sich bei keinem der Patienten im Urin ein positives Resul-tat erheben. Allerdings haben vor kurzem C o l l i e r und Mitarbb.20 in qualitativen immunologischen Ver-suchen gezeigt, daß die Kochprobe allein für das Fehlen von B e n c e - J o n e s -Protein noch nicht be-weisend ist.

20 F. C. C o 1 1 i e r , A. R e i c h u. J . W. K i n g , New England J. of Med. 247, 60 [1952],

21 K. S c h r e i e r u. H. P l ü c k t h u n , Klin. Wschr. 30, 677 [1952].

22 H. B e n n h o l d , Klin. Wschr. 31, 388 [1953].

b) Elektrophoretisch ließen die Fraktionen keine Komponente mit einer für B e n c e - J o n e s - Protein charakteristischen Beweglichkeit zwischen ß- und y-Globulin 21 erkennen.

c) Es gelang uns nicht, mit einer B e n c e - J o n e s -Präparation in den abgesättigten Seren eine Präcipi-tation zu erzielen.

Nach serologischer Qualifikation können die iso-lierten Myelom - y - Globulin - Fraktionen in ihrem Hauptanteil als exzessiv vermehrte Komponenten des normalen y-Globulins bezeichnet werden, während andere fehlen oder vermindert sind. Bezüglich der Ätiologie der durch Rest-Antikörper nachgewiesenen geringen anormalen Antigenkomponenten können vorläufig nur theoretische Erörterungen angestellt werden, nomenklatorisch können sie sowohl den „Paraproteinen" wie den „Alloproteinen" im Sinne B e n n h o l d s 2 2 zugeordnet werden.

Wir sind Herrn Professor Dr. F r i e d r i c h - F r e k s a für seine Anregungen und Ratschläge zu besonderem Dank verpflichtet. Frl. M. H a a s danken wir für die technische Assistenz bei den Stickstoffbestimmungen.

Untersuchungen am Mycobacterium tuberculosis, II. Mitteilung*

Granulum und Vakuole bei licht- und elektronenmikroskopischer Abbi ldung

V o n HERMANN K Ö L B E L

Aus dem Tuberkulose-Forschungsinstitut Borstel, Institut für experimentelle Biologie und Medizin (Direktor: Prof. Dr. Dr. E. F r e e r k s e n )

(Z. Naturforsdig. 8 b, 631—636 [1953]; eingegangen am 21. August 1953)

Unterschiedliche Färbe-Methoden bedingen häufig die Darstellung von in Anzahl und Größe voneinander verschiedener Strukturgebilde des Plasmas. Darüber hinaus komplizieren unterschiedliche mikroskopische Verfahren die Vergleichbarkeit der Ergebnisse. Bei den resul-tierenden Differenzierungen ist in jedem einzelnen Falle zu entscheiden, ob es sich um Arte-faktbildung, um intravital existente Granula oder um die stark lichtbrechenden und elektronen-streuenden Körnchen handelt. Das lichtmikroskopische „Granulum" als farbstoffspeichernder Komplex ist begrifflich von dem elektronenoptisch darstellbaren „Kömchen" 2x1 trennen. Der farbstoffspeidiernde Bereich ist zwar häufig isotop, aber mit dem elektronenstreuenden nicht identisch.

Vergleichende lichtmikroskopische Untersuchungen an identischen Bakterien zeigen, daß in gefärbten Präparaten (Hellfeld, Fluoreszenz) im allgemeinen Granula dargestellt werden, in ungefärbten (Dunkelfeld, Phasenkontrast) dagegen je nach Art der plasmatischen Differen-zierungen vorzugsweise Körnchen.

Die lichtmikroskopisch sichtbaren großen Vakuolen konnten auch in elektronenoptischen Präparaten gefunden werden. Da diese mit den aus früheren elektronenmikroskopischen Unter-suchungen bekannten wesentlich kleineren gemeinsam anzutreffen sind, ist zu schließen, daß zwischen beiden kein grundsätzlicher Unterschied besteht.

Zu den klassischen Untersuchungen über die Mor- die sich in zunehmendem Maße mit strukturellen phologie des Mycobacterium tuberculosis haben Differenzierungen des Zellinneren befassen. Abge-

sich in jüngerer Zeit eine Reihe von Arbeiten gesellt, * I. Mitt. s. Z. Hyg. 133, 45 [1951].

sehen vom Kulturmilieu haben inzwischen Färbungs-und Abbildungsmethoden z. T. weitgehende Ände-rungen erfahren. In erster Linie sind es die beiden abbildenden Verfahren der Phasenkontrast- und Elek-tronenmikroskopie, die weitere Einblicke ermöglicht haben. Die Ausweitung und Verfeinerung methodi-scher Möglichkeiten präparativer wie apparativer Art erlauben die höhere „Auflösbarkeit" eines Problems. Im Falle des Mycobacterium tuberculosis besteht die-ses Problem in der Zuordnung der sichtbar gemachten Strukturen zu intravital präformierten Differenzie-rungen und in der Klärung der Frage nach ihrer funktionellen Bedeutung für die Organisation der lebenden Zelle.

Granulum und Vakuole waren zunächst rein des-criptive morphologische Begriffe, die kaum jemals eine eingehende Definition erfahren haben. Von der bloßen Darstellung und Beschreibung dieser Struk-turen ging man dazu über, sie mit vielseitigeren und z. T. neuartigen methodischen Mitteln auch experi-mentell zu untersuchen, zu analysieren und schließ-lich funktionell auszudeuten. Man war sich jedoch nicht immer bewußt, daß die Verwendung der glei-chen Begriffe bei unterschiedlicher Färbungs- und Abbildungsmethodik zu widerspruchsvollen Aussagen fuhren muß. In gleichem Maße, wie sich der be-schreibende zum funktionellen Begriff umzuwandeln begann, wuchs auch die Zahl der Ansichten und Auf-fassungen.

Die heute unter der allgemeinen Bezeichnung „Granula" bekannten Gebilde sind auch mit Syno-nymen, wie chromophile Körperdien, metachroma-tische Körner, Metachromatinosomen, Volutinkörn-chen, B a b e s - E r n s t sehe Körper, Polkörper usw., belegt worden; neben diesen existieren eine große Anzahl von Begriffsbildungen, die schon von vorn-herein eine funktionelle Deutung beinhalten. Auf diese soll aber hier nicht eingegangen werden. In der Literatur finden sich zahlreiche Färbevorschriften zur spezifischen Darstellung dieser Gebilde. Wie wenig aber die erhaltenen Bilder untereinander vergleichbar sind, zeigt schon eine Bemerkung von M ö l l e r s 1 , nach welcher bei der von W e i ß angegebenen Fär-bung zahlenmäßig weniger dieser Körper zur Ab-

1 B. M ö l l e r s , „Handbuch der pathogenen Mikro-organismen" V, 2, S. 624, 1928.

2 F. J. B a s s e r m a n n , „Probleme der Morphologie, Cytodiemie und Wuchsform des Tuberkuloseerregers", Stuttgart 1953.

3 V. D r o b o t j k o , M. L i n t s c h e w s k a j a u. E. Z w j e t , Z. Tuberkulose 74. 346 [1936],

bildung gelangen als bei derjenigen nach M u c h ; die M u c h sehen Granula erscheinen außerdem mit größerem Umfang. B a s s e r m a n n 2 findet eine stati-stisch unterschiedlidie Anzahl der darstellbaren Kom-plexe bei Vergleich der Färbungen nach M u c h bzw. N e i ß e r. Bei der M u c h sehen Färbung werden statistisch mehr Einheiten pro Zelle gezählt. Nach D r o b o t j k o , L i n t s c h e w s k a j a und Z w j e t 3

stellt die Z i e h l - N e e l s e n - Methode nur einen geringen Teil der Körner dar. M a 1 e k und S t e r z 14

dagegen fanden keine zahlenmäßigen Unterschiede — gleich, ob nach Z i e h l - N e e l s e n , M u c h oder P i e k a r s k i - R o b i n o w gefärbt wurde.

Wie unsere Untersuchungen bestätigen konnten, wer-den bei unterschiedlicher Färbung häufig auch verschie-denartige Komplexe als Granulationen oder Konden-sationen des Plasmas dargestellt, die z. T. andere Größen-verhältnisse aufweisen. Je nach der Färbemethode kann eine unterschiedliche Zahl der intensiv färbbaren Bezirke sichtbar werden, deren Durchmesser in gleicher Abhängig-keit größer oder kleiner als die Dicke des Stäbchens er-scheinen kann.

