Die Submikroskopische Anatomie und Pathologie der Lunge / The Submicroscopic Anatomy and Pathology of the Lung

209 Pages·1959·15.94 MB·English

by  Heribert Schulz (auth.)

DIE SUBMIKROSKOPISCHE ANATOMIE
UNO PATHOLOGIE DER LUNGE
THE SUBMICROSCOPIC ANATOMY
AND PATHOLOGY OF THE LUNG
DIE SUBMIKROSKOPISCHE ANATOMIE
UNO PATHOLOGIE OER LUNGE
THE SUBMICROSCOPIC ANATOMY
AND PATHOLOGY OF THE LUNG
VON
HERIBERT SCHULZ
ASSISTENT AM PATHOLOGISCHEN INSTITUT
DER MEDIZINISCHEN AKADEMIE IN DUSSELDORF
MIT 95 ABBILDUNGEN
IN 205 EINZELDARSTELLUNGEN
SPRINGER-VERLAG
BERLIN· GOTTIN GEN· HEIDELBERG
1959
lSBN-13: 978-3-642-49017-0 e-1SBN-13: 978-3-642-92770-6
001: 10.1007/978-3-642-92770-6
AIle Rechte, insbesondere das der {jbersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten
Ohne ausdriickliche Genehmigung des Verlages ist es auch nicht gestattet, dieses
Buch oder Teile daraus auf photomechanischem Wege (Photokopie, Mikrokopie)
zu vervieWiltigen
© by Springer-Verlag ORG I Berlin· Gottingen . Heidelberg 1959
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1959
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in
diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme,
daB solche Namen im Sinn der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung
als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden diirften.
Vorwort
Das vorliegende Buch ist aus unserer fUnfjahrigen Beschaftigung mit der submikroskopischen Anatomie und Patho
logie der Lunge entstanden; wir glauben, daB es jetzt berechtigt ist, die Ergebnisse zusammenzustellen.
Das Studium der Feinstruktur der Zellen und seiner Einheiten erfaBt nur kleinste Bereiche aus einem Organ. Der
Gewinn des Einblickes in tiefere Dimensionen der lebenden Struktur ist oft mit einem Verlust des Uberblickes uber
den Zusammenhang des Gewebes erkauft. Die Untersuchungsmethoden mit dem Elektronenmikroskop beginnen
meist bei den Fragen, die mit lichtoptischen Methoden nicht ausreichend beantwortet werden konnen. Die Abbildungen
dieses Buches zeigen Befunde der submikroskopischen Struktur der Lunge, die besonders den Gasaustausch, den
Lungenkreislauf sowie die Stoffwechsel- und Abwehrvorgange betreffen. Die Analyse der Ultrastruktur der Lungen
alveole, des Blut-Luft-Weges und der LungengefaBe erlaubt, Schliisse auf biochemische Vorgange und auf cyto
physikalische und pathophysiologische Anderungen zu ziehen. Wir haben uns bemuht, eine Ubersicht uber die
submikroskopische Morphologie der Lunge zu geben; einige Fragen mussen aber spater noch durch weitere Befunde
erganzt werden. Die Tumoren der Lunge haben wir in diesem Buch nicht berucksichtigt, da sie sich besser in eine
allgemeine submikroskopische Pathologie der Tumoren einordnen lassen. Die submikroskopische Morphologie zeigt
neben den speziellen Strukturen eines Organes immer wieder die allgemeinen Strukturen, die sich auch in anderen
Organen des Menschen und der Tiere und selbst im Pflanzenreich vorfinden. Viele der vorliegenden Ergebnisse sind
also, obwohl sie an der Lunge gewonnen wurden, auch fur andere Organe gultig; dies gilt z. B. fUr die Orthologie und
Pathologie der Zellorganellen, fUr die Struktur der Capillaren, fur die Basalmembran und fur die Phanomene der
sogenannten Vesiculation und der groben Blasenbildung der Endothelien.
Da die Elektronenmikroskopie noch jung ist, muB es vorerst wesentliche Aufgabe sein, Befunde zu demonstrieren.
