Histochemischer Nachweis der Aminotransferasen

14
Ac ta hi stoch em. Bd. 56, S. 86-99 (197/\) Zen tr all ab or fiir Gehi nliorsc hung del' Bul gari sch en Akademie del' W issens ch aften (D ir e ktor : Prof. Dr. E. ATZEV) u nd Institutf ur Mor ph ologic del' Bulg ari schen Akadernie del' Wissenscha fte n (Direktor: Prof. Dr. 1. GORANOV) Histochemischer Nachweis der Aminotransferasen VII. Quantitative histochemische und biochemische Untersuchungen liber die Aminotransferase der Aminosauren mit verzweigter Kette und der Glycin- und Serinaminotransferasen in Rattenorganen wahrend der Entwicklung Histochemical evidence of aminotransferases VII. Quantitative histochemical and biochemical investigations of the amino- transferases of branched chain amino acids, glycine and serine in the rat organs during development Von IWANKA LOLOVA und ANGEL DIKOW Mit 5 Abbild ungen (E ingegangen am 28. Juli 1975) Zusammenfassung Mit tel sq uant itat ive r h ist och emi scher und nach el ektropho r etischer Trennungwurden die V eranderungen del' Akt.ivit af und des Isoenzymmusters del' Aminotransfer ase del' Aminosauren mit v erzweigter Kett e und del' Glycin- und Serinami notra nsferasen in Rattenorga nen wa hr end del' Ontogenese untersu ch t. B is zum 7. Tag nach de l' Geb urt wird eine Zunahme del' Akt iv itiit del' Leu- cinaminotr ansfer ase unte rAnwendung von Leuc in, Isoleucin und Valin als Su bstrate beobachtet., wo nach die Veriinderungen del' Aktivitiit nul' bei L eucin und Isoleu cin iihnlich sind. Die Intensitii.t del' f ur di e Leb er und das Gehirn spezifischen Isoenzymfrakti onen del' Leu cin aminotra nsf erase n immt allmahlich in del' Ent wi cklung zu . Die Veriinde rungen del' Akt ivitii t del' Glycin- und Serin arnin o- t ransferasen sind verhal tni smalsig gleich , doch am bed eutendst en zwischen 7. und 14. T ag nach del' Geburt . Diese Veranderungen del' Ak ti vit at und del' Isoenzymfrakt ion en del' Aminotransferasen in Rat- tenorg anen wahrend del' Entwi cklungwerden in Hinblick auf die m et abolischen und horrnonal en Einfliisse b esprochen und sind hoch stwah rscheinlioh mit del' funk tionellen Differenzienmg v erbun - d en . Summary Ontoge net ic chan ges of thea ctiv ity and isoenzy mes of the ami notransfe rases of branch ed chai n ami no aci ds , g lyc ine and serine ill the rat organs have been stud ied by q uant itative histochemical method and by electrop horesis. An incr ease of theenzymat ic ac tivity with the 3 branch ed chai n ami no ac ids has been obse rved up to t he 7th daya fter bi r th. There after the.changes with leucine and isoleuc ine are rather similar. T he intensity of thespeci fic leu cine ami notransfer ase isoenzymes in the liv er and t he brain gr aduall y increase in the d evel opment. Despite t his ,t he nonspecific iso- en zymes are availabl e only in the emb ryonic and early postnat al stages. Glyci ne - and serine amino-

Transcript of Histochemischer Nachweis der Aminotransferasen

Acta hi stoch em. Bd. 56, S. 86-99 (197/\ )

Zen trall abor fii r Geh inliorschung de l' Bulgarischen Akademie del' W issens chaften(D ir ektor : Prof. Dr. E . ATZEV)

u nd I ns t itut fur Morphologic del' Bulgarisch en Akadernie del' Wissen sch aften(D irekt or : Prof. D r. 1. GORANOV)

Histochemischer Nachweis der Aminotransferasen

VII. Quantitative histochemische und biochemische Untersuchungenliber die Aminotransferase der Aminosauren mit verzweigter Kette und der

Glycin- und Serinaminotransferasen in Rattenorganen wahrend der Entwicklung

Histochemical evidence of aminotransferases

VII. Quantitative histochemical and biochemical investigations of the amino­transferases of branched chain amino acids, glycine and serine in the rat organs

during development

Von IWANKA LOLOVA und ANGEL DIKOW

Mit 5 Abb ildungen

(E ingegangen am 28 . Juli 1975)

