Thrombocyten und Thrombose im elektronenmikroskopischen Bild / Electron Microscopy of Blood Platelets and Thrombosis

135 Pages·1968·7.35 MB·English

by  Professor Dr. med. Heribert Schulz (auth.)

Heribert Schulz
Thrombocyten und Thrombose
im elektronenmikroskopischen Bild
of
Electron Microscopy Blood Platelets and Thrombosis
Mit 64 Abbildungen in 87 Einzeldarstellungen
Springer-Verlag Berlin . Heidelberg . New Yark 1968
Professor Dr. rned. H er£bert Sckulz
W isscnsckaf flicker Rat arn Pathologischen Jn stitut
der Universitiit Dusseldorf
Aile Reehk vOJ"heiIaltt'll. Kdn 'I'dl dies('s Budlt'S dal'f oilne sdlrift.li(~lln (;t'llPilmigllllg
des Hpringrr-Vprlaw's iih(~nH'tzt odeI' in irw'wieil1Pf Form VI'l'vidfiiltigt w(,I'dl'll
l(:) hy S}JriTlger-Verlag Ikriin" Hciddl)('rg I \loK
Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1968
Lihrary of ('()ll~r('ss Catalog ('ani NtlllIhpr ()7-:31n~~
ISBN-13: 978-3-642-47423-1 e-ISBN-13: 978-3-642-47421-7
DOl: 10.1007/978-3-642-47421-7
l>iu 'ViedcrgaIH~ von (;pbraudumalliell, Handt'lsntllllPIl, \VarcniJmwidlllllHgcll UHW. ill
diesem \\\'rk herp(~htigt alleh oillle besondt're 1\ nil II l,l'il'i IJI illig IIkht ZII liPI" A Illwhnw,
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'i"ilPl·Nr. 1~;,:3
MEINEM VEREllRTEN LEHRER
HUBERT MEESSEN
IN DANKBARKEIT GEWIDMET
.. Es geht doch nichts iiber die Freude. die uns das Studium der Natur
gewahrt. Ihre Geheimnisse sind yon einer unergriindlichen Tiefe. aber es
ist uns }Ienschen erlaubt und gegeben. immer weitere Blicke hineinzutun.
Und grade. daB sie am Ende doch unergriindlich bleibt. hat fUr uns einen
""'igen Reiz. immer wieder zu ihr heranzugehen und immcr "'iedcr neue
Einblicke und neue EntdeckungC'n zu yersuchen:'
Friedr. Sorets Gesprache mit (;oethe
yom 15 .•J uli 1831.
in Eckermanns BC'arbeitllng
Yorwort
\Yir haben in dieser IV)onographie die submikroskopischen Befunde der Thrombocytopoese.
cler Thrombocyten und der Thrombose zusammengefaBt. In cler Einleitung wird die Entdeckung
der Thrombocyten und der Thrombocytopoese behandelt. 1m ersten Hauptteil werden die
normale und die krankhaft gestorte Entwicklung der Blutpliittchen aus den Megakaryocyten
des Knochenmarkes besprochen. 1m zweiten Hauptteil sind die submikroskopische Orthologie
und die allgemeine und spezielle Pathologie der Thrombocyten dargestellt. Der dritte Hauptteil
faBt die elektronenmikroskopischen Ergebnisse bei Thrombose zusammen. Die Darstellung der
Entstehung, der normalen Strukturen und der strukturellen Abwandlungen der Blutplattchen
ist nach funktionellen Gesichtspunkten geordnet. Die Biochemie der Blutplattchen und die
Gerinnungsphysiologie sind in die Erorterung einbezogen. Die meisten der elektronenmikroskopi
schen Befunde sind im letzten Jahrzehnt erarbeitet worden. Die Darstellung der Befunde schlieBt
sich aber den Ergebnissen der iilteren Histologie an, so daB dem Leser der Zugang zu den spe
ziellen Fragen der submikroskopischen Strukturforschung erleichtert wird.
Danken mochte ich Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. H. ~IEEssEx, der 1958 - gemeinsam mit dem
damaligen Leiter der Forschungsabteilung der F. Hoffmann-La Roche & Co. A.G. in Basel,
Prof. Dr. R. JtRGEXS (t) - den AnstoB zu meiner Beschiiftigung mit den Blutpliittchen gab
und der mit liebevollem Verstandnis meine Arbeiten forderte und in allen Phasen mit kritischem
Rat unter;;tutzte. Es liegt mir am Herzen, daran zu erinnern, daB die gerinnungsphysiologischen
Cntersuchungen und die Arbeiten zur Fraktionierung der Thrombocyten, die ein wesentlicher
Bestandteil dieses Buches sind, gemeinsam mit dem fruh verstorbenen E. HrEPLER durchgefiihrt
wurden.
