Strahlenschädigung menschlicher Krebszellen in der Kultur - Portio-Carcinom, Stamm HeLa
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Formale Metadaten
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| Alternativer Titel |
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| Autor | ||
| Lizenz | Keine Open-Access-Lizenz: Es gilt deutsches Urheberrecht. Der Film darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden. | |
| Identifikatoren | 10.3203/IWF/C-875 (DOI) | |
| IWF-Signatur | C 875 | |
| Herausgeber | ||
| Erscheinungsjahr | ||
| Sprache | ||
| Produzent | ||
| Produktionsjahr | 1963 |
Technische Metadaten
| IWF-Filmdaten | Film, 16 mm, 195 m ; SW, 18 min |
Inhaltliche Metadaten
| Fachgebiet | |||||
| Genre | |||||
| Abstract |
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| Schlagwörter |
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| IWF-Klassifikation |
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Transkript: Deutsch(automatisch erzeugt)
00:39
Diese einschichtig gewachsene Hela-Kultur wurde der Einwirkung von konventionellen Röntgenstrahlen ausgesetzt.
00:47
Bestrahlt wurde mit einer Dosis von 1000 R zweieinhalb Stunden vor Beginn der Filmaufnahme. Als Folge der Bestrahlung ist zu diesem Zeitpunkt die rege Teilungsaktivität, die für Carcinomzellen besonders in vitro charakteristisch ist, zum Erliegen gekommen.
01:03
Man sieht in dieser Übersicht keine Mitosen mehr. Ferner treten Formveränderungen der Nukleoli, vermehrte Kernrotationen und eine zunehmende Verfettung des Zytoplasmas auf.
01:20
Wie verhalten sich Zellen, die während der Mitose bestrahlt wurden? Diese Zelle erhielt in der frühen Metaphase 500 R Röntgenstrahlen. In der Anaphase ist kurz eine Chromosomenbrücke sichtbar. Nach dem Versuch einer tripolaren Teilung entstehen zwei Tochterzellen, von denen jedoch eine mehrere Kerne bildet.
01:41
Die in der Rekonstruktionsphase noch vorhandene Chromosomenbrücke an der Verformung der Tochterkerne erkennbar und die ungleiche Verteilung des Kernmaterials sind als Strahlenschäden anzusehen.
02:01
Die Bestrahlung dieser Hela-Zelle erfolgte in der Metaphase mit einer Dosis von 500 R unmittelbar vor Beginn der Filmaufnahme. Eine mehrpolare Anlage und ein Einschlusskörper erschweren und verzögern die reguläre Einordnung der Chromosomen in die Äquatorialebene. Allmählich ordnen sich die Chromosomen zu einer tripolaren Metaphase.
02:36
Während der Anaphase wird der Strahlenschaden durch die zahlreichen Chromosomenbrücken morphologisch sichtbar.
02:43
Die Zytoplasma-Bewegungen erscheinen merklich verlangsamt und unkoordiniert und lassen eine zusätzliche Schädigung des Teilungsmechanismus vermuten. Der Einschlusskörper ist in die rechte Tochterzelle gelangt. Die völlige Trennung der Tochterzellen wird durch die Chromosomenbrücken verhindert.
03:00
Dadurch bleibt das Kernmaterial auch im Verlauf der Rekonstruktionsphase verbunden. Im unteren Bildteil liegt eine Interphasezelle, in deren Zytoplasma die fädigen Mitochondrien deutlich zu sehen sind. Sie sind relativ unbeweglich und lassen sich dadurch leicht von den wellenartigen Zytoplasma-Bewegungen der Zelloberfläche unterscheiden.
03:22
Der Kern dieser Zelle enthält in dem zentral gelegenen Nukleolus eine Vakuole, wie sie nach Bestrahlung vermehrt auftreten. Oben hat sich mittlerweile zwischen die beiden bisher sichtbaren Tochterzellen eine dritte, sehr kleine Tochterzelle in die Bildebene geschoben.
03:45
Sie führt lebhafte zytoplasmatische Bewegungen aus. Die drei Zellen besitzen völlig ungleiche Kern- und Zytoplasma-Anteile. Die beiden größeren sind vielkernig und durch die strahleninduzierten Chromosomenbrücken sind die Kerne eng zusammengezogen und deformiert.
04:04
Diese Zelle wurde zu Beginn der Methose mit 1000 R bestrahlt. Die Anaphase-Bewegungen lassen auf eine multipolare Teilungsanlage schließen. Die Durchschnörung unterbleibt jedoch. Die Zelle kugelt sich wieder ab und verharrt in diesem Zustand über zwölf Stunden.