Wir haben deshalb besonderen Wert auf die elektronenmikroskopischen Abbildungen gelegt und hoffen, daB damit
die wichtigsten Befunde sichtbar werden; die Abbildungen haben wir durch einen knapp en Text erlautert. Da die
Deutung und Besprechung der Ergebnisse Wandlungen unterworfen sind, haben wir sie nur kurz erortert. Jede Ab
bildung kann mit ihrer Legende isoliert betrachtet werden. Auf Befunde, die mit dem besprochenen Thema zu
sammenhangen, haben wir hingewiesen. Die Ausschnitte der elektronenmikroskopischen Abbildungen haben wir so
gewahlt, daB die topographische Beziehung zu den verschiedenen Zellbestandteilen moglichst erhalten blieb. Uber
sichtsbilder, die bei niedrigen elektronenmikroskopischen VergroBerungen gewonnen wurden, sollen den AnschluB
an den Bildbereich der Lichtmikroskopie erleichtern. Die Literaturstellen im Text weisen auf wichtige Arbeiten
hin. AIle uns erreichbaren, bisher veroffentlichten Arbeiten zur submikroskopischen Anatomie und Pathologie der
Lunge sind im Literaturverzeichnis zusammengestellt.
Die meisten elektronenmikroskopischen Bilder wurden im Pathologischen lnstitut der Medizinischen Akademie in
Dusseldorf aufgenommen; andere im ehemaligen Rheinisch-Westfalischen lnstitut fur Ubermikroskopie (Direktor:
Professor Dr. lng. B. v. BORRIES t). Einzelne Aufnahmen haben wir an den Mikroskopen des Laboratoriums fur
biologische Ultrastrukturforschung des Karolinska-lnstitutes in Stockholm (Leiter: Professor Dr. F. S. SJOSTRAND)
und des elektronenmikroskopischen Laboratoriums des lnstitut de Recherches sur Ie Cancer de l'Universite de Paris
(Leiter: Dr. W. BERNHARD) gemacht.
Danken mochte ich Herrn Professor Dr. HUBERT MEESSEN fUr die groBzugige Forderung meiner Arbeiten und fur
die zahlreichen Anregungen und kritischen Ratschlage. Der Deutschen Forschungsgemeinschaft bin ich fUr die
Unterstutzungen zu groBem Dank verpflichtet. Fraulein LIESELOTTE HENSEL danke ich fUr ihre unermudliche
und wertvolle technische Hilfe. Die photographischen VergroBerungen der elektronenmikroskopischen Bilder wurden
mit viel Umsicht von Fraulein RITA BENTELE und auch von Fraulein GERDA BAST angefertigt, die meisten schemati
schen Darstellungen zeichnete Fraulein LOTTE MULLER; auch ihnen gilt mein Dank. Fur die mir uberlassenen
Abbildungen danke ich Fraulein Dr. R. GIESEKING, Munster (Abb. 75 a, c), Herrn Dr. F. J. BASSERMANN, Donaustauf
(Abb. 89a, 90c, d), Herrn Dr. H. E. KARRER, Baltimore (Abb. 75d, 76c-e), Herrn Dr. C. MORGAN, New York
(Abb. 91, 94, 95), Herrn Dr. TH. NEMETSCHEK, Essen (Abb. 83 a-c), Herrn Professor Dr. A. POLICARD, Paris und
Herrn Dr. A. COLLET, Verneuil-en-Halatte (Abb. 77-79; 81 b, c; 82a), Herrn Dr. J. RHODIN, New York (Abb. 22-25),
Herrn Professor Dr. H. RUSKA, Dusseldorf (Abb. 92, 93), Herrn Dr. H. W. SCHLIPKOTER, Dusseldorf (Abb. 80; 81 a, d;
83 d-i) sowie Herrn Dr. G. PLIESS (Abb.86) und Herrn Dr. K. SEIFERT, Hamburg (Abb. 84, 85). Fur die englische
Ubersetzung danke ich Herrn Dr. F. DALLENBACH, Weston, Massachusetts. Dem Springer-Verlag danke ich fUr die
groBe Sorgfalt bei der Ausstattung des Buches.
Meinem verehrten Lehrer, Herrn Professor Dr. HUBERT MEESSEN, mochte ich dieses Buch widmen.
Dusseldorf, im April 1959 HERIBERT SCHULZ
Preface
This book is the product of five years of study of the submicroscopic anatomy and pathology of the lung. We believe
that the time has now come to present the results of our work.
The study of the ultra-structure of the cell and of its individual components is concerned only with minute portions
of an organ. The information gained by examining these more remote domains of living matter is often paid for
by the loss of a comprehensive view of the interrelations within the tissue. The methods of research used in electron
microscopy take up problems which can not be answered adequately with the light microscope. The illustrations in
this book are of the submicroscopic structure of the lung, and are concerned principally with the findings of gaseous
exchange, pulmonary circulation, as well as those of metabolic processes and defense mechanisms. The study of the
ultra-structure of the pulmonary alveolus, of the blood-air-pathway, and of the pulmonary vessels permits conclusions
to be made in regards to biochemical processes and to cytophysical and patho-physiological changes.
In preparing this book we have striven to present a survey of the submicroscopic morphology of the lung. Some
questions await future investigations for their solution. We have not considered tumors in this book, since they are
better reserved for a general review dealing only with the submicroscopic pathology of neoplasia. In addition to the
special structures of organs, submicroscopic morphology time and again reveals universal structures that are found
in all organs of man and animals, and even in the plants.
Many of the results reported, although obtained only from the lung, may, therefore, be applied to other organs.
This is especially true for the orthology and pathology of cell organelles, for the structure of the capillaries, for
the basement membrane, and for the phenomena of so-called vesiculation and formation of coarse vesicles in the
endothelium.
Because electron-microscopic investigation is still quite young, one of the first duties in using this technic is to de
monstrate findings. We have, therefore, attached special importance to our electron-microscopic illustrations and
hope they present the most important findings. The illustrations are explained in the descriptive text. Since inter
pretations and discussions of our findings are subject to revision, they are only briefly included. Every illustration
with its legend can be considered separately. Frequent references are made to findings that are related to the theme
under discussion. We selected electron-microscopic photographs that best preserved the topographical relationships
of the different cell components. We attempted, by using survey pictures made at low electron-microscopic magnifi
cation, to establish a connection with the resolving powers of the light microscope. The references given in the text
indicate important investigations. All of the papers on the submicroscopic anatomy and pathology of the lung, which
were available to us, are listed in the bibliography.
The majority of the electron-microscopic photographs were taken at the Institute for Pathology, Medical Academy of
Dusseldorf, and in the former Rheinisch-Westfalischen Institute for Ultra-microscopy (Director: Professor B. v. BOR
RIES t, Eng. D.,). A few of the illustrations were made with the electron microscopes at the Laboratory for Research
in Biological Ultra-Structure of the Karolinska Institute in Stockholm (Director: Professor F. S. SJOSTRAND) and at the
laboratory of the Institute de Recherches sur le Cancer de l'Universite de Paris (Director: Dr. W.BERNHARD).
I acknowledge my thanks to Professor HUBERT MEEssEN for his generous guidance of may work and for his constant
stimulation and critical suggestions. I am deeply indebted to the Deutsche Forschungsgemeinschaft for its financial
support. My thanks are also due Miss LIESELOTTE HENSEL for her untiring and valuable technical help. The photo
graphic enlargements of the electron microscopic photographs were prepared with great care by Miss RITA BENTELE
and Miss GERDA BAST. Most of the schematic diagrams were drawn by Miss LOTTE MULLER; to them all my
sincerest thanks. For the permission to reproduce their illustrations I express my gratitude to: Dr. R. GIESEKING,
Munster (fig. 75 d, 76c-e), Dr. F. J. BASSERMANN, Donaustauf (fig. 89a, 90c, d), Dr. H. E. KARRER, Baltimore
(fig. 75 d, 76c-e), Dr. C. MORGAN, New York City (fig. 91,94,95), Dr. TH. NEMETSCHEK, Essen (fig. 83 a-c), Professor
A. POLICARD, Paris, and Dr. A. COLLET, Verneuil-en-Halata (fig. 77-79; 81 b, c; 82a), Dr. J. RHoDIN, New York
City (fig. 22-25), Professor H. RusKA, Dusseldorf (fig. 92, 93), Dr. H. W. SCHLIPKOTER, Dusseldorf (fig. 80; 81 a, d;
83 d-i) , Dr. G. PLIESS (fig. 86), and Dr. K. SEIFERT, Hamburg (fig. 84, 85). I wish to thank Dr. F. DALLENBACH,
Weston, Mass., for the English translation. To the Springer-Verlag I wish to express my indebtedness for the great
care taken in the preparation of this book.
I dedicate this book to my revered teacher, Professor HUBERT MEESSEN, in partial recognition of debt of gratitude
that lowe him.