Zusammenfassung

Mit tels quantitative r h ist ochemisch er ~lethoden und nach elektropho retischer Trennung wurdend ie Veranderungen del' Akt.ivitaf und des I soen zymmusters del' Aminotransferase del' Aminosaurenm it verzweigter K ette und del' Glycin- und Se r inami notrans fera sen in Rattenorganen wa hrend del'Ontogenese untersu ch t. B is zum 7. T ag nach de l' Geburt wird eine Zunahme del' Aktiv itiit del' Leu­cina min ot ransferase unter Anwendung vo n Leu cin, I soleuc in und Valin a ls Substrate beob ach te t.,wonach die Veriinderungen del' Aktivitiit nul' bei Leucin und Isoleu cin iihnlich sind . Di e Inten sitii.tdel' fur di e Leb er und das Gehirn sp ezifische n I soenzymfraktion en del' Leu cinaminotransferase n immt

allmah lich in del' Ent wicklung zu. Di e Veriinde rungen del' Aktivitiit del' Glycin- und Serin arnin o­

t ransferasen sind verhaltnism alsig gleich , doch am bedeut endsten zwisch en 7. und 14. Tag nach

del' Geburt.

D iese Veranderungen del' Ak ti vita t und del' Isoenzymfraktionen del' Aminotransferasen in Rat­

t en organen wahrend del' Entwicklung werden in Hinblick auf d ie m etabolischen und horrnonalen

Einfliisse besprochen und sind h ochstwahrscheinlioh mit del' funk tionellen Differenzienmg verbun­

den.

Summary

Ontogenetic changes of the a ctivity and isoen zy mes of the a mi notransferases of branched chain

ami no acids , glyc ine and ser ine ill the ra t organs have been studied by quantitative h istochemicalm ethod an d by elect rophoresis . An in crease of the enzymatic ac tivity with the 3 branched chain

ami no ac ids has been obse rved up t o the 7th day after bi rth. Thereafter t he. changes with leu cineand iso leuc ine are rather sim ila r . The inten sity of the specifi c leu cine ami notransferase isoenzymes

in the l iver and the brain graduall y increase in the developmen t . D esp it e this, the nonspecific iso­en zymes a re available only in th e em bryon ic an d ea r ly postnatal stages . Glycine - and ser ine amino-

Histochemischer Nachweis der Aminotransferasen, VII. 87

transferases show relat.ivoly similar pattern of activity and more prominent change between the

7th and 14th postnatal day.

The variant pattern of the aminotransferase activity in the growing rats is discussed with regard

to the metabolic, structural and hormonal changes in the development. The differences in the ac­

tivity of one and the same aminotransferase or its isoenzymes in the organs are most probably re­

lated to the functional differentiation.

Einleitung

In unserer vorausgehenden Arbeit (LOLOVA und DIKOW 1976) erorterten wir dieErgebnisse aus der quantitativen histochemischen Bestimmung der Aktivitat derAspartat- und Alaninaminotransferasen sowie der Aminotransferasen der aromati­schen Aminosauren und verfolgten das Isoenzymmuster diesef Enzyme in Ratten­organen wahrend der Entwicklung. In den untersuchten Organen beobachteten wirBesonderheiten bei der Veranderung der Aktivitiit und der Isoenzymfraktionen dererwahnten Aminotransferasen. Das gab uns AnlaE, in der vorliegenden Arbeit dieVeranderungen der Aktivitat und des Isoenzymmusters der Aminotransferase derAminosiiuren mit verzweigter Kette sowie der Glycin- und Serinaminotransferasenin der spaten embryonalen und postnatalen Entwicklung der Ratte zu untersuchen.

Material und Methoden

Material, Methoden und Bearbeitung der Angaben sowie die Art der Darstellung der Ergebnisse

wurden ausfiihrlich in unseren vorausgehenden Arbeiten (LOLOVA et al. 1975, LOLOVA und DIKOW

beschrieben 1976). Die quantitativen histoohemischen Untersuchungen der Leucinaminotransferase

(E. C. 2.6.1.6) mit Leucin, Isoleucin, und Valin als Substrat und der Glycinaminotransferase (E. C.

2.6.1.4.) und der Serinaminotransferase wurden in Leber, Gehirn, Herz, Niere und Skeletmuskel

von 17- bis 18tagigen Embryonen und von 1,7,14,21 und 30 Tage jungen Ratten durchgefiihrt.

Das Isoenzymmuster der Leucinaminotransferase unter Anwendung der obengenannten Sub­straten is t in der Leber und im Gehirn von 17- bis LStagigen Embryonen und am 1., 14. und 30. Tag

nach der Geburt der Ratten untersucht worden.

