Acta h istoohem . na. 55, S. 225-240 (1976)

Zen trallabor fur Gehirnfors chung del' B ulgarisch en Akademie del' Wi ssenschaften

(Direktor : Prof. D r. E. ATZEV)

un d I nstitut fur Morphologi c del' B ulgarisehen Akademie del' \ Vissens eha ften

(D irektor : Prof. Dr. 1. GORANOV)

Histochemischer Nachweis der Aminot r ansferas en

VI. Quantitative histo chemische und biochemische Untersuchungen iiber dieAspartat- und Alaninaminotransferasen und die Aminotransferasen der aroma­

tischen Aminosiiuren in Rattenorganen wiihrend der Entwicklung

Histochemical evidence of aminotransferases

VI. Quantitative histochemical and biochemical investigations of aspartate- ,alanine- and aromatic aminotransferases in the rat organs during development

Von I WANKA LOLOVA und A N GEL DlKOW

Mit 5 Abbi ldungen

(Eingegangen am 28 . .ful i 1975)

Zusammenfassung

Quantitativ h istoehemiseh verfolgt wurden di e Vcranderungen in del' Ak t ivit a t und im I soen zym ­

muster von Aspartat-, Alanin-, Tyrosin- , Phenylalanin- und Tryptophanaminotransferasen in Ratten­

organo n wahrend d el' Entwicklung. Beobachtet wurde eine well enartige Zu nah m e del' Aktivitat del'

untersuohten Aminotransferasen in del' Leber, im Gehirn, in H erz- und Skelet m us kel un d in del'

Niere . Trotz d el' Differenzen in den Veranderungen del' E nzymaktivitiit d el' Aspartataminotrans­ferase beobachtet man in den ein ze lnen Organen eine a llg emeine Tcndenz : di e Ztmahme del' Aktivitatbis zum 7. Tag naeh del' Geburt, eine Abnahme nach di esem Zeitpunkt und eine erneu te Zunahme

naeh dem 14. Tag bis zum Niveau d el' Aktivitat bei ausgew aehsenen 'I' ieren. Eine wesentliehe Zu ­nahmo d el' Akt.ivitat, der Alaninarninotransferase wurdo in del' spaten postnata len Periode beob­

achtet. Wnhrend del' Unters chied in del' Aktivitat del' Aminotransferasen del' aromafischen Amino­

sauren in den Organen d el' Embryonen unwesentlieh war, so waren di e Veriinderungen de l' Aktivitatdiesel' Enzyme in del' post n a t a len Entwiekhmg verschieden,

D ie Anzahl und die Tn tensit a t d ol' I soenzymfrakt ionen del' Aspartat- und Alanina .minotrans­

ferasen ne hmen im Entwicklungsprozel3 zu. Irn Isoen zy m m uster del' Aminotransferasen del' aromat i­

schen Aminosauren in den Embryonen wurden nach Anzahl und Intcnsitat gl eiche Fraktionen di esel'

E nzyme beobachtet . Diese Ahnlich keit in del' Entwick lung bezieh t sic h n ur auf d ie kathodisehen

Isoen zyme, bei de n an odisc he n Fraktionon del' Tryptophanaminotransferase a bel' treten U nterschiede

auf.

Summary

T h o activit y of the aspartate -, al anine-, tyrosme-, phen y lalanine- and t ryp toph ane aminotrans­ferases in the rat organes in developmen t have been investigated by quant itative h ist ochemica l

m ethods. The isoenzymes have al so been exam ined . The variable increase of the aminotransferase

activi ty h as been observed in t he liver , brain, heart, skele t a l muscle and k idney. I n sp ite of the

226 1. LOLOVA und A. Drxow

differences of the aspartate aminotransferase activity in the organs, the increase up to the 7th post­natal day, the reduction after that and the repeated increase after" the 14th day reaching the levelof the adult animals is evident as a common trend. A considerable increase of the alanine amino­

transferase activity has been observed in the late postnatal period. While the difference in the ac­

tivity of the aromatic aminotransferases in the embryonic organs is small, the changes of the 3 en­zymes are different in the postnatal development.

The number and the intensity of the isoenzymes of the aspartate- and alanine aminotransferases

increase in the development. The isoenzyme spectrum of aromatic aminotransferases in the embryoproves an equal in number and intensity of fractions. In the development this similarity is pre­

served only with regard to cathode isoenzymes, while with anode once some differences appear.