Dusseldorf, April 1959 HERIBERT SCHULZ
Inhaltsverzeichnis
Abb. Seite
A. Material und Methode. . . . . . . . . . XI
B. Die submikroskopische Anatomie der Lunge
I. Dw Lungenalveole. . . . . . . . . 2
1. Uberslcht . . . . . . . . . . . . 1, 2 2
2. Alveolareplthelzelle, Zellorganellen . 3 6
3. CytoplasmaftiBchen der Alveolarepithelzelle 4 8
4. Blut-Luft-Weg, Basalmembran ..... . 5 10
II. Dze vergleichende submzkroskopische Anatomie der Lungen und des Blut-Luft-Weges 10
1. Kiemencapillare und Klemenepithel der Fische . . 6, 7 12
2. Femstruktur der Mltochondnen 1m Klemenepithel 8,9 14
3. Krotenlunge . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 18
4. Cytoplasmaemschltisse im Alveolarepithel der Krbtenlunge . 11 20
5. Taubenlunge . . 12 22
III. Die LungengefafJe . . . . 24
1. Lungencapillare 24
a) Uberslcht, Pencyten 13 24
b) Verzahnungen der Endothehen und der Basalmembran 14, 15 26
2. Venolen ... 16 28
3. Artenolen . . . 17 30
4. LymphgefaBe 18 32
IV. Das Lungengerust . 34
1. Elashsche Fasern . 19 34
2. Bmdegewebsfibnllen 20 36
3. Glatte Muskulatur des Alveolarseptums 21 38
V. Dze Tracheal- und Bronchialschleimhaut 40
1. Uberslcht . . . . . . . 22, 23 40
2. Clhentragende Epithehen 24,25,26 42
3. Schleimsekretion . . . . 46
a) c5-Cytomembranen .. 27 46
b) Lamelhire Cytosomen . 28 48
c) Becherzellen. . 29 50
VI. Dze embryonale Lunge . . . 52
1. Alveolarepithelien 30a 52
2. Entwlcklung von elastischen Fasern und BindegewebsfIbnllen 30b 52
C. Die submikroskopische Pathologie der Lunge . . . . . . . . . . . 55
I. Dte Pathologu der Mztochondrien . . . . . . . . . . . . . . 56
1. Schwellung und vacuolige Transformahon der Mltochondrien im Alveolarepithel 56
a) Nach 02-Mangel im Unterdruckversuch . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 56
b) Nach 02-Atmung .......................... . 32 58
2. Lamellenformlge TransformatIOn der Mitochondnen im Alveolarepithel nach CO2-Atmung 60
a) Uberslcht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 60
b) Begmn und Ablauf der lamellenformigen Transformation der Mltochondnen . . . . . 34-37 62
c) Endstadium der lamellenfOrmlgen TransformatIOn der Mitochondrien . . . . . . . . 38,39 68
d) AusgestoBene degenerierte Cytosomen und lamellenformig transformlerte Mitochondrien in der L1Ch
tung der Lungenalveole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 70
3. Knstalloide ModlfIkation der Mitochondrien 1m Kiemenep1thel . . . . 41 72
4 DIe Zellorganellen nach Hemmung der Carboanhydrase durch Diamox . 74
a) Mitochondrien und Golgi-Apparat 1m Alveolarepithel . . . . 42 74
b) Mltochondrien m Erythrocyten. . . . . . . . . . . . . . 43 76
II. Dze Pathologze der Cytosomen in den Alveolarmakrophagen der Lunge 78
1. Ubersicht. . . . . . . . . . . . . 44,45,46 78
2 Entwicklungsformen der Cytosomen . 47 82
3. Cytosomen mit Speichersubstanzen 48 84
III. Das experimentelle Lungenbdem . . 86
1. Blut-Luft-Weg bei LungenOdem 49, 50 86
2. Endothelblasen. . . . . . . . 51, 52 88
3. Alveolarepithel . . . . . . . . 53, 54 92
IV. Die pulmonalen hyalinen Membranen . 55, 56 96
V. Die plasmacellulare und eosinophile Entzundung des Alveolarseptums 100
1. Ubersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 100
2. Plasmazellen mit ElweiBkristallen und Russellschen Korperchen 58 102
VIII Inhaltsverzeichnis
Abb. Selte
VI. Die leukocytare A lveolitis . . . . . . . 59 104
VII. Die Lunge bei extrakorporalem Kreislauf . 60 106
VIII. Thrombocyten und Thrombose . . . . . 108
1. Thrombocyten in einer Lungenvene wahrend des Winterschlafes . 61 108
2. Beginnende Thrombose in einer Lungencapillare. . . . . 62a 110
3. Obturierender Plattchenthrombus in einer Lungencapillare 62b 110