Ergebnisse

Leucinaminotransferase

Leber (Tabelle 1 und Abb. 1)In 17- bis 18tagigen Embryonen unterschieden sich die Werte der Enzymaktivitiit

bei den Substraten Leucin und Isoleucin unwesentlich, sie sind aber niedriger bei demSubstrat Valin. Am 1. Tag nach der Geburt wird eine gleiche Zunahme der Aktivitat

bei den ersten 2 Substraten beobachtet und keine Veranderung bei Valin. Vom 1. biszum 7. Tag steigt die Aktivitat der Leucinaminotransferase stark an und erreichtein fast gleiches Niveau bei den 3 Substraten. Zwischen dem 7. und dem 14. Tag nach

der Geburt sinkt die Aktivitat, was am deutlichsten bei Isoleucin und am schwachstenbei Valin zu beobachten ist. Am 21. Tag wird erneut 'eine Zunahme der Enzymaktivi­tat festgestellt, die am starksten bei Leucin und am schwachsten bei Valin ist. Nachdem 21. Tag sind die Veranderungen der Aktivitat dieses Enzyms bei den 3 Substratenunterschiedlich. Bei Leucin ist der Wert am 30. Tag ahnlioh wie bei ausgewachsenen

88 1. LOLOVA and A. DIKOW

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Herzmuskel

Abb. 1. Graphische Darstellung der Veriindcrungen der Aktivitiit der Leucinaminotransferase unter

Anwendung von Leucin (--), Isoleucin (- - - -) und Valin (--) als Substrat in Rattenorganen wah­rend der Entwicklung.

Histochemischer Nachweis der Aminotransferasen, VII. 89

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A bei 17- bis 18tagigen Embryonen; B bei Itagigon Tieren; G bei 14tagigen Tieren; D bei 30tagigen

Tieren.

90 1. L OL OVA and A. DIKOW

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Abb . 3. I soen zymmuster del' Leuc inaminotrnnsferase in del' Leber (A) und im Gehi rn (B) del' aus­gewac h sen en Ratten. (I, b, c - siehe Abb. 2.

Ratten. Das Isoleucin wirkt auf die Zunahme der Aktivitiit auch noch am 30. Tag,an dem sie am ho ohst en ist. Dann sinkt sie jiih bis zum Niveau der Enzymaktivit iitder ausgewachsenen Ratten. Die Abnahme der Aktivitat beim Subst rat Valin be­ginnt am 21. Tag und er re icht allmahlich das Niveau der Aktivitiit ausgewachsenerRatten . Geringfiigig ist der Unterschied der Aktivitat der Leucinaminotransferasebei den 3 Subst ra ten in der Leber von ausge wachsenen Ratten .

Die Ver iinderungen im l soenzymmuster der Leucinaminotransferase in der Leber(Abb . 2, A, B, C, D - a , b, c) unt er Anwendung von Leucin , Isoleucin und Valinals Substrate sind wiihrend aller Untersuchsst adien gleich. In der embyrona len Lebermanifestiert sich dieses E nzym mit 4 anodisch liegenden Frakti onen , von denen nurdie sich am schnellste n bewege nde verhiiltnismiiBig intensiv ist. Am 1. Tag nach derGeburt verst iirkt sich die Intensitiit der an der Startlinie liegenden Fraktion , wasam 14. und am 30. Tag nach der Geburt noch deutlicher wird, wiihrend die Fraktionam Anodenende des Enzymogramms an Intensitat abnimmt. Bei den ausgewachsenenRatten ist diese Fraktion kaum sicht ba r , wiihrend die an der Startlinie liegende Frak­tion sehr intensiv ist (Abb. 3, A - a , b, c).

Gehirn (Tab elle 1 und Abb. 1)

Die Leucinalllinot ransferaseaktivitat bei 17- his 18t iigigen Embryonen zeigt keinebedeutenden Unterschiede bei den 3 Subst raten . Doeh nimmt sie bis zum 1. Tagnach der Geburt bei Leucin zu und sinkt bei Isoleucin und Valin. Zwisch en dem l.und dem 7. Tag steigen die Werte bei den 3 Aminosauren bedeutend an und dannweiter bis zum 21. Tag, wonach sie allmahlich abnehmen und die Enzymaktivitat

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92 1. L OL O VA and A. D IKOW

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a . -b c a h c0Abb.4. I soen zyrnmustor der Loucinaminotransforase im R a tten gehirn wiihrend der Entwicklung.

Di e Bezeichnungen s ind wie auf Abb . 2.

del' ausgewa chs enen Ratten erreiche n. Vom 7. Tag an na ch del' Geburt werden kleineUnterschiede in del' Enzymaktivitat bei den 3 Substraten beobachtet.