Einleitung

Wie bekannt, sind in den wachsenden Geweben eine verstarkte Proteinsynthesesowie auch eine erhohte Konzentration der Aminosauren zu beobachten (CHRISTEN­SEN und CLIFFORD 1963, LAJTHA und PICCOLI 1971). In bezug auf den Aminosauren­wechsel der Entwicklung wurde eine Reihe biochemischer Untersuchungen uber dieAktivitat einiger Aminotransferasen durchgefuhrt. Es handelt sich hauptsachlich urndie Aspartat- und Alaninaminotransferasen (NAKATA et al. 1964, YEUNG und OLIVER1967, HERZFELD und GREENGARD 1971, SNELL und WALKER 1972) und weniger urndie Aminotransferasen der aromatischen Aminosauren (OSAWA et al. 1972, PITOTet al.1972, IWASAKI et al. 1973, MACAIONE et al. 1973). Die meisten Untersuchungen warenauf die Veranderungen der Aminotransferasenaktivitat in der Leber gerichtet, wah­rend diese in den anderen Organen wenig vertreten sind. Das Isoenzymmuster dieserAminotransferasen in der Entwicklung ist nur in einzelnen Arbeiten uber die Aspartat­aminotransferase betrachtet worden (SHRAWDER und MARTINEZ-CARRISON 1973).

In der vorliegenden Arbeit untersuchten wir mittels quantitativen histochemischenMethoden die Veranderungen der Aktivitat sowie das Isoenzymmuster der Aspartat­aminotransferase (E. C. 2. 6. 1. 1), der Alaninaminotransferase (E. C. 2.6.1.2), derTyrosinaminotransferase (E. C. 2.6.1.5), der Phenylalaninaminotransferase und derTryptophanaminotransferase (E. C. 2.6.1.27) in einigen Rattenorganen wahrcnd derspaten embryonalen und postnatalen Entwicklung.

Material und Methoden

Quantitative histochemische Untersuchung

Untersucht wurden Leber, Gehirn, Herz, Niere und Skeletmuskel von 17 bis 18 Tage alten Em­

bryonen und von 1, 7, 14,21, und 30 Tage alten Ratten. Das Material wurde in trockenem Eis tief­

gekiihlt. Mit einem Korkbohrer wurde ein Zylinder mit 4 mm Durchmesser vom bestimmten Organ­

gebiet herausgeschnitten: vom rechten Teil der Leber, von der Kammermuskulatur des Herzens,von gleichen Teilen der Rinde und der Medula der Niere und vom M. tibialis anterior. Das Materialvom Gehirn umfaJ3te Cortex cerebri und Cornu Ammoni wegen ihrer gemeinsamen Herkunft vom

Telencephalon und der ahnlichen Morphologie und Enzymart der darin liegenden Neuronen (KATO

and LOWRY 1973). Da das Material von einigen Organen der Embryonen und der 1. Tag jungenTieren nicht ausreichte, so wurde solches von einigen Embryonen und Neugeborenen entnommen,die von ein und derselben Mutter stammen. Die weitere Bearbeitung des Materials, der histochemi­

sche Nachweis der untersuchten Aminotransferasen und die quantitative Bestimmung ihrer Aktivititt

H istochem isch er Nachweis de l' Ami notransfera sen, VI. 227

sin d in unseren vo rhe rgehe nde n Arbeiten beschrieben (DIKOW und LOLOVA 1974, LOLOVA, DIKOW und]\b ADJOVA 1975). Di e Enzymaktivit a t ist in pl1I Forrnaza n pro pg Gewebeeiwei 13 pro m in be i 37 °Cdargestellt, Del' \Vert jeder Messung ste llt di e D ifferenz zwisch en del' vollen P rob e (Inkubation imMed ium m it vo llem Be stand) und del' K on trollprob e (Inku bation im "Medium ohne Substra t) dar.

D el' l\fitt elwer t del' Kontrollproben ist in den ver sch iede nen Entwicklungsstad ien nich t gleich , dochgrofler bei den jungeren Tieren. D a sich d ie vo m bestimm t en Schnitt ex t rahier te F ormazanmen geauf di e Eiwei13men ge im Nebensch nitt bezi eht, zogen wir in Betrach t , dal3 da s Verhaltn is zwische n

Enzym - und Gewebeeiwe iO bei den jungen Ti eren groJ.ler ist a ls bei den ausgewachsenen R ut ten,di e mehr Eiwei13 zum Strukturaufb au besitzen , Gleiehzeitig ist die a bsolute Eiwei13menge in den

waehsenden Tieren kl einer wegen des grofleren F liissigkeitsgehalts. Desh a lb h aben wir bei de n Be­

rechnungen auch das Verh1i.lt ni s zwischen dem EiweiO del' ausgewaeh senen und del' j iingeren 'I'iere

in ein und demselben Volurn en ber iicksich t igt , womit wi r d ie erhaltenen W erte korrigi erten.