IX. Die Lunge bei Mitralstenose . . . . . . . . . . . . . . . 112
1. Lungencapillaren und Blut-Luft-Weg ...... . . . 63,64 112
2. Hyperplasie der glatten Muskulatur und Fibrose des Lungengeriistes 65 116
X. Die Ultrastruktur der nichtdurchstrijmten Lungencapillare 66 118
XI. Die Lunge im Winterschlaf. . . . . . . . . . . . . . . . 120
1. Ubersicht .................... . 67,68 120
2. Vesikulation der Alveolarepithehen und Capillarendothehen 69,70 120
3. Hypertrophie der y-Cytomembranen des Golgi-Apparates einer Alveolarepithelzelle 71,72a 124
4. Lamellenformige Transformation der Mitochondrien im Alveolarepithel . 72b, c 124
XII. Die Atelektase der Lunge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 126
XIII. Die experimentelle akute Uberblahung der Lunge. . . . . . . . . . . . . 74 128
XIV. Transport und Ablagerung von Schwermetallen sowie von Tusche in der Lunge. 131
1. Adsorption von kolloidalem Eisenhydroxyd an der basalen Zellmembran des Alveolarepithels 75 a 131
2. Ablagerung von Srlberteilchen in der Basalmembran der Lungencapillaren (Silberimpriignation nach
CAJAL) ......................................... 75b 131
3. Speicherung vom kolloidalem Gold und von "India ink" in Cytosomen des Alveolarepithels ..... 75c, d 131
XV. Die Ablagerung von Ferritin und Hiimosidertn in Alveolarmakrophagen ..... 134
1. Ersenspeicherung in Cytosomen emer Herzfehlerzelle ber Mrtralstenose . . . . 76a 134
2. Eisenhydroxydmicellen des Ferritins im Cytoplasm a von Alveolarmakrophagen 76b-e 134
XVI. Dze Pneumokoniosen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
1. Die Entwicklung des experimentellen silikotischen Granuloms der Lunge 136
a) Intraalveoliire Entziindung. . . . . . . . . . . . . 77 136
b) Junges silikotisches Granulom ................ . 78 138
c) Schema der Entwicklung eines silikotischen Granuloms .. . . . . 79 140
2. Gitterstrukturen und Myelinlamellen in experiment ellen silikotischen Granulomen 80,81 a, b 142
82a,c 146
3. Plasmazellen in experimentellen silikotischen Granulomen 81c 145
4. Schwellung der Mitochondrien bei Silikose 81d 145
5. Cytosomen mit gespeicherten Staubteilchen 82b, d-f 146
6. Staubbefund aus der Lunge bei:
a) Biskuitschleifer . 83a, b 149
b) Sandstrahlbliiser 83d,g 149
c) Steinmiiller. . . 83e,h 149
d) Kohlenhauer . . 83f, i 150
XVII. Die Ultrastruktur der Pneumocystis Carinii 84-86 152
XVIII. Die Lungentuberkulose. . . . . . . . . . 158
1. Ultrastruktur des Mycobacterium tuberculosis in der Kultur und in Makrophagen der Lunge 87a-g 158
2. Entziindungsfeld eines Tuberkels 88a-c 160
3. Kollapslunge . . . . . . 89a 163
4. Epitheloidzelle . . . . . . . . 89b 163
5. Langhanssche Riesenzelle. . . . 89C 163
6. TuberkulOse Verkiisung und Kalkkristalle 90a-d 164
XIX. Die Ultrastruktur und Entwicklung von lungenpathogenen Viren . 166
1. Sphiirische und stabchenartige Influenza-Vrren (Stamm PR 8) . 91 166
2. Hiimagglutination, Cyto-Hiimadsorption und Vrrus-HamadsorptlOn der Influenza-Vrren (Type A,
Stamm 5794, Asia/Albany) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92, 93 170
3. Adenoviren (RI-APC-Vrrus, Typ 3) ................ . 94 172
4. Protemkristalle in Zellkernen nach Infektion mit Adenoviren (RI-APC-Vrrus, Typ 5) 95 ! 174
Literaturverzeichnis . 177
Namenverzeichnis. 190
Sachverzeichnis . 194
Table of Contents
Fig. Page
A. Material and Methods . . . . . . . . . XI
B. The Submicroscopic Anatomy of the Lung
1. The Pulmonary Alveolus. . . . . . 2
1. Survey ........... . 1, 2 2
2. Alveolar Epithelial Cell, Cell Organelles 3 6
3. Cytoplasmic Processes of the Alveolar Epithelial Cell 4 8
4. Blood-Air-Pathway, Basement Membrane ..... 5 10
II. The Comparative Submicroscopic Anatomy of the Lung and of the Blood-Air-Pathway . 10
