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Leukophoren

in Farbzellen 01.12.2012 23:20
von franzpeter | 9.444 Beiträge

Leukophoren


(Iridophoren und Leukophoren) beim Guppy, Lebistes reticulatus Peters
Ikuo K. Takeuchi

Zusammenfassung
Die reflektierenden Chromatophoren in der Haut der Guppy, Lebistes reticulatus Peters, bestehen aus zwei verschiedene Arten, und zwar aus Iridophoren Leucophoren. Die Iridophoren sind kleiner und fester, und produzieren eine metallische schillernde Farbe. Die bei der Färbung von Iridophoren beteiligten zytoplasmatischen Organellen sind die reflektierenden Plättchen, wie in den Iridophoren anderer Fisch- und Amphibienarten, über die schon früher berichtet wurde. In den Iridophoren befinden sich auch zahlreiche kugelförmigen Körnchen der pleomorphen internen Struktur, sehr variabel in der Größe, aber im allgemeinen 0,2 bis 1,0 µm im Durchmesser. Die Natur dieser Granulate bleibt unbekannt.

Die Leucophoren sind größer, und hoch dendritisch; ihre Pigmentkörnchen sind beweglich und zeigen eine matte weißliche Farbe. Pigmentkörnchen der Leucophoren sind kugelförmig und variieren zwischen 0,5-0,8 µm im Durchmesser, mit einer doppelten Membran, die die internen Faserstoffe umschließt. Melamin-Behandlung der Fische verursachten degenerativen Veränderungen in den Pigmentkörnchen und auch an anderen zytoplasmatischen Organellen der Leucophoren, während die anderen Chromatophorenarten, einschließlich der Iridiophoren, jedoch intakt blieben. Einige Probleme der allgemeinen Charakterisierung und Klassifizierung zwischen diesen beiden Arten von Chromatophoren wurden diskutiert.

Abstract
Reflecting chromatophores in the integument of the guppy, Lebistes reticulatus Peters, are of two distinct types, iridophores and leucophores. The iridophores are smaller and fixed, producing a metallic iridescent color. The cytoplasmic organelles involved in the coloration of iridophores are the reflecting platelets, as in the iridophores of other fish and amphibian species on which earlier reports have been made. Spherical granules of pleiomorphic internal structure, quite variable in size but generally 0.2 m to 1.0 m in diameter, are also numerous in the iridophores. The nature of these granules remains unknown. The leucophores are larger, and highly dendritic; their pigment granules are migratory and they exhibit a dull whitish color. Pigment granules of the leucophores are spherical in form, varying from 0.5–0.8 m in diameter, with a double membrane enclosing the internal fibrous materials. Melamine-treatment of the fish caused degenerative changes in the pigment granules and also the other cytoplasmic organelles of the leucophores, whereas the other kinds of chromatophores, including the iridiophores, remained intact. Some problems in general characterization and classification between these two types of chromatophores were discussed.

Einführung
Die Körperfarbe der Fische wird durch ein Zusammenwirken mehrerer Chromatophoren produziert, wie schwarze Chromatophoren (Melanophoren), gelb Chromatophoren (Xanthophoren), rote Chromatophoren (Erythrophoren) und reflektierende Chromatophoren. Durch die spiegelnde Kapazität ihrer Pigmente besitzen reflektierende Chromatophoren ein irisierendes oder weißliches Erscheinungsbild und befinden sich meist in der Haut, im Peritoneum (Bauchfell) und im Auge. Für diese reflektieren Chromatophoren werden eine Vielzahl von Namen, wie Antaugonophoren, Guanophoren, Iridocyten, Iridophoren, Iridoleucophoren, Leucophoren, etc. verwendet. Das historische Problem der Nomenklatur dieser Chromatophoren wurde an anderer Stelle (Fries, 1958) diskutiert. Bagnara (1966) stuft Chromatophoren bei niederen Wirbeltieren auf der Grundlage der Farbe, die sie herstellen und auf das Aussehen des Pigments ein, er benennt, alle reflektierenden Chromatophoren als Iridophoren.