Unter su chung des I s oe n zymmu s t er s

Di e I soenzyme del' von uns unt er su ch ten Am in ot ransferasen in del' Leb er und im Oehirn v on

17 bis 18tagigen Embryonen, sowie von I, 14 und 30 Tage alton Tieren wurden elektrophoretischau f Cellogel Streifen (Fa. Serva , H eidelber g) mit Tris-Glycin-Puffer pH = 8,9 getrennt. Diesel' Puf­

fer er laubte eine bessere Trennung del' I soenzymfraktionen als elas von uns fruhe r gebrauchte 'I'ris­Phosphat-Puffer mit pH = 7,8 (L OLOVA und DIKOW 1975). Di e Darste llung de l' Isoenzyme del'

Aminotransferasen erfolgte nach del' von uns besch ri eb en en Methode.

Ergebnisse

Aspa r t a ta m inotransfer a s e

Bei del' quantitat iven histochemischen Untersuchung (Tab elle 1 und Abb. 1) zwischendem 17. bzw. 18. Tag der Embryona1entwicklung und dem 1. Ta g na ch del' Geburtsinkt die Enzymaktivitat in del' Leber , im Gehirn, im H erz- und im Skeletmuskel.Nu l' in del' Niere erhoht sich die Aktivitiit in diesel' Periode, um dann bis zum 7. Tagwieder zu sinken . In den iibrigen Organen ist sie am 7. Tag mehr oder weniger erhoht ,In del' Leber , im Gehirn und im H erzen sinkt die Aktivitiit zwischen dem 7. und dem14. Tag bis zu den Werten von Embryonen oder Neugeborenen . In del' Niere undim Skeletmuskel behalt sie das glciche Niveau. Vom 14. bis zum 21. Tag wird in allenuntersuchten Organen ein Steigcn del' Aktivitiit dieses Enzyms beoba chtct. Sie nahertsich im Gehirn, im H erzen , in dcr Niere und im Skeletmuskel del' Aspartatamino­transferasenaktivitiit del' ausgewachsenen Tiere. Nur in del' Niere steigt die Aktivitiitau ch nac h dem 21. Tag weiter .

1m I soenzymmuster del' Asparta.taminotransferase (Abb . 2, A, B, C, D-a) von derLeber del' Embryonen werden 2 intensive Fraktionen beobachtet , die eine mit anodi­scher und die andere mit kathodischer Beweglichkeit. Am 1. und 14. Tag nach derGeburt treten 2 andere I soenzyme auf, von denen das cine anodisch zur Startlinieliegt und das andere sich im kathodischen Teil des Zymogramms befindet. Am 30. Tagve rstarken diese Fraktionen ihre Intensitiit, und das I soenzymmuster der Aspartat­aminotransferase ist diesem in der Leber der ausgewachsenen Ratten fast gleich(Abb. 3, A - a).

Im Gchirn charakterisier t sich da s I soenzymmuster del' Aspart ataminot ransferase(Abb. 4, A, B, C, D - a) in allen Entwicklungsstadien durch 1 anodische und 1 katho-

I. L OL OVA und A. DIK OW228

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Abb. 1. Graphische Darstellung der Veriinderungen in der Ak ti vita t der Aspartataminotransferase(-) und der Alani naminot ran sferase (_... _-) in R attenorganen wahrend der Entwick lung .

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230 1. LOLOVA und A. Dncow

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Abb. 2. Isoenzymmuster der Aminotransferasen in der Rattenleber wahrend der Entwicklung.A bei 17- bis 18tagigen Embryonen ; B bei Itagigen Tieren ; 0 bei 14tagigen Ti eren; D bei 30tagi­

gen Tieren.a Aspartat-; b Alanin-; c Tyrosin- ; d Phenylalanin- und e Tryptophanaminotransferasen.

Hist och emischer Nach weis der Ami notra nsferasen, VI. 231

B

a h c .d eAbb . 3. I soenzymm us ter der Aminotransferasen in der Leber (A) un d im Gehirn (B) be i a usge wac h ­

senen R a tt en. a , b, c, d und e : siehe Abb. 2.

dische F rak t ion . AuBerdem fin det man 3 bis 4 anodische Fraktionen , die eine schwacheIntensit iit haben und nicht scharf abgegrenzt sind . Da sich diese auch bei anderenvon uns un tersucht en Aminotransferasen beobacht en lassen , handelt es sich wahr­scheinlich urn unspezifische I soenzyme der "nothing dehydrogenase".