Das Lsoenzqmmuster del' Leucinaminotransferase im Gehim (Abb . 4, A, B, C, D ­a, b, c) zeigt bei Sub strat Leu cin und Isoleucin cine kathodische und 4 anodischeFraktioncn . Das Leucin ergibt au13erdcm noch eine Fraktion, die am Anodenende des

Histocl.emischer Xcchweis der Aminoti ansferascn, VII. 93

Enzymogramms liegt. Am 1. Tag nach der Geburt nimmt diese Fraktion schnell anIntensitat zu und tritt auch beim Isoleucin auf. Am 14. Tag und am 30. Tag nachder Geburt nimmt diese Isoenzymfraktion bei den 3 Substraten weiter an Intensitatzu und ist typisch fur das Isoenzymmuster der Leucinaminotransferase im Gehirnder ausgewachsenen Ratten (Abb. 3, B - a, b, c). Die ubrigen Fraktionen nehmenwahrend der Entwicklung allmahlich an Intensitat ab, was am deutlichsten bei Valin

hervortritt, jedoch bei den ausgewachsenen Ratten kaum zu bemerken ist.

H erz (Tabelle 1 und Abb. 1)

Irn Herzen der 17- bis LStagigen Embryonen ist die Enzymaktivitat der Leucin­

aminotransferase schwach, und bei Leucin und Valin ist sie gleich. Die Veranderungen

der Aktivitat bei Leucin zeigen weiter ein standiges Steigen der Werte, was am 1. Tag

nach der Geburt und nach dem 30. Tag am starksten ausgepragt ist. Zwischen dem7. und dem 14. Tag sowie zwischen dem 21. und dem 30. Tag nach der Geburt ist dieZunahme der Aktivitat viel schwaoher. Die Enzymaktivitat wachst standig auch bei

Substrat lsoleucin und Valin bis zum 30. Tag, wonach ihre Werte bei Valin wesent­

lich und bei lsoleucin schwacher sinken bis zum Niveau der Aktivitat dieses Enzyms

in Herzen der ausgewachsenen Ratten.

Niere (Tabelle 1 und Abb. 1)

Bei 17- bis 18tagigen Embryonen sind die Werte der Enzymaktivitat bei Leucinund lsoleucin viel niedriger als bei erwachsenen Ratten, und der Unterschied der Ak­

tivitat unter Anwendung der 3 Substrate ist gering. Am 1. Tag nach der Geburt er­hoht sich die Aktivitat bei Leucin um ungefahr 1/3, wahrend sie bei lsoleucin und

Valin fast unverandert bleibt. Am 7. Tag steigt sie bei den 3 Substraten an, zwischendem 7. und dem 14. Tag nach der Geburt sinkt sie bei Leucin und Valin und bleibtfast unverandert bei lsoleucin. Nach dem 14. Tag wird bei Leiucn eine allmahlicheZunahme der Aktivitat der Leucinaminotransferase bis zum Niveau der Aktivitat beiden ausgcwachsenen Ratten beobachtet. Bei Isoleucin ist diese Zunahme wesentlichbis zum 30. Tag, wonach ein Sinken bis zum Niveau der Enzymaktivitat der aus­

gewachsenen Ratten beobachtet wird.

Skeletmuskel (Tabelle 1 und Abb. 1)

Obwohl der Unterschied der Aktivitat unter Anwendung der 3 Aminosauren bei

17- bis 18tagigen Embryonen geringfugig bleibt, ist der Wert bei Valin am hochsten

und bei Leucin am niedrigsten. Am 1. Tag nach der Geburt wird eine wesentliche

Abnahme der Enzymaktivitat bei Isoleucin und Valin und eine schwache Zunahme

bei Leucin beobachtet. Vom 1. bis zum 7. Tag steigt die Enzymaktivitat wesentlich

bei den 3 Substraten. Nach einem gewissen Sinken am 14. Tag - am deutlichsten

ausgepragt bei Valin - tritt eine neue Zunahme der Aktivitat ein, bis zum 30. Tag

nach der Geburt bei Leucin und Isoleucin und bis zum 21. Tag bei Valin. Danachsinkt die Aktivitat und erreicht das Niveau der Enzymaktivitat bei den ausgewach­

senen Ratten.