In jüngerer Zeit hat Hama (1967, 1970) zwei Arten von reflektierenden Chromatophoren beim Medaka, Oryzias latipes, " unterschieden, eine enthält feste kristalline Plättchen (platelets), welche sich in einem funkelnden Schillern manifestieren, und die andere hat weiße, reflektierende und bewegliche Granulate. Ein auffallender Unterschied zwischen diesen beiden Arten wurde nicht mitgeteilt. Wenn Larven oder adulte Medaka in melamin-gesättigtem Wasser aufgezogen wurden, wurde die das weiße Granulat enthaltende Chromatophore innerhalb von ein oder zwei Tagen zerstört, während die andere mit den kristalline Plättchen intakt blieb. Hama benannte die schillernden, Melamin-resistenten Chromatophoren Iridophoren und die weißlichen Leukophoren.




Introduction
Introduction T h e b o d y c o l o r o f f i s h e s is p r o d u c e d b y a n i n t e r a c t i o n o f s e v e r a l c h r o m a t o p h o r e s s u c h a s b l a c k c h r o m a t o p h o r e s ( m e l a n o p h o r e s ) , y e l l o w c h r o m a t o p h o r e s ( x a n t h o p h o r e s ) , r e d c h r o m a t o p h o r e s ( e r y t h r o p h o r e s ) , a n d r e f l e c t ing c h r o m a t o p h o r e s . R e f l e c t i n g c h r o m a t o p h o r e s h a v e i r ide s c ent o r whi t i sh a p p e a r a n c e s b y vi r tue o f the r e f l e c t i n g c a p a c i t y o f the i r p i gme n t s , c o m m o n l y p r e s e n t in i n t e g ume n t , p e r i t o n e u m a n d eye. A wide v a r i e t y o f n ame s , s u c h as a n t a u g o n o p h o r e s , g u a n o p h o r e s , i r i d o c y t e s , i r i d o p h o r e s , i r i d o l e u c o p h o r e s , l e u c o p h o r e s , etc., h a v e b e e n u s e d f o r the s e r e f l e c t ing c h r o m a t o p h o r e s . T h e h i s t o r i c a l p r o b l e m o f t h e n o m e n c l a t u r e o f the s e c h r o m a t o p h o r e s h a s b e e n d i s c u s s e d e l s ewhe r e (Fries, 1958). B a g n a r a (1966) classifies c h r o m a t o p h o r e s in l owe r v e r t e b r a t e s o n the ba s i s o f t h e c o l o r t h a t t h e y p r o d u c e a n d o n t h e a p p e a r a n c e o f the p i g m e n t ; he de s igna t e s , all r e f l e c t i n g c h r o m a t o p h o r e s as i r i d o p h o r e s . M o r e r e c e n t l y , H a m a (1967, 1970) h a s d i s t i n g u i s h e d two t y p e s o f r e f l e c t ing c h r o m a t o p h o r e s in t h e m e d a k a , Oryzias latipes," o n e c o n t a i n s fixed c r y s t a l l i n e pl a t e l e t s , m a n i f e s t i n g a s c int i l l a t ing i r ide s c enc e , a n d the o t h e r h a s whi t e r e f l e c t ing g r a n u l e s c a p a b l e o f m i g r a t i o n . A s t r i k i n g di f f e r enc e b e twe e n these two t y p e s wa s i n d i c a t e d . I f l a r v a e o r a d u l t s o f the m e d a k a were r e a r e d in me l ami n e - s a t u r a t e d wa t e r , t h e whi t e g r a n u l e - c o n t a i n i n g c h r o m a t o p h o r e s u n d e r w e n t des t r u c t i o n w i t h i n o n e o r two days , while the o t h e r s h a v i n g c r y s t a l l i n e pl a t e l e t s r e m a i n e d int a c t . H a m a h a s n a m e d t h e i r ide s c ent , m e l a m i n e - r e s i s t a n t c h r o m a t o p h o r e s i r i d o p h o r e s a n d t h e whi t i sh o n e s l e u c o p h o r e s . I n t h e c o u r s e o f s t u d y i n g t h e u l t r a s t r u c t u r a l f e a t u r e s o f c h r o m a t o p h o r e s in the i n t e g u m e n t o f t h e g u p p y , we n o t i c e d t h a t it a l so h a s two t y p e s o f r e f l e c t ing c h r o m a t o p h o r e s as in t h e m e d a k a . T h e p u r p o s e o f thi s p a p e r is t o de s c r ibe t h e fine s t r u c t u r e o f the s e r e f l e c t ing c h r o m a t o p h o r e s .