Al an in amino transfera s e

Die Veriinderungen in der A ktivitiil der Alaninaminotransferase (Tabelle 1 undAbb. 1) haben in den untersuch ten Organen viel gemeinsa mes rniteinander. Zwischendem 17. und dem 18. Tag del' E m bryonalent wicklung und dem 1. Tag nach del' Ge­burt sind die Veriinderungen gering und iiuBern sich im Sinken (Leber , Gehirn undSkeletmuskel) oder in geringfugigem Steigen (Niere und H erz) del' Enzymaktivitat.Yom 1. Tag nach der Geburt bis zum 14. Tag steigt die Aktivitat in allen untersuchtenOrganen standig. Wiihrend man bei der Leber und beim H erzmuskel zwischen dem14. und dem 21. Tag ein leichtes Sin ken del' Enzymaktivitat beobachtet, so steigtsie im Gehirn, in del' Niere und im Skeletmuskel weiter an. Nach dem 21. Tag vondel' Geburt an geziihlt ste igt die Akti vitat und erreicht die cin es erwachsenen Tieresin del' Leber , im Gehirn und im Herzmuskel, wahrend sie in der Niere und im Ske let ­muskel keine Veriinderungen meh r aufweist.

I rn I soenzummuster del' Alaninaminot ra nsferase (Abb. 2, A, B, C, D - b) werdenwahrend del' Entwicklung del' R at te Veranderungen beobacht et. In del' embryona lenLeber sind 5 nichtdifferenzierte a nodische I soenzyme vorha nden. Am 1. Tag na chdel' Geburt sind es nul' noch 3 Fra ktionen , von denen die mi t del' schnellst en Beweg-

1tl Acta hlst ochem, na. 55

232 1. LOLOVA und A. DIKOW

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a b c d e8

Abb.4. Isoenzymmuster der Aminot.ransferasen im Rattengehirn wahrend der Entwicklung. Die

Bezeichnungen sind wie in Abb. 2.

Histochemischer Nachweis der Aminotransferasen, VI. 233

1ichkeit auch die intensivste ist. Am 14. und am 30. Tag nach der Geburt verschwindetdie mitt1ere Isoenzymfraktion, und die anderen 2 erhohen ihre Intensitat. Erst beimerwachsenen Tier tritt eine neue Fraktion auf, die sich in der Nahe der Start1iniebefindet (Abb. 3, A - b). Das Isoenzymmuster der A1aninaminotransferase im Gehirnder Embryonen (Abb.4, A, B, C, D - b) sowie der 1 Tag alten Tiere ergibt 5nichtdifferenzierte Fraktionen. Am 14. Tag nach der Geburt tritt 1 neue Fraktion

auf, die am 30. Tag an Intensitat zunimmt. Diese Fraktion wird bei erwachsenenTieren sehr intensiv, wahrend die iibrigen 5 Isoenzyme verschwinden (Abb, 3, B - b).

Aminotransferasen der aromatischen Amin os a.ur en

Leber. Quantitative histochemische Untersuchung (Tabelle 2 und Abb. 5)Bei 17- bis l Stagigen Embryonen wird der hochste Wert der Enzymaktivltat bei

der Tryptophanaminotransferase beobachtet, wahrend die Aktivitat; der anderen2 Aminotransferasen schwacher und untereinander fast gleich ist. Zwischen dem

17. Tag derembryonale Entwicklung und dem 1. Tag nach der Geburt steigt die Aktivi­tat bei den Phenyla1anin- und Tryptophanaminotransferasen stark an, wahrend sie

bei der Tyrosinaminotransferase fast unverandert bleibt. Am 7. Tag steigt die Aktivi­tat bei diesen 3 Aminotransferasen an, was besonders stark bei der Tryptophanamino­transferase ausgepragt ist. Am 14. Tag nach der Geburt verandert sich die Aktivitat

der Phenylalaninaminotransferase im Verg1eich zum 7. Tag nicht, wahrend sie beiden anderen 2 Aminotransferasen vermindert ist. Ab dem 21. Tag nach der Geburtwird bei den Tyrosin- und Pheny1alaninaminotransferasen ein starkes Ansteigen derAktivitaf beobachtet, die das Niveau bei ausgewachsenen Ratten erreicht. Bei der

Tryptophanaminotransferase nimmt die Aktivitat bis zum 30. Tag Ieicht zu, wobeisie bei ausgewachsenen Tieren wieder so wie am 21. Tag nach der Geburt ist.