Fur die mir iiberlassenen elektronenmikroskopischen Abbildungen danke ich herzlich den
Herren Prof. Dr. O. BEHxKE, Copenhagen (Abb. 19,20,2:3), Dr. B. S. BCLL, Bethesda, .Maryland
(Abb. 1 i), Prof. Dr. A. J. DALTO)!, Bethesda, Maryland (Abb. 15), Prof. Dr. H. DAVID, Berlin
(A.bb. 6:3), Dr ..J . F. DAVID-FERREIRA, Lissabon (Abb. 30, :39), Dr ..J . J. SIDIA und Dr. 1. MOLE
XAAR, Ctrecht (Abb. 21), Prof. Dr. CH. ROl'TLLER, Geneve (Abb. 62), Dr. A. SCHC}IACHER. Wien
(Abb. :32), Prof. Dr. :\1. D. SILVER, Toronto (Abb. 52), Prof. Dr. A. STCDER, Basel (Abb. 64)
VIII Vorwort
und Prof. Dr ..J . G. WHITE, :\Iinneapolis, :\Iinnesota (Abb. 18,36,42). Alle iibrigen 60 elektronen
mikroskopischen Abbildungen stammen aus eigenen untersuchungen und wurden im Patho
logischen Institut der Cniyersitat Dusseldorf angefertigt.
Fraulein L. HEXSEL danke ich flir clie unermuclliche technische Assistenz. Fraulein L. :\Jt'LLER
fur clie Zeichnungen und Fraulein R. BEXTELE flir clie photographischen Arbeiten. Herr Dr.
H ..J . KNIERIEM, Dusseldorf, besorgte freuncllicherweise die englische Ubersetzung.
Ich mochte schlieDlich clem Springer-Yerlag fur die Sorgfalt bei der Aussta ttung cles Bue-hes
und flir clie Beriicksichtigung meiner Wiinse-he herzlichen Dank sagen.
Diisseldorf, illl September 1967 HERIBERT SCHL:LZ
"Xothing exceeds the joy "'e experience in the study of Xature. Her
secrets are of profound depth. but it is granted to us humans to look eyer
deeper into them. ~.\nd the YC'ry fact. that Xatnre remains finally unfathom
able is of eternal appeal to us to approach her again and again. and to
seek new insights and new discoyeries'"
Friedrich Sorefs Talks with .J. \Y. Goethe
.Tuly 15. 1831 (Eekermann's Edition).
Preface
This monograph is a compilation of electron-microscopic findings on thrombocytopoiesis,
blood platelets and thrombosis. A short history of the disco\'cry of blood platelets and thrombo
cytopoiesis is given in the introduction. The first part of the book describes the normal and
pathological formation of blood platelets from megakaryocytes of bone marro\\'. The second
part presents ultrastructural findings of normal blood platelets and their various pathological
changes. The third part reviews recent results of electron-microscopic studies on experimental
thrombosis. The observations on formation, normal structure and pathology of blood platelets
are classified according to predominantly functional criteria. The biochemistry of blood platelets
and the physiology of coagulation are included in the discussion. Most of the electron-microscopic
studies \vere performed within the last decade. The presentation of these findings relates them
to the results of "classical" histology, thus providing continuity with the specialized problems
of modern electron-microscopic research.
I wish to express my sincere gratitude to Professor HrBERT :\IEESSEX who initiated my
studies on blood platelets in 1958 together with Professor R. J l':RGE:-<S, former chief of the
Research Division of the Hoffmann-La Roche Company in BasIc. Professor }IEESSE:-< has gen
erously supported my work during all these years, and was always ready with advice and criti
cism. I would like to record that the studies of coagulation physiology and the experiments
on the fractionation of blood platelE'ts \wre performed in collaboration with E. HIEPLER, who
died much too early.
Furthermore, I would like to thank the following for permission to reproduce their illustra
tions: Prof. O. BEHXKE, Copenhagen (Figs. 19, 20, 2:3): Dr. B. 8. BULL, Bethesda (Fig. 17):
Prof. A. J. DALTO:-<, Bethesda (Fig. 15): Prof. H. D.-\.vlD, Berlin (Fig. 63): Dr. J. F. DAVID
FERREIRA, Lisbon (Figs. :30, :39): Dr. J. J. 8IX'\!A and Dr. 1. :UOLEXAAR, Vtrecht (Fig. 21):
Prof. CH. ROUILLER, Gene\-a (Fig. 62): Dr. A. SCHUMACHER, Yienna (Fig. 32): Prof. lVI. D.
SILVER, Toronto (Fig. 52): Prof. A. STFDER, Basle (Fig. 64): and Prof. J. G. WHITE, :\Iinneapolis
(Figs. 18, 36, 42). The other 60 electron-micrographs were obtained from my own studies in
the Department of Pathology at the Vni\·ersity of Diisseldorf.
x Preface
I wish to acknowledge with special thanks the untiring technical assistance of )Iiss LIESE
LOTTE HEXSEL, the skilled schematic drawings of Miss LOTTE MeLLER and the photographic
work of Miss RITA BEXTELE. Dr. HAXS .J. KXIERIE:\r, Dusseldorf, provided the English trans
lation.