94 1. LOLOVA and A. DIKOW

Glycin- und Serinaminotransferasen (Tabelle 2 und Abb. 5)

Leber

Die Werte der Enzymaktivitat sind bei den beiden Aminotransferasen in den Em­

bryonen gleich und verbleiben ebenfalls gleich nach einer Erhohung bis zum 1. Tag

nach der Geburt. Die Aktivitd.t verdoppelt sich am 14. Tag bei der Glycinamino­transferase, und am 7. lag bei der Serinaminotransferase wonach bei beiden Enzymen

ein Sinken der Werte beobachtet wird. Eine 2. Abnahme der Aktivitat wird bei der

Glycinaminotransferase am 30. Tag nach der Geburt und bei der Serinaminotransferase

am 21. Tag beobachtet, nachdem sie bis zum Niveau der Aktivitat der ausgewach­senen Ratten sinkt.

Gehirn

Im Gehirn steigt die Aktivitaf beider Aminotransferasen allmahlich bis zum 14. Tag

nach der Geburt, worauf sie zum 21. Tag wieder sinkt. Zwischen dem 21. und dem30. Tag wird ein neues Steigen der Enzymaktivitat beobachtet. Bei der Glycinamino­transferase wird das Niveau der Aktdvitat der ausgewachsenen Ratten durch starkes

Sinken erreicht, wahrend die Abnahme der Aktivitat bei der Serinaminotransferase

nur geringfiigig ist.

Herz

Im Herzen der Embryonen ist die Enzymaktivitaf der beiden Aminotransferasen

fast gleich. Sie nimmt vom 1. bis zum 7. Tag schwach zu, wonach eine leichte Ab.nahme zu beobachten ist. Bei der Glycinaminotransferase dauert diese Abnahme biszum 21. Tag, gefolgt von einem jahen Steigen der Aktivitat am 30. Tag und wiederumvon einem scharfen Sinken bis zum Niveau der Aktivitdt der ausgewachsenen Ratten.Bei der Serinaminotransferase erhoht sich die Enzymaktivitat zwischen dem 14. unddem 21. Tag fast auf das Doppelte im Vergleich zu der Aktivitat der ausgewachsenenRatten, wonach sie jah sinkt.

Niere

Bei den 17- bis l Stagigen Embryonen ist die Aktivitat der beiden Enzyme gleich.

Am 1. Tag nach der Geburt sinkt sie leicht bei der Glycinaminotransferase und steigt

bei der Serinaminotransferase. Am 7. Tag nimmt die Aktivitat beider Enzyme wesent­

lich zu. Am 14., 21. und am 30. Tag halt sich die Enzymaktivitat auf einem Niveau,

das hoher ist als bei ausgewachsenen Ratten. Bei der Serinaminotransferase sinkt die

Aktivitat am 14. Tag, dann steigt sie allmahlich bis zum 30. Tag, nachdem sie wieder

zu fallen beginnt und die Enzymaktivitat der ausgewachsenen Ratten erreicht.

Skeletmuskel

Die Veranderungen der Aktivitat von Glycin- und Serinaminotransferasen zeichnen

sich durch eine allmahliche Zunahme wahrend der ganzen Untersuchungsperiode aus,wonach vom 30. Tag an nach der Geburt niedrigere Werte zu beobachten sind, die

der Enzymaktivitat der ausgewachsenen Ratten entsprachen.

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96 1. LOLOVA and A. DIKOW

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Abb.5. Graphische Darstellung der Veranderungen der Aktivitat von Glycinaminotransferase (--)

und Serinaminotransferase (. - - . -) in Rattenorganen wahrend der Entwicklung.

Histochemischer Nachweis del' Aminotransferasen, VII.

Diskussion

97

In den Veranderungen del' Leucinaminotransferaseaktivitat bei Leucin, Isoleucin und Valin las­

sen sich einige Besonderheiten in den untersuchten Organen del' Ratte wahrend del' Entwicklung

nachweisen. Bei 17 - bis 18tagigen Embryonen ist die Differenz del' Akt.ivitat bei allen 3 Amino­

sauren in allen untersuchten Organen sehr gering. ICHIHARA und TAKAHASHI (1968) finden auch bei

del' biochemischen Untersuchung del' Leucinaminotransferaseaktivitat in del' embryonalen Ratten­

leber eine fast gleiche Aktivitat bei den 3 Aminosauren, Unsere Angaben zeigen, daa eine wesent­

liche Zunahme del' Akt.ivit.af bei Leucin, Isoleucin und Valin in allen untersuchten Organen zwischen

dem 1. und dem 7. Tag nach del' Geburt eintritt. Dies unterscheidet sich von den Angaben del' oben

genannten Verfasser, nach denen die Aminotransferasenaktivitat bei Isoleucin und Valin allmahlioh

nachlaat und eine Woche nach del' Geburt das Niveau del' Aktivitat bei adulten Ratten erreicht,

wogegen diese abel' bei Leucin gleich bleibt. Auch wirfinden - wie ICHIHARAund TAKAHASHI (1968) ­

die niedrigsten Werte beim Substrat Valin, abel' die von uns festgestellten Veranderungen del' En­

zymakt.ivitat haben einen wellenartigen Charakter, was diese Verfasser nicht gefunden haben. Am