Die Tyrosin-, Phenylalanin- und Tryptophanaminotransferasen in der Leber(Abb.2, A, B, C, D - c, d, e) gaben in ihrem Isoenzymmuster bereits am 17. bzw.18. Tag der Embryonalentwicklung je 1 gut ausgepragte kathodische Fraktion und2 bis 3 anodische Fraktionen. Wahrend es am 1. Tag nach der Geburt bei diesen3 Aminotransferasen keine deutlich ausgepragten Veranderungen gibt, tritt am 14. Tageine anodisch an der Startlinie liegende Fraktion auf. AuBerdem wird bei der Trypto­phanaminotransferase eine weitere Isoenzymfraktion beobachtet, die an der Anoden­

seite des Zymogramms 1iegt. Am 30. Tag nach der Geburt b1eibt das Isoenzymmusterder 3 Aminotransferasen unverandert, und erst bei den erwachsenen Tieren tritt bei

der Tryptophanaminotransferase noch cine Isoenzymfraktion auf (Abb. 3, A - c,

d, e).

Gehirn

Bei 17- bis 18tagigen Embryonen ist die Aktivitiit der Tryptophanaminotransferaseungefahr zweimal niedriger als die der Tyrosin- und Phenyla1aninaminotransferasen(Tabelle 2 und Abb. 5). Bis zum 1. Tag nach der Geburt nimmt die Aktivitat der3 Aminotransferasen 1eicht ab, und am 7. Tag sowie am 14. Tag nimmt sic wieder zu,

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234 I. LOLOVA und A. DIKOW

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Ab b. 5. Graphiseh e Darstellung del' Ver iinderungen in del' Ak tivita t der Tyrosinaminotransferase

( - ), der Phenylalaninuminotransferaso (- . . - - - -) und der Tryptophanaminotrans ferase (-) inRattenorganen wahrend del' Entwicklung.

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1. LOLOVA und A. DIKOW

In den weiteren Entwicklungsstadien ist das Ansteigen der Aktivitat bei diesen Ami­notransferasen untersohiedlioh. Bei den Tyrosin und Tryptophanaminotransferasensteigt die Aktivitat bis zum 30. Tag, nachdem sie beim ersten Enzym sinkt unddas Niveau wie bei ausgewachsenen Tieren erreicht. Bei del' Tryptophanaminotransfe­rase ist die Differenz zwischen del' Aktivitat am 30. Tag und erwachsenen Tierengering. Die Aktivitat del' Phenylalaninaminotransferase erreicht das Niveau del' aus­gewachsenen Tiere am 14. Tag.

Im Isoenzymmuster del' Aminotransferasen del' aromatischen Aminosauren im Ge­hirn (Abb. 4, A, B, C, D - c, d, e) del' Embryonen und am 1. Tag nach del' Geburtwerden je 5 Fraktionen - 4 anodische und 1 kathodisehe - festgestellt. Am 14. undam 30. Tag nach del' Geburt verstarkt sich die Intensitat del' Kathodenfraktion beiallen Enzymen, und nur bei del' Tryptophanaminotransferase ist eine anodisehe Frak­tion sehr intensiv. Bei ausgewachsenen Tieren erreicht die Intensitan del' Kathoden­fraktion diesel' 3 Aminotransferasen ihr Maximum (Abb. 3, B - c, d, e).

Herz (Tabelle 2 und Abb. 5)Im Herzen von 17- bis 18tagigen Embryonen ist die Aktivitat del' Phenylalanin­

aminotransferase am niedrigsten, wahrend die anderen 2 Enzyme fast die gleicheAktivitat haben. Am 1. Tag nach del' Geburt steigt sie parallel bei del' Phenylalanin­und del' Tryptophanaminotransferase an. Am 7. und am 14. Tag nach del' Geburtwird die Aktivitat del' Tyrosinaminotransferase erheblich hoher. In den spaterenStadien del' Entwicklung verandern sich die Werte bei Phenylalanin- und Trypto­phanaminotransferasen bis zum 21. Tag unwesentlich. Danach erreichen sie allmah­lich das Niveau der ausgewachsenen Ratten. Die Aktivitat der Tyrosinaminotrans­ferase nimmt am 21. Tag ab und erreicht am 30. Tag das Niveau del' erwachsenenTiere.

