Summary
The cationic polypeptide Melittin effects the liberation of acid and alkaline phosphatase, β-glucuronidase and cathepsin from isolated lysosomal granules of polymorphonuclear neutrophilic bovine leucocytes as well as from intact leucocytes. In addition Melittin releases LDH and Glutamate-Pyruvate-Transaminase. The mitochondrial enzyme (GPT) is solubilized later than cathepsin. Electron microscopy of isolated granules, after treatment with Melittin shows a reduction of their diameter, an increase in density of the matrix and membrane fractures. Intact cells are degranulated and there occurs a lysis of lysosomal granules in cytoplasmic vacuoles.
Another mast cell-degranulating polypeptide from bee venom in concentrations up to 2×10−5 M/l was ineffective on isolated granules.
Other cationic polymers were studied with regard to their membrane-damaging effect by means of changes in optical density of suspended granules. The intensity of their effect was dependent on the number of cationic charges and on chain length.
Zusammenfassung
Das basische Polypeptid Melittin bewirkt die Freisetzung von β-Glucuronidase, Kathepsin, saurer Phosphatase und alkalischer Phosphatase aus isolierten lysosomalen Granula polymorphkerniger neutrophiler Leukocyten und aus intakten Leukocyten vom Rind.
An polymorphkernigen Leukocyten setzt Melittin außerdem Lactat-Dehydrogenase und Glutamat-Pyruvat-Transaminase frei. Das mitochondriale Enzym (GPT) wird zeitlich später solubilisiert als Kathepsin.
Elektronenoptisch zeigen isolierte Granula nach Einwirkung von Melittin Verringerung des Durchmessers, Verdichtung der Matrix und Membranbrüche. Intakte Zellen werden degranuliert. Es kommt zur Auflösung lysosomaler Granula in cytoplasmatischen Vacuolen.
Ein Mastzellen-lysierendes Polypeptid aus Bienengift war in Konzentrationen bis zu 2 · 10−5 M/l an isolierten Granula unwirksam.
Mit Hilfe der Änderung der Lichtdurchlässigkeit von Granulasuspensionen wurden andere basische Polymere auf ihre membranschädigende Wirkung untersucht. Ihre Wirkungsstärke war von der Basizität und der Kettenlänge abhängig.
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Literatur
Anson, M. L.: The estimation of cathepsin with hemoglobin and the partial purification of cathepsin. J. gen. Physiol. 20, 565 (1936).
Appelmans, F., and C. de Duve: Tissue fractionation studies, further observations on the binding of acid phosphatase by rat-liver particles. Biochem. J. 59, 426 (1955).
Blaustein, M. B., and D. E. Goldman: Action of anionic and cationic nerve-blocking agents: Experiment and interpretation. Science 153, 429 (1966).
Burdzy, K., P. G. Munder, H. Fischer u. O. Westphal: Steigerung der Phagozytose von Peritonealmakrophagen durch Lysolecithin. Z. Naturforsch. 19 b, 1118 (1964).
Cohn, Z. A., and J. G. Hirsch: The isolation and properties of the specific cytoplasmic granules of rabbit polymorphonuclear leucocytes. J. exp. Med. 112, 893 (1960).
Duve, C. de, and R. W. Wattiaux: Functions of lysosomes. An. Rev. Physiol. 28, 435 (1966).
—— —— and M. Wibo: Effect of fat-soluble compounds on lysosomes in vitro. Biochem. Pharmacol. 9, 97 (1962).
Fishman, W. H., B. Springer, and R. Brunetti: Application of an improved glucuronidase assay method ot the study of human blood β-glucuronidase. J. biol. Chem. 173, 449 (1948).
Follette, J. H., W. N. Valentine, and J. S. Lawrence: The β-glucuronidase content of human leucocytes in health and desease. J. Lab. clin. Med. 40, 825 (1952).
Habermann, E.: Über die Permeabilitätsänderung durch tierische Gifte. Naunyn-Schmiedebergs Arch. exp. Path. Pharmak. 225, 158 (1955).
—— Über die Wirkung tierischer Gifte auf Erythrozyten. Z. ges. exp. Med. 129, 436 (1958).