Diskussion
Viele Autoren (z. B. Fries, 1958) haben zwei verschiedene Arten von reflektierenden Chromatophoren bei einigen Knochenfisch Arten angeführt; ein Typ ist als weißlich und granular (körnig) charakterisiert worden, mit umfangreichen Effektor Bewegungen der Pigmentkörnchen, während der andere Typ fest ist und stark irisiert aufgrund der kleinen kristall-ähnlichen Pigment-Körpern. Fries (1958) betrachtet diese beiden Typen als Varianten von einer Chromatophorenart, welche durch lichtreflektierende Partikel oder Kristalle gekennzeichnet ist, und schlug den Namen "Antaugonophoren" für alle reflektierenden Chromatophoren vor. Bagnara (1966) bezeichnet diese "en bloc" als Iridophoren. Diese Studie hat zwei Arten von reflektierenden Chromatophoren beim Guppy ergeben, die sich von einander in ultrastrukturellen Eigenschaften unterscheiden. Diese Beobachtung, zusammen mit Hamas Beobachtung in der Einleitung zu dieser Arbeit Papier, ergibt eine Rechtfertigung, um eine Unterscheidung zwischen den iridophoren-Typ und dem leukophoren Typ Chromatophoren zu treffen.

Es ist etwas überraschend, dass bisher nur elektronenmikroskopische Untersuchungen von reflektierenden Chromatophoren vieler unterer Wirbeltierarten veröffentlicht wurden, mit wenigen Ausnahmen, die sich ausschließlich mit dem iridophoren-Typ von Chromatophoren befassten, der durch zahlreiche Blättchen (platelets) Strukturen in seinem Zytoplasma charakterisiert ist. Diese Plättchen wurden als Speicher von kristallinen Materialien betrachtet, hauptsächlich von Guanin-Kristallen, und worden reflektierende Plättchen (Bagnara und Ferris, 1971) oder Kristall Säckchen (Best und Nicol, t967; Arnott und Nicol, 1970) genannt. Viele Autoren haben gezeigt, dass diese kristallinen Materialien aus den Sektionen, durch die Behandlung mit der Färbelösung Bleinitrat, die alkalisch und in der Lage ist, Guanin-Kristallen aufzulösen und eine Längsspaltung der Blättchen bewirkt, verloren gingen (Harris und Hunt, 1973; Kawaguti et al., 1965; Kawaguti und Kamishima, 1966a; Kawaguti und Takeuchi, 1968; Setoguti, 1967; Setoguti et al., 1969; Röhrich und Porter, 1972). Dünne lamellenartige Materialien in den reflektierenden Plättchen wurden auch in den Iridophoren von Clupeiformes ( Heringe etc.), Harengula zunasi, berichtet, obwohl die Autoren sie als "dunkle Linien" (Kawaguti und Kamishima beschrieben haben, 1966b). Diese Materialien können eine Rolle bei der Anhäufung von kristallinen Materialien in den Blättchen (Platelets) spielen.