Niere (Tabelle 2 und Abb. 5)In 17- bis 18tagigen Embryonen ist die Aktivitat. del' Tyrosinaminotransferase

sehr niedrig, wahrend sie sich bei del' Tryptophanaminotransferase kaum von del'ausgewachsener Ratten unterscheidet. In den nachsten Untersuchungsstadien ver­andert sich die Aktivitat del' 3 Aminotransferasen verschieden. Am wesentlichstensteigt sie bei del' Tyrosinaminotransferase an, mit Ausnahme am 21. Tag. Bei del'Phenylalaninaminotransferase verstarkt sich die Ensymaktivitat allmahlich, und beidel' Tryptophanaminotransferase schwanken die Werte bis zum 21. Tag in engenGrenzen und fallen nach einer Zunahme am 30. Tag steil bis zum Niveau del' Aktivi­tat bei den erwachsenen Tieren abo

Skeletm uskel (Tabelle 2 und Abb. 5)In 17- bis l Stagigen Embryonen ist die Aktivitat. del' Tyrosinaminotransferase

am niedrigsten. Sie nimmt bis zum 1. Tag nach del' Geburt zu. Die Aktivitat, del'anderen Aminotransferasen verandert sich in dies em Zeitabschnitt unwesentlich. Am14. Tag nach del' Geburt wird eine Zunahme del' Enzymaktivitat von Tyrosin- und'I'ryptophanaminotransferasen beobachtet bis zu Werten, die etwas groG"'l' sind alsbei ausgewachsenen Tieren, worauf die Aktivitat allmahlich wieder sinkt. Bei del'

Histoehemiseher Nachweis del' Aminotransferasen, VI. 237

Phenylalaninaminotransferase steigt die Aktivitat bis zum 30. Tag. Dann nimmt sieschwach ab und erreicht das Niveau der ausgewachsenen Tiere.

Diskussion

Bei del' Besprechung unserer Ergebnisse muLl beriicksichtigt werden, daLl ihr Vergleich mit den

bisherigen, vorwiegend biochemischen Angaben mit Schwierigkeiten verbunden ist, VOl' allem wegen

del' prinzipiell verschiedenen Untersuchungsmethoden. AuLlerdem verandert sich bei del' Unter­

suchung von Organen mit heterogener Struktur (wie z. B. das Gehirn) die Enzymaktivitat in ihren

einzelnen Gebieten verschieden, was sich auf die Untersuchung del' Homogenate des Organs aus­

wirkt. Einige biochemische Untersuchungen behandeln die Veranderungen del' Aspartataminotrans­

feraeeaktivitat wahrend del' Entwicklung (NAKATA et al. 1964, YEUNG und OLIVER 1967, HERZFELD

und GREENGARD 1971). Dabei bestimmen die Autoren getrennt die Aktivitat del' mitochondrialen

und del' cytoplasmatischen Fraktion dieses Enzyms, jedoch widersprechen sich die von ihnen er­

haltenen Ergebnisse. Mit del' quantitativen histochemischen Methode ermittelten wir die gesamte

Enzymaktivitat del' Aspartataminotransferase, und deswegen ist del' Vergleich mit den biochemi­

schen Angaben nul' relativ. Die Dynamik del' Veranderungen dieses Enzyms bei unserer Untersu­

chung nahert sich am meisten del' von YEUNG and OLIVER (1967) gefundenen Aktivitat. Die bio­

chemisohen Untersuchungen von HERZFELD und GREENGARD (1971) zeigen, daLl die Veranderungen

del' Aspartataminotransferaseaktivitat wahrend del' Entwicklung in den verschiedenen Organon

nioht gleieh sind, was im Zusammenhang mit dem Verhaltnis des eytoplasmatischen und des mito.

chondrialen Isoenzyms steht sowie auch mit dem EinfluLl hormonaler Faktoren. Wir stellten gleich­

zeitig eine Differenz in den Veranderungen del' Enzymaktivitat bei den untersuchten Organon fest,

obwohl auch eine gewisse allgemeine Tendenz in diesen Veranderungen zu bemerken ist, Sie auLlert

sieh durch einen wellenartigen Verlauf del' Vcranderungen in aamt.lichen Organen, von denen am

typischsten die Zunahme del' Enzymaktivitat am 1. und am 7. Tag nach del' Geburt ist, gefolgt von

einer Abnahme del' Aktivitat und wiederum einer allmahliehen Zunahme vom 14. Tag an bis ZUlli

Niveau del' ausgewachsenen Tiere. Diese allgemeine Tendenz fur die Leber, die Niere und fiir die

graue Substanz des Ruckcnmarkes ist in del' Entwicklung auch bei anderen Enzymen festgestellt

worden (LUINE und KAUFFMAN 1971). Die Zunahme del' Aktivitat del' Aspartataminotransferasenach dem 14. Tag (von del' Geburt an gerechnet kann auch durch die Verwendung eines groLlen Teils

von Aspartat und Glutamat als Intermedienten des Krebs-Cyclus erklart werden (VAN DEN BERGet a1. 1969), del' als Energiequelle im Laufe del' Entwicklung immer wichtiger wird. Es konnte fest­

gestellt werden (AMORE und BONATIVA 1965), daLl mitoehondriale und cytoplasmatische Fraktiondel' Aspartataminotransferase ihre Aktivibat im Gehirn wahrend del' Entwicklung erhohen und daB

sie beiamgewachsenen Tieren 4mal hoher ist als bei Neugeborenen. Bei unserer Untersuchung fanden

wir eine 3mal hohere Aktivitat im Gehirn del' Ratte VOl' als bei Neugeborenen.