04:32
Nach dieser Zeit breitet sich das Zytoplasma aus und man kann nun die Entstehung einer Riesenzelle mit vielen Kernen unterschiedlicher Größe verfolgen.
04:42
Riesenzellen treten nach Bestrahlung vermehrt auf. Die normalgroßen Zellen in der Umgebung machen den Größenunterschied deutlich. Diese Zelle, die gleichfalls zu Beginn der Methose, und zwar mit 1500 R bestrahlt wurde, vermag die Anaphase- und Telophase scheinbar regulär durchzuführen.
05:03
Eine Strahlenschädigung ist noch nicht zu erkennen, zumal der Teilungsvorgang zeitweilig außerhalb der optischen Ebene verläuft. Allmählich breitet sich die untere Tochterzelle aus, während die Rekonstruktion der oberen verzögert ist.
05:33
Nun ordnet sich auch die obere Tochterzelle in die optische Ebene ein. Wir sehen die Entstehung eines Kernes, der deutlich größer ist als die Kerne der umgebenden Zellen.
05:42
Die untere Zelle weist dagegen, bis auf ein Fragment, keinerlei Kernstruktur auf. Demnach ist das Kernmaterial fast vollständig in die obere Tochterzelle gelangt. Etwa sieben Stunden sind bisher seit der Bestrahlung vergangen. Zwanzig Stunden später bietet sich, jetzt in stärkerer Zeitraffung, noch etwa das gleiche Bild.
06:05
An der unteren Tochterzelle setzen aber allmählich Veränderungen ein. Die Zelle verliert den Kontakt zu den benachbarten Zellen und als Symptom des bevorstehenden Zelltodes wird das Zytoplasma kontrastreicher und starrer.
06:34
Während dieser Prozesse, die sich über viele Stunden erstrecken, wird zeitweise das Gerüst einer Kernstruktur mit angedeuteten Nukleolen sichtbar.
06:58
Etwa zweieinhalb Tage nach der Bestrahlung geht die Zelle zugrunde.
07:03
Dieser Vorgang, der hier in wenigen Sekunden abläuft, dauert etwa eine Stunde. Auch die Geschwisterzelle mit dem vermehrten Kernmaterial ist nicht länger existenzfähig.
07:38
Nach Bestrahlung mit einem Telekubalt-Gerät bietet sich ein ähnliches Bild wie nach Röntgenbestrahlung.
07:43
Diese Kultur erhielt eine Dosis von 4000 R. Aus Vergleichsgründen wurde wiederum eine Dosisleistung von 100 R pro Minute angewendet. Die Methoseaktivität ist erloschen. Im Bildfeld sind neben normalgroßen Zellen zwei Riesenzellen zu sehen.
08:02
Auch hier beobachten wir eine zunehmende Verfettung aller Zellen als Folge der Bestrahlung. Diese Zelle zeigt eine deutliche Chromosomenbrücke in der Anaphase und lässt damit eine Strahlenschädigung erkennen.
08:20
Die Bestrahlung erfolgte im Stadium der Metaphase mit 500 R. Die Chromosomenbrücke bleibt während des weiteren Teilungsablaufes bestehen und hemmt die Individualisierung der Torterzellen. Diese Schädigungsbilder gleichen denen nach konventioneller Röntgenbestrahlung.
08:42
Obwohl Kubalt-Gamma-Strahlen und Röntgen-Strahlen eine unterschiedliche Energie- und Ionisationsdichte aufweisen, rufen sie im mikroskopischen Bereich morphologisch gleichartige Schäden hervor.
09:04
Die weiter bestehende Verbindung des Kernmaterials der beiden Torterzellen ist hier an der Verformung der Zellkerne gut zu erkennen. Das Zytoplasma hat sich ausgebreitet und beide Zellen zeigen lebhafte Pinozitose.
09:27
Nun ein größerer Ausschnitt einer Kultur nach Bestrahlung mit 4000 R-Gamma-Strahlen. Sämtliche Zellen befinden sich in der Interphase. Als Folge der Bestrahlung werden keine Mitosen mehr eingeleitet. Das Rotieren des Zellkerns tritt vermehrt auf.
09:58
Nach einiger Zeit lösen die Zellen ihren Kontakt untereinander.
10:01
Das Zytoplasma wird kontrastreicher und die Zellen schrumpfen mehr und mehr. Schließlich gehen sie nacheinander zugrunde. Das Endstadium ist 24 Stunden nach der Bestrahlung erreicht.
