Das Bewegungsverhalten der Coelomzellen vonPsammechinus miliaris bei der Wundheilung (Echinodermata)

Abstract

In the sea urchinP. miliaris application of time lapse photography allows a study of the very slow movements of coelom cells during the healing process of small wounds on the surface of the calcareous skeleton near the periproct. For observation and time lapse photography LEITZ-Ultropak objectives were used (incident light). Ambulacral feet, spines and pedicellaria were removed, and the animal was fixed in three places in a ring of plexiglass by means of three little screws, which touched the equator of skeleton. The rate of time transformation was 1/240 to 1/480. The film reveals the behaviour of coelom cells, which move out the skeleton to the surface of the small experimental region. Within several hours the white “polished” surface is covered with hundreds of red-brown amoebocytes; only these are visible on the white lime-ground; they have no function in the healing process, which takes place below the surface of the “primäre Wundverschluß” and therefore cannot be observed. There are three main types of coelom cells: red-brown amoebocytes, “körnchenführende Zellen” (white amoebocytes) and leucocytes (“netzbildende” or “skelettbildende Zellen”); the flagellated cells may be neglected here. In order to be able to study the behavior of the three main types of coelom cells, the “primäre Wundverschluß”, i. e. the total cell-covering of the wound, is removed and torn into microscopic fragments. These are studied (time lapse) under normal optical conditions (transmitted light). The slides show many “aggregates” of different sizes, single cells and little calcareous concrements torn off the skeleton. The aggregates, even the big ones, exhibit slow locomotion and change their positions considerably. If the distance of two aggregates becomes small enough, they fuse. In these cases a loose cell bridge between the two aggregates is formed. Sometimes no union occurs, although the distance is very small. Even big aggregates suddenly show considerable contractions if spreading has preceded. All movements and place changing of cell-aggregates are caused by contractions and dilatations of the plasmatic network which forms the cellular basis. Little wounds in the newly built “Wundverschluß” scratched with a lancet, heal within several hours. Time lapse shows passive movements of small calcareous fragments, which by chance sometimes enter the small wounds, where they help and accelerate the closing of the injury. The fragments are fixed on the edge of the wound by newly produced lime. Skeleton building coelom cells (“netzbildende Coelomzellen”) come up in batches from the depth of the sea urchin's skeleton; each cell contains lime crystals.

Zusammenfassung

1. Das Bewegungsverhalten der Coelomzellen des EchinoidenPsammechinus miliaris Gmel. wird an kleinen von Stacheln, Füßchen und Pedicellarien befreiten Stellen der Skelettoberfläche in Periproctnähe untersucht.

2. Aus dem freiliegenden „Bälkchenwerk“ treten Coelomzellen aus, von denen nur die rotbraunen Amoebocyten auf dem hellen Kalkuntergrund im Auflicht (Ultropak;E. Leitz) sichtbar sind.

3. Nach einigen Stunden ist die Wundfläche mit einer dicken rötlichen Zellmasse bedeckt, dem „primären Wundverschluß“. Außer den Coelomzellen enthält der Wundverschluß noch verschieden große Kalkpartikel, die vom Abschleifen der Versuchsstelle herrühren.

4. Bei direkter Beobachtung ist weder an den rotbraunen Amoebocyten noch am Wundverschluß die geringste Bewegung zu erkennen.

5. Zeittransformation (Zeitraffung [Z.R.] auf 1/240 und 1/480) zeigt die mit erheblicher Ortsverlagerung und Metabolie verbundene Bewegung der allein wahrehmbaren rotbraunen Amoebocyten auf der Wundfläche. Im scheinbar in Ruhe befindlichen Wundverschluß findet eine ständig hin- und herwogende Bewegung der „Zell-Kalkamsse” statt.

6. Bereits nach 6 bis 7 Stunden ist das Operationsfeld völlig geglättet; die Lücken im Kalkskelett sind kaum noch zu erkennen infolge der „neu eingebauten“ Kalkelemente. Die eigentlichen Heilungsvorgänge (Wiederherstellung der Feinstruktur des Kalkskelettes) erfolgen unterhalb des primären Wundverschlusses, sind also nicht der Beobachtung zugängig.

7. Wird der primäre Wundverschluß im ganzen vorsichtig abgehoben und zerzupft, so kann das Bewegungsverhalten der entstandenen kleinen und großen „Aggregate“ im Durchlicht unter Z.R. untersucht werden.

8. Die im zerriebenen Explantat erhaltenen Coelomzell-Aggregate aller Größen weisen erhebliche Ortsveränderungen auf; oft breiten sie sich langsam aus unter Auswanderung zehlreicher randlich liegender Zellen. An den Außenzonen mittlerer und großer Aggregate werden plasmatische Netze sichtbar, die ständig ihre Gestalt und Maschenweite ändern.

9. Diese Plasma-Netze bilden die Grundlage der Aggregate; ihre Kontraktionen und Dilatationen bewirken die Ortsverlagerungen der Aggregate („Netzbildende Coelomzellen“;Kuhl 1937).

10. Wenigzellige Aggregate vereinigen sich in den allermeisten Fällen, sobald ein gewisser Abstand überbrückt ist. Mittlere und große Aggregate gehen häufig eine Verbindung ein; meist werden vorher lockere Coelomzell-Brücken hergestellt. In manchen Fällen gleiten die Aggregate aneinander vorbei.

11. Im polarisierten Licht lassen sich bei gekreuzten Nicols die ersten kleinen neugebildeten Kalkkristalle in den skelettbildenden Coelomzellen (= netzbildenden Zellen) nachweisen.

12. Der Verschluß kleiner Kratzwunden im noch dünnen primären Wundverschluß (die Kratzer dringen bis zur abgeschliffenen Skelettoberfläche vor) wird unter Z.R. im Ultropak-Auflicht untersucht. Die Ergebnisse am explantierten Wundverschluß im Durchlicht führen zum Verständnis der Bewegungsvorgänge im ungewohnten Auflicht.

13. Im zunächst verwirrenden Bewegungsgeschehen (die auffälligen rotbraunen Amoebocyten haben bei der Wundheilung keine Funktion) fallen die durch die Operationsnadel herausgerissenen kleinen Kalktrümmer auf; sie werden passiv durch die Plasmanetze bewegt, gelangen auch zufällig in die Kratzer und werden an den Rändern durch neugebildetes Kalkmaterial festgelegt oder eingebaut. Aus der Tiefe der Kratzer können lose Kalkpartikel heraufbefördert werden; auch diese werden häufig eingebaut. Die entstehenden Kalkbrücken werden schließlich untereinander verbunden und dadurch die kleine Wunde verschlossen. Das eingebaute Kalkmaterial zeigt auch unter starker Z.R. keine passive Bewegung mehr.

14. In seltenen Fällen kann der Vorgang des „schubweisen“ Aufsteigens der skelettbildenden Zellen aus dem Panzer und ihre Zusammenballung im Z.R.-Laufbild beobachtet werden.

15. Ob der Einbau von herausgerissenem Kalkmaterial temporär oder dauernd ist, muß noch geprüft werden.