Beim Guppy wurden zytoplasmatische Organellen mit kugelförmigen Körnchen mit pleomorphen inneren Komponenten gefunden, Iridophoren wurden bisher nicht beschrieben. Die physiologische Rolle dieser Granula bleibt unbekannt, obwohl die große Zahl im Zytoplasma vermuten läßt, dass sie bei der Färbung von Guppy Iridophoren eine Rolle spielen. Sehr wenig ist über die Feinstruktur des leucophoren-Typ Chromatophoren bei niederen Wirbeltieren bekannt Der einzige Bericht scheint vorläufig unserer zu sein sein, der sich mit Leucophoren des larvalen Medaka, Oryzias latipes (Kamei-Takeuchi et al., 1968) befasst. Drei strukturell unterschiedliche Arten von Pigmentkörnchen, suggestiv (hinweisend) für mehrere Entwicklungs-Formen der gleichen Pigmentkörnchen, wurden beschrieben, und einer von ihnen ist den Pigmentkörnchen beiden Guppy Leucophoren sehr ähnlich.

Bei einigen Arten wirbelloser Tiere wie Krebsen und Insekten, berichten einige Autoren über weiß-farbige Chromatophoren mit Pigmentkörnchen, sehr ähnlich den Strukturen wie beim Guppy (Eloffson und Kauri, 1971; Robinson und Charlton, 1973; Veron et al., 1974), aber die Beziehung dieser Chromatophoren mit den Wirbeltieren Leucophoren ist noch unbekannt.

Reflektierende Chromatophoren in den Integumenten (Häuten) einiger Reptilien Arten wurden als Leucophoren bezeichnet(vgl. Fries, 1958), aber elektronenmikroskopische Observationen haben gezeigt, dass sie tatsächlich vom iridophoren-Typ Chromatophoren sind, obwohl ihre Kristalle eher eine kleine Pillen-Form statt der Plättchenform haben (Röhlich, 1974). Dies deutet darauf hin, dass die Unterscheidung zwischen beiden Arten von reflektierenden Chromatophoren, in manchen Fällen, weit entfernt von einem einfachen Problem ist. Es hat sich gezeigt, dass Melamin-Behandlung eine einfache und effektive Methode für die Unterscheidung zumindest beim Medaka und beim Guppy ist, aber es bleibt unbekannt, ob alle leucophoren-Typ Chromatophoren bei anderen niederen Wirbeltieren empfindlich auf Melamin sind. Elektronenmikroskopie scheint ein genaues und unverzichtbares Verfahren zur Einstufung zu sein. Aber es ist möglich, dass andere Spezies leucophoren-Typ Chromatophoren Pigmentkörnchen enthalten, die morphologisch unterschiedlich von denen der Guppy Leucophoren sind. Aktuelle Studien haben zum Beispiel ergeben, dass die Feinstruktur der Pigmentkörnchen in der gleichen Gruppe von Chromatophoren manchmal sehr unterschiedlich zwischen den Arten ist (Taylor und Bagnara, 1969; Bagnara et al., 1973; Takeuchi, 1975a, b). Ein größerer Kenntnisstand über die morphologischen, physiologischen sowie biochemischen Aspekte nicht nur der Leucophoren-Typ Chromatophoren, sondern auch jene des iridophore-Typs sind erforderlich, bevor begriffliche Verallgemeinerungen vorgenommen werden können.