10:35
Zuerst eine Zelle nach Bestrahlung mit 500 R-Elektronen. Ein transkondensierter Mitochondrien umgibt den heller erscheinenden Spindelapparat.
10:45
Als Strahleneffekt sind Chromosomenbrücken während der Anaphase deutlich erkennbar.
11:10
Die Brückenbildung des Kernmaterials dürfte eine der Ursachen für die stark verlängerte Rekonstruktionsphase der beiden Tortorzellen sein.
11:27
Einige Zeit später setzt die Pinocytose ein.
11:41
Die Bestrahlung dieser Zelle erfolgte während der Metaphase mit einer Dosis von 1500 R. Die Chromosomen bleiben während der Anaphase längere Zeit triangulär angeordnet. Starke zytoplasmatische Bewegungen weisen auf veränderte Viskositätsverhältnisse hin. Die Koordination der Teilungsvorgänge ist gestört.
12:03
Zunächst sind drei Tortorzellen angelegt, jedoch findet kurz nach der Durchschnürung zwischen den beiden Linken eine Fusion statt. Auch mit der kleineren Tortorzelle bleibt durch Chromosomenbrücken eine so enge Verbindung bestehen,
12:24
dass kurz danach eine Verschmelzung zu einer einzigen großen Zelle mit mehreren Zellkernen stattfindet. Dies ist ein Beweis dafür, dass vielkernige Riesenzellen aus der Fusion mehrerer Tortorzellen entstehen können.
12:47
Noch während des Fusionsvorganges hat die Pinocytose wieder begonnen.
13:07
Diese Zelle erhielt während der Metaphase ebenfalls 1500 R. Elektronen. Die Zelle macht den Versuch einer Teilung. Nach kurzer Zeit beginnen jedoch die angelegten Tortorzellen wieder zu verschmelzen.
13:20
Dann breitet sich das Zytoplasma langsam aus.
13:41
In diesem Fall entsteht also die mehrkernige Riesenzelle als Folge einer nicht vollzogenen Plasmateilung. In der Rekonstruktionsphase werden die Kerne mit ihren Nukleoli sichtbar. Sie sind deutlich vom Zytoplasma abgegrenzt. Derartige Riesenzellbildungen können in vitro also auch nach Elektronenbestrahlung beobachtet werden.
14:11
In einem späteren Stadium, jetzt mit stärkerer Zeitraffung, ist die Rekonstruktion der einzelnen Zellkerne weiter fortgeschritten. Die Kerne liegen eng beieinander, vermutlich aufgrund von Chromosomenbrücken, die auch in der Interphase noch wirksam sind.
14:32
Abschließend verfolgen wir eine Kultur über zweieinhalb Tage, nachdem sie 22 Stunden vor Beginn der Filmaufnahme bestrahlt wurde. Die Dosis betrug 3000 R. Elektronen.
14:44
Wir beobachten auch hier keine Mitosen mehr. Die Pinocytose ist jedoch zunächst nicht beeinträchtigt. Nach einiger Zeit lösen sich allmählich im rechten Mittelfeld des Bildes die Zellkontakte.
15:18
Von oben und von links sind zwei Riesenzellen in das Bildfeld gewandert.
15:23
Die zwischen ihnen liegende Zelle zieht langsam ihren Plasmafortsatz ein. Die Schädigung der Zellen wird allmählich immer deutlicher. Die zytoplasmatische Schrumpfung nimmt zu und damit auch der Phasenkontrast des Zytoplasmas. Das Auftreten intracellulärer Fetttröpfchen weist darauf hin, dass auch hier der Stoffwechsel der Zellen gestört ist.
15:44
Es bilden sich kleine Zellkomplexe, deren Kerne eng beieinander liegen, wodurch der Eindruck von mehr kernigen Zellen entsteht.
16:09
Mit fortschreitender Schrumpfung lösen sich die Zellen mehr und mehr voneinander. Später beschränken sich die Kontakte auf nur wenige Plasmafortsätze, bis sich auch diese Verbindungen lösen und die Zellen sich abkugeln.
16:21
Diese Vorgänge führen allmählich zum Zelltod. Vergleicht man die Effekte der drei untersuchten Strahlenarten miteinander, so zeigt der
16:43
Film, dass die optisch erfassten Strahlenschäden bei Hela-Zellen sich qualitativ kaum unterscheiden. Die tatsächlich bestehenden Unterschiede sind statistischer Natur.