Uns interessierte insbesondere die Vergleichbarkeit der Ergebnisse nach der Auramin-Fluoreszenz-Färbung mit derjenigen im Hellfeld nach Z i e h l - N e e l s e n . Aus den Abb. 1 a—c * geht hervor, daß mit beiden Verfahren gleiche Strukturen innerhalb des Stäbchens wiedergegeben werden. Das bei der Ziehl-Neelsen-Methode übliche Er-hitzen des Präparates in der Farbstofflösung kann aller-dings zu erheblicher Schrumpfung des Plasmas führen, wie es angedeutet schon auf den lichtmikroskopischen Bildern zu sehen ist. Sehr viel deutlicher wird aber der gleiche Effekt auf Abb. 2; gleichzeitig wird auf diese Weise die Membran sichtbar. Das dargestellte Bakterium wurde vor der elektronenoptischen Präparation nach Ziehl-Neelsen gefärbt. Wie Kontrollaufnahmen zeigten, ist die Schrumpfung allein auf den Färbungsprozeß zu-rückzuführen und keine Folge der im Elektronenmikro-skop vorliegenden Bedingungen. Dieser Befund zeigt zugleich, daß die Artefakt-Bildung bei der lichtmikro-skopischen Präparation größer sein kann als bei der Ab-bildung im Elektronenmikroskop. Die Schrumpfung ist allerdings keine zwangsläufige Folge der Färbung; sie hängt vom Zustand des Plasmas ab. Inwieweit der Be-schreibung von „Axialkörpern" im Zusammenhang mit vermuteten Sexualprozessen solche Bildungen zugrunde liegen, soll hier nicht näher untersucht werden.

Y e g i a n und B a i s d e n 5 , P o r t e r und Y e -g i a n 6, Y e g i a n und K u r u n g 7 als auch L a -

4 J. M a 1 e k u. J. S t e r z 1, C. R. Seances Soc. Biol. 142, 1053 [1948].

5 D . Y e g i a n u. L.B a is den, J. Bacteriol. 44,667 [1942], e K. R. P o r t e r u. D. Y e g i a n , J. Bacteriol. 50,

563 [1945]. 7 D. Y e g i a n u. J. K u r u n g . Amer. Rev. Tubercul.

56. 36 [1947], * Abb. 1—13, s. Tafel S. 632 a—d.

H. Kölbel, Untersuchungen am Mycobacterium tuberculosis, II. Mitteilung (S.631).

\ l a l b

Abb. 1. M. tuberculosis Typ. gallinaceus, 2700: 1. a) Fluoreszenzaufnahme (Auramin); b) nadi Ziehl-Neelsen

umgefärbtes Bakterium; c) Negativbild von b.

Abb. 3. M. tuberculosis Typ. gallinaceus, 2600 :1. Phasenkontrastabbildung von Granula-Komplexen und

Körnchen.

4a 4b 4c

Abb. 4. M. tuberculosis Typ. gallinaceus, 2600:1. a) Phasenkontrast; b) Dunkelfeld; c) Negativbild von b.

Abb. 7. M. tuberculosis Typ. gallinaceus, 5500 :1. Vakuolenbildung zwisdien Kondensationen des Plasmas.

Fluoreszenzaufnahme.

5a

L

5c 6a

Abb. 5. M. tuberculosis Typ. gallinaceus, 2600 : 1. Vergleich identischer Bakterien bei Abbildung im: a) Phasenkontrast; b) Dunkelfeld; c) Hellfeld nach

Ziehl-Neelsen-Färbung.

Abb. 6. M. tuberculosis Typ. gallinaceus, 2600 : 1. Vergleich identischer Bakterien bei Abbildung im: a) Phasenkontrast; b) Dunkelfeld; c) Hellfeld nach

Ziehl-Neelsen-Färbung.

\

6b 6c

Abb. 2. M. tuberculosis Typ. gallinaceus, 52500 :1 . Abb. 8. M. tuberculosis Typ. gallinaceus, 45000:1 . Schrumpfung des Plasmas nadi Ziehl-Neelsen-Färbung. Kugelige Vakuolisation.

Membrandarstellung.

Abb. 9. M. tuberculosis Typ. gallinaceus, 45000: 1. Abb. 10. M. tuberculosis Typ. gallinaceus, 45000: 1. Wabenartige Vakuolisation. Bildung großer Vakuolen.

Abb. 11. M. tuberculosis Typ. gallinaceus, 19 000:1. Abb. 12. M. tuberculosis Typ. gallinaceus, 52500:1 . Stäbchenverband mit kugeligen und langgestreckten Vakuolenbildung.

Vakuolen.

Abb. 13. M. tuberculosis Typ. gallinaceus, 45000:1 . Strahlendurchlässige Vakuolen.

m a n n a 8 stellten fest, daß einige der beobachtbaren Körper durch die Färbetechnik entstanden und als Kunstprodukte anzusehen sind. Neben wirklich exi-stenten strukturellen Komponenten der lebenden Zelle sind die M u c h sehen Granula wie auch die Perlen der „beaded forms" Artefakte, welche durch Änderung der Zusammensetzung der Farbstofflösung willkürlich erzeugt und wieder zum Verschwinden gebracht werden können. Eine Arbeit von L e m b k e und R u s k a 9 enthält 2 Bilder vom Mycobacterium tuberculosis, das einmal im Fluoreszenzlicht (Färbung mit Berberinsulfat) und zum anderen im Dunkelfeld abgebildet wird. Es handelt sich nicht um identische Zellen. Die Autoren äußern sich hierzu, daß die hell-leuchtenden Punkte des Fluoreszenzbildes „zum Teil identisch mit dem bereits im gewöhnlichen Licht zu beobachtenden Granula schienen". Die wiedergege-benen Bilder lassen unserer Ansicht nach keinerlei Aussagen in dieser Richtung zu.