1. Gill Capillary and GIll Epithelium of the Fish . . . . . . 6,7 12
2. Fine Structure of the MItochondria m the Gill Epithehum. . . . . 8,9 14
3. Toad Lung ........................ . 10 18
4. Cytoplasmic Inclusions in the Alveolar Eplthehum of the Toad Lung 11 20
5. Pigeon Lung. . . . . 12 22
III. The Pulmonary Vessels . 24
1. Pulmonary Capillaries. 24
a) Survey, Pericytes 13 24
b) Interdigitations of the Endothehum and the Basement Membrane 14, 15 26
2. Venules . . . . . 16 28
3. Arterioles . . . . . 17 30
4. Lymphatic Vessels . 18 32
IV. The Pulmonary Stroma 34
1. Elastic FIbers . . . 19 34
2. Connective Tissue Fibrils 20 36
3. Smooth Musculature of the Alveolar Septum. 21 38
V. The Tracheal and Bronchial Mucous Eptthehum . 40
1. Survey ...... . 22,23 40
2. Ciliated Epithelial Cells 24,25,26 42
3. Mucous Secretion. . . 46
a) o-Cytomembranes 27 46
b) Lamellar Cytosomes 28 48
c) Goblet Cells . . . 29 50
VI. The Embryonal Lung . . 52
1. Alveolar Epithelium 30a 52
2. Development of the Elastic Fibers and Connechve Tissue Fibnls 30b 52
C. The Submicroscopic Pathology of the Lung. . . . . . . . . . . . . 55
I. The Pathology of the Mitochondria . . . . . . . . . . . . . . 56
1. Swelling and Vacuolar TransformatIOn of MItochondria in the Alveolar Epithelium 56
a) After 02-Deficiency in Experiments at Subatmosphenc Pressures. . . . . . . 31 56
b) After O2 Resplrahon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 58
2. Lamellar Transformation of the Mitochondna in the Alveolar Epithelium after CO2 Respirahon 60
a) Survey ............................. . 33 60
b) Beginmng and Course of the Lamellar Transformation of the MItochondria . . . . . . . . 34-37 62
c) End Stage of the Lamellar Transformation of the Mitochondria . . . . . . . . . . . . . 38, 39 68
d) Extruded Degenerated Cytosomes and Lamellar-transformed Mitochondria in the Lumen of the Pul
monary Alveolus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 70
3. Crystalloid ModIfIcatIOn of the Mitochondna m the GIll EpIthelIUm. . . . . 41 72
4. The Cell Organelles after InhIbitIOn of the Carbonic Anhydrase wIth Diamox . 74
a) Mitochondna a,ld Golgi Apparatus in the Alveolar EpIthelIum. . 42 74
b) MItochondria in Erythrocytes . . . . . . . . . . . . . . . . 43 76
II. The Pathology of the Cytosomes in the Alveolar M acrophages of the Lung 78
1. Survey .............. . 44-46 78
2. Developmental Forms of the Cytosomes . 47 82
3. Cytosomes with Phagocytized Substances 48 84
III. The Experimental Lung Edema. . . . . . 86
1. Blood-Air-Pathway in Pulmonary Edema 49,50 86
2. EndothelIal Vesicles . . . . . . 51, 52 88
3. Alveolar Epithelium . . . . . . . . . 53, 54 92
IV. The Pulmonary Hyaltne Membranes . ... 55, 56 96
V. Inflammatory Infiltrates of the Alveolar Septum by Plasma Cells and Eosinophilic Leucocytes 100
1. Survey .................... . 57 100
2. Plasma Cells with Protein Crystals and Russell Bodies . . . . . . . . . . . . . . . 58 102
x
Table of Contents
Fig. Page
VI. The Polymorphonuclear Leucocytic Alveolitis . 59 104
VII. The Lung during Extra-corporeal Circulation 60 106
VIII. Thrombocytes and Thrombosis . . . . . . . i 108
1. Thrombocytes in a Pulmonary Vein during Hibernation 61 108
2. Beginning Thrombosis in a Pulmonary Capillary 62a 110
3. Occluding Platelet Thrombus in a Pulmonary Capillary 62b 110
IX. The Lung in Mitral Stenosis . . . . . . . . . . . . . 112
1. Pulmonary Capillaries and Blood-Air-Pathway . . . . 63,64 112
2. Hyperplasia of the Smooth Musculature and Fibrosis of the Pulmonary Stroma 65 116
X. The Ultrastructure of the Non-perfused Resting Pulmonary Capillary 66 118