7.,21. und am 39. Tag nach del' Geburt wird ein jahes Steigen del' Aktivitat beobachtet, das beson­

ders am 7. Tag stark ausgepragt ist und das Niveau del' Enzymaktivitat bei ausgewachsenen Ratten

erreicht. Die Veranderungen del' Aktivitat bei Leucin und Isoleucin sind in den meisten untersuchten

Organen ahnlich, Irn Oegcnsatz zu den Veranderungen bei Valin ist die Zunahme del' Aktivitat bei

ihnen allmahlicher nach dem 14. Tag POlJt natum: ICHIHARA und TAKAHASHI (1968) finden, daa

das Verhaltnis del' Akt.ivitat bei den 3 Aminoaauren mit verzweigter Kette im Herzen und in del'

Nier~ gleich ist und in der Entwicklung auch gleich bleibt. Das haben wir im Herzen und im Gehirn

zwischen dem 7. und dem 30. Tag nach del' Geburt beobachtet. Die Veranderungen del' Enzymaktivi­

tat in del' Niere sind nach unseren Angaben parallel nul' bei Isoleucin und Valin zwischen dem 7.

und dem 21. Tag und im Skeletmuskel nul' bei Leucin und Isoleucin. Sowohl unsere vorhergehenden

Angaben tiber die Leucinaminotransferaseaktivitat in Rattenorganen (LOLOVA et aI. 1975), als auch

die Angaben del' vorliegenden Untersuehung diesel' Aktivitat wahrend del' Ontogenese weisen auf

die hochste Aktivitat in del' Leber im Vergleich zu den anderen Organen. Dies steht nicht im Ein­

klang mit den Angaben von ICHIHARA und KOYAMA (1966), nach denen die Aktivitat in del' Ratten­

lcber niedriger ist als im Herzen, in del' Niere und im SkeletmuskeI.

Fiir das Isoenzymmuster del' Leucinaminotransferase ist es kennzeichnend, daa unter Anwendungdel' 3 Aminosduren als Substrat die fur die Leber und das Gehirn spezifischen Isoenzymfraktionen

in den friihen Entwicklungsstadien am schwaehsten ausgepragt sind. Irn Laufe del' Ontogenese

nehmen sie an Intonsit.at standig zu und dorninieron im Isoenzymmuster dieses Enzyms in del' Leber

und im Gehirn del' ausgewachsenen Ratten. Das spricht dafur, daa in den fruheren Entwicklungs­

stadien keine Organspezifik fur die Isoenzyme del' Leucinaminotransferase vorhanden ist. Das Auf­

treten anderer Isoenzymfraktionen nul' in den Anfangsstadien del' Entwicklung und ihr Verschwindenwahrond del' Entwicklung weisen auf ihren unspezifischen Charakter hin. Das Fehlen einer Substrat­

spez.if'itat dieses Enzyms in del' fruhen Ontogenese findet seinen Ausdruck auch in den gleichen Wer­

ten del' Enzymaktivitat gegeniiber Leucin, Isoleucin und Valin.

Bei den Veranderungcn in del' Enzymaktivitat del' Glycin- und Serinaminotransferasen werden

einige Besonderheiten beobachtet. In allen untersuchten Organen del' Embryonen liegen die Werte

del' Akt.ivitat beider Enzyme sehr nah. Bis ZUlli I. Tag nach del' Geburt verandert sie sich schwach

und bleibt fur beide Aminotransferasen fast gleich. In allen untersuchten Organen steigt die Aktivi­

tat beider Aminotransferasen bis zum 14. Tag, wonach eine zweite wesentliche Zunahme mit ahn­

lichen Werten am 30. Tag zu beobachten ist. Die biochemischen Angaben uber die Verteilung del'

Glycinaminotransferase in den Gehirngebieten nach DAVIES und JOHNSTON (1974) zeigen eine etwas

starkcro Enzymaktivit~tbei 10 Tage alten Ratten als bei Neugeborenen, wobei die Zunahme del'

Aktivitat in del' Rinde am wesentlichsten ist. Dies stimmt mit unseren Angaben iiberein.