Die Frage nach der Identität der jeweils sichtbar gemachten Gebilde wurde nicht klarer, als die ersten elektronenoptischen Aufnahmen von Mycobakterien gezeigt werden konnten. Die auf diesen Bildern im-ponierenden dunklen Binnenkörper der Zelle wurden ebenfalls als Granula bezeichnet. Nach einem Vor-schlag von L e m b k e und R u s k a 9 unterschied man sie nach ihrer Größe in Makro- und Mikrogranula. W e r n e r 1 0 hält die elektronenoptisch dargestellten Körper für identisch mit den lichtmikroskopischen Granula ungefärbter Präparate wie ebenfalls mit den leuchtenden Punkten, die im Fluoreszenzmikroskop beobachtet werden können. R u s k a 11 hat die Ver-mutung geäußert, daß die elektronenoptisch sicht-baren Verdichtungszentren zu den Granulabildungen Beziehungen aufweisen, während R u s k a , B r i n g -m a n n , N e c k e l und S c h u s t e r 1 2 in einer spä-teren Arbeit eine Aussage über die Analogie elektro-nenoptischer Befunde und fluoreszenzmikroskopisch nachweisbarer Granulationen ablehnen. Schließlich setzt B a s s e r m a n n 2 metachromatische oder B a -b e s - E r n s t sehe Körper mit Makrogranula gleich.

Bei der im vorausgehenden gekennzeichneten Sach-lage ist es nicht verwunderlich, daß Deutungsver-suche zur Funktion der Granula zu völlig entgegen-gesetzten und zu einander beziehungslosen Auffas-sungen geführt haben.

8 C. L am an n a , J. Bacteriol. 52, 99 [1946]. »A. L e m b k e u. H. R u s k a , Klin. Wschr. 19, 217

[1940], 10 G. H. W e r n e r , Fortschr. Tuberkuloseforschg. IV.

53 [1951]. 11 H. R u s k a , Arch. Virusforschg. 2, 345 [1942].

In sehr schönen Untersuchungen haben K ö n i g und W i n k l e r 1 3 nachzuweisen versucht, daß die im lichtmikroskopischen Präparat auftretenden Granula mit den elektronenoptisch abgebildeten Körnchen identisch sind. Unseres Wissens ist das bis jetzt der einzige ernsthafte Versuch, eine Beziehung zwischen den mit unterschiedlichen mikroskopischen Methoden abgebildeten morphologischen Strukturen zu finden. In der erwähnten Arbeit findet sich je eine licht- und elektronenmikroskopische Aufnahme der gleichen Präparatstelle von Diphteriebakterien, in einer an-deren Arbeit von W i n k 1 e r und K ö n i g 1 4 von Bazillen aus der Subtilisgruppe. Diese Organismen enthalten, wie verschiedene andere Bakterien auch, äquivalente Körper. Die lichtmikroskopischen Bilder von diesen Präparaten wurden nach Fixation mit Alkohol und Färbung nach N e i ß e r erhalten. Dann wurde mit Xylol und Alkohol gespült, worauf die Aufnahme im Elektronenmikroskop erfolgte. Aus den so gewonnenen Bildern geht hervor, daß sowohl licht- wie elektronenoptisch an gleichen Stellen der Bakterien dunkle Binnenkörper liegen. Hieraus schlössen K ö n i g und W i n k 1 e r auf ihre Identi-tät. Auffällig jedoch ist, daß die nach der Färbung abgebildeten elektronenoptischen Körnchen nicht mehr ihre charakteristische, meist kreisrunde und scharf begrenzte Gestalt aufweisen. Vielmehr ähneln sie jetzt den lichtmikroskopischen Bildern, auf wel-chen die Granula mit verwaschenen Konturen und im Ganzen größer erscheinen, so daß ihr Durchmesser etwa der Dicke der Stäbchen entspricht. Die genann-ten Autoren bemerken hierzu: „Die Körnchen der vorher gefärbten Bakterien haben sowohl an Kon-trast wie auch an Schärfe eingebüßt" und vermuten, daß die bei der Neißerfärbung verwendete 2-proz. Milchsäure die Körnchensubstanz gelöst habe. Nach weiteren Versuchen hat sich ergeben, daß die Körn-chen dieser Bakterien ebenfalls in 1-proz. Essigsäure und gesättigter wäßriger Pikrinsäure löslich waren. Bei Tuberkelbazillen war ein gleicher Effekt erst nach vorheriger Ätherbehandlung erzielbar. Diese Fest-stellung scheint uns als Nebenbefund auch im Hin-blick auf die Säureresistenz der Mycobakterien in-teressant.