XI. The Lung during Hibernation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
1. Survey .......................... . 67,68 I 120
2. Vesiculation of the Alveolar Epithelium and Capillary Endothelium 69,70 120
3. Hypertrophy of the y-Cytomembranes of the Golgi Apparatus of an Alveolar Epithelial Cell 71, 72a 124
4. Lamellar Transformation of the Mitochondria in the Alveolar Epithelium. 72b, c 124
XII. Atelectasis of the Lung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 126
XIII. Experimental Acute Hyperinflation of the Lung . . . . . . . . . . 74 128
XIV. Transport and Deposition of Heavy Metals and India Ink in the Lung. 131
1. Adsorption of Colloidal Ferric Hydroxide in the Basal Cell Membrane of the Alveolar EpithelIum 75 a 131
2. DeposItion of Silver Particles in the Basement Membrane of the Pulmonary Capillary (Silver Impregna
tion after CAJ AL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75b 131
3. Storage of Colloidal Gold and of India Ink in the Cytosomes of the Alveolar EpIthelium 75c, d 131
XV. The Deposition of Ferritin and Hemosiderin in Alveolar Macrophages ..... . 134
1. Iron Storage in Cytosomes of a "Heart Failure Cell" in Mitral Stenosis. . . . 76a 134
2. Iron Hydroxide MIcelles of Ferritin in the Cytoplasm of Alveolar Macrophages 76b-e 134
XVI. The Pneumoconioses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
1. The Development of Experimental Silicotic Granulomas of the Lung. 136
a) Intra-alveolar Inflammation . . . . . . . . . . . . 77 136
b) Young Silicotic Granuloma ................. . 78 138
c) Diagram of the Development of a Silicotic Granuloma. . . . . . 79 140
2. Lattice Structures and Myelin Lamellae in Experimental Silicotic Granulomas 80,81 a, b 142
82a, c 146
3. Plasma Cells in Experimental Silicotic Granulomas 81c 145
4. Swelling of the Mitochondria in Silicosis 81 d 145
5. Cytosomes with Stored Dust Particles 82b, d-f 146
6. Dust Findings in the Lung in:
a) Biscuit Grinder . 83a, b 149
b) Sand Blaster 83d,g 149
c) Stone Cutter . . 83e, 11 149
d) Coal Miner. . . 83f, i 150
XVII. The Ultrastructure of the Pneumocystis Carinii . 84-86 152
XVIII. Pulmonary Tuberculosis . . . . . . . . . . 15/\
1. Ultrastructure of the Mycobacterium Tuberculosis in Culture and in Macrophages of the Lung 87a-g 158
2. Inflammatory Focus of a Tubercle. 88a-c 160
3. Collapse of the Lung. 89a 163
4. Epithelioid Cell . . . . . . . . . 89b 163
5. LANGHANS' Giant Cell . . . . . . 89c 163
6. Tuberculous Caseation and Calcareous Crystals 90a-cl 164
XIX. The Ultrastructure and Development of Pathogenic Viruses of the Lung. 166
1. Spherical and Rod-shaped Influenza Viruses (Strain PR 8) . . . . 91 166
2. Hemagglutination, Cyto-Hemadsorption and Virus-Hemadsorption of the Influenza Virus (Type A,
Strain 5794 Asia/Albany). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92,93 170
3. Adenovirus (RI-APC-Vlrus, Type 3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 172
4. Protein Crystals in the Cell Nucleus after Infection with Adenovirus (RI-APC-Vlrus, Type 5) 95 174
Bibliography . . . . . . . . 177
Author Index . 190
Subject Index. 194
Material und Methode Materials and Methods
Menschliches Lungengewebe aus Operationsgut und Lun Portions of both human lung tissue obtained from surgical
gen von Tieren wurden lebensfrisch in groBe Tropfen der specimens and fresh animal lungs were placed in large
Fixierungsfliissigkeit gegeben und innerhalb der Fixie drops of fixative fluid. They were then cut into 1.0 mm
rungsli::isung mit fettfreien Rasierklingen in kleine Stiick square fragments with fat-free rasor blades. The frag
chen von 1 mm KantenHinge zerschnitten. Die Gewebs ments were fixed at a temperature of 40 C for from
