Acta Biologica et Medica Germanica: Band 1, Heft 6 [Reprint 2021 ed.] 9783112519028

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ACTABIOLOGICA ETMEDICA HERAUSGEBER: A. G R A F F I

• H. G U M M E L

. F. J U N G

• A. K R A U T W A L D

S. M. R A P O P O R T S C H R I F T L E I T U N G : W. S C H E L E R

AKADEMIE-VERLAG

• BERLIN

• BAND I • HEFT

6

• SEITE

631-757

•

1958

AUFNAHMEBEDINGUNGEN 1. Es Werden nur Arbeiten angenommen, die nicht an anderer Stelle mit demselben Inhalt veröffentlicht oder zur Veröffentlichung angeboten werden. Der Autor verpflichtet sich nach Annahme, die Arbeit an keiner anderen Stelle zu veröffentlichen. 2. Die Arbeit muß wissenschaftlich wertvoll sein. Bestätigungen bekannter Tatsachen, Versuche und Beobachtungen ohne positives Ergebnis werden, wenn überhaupt, nur in kürzester Form aufgenommen. Nicht aufgenommen werden Arbeiten referierenden Charakters, Polemiken und rein spekulative Arbeiten, falls sie nicht ganz wesentliche neue Gesichtspunkte enthalten. 3. Die Arbeiten müssen kurz und klar geschrieben und gegliedert sein. Problematik (Einleitung), Methodik, Befunde und Diskussion, evtl. Schlußfolgerungen sollen deutlich in Erscheinung treten. Der Arbeit soll ein Kurzreferat der wesentlichsten Ergebnisse vorausgestellt werden (Zusammenfassung von höchstens einer Druckseite). Neben einer anderssprachigen erscheint auf jeden Fall eine deutsche Zusammenfassung. Die Arbeiten werden in folgenden Sprachen angenommen: Deutsch, Russisch, Englisch und Französisch. 4. Besonders wertvolle längere Arbeiten können als Beihefte veröffentlicht werden. 5. Von jeder Versuchsart bzw. jedem Tatsachenbestand oder jeder Krankengeschichte ist nur je ein Beispiel in knappester Form (Telegrammstil) zulässig. Weiteres Material ist als Tabelle oder grafisch darzustellen. Beobachtungen an biologischem oder medizinischem Material sollen mit Zahlenangaben über die Signifikanz der Ergebnisse belegt werden. 6. Literaturangaben müssen unter Verwendung der Abkürzung des Chemischen Zentralblattes und in der dort üblichen Form erfolgen: Name und Vorname des Autors, Band-, Seiten- und Jahreszahl. Bücher werden mit Titel, Verlag, Erscheinungsjahr und Seitenzahl zitiert, z. B. B . X . Y . nach M. N. Biochem. Z., 222, 45 (1951). Am Ende der Arbeit wird die Literatur in der Reihenfolge aufgenommen, wie sie im Text zitiert ist mit entsprechender Numerierung. 7. Doppeltitel sind zu vermeiden, ebenso Zerlegung einer Arbeit in mehrere Mitteilungen. 8. Das Manuskript muß am Kopf den Herkunftsort der Arbeit tragen. Am Ende des Manuskriptes wird der Name und die Anschrift des Verfassers bzw. des in erster Linie für den Inhalt verantwortlichen Verfassers wiedergegeben. Einsendungen von Arbeiten aus Kliniken und Instituten ist eine Erklärung des Direktors oder Abteilungsleiters beizulegen, daß er mit der Veröffentlichung einverstanden ist und den Verfasser auf die Aufnahmebedingungen hingewiesen hat. 9. Das Manuskript ist einseitig und möglichst mit Maschine weitzeilig zu schreiben. Die Abbildungsvorlagen sind auf besonderen Blättern einzureichen. 10. Werden im Text wortgeschützte Bezeichnungen (z. B . Warenzeichen) benutzt, so ist nach Möglichkeit daneben eine international anerkannte und verständliche Bezeichnung (z. B. die chemische Zusammensetzung) anzugeben. Die Herausgeber

ACTA BIOLOGICA ET MEDICA GERMANICA Herausgeber:

A. G r a f f i • H. G u m m e l • F. J u n g • A . K r a u t w a l d • S. M. R a p o p o r t Bandi 1958 Heft 6

A c t a biol. med. germ., Band 1, Seite 631—640 (1958) Aus dem Biochemischen Institut der Akademie der Wissenschaften der Ukrainischen SSR., Kiew

Die Kinetik der Polymerisation des Fibrin-Monomeren V.

A.

BELITZER u. J. L .

Herrn Prof. Dr.

CHODOROVA

K . LOHMANN

zum 60. Geburtstag gewidmet

(Eingegangen am 25. 6. 1958)

Zusammenfassung Die Kinetik der Polymerisation des Fibrin-Monomeren, welches aus Fibrinogen mit Hilfe von Trombin in Anwesenheit von Harnstoff oder bei saurer Reaktion gewonnen wurde, wurde untersucht. Es wurde festgestellt, daß es eine reziproke Abhängigkeit zwischen der Konzentration des Fibrin-Monomeren und der Bildungszeit des Fibrinkuchens gibt. Harnstoff in niedrigen Konzentrationen (0,3—0,4 m) hat auf die Polymerisation eine hemmende Wirkung; die Hemmung wächst proportional der 13. Potenz der Harnstoffkonzentration. Diese Resultate werden als ein Hinweis darauf betrachtet, daß bei der Bildung einer Verbindung zwischen den Teilen des FibrinMonomeren Reaktionszentren beteiligt sind, die aus 13 zur Bildung von Wasserstoffbindungen fähigen Gruppen bestehen. Fibrinogen hemmt spezifisch die Polymerisation des Fibrin-Monomeren. Die Polymerisation von aktiveren (schneller gerinnenden) Präparaten des FibrinMonomeren ist weniger empfindlich gegen Fibrinogen, als die Polymerisation weniger aktiver Präparate. Der Hemmeffekt des Fibrinogens wächst mit der Vergrößerung des Verhältnisses der Konzentration des Fibrinogens zur Konzentration des Fibrin-Monomeren. Für die Polymerisation verschiedener Präparate des Fibrin-Monomeren wurde eine unterschiedliche Temperaturabhängigkeit festgestellt. Langsam gerinnende Präparate des Fibrin-Monomeren sind im Unterschied zu schnell gerinnenden Präparaten durch eine negative Temperaturabhängigkeit gekennzeichnet. Bei der Verlangsamung der Polymerisation schnell gerinnender Präparate des Fibrin-Monomeren durch Harnstoff oder Fibrinogen wird die Temperaturabhängigkeit ebenfalls negativ. Es wird die Annahme ausgesprochen, daß die negative Temperaturabhängigkeit in den Fällen festgestellt wurde, in denen die Polymerisationsgeschwindigkeit durch den Prozeß der Bildung des Systems der Wasserstoffbindungen zwischen den Teilen des Fibrinmonomeren begrenzt ist. 43

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V. A.