Unsere Angaben iiber die Veranderungen in del' Akt.ivitat del' Alaninaminotransferase in del'

Leber stimmen mit den Ergebnissen von YEUNG nnd OLIVER (1967) sowie SNELL und WALKER (1972)

uberein, was die wesentliche Zunahme im spaten postnatalen Stadium anbelangt. Eine Zunahme

del' Enzymaktivitat in diesel' Periode haben wir aufler in del' Leber auch im Herzen und in del' Niere

beobachtet, wahrend dies im Gehirn viel schwaoher ausgepragt ist, Del' Zusammenhang zwischen

del' niedrigen Aktivitat. del' Alaninaminotransferase in del' Sauglingspcriodo und ihrer spaten post.

natalen Zunahme einerseits sowie dem Aminosaurestoffweehsel, del' Proteinsynthese, dem Stoff­

wechsel del' Glucose und des Glycins andererseits ist von SNELL und WALKER (1972) grundlich be­

sprochen worden. Berucksichtigen muLl man auch, daLl die Alaninaminobransferase eine wichtige

kontrollierende Rolle uber das sich im Entwieklungsprozeld verandernde Gleichgewicht zwischen

dem Krebs-Cyclus und del' Glucolyse ausiibt (SALGANIKOFF und DE ROBERTIS 1965).

Wir haben keine parallelen Vcrandcrungen del' Enzymaktivitat zwischen den Alanin- und Aspar­

tataminotransferasen in del' Leber gefunden, wie sie NAKATA et a1. (1964) feststellen. In allen von

238 I. LOLOVA und A. DIKOW

uns untersuchten Organen wunle eine allmahliche Zunahme del' Aktivitiit del' Aletrinarnirrot.ransfeeaae

vorgefunden, die nach dem 7. Tag post partum sowie bei den ausgewachsenen Tieren hohere Werte

als die del' Aspartataminotransferase aufweiat. Eine Erkliirung fur das Fehlen einer Ubereinstim­

mung mit den bis jetzf bekannten bioohernischen Angaben ist in del' von uns angewandton quant.ita­

tiven histoehemischen Methode zu suchen, eine Frage, die in einer vorhergehenden Arbeit besprochen

ist. (LoLOVA et. 801. 1975). Es ist interessant., daB auch MARTINEZ-RoDRWES (1974), der eine prinzipiell

unterschiedlliche histochemische Methode zur Untersuchung cler Aspartataminotransferaseaktiyitiit

im Kleinhirn anwenclet, zu iihnlichen Schlnssen kommt, da er eine schwache Akt.ivit.at in den JS'fl).l­

roncnkorpern feststellt, in denen sich 90 % des Glutarnats auf dem \Vf'1;( del' Transaminierung meta­bolisiert,

Wahrend wir in cler embryonalen Leber je eine kathodische und eine anodisehe Isoenzymfraktion

der Aspartataminotransferase beobachteten, traten im Laufe del' Entwir-klung neue Fraktionen auf

wobei einige von ihnen auch ihre Intensitat erhohten. Diesel' Befund stimmt mit den Angaben von

SHRAWDER und MARTINEZ-CARRION (1973) nicht iiberl'in. Diese Autoren finden in del' Leber von

Kiicken Vcranderungen in der Intensitat, abel' nicht in del' Anzahl del' Isoenzyme del' Aspal1tat.

aminotransferase, was auf die Tierart zuruckzufuhren ist., Das Isoenzymmuster cler Alaninamino­

transferase weist in der Entwicklung wesentliche Unterschiede im Vergleich zu den ausgcwachsencn

'I'ieren auf. Es fallt, auf, daB die Isoenzymmuster der Aspartat- und Alaninaminotransfera.sen in der

Leber und im Gehirn in den Anfangsstadien der Entwicklung iihnlich sind, wahrend in der spaten

post.natalen Periode und beim ausgewachsenen Tier Isoenzymfraktionen auftreten, die charakter­

istisch fiir ein gegebenes Organ sincl.