Eine andere mögliche Ursache der veränderten

12 H. R u s k a , G. B r i n g m a n n , I. N e c k e l u. G. S c h u s t e r , Z. wiss. Mikroskop, mikroskop. Techn. 60, 425 [1952],

is H. K ö n i g u. A. W i n k l e r , Naturwiss. 35, 136 [1948],

14 A. W i n k 1 e r u. H . K ö n i g , Zbl. Bakteriol., Para-sitenkunde Infektionskrankh., Abt. I, Orig. 153, 9 [1948],

Abbildung der Granula im Elektronenmikroskop nach der Färbung ist aber unberücksichtigt geblieben. Es scheint so, als ob erst die elektronenoptische Abbil-dung der gefärbten Bakterien identische Körper sicht-bar madit, so daß also die veränderte Gestalt durch die vorhergegangene und nicht wieder restlos zu be-seitigende Farbstoffimprägnation zustande kommt. Wenn auch organische Farbstoffe im allgemeinen kei-nen merklichen Elektronenkontrast zeigen, so ist doch wahrscheinlich, daß durch selektive Anreidierung der Farbstoffe im Granula-Bereich die Konturen primär vorhandener und kontrastbildender Strukturen durdi Farbstoffeinlagerung verwischt werden. Das würde aber bedeuten, daß die lichtmikroskopischen Granula gefärbter Bakterien nicht mit den elektronenmikro-skopischen Körnchen der ungefärbten identisch sind.

Als Beweis für den Lösungseffekt der angegebenen Säuren auf die Körnchensubstanz zeigen K ö n i g und WT i n k 1 e r 13 eine elektronenoptische Aufnahme von Bazillen der Subtilisgruppe nach 1-stdg. Einwirkung wäßriger Pikrinsäurelösung. Die scharfe, kreisrunde Begrenzung der durch die Lösung der Körnchen ent-standenen Löcher spricht dafür, daß die diffuse elek-tronenoptische Abbildung entsprechender Bezirke von gefärbten Bakterien die Folge der Farbstoffeinlage-rung ist. Leider fehlen in dieser Untersudiungsreihe vergleichende licht- und elektronenmikroskopische Aufnahmen von Mycobakterien, welche nach der An-gabe von K ö n i g und W i n k 1 e r auch nach der Färbung noch die scharf begrenzten Körnchen zeigen müßten, da diese ohne vorherige Extraktion mit Äther nicht in den bei der Färbung verwendeten Säuren löslich sind (s. o.). In diesem Zusammenhang ist auch die Bemerkung von W i n k l e r und K ö n i g 1 4 be-deutsam, wonach eine Färbemethode, die die über-mikroskopisch sichtbaren Körnchen unverändert läßt, nicht ausfindig zu machen war. In gleichem Sinne kann die folgende Beobachtung von W i n k 1 e r , K n o c h und K ö n i g 1 5 verstanden werden. Bei einer mit dem Elektronenmikroskop durchgeführten Kon-trolle von lichtmikroskopischen Präparaten zur Dar-stellung kernartiger Elemente war das lichtmikro-skopische Bild gegenüber dem elektronenmikro-skopischen durch Farbstoffanlagerungen „leicht ver-schleiert". K n a y s i , H i l l i e r und F a b r i c a n t 1 6

15 A. W i n k 1 e r , M. K n o c h u. H . K ö n i g , Na-turwiss. 38, 241 [1951],

16 G. K n a y s i , J. H i l l i e r u. C. F a b r i c a n t , J. Bacteriol. 60, 423 [1950],

17 H. J. B i e l i g , G. A. K a u s c h e u. H. H a a r -d i c k , Z. Naturforschg. 4 b, 80 [1949],

glauben, daß die Granula strukturell in eine Rinden-zone und einen zentralen Kernbereich differenziert sind. Die Rindenzone erscheint bei vergleichenden Messungen im Lichtmikroskop viel dicker als die un-gefärbte im Elektronenmikroskop. Abgesehen von der Frage, ob eine solche Struktur reell ist oder nur vor-getäuscht wird, kann man hierin ebenfalls einen Hin-weis darauf sehen, daß lichtmikroskopische Struktu-ren gefärbter Objekte nicht mit elektronenoptischen ungefärbter gleichzusetzen sind. An dieser Stelle sei auch nodi auf die eingehenden Untersuchungen von B i e l i g , K a u s c h e und H a a r d i c k 1 7 an Coli-und Typhusbakterien hingewiesen. Hiernach stimmt der Reduktionsort für Triphenyl-tetrazoliumchlorid zu Triphenylformazan mit dem für Elektronen un-durchlässigen und UV-absorbierenden Bezirk über-ein, während der Feulgen positive und mehr noch der Bereich der Giemsa-Färbung sich mit diesem überschneidet und auf einen ausgedehnteren Kom-plex erstreckt.