Finally, I would like to express my indebtedness to the Springer-Yerlag for the great care
taken in the preparation of this book.
Diisseldorf, September 1967 HERIBERT SCHULZ
Inhalts verzeichnis
A. Einleitung II. Serotoninbestimm ungen an Throm bo
cyten und an Fraktionen Yon Thrombo
1. Die Entdeckung der Thrombocyten
cyten . . . . . . . . . . . . . . . i53
U. Die Entdeckung der Thromboeytopoese :3
II. Pathologie der Thrombocyten. . . . . . 57
1. :lIembranvesikulation und Phagocytose
B. Thromboeytopoese im elektronenmikroskopi-
durch Thrombocyten . . . . . . . . 57
sehen Bild . . . . . . . . . . . . 6
a) }IodellYersuche mit unbelebten Stof-
1. Orthologie der Thromboeytopoese. . .. 6 fen . . . . . . . . . . . . . . . 57
1. V orstufen der J\Iegakaryoeyten. . .. 6 b) Fettphagocytose. Fetttransport und
2. Struktur und Leistungen des Zellkerns 6 Fettabgabe durch Thrombocyten. . 59
3. Bildung der Thrombocytengranula im c) Thrombocyten bei essentieller Hyper
Cytoplasma . . . . . . . . . . 10 lipiimie . . . . . . . . . . . . . 64
4. Formierung der Pliittchenfelder.. II d) Adsorption und Phagocytose von
5. Bildung der Thrombocytenmembran II Influenza-Viren durch Thrombocyten 64
6. Ektoplasma der :lIegakaryocyten 13 2. Thrombocyten nach Einwirkung ver-
7. Liberation der Thrombocyten L3 schiedener Gase . . . . . " 70
a) CO-Vergiftung . . . . . . . .. 70
II. Pathologie der Thrombocytopoese . 18
b) Sauerstoffmangcl bei t;'nterdruck . 70
I. J\Iegakaryocyten bei Polycythaemia vera 18
c) Durchstromungsversuche in vitro
2. Megakaryocyten bei Purpura 'Yerlhof 19
3. -:'tIegakaryocyten bei konstitutioneller nach Einwirkung von CO, CO2, X2
und Luft . . . . . . . . . . . . 71
Thrombopathie Y. Willebrand-Jiirgens 23
3. Thrombocyten bei konstitutioneller
4. :Uegakaryocyten bei primiirer Thrombo-
Thrombopathie v. Willebrand-Jiirgens 71
cythiimie . . . . . . . . . . .. 23
4. Thrombocyten bei Thrombasthenie
5. Virusyermehrung in }Iegakaryocyten 24
Glanzmann-Kaegeli. . . . . . . 76
C. Thrombocyten im elektronenmikroskopischcn 5. Thrombocyten bei Wiskott-Aldrich-
Bild . . . . . . . . . . . . . 26 Svndrom . . . . . .. 77
6. Thrombocyten bei Thrombocythiimie 77
1. Orthologie der Thrombocyten. 26
7. Thrombocyten bei Leukosen . . . 78
1. GroBe. Gestalt 2{i 8. Immunologie der Thrombocyten 79
2. Zellmembran . 28
9. Strahlenschiiden an Thrombocyten 80
3. Hyalomer . 31
4. }Iikrotubuli 31 D. Throm bose im elektronenmikroskopischen Bild 83
5. Filamente . 34 I. Capilliire Pliittchenthrombose. . . . 83
6. Granulomer 34 1. Akkumulation der Thrombocyten . 83
a) Granulomer ~ und :lIodifikationen der 2. Agglutination der Thrombocyten . 88
spezifischen Granula . . . . . . . 34 3. Degranulation der Thrombocyten . 91
b) Granulomer f3 (}Iitochondrien) . . . 38 4. Fibrinbildung . . . . . . . . . 9:3
c) Granulomer ;' (:lIikrobliischen und 5. Retraktion und Schicks'll des Thrombus 95
Tubuli) . . . . . . . . . . . 38
II. Capilliire Fibrinthromben . . . . . . . 97
d) Granulomcr b (Siderosomcn). . . . 39
II L Viscose Metamorphose der Thrombocytcn 98
0) Granulomer E (Glykogengranula). . 4:3 IV. Arterielle und venose Thrombose . . . . 100
7. Zahl. Lebensdauer. Alterung und Lnter V . .lite und neue Vorstellungen zur Patho-
gang der Thrombocyten . . . . . . . 4:3 genese der Thrombose 102
8. Thrombocytcn bei Siiugetieren. Vogeln
E. Ausblick . . . . . . . . . 105
und Fischen . . . . . . . . . . . . 4fi
9. Fraktionierung von Thrombocyten . . 48 F. Englische Zusammenfassung. 107
10. Lokalisierung von gerinnungsphysiologi
schen Aktivitiiten und Enzymen in sub Litera turverzeichnis. 109
mikroskopischen Strukturen der Throm
bocyten . . . . . . . . . . . . . . .51 Sachverzeichnis. . . 124
Table of Contents
A. Introduction . . . . . . . . . . . . 1 11. Determination of Serotonin in Blood
I. The Discovery of Blood Platelets . . 1 Platelets and in Fractions of Platelets 53
II. The Discoyery of Thrombocytopoiesis 3 n. Pathology of Blood Platelets. . 57
1. '\lembrane Vesiculation and Phago.