Ein allgemeiner Vergleich zwischen den untersuchten Aminotransferasen in Rattenorganen wah­

rend del' Entwicklung zeigt, daa bei allen erwahnten Organen eine wellenartige Zunahme del' Aktivi­

tat nach del' Geburt zu beobachten ist. AhnIiche Befunde wurden von anderen Verfassern bei einigen

7 Acta histochem. Bd, 56

98 1. LOLOVA and A. DIKOW

Aminotransferasen nachgewi esen (R AIlIA und KEKOMARI 1968, HERZFELD und GREENOARD 1969,SSELL und W ALKER 1972) sowie be i ander en Enzymen (LI NDER·HoROWITZ 1969). D iese Besonder­

h ei t kann mit ein iger gemeinsamen metabolischen Gesetzmiilligkcit im Verlaufe des Wachstumsund nach Erreichen der funktionalcn R eife in Zusammenhang ge brach t werden, Der Stoffwechsel

der Embryonen und der neugeb or enen T'ier e zeichnet s ich durch eine intensive Eiweillsynthese au s,zu der Aminosiiuren no twendig sind. Bei der qualitativen und quantitativen R egulierung des Amino­

saurengehaltes der Zell en sp ielt di e Transarninierung eine bed eutcnde R olle. Der hohe energe t ischeB edarf der wa ch senden Organismen und das Steigen der Ox ydationsprozesse wahrend dieser Periode

wird durch di e Zunahme der Mitoch ondrienanzahl gede ck t, wa s mit e inem Steigen der Ak tivitiitd er Mitochondrialenzyme - darunter auch di e der Arn inotransferasen - verbunden ist.

Eine grolle Anzahl biochem iseher U ntersuch ungen (GREENOARD und DEWEY 1967 , HERZFELDund KNOX 1968, HERZFELDund GREENOARD 1971, HOLT und OLIVER 1971, OSAWA et al , 1972) haben

di e in der Entwicklung sich ve riin de rnde , aile Organe betreffende hormonale Einwirkung auf di e

Aminotransferasen bewiesen . Zweifell os iiben auch andere Faktoren einen Einflul3 auf den well en­artigen Charakter der Veriinderungen der Aminotransferasenaktivitiit aus,

Di e Unterschiede im Niveau der Akt.ivitat ein und derselben Aminotransferase oder ihrer Iso­enzyme in den einzelnen Organon wahrend der Entwicklung steh en all em Anschein nach mit der

funktionellen Differenzierung im Zusammenhang. Mit der fortschrcitenden Entwicklung und dem

funktionellen Reifen der verschiedenen Organe wird der Waehst.um stoffwechsel durch den starkspezifischen, funktionellen Stoffwechsel ersetzt (RICHTER 1961) . Auf Gru n d bioehemischer und elek­

trophysiologischer Untersuchungen wird di eser U bergang fur das Gehirn als "kritische" Periode be­zei chnet (FLEXNER 1955, FLEXNEIt et al . 1956) . Hist.och emische Untersuchungen ub er die Aktivitiit

e inige r Oxydoreduktasen im Cornu ammoni der Ratte (l\IEYER et al . 1971) - eben fa lls Gegen standunserer Un ters uch unge n - zeigen c in e stufena rt ige Zunahme der Akt ivitii t von Suceinat-Dehydro­

genase und Cytochromoxydase in der Zeit zwi schen dem 15. und dem 20. Tag nach der Geburt.. Indi eser Zeitspanne beobachten auch wir eine Zunahme der Aktivit iit ein iger Aminotransferasen, d ieauf di e e ine oder die ander e Woise mit den Energie Iiefernden Stoffwechselre akt ionen verbunden

sind .D ie R eter ogen itiit der Mitoeh ondrien in den untersu chten Organen (VAN KEMPEN et al , 1969)

und d ie unter schiedliche Geschwindigkeit des Proteinstoffwech sels in der Leber , im Gehirn und in

der Ni ere (BEATTIE et al , 1967) bee inf'lussen zweifellos di e beobachteten Veriinderungen der Enzyrn­aktivitiit wiihrend der Entwieklung .

Fiir di e te chnische Rilfe bei der Durehfuhrung di eser Arbeit m och ten wir der Frau D ip!. Che rnTeehn. A. MLADJOVA unseren herzlichsten Dank aussprechen.

Literatur

BEATTIE, D. S., BASFORD, R . E ., and KORITZ, S. B., The turnover of the protein components ofmitochondria from rat liver, kidney and brain. J. BioI. Chern . 242, 4584-4586 (1967).