Aus dem oben gesagten ergibt sich die Notwendig-keit der begrifflichen Trennung von lichtmikrosko-pisch und elektronenoptisch sichtbaren Inhaltskörpern der Zelle. Die Bezeichnung „Granulum" wäre also für lichtmikroskopische Körper gefärbter Bakterien zu reservieren, während wir bei elektronenoptischen und z. T. auch bei Phasenkontrast- und Dunkelfeld-Bildern ungefärbter Bakterien rein besdireibend und, um keine funktionelle Deutung vorwegzunehmen, von „Körnchen" sprechen werden (K ö 1 b e 118; 19).

Worauf beruht nun der Unterschied zwischen Gra-nulum und Körnchen? Beides sind zweifellos — mit der oben gegebenen Einschränkung — intravital existente Strukturgebilde, deren Kontrastwerte für den Bildeindruck jedoch je nach dem mikroskopischen Verfahren gegeneinander versdioben werden. Ob-wohl nicht identisch, werden in diesen Fällen „wirk-liche" Strukturen sichtbar gemacht, nur ihr Wirklich-keitswert ist ein verschiedener. Je nach der Abbil-dungsmethodik sind die Wechselwirkungen mit dem Objekt, welche diese Strukturen erst zu wirklichen erhebt, ebenfalls verschieden.

Die elektronenmikroskopischen Bildkontraste ent-stehen in erster Linie durch Elektronenstreuung an Substanzen mit geringerer oder höherer Massen-dicke. Das gefärbte lichtmikroskopisdie Präparat wirkt selektiv und unterschiedlich stark absorbierend für das eingestrahlte weiße Licht, je nach Art und

is H. K ö l b e l , Z. Hyg. 133, 45 [1951], 19 H. K o l b e i , Vortrag „Wiss. Ges. südwestdtsdi.

Tbk.-Ärzte", Konstanz 1953.

Menge des an vorhandene Strukturen adsorbierten Farbstoffes. Entsprechendes gilt für die Emission im Fluoreszenzmikroskop. Die Bildentstehung im Pha-senkontrast schließlich beruht auf der Umwandlung von Dicken- oder Brechzahlunterschieden ungefärbter Objekte in Intensitätsunterschiede.

Die dunkle Abbildung der Körnchen im Elektro-nenmikroskop wird im wesentlichen durch ihren Ge-halt an Phosphaten 13 bedingt, welche stark elektro-nenstreuend wirken. Die Granula des lichtmikrosko-pischen Bildes werden durch Farbstoffeinlagerungen sichtbar und umfassen dadurch einen Bereich, welcher allein durch die Speicherungsfähigkeit für den be-treffenden Farbstoff umgrenzt wird. So werden also zwei grundsätzlich voneinander verschiedene physi-kalische Eigenschaften des biologischen Substrates, die der Speicherungsfähigkeit für Farbstoffe einer-seits und der Elektronenstreuung andererseits, für die Bildentstehung nutzbar gemacht. Man wird nicht erwarten, daß auf diese Weise identische Bilder des plasmatischen Strukturgefüges erhalten werden.

Die Abbildung durch Phasenkontrast steht ihrem Wesen nadi zwischen diesen beiden Verfahren, so daß je nach den optischen Verhältnissen im Inneren der Zelle sowohl Körnchen als auch Granula gesehen werden können. Die Abb. 3 zeigt ein Stäbchen mit 3 Granula, während die beiden parallel liegenden je ein kleines Körnchen er-kennen lassen. In den Abb. 4 a—c haben wir die phasen-kontrastpositiven Körnchen mit den helleuchtenden Punkten verglichen, die bei der Dunkelfeldbeleuchtung auftreten. Wenn man vom Größenuntersdiied absieht, der allein durch die versdiiedenen Abbildungsverfahren be-dingt wird, so kann man feststellen, daß in beiden Fällen gleiche Körper dargestellt werden.

