The effects of varying oxygen tensions on organ cultures

Kurzfassung

Die Sauerstoffbedürfnisse embryonaler und adulter Organe sind recht unterschiedlich. Erstere werden durch hohe Sauerstoffspannungen getötet, letztere überleben vielfach nicht bei niedrigen Spannungen. Im günstigsten Falle können nur dünne Scheiben adulter Organe lebend erhalten werden, selbst wenn die Luft im Kulturgefäß durch Sauerstoff ersetzt wird. Organkulturen wurden daher in einer Druckkammer durchgeführt unter Sauerstoffpartialdrucken zwischen 0,2 und 4,0 Atmosphären (absolut). Die höheren Drücke begünstigten das Überleben einiger Organe von adulter Ratte und Maus, z. B. Nebennierenrinde, Leber und braunes Fett, welche bis zu Drücken von 1,0 Atmosphären nicht gut gedeihen. Andererseits überlebten embryonale Organe und bestimmte adulte Organe — wie etwa Nebennierenmark — besser bei relativ niedrigen Sauerstoffdrücken und wurden durch höhere Drücke stark geschädigt. Im Falle der adulten Leber wurden QO₂-Bestimmungen und Studien der bei der Glucuronid-Synthese beteiligten Enzyme benutzt, um die herkömmlichen histologischen Kriterien für das Überlebensvermögen nach mehreren Kulturtagen zu ergänzen. Es wird die Schlußfolgerung gezogen, daß die Anwendung hoher Sauerstoffdrücke von beträchtlichem Wert sein könnte für Arbeiten mit Organkulturen.

Summary

1. Human embryonic organ slices survived better in organ culture when the oxygen tension was relatively low. Necrosis, presumably due to oxygen poisoning was seen at an oxygen pressure of 2.0 atmospheres.

2. Slices of organs from adult laboratory animals varied in their reponse to high oxygen pressuresin vitro.

3. In some organs, e. g. liver and kidney, considerably thicker slices survived in culture at pressures of 2.0 and 3.0 atmospheres than at 1.0 atmosphere.

4. Some tissues, zona fasciculata of the adrenal cortex and brown fat, which do not survive at 1.0 atmosphere were found to do well at raised pressures of oxygen.

5. Other tissues, notably the adrenal medulla, survived well at 1.0 atmosphere, but were destroyed by high oxygen pressure.

6. Rat liver slices, cultivated under high oxygen pressure maintained a reasonably normal histological appearance for 10–14 days, but rapidly lost their glycogen content. Their oxygen consumption remained essentially the same for at least 6 days. Attempts to prolong the survival of liver slices by the use of “feeder” cultures and by extracts of liver were unsuccessful.

7. Glucuronide synthesis rapidly fell off in slices of mouse liver maintained at 3.0 atmospheres. A similar result was obtained with guinea-pig kidney, but in this case, the addition of extra glucose to the medium had a marked effect in delaying the fall.