B. Electron :\Iicroscopy of Thrombocytopoiesis 6 cytosis by Blood Platelets 57
I. Xormal Thrombocytopoiesis . . . . . 6 a) Experiments with Inorganic and
Organic Substances . . . . . . . 57
1. Precursors of Megakaryocytes. . . 6
b) Phagocytosis. Transport. and Liber
2. Structure and Function of the Xucleus 6
ation of Lipids . . . . . . . . . 59
3. De\-elopment of the Platelet Granules 10
c) Blood Platelets in Essential Hyper-
4. Development and Formation of Plate-
lipemia ........... .
let Fields. . . . . . . . . . .. 11
d) Adsorption and Phagocytosis of In·
5. Development of Platelet Membranes 11
fluenza Viruses . . . . . . . . . (;4
(j. Ectoplasm of :\Iegakaryocytes 13
2. The Effect of Certain Gases on Blood
7. Liberation of Blood Platelets 15
Platelets . . . . . . . . . . . . . 70
lJ. Pathology of Throm bocytopoiesis 18 a) Carbon }Ionoxide Intoxication . . 70
1. :\Iegakaryocytes in Polycythemia Vera 18 b) Oxygen Deficiency by LO\\" Atmo·
2. Megakaryocytes in \\'e rlhof' s Disease . 19 spheric Pressure. . . . . . . . . 70
3. Megakaryocytes in Von IYiliebrand· c) Effect of CO. CO2, S2' and Air in
J iirgens Disease . . . . . . . . . . 23 vitro" ... 71
4. :\Iegakaryocytes in Primary Thrombo- 3. Blood Platelets in Von IYiliebrand
cythemia ............ . 23 Jurgens Disease . . . . " . . . " . il
5. Reproduction of Viruses in l\Iegakaryo. 4. Blood Platelets in Thrombasthenia
cytes. . . . . . . . . . . . 24 (Glanzmann's Disease) ...... . 76
5. Blood Platelets in lYiskott-Aldrich
C. Electron }Iicroscopy of Blood Platelets 26 Syndrome . . . . . . . . . . . . 77
6. Blood Platelets in Thrombocythemia. 77
I. Xormal Blood Platelets 26
7. Blood Platelets in Leukemias . .. 78
1. Size and Shape 26
8. Blood Platelets and Immunology 79
2. Cell Membrane 28
9. Effects of X-Rays on Blood Platelets 80
3. Hyalomere . 31
4. Microtubules 31 D. Electron Microscopy of Thrombosis 83
5. Filaments 34
I. Capillary Platelet Thrombosis 83
6. Granulomere 34
1. Accumulation of Platelets. 83
a) Alpha Granulomere and Modifica
2. Agglutination of Platelets. 88
tlons. . . . . . . . . . . . . . 34
3. Degranulation of Platelets 91
b) Beta Granulomere (:\Iitochondria). 38
4. Fibrin Formation . . . . 93
c) Gamma Granulomere (Microvesicles
6. Retraction and Fate of the Thrombus 96
and :\Iicrotubules). . . . . .. :~8
d) Delta Granulomere (Siderosomes) :39 II. Capillary Fibrin Thrombi . . . . . . . 97
e) Epsilon Granulomere (Glycogen III. Viscous :\Ietamorphosis of Blood Platelets 98
Granules) 43 IV. Arterial and Venous Thrombi ..... 100
V. Former and Recent Theories on the Pa-
7. Kumber. Lifespan and Fate of Blood
thogenesis of Thrombosis 102
Platelets . . . . . . . . . . . . . 43
8. Blood Platelets of '\lammals. Birds and E. Epilogue . . . . 10;5
Fish. . . . . . . . . . . . . . . 46
F. English Summary 107
9. Fractionation of Blood Platelets. . . 48
10. Electron Microscopic Localization of References. . . . 109
Coagulation Factors and Enzymes in
Blood Platelets . . . . . . . . . . ;il Index of Subjeds 124