BELITZER,

J. L.

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Die Umwandlung des Fibrinogens in Fibrin ist ein interessantes Beispiel der Funktion eines spezifischen Eiweißes. Entgegen früherer Ansicht [1] beruht diese Umwandlung nicht auf Denaturation, sondern ist nur dem nativen Eiweiß eigen [2], [3]. Unter der Einwirkung des Trombins verwandelt sich das Fibrinogen zuerst in einer Zwischenform, das FibrinMonomer [2], [3], [4]. Das Fibrin-Monomer unterscheidet sich durch die physiko-chemischen Eigenschaften praktisch nicht vom Fibrinogen, aber es besitzt die stark ausgeprägte Tendenz zur Polymerisation. Die FibrinMonomer-Bildung aus dem Fibrinogen beruht höchstwahrscheinlich auf einer teilweisen, spezifischen Spaltung des Moleküls [5], [6] und ist den bekannten Prozessen der Bildung von Fermenten aus Profermenten analog. Die Polymerisation des Fibrinmonomeren ist eine selbständige, nichtfermentative Phase der Umwandlung des Fibrinogens in Fibrin und muß für sich untersucht werden. Kinetische und andere Resultate, die die Bildung von Fibrin aus Fibrinogen im ganzen betreffen, sind oft schwer zu interpretieren, weil zu diesem Prozeß zwei Phasen vollkommen verschiedener Natur gehören. Wir untersuchten die Kinetik der Polymerisation des Fibrin-Monomeren; vor kurzem berichteten wir über die pn-Abhängigkeit der Polymerisations-Geschwindigkeit für gewöhnliches und jodiertes Fibrin-Monomer [7]. Hier sind die weiteren Resultate unserer Untersuchungen angeführt, die, wie uns scheint, einige Bedeutung für die Klärung des spezifischen Mechanismus haben, der die Grundlage der FibrinBildung aus Fibrin-Monomeren ist. Methoden Eiweißpräparate-. Fibrinogen: Es wurde dreimal mit Natriumsulfat umgefälltes Fibrinogen benutzt [8]. Die Ausgangslösungen enthielten etwa 1 % Fibrinogen. Ei-Albumin wurde nach der Methode von B A R A N O W S K I [9], [10] hergestellt, 5mal umkristallisiert, dialysiert und durch Lyophylisierung getrocknet. Es wurden auch Lösungen von Ei-Albumin benutzt, welches nicht lyophilisiert war. Serum-A Ibumin: 3mal umkristallisiertes, nach B A R A N O W S K I [9] erhaltenes Eiweiß wurde durch Dialyse von den Salzen befreit. Chymotrypsinogen, hergestellt nach K U N I T Z [ 1 1 ] , wurde 5mal umkristallisiert, dialysiert und lyophilisiert. Pepsinogen: Ein hochgereinigtes, lyophilisiertes Präparat wurde nach einer von uns modifizierten Methode von H E R R I O T [12] hergestellt. Die Eiweiße wurden zu dem zu verdünnenden oder entsprechend zu neutralisierenden Gemisch in einer Endkonzentration von 0,4% zugesetzt. Das p H des endgültigen Gemisches, in dem die Gerinnungszeit bestimmt wurde, hielt sich in den Grenzen 6,90—7,05. Trombin wurde nach einer in unserem Laboratorium entwickelten Methode [13] hergestellt. Die Aktivität der angewandten Trombin-Lösung kann man folgendermaßen charakterisieren: 0,1 ml Trombin-Lösung brachte 0,5 ml protrombinfreies Plasma vom Rind in 15 sec zur Gerinnung. Herstellung des Fibrin-Monomeren mit Harnstoff (F'). Zu 10 ml Fibrinogen-Lösung wurden 2 g Harnstoff und 0,5 ml Trombin-Lösung zugegeben; das Gemisch wurde 20 h bei 24 o inkubiert. Um die Wirkung des Harnstoffs zu beseitigen und die Polymerisation der Fibrin-Monomeren hervorzurufen, haben wir dieses Gemisch 25fach mit einer Lösung, die 0,15—0,25 m NaCl und 0,05 m Phosphatpuffer p H 6,9 enthielt, verdünnt.

Kinetik der Polymerisation des Fibrin-Monomeren Herstellung

des Fibrin-Monomeren

mit saurem Kalium-Phosphat

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(F")

Zu 10 ml Fibrinogenlösung wurden 0,86 ml 1 m KH 2 PÖ 4 -Lösung und 0,5 ml Trombin-Lösung zugegeben. Das pn dieses Gemisches war 5,1.. Das Gemisch wurde 1 h bei 36° inkubiert. Die Polymerisation von F " wurde durch Übertragung von o, 1 ml der Lösung des Fibrin-Monomeren in ein Gemisch aus folgenden Bestandteilen (Neutralisation) herbeigeführt: 50 ml 0,22 m NaCl und 5 ml 0,1 m K 2 HP0 4 . Harnstoff. Ein käufliches Harnstoff-Präparat wurde 2 mal aus 70%igem Alkohol umkristallisiert. Ergebnisse 1. Die Abhängigkeit der Bildungsgeschwindigkeit Konzentration des Fibrin-Monomeren

des Fibrin-Gels

von der

Die Bildungsgeschwindigkeit des Fibrinkuchens bei verschiedenen Konzentrationen des Fibrin-Monomeren wurde folgendermaßen bestimmt:

Die Lösung F " (Fibrin-Monomer, bei pn 5,1 hergestellt) wurde mit verschiedenen Mengen des Neutralisations-Gemisches (s. oben), welches immer die gleiche Menge 0,1 m Phosphatpuffer pH 6,9 enthielt, verdünnt und die Gerinnungszeit gemessen. Die erhaltenen Resultate sind auf Abb. 1 aus der Kurve ersichtlich. Auf der Abszisse ist die Konzentration des Fibrin-Monomeren, auf der Ordinate die relative Gerinnungszeit aufgetragen. Da in den einzelnen Versuchen die absolute Gerinnungszeit ver43*

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schieden war, wurde für die Zusammenstellung aller Versuche in einer Graphik die minimale Gerinnungszeit aus jedem Versuch als l angenommen (festgestellt bei minimaler Verdünnung des Fibrin-Monomeren). Aus der Abbildung ist ersichtlich, daß zwischen der Konzentration des Fibrin-Monomeren und der Zeit der Gerinnselbildung eine einfache A b hängigkeit besteht: die Zeit ist umgekehrt proportional der Konzentration. Folglich ist das Produkt aus Konzentration und Zeit eine konstante Größe (c x t = konst.). Für die als K u r v e aufgeführten Versuche ist das Produkt aus Konzentration und Zeit etwa 0,078. 2. Der Einfluß

des Harnstoffes

Die Polymerisation des Fibrin-Monomeren gehört zu den Prozessen, die sehr empfindlich gegen Harnstoff sind [3], [14], [15]. Zur genaueren Klärung der quantitativen Seite des Harnstoffeffektes wurden folgende Versuche durchgeführt. Das Fibrin-Monomer F ' wurde, wie oben angegeben, hergestellt, indem durch Harnstofflösungen bis zu einer bestimmten Endkonzentration an Harnstoff verdünnt wurde. Der Gehalt des Monomeren betrug in dem endgültigen Gemisch 0,04. Das Gemisch enthielt 0,05 m Phosphatpuffer von pn 6,9; die Temperatur betrug 21—22 0 . Ein Hemmungseffekt des Harnstoffs wurde bei einer Konzentration von 0,108 m festgestellt. Dieser Effekt wächst, wie sich gezeigt hat, sehr stark mit der Erhöhung der Konzentration an; die Bildungszeit des Gerinnsels verändert sich proportional der 13. Potenz der Harnstoff-Konzentration. Die erhaltene Abhängigkeit der Gerinnungszeit von der Harnstoff-Konzentration kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden: •f = i + KC« Hierbei ist t0 die Gerinnungszeit in Abwesenheit von Harnstoff (diese Größe wurde als Einheit benutzt), t die Gerinnungszeit in Anwesenheit von Harnstoff, C die Konzentration des Harnstoffs, 1, so erhalten wir für ein Zentrum aus n Gruppen eine Verringerung der Wahrscheinlichkeit des aktiven Zustandes gleich b" . Unsere Angaben über die Hemmung der Polymerisation durch Harnstoff lassen die Annahme zu, daß für die Teilnahme an der Reaktion des Fibrin-Monomeren ein Reaktionszentrum notwendig ist, welches 13 zur Bildung von Wasserstoffbindungen fähige Gruppen enthält. Ausgehend von den Resultaten von M I C H A L I über die Bindung von Protonen und durch die Bestimmung der Wärmeproduktion bei der Polymerisation kamen S T U R T E V A N T u. a. [16] zu der Schlußfolgerung, daß auf ein Mol des Fibrin-Monomeren die Bildung von 19 Wasserstoffbindungen kommt. Bei der Gegenüberstellung dieser Resultate mit unseren muß man zwei Dinge berücksichtigen. Erstens hängt die Berechnung von S T U R T E V A N T von der noch nicht endgültig bestimmten Größe des Molekulargewichtes des Fibrinogens ab, während unsere Berechnung vom Molekulargewicht unabhängig ist und sich direkt auf das Reaktionszentrum des Eiweißmoleküls bezieht. Zweitens beziehen sich die Resultate von S T U R T E V A N T auf die Bindungen des schon gebildeten Polymeren, während unsere Ergebnisse sich auf den Zustand beziehen, in dem sich das Monomere im