Discussion
M a n y a u t h o r s (e.g. Fries, 1958) have r e cogni z ed two different type s o f reflecting c h r o m a t o p h o r e s in some t e l eos t e an species; o n e t y p e is cha r a c t e r i z ed as whitish a n d gr anul a r with extensive e f f e c t or mo v eme n t s o f pigment granules, whe r e a s the o t h e r t y p e is fixed a n d s t rongly iridescent b y vi r tue o f small crystal-like pigment bodies. Fries (1958) cons ide r ed these two type s to be va r i ants of one kind of c h r o m a t o p h o r e cha r a c t e r i z ed b y light-reflecting pa r t i c l e s or crystals, a n d p r o p o s e d the n ame " a n t a u g o n o p h o r e s " for all reflecting c h r oma t o p h o r e s . Bagna r a (1966) de s igna t ed these as en b l o c i r idophor e s . This s t u d y ha s r eve a l ed two type s o f reflecting c h r o m a t o p h o r e s in the g u p p y differing f r om e a ch othe r in ul t r a s t ruc tur a l features. This obs e rva t ion, a long with H a m a ' s o b s e r v a t i o n de s c r ibed in the i n t r o d u c t i o n o f this pape r , suggests a jus t i f i c a t ion to d r aw a distinction b e twe e n the i r i d o p h o r e - t y p e a n d leucophor e - type c h r oma t o p h o r e s . It is s omewh a t surprising tha t e l e c t ron mi c ros copi c studies hi the r to publ i shed on reflecting c h r o m a t o p h o r e s o f ma n y lower v e r t e b r a t e species were, with few exceptions, c o n c e r n e d exclusively with i r i d o p h o r e - t y p e c h r o m a t o p h o r e s cha r a c terized by n ume r o u s platelet s t ruc tur e s in their cytopl a sm. These pl a t e l e t s have be en cons ide r ed to b e stores o f crystalline materials, ma inly guanine-crystals, and have be en called reflecting platelets (Bagna r a a n d Ferris, 1971) or crystal sacs (Best and Ni col , t 9 6 7 ; A r n o t t a n d Ni col , 1970). M a n y a u t h o r s have d emo n s t r a t ed tha t these crystalline ma t e r i a l s a r e los t f r om the sections dur ing t r e a tment o f s e c t ion with staining s o l u t i o n o f l e ad ni t r a t e which is alkaline a n d c a p a b l e o f dissolving guanine-crystals, leaving b e h i n d longi tudina l splitting in the platelets (Ha r r i s and Hu n t , 1973 ; Kawa g u t i et al., 1965; Kawa g u t i a n d Kami shi - ma, 1966a; Kawa g u t i and Takeuchi , 1968; Setoguti, 1967; Setoguti et al., 1969; R o h r i c h and Por t e r , 1972). Thin lamellar materials in the reflecting platelets h a v e a l s o r e p o r t e d in i r i d o p h o r e s o f t h e c l u p e o i d fish, Harengula zunasi, a l t h o u g h t h e a u t h o r s h a v e d e s c r i b e d t h em a s " d a r k l i n e s " ( K a w a g u t i a n d K a m i s h i m a , 1966b). T h e s e m a t e r i a l s m a y p l a y a r o l e in a c c u m u l a t i n g c r y s t a l l i n e m a t e r i a l s i n t h e p l a t e l e t s . C y t o p l a s m i c o r g a n e l l e s h a v i n g s p h e r i c a l g r a n u l e s wi t h p l e i o m o r p h i c i n n e r c o m p o n e n t s f o u n d in g u p p y i r i d o p h o r e s h a v e n o t b e e n d e s c r i b e d p r e v i o u s l y . T h e p h y s i o l o g i c a l r o l e o f t h e s e g r a n u l e s r e m a i n s u n k n o w n a l t h o u g h t h e l a r g e n u m b e r in t h e c y t o p l a s m sugge s t s t h a t t h e y p l a y a r o l e in t h e c o l o r a t i o n o f g u p p y i r i d o p h o r e s . V e r y l i t t l e is k n o w n a b o u t t h e f i n e s t r u c t u r e o f l e u c o p h o r e - t y p e c h r o m a t o p h o r e s in l o w e r v e r t e b r a t e s . T h e o n l y r e p o r t s e ems t o b e o u r p r