—— Zur Wirkung tierischer Gifte und von Lysolecithin auf Grenzflächen. Z. ges. ex. Med. 130, 19 (1958).
-- Biochemie, Pharmakologie und Toxikologie der Inhaltstoffe von Hymenopterengiften. An. Rev. Physiol. (im Druck).
--, u. H. Breithaupt: MCL-Peptid, ein selektiv mastzellzerstörender Faktor aus Bienengift. 9. Frühjahrstagung der Deutschen Pharmakologischen Gesellschaft in Mainz 1968. (Im Druck.)
——, u. J. Jentsch: Über die Struktur des toxischen Bienengiftpeptides Melittin und deren Beziehung zur pharmakologischen Wirkung. Naunyn-Schmiedebergs Arch. exp. Path. Pharmak. 253, 40 (1966).
——, u. E. Mölbert: Zur morphologischen Differenzierung der Hämolyse durch Bienengift. Schlangengift, Lysolecithin und Digitonin. Naunyn-Schmiedebergs Arch. exp. Path. Pharmak. 223, 203 (1954).
Hegner, D.: Opsoninartige Wirkung eines basischen Polypeptides und eines synthetischen Polykations (Oligo-N-methyl-morpholiniumpropylenoxid). Med. exp. (Basel) 10, 395 (1964).
—— Isolierung und Enzymbestand von Granula aus polymorphkernigen Leukozyten des peripheren Rinderblutes. Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem. 349, 544 (1968).
—— u. B. Schischke: Isolierung und pharmakologische Beeinflussung von Lysosomen aus Rinderleukocyten. Naunyn-Schmiedebergs Arch. exp. Path. Pharmak. 253, 43 (1966).
Hirsch, J. G., and Z. A. Cohn: Degranulation of polymorphonuclear leucocytes following phagocytosis of microorganisms. J. exp. Med. 112, 1005 (1960).
Janoff, A., and B. W. Zweifach: Adhesion and emigration of leucocytes produced by cationic proteins of lysosomes. Science 144, 1456 (1964).
Lowry, O. H., N. J. Rosebrough, A. L. Harr, and R. J. Randall: Protein measurement with the Folin phenol reagent. J. biol. Chem. 193, 265 (1951).
Lutz, F., u. M. Frimmer: Isolierung eines argininreichen Polypeptids aus Lysosomen polymorphkerniger Rinderleukozyten. 9. Frühjahrstagung der Deutschen Pharmakologischen Gesellschaft in Mainz 1968 (im Druck).
Uhlenbruck, G., G. Wintzer u. R. Wersdörfer: Studien über den Aufbau der Zellmembran, insbesondere derjenigen der roten Blutkörper. Z. klin. Chem. Biochem. 5, 281 (1967).
Weissmann, G., H. Keiser, and A. W. Bernheimer: Studies on Lysosomes. III. The effect of streptolysine O and S on the release of acid hydrolases from a granular fraction of rabbit liver. J. exp. Med. 118, 203 (1963).
——, and L. Thomas: Studies on Lysosomes. The effect of streptolysines and other hemolytic agents on isolated leucocyte granules. J. Cell Biol. 22, 116 (1964).
Wroblewski, F., and J. S. La Due: Lactic dehydrogenase activity in blood. Proc. Soc. exp. Biol. (N.Y.) 90, 210 (1955).
—— —— Serum glutamic pyruvic transaminase in cardiac and hepatic disease. Proc. Soc. exp. Biol. (N.Y.) 91, 569 (1956).
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Der Inhalt dieser Arbeit ist Teil einer bei der Veterinärmedizinischen Fakultät der Justus Liebig-Universität Gießen eingereichten Habilitationsschrift.
Teile dieser Arbeit wurden auf der 9. Frühjahrstagung der Deutschen Pharmakologischen Gesellschaft in Mainz 1968 vorgetragen.
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Hegner, D. Die Wirkung von Melittin auf isolierte lysosomale Granula und polymorphkernige Leukocyten in vitro. Naunyn-Schmiedebergs Arch. Pharmak. u. Exp. Path. 261, 118–132 (1968). https://doi.org/10.1007/BF00536782
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