DAVIES, L. P., and JOHNSTON, G. A.I>., Postnatal changes in thc levels of glycine and the activities

of serin e hydroxymethyltransferase and glycine: 2-oxoglutarate aminotransferase in the rat

cent ra l nervous system. J. Neurochem. 22, 107 -112 (1974).

FLEXNER, L. B., Enzymatic and functional patterns of the developing mammalian brain. In: Bi o­

che m ist ry of the developing nervous sys te m (ed. R . Waelch), pp. 281-295 . Academic Press, NewYork 1955 .GREENBLATT, C. L ., COOPERBAND, S. R ., and FLEXNER, L . B ., Bi och emi cal and physiological dif­

feren tiation during morphogenesis . XIX. Alkaline phosphatase and aldola se act.ivit.i es in the de­vclop ing cerebra l cortex and liver of the fetal guinea pig. Am. J . Anat. 98, 129-138 (1956) .

GREENGARD, 0., and DEWEY, R. K. , Initiation by glucagon of the premature development of tyro­

sine aminotransferase, serine deh yd ratase and glucose-6-phosphat ase in fetal rat liver. J . BioI.

Chern. 242, 2986 -2991 (1967).

Histochemischer Nachweis der Aminotransferasen, VII. 99

HERZFELD, A., and GREENGARD, 0., Endoerine modification of the development formation of orni­

thine aminotransferase in rat tissues. J. BioI. Chern. 244, 4894-4898 (1969).- Aspartate aminotransferase in rat tissues: changes with growth and hormones. Biochim. Bio­phys. Acta 237,88-98 (1971).and KNOX, W. E., The properties, development, formation and estrogen induction of ornithineaminotransferase in rat tissues. J. BioI. Chern. 243, 3327-3332 (1968).

HOLT, P. G., and OLIVER, J. T., Multiple forms of soluble liver tyrosine aminotransferase: prematureinduction and postnatal development. Int. J. Biochem. 2,212-220 (1971).

ICHIHARA, A., and KOYAMA, E., Transaminase of branched-chain amino acids. I Branched chainamino acids-ex-ketoglutarate transaminase. J. Biochem. 59, 160-169 (1966).

- and TAKAHASHI, H., Transaminase of branched chain amino acids. V. Activity change in develop­ing and regenerating rat liver. Biochim. Biophys. Acta 167, 274-279 (1968).

LINDER-HoROWITZ, M., Changes in glutaminase activities of rat liver and kidney during pre- andpostnatal development. Biochem. J. 114, 65-70 (1969).

LOLOVA, I., DIKOW, A., und MLADJOVA, A., Histochemischer Nachweis der Aminotransferasen. V.Quantitative histochemische Untersuchungen der Aminotransferasenaktivitat in Rattenorganen.

Acta histochem. 55, 216-224 (1975).

- Histochemischer Nachweis der Aminotransferasen, VI. Quantitative histochemische und bio­chemische Untersuchungen iiber die der Aspartat- und Alaninaminotransferasen und die aromati­

schen Aminosauren in Rattenorganen wahrend der Entwicklung. Acta histochem. 55, 225-240

(1976).MEYER, U., RITTER, J., und WENK, H., Zur Chemodifferenzierung der Hippocampusformation in

der postnatalen Entwicklung der Albinoratte. I. Oxydoreduktasen. J. Hirnforsch. 13, 236- 253

(H/71).OSAWA, K., ABE, T., MUTO,Y., and HOSOYA,N., Development of carcadian rhythm of hepatic tyro­

sine aminotransferase in growing rats. Life Sci. 11, 693 - 700 (1972).RAIRA, N. C. R., and KEKOMARI, M. P., Studies on the development of ornithineketo acid amino­

transferase activity in rat liveI'. Biochem. J. 108,521-525 (1968).RICHTER, D., Enzymic activity during early development. Brit. Med. Bull. 17, 118-121 (1961).SNELL, K., and WALKER, D. G., The adaptive behaviour of isoenzyme forms of rat liver alanine

aminotransferases during development. Biochem. J. 128,403-413 (1972).VAN KEMPEN, G. M. J., VAN DEN BERG, C. J., VAN DER HELM, H. J.,and VELDSTRA, H., Intracellular

localization of glutamate decarboxylase y-aminobutyrate transmainase and some other enzymesin brain tissue. J. Neurochem. 12,581-588 (1969).

Anschrift der Verfasser: Doz. Dr. med. IWANKA LOLOVA, Zentrallabor fiir Gehirnforschung derBulgarischen Akademie der Wissenschaften, Uliza Georgi Sof'iisk i 1, Sofia 31, Bulgarien.

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