e l i m i n a r y o n e d e a l i n g w i t h l e u c o p h o r e s o f t h e l a r v a l m e d a k a , Oryzias latipes ( K a m e i - T a k e u c h i e t al., 1968). T h r e e s t r u c t u r a l l y d i s t i n c t t y p e s o f p i g m e n t g r a n u l e s , s u g g e s t i v e o f s e v e r a l d e v e l o p m e n t a l f o r m s o f t h e s ame p i g m e n t g r a n u l e s , we r e d e s c r i b e d , a n d o n e o f t h e m is v e r y s imi l a r t o t h e p i g m e n t g r a n u l e s in g u p p y l e u c o p h o r e s . I n s o m e spe c i e s o f i n v e r t e b r a t e s s u c h a s c r u s t a c e a n s a n d ins e c t s , s o m e a u t h o r s r e p o r t e d w h i t e - c o l o r e d c h r o m a t o p h o r e s c o n t a i n i n g p i g m e n t g r a n u l e s o f v e r y s imi l a r s t r u c t u r e s t o t h o s e in t h e g u p p y ( E l o f f s o n a n d K a u r i , 1971; R o b i n s o n a n d C h a r l t o n , 1973; V e r o n e t al., 1974), b u t t h e r e l a t i o n s h i p o f t h e s e c h r o m a t o - p h o r e s t o t h e v e r t e b r a t e l e u c o p h o r e s is still u n k n o w n . R e f l e c t i n g c h r o m a t o p h o r e s in i n t e g u m e n t s o f s o m e r e p t i l i a n spe c i e s h a v e b e e n c a l l e d l e u c o p h o r e s (see F r i e s , 1958), b u t e l e c t r o n m i c r o s c o p i c o b s e r v a t i o n e s h a v e r e v e a l e d t h a t t h e y a r e a c t u a l l y i r i d o p h o r e - t y p e c h r o m a t o p h o r e s , a l t h o u g h t h e i r c r y s t a l s a r e in t h e f o r m s o f sma l l t a b l e t - l i k e b o d i e s r a t h e r t h a n o f p l a t e l e t s ( R o h l i c h , 1974). T h i s i n d i c a t e s t h a t t h e d i s t i n c t i o n b e t w e e n t w o t y p e s o f r e f l e c t i n g c h r o m a t o p h o r e s is, in s o m e cases, f a r f r o m a s imp l e p r o b l e m . M e l a m i n e -t r e a t m e n t h a s b e e n s h o w n t o b e a s imp l e a n d e f f e c t i v e m e t h o d f o r thi s d i s t i n c t i o n a t l e a s t in t h e m e d a k a a n d t h e g u p p y , b u t i t r e m a i n s u n k n o w n w h e t h e r all l e u c o p h o r e - t y p e c h r o m a t o p h o r e s in o t h e r l o w e r v e r t e b r a t e spe c i e s a r e s ens i t ive t o m e l a m i n e . E l e c t r o n m i c r o s c o p y s e ems t o b e a n a c c u r a t e a n d i n d i s p e n s a b l e m e t h o d f o r c l a s s i f i c a t i o n . B u t i t is p o s s i b l e t h a t in o t h e r spe c i e s l e u c o p h o r e - t y p e c h r o m a t o p h o r e s c o n t a i n p i g m e n t g r a n u l e s t h a t a r e m o r p h o l o g i c a l l y d i f f e r e n t f r o m t h o s e o f t h e g u p p y l e u c o p h o r e s . R e c e n t s tudi e s , f o r e x a m p l e , h a v e r e v e a l e d t h a t t h e f i n e s t r u c t u r e o f p i g m e n t g r a n u l e s in t h e s a m e g r o u p o f c h r o m a t o p h o r e s is s o m e t i m e s v e r y d i f f e r e n t a m o n g spe c i e s ( T a y l o r a n d B a g n a r a , 1969; B a g n a r a e t a l . , 1973; T a k e u c h i , 1975a, b). G r e a t e r k n o w l e d g e o n t h e m o r p h o l o g i c a l , p h y s i o l o g i c a l a s well a s b i o c h e m i c a l a s p e c t s o f n o t o n l y t h e l e u c o p h o r e - t y p e c h r o m a t o p h o r e s b u t a l s o t h o s e o f t h e i r i d o p h o r e - t y p e is n e c e s s a r y , b e f o r e c o n c e p t u a l g e n e r a l i z a t i o n s c a n b e ma d e .


Mit freundlichen Grüßen
franzpeter
zuletzt bearbeitet 20.11.2015 18:57 | nach oben springen
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