Nach cytochemischen Untersuchungen soll die Rin-denzone der Granula aus Chromatin bestehen, in welcher DNS mit Protein und Lipoiden vergesell-schaftet sind ( K n a y s i u. Mitarb.16). Diese Stoffe geben im RNS-haltigen Plasma nur geringen oder keinen Elektronenkontrast, während sie andererseits ein hohes Adsorptionsvermögen für Farbstoffe auf-weisen. Selbst die durch F e u 1 g e n - Reaktion in Bakterien nachweisbaren kernähnlichen Strukturen werden in der Regel durch das Elektronenmikroskop nicht abgebildet, da sie meist mit den übrigen Bezir-ken des Plasmas gleich transparent sind ( R u s k a 1 1 , P i e k a r s k i 2 0 , B r i n g m a n n 2 1 , W i n t e r s c h e i d und M u d d 2 2 ) . Gelegentlich lassen sich aber auch elektronenoptisch um die Körnchen herum unscharf

20 G. P i e k a r s k i , Ergebn. Hyg. 26, 333 [1949], 21 G. B r i n g m a n n , Zbl. Bakteriol., Parasitenkunde

Infektionskrankh., Abt. II, 107, 40 [1952],

begrenzte Substanzanhäufungen als dunklere Zell-partien erkennen ( R u s k a und Mitarbb.12).

Aus diesen Beobachtungen ist zu schließen, daß erst der Gesamtkomplex aus elektronenoptischem Körnchen und peripher lagernder chromatischer Sub-stanz dem lichtmikroskopischen Granulum gefärbter Präparate entspricht. Granulum und Körnchen sind somit im allgemeinen zwar isotop, aber nicht iden-tisch. Zum lichtmikroskopischen Sichtbarwerden eines Granulums muß das Vorhandensein von Körnchen-substanz nicht immer Voraussetzung sein, so daß lichtmikroskopisch auftretende Granula elektronen-optisch nicht zwangsläufig auch als Körnchen abge-bildet zu werden brauchen. Andererseits kann der lichtmikroskopische Komplex des Granulums bei elektronenoptischer Betrachtung mehrere Körnchen enthalten. Soweit einzelne durch Druck reproduzierte mikrophotographische Aufnahmen die lichtmikrosko-pischen Befunde belegen können, werden die auf-gezeigten Beziehungen zwischen Körnchen und Gra-nulum entsprechend ihrer Darstellung im Phasen-kontrast und Dunkelfeld einerseits und nach Ziehl-Neelsen-Färbung im Hellfeld andererseits aus den Abb. 5 a—c und 6 a—c deutlich. Die Bakterien wur-den nach der Vitalaufnahme (Phasenkontrast und Dunkelfeld) mit Karbolfuchsin erhitzt und mit Salz-säure-Alkohol differenziert.

Eine andere auffällige, allerdings nicht so regel-mäßig beobachtbare Strukturierung des Zellinneren der Mycobakterien ist die Vakuolenbildung. Sie wurde frühzeitig schon von M e t c h n i k o f f 2 3 und C o p p e n - J o n e s 2 4 beschrieben und zu ähnlichen Bildungen bei den Pilzen in Beziehung gesetzt. Die Vakuolen finden sich zwischen stark farbstoffspei-chernden Bereichen (Granula) des Stäbchens, dessen Zellgrenzfläche an dieser Stelle eiförmig aufgebläht ist. Je nach der Länge des Stäbchens kann man eine bis mehrere Vakuolen erkennen (Abb. 7). Es handelt sich also um schon lichtmikroskopisch gut differen-zierbare Bereiche, welche im gefärbten Hellfeldprä-parat als helle und im Fluoreszenzmikroskop als dunkle Lücken zwischen Kondensationen des Plasmas auftreten. Wegen ihres geringen Farbstoff-Speiche-rungsvermögens darf man auf einen überwiegend wäßrigen Inhalt schließen.

Bei den Vakuolen, welche als solche bei elektro-

22 L. C. W i n t e r s c h e i d u. S. M u d d , Am. Rev. Tubercul. 67, 59 [1953],

2® E. M e t c h n i k o f f , Virch. Arch. 113, 63 [1888]. 24 A. C o p p e n - J o n e s , Zbl. Bakteriol., Parasitenkundc

Infektionskrankh., Abt. I, Orig. 17, 70 [1895],

nen-optischen Untersuchungen beschrieben wurden ( L e m b k e und R u s k a 9 , W e s s e l 2 5 , K n a y s i und Mitarb.16 , W e r n e r 1 0 , R u s k a und Mitarbb.1 2) handelt es sich dagegen um kugelige Strukturierun-gen im Innern des Plasmas, welche im Durchmesser etwa der Dicke der Stäbchen entsprechen oder aber auch wesentlich kleiner sind (Abb. 8). Die ganze Zelle kann von solchen Kugeln erfüllt sein, die sich bei gegenseitiger Berührung abplatten und oft das ge-samte Plasma wabig aufteilen (Abb. 9). Diese Waben-struktur ist wegen der außerordentlich feinen Grenz-flächen lichtmikroskopisch nicht erkennbar. Die äuße-ren Konturen können dabei glatt, ohne über größere Bezirke reichende Verdickungen sein.

Bei solch wesentlichen morphologischen Unter-schieden und unserer Unkenntnis von der Natur der Vakuolen und ihrer Entstehung wäre also auch hier die Verwendung des gleichen Begriffes fehl am Platz. Während wir aber zwischen Granulum und Körnchen eine Identität aussdiließen mußten, so scheint doch, als ob zwischen lichtmikroskopischer Vakuole und elektronenoptischer Kugel- oder Blasenbildung kein grundsätzlicher Unterschied besteht. Nach unseren elektronenoptischen Befunden ist nur die Größen-ordnung eine verschiedene, so daß wir auf Grund dieser neuen Ergebnisse keine begriffliche Trennung vorschlagen. Wir haben die den lichtmikroskopischen

25 E. W e s s e l , Z. Tuberkulose 88, 22 [1942].

Bildern entsprechenden Vakuolen auch bei elektronen-mikroskopischer Betrachtung von Mycobakterien aus den ersten Kulturtagen beobaditen können (Abb. 10). Wir fanden alle Übergangsgrößen, von wenigen auf-geblähten, eiförmig begrenzten Bereidien, bis zu zahl-reidien kleineren und kleinsten kugelförmigen, die z. T. audi miteinander im gleichen Bakterium ver-gesellschaftet waren (Abb. 11, 12). Sie können gleich transparent mit dem übrigen Plasma oder aber audi völlig strahlendurchlässig sein und dann als helle Räume ersdieinen (Abb. 13).

Wir wollen den Begriffen Vakuole und Granulum bzw. Körnchen keinerlei überkommene funktionelle Bedeutung unterstellen. Einen Beitrag zur Deutung dieser Strukturen und ihrer gegenseitigen Beziehung werden wir in einer späteren Mitteilung geben.

Die elektronenmikroskopischen Aufnahmen wurden durch das freundlidie Entgegenkommen der Abt. Elektronen-optik im Wernerwerk für Meßtechnik der S i e m e n s & H a l s k e AG, Berlin-Siemensstadt, ermöglicht. Wir dan-ken insbesondere Herrn Prof. Dr. E. R u s k a für die Be-reitstellung des Elektronenmikroskopes und Frl. Dr. C. W e i c h a n für die Beratung und Unterstützung bei An-fertigung der Aufnahmen.

Die Fluoreszenzaufnahmen wurden mit dem L e i t z -Fluoreszenzmikroskop BX hergestellt, die Phasenkontrast-und Dunkelfeldbilder mit der L e i t z - Phasenkontrast-einrichtung in Verbindung mit Aufsetzkamera und Leica. Für die technische Hilfe bei der Präparation bin ich Frl. Lotte R ü t e r dankbar.

Über die UV-Absorption in Lösungen von Reduktonen I

V o n HANS VON E U L E R , HANS HASSELQUIST u n d GUNNAR HANSHOFF

Aus dem Institut für organ.-chemische Forschung der Universität Stockholm (Z. Naturforschg. 8 b, 636—640 [1953]; eingegangen am 25. August 1953)

Bei der Oxydation der Aseorbinsäure mit H.,0„ und PtO verschwindet innerhalb von 30 Min. die UV-Absorption der Aseorbinsäure; nach 42 Stunden beginnt ein Maximum bei 3000 Ä sich zu entwickeln.

Die von M a r c h l e w s k i u.a. in alkalisdier Glucoselösung beobachtete UV-Absorption bei 3100 Ä ist identisch mit der in Lösung von Triose-Redukton gleicher Konzentration be-stehenden.

In alkalischen Lösungen von Glucose tritt nach Spaltung des Halbacetalringes die Glucose als Anion auf (reaktionsvermittelndes Ion bei der Mutarotation; E u l e r u. Mitarb. 1925). Die Reaktion dieser Lösungen mit Tillmans-Reagens zeigt, daß dasselbe als Endiolat-Ion vorliegt.

In einer Reaktionsmischung 0.02-n. Glucose, 0,02-«. NaOH. in der Tillmans-Reagens (durdi Glucose-endiolat) noch deutlich entfärbt wird, läßt sich im Beckman-Apparat keine UV-Ab-sorption mehr nachweisen.

Die an Glucoseiösungen erhaltenen Ergebnisse sind in den Abb. 1—5 enthalten.

A) D e h y d r o - a s c o r b i n s ä u r e u n d Alkali auf Dehydro-ascorbinsäure (DHAs) mit der A s e o r b i n s ä u r e Aufspaltung des Lactonringes zur Diketogulonsäure

n einer vorhergehenden Untersuchung1 hatten wir , H v E u i e r u . h . H a s s e l q u i s t , Ark. Kenii 5. in Betracht gezogen, daß die Einwirkung von Nr. 5 [1952]; F. W e y g a n d , Ark. Kemi 3. Nr. 2 [1950].