stiickchen wurden 11/2-4 Std bei einer Temperatur von 11/2-4 hours in a 1 % osmium tetroxide solution (PH 7.1
40 C in 1 %iger mit Veronalacetat gepufferter Osmium to 7.2) buffered with veronal acetate (PALADE 1952). On
saurelosung (PH 7,1-7,2) fixiert (PALADE 1952). Einige a few occasions we used 1 % isotonic buffered osmium
Male verwandten wir 1 %ige isotonische, gepufferte tetroxide according to SJOSTRAND (1953), or the buffered
Osmiumsaureli::isung nach SJOSTRAND (1953) und gepuf KMn 0 fixing fluid of L UFT (1956). After several washings
4
ferte KMn0 -Fixierungslosung nach LUFT (1956). Nach in Tyrode's solution the tissue fragments were dehydrated
4
mehrmaligem Spiilen in Tyrode-Losung wurden die Pra with the BERNHARD apparatus (1955). For embedding
parate mit dem BERNHARDschen Gerat (1955) dehydrati we used a mixture of 9 parts of butyl methacrylate and
siert. Zur Einbettung benutzten wir ein Gemisch aus 1 part of methyl methacrylate with 0.5-1 % dichlor
9 Teilen Methacrylsaurebutylester und 1 Teil Methacryl benzoyl-peroxide as a catalyst (NEWMAN, BORYSKO and
sauremethylester mit 0,5-1 % 2,4-Dichlorbenzoylperoxyd SWERDLOW 1949a, b). To prevent the formation of
als Katalysator (NEWMAN, BORYSKO und SWERDLOW bubbles the methacrylate was pre-polymerized. Finally,
1949a, b). Zur Vermeidung der Blasenbildung wurde das for complete polymerization the specimens were placed
Methacrylat vorpolymerisiert. Die Praparate waren an in the drying chamber at from 45-630 C for 24-48 hours.
schlieBend zur vollstandigen Polymerisation durchschnitt Some specimens were embedded in "Araldite" (GLAUERT
lich 24-48 Std bei 45-630 C im Trockenschrank. Einige and BRIEGER 1956; GLAUERT, ROGERS and GLAUERT
Praparate wurden in Araldit (GLAuERT und BRIEGER 1956; 1956; MAAL0E and BIRCH-ANDERSEN 1956), in "Vinox",
GLAUERT, ROGERS und GLAUERT 1956; MAAWE und and in "Vestopal" (RYTER and KELLENBERGER 1958).
BIRCH-ANDERSEN 1956), in Vinox und in Vestopal (RVTER We used chiefly the PORTER-BLUM ultramicrotome for
und KELLENBERGER 1958) eingebettet. Zur Herstellung the preparation of thin sections of about 200-350 A.
von etwa 20o-350A diinnen Schnitten benutzten wir A few thin sections were prepared with the SJOSTRAND
hauptsachlich das PORTER-BLUM-Ultramikrotom. Einige ultramicrotome and with the ultramicrotome of v. BOR
Diinnschnitte fertigten wir mit dem SJOSTRAND-Ultra RIES and HUPPERTZ. All specimens were sectioned with
mikrotom und mit dem Ultramikrotom nach v. BORRIES the glass knife, were stretched on the surface of a 10 %
und HUPPERTZ an. Alle Praparate wurden mit Glas acetone solution, and were collected on copper grids
mess ern geschnitten, in 10 %iger Acetonlosung gestreckt coated with Formvar. Most of our electron microscopic
und auf mit Formvar befilmte Kupfernetze gebracht. Zur studies were performed with the RCA-EMU-3 C electron
elektronenmikroskopischen Untersuchung benutzten wir microscope and with the Siemens Elmiskop-I. A few micro
das RCA-EMU-3 C-Elektronenmikroskop und das Sie graphs were made with the Siemens-UM-100, and with
mens-Elmiskop-I. Einzelne Aufnahmen wurden mit den the RCA-EMU-2C and 2E microscopes. In the legends
Mikroskopen Siemens-UM-100, RCA-EMU-2C und -2E of the illustrations the experimental procedures and
gemacht. In den Legenden der Abbildungen haben wir special methods of preparation are given. The original
die Versuchsanordnungen und besondere Praparations electron-microscopic magnification and the photographic
methoden angegeben. AuBerdem sind aus den Legenden enlargement are indicated also in the legends.
die elektronenoptische OriginalvergroBerung und die
photographische NachvergroBerung der Abbildungen
ersichtlich.