Kollagen 



U. HoFMANN und K. Kuhn 



Ediiard Zintl-Institiit fiir anorganische und physikalische Cheniie der 

 Technischen Hochschide Darmstadt 



Im Jahre 1942 haben zum ersten Mai Hall. Jakus und 

 Schmitt (5) sowie etwas spiiter Wolpers ( 1 5) eine Quer- 

 streifung des Kollagens mit einer Periode von unge- 

 fiihr 650 A im Elektronenmikroskop nachgewiesen. 

 Diese ersten Aufnahmen zeigten nur einen Hell- und 

 einen Dunkelstreifen pro Periode. Bald darauf gelang 

 es, die Querstreifung zuniichst in drei (6, 16), spiiter 

 in sechs bis sieben Banden aufzulosen ( 12, 17). 



Hofmann, Nemetschek und GraBmann (8)erreich- 

 ten an Sehnenkollagen eine Auflosung in zuniichst 

 acht, dann zehn und schlieBlich dreizehn Querstrei- 

 fen (9). 



Um ein groBeres Versuchsmaterial zu erhalten, 

 untersuchten wir im folgenden KoUagenfibrillen ver- 

 schiedenster Herkunft. So zeigten Fibrillen aus 

 Kalbshaut zehn Querstreifen pro Periode. Es lallt 

 auf, daB die Periodenlange bei Kalbshaut durch- 

 schnittlich 100 A kurzer ist als bei Sehnenkollagen. — 

 Die Fibrillen nicht ausgereifter Kollagenfasern, so 

 z. B. von embryonaler Achillessehne, sind diinn und 

 kontrastarm und von einer storenden Zwischensub- 

 stanz behaftet, die durch vorherige Behandlung mit 

 Trypsin teilweise entfernt werden konnte. Wir konn- 

 ten acht bis neun Querstreifen beobachten. — Auch 

 Reticulinfibrillen zeigen eine periodische Querstrei- 

 fung. Abb. 1 zeigt neun bis zehn Querstreifen pro 

 Periode, deren Schwarzung aber vom Normalen 

 abweicht, so daB eine Indizierung der einzelnen 

 Streifen Schwierigkeiten macht. Nach Nemetschek, 

 GraBmann und Hofmann (9) konnen aber auch bei 

 normalem Sehnenkollagen die Intensitiiten der ein- 

 zelnen Querstreifen betriichtlich schwanken. 



Behandelt man kollagenes Material mit verdunn- 

 ten organischen Siiuren (19) oder mit sauren PuflFern 

 (10), so geht ein Teil des Kollagens in Losung. 

 Aus diesen Losungen kann man durch Dialysieren 

 gegen verdijnnte Kochsalzlosung oder schwachal- 

 kalische PufTerlosungen Fibrillen abscheiden, deren 

 Querstreifungsmuster bis auf eine etwas abweichende 

 Schwiirzung mit dem des normalen Kollagens ijber- 

 einstimmen. Abb. 2 zeigt dreizehn Querstreifen. 



in Gegenwart von geringen Mengen kohlenhy- 

 drathaltiger Substanzen, wie -/, -Glycoprotein oder 



PP*^ 



Chondroitinsulfat, kann (7) aus denselben KoUagen- 

 losungen eine Kollagenart abgeschieden werden, die 

 in der Natur nicht angetroffen wird, die sogenannten 

 long-spacing-Fibrillen. Sie unterscheiden sich von 

 normalem Kollagen durch eine weit groBere Periode 

 von 1500 bis 3000 A und einem voUig anderen, und 

 zwar symmetrischen, Querstreifungsmuster. 



In Gegenwart von Nucleinsaure oder Adenosin- 

 triphosphorsiiure bildet sich noch eine andere Art, 

 die sogenannten long-spacing-Segmente (13). 



Bei den bestaufgelosten KoUagenfibrillen mit drei- 

 zehn Querstreifen diirften die kleinsten Einzelheiten, 

 welche noch in Faserrichtung erkennbar sind, kaum 

 groBer als 15 A sein. Die photometrische Ausmes- 

 sung der einzelnen Fibrillen iiber alle sichtbaren 

 Perioden hinweg zeigt, daB innerhalb einer einzelnen 

 Fibrille die Lage der Schwiirzungsmaxima der ein- 

 zelnen Querstreifen mit einem Fehler von weniger 

 als 10 A festgelegt werden kann (8). Man stoBt so 

 mit optischen Mitteln in Bereiche vor. welche nur 

 noch von der GroBenordnung einiger Aminosiiuren 

 sind. 



Fiir die Entstehung der Querstreifung hat man 

 noch keine befriedigende Erkliirung gefunden. Zwei 

 Deutungen sollen erwiihnt werden. Nach der einen 

 werden die dunklen Querstreifen durch Anhiiufung 

 schwerer und Phosphorwolframsaure (PWS) bevor- 

 zugt bindende, also basische Aminosiiuren, gebildet. 

 Nach der anderen werden die dunklen und hellen 

 Querstreifen durch verschiedene Anordnung der 

 EiweiBkettcn gebildet. 



Die Annahme (1), daB die ungeordneten und 

 lockeren Teile der Periode die PWS bevorzugt ein- 

 lagere und deswegen nach Anfiirbung dunkler er- 

 scheine als die geordneten und an sich dichteren 

 Teile, ist zweifelhaft, da man auch ohne PWS-Anfar- 



Abb. 1. Reticulumfibrille aus Katzenmilz mit Hyaluronidasc 

 und anschlieBend mit PWS behandelt. lOfach unterteilte 

 Querstreifung. Elektr.-opt. Vergr.: 42 000 , Endvergr. 

 120 000 , Periode 500 A. 



Abb. 2. Aus Citratlosung abgeschiedene Kollagen-Fibrille, 

 mit PWS behandelt. 13fach unterteilte Querstreifung. (Unge- 

 wohnliche Schwarzung einzelner Banden: a^ besonders stark 

 und scharf geschwarzt, h^ intensiver als b.,). Elektr.-opt. 

 Vergr.: 48 000 , Endvergr. 160 000 , Periode 800 A. 