In den Veranderungen del' Aminotraneferaseakt.ivitstt, del' aromatischen Aminosauren werden

einige Besonclerheiten beobachter. In den untersuchten Organen von 17- bis 18tagigpn Ernbryonen

ist die Differenz in der Akt.ivitat der 3 Enzyme nicht groB. Dies sowie gleiche Anzahl und Intensitat

del' Isoenzymfraktionen bei den :3 Enzymen weisen darauf hin, daB keine Subst.ratspezif'itat bei

diesen Arninot.ransferasen in den Embryonalgeweben vorliegt. Solehe Veranderungen in del' Sub­

stratspezifitat sind auch bei ancleren Enzymen festgestellt worden (WALKER 1963, DIKOW undZWETANOVA 1969). Vergleichen wir die Verandcrungen del' Aktivit.at diesel' Enzyme, so zeigt die

Pheny1a1aninaminotransferase in allen untersuchten Organen eine gleichmiiBige Zunahrue. Die Ak­

t.ivitdt del' Tryptophanaminotransferase erreicht am 14. Tag nach der Geburt Werte, die denen bei

erwachsenen Tieren nahe Jicgen, und variiert in den nachsten Stadien wenig. Die stiirksten Schwan­

kungen werden bei del' 'I'yrosinarninot.ransferase beobachtet. Unsere Angaben iiber die Zunahme del'TyrosinaminotransferaseaktivitiH, in del' Rat.tenleber zwischen 14. unci 21. Tag nach der Geburt

stimmen mit den Ergebnissen von OSAWA et al. (1972) und PITOT et 801. (1972) iiborein. Es fallt auf,

daB die Vcranderungen der Aktivitiit dieses Enzyms in del' Leber starker sind und sich von denen

in den anderen untersuchten Organon unterscheiden. Das kann von verschiedenen Formen des

Enzyms (Isoenzyme) verursaeht sein , clie ungleich in clen verschierlenen Organen vertreten sind

(IWASAKI et al. 1973) unci die sich unterschiedlich von Hormonen und anderen Fakt,ort"n beeinflussen

lassen. Die untersehiedlichen \Verte und die tmgleiehe Dynamik del' Veranderungen dt"r Aktivitiit

del' Aminotransferasen del' aromatisphen Aminosauren in allen Organon unterstiitzen den Stand­

punkt einiger Autoren (TA:'JGEN et 801. 1965, GEORGE unci GABAY 1968) iiber die All\\'esenh"it spezifi­

scher Aminotransferasen dpr aromatischen Aminosiiuren in der Leber und im Gehirn. Diese Autoren

nehmen an, claB auph in clen ancleren Organen solehe spezifische Aminotransferasen vorhanden sind.

Es ist typisch £iiI' clas ISOE'llzymmuster del' Aminot,ransferasen del' aromatischpn ..\minosiiuren in

der LeboI' und im Gehirn von Ratten, daB wiihrend der Entwicklung die Isoenzyme del' Tyrosin.

und Pbenylalaninaminotransfel'llsen nul' ihre Intpnsitiit vpriindern unci bei der Tryptophanamino­

transferase 1 bis 2 neue Fraktionen auftretE'll, die :;pezifisch fiir diE'ses Enzym sind. DiE'S kanJl lI-ls

weiterer HinwE'i:; auf einE' spezifisphp Tryptophanaminotransferasp betrachtet werden. Aus dem fSO­

enzymmustpr diesel' Aminotransferasen ist zu entnohmen, daB ihre kathodischen Isoenzyme (von

mitochondrialer Het'kunft) fiit' aile 3 Enzyme gleich lind dip Diffet'pnzen nul' in den anodisehen Frak.

tionen (von cytoplasmatiseher Herkllnft) vorzufinden sind. Dies stimmt mit, clen Untersuchungen

Histochemischer Nachweis del' Aminotransferasen, VI. 239

von MILLER und LITWACK (1971) ubercin, nach denen die Mitochondrialform del' Tyrosinaminotrans­

ferase eine Reihe von Aminosauren (Aspartat, Cystein, Phenylalanin, Tryptophan und. Tyrosin)

transaminiert, wahrend nul' die cytoplasmatische Form eine Substratspezifitat gcgcnuber dern Tyro­

sin zeigt.

FW die technische Hilfe bei del' Durohf'nhrung diesel' Arbeit rnochten wir del' Frau Dipl. Chern.

'I'echn. A. MLADJOVA unseren herzlichsten Dank aussprechen.

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Anschrift del' Verfasser: Doz. Dr. med. IWANKA LOLOVA, Zentrallabor fur Gehirnforschungdel' Bulgarischen Akademie del' Wissenschaften, Uliza Georgi Sofiiski 1, Sofia 31, Bulgarien,