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CHODOROVA

Moment der Vereinigungsreaktion befinden soll. Deshalb ist die Differenz in der Anzahl der Gruppen, die Wasserstoffbindungen im Reaktionszentrum des Fibrin-Monomeren eingehen, nicht unerwartet. Wesentlich ist nicht die Differenz, sondern die allgemeine Übereinstimmung der erhaltenen Resultate. C H A S E und Mitarbeiter untersuchten die reversibel inaktivierende Wirkung verhältnismäßig niedriger Harnstoff-Konzentrationen auf die Fermente Lucipherase und Invertase [14], [15]. Im ersten Falle wurde eine halbe Inaktivierung bei 0,6 m Harnstoff erreicht, im zweiten Falle bei 1,5 m. Die Inaktivierung des Fermentes betrachten die Autoren als eine Reaktion n. Ordnung, welche in der Anlagerung des Harnstoffs an das Reaktionszentrum des Fermentes besteht. Auf der Grundlage ihrer Resultate schlußfolgern sie, daß die Inaktivierung als Ergebnis der Anlagerung von ungefähr 2 (genauer 1,7) Harnstoffmolekülen vor sich geht. Hier, wie im Falle der Polymerisationshemmung des Fibrin-Monomeren, wirkt der Harnstoff spezifisch als Agens, welches bestimmte Gruppen durch Bildung von Wasserstoffbindungen blockiert, die wichtig für die biologische Funktion des nativen Eiweißes sind. 3. Die Hemmung der Polymerisation durch Fibrinogen und andere Eiweiße In einer unserer vorhergehenden Arbeiten führten wir einige Versuche an, die den Effekt des Fibrinogens auf die Polymerisation des FibrinMonomeren zeigen [2]. Wegen seiner Spezifität ist dieser Effekt für die weitere Klärung des Mechanismus der Polymerisation interessant. Deshalb untersuchten wir ihn noch einmal. Unter neuen, etwas veränderten Bedingungen (s. method. Teil) bestätigten und konkretisierten wir die Wirkung des Fibrinogens. In der Tabelle 1 sind die Resultate, die die Wirkung des Fibrinogens und einiger anderer Eiweiße auf die Gelatinisierung der Fibrin-Monomer-Lösung betreffen, zusammengestellt. Ein starker Hemmeffekt ist nur dem Fibrinogen eigen. Ei-Albumin war zu unserem Erstaunen ein Beschleuniger des Polymerisationsprozesses. Die anderen Eiweiße haben keine wesentliche Wirkung. Außer den nativen Formen untersuchten wir auch die denaturierten Formen von zwei Eiweißen, Fibrinogen und Ei-Albumin. Beide Eiweiße wurden in einem kochenden Wasserbad 5 min bei basischer Reaktion ( P H 8 , 5 — 9 ) erwärmt. Wie die Resultate (s. Tab. I) zeigen, verliert das Ei-Albumin durch Denaturierung seine Fähigkeit, die Polymerisation des Fibrin-Monomeren zu beschleunigen. Beim Fibrinogen hat die Denaturierung keinen merklichen Einfluß auf den Hemmeffekt. Die Denaturierungsveränderungen der Makrostruktur, die im ersten Falle wesentlich sind, erweisen sich im zweiten als unwesentlich. Die Hemmung der Bildung des Fibrinkuchens durch das Fibrinogen hängt von dem Verhältnis der Konzentrationen des Fibrinogens und des Fibrin-Monomeren und außerdem von der Aktivität des Fibrin-Monomer-

Kinetik der Polymerisation des Fibrin-Monomeren

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Tabelle 1 Die Wirkung der verschiedenen Eiweiße auf die Gerinnungszeit der Lösung des Fibrin-Monomeren Zur Lösung des FibrinMonomeren zugesetztes Eiweiß

Gerinnungszeit in sec Frf

F' Vers. I

—

5° Ei-Albumin, nativ 10 Ei-Albumin, denaturiert 600 Serumalbumin, nativ 1200 Chymotrypsinogen, n a t . 115 Pepsinogen, nativ 75 Fibrinogen, nativ >10000 Fibrinogen, denaturiert > 10000

II

III

40 10 900 720

46 5

IV 120 12 240 210 170 >10000 >9000

I

II

60 7 35 90

35 3 20 40

40 7200

20 9000

.

Präparates ab. In der Tab. 2 sind die Resultate, die die Aussage illustrieren, aufgeführt. In dem gegebenen Versuch benutzten wir ein sehr aktives, schnell gerinnendes Präparat des Fibrin-Monomeren. Im unverdünnten Zustand und bei zweifacher Verdünnung erwies sich die Lösung des Monomeren als unempfindlich gegen Fibrinogen in den angewandten Konzentrationen. Erst bei vierfacher Verdünnung war eine Hemmung zu beobachten, wobei die Polymerisationsgeschwindigkeit umso geringer war, je größer die Konzentration des Fibrinogens bei konstanter Konzentration des Fibrin-Monomeren war. Tabelle 2 Der Einfluß verschiedener Konzentrationen des Fibrinogens auf die Gerinnungsgeschwindigkeit des Fibrin-Monomeren Endkonzentration des Fibrinogens in % 0 0,004 0,008 0,012 0,016 0,02 0,04

Die Gerinnungszeit nach der Verdünnung in sec unverdünntes F' 3 3 4 4 3 3 3

F ' verdünnt mit F' verdünnt mit 20% Harnstoff 20% Harnstoff (2fach) (4fach) 5° 3° 35 35 35 40 5°

120 110 125 150 180 170 330

Das Fibrinogen, welches eine spezifische Hemmung der Fibrin-MonomerenPolymerisation bewirkt, gehört sehr wahrscheinlich zu der gut untersuchten Gruppe von Hemmfaktoren, die Strukturanaloga biologisch aktiver Stoffe sind. Als Beispiel mag die Hemmung der immuno-chemischen Präzipitationsreaktion durch Haptene dienen. Man kann hoffen, daß die weitere Untersuchung des Hemmeffektes des Fibrinogens und seiner verschiedenen Umwandlungsprodukte sich als nützlich für das Verständ-

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CHODOROVA

nis des Polymerisations-Mechanismus des Fibrin-Monomeren erweist. Die Tatsache, daß die Wirkung nach der Denaturierung erhalten bleibt, gestattet es anzunehmen, daß der Hemmeffekt im gegebenen Falle auf die Anwesenheit eines bestimmten, spezifisch gebauten Teils der Polypeptidkette zurückzuführen ist. 4. Die Temperaturabhängigkeit der

Polymerisations-Reaktion

Die Polymerisation des Fibrin-Monomeren unterscheidet sich in ihrer Temperaturabhängigkeit stark von der fermentativen Phase der Umwandlung des Fibrinogens in das Fibrin. Unter bestimmten Bedingungen Tabelle 3 Die Abhängigkeit der Gerinnung des Fibrin-Monomeren von der Temperatur A Gerinnungszeit in sec Temp.

+

Fibrin-Monomer durch Fibrinogen-Lösung verdünnt

Fibrin- Monomer I

II 20

i°

25

+ 20°

25

+ 37°

15

23 17

III

I

II

III

17

150 150

150 135

140 120 2400

27

15

1080

900

B Gerinnungszeit in sec Temp.

Endkonzentration des Harnstoffes 0,108 m Vers. I

+

2°

58

+ 20°

60 61

+ 37°

Endkonzentration des Harnstoffs 0,241 m

II

I

II

25

96 140 490

38 45

22 22

230

ist eine Verlangsamung der Polymerisation bei Temperaturerhöhung festzustellen [2]. Wie unsere Versuche zeigen, bezieht sich das nur auf langsam gerinnende Präparate des Fibrin-Monomeren. Für schnell gerinnende Präparate konnten wir keine Unterschiede in den Gerinnungszeiten bei einer Temperaturveränderung von o° bis 37° feststellen. Außerdem war es möglich, die Temperaturabhängigkeit künstlich zu verändern. Wenn man die Gerinnung schnell polymerisierender Fibrin-MonomerPräparate durch Fibrinogen oder Harnstoff verlangsamt, so wird die Temperaturabhängigkeit negativ (s. Tab. 3, A und B). Die Temperaturabhängigkeit der Polymerisationsreaktion ist unzweifelhaft kompliziert; die Geschwindigkeit dieser Reaktion kann offenbar von

