Acta Biologica et Medica Germanica: Band 20, Heft 6 [Reprint 2021 ed.] 9783112518663, 9783112518656

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HERAUSGEBER:

R. B A U M A N N , H. D U T Z , A. G R A F F I , H . G U M M E L , F. J U N G , L.-H. K E T T L E R , S.M. R A P O P O R T UNTER M I T A R B E I T VON:

W. B E I E R , H. D R I S C H E L , H . F R U N D E R , M . G E R S C H , E. GOETZE, H. HANSON, F. HAUSCHILD, G.HOLLE, F. MACH, H . M A T T H I E S , G.MOHNIKE f , O.PROKOP, K . S C H U B E R T , F . S C H W A R Z , G. S T E R B A , A. W O L L E N B E R G E R SCHRIFTLEITUNG:

W. S C H E L E R , H. B I E L K A

AKADEMIE-VERLAG

• B E R L I N • B A N D 20 • H E F T 6

• S E I T E 6 7 9 - 8 9 2 • 1968

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 Tat. Sachen, 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. Kurzmitteilungen für experimentelle Ergebnisse werden bei der Drucklegung zeitlich bevorzugt. Für ihren Inhalt ist ausschließlich der Autor verantwortlich. 4. 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. Neben einer anderssprachigen erscheint auf jeden Fall eine deutsche Zusammenfassung. Die Arbeiten werden in folgenden Sprachen angenommen: Deutsch, Russisch, Englisch und Französisch. 5. Die Arbeiten werden im Sofortumbruch gesetzt; größere Korrekturen in Form von Streichungen bzw. Zusätzen sind daher in der Umbruchkorrektur nicht mehr möglich. 6. Genaue Hinweise zur Manuskriptgestaltung sind von der Redaktion der Zeitschrift anzufordern und sind unbedingt einzuhalten. 7. Manuskripte sind an die Herausgeber zu senden oder direkt an die Redaktion der Acta biologica et medica germanica, 1 1 1 5 Berlin-Buch, Lindenberger Weg 70. 8. Von jeder Originalarbeit werden kostenlos 80 Sonderdrucke geliefert. Darüber hinaus können bis zu 100 Sonderdrucke gegen Berechnung bezogen werden. Die Herausgeber

ACTA BIOLOGICA ET MEDICA GERMANICA Herausgeber : R. B a u m a n n • H. D u t z • A. G r a f f i • H. G u m m e l • F. J u n g • L.-H. K e t t l e r S. M. R a p o p o r t B a n d 20

1968

Heft 6

Acta biol. med. germ., Band 20, Seite 679 — 681 (1968)

Zum 70. Geburtstag voll

K A R L LOHMANN

Am IO. April ig68 vollendete ein Gelehrter sein yo. Lebensjahr, dessen Entdekkungen ihm nicht nur hohes internationales Ansehen, sondern auch einen hervorragenden Platz in der Geschichte der Biochemie, ja sogar in der Geschichte der Biologie des 20. Jahrhunderts sichern. Dieser Gelehrte ist Professor Dr. phil. Dr. med. Dr. agr. h. c. Dr. med. h. c. KARL LOHMANN, der in Eielefeld geboren wurde und wissenschaftlich im wesentlichen in Berlin, in Heidelberg und wieder in Berlin tätig war — zuletzt als Leiter und Mitglied des Instituts für Biochemie der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin. Das 20. Jahrhundert heißt schon jetzt in der Geschichte der Naturwissenschaften das Jahrhundert der Physik; es wird in kommenden Zeiten mit Sicherheit auch als das Jahrhundert der Biologie bezeichnet werden. Denn im 20. Jahrhundert schritt die Biologie mit atemberaubender Geschwindigkeit von der Beschreibung der Lebensvorgänge zu ihrer Erklärung fort; aus der beschreibenden wurde die molekulare Biologie. Zeitlich am Anfang und sachlich als Grundlage der molekularen Bioenergetik aber stehen in unserem Gedächtnis die revolutionierenden Entdeckungen von Karl Lohmann. Er beschrieb ig2g in den ,,Naturwissenschaften" die chemische Konstitution einer bis dahin unentdeckten Substanz, der Adenosi'ntriphosphor säure (ATP); und diese erwies sich als die Schlüsselsubstanz der molekularen Bioenergetik. Ihre Entdeckung war natürlich ein bedeutender Fortschritt. Noch viel wichtiger aber war es, daß Karl Lohmann in den nächsten Jahren zeigte, daß es sich dabei wirklich um eine Schlüsselsubstanz der Bioenergetik handelt, denn er ordnete diese Substanz und ihre Reaktionen in eindeutigen chemischen Gleichungen ein in die Kette der Gärungsreaktionen, d. h. der anaerob Energie liefernden biologischen Reaktionen. Diese Einordnung war vollkommen und damit endgültig. Für die Milchsäuregärung im Muskel ergab sich zusätzlich auch noch die endgültige Einordnung der Reaktionen der Phosphagene in das bioenergetische Geschehen. Die universale Bedeutung der Lohmannschen Analyse aber bestand in der Entdeckung der Tatsache, daß die freie Energie der Gärungsvorgänge nie unmittelbar für biologische Arbeitsleistungen verwendet, sondern ausschließlich in den energiereichen Phosphatbindungen des ATP gespeichert wird. Diese Entdeckung war eine 45

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680

H. H. WEBER

solche Sensation, daß in zahlreichen anderen berühmten Laboratorien der Welt sofort die Frage gestellt wurde, ob die freie Energie der Oxydation ebenfalls zunächst ausschließlich in die energiereichen Phosphatbindungen des A TP übertragen wird. Die Antwort fiel positiv aus, wenn auch die einzelnen Schritte der Reaktionsfolge bis heute nicht so erschöpfend aufgeklärt worden sind, wie das Karl Lohmann für die Gärung getan hat. Die ungeheure Zukunftsträchtigkeit aller dieser Erkenntnisse steckt in einer Vorhersage'. Wenn die Energie der chemischen Umsetzung aller Betriebsstoffe sämtlicher Lebewesen vom Bakterium bis zum Homo sapiens nie einem anderen Zweck dient als der Herstellung energiereicher Phosphatbindungen im ATP, so ist damit implicite gesagt, daß alle biologischen Leistungen — bei mechanischer Arbeit, bei den chemischen Synthesen, bei osmotischer Arbeit bis zur Lichterzeugung durch Feuerfliegen und andere leuchtende Tiere — ