(Aus dem Physiologischen Institut der Universitat Wien. Abteflung Prof. Dr. W. KOLMER.)

HISTOLOGISCHE STUDIEN UBER DEN ZUSAMMENHANG DER VERSCHIEDENEN ALTERSERSCHEINUNGEN BEI SCHNECKEN.

II. ALTERSPIGMENT. Von

ISTVXN SZAB6 und MAROIT SZAB6.

Mit Tafel II. (Eingegangen am 29. Juni 1931.)

Die Beziehungen zwischen atrophischen Erseheinungen und Binde- gewebszunahme bei Sehnecken wurden bereits erSrtert 1 I m Laufe un- serer Untersuchungen gelangten wit zu der Anschauung, dal] das ver- mehrte Auftreten yon Bindegewerbszellen kein zureichender Grund ffir das Auftreten der Atrophie ist, doeh wurde der MSglichkeit Ausdruek ge- geben, dal3 eine starke Vermehrung der Bindegewebszellen zu atrophi- sehen Erseheinungen fiihren k6nne.

Die diesbezfigliehe Literatur ist in der oben erw/~hnten Arbeit an- gefiihrt. - - Die Autoren nehmen an, dab in grot]er Menge angeh~uftes Pigment zum Absterben der Zellen und damit zu atrophischen Ersehei- nungen an anderen Organen ffihre. Sie schlieBen ferner, dab Pigment- ~nh/s in Nervenzellen ihre Funktion beeintr~iehtigen und daL~ in- folgedessen atrophische Erscheinungen in den Zellen anderer Organe auf- treten, die auf mangelnde Innervation dieser Zellen zurfickgeffihrt werden mfissen.

Nachdem wir in den Mitteldarmdrfisenzellen von Agriolimax agrestis atrophische Erseheinungen wahrnahmen, ohne dab wir dort eine Ablage- rung yon Pigmentk6rnehen feststellen konnten, lenkten wir unsere Auf- merksamkeit auf den PigmentgehMt der Nervenzellen.

Es lag uns daran, zu untersuehen, in welcher Beziehung die Atrophie zu anderen Alterserscheinungen stehe oder ob sie selbst eine prim/ire A1- terserseheinung sei.

Der vorliegenden Arbeit liegen Untersuchungen fiber die Pigment- ablagerungen auch yon anderen Pulmonaten zugrunde, da es uns zweck- m/i13ig erschien, diese Verh~ltnisse an verwandtem Material zu studieren.

1 SZAB6, L u. M. : 1. Bindegewebsvermehrung und Atrophie. Zeitschr. f. vergL Phys. 15, 329--344.

Z. f. vergL Physielogie Bd. 15. 22b

�9 346 I. Szab6 und M. Szab6: Histologisohe Studien fiber den Zusammenhang

In den in Paraffin eingebetteten und nach den verschiedensten Me- thoden fixierten und ge~rbten Nervenzellen der Agrlolimdx-Arten haben wir kein Pigment gefunden, doch war solches in der das Ganglion um- schlieBenden Bindegewebshiille vorhanden. Nur in Gefrierschnitten des Ganglions yon fiber ein Jahr alten Agr~olimax sgrestis haben wir Pigment- ablagerung in den Nervenzetlen gefunden, obzwar schon in 8--9 Monaten die ersten atrophischen Erscheinungen in verschiedenenOrganen auftreten.

Wir nehmen an, daB das Pigment als eine Pigmentvorstufe vorhan- den ist und sich mit zunehmendem Alter vermehrt. Der Verdaeht lag nahe, dab diese lipochrome Substanz sich bei den bisher verwendeten mi- krotechnischen Methoden herausgelSst hatte. Zwecks Auf~ i rung dieser Frage maehten wir yon den in Osmium und' Osminmgemischen fixierten Ganglien Paraffin- und Gefrierschnitte.

Mit ~ilfe dieser Methoden fanden wir, daB das Osmium gewisse Ge- bilde f~rbt. Die Menge des gef~rbten Gebildes war yon der Dauer der Ein- wirkung der Fixierfliissigkeit abh~ngig.

D o c h ging aus den mit starker FT,E~m~Gseher L6sung in gleicher Weise behandelten Pr~paraten aueh hervor, dab mit zunehmendem Alter die Menge der gef~irbten Bestandteile an Zahl und Gr6Be zunimmt.

Ferner wurden naeh Formolfixierung Gefriersehnitte yon Agriolimax agr@tis.Ganglien angefertigt und mit Sudan'III gef~rbt. Wir erhielten dadurch ~hnliche Gebflde wie bei Osminmfixierung, und zwar bei alten Tieren eine reiehlichere Menge gef~rbter Partikel als bei jugendlichen Tieren. Aber da das Sudan s~eh raseh diffus in der Zelle verteilt, konnten wir diese Bilder nicht festhalten. Scharlaclff~rbung ergab ~hnliehe Bilder.

])as bei sehr alten Tieren vorhandene gelbe Lipoehrom nahm mit Su- dan I I I behandelt die Farbe in gleichem AusmaB wie die farblosen Lipoid- kSrner an. - " Wir untersuchten aucti Ganglien fiberlebend zerdrfickt unter dem Mi-

kroskop, ohne irgendwelche vorherige Behandlung, und zwar untersuch- ten wir die Ganglienzellen yon Agriolimax agrestls und verglichen die- selben mit anderen Pulmonaten-Ganglien.

Das Protoplaama der Agrlolimax.Arten ist kSrnig. Die einzelnen KSr- her zeigen verschiedene Lichtbreehung und haben verschi'edene natiirliche Fiirbung: hellblau, heUgrfin, gelblieh. Pigment ist nicht zu sehen (Abb. 1 und 2). Nur bei fiber 12 Monate alten Tierenwurden 12--13 grSBere gelb-" liche KSrnchen beobachtet, die an Pigmentk(irnchen erinnern. Unter den KSrnchen waren aueh hellgelbliehe, doeh hatten sie keineswegsdie Farb- intensit~t der PigmentkSrner yon anderen Schneckenarten.

Nut in einigen F~llen haben wir gesehen, dab die KSrner von Agriol~- max agrestis in den Nervenzellen so groB waren und sieh so gruppier~en, dab sie der Pigmentverteilung yon anderen Pulmonaten ~hnlich sahen. ]).as eine Tier war eine 6 Monate alte A~olimax agrestis, welehe eine Ver-

der verschiedenen Alterserscheinungen bei Schnecken. H. 347

letzung hatte. Von diesem Tier haben wir nur das eine Zerebralganglion riberlebend untersucht, die anderen Ganglien des Tieres wurden in Paraffin eingebettet, ttier war das Pigment aueh aller Wahrseheinlichkeit naeh ein leichtlSsliehes Lipoehrom und w~rde dutch die Einbettungsprozeduren herausgelSst.

Die Lipochromk6rner yon Agriolimax agrestis zeigten naeh Sudan III F~rbung in Gestalt und Aussehen ~hnlichkeit mit dem mit Sudan III ge- f~rbten Pigmente yon anderen Pulmonaten. Im Plasma sind die KSrn- chen im Ansatzhiigel des Achsenzylinders zu linden und begleiten die Fi- brillen des Achsenzylinders eine kurze Streeke. Auch konnten wir sie im Protoplasma zerstreut beobachten. Die Menge der KSrnehen nimmt mit dem Alter zu.

Bei Untersuchung der riberle~)enden Ganglien yon anderen Pulmo- naten haben wit gesehen, dab die einzelnen PigmentkSrnehen der Nerven- zellen der verschiedenen Arten in Form und Farbe differieren, selbst die Plasmastrukturen der einzelnen Arten sind verschieden.

Bei Arion circumscriptus sehen wit gelbe Pigmentgranula, gelbe 51- artige Tropfen und farblose Tropfen.

Bei einem zwei Jahre alten Limax ]lavus ist das gelbbraune Pigment in unfSrmigen Granulis enthalten. In Paraffinschnitten ist das Pigment nieht zu sehen, es wird durch die Behandlung herausgelSst.

Bei anderen Limaciden, so bei Zimax cinereon~ter W. und bei Lirnax gracilis Lu, Y., 15sen sich die gef~rbten Lipoide ebenfalls bei Paraffinein- bettung.

Bei Betrachtung junger rib erlebender Arion circumscriptus (Abb. 3) sind farblose oder seltener hellgelbe runde Tropfen imganzen Protoplasma der Nervenzelle zu sehen, die Tropfen sind drei- bis viermal so groB wie die grSl~eren KSrner bei Agriolimax agrestis. Es scheint, dal~ di e Tropfen sieh in Gestalt trod Form nur vorribergehend von den gelben Tropfen unter- .scheiden. Die gelben TrSpfchen sind meistens in der Naehbarschaft der Aehsenzylinder abgelagert.

Bei erwachsenem Arion circumscriptus sind die Tropfen intensiver gelb gef~rbt, auBerdem sind stellenweise dicke, gelbe Pigmentgranula zu sehen. Bei den Zellen~ in denen Granula abgelagert sind, finder man im Plasma eine geringere Anzahl heller Tropfen, welehe sonst bei jungen Tier~n dort, wo keine braunen Granula sind, in grSBerer Zahl auftreten.

Bei alten Ar4on circumscriptus (Abb. 4) sind im Protoplasma grol]e braune Pigmentgranuta enthalten. Diese Granula sind aus mehreren klei- hen Stricken zusammengesetzt. Farblose TrSpfchen sind wenig, gelbe 5fters zu linden. ,~

Im Gefriersehnitte zeigt das Pigment bei" alten Arion clrcumscriptus granulaartiges Aussehen. In Paraffinsehnitten ist das Pigment heraus- gelSst.

348 I. Szab5 und M. SzabS: Histologisehe Studien fiber den Zusammenhang

W~hrend der Untersuchung der lebenden Zelle unter dem Mikroskop konnten wit das Absterben der Zelle durch das starke HervorCreten der Kernst ruktur gut wahrnehmen. Die Beobachtung yon Protoplasma- einschliissen wurde nur so lange fortgesetzt, bis das Kerngeriist nicht deutlich zu sehen war. Bei schon abgestorbenen Zellen ist die Beobach- tung und Beurteilung der Einschliisse unmSglich.

Die Ganglien wurden in der KSrperfliissigkeit des Tieres untersucht. Am schnellsten waren die Zellen yon Agriolimax agrestis abgestorben, auch wenn die Preparat ion mit grSl~ter Sorgfalt vorgenommen wurde.

Bei Helix pomatia ist das Protoplasma ebenfalls kSrnig. Doch gehSren ~liese KSrnchen offenbar zur Grundsubstanz des Protoplasmas, es sind keine metaplasmatischen Gebflde. Diese KSrner schwimmen an manchen Stellen in einer gelblichen 51igen Fliissigkeit, welche metaplasmatisches Material ist. Diese gelbe Fliissigkeit scheint sich an einigen Stellen zu konzentrieren und es t r i t t hierbei ein kSrniger Niederschlag auf. Diese kleinen KSrner bilden aber nicht so gro~e Granula wie wir sie bei Limax /lavus beobachten konnten.

In den Ganglienzellen yon jungen Helix pomatia ist kein Pigment. I m Ansatzhtigel des Achsenzylinders der Riesenzellen ist etwas gelbe Fliissig- keit zu sehen. Mit dem Alter n immt der Pigmentgehalt zu.

In fixierten Pr~paraten yon alten Tieren fanden wir Niederschl~ge, welche aus l~nglichen kristallartigen KSrnchen bestanden, diese KSrnchen sind mit Pigment identisch. I m allgemeinen sind jedoch die Pigment- kSrnchen bei Helix pomatia eher rund.

Bei Eulota/ruticum sehen, die PigmentkSrnchen ~hnlich aus wie bei Helix pomatia, die KSrner haben auch hier eine ungleiche Gestalt, sind aber kleiner wie bei Helix pomatia.

Bei einer zwei Jahre und vier Monate alten EuIota mit Bouin Fixation und Paraffineinbettungist ganz helle s verschwommenes Pigment zu sehen.

Bei einer sechs Monate alten Eulota nach Formolfixierung ist noch kein Pigment zu sehen.

Bei.einer zwei Jahre und vier Monate alten Eulota im Geffierschnitt ist eine 51ige diffus verteilte Flfissigkeit zu sehen und auch kSrniges Pig- ment (Abb. 5).

Bei einer drei Jahre und sieben Monate alien Eulota, welche kurz vor Jhrem Absterben mit F0rmol fixiert und im Gefriersehnitt untersuch~ wurde, war an manchen Stellen so vie] Pigment vorhanden (Abb. 6), dal3 es glaublieh erscheint, dal~ solche Zellen zur Funktion nicht mehr f~hig sind und infolgedessen der Tod eintritt. M~3HLMA~ 1 und HXRMw 2 haben diese Erscheinung bereits besehrieben und als Todesursache des Tieres dieAtrophie der l~ervenzellen, oder unabh~ngig yon einem nachweisbaren

x MiiHLMANN, M,.: Ergebn. d. Anat. u. Entw. 27 (1927). 2 HARMS, J. W. : KSrper und Keimzellen. Berlin 1926.

der verschiedenen Alterserseheinungen bei Sehnecken. II. 349

Ausbleiben der Funktion der Nervenzelle oder vollkommenen Ausfall der- selben angegeben.

Dieser Tod ist, wenn die maximale Lsbensdauer erreicht wird, ein na- tiirlieher Tod. Ob in diesem Falle die vorerw~hnten drei Jahre und sieben Monate alte Eulota eines natiirliehen Todes gestorben ist, kann nieht mit Sieherheit angegeben werden. Mi~HLMA~ behauptet, da[3 bei chronisehen Erkrankungen sowie bei alten Individuen in den Nervenzellen Pigment in grofter Menge abgelagert wird. Naehdem KiiTNKEL 1 in Heidelberg bei Eulota/ruticum eine Lebensdauer yon 6--61/2 Jahren angibt, kSnnen wit, obzwar dieses alte Tier unser ~ltestes yon mehreren hundert Exemplaren war, doch nicht mit Sicherheit behaupten, ob es eines natiirliehen Todes gestorben ist.

Aus dem Gefrierschni• yon einem 3 3/~j~ihrigen Limax/lavus (Abb.7) ist ersichtlieh, daft die meisten Ganglienzellen stark mit Pigment beladen sind. Pigmentffeie Ganglienzellen sind nur selten zu linden, fast jede Zelle enthalt Pigment. Besonders die Pedalganglienzellen sind schwer mit Pigment beladen. Daft die Nervenzellen in diesem Zustande nicht mehr funktionsf~ihig sind, ist zu erwarten. 3 ~/~ Jahre ist ein sehr hohes Alter fiir Limax flavus. Ki~KELe gibt 21/e--3 Jahre als maximale Lebens- dauer fiir diese Tiere an. In unserer Zucht hatte auch nur dieses Tier ein so hohes Alter erreieht. Es ist vielleieht mSglieh, dab das Tier das hohe Alter dadurch erreichen konnte, weft in seiner Entwieklungsperiode waehstums- verhindernde Faktoren mitgespielt haben. Es wurde n~imlich wahrend seiner Wachstumsperiode mit einer zu groften Anzahl yon Individuen ge- meinsam in einem Gef~B gehalten. Es stand ihm also ein zu kleiner Le- bensraum zur Verfiigung.

Die Anh~ufung yon Pigment in der !~ervenzelle ist eine Erscheinung, welehe die Nervenzelle mit der Zeit sch~idigt und so zum Tode ffihrt. Dieses Tier starb eines physiologisehen Todes, obwohl wir auch patho- logische Veranderungen an ihm beobaehten konnten.

In den Ganglien yon jfingeren Limax ]lavus, z. B. bei einem ein Jahr und vier Monate altem Tier, enthalten die Nervenzellen nur selten Pig- ment, und dann aueh nur in geringem Matte.

Bei s~mtlichen untersuchten Tieren bemerkten wir, daft sich die Pig- mentschollen in den groftenZellen an bestimmtenTeilen des Protoplasmas anhaufen, w~ihrend sie in den kleinen Zellen eher diffus verteilt sind. In den versehiedenen Ganglien und in den einzelnen Zellen derselben ist das Pigment in ungleiehem AusmaB enthalten.

Wir untersuchten vergleiehend aueh einige Muscheln. Die l~erven- zellen yon Anodonta cygnea var. balatonica Hazay enthalten yon allen

1 Ki)NKEL, K. : Zur Biologie yon Eulota ]ructicum M~LL~R. Zool. Jb., Abt. Allg. Zool. u. Physiol. 45, 317 (1928).

2 KifNKEL, K.: Biologie der Lungenschneeken. Heidelberg 1916.

350 I. Szab6 und M. Szab6: Histologisehe Studien fiber den Zusammenhang

untersuehten Tieren am meisten Pigment. Bei diesem Tier fg]lt der Un- tersehied im Pigmentgehalt der einzelnen Ganglien auf. Schon mit freiem Auge ist es zu sehen, dab im Viszeralganglion vie1 weniger Pigment vor- handen ist als in den Zerebralganglien und Pedalganglien.

Wir wghlten die Pedalganglien als Vergleichsobjekt, um die Pigment- ablagerungen bei alten und jungen Tieren zu studieren 1.

Sehon beim jungen Tier enthalten die Zellen ziemlich viel Pigment, bei den etwas glteren ist dies noch in viel reichlicherem MaBe der Fall (Abb. 8). Bei alten Tieren entha| ten die Nervenzellen nicht mehr Pig- ment als bei den jungen Tieren, doch war Pigment stellenweise aus den Ze]len ausgetreten. Bei dem T~er, welches uns nach seinem guBeren Ha- bitus am ~ltesten erschien, beobachteten wir, dab Pigment aus den Zellen ausgetreten war, die Zellmembran zerst6rt und Pigmentk6rner an einzel- nen Stellen zwischen den Zellen in Gruppen angehguft waren (Abb. 9). Dies konnten wit an mit Sudan I I I behandelten Gefrierschnitten sehr gut sehen, da sich die Pigmentk6rner gut gefgrbt hatten. Die Pigmentk6rn- ehen yon glteren Tieren fgrbten sich mit Sudan I I I stgrker als bei jfinge- ten Individuen.

Das Pigment in den Zellen junger Tiere war gegen die Paraffineinbet- tung und die damit zusammenh~ngende Alkohol- und Benzolbehandlung weniger resistent als das Pigment bei alten Tieren.

Das Verschwinden des Pigmentes aus den Zellen infolge der mikro- technischen Prozeduren ist in erster Linie yon der Qualitgt und nur in geringem Grade yon der Quantitgt des vorhandenen Pigmentes ab- hgngig.

Beziehungen zwischen Wintersehlaf und Pigmentgehalt sind vielfach er6r te r t worden. Die Ansichten hierfiber variieren, einige Forscher be- haupten, im Frfihling mehr Pigment in den Nervenzellen beobachtet zu haben und ffihren diese Erscheinung auf Wirkung des Winterschlafs zu- rfick 2.

�9 Wir hoffen, dab es uns gelingen wird, im Laufe unserer weiteren Un- tersuchungen durch genaues Studium der Pigmentablagerungen in den Nervenzellen der verschiedenen 1Kollusken einige Klarheit fiber Zu- sammenh~nge zwischen den verschiedenen Alterserseheinungen zu ge- winnen.

Zum SchluB sei uns gestattet, Herrn Prof. Dr. J . GELEI in Szeged und Herrn Prof. Dr. W. KOLMER in Wien ffir ihre freundliche Unterstfitzung" und F6rderung unserer Arbeit unseren wiirmsten Dank auszudrficken. Herzlichen Dank aueh Frau Dr. MART~A KOLINER ffir ihre Bsihilfe.

1 ])as Alter wurde nach Gr6Be und Schalendicke geschgtzt. Kudzu., H.: Z. f. wiss. Zool. 119, 26--203 (1919).

�9 verschiedenen Alterserscheinungen bei Schneeken. H. 351

Zusammenfassung. Die Nervenzellen der verschiedenen Molluskenarten zeigen in ihrer

Plasmastruktur keine ~-bereinstimmung. Auch sind die mit dem Alter entstehenden metaplasmatisehen Gebitde des Protoplasmas versehiede.n.

Aus den vorliegenden Untersuchungen und aus unserer friiheren Ar- beit fiber Bindegewebsvermehrung und Atrophie geht hervor, dab Pig- ment~nh~ufung in Ganglienzellen und Bindegewebszunahme "bei dem- selben Tier voneinander unabh~ngige Erseheinungen sind, die mit zu- nehmendem Alter immer starker hervortreten. B~ide Ver~nderungen seh~digen offenbar den Organismus, beeintr~ehtigen seine Vitalit~t und fiihren sehliel~lieh den Tod des Tieres herbei.

Der Beginn der Altersatrophie ist von der Bindegewebszellenzu- nahme unabh~ngig. Ob die atrophisehen Erscheinungen aueh ohne vor- hergehende Pigmentanh~ufung in den Ganglien auftreten wiirden, konnte auf Grund der bisherigen Untersuchungen noeh nieht festgestellt werden.