Kinetik der Polymerisation des Fibrin-Monomeren

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einigen Faktoren bestimmt (d. h. begrenzt) werden und dabei unter verschiedenen Bedingungen einmal von einem, ein anderes Mal von einem anderen. Daher ist es sehr wahrscheinlich, daß in den Fällen, in denen eine Verlangsamung der Polymerisation bei Temperatur-Erhöhung vorliegt, der begrenzende Faktor die Bildung des Systems der Wasserstoffbindungen zwischen den Teilchen des Fibrin-Monomeren ist. Temperaturerhöhung ist überhaupt, wie bekannt, nicht fördernd für die Bildung der Wasserstoff bindungen. In den Fällen, in denen eine andere Temperaturabhängigkeit vorliegt, muß der Polymerisationsprozeß von irgendwelchen anderen Faktoren bestimmt sein. Die Entstehung einer negativen Temperaturabhängigkeit bei Zusatz von Harnstoff oder Fibrinogen ist nicht schwierig zu erklären. Harnstoff und Fibrinogen, wahrscheinlich als Resultat einer Konkurrenz, hemmen wesentlich die Bildung der Wasserstoffbindungen zwischen den Monomeren des Fibrins, und deshalb wird gerade dieser Prozeß der begrenzende für die Polymerisation. Literatur E . : Ergebn. Physiol, biol. Chem. exp. Pharm. 4 3 , 1 7 4 ( 1 9 4 0 ) Biochimija 1 7 , 676 (1952). C H O D O R O V A , J E . L . : Ukrain. biochim. J . 2 3 , 439 (1951). L A K I , K . : Arch. Biochem. 32, 317 (1951). B E T T E L H E I M , F., K. B A I L Y : Biochim. biophysica Acta 9 , 578 (1952). [ 6 ] L O R A N D , L . : Biochem. J . 5 2 , 200 (1952). [7] B E L I T Z E R , W . A., J E . L . C H O D O R O V A : Vortrag auf der Konferenz des Instituts für medizinische Chemie der Akademie der medizinischen Wissenschaften der UdSSR über Eiweißprobleme, Moskau 1958. [8] C H O D O R O V A , J E . L . : Ukrain. biochim. J . 23, 438 (1957). [9] B A R A N O W S K I J , T . : Dokl. der Akad. d. Wissenschaften der UdSSR, 28, 723 [1]

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WÖHLICH,

B E L I T Z E R , W . A . , J E . L . CHODORVA:

(1940).

STRATSCHITZKIJ, K . I., NORTHROP,

D.,M.

BELITZER,

W.

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A. R.

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KUNITZ, R . HERRIOT: J E . L . CHODOROVA,

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CHODOROVA, J E . L . , OSLORNE,

Summary A study was undertaken on t h e kinetics of polymerisation of the fibrin monomer which was obtained from fibrinogen with the aid of trombin in the presence of urea or at acid reaction. I t was found t h a t there existed a reciprocal dependence between concentration of the fibrin monomer and the time of formation of t h e fibrin clot. Urea in low concentrations (0.3—0.4 m) has an inhibitory effect on polymerisation; t h e inhibition increases with t h e 13th power of t h e urea concentration. These results are regarded as an indication t h a t centers of reaction take p a r t in the formation of a compound between parts of the fibrin monomer which consists of 13 groups, which are able to engage in hydrogen bonds.

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A.

BELITZER, J. L .

CHODOROVA

Fibrinogen specifically inhibits the polymerisation of the fibrin monomer. The polymerisation of more active (faster clotting) preparations of the fibrin monomer is less sensitive to fibrinogen than the polymerisation of less active preparations. The inhibitory effect of fibrinogen increases with the increased ratio of fibrinogen concentration to that of fibrin monomer. The polymerisation of different preparations showed different temperature dependences. More slowly clotting preparations of the fibrin monomer differ from the faster clotting ones by a negative temperature dependence. With the slowing down of polymerisation of originally fast clotting preparations by urea or fibrinogen the temperature dependence becomes likewise negative. It is supposed that the negative temperature dependence was found in those cases, where the speed of polymerisation is limited by the process of forming the systems of hydrogen bonds between parts of the fribrin monomer.

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A c t a biol. med. germ., B a n d 1, Seite 6 5 2 — 6 5 7 (1958) A u s der kardiologischen Arbeitsgemeinschaft der Chirurgischen K l i n i k (Direktor: Prof. Dr. H. UEBERMUTH) und der Medizinischen K l i n i k ( K o m m . D i r e k t o r : Prof. Dr. J. NÖCKER) der K a r l - M a r x - U n i v e r s i t ä t Leipzig

Beobachtungen bei Injektion von Adenosin-mono-phosphorsäure und Acetylcholin in verschiedenen Mischungen in die Coronarien a m ausgeschalteten Herzen in Hypothermie M. HERBST,

D . MICHEL,

O. HARTLEB,

W . GROHMANN

und

A.

GLÄSER

H e r r n P r o f . D r . D r . K A R L LOHMANN z u m 60. G e b u r s t a g

(Eingegangen a m 23. 5. 1958)

Zusammenfassung A n 14 H u n d e n v o n 1 5 — 2 0 k g G e w i c h t wurden in H y p o t h e r m i e bei einer Körpert e m p e r a t u r v o n 2 8 — 3 0 ° C Kreislaufunterbrechungen durchgeführt. D a b e i erf o l g t e eine gleichzeitige I n j e k t i o n v o n Adenosinmonophosphat, Acetylcholin und Novocain, einzeln oder gemischt, v o n der A o r t e n w u r z e l aus in die Coronararterien. A u f diese Weise sollte versucht werden, m i t körpereigenen W i r k s t o f f e n einen künstlichen Herzstillstand v o n beliebiger D a u e r zu induzieren. E s zeigte sich, d a ß lediglich Asystolien v o n höchstens 80 sec D a u e r ausgelöst werden konnten, die sich a u c h durch laufende Perfusion der Coronarien m i t den entsprechenden L ö s u n g e n nicht verlängern ließen. Die Verabreichung der genannten S u b s t a n z e n in K o m b i n a t i o n m i t dem extracorporalen Kreislauf oder der H y p o thermie erscheint somit als Methode für die praktische Chirurgie ungeeignet. Cardiotomien bei unvollständigem Herzstillstand erscheinen uns gefährlicher als E r ö f f n u n g e n des Herzens bei normal schlagenden K a m m e r n .

In der modernen Chirurgie des Herzens und der großen Gefäße spielen jetzt intracardiale Eingriffe am aus dem Kreislauf ausgeschalteten „trokkenen" Herzen eine bedeutsame Rolle. Die offene Cardiotomie ist möglich unter den Bedingungen einer tiefen Hypothermie mit Senkung der Körpertemperatur bis auf etwa 26° C. Die dabei unumgängliche zeitliche Begrenzung der Herzeröffnung bis zu höchstens 8 Minuten und die Gefahr des Kammerflimmerns erlauben jedoch nur einen beschränkten Anwendungsbereich. Der extracorporale Kreislauf mit einem Pumpsystem und einem Oxygenator als zweite Möglichkeit gewährt zwar Eingriffe ohne größere zeitliche Einschränkung, wenn mittels der Apparatur ein annähernd normales Minutenvolumen bei ausreichender Sauerstoffsättigung des Blutes aufrechterhalten werden kann. Da aber auch am offenen, aus dem Kreislauf ausgeschalteten Herzen die Kontraktionen weiter ablaufen, besteht einerseits die Gefahr der Luftembolie nach

AMP- und Acetylcholininjektion in die Coronarien

653

Freigabe der Zirkulation, zum anderen wird durch die Herzkontraktionen die chirurgische Arbeit erschwert. Als Fortschritt müssen deshalb die Methoden angesehen werden, welche einen zeitweiligen künstlichen Stillstand des Herzens ermöglichen. Ein solcher läßt sich experimentell auf verschiedenen Wegen erreichen. Durch einfache Ausschaltung des Herzens aus dem Kreislauf z. B . entsteht eine Hypoxie, die zunächst zu Ventrikelflimmern und später zum Kammerstillstand führt. Dieses Verfahren ist als ungeeignet anzusehen und wahrscheinlich meist oder stets mit irreversiblen Schäden am Myokard, vor allem auch am Reizbildungs- und -leitungssystem, verbunden. Kammerflimmern und damit ein funktioneller Kreislaufstillstand lassen sich weiterhin mit Hilfe eines Wechselstroms erzeugen. Auch diese Methode dürfte für die praktische Chirurgie unbrauchbar sein, da durch die Stromeinwirkung und die später notwendige Defibrillierung unabschätzbare und nicht vorauszusehende Schäden gesetzt werden. Außerdem ist der flimmernde Herzmuskel besonders 0 2 -bedürftig. Darüber hinaus ist es keineswegs gewiß, daß es in jedem Falle gelingt, das Flimmern in eine normale Herzaktion überzuführen. Eine einleuchtendere Methode wurde von MELROSE u. a. [5] vorgeschlagen und an verschiedenen Kliniken bereits erprobt. Sie benutzten Kaliumcitrat, gemischt mit Blut, welches nach Abklemmen der Aortenwurzel in den proximalen Aortenanteil injiziert wird. Bei gleichzeitiger Verwendung einer Herzlungenmaschine oder in Hypothermie soll sich so ein beliebig lang aufrechtzuerhaltender absoluter Herzstillstand erzeugen lassen. Die Ausspülung der Kaliumlösung aus dem Coronarsystem erfolgt nach Beendigung des intracardialen Eingriffes mit Hilfe des künstlichen extracorporalen Kreislaufs oder durch manuelle Herzmassage. Wir versuchten, den künstlich induzierten Herzstillstand mit Stoffen zu erreichen, die im Körper physiologisch vorkommen und vom Körper spontan wieder abgebaut werden. In dieser Richtung liegen bereits Untersuchungen vor von LAM und Mitarb. [3] [4], und MONDINI und Mitarb. [6], welche Acetylcholin und Adenosintriphosphat (ATP) benutzten. Beide Mittel wurden auch von uns einzeln oder in Kombination mit anderen Stoffen verwandt. Da ATP im Körper sehr rasch in Adenosinmonophosphat (AMP) abgebaut wird, bedienten wir uns zur Injektion des AMP (Phosaden Homburg). Methodik Die Versuche wurden an 14 15—20 kg schweren Hunden ausgeführt. Die Tiere wurden mit Äther bzw. intraperitonealer Injektion von Hexobarbital ( H E Y D E N ) narkotisiert und intubiert. Zur fortlaufenden Registrierung des Blutdruckes legten wir von der A. carotis aus einen Katheter in die Aorta. Die Aufzeichnung bzw. Druckübertragung erfolgte mit einem Kondensatormanometer und einem Mehrfachkanal-Direktschreiber. Die Kerntemperatur wurde durch rektale Messung

6 5 4

M.

HERBST,

D. MICHEL,

O. HARTLEB,

W .

GROHMANN,

A.

GLÄSER

kontrolliert. Die Unterkühlung der Tiere erfolgte in einer Wanne mit Eiswasser von etwa 4 0 C. Um zur schnelleren Temperatursenkung die Wärmeisolation des dicken Felles zu durchbrechen, setzen wir dem Wasser „ F i t " zu. Auf diese Weise gelang es, die Temperatur des Tieres in etwa 15—20 min von 39—40° C auf 34° C zu senken. Zu diesem Zeitpunkt wurden die Tiere aus dem Eiswasser genommen und abgetrocknet. Von da ab sank die Rektaltemperatur ohne weiteres Zutun auf 28 bis 30° C ab. Eröffnung des Thorax im 4. Intercostalraum rechts. Nach Injektion von 5 ccm Novocain l % i g in die Pericardhöhle wurde der Herzbeutel breit eröffnet, beide Hohlvenen angeschlungen und mit Tourniquets versehen. Während der gesamten Versuchsdauer registrierten wir fortlaufend das Elektrokardiogramm. Zur Registrierung des Venendrucks wurden weiterhin von der V. azygos aus Katheter in die obere Hohlvene eingeführt. Zur Durchführung der Injektionsversuche wurden beide Hohlvenen verschlossen und nach Entleerung des Herzens, etwa 30—45 sec später, sowohl die Aorta als auch die Art. pulmonalis abgeklemmt. Durch eine proximal der Klemme in die Aortenwurzel eingestochene Kanüle injizierten wir die Lösung, die auf diese Weise direkt in die Coronararterien gelangte. Die Unterbrechung des Kreislaufs hielten wir für 5—8 min aufrecht. Benutzte Injektionslösungen: 1. 50 mg A M P in 15,0 ccm physiologischer Kochsalzlösung 2. 40 mg Novocain + 10 mg A M P + 100 mg Acetylcholin in 50,0 ccm physiologischer Kochsalzlösung. 3. 100 mg Novocain + 40 mg A M P + 100 mg Acetylcholin in 50,0 ccm physiologischer Kochsalzlösung. 4. 200 mg Acetylcholin in 10,0 ccm physiolog. Kochsalzlösung. 5. 100 mg Acetylcholin + 0,5 mg Neoeserin. Die Injektionsdauer betrug 1—2 min. Die Injektionen wurden am gleichen Tier zum Teil mehrfach wiederholt. Im folgenden soll lediglich auf die Veränderungen der Herzrhythmik eingegangen werden.

Ergebnisse 1. Nach Injektion von 50 mg AMP kam es zu keinem Herzstillstand. Es entstand lediglich eine hochgradige Bradykardie mit zeitlichen Intervallen zwischen den einzelnen Kontraktionen von 9—12 sec. Vom Zeitpunkt der Injektion bis zum Eintritt dieser Bradykardie dauerte es rund 80 sec. Im Elektrokardiogramm waren diese bradykarden Kontraktionen durch deformierte Kammerkomplexe gekennzeichnet. Nach Freigabe des Kreislaufs erfolgte eine allmähliche Beschleunigung der Herzfrequenz unter Ausbildung eines Erstickungs-T im Elektrokardiogramm. Diese Veränderungen verschwanden nur langsam, wobei heterotope Extrasystolen auftraten. Vorübergehend entwickelte sich darüber hinaus ein 2:1 AV-Block. 2. und 3. Beide Gruppen können in ihren Ergebnissen gemeinsam besprochen werden, da sie sich praktisch voneinander nicht unterscheiden. Nach Injektion eines Gemisches von Novocain, AMP und Acetylcholin mit verschiedener Dosierung des AMP und des Novocains kam es wenige sec nach der Injektion zu einer Asystolie von einer Dauer zwischen 30

AMP- und Acetylcholininjektion in die Coronarien

655

und 80 sec. Anschließend traten bradycarde Kammererregungen in Abständen von 3—25 sec mit allmählicher Frequenzzunahme auf. Auch bei Wiederholung oder Fortführung der Injektion der genannten Lösungen konnte kein längerdauernder Herzstillstand hervorgerufen oder die beschriebene Frequenzzunahme verlangsamt werden. Die Kammerkomplexe im E k g waren immer stark deformiert und gingen in nahezu allen Fällen in transitorische Schenkelblockbilder über, wobei wiederum fast stets gleichzeitig atrioventriculäre Blockierungen beobachtet wurden. In der Mehrzahl der Fälle kam es nach Freigabe des Kreislaufs nicht zu einem spontanen Einsetzen einer geregelten Herzaktion. Eine ausreichende Zirkulation mußte vielmehr zunächst mittels manueller Herzmassage aufrecht erhalten werden. 4. Die Injektion von Acetylcholin führte zu einer Asystolie von 40—50 sec Dauer, welche aber nur die Ventrikel betraf, während die Yorhöfe völlig unbeeinflußt erschienen. Im Anschluß an diese Asystolie waren im Abstand von etwa 24 sec Kammererregungen für die Dauer von ca. 4,5 min nachweisbar. Nach Freigabe des Kreislaufs traten erneut für 22 sec nur Vorhofserregungen auf. Danach kam es zu Kammerkontraktionen von unregelmäßiger Frequenz mit deformierten Kammerkomplexen. Gleichzeitig bestand ein atrioventriculärer Block. 5. Nach Injektion von Acetylcholin und Neoeserin konnte lediglich eine Asystolie von 50 sec Dauer registriert werden. Von da an traten etwa alle 20 sec Ventrikelkontraktionen auf. Allmähliche Zunahme der Herzschlagfrequenz. Nach Freigabe des Kreislaufes wurden wie bei den anderen Versuchen schwer deformierte Kammerkomplexe mit wechselnder Frequenz registriert. In der Folgezeit verlangsamte sich die Aktion, wobei Asystolien bis zu 8 sec Dauer eingestreut waren. Dieser Zustand hielt fast 20 min an. Interessant scheint uns hierbei eine Beobachtung, die wir nach Freigabe des Kreislaufs machen konnten. Es entstand nämlich wenige sec danach eine Atelektase der gesamten Lunge, welche auch mit sehr kräftiger manueller Beatmung durch den Tubus nicht zu beheben war. Es konnte deutlich beobachtet werden, wie sich die zunächst gut aufgeblähte Lunge langsam kontrahierte, und ihre rosige Farbe in ein dunkles Blau-violett überging. Erst nach einigen min erzwang der Anaesthesist mit sehr kräftigem Überdruck wieder eine Belüftung der Lungen. Der Vorgang war durch wiederholte Injektion der Lösung in das rechte Herz reproduzierbar. Diese Beobachtung soll hier lediglich am Rande vermerkt sein, da sie weiterer experimenteller Klärung bedarf.

Besprechung Intracardiale Eingriffe am offenen aus dem Kreislauf ausgeschalteten Herzen, verbunden mit einem künstlich induzierten Herzstillstand, bieten dem Chirurgen deutliche Vorteile. Das Operationsfeld ist blutleer und ruhiggestellt. Ein Absaugen des Coronarvenenblutes entfällt. Die Gefahr einer Luftembolie ist nahezu aufgehoben. Diese günstigen Bedingungen

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M . HERBST,

D . MICHEL,

O. HARTLEB,

W.

GROHMANN,

A.

GLÄSER

sind aber optimal nur dann gegeben, wenn der Herzstillstand komplett ist. Ist das nicht der Fall, drohen einmal hypoxaemische Schädigungen des Myokards, zum anderen dürfte die Gefahr einer Luftembolie bei sporadisch einsetzenden Kontraktionen größer sein als bei normal schlagendem eröffnetem Herzen. M O N D I N I und Mitarb. [ 6 ] geben in ihren Veröffentlichungen an, daß diese Forderung eines kompletten Herzstillstandes mit einer Mischung von Novocain, A T P und Acetylcholin erfüllbar sei. LAM [3], [4] jedoch, welcher lediglich Acetylcholin benutzte, meint, daß auf diese Weise kein sicherer Stillstand zu erzielen sei. Unsere Versuche an 14 Hunden konnten zeigen, daß mit den verwandten Lösungen in keinem Fall ein längerdauernder Herzstillstand hervorgerufen werden konnte. Darüber hinaus scheint es im Anschluß an die Kreislaufunterbrechung mit großer Regelmäßigkeit zu mehr oder weniger schweren Deformierungen des Elektrokardiogramms mit unsicherem Ausgang zu kommen, wobei Störungen des Leitungssystems, insbesondere auch der Vorhofkammerüberleitung dominieren. Unsere Hoffnungen auf eine spontane Wiederkehr der Herzaktion infolge physiologischen Abbaus der injizierten Mittel im Herzmuskel bzw. in den Kranzgefässen haben sich ebenfalls nicht erfüllt. Es muß allerdings hier offengelassen werden, ob eine spontane Widerkehr der Herzaktion am normothermen Organismus bei Anwendung einer Herzlungenmaschine erfolgt. Es scheint, als ob der von uns gesuchte Vorteil in der Anwendung körpereigener Wirkstoffe sich als Nachteil erweist, weil der Abbau zu schnell erfolgt, und damit die gewünschte Wirkung verkürzt oder hinfällig wird. Das negative Ergebnis in unseren Versuchen ist so eindeutig, daß wir uns trotz der kleinen Versuchszahl zu der Behauptung berechtigt glauben, daß die coronare Applikation der von uns injizierten Lösungen für die Herzchirurgie in der angewandten Form unbrauchbar ist. Unsere Untersuchungen bestätigen damit bis zu einem gewissen Grade die Ergebnisse von L A M und Mitarb. [3], [4] sowie E F F L E R und Mitarb. [1], [2], widersprechen aber den Angaben von M O N D I N I und seinem Arbeitskreis [6]. Wir sind der Ansicht, daß hier ein negatives Ergebnis wesentlich schwerer wiegt als viele positive. Umstritten ist die Frage nach der Ursache der Leitungsstörungen, insbesondere der av-Blockierungen. Während LAM und Mitarb. [3], [4] und E F F L E R und Mitarb. [1], [2] annehmen, daß sie Folge einer Irritation des Reizleitungssystems durch intracardiale Manipulationen (Naht) sind, konnten wir in unserer Versuchsreihe die gleiche Erscheinung in der Mehrzahl der Fälle beobachten, ohne daß das Herz eröffnet worden und eine mechanische Reizung septaler Anteile erfolgt war. Man geht wohl nicht fehl, wenn man in den erwähnten Leitungsstörungen eine direkte Wirkung der injizierten Substanzen sieht, wie sie ja für das Acetylcholin z. B. dem Elektrophysiologen und auch dem Kliniker bekannt ist.

AMP- und Acetylcholininj ektion in die Coronarien

657

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2,

Summary In 14 dogs weighing 15—20 kg interruption of circulation was performed in hypothermia at a body temperature of 28—30 e C. Simultaneously injections of adenosine monophosphate, acetylcholine and novocaine single or mixed were given into the coronary arteries from the aortic root. B y this method it was tried to induce with a body substance a cardiac standstill of indefinite duration. It was shown that only asystoles of maximally 80 seconds' duration could be induced; they could not be prologued b y continuous perfusion of the coronary arteries with the respective solutions. Giving the above mentioned substances in combination with the extracorporeal circulation or hypothermia appears therefore unsuitable as a method of practical surgery. Cardiotomies at in complete cardiac standstill seem to us more dangerous than opening of the heart with normally contracting chamners.

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6bio-

A c t a biol. med. germ., Band 1, Seite 658—662 (1958) A u s der Chirurgischen Klinik der Karl-Marx-Universität Leipzig (Direktor: Prof. Dr. med, H.

UEBERMUTH)

Der Einfluß von Hypophysenextrakt auf den zytostatischen Effekt der Chemotherapie maligner Tumoren TH.

BECKER

Herrn Professor Dr. Dr.

KARL LOHMANN

zum 60. Geburtstag

(Eingegangen am 23. 5. 1958)

Zusammenfassung Veranlaßt durch Beobachtungen bei der Behandlung inoperabler Geschwulstkranker mit Hypophysenextrakten wird an 7 simultanen Reihen von je 20 Mäusen gezeigt, daß im Vergleich zum N-Oxyd-Lost auch der Hypophysengesamtextrakt in der gewählten Dosierung einen, wenn auch geringeren, dämpfenden E f f e k t auf den EHRLicH-Ascites-Tumor ausübt. Die gleichzeitige Verwendung beider Präparate h a t dagegen einen Wirkungsabfall zur Folge. Eine Erklärung dieses Phänomens ist mit Hilfe der Vorstellungen T O N U T T I ' S [3], [4] von einem zweigleisigen Toxinweg zum Erfolgsorgan möglich.

Die Behandlung inoperabler, strahlenrefraktärer maligner Tumoren mit parenteralen Gaben eines Hypophysengesamtextraktes führt zu uneinheitlichen Ergebnissen. Vergleichbare Verhältnisse vorausgesetzt, reagiert ein Teil der Kranken mit einer Besserung und vorübergehendem Stillstand der Geschwulstentwicklung. Andere Patienten aber lassen wenige Tage nach Beginn der Behandlung die Zeichen beschleunigten Verfalls erkennen. Je mehr der Kranke sich dem Zustand der Kachexie nähert, umso unwirksamer wird die Therapie, ja sie kann sogar zu einer Gefahr werden, eine Beobachtung, die uns auch aus der Chemotherapie der malignen Tumoren geläufig ist. Wenn man jedoch die cytostatische Behandlung mit der gleichzeitigen Gabe von Hypophysenextrakten verbindet, entsteht der Eindruck einer Umkehr der Wirkungsweise, indem nunmehr die kachektischen Kranken eine Besserung erfahren, die weniger hinfälligen dagegen kaum eine Reaktion erkennen lassen. Es wurde versucht, diese Beobachtungen im Experiment zu rekonstruieren. Methodik Verwendet wurden weiße Mäuse eines Inzuchtstammes. Im Versuch waren Tiere beider Geschlechter mit einem Gewicht von durchschnittlich 16 g, deren Ernährung und Haltung unter gleichen Bedingungen erfolgten.

Einfluß von Hypophysenextrakt auf die Chemotherapie maligner Tumoren

659

Als Substrat diente ein EHRLicH-Ascites-Tumorstamm1, dessen Virulenz einer Lebenserwartung der Tiere von 18 Tagen entsprach. Verimpft wurden jeweils 0,3 ml Ascites mit 10 Mill. Zellen intraperitoneal. Hypophysengesamtextrakt (HE) stand in dem Präparat Hy 9g 2 zur Verfügung. Es handelt sich um eine alkoholisch-wäßrige Lösung in Ampullen zu 1 ml mit einem Gehalt von 1,50% Trockensubstanz. Als Einzeldosis wurde 1 ml des Extraktes gewählt, die nach Untersuchungen von J . H O H L F E L D [2] auch bei 10-maliger Injektion für das gesunde Tier gut verträglich ist. Die Gesamtmenge von 5 ml verteilte sich auf 5 Injektionen zu je 1 ml am 3., 6., 9., 12. und 15. Tag nach Versuchsbeginn. Die Injektion erfolgte subcutan. Als cytostatische Substanz diente N-Oxyd-Lost 3 . E s wurde in Dosen von 25 mg/kg in 1 ml physiologischer Kochsalzlösung am 3., 6., 9. und 15. Tag nach der Ascitesverimpfung intramuskulär injiziert. Infolge der bekannten toxischen Wirkung der Lostpräparate auf Knochenmark, Leber und Milz Tabelle 1 Versuchsanordnung der Reihen A — G. Die Zeichen + und — beziehen sich auf die jeweilige Injektion Injektion Art Ascites

Dosis

Reihe Ort

10 Mill. i.p. 0,3 ml Mitomen 25 mg/kg l.m. 1 , 0 ml Hy 9 9 1 , 0 ml s.c.

A —

—

—

B —

+ —

C —

—

+

Tage

D

E

F

G

+

+

+

+

1.

+

3—15-

+

3—15-

—

—

+ —

—

+

1—18

überlebten trotz der größeren therapeutischen Breite des N-Oxyd-Lost auch bei fraktionierten Gaben nur 70% der gesunden Tiere die Injektionsserie. Die Gesamtmenge entspricht der von K. G. V O I G T [ 5 ] ermittelten LD 5 0 = 1 2 5 mg/kg für die 20 g schwere Maus. Sie ist aber erforderlich, um einen sicheren cytostatischen Effekt beim Ascites-Tumor zu erzielen. Um die dadurch entstehenden Lücken zu ergänzen und vergleichsfähige Durchschnittswerte einer konstanten Zahl von Tieren zu erhalten, wurden parallele Reihen angesetzt. Die Verluste bei den nicht cytostatisch behandelten Geschwulstreihen mußten wegen der laufenden Ascitespunktion zum Zwecke der Zellzählung ebenfalls ausgeglichen werden. Unter diesen Bedingungen wurden 7 Reihen mit je 20 Tieren aufgestellt (Tab. 1). Die Reihe A diente als Kontrolle für das Verhalten gesunder Tiere. Bei der Reihe D handelte es sich um sonst unbeeinflußte Ascitesmäuse. Die Auswertung erfolgte anhand des Vergleichs von Körpergewicht und Geschwulstzellzahl im Ascites. Da Ergänzungen der Reihen vorgenommen wurden, konnte die Überlebenszeit keine Berücksichtigung erfahren.

Ergebnisse In den geschwulstfreien Reihen A, B, C beschränkte sich die Untersuchung auf die Beobachtung des Körpergewichts (Tab. 2). Während die unter N-Oxyd-Lost stehenden Tiere einen kontinuierlichen Gewichtsverlust Herrn Professor Dr. A. G R A F F I , 1 . Direktor am Institut für Medizin und Biologie der Deutschen Akademie der Wissenschaften Berlin-Buch, bin ich für die wiederholte Überlassung von Geschwulsttieren zu besonderem Dank verpflichtet. 2 Hyphibion ( K l i n g e ) . 3 Mitomen (Asta). 1

660

TH.

BECKER

erkennen ließen, blieb die Verabfolgung von H E ohne entsprechende Wirkung. Die in Tab. 3 aufgeführten Tiere der Reihen D, E, F wurden mit AscitesTumor beimpft. Zellzahl und Körpergewicht zeigten unter dem Einfluß des N-Oxyd-Lost einen stetigen Rückgang. Tabelle 2 Verhalten des Körpergewichts (g) von je 20 Tieren der Reihen A, B, C vom 1.—18. Tag Reihe

Tag 1. 36. 912. i'5 • 18.

A

B

C

16 16 16 16 17 17 17

16 15 15 15 14 14 13

16 16 16 17 17 17 16

Tabelle 3 Körpergewicht und Tumorzellzahl der Reihen D, E, F vom 1.—18. Tag Gewicht Tage

1. 36. 912. 1518.

D

E

16 13 15 17 19 21 22

16 15 15 16 16 15 13

Tabelle 4 Körpergewicht und Tumorzellzahl der Reihe G

Zellzahl: 1000/mm 3

g

Reihe F D 16 18 20 23 24 22 —

100 210 220 240 190 180

E

F

120 14 7 3

118 100 70 40 3°

— —

—

v o m

1.—18. Tag Taee 1. 36. 912. 1518.

Gewicht g

Zellzahl 1000/mm 3

16 15 15 16 16 18 17

115 80 90 70 60 60

Bei dem mit H E behandelten Ascitestumor stieg dagegen das Körpergewicht, während die Zellzahlen sich verringerten (Reihe F). Keines dieser Tiere, auch nicht aus der Ersatzgruppe, erreichte eine Überlebenszeit von 18 Tagen. Die Kombinationsbehandlung des Ascites-Tumors mit N-Oxyd-Lost und H E in der Reihe G hatte ein leichtes Ansteigen des Gewichts, jedoch nur einen zögernden Abfall der Zellzahl zur Folge (Tab. 4). Von der Mehrzahl dieser Tiere wurde der 18. Tag nach der Tumorimpfung erreicht. Diskussion Wenn wir die Wirkung der beiden Präparate zunächst gesondert betrachten, so ruft das N-Oxyd-Lost, vermöge seiner toxischen Eigenschaf-

Einfluß von Hypophysenextrakt auf die Chemotherapie maligner Tumoren

66l

ten, bereits am gesunden Tier einen sichtlichen Effekt im Sinne des Gewichtsverlustes hervor, während der HE wirkungslos bleibt (Tab. 2, Reihe B u. C). Werden die gleichen Versuche am EHRLicH-Tumor durchgeführt, so treten die cytostatischen Eigenschaften des N-Oxyd-Lost deutlich in Erscheinung, indem die Ascitesmenge und die Tumorzellzahlen rasch abnehmen. Der HE löst zwar auch eine Verminderung der Zellzahlen aus, ist jedoch von einer Gewichtszunahme begleitet (Tabelle 3, Reihe E u. F). Trotz steigenden Körpergewichtes, welcher Vorgang einer Vermehrung der Ascitesmenge entspricht, ist das Defizit an Tumorzellen zu erheblich, als daß es sich ausschließlich mit einer Verdünnung erklären ließe. Wir müssen vielmehr auch für den HE eine das Geschwulstwachstum hemmende Wirksamkeit annehmen. Sie ist keineswegs so ausgesprochen wie die eines Lostpräparates und beruht darüber hinaus auch auf einem andersartigen Prinzip. Bereits der Hydrops, dem die Tiere vor der Zeit erliegen, deutet auf eine Störung des Mineral- und Wasserhaushaltes infolge Versagens der hypophysären Regulation. Noch mehr aber spricht der Rückgang der Zellzahlen für eine von der Hypophyse ausgehende Dämpfung des Geschwulststoffwechsels. In diesem Sinne sind auch die Ergebnisse der Reihe G zu werten, die, entgegen der Erwartung, bei Kombination zweier cytostatischer Faktoren, zu einer Abschwächung des Effektes führen. Wir haben bereits an anderer Stelle [1] darauf hingewiesen, daß die parenterale Zufuhr von HE in hohen Dosen dämpfend auf den Geschwulststoffwechsel wirkt. Dieser, nicht an der Geschwulst sondern am Hirnanhang ansetzende Vorgang, blockiert den von TONUTTI [3], [4] beschriebenen doppelgleisigen Toxinweg und führt so auch zu einem Leistungsabfall bei Verwendung von Ruhekerngiften. Die Anregung zur Durchführung der vorliegenden Untersuchungen rührt von klinischen Beobachtungen her. Obwohl nicht beabsichtigt ist, die Ergebnisse des Experiments zu verallgemeinern und sie auf die Verhältnisse beim Menschen zu übertragen, erleichtern sie doch die Deutung der eingangs erwähnten unterschiedlichen Vorgänge. Wenn wir die zentrale Stellung der Hypophyse im Rahmen der Geschwulstentstehung und -Weiterentwicklung berücksichtigen, so muß ein normal funktionierender Hirnanhang als Voraussetzung gelten. Die gegenseitige Induktion von Hypophyse und Tumor, in Form des Wachstumsimpulses einerseits und der Bedarfsforderung der Peripherie andererseits, führt anfangs zu einer Stimulation beider Systeme. Mit fortschreitendem Wachstum, zunehmender Größe und steigendem Bedarf der Geschwulst an Stimulinen, kommt es letztlich zu einer Erschöpfung des Hirnanhangs. Dieser Zeitpunkt entspricht der erreichten Autonomie des Tumors und der Kachexie des Wirtsorganismus.

662

TH.

BECKER

Solange die normale Hypophysenfunktion gegeben ist, übt die Zufuhr von H E eine analoge Wirkung aus, wie Gaben von Cortison auf die Produktion des ACTH. Ein derartiger Eingriff bleibt nicht ohne Folgen für den Geschwulststoffwechsel, und auch die Wirkung der Chemotherapie wird durch Unterbrechung des Leitungsweges beeinträchtigt. Ist dagegen das Stadium der Kachexie erreicht und der H V L erschöpft, so bewirkt die Zufuhr von HE eine Substitution des Hirnanhangs. Damit erfährt das Geschwulstwachstum einen neuen Impuls. Die zu diesem Zeitpunkt einsetzende Chemotherapie aber findet den Weg über den H V L wieder frei und die Giftung in der Tumorzelle ist entsprechend besser als ohne eine Substitution. Es erklärt sich hieraus der schlechte Effekt der Kombinationstherapie vor Erreichen der Krebskachexie und die verhältnismäßig günstigen Beobachtungen mit der gleichen Maßnahme zu einem weiter fortgeschrittenen Zeitpunkt. Eine Rekonstruktion dieser Phase im Experiment erscheint nicht möglich, weil das Wachstum der Impftumoren zu schnell verläuft, um zu einer Erschöpfung der Hypophyse zu führen. Deshalb kann die Zufuhr von HE beim Geschwulsttier immer nur einer Blockade, nicht aber einer Substitution entsprechen. Literatur [1]

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81,

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Summary Induced b y observations made on patients with inoperable tumors treated with pituitary extracts, it was shown in 7 simultaneous series of 20 mice each that compared to N-oxide-lost the extract of total pituitary in the chosen dosage has an inhibitory effect on the Ehrlich ascites tumor. The simultaneous application of both preparations on the other hand has a diminished effect. A n explanation of this phenomenon is possible with the aid of the conception of T o n u t t i about a double road of toxin to the effector organ. Pe3K)Me H3 Ha6jiK>AeHHH npn jieqeHHH rnnn0(J)H30BbiMH 3 K C T P A K T A M H HeonepaßHJihHHX ßojibHLix onyxojiHMH 6bi.no HaöHCHO Ha 7 CHMyjitTaHHbix cepHHX no 2 0 Mbiineü, HTO no cpaBHeHHio c N - O K C H H - J I O C T O M TaioKe H 3KCTpaKT m n o H3H naeT npn onpeneJieHHbix H03ax MeHbiiiHii, HO HCHBIÜ T0pM03fliHHÜ 3 A T 0 M . 4. yMeHbineHHe CTeneHH noBbimeHHH B H 3 K O C T H yBejiiHMBaeTCH c KOHijeHTpaLtHefi nHpo$oc«j)aTa HO T O H K H HacbimeHHH.

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Internationales Journal für prophylaktische Medizin und Sozialhygiene Offizielles Organ der i n t e r n a t i o n a l e n für prophylaktische Medizin und

Gesellschaft

Sozialhygiene

Herausgegeben von T. Antoine, Wien • A. Arnold, Wiesenbad/Erzgebirge • S. L. Bhatia, New Delhi • K. D. Chand, Simla • G. Ginde, B o m b a y • G. Giraud, Montpellier • T. Gordonoff, Bern • W . Grillmayr, Colombo • J . Hämel, J e n a • M. Hochrein, Ludwigshafen • F . Hoff, F r a n k f u r t • G. Holler, Wien • R. Klima, Wien • F. Klose, Kiel • F . Koelsch, Erlangen • G. Macchioro, Triest • K . Mooser, Zürich • G. V. S. Murthi, V i s a k h a p a t n a m • L. Noro, Helsinki • S. Raffel, Stanford • H. Redetzky, Berlin • L. Schönbauer, Wien • H . Symanski, Saarbrücken • E . W. Thomas, New York

Hauptschriftleiter: A. R o t t m a n n , Wien Mitglieder der Schriftleitung: E . G e r f e l d t , Düsseldorf, W . S c h n e l l , F r a n k f u r t a. M. H a u p t s c h r i f t l e i t u n g : W i e n I X , Liechtensteinstraße 32/4

Ein Wissenschaftler der Universität Brünn schrieb uns: . . . Der Gedanke u n d die Idee der Krankheitsprävention gewinnt immer größere Kreise fortschrittlicher Ärzte. Die Existenz einer internationalen Zeitschrift ist daher zu begrüßen. Die vielseitige Zeitschrift, die der Ärzteschaft neueste Erkenntnisse über die Ätiologie der K r a n k heitsentstehung vermittelt u n d über die Erfolge des Gesundheitswesens in den verschiedenen L ä n d e r n u n t e r Berücksichtigung sozialhygienischer Maßnahmen in der Praxis berichtet, ist von großem Nutzen. Die ersten H e f t e der Zeitschrift sind in dieser Hinsicht ein gutes Zeichen f ü r die Z u k u n f t . . .

Erscheinungsweise zweimonatlich Bezugsbedingungen: jährlich (6 Hefte) DM 13,50, zuzüglich Versandgebühren Preis des Einzelheftes DM 3,—

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ROSSLAU/ELBE

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CONTENTS Pages V . A . BELITZER a. J . L . CHODOROVA : T h e kinetics of the p o l y m e r i z a t i o n of f i b r i n m o n o m e r e s

631—640

M. SPROSSIG a. H . URBACH: A serological s t u d y on i n f l u e n z a v i r u s strains of the T y p e „ A s i a " . • M . H E R B S T , D . M I C H E L , O . H A R T L E B , W . GROHMANN

a. A . GLASER: O b s e r v a t i o n s concerning the

641—651 injection

of d i f f e r e n t m i x t u r e s of adenosine m o n o p h o s p h a t e a n d a c e t y l c h o l i n e into the arteries of the isolated h e a r t in h y p o t h e r m i a 652—657 TH. BECKER: T h e influence of p i t u i t a r y e x t r a c t on the c y t o s t a t i c e f f e c t in the c h e m o t h e r a p y of m a l i g n a n t tumors 658—662 E . GEYRHALTER, W . HASSELBACH a. H . H . WEBER: T h e interactions b e t w e e n d i s o l v e d a c t o m y o s i n and anorganic polyphosphates 663—672 C. HARING, K . HECHT a. G. MISGELD: T h e influence of Chlorpromazine on the conditioned r e f l e x e s of r a t s 6 7 3 — 6 8 6 K . HECHT a. G . MISGELD: T h e i n f l u e n c e of the interrelations of the e n v i r o n m e n t on the f o r m a t i o n of conditioned reactions w i t h reversed order of s t i m u l a t i o n ( „ B a c k w a r d c o n d i t i o n i n g " ) 687—700 M. MULLER : O n the e f f e c t s of i n t r a v e n o u s o x y g e n i n s u f f l a t i o n on the circulation and respiration in guinea pigs and c a t s

701—709

K . ZAPF: Concerning the p r o b l e m of loci of reduction in b a c t e r i a

710—724

G . KORB: T h e b e h a v i o r of normal and d a m a g e d f r o g l i v e r stained b y f l u o c h r o m e acridine orange

725—732

F . SCHWARZ, E . VOLKMER a. K . ILLIG : O n the light-sound-sensitivity of s o m e cold-blooded a n i m a l s poisoned with y -Hexacblorcyclohexane 733—742 M. BRADL: P h y s i c o - o p t i c a l studies on the l a w of s t i m u l a t i n g q u a n t i t i e s in f r o g s poisoned w i t h y - H e x a chlorcyclohexane 743—755 Short

communications

H . BEKEMEIER: S t u d i e s on the m a x i m a l antirachitic U V - a c t i v a t i o n of isolated h u m a n skin

756—757

COFLEPJKAHHE

CTpaHima B . A . B e j i i m e p H 1 0 . J I . X o f l o p o B a : K H H e T H K a noJiHMepH3aiiHH M0H0Mep0B eKT n p i i x i i M O T e p a n m i 3JioKa*iecTBeinibix o n y x o j i c f t 658—662 3. r.

T e f i p r a j i b T e p , B . T a c c e j i b C a x h r . I \ B e G e p : B 3 a n M 0 f l e i i c T B H e Me>Kfly p e H H b i M aKT0Mii03iiH0M h n e o p r a H i n e c K i i t a H n o j i i n J o c i f t a T a i v n i r a p h h r , K. TexT h r. Mncrejibfl: $jieKTopHoe noBefleime n p u c

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K . T e x T ii r . M H c r e j i b n : POJIB CBH3II C o u p y a K a i o m e i i c p e ^ o f l 11a 0 6 p a 3 0 B a H H e y c j i o B H b i x p e a K i u i f t c oSpaTHMM nopnjiKOM p a 3 n p a / K e n i i i i („Backward conditioning") 687—700 M. Miojuiep: flbixaime

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