Zur Änderung der Oberflächenladung von Zellmembranen durch chemische und physikalische Einwirkungen

Abstract

1. Hühnererythrozyten und Asciteshepatom-Zellen von Ratten erfahren durch Neuraminidase-Einwirkung bei 37° und 23° eine Verminderung, normale Rattenleberzellen dagegen in der Mehrzahl der Fälle eine Zunahme ihrer elektrophoretischen Beweglichkeit. Im Gegensatz dazu sind bei allen 3 Zellarten in den zellfreien Überständen nach Neuraminidasebehandlung freie Neuraminsäuren nachzuweisen. 2. Die gleichen Zellarten zeigen nach Neuraminadase-Behandlung bei 2° keine Veränderung ihrer elektrophoretischen Beweglichkeit; entsprechend dazu sind auch keine freien Neuramininsäuren in den Überständen nachweisbar. 3. Die Kinetik der Änderung der elektrophoretischen Beweglichkeit bei Neuraminidase-Behandlung ist abhängig vom Aufschwemmungsmedium. In einer 0,95-proz. NaCl-Lösung strebt sie bei menschlichen Erythrozyten nach Fermentation mit 0,1, 1,0, 10 I.E. Neuraminidase/0,6 ml bei 37° einem Endwert zu, bei Inkubation in einem Phosphatpuffer nach Soerensen kommt es dagegen je nach Fermentkonzentration zur Ausbildung von verschiedenen Plateaus. Die in den zellfreien Überständen nachgewiesenen freien Neuraminsäuren entsprechen diesen Änderungen der elektrophoretischen Beweglichkeit. 4. Neuraminidase unterliegt auch bei der Einwirkung auf Zellmembranen einer Produktenhemmung: wird sie mit N-Acetylneuraminsäure bei 37° inkubiert und der Mischung nachträglich zugefügt, ist die fermentative Aktivität der Neuraminidase deutlich vermindert. 5. Unter unseren Versuchsbedingungen läßt sich eine Adsorption von Neuraminidase an verschiedenen Zelloberflächen nachweisen. Diese führt jedoch an sich zu keiner Veränderung der elektrophoretischen Beweglichkeit der Zellen; kommt es unter geeigneten Bedingungen zu einer fermentativen Wirkung der Neuraminidase, so tritt eine solche Änderung ein. Diese ist jedoch die Resultante aus der Abspaltung der negativ geladenen Neuraminsäuren und den bei der Abspaltung zusätzlich auftretenden charakteristischen Sekundärveränderungen in der Textur der Zellmembranen. 6. Nach vorhergehender Hitzebehandlung erfahren Rattenleber-Zellen durch Neuraminidase in den ersten 15 Min. einen Abfall ihrer elektrophoretischen Beweglichkeit, während normale Leberzellen bei Neuraminidase-Inkubation keinen solchen Abfall aufweisen. 7. Normale Rattenleber-Zellen, proliferierende Leberzellen von Ratten, Morris-Rattenhepatom-Zellen, Rattenhepatom-Asciteszellen und Spermienzellen vom Rind zeigen nach Einwirkung von Hitze, Röntgenstrahlen, Säure, Lauge, Formol, Aceton, Äthanol und Perjodat für jede Zellart typische Veränderungen ihrer elektrophoretischen Beweglichkeit. Es erscheint demnach möglich, Zellarten mittels ihres „elektrophoretischen Spektrums“ zu charakterisieren. 8. Neuraminidase wird stark an Quarzglasflächen adsorbiert: 0,3 g eisenfreie Quarzpartikel adsorbieren bis 20,0 I.E. Ferment, wie eine nachträgliche Austestung mittels der elektrophoretischen Beweglichkeit von Zellen ergab. Die chemische Bestimmung der freien Neuraminsäuren im Überstand der Zellen zeigte die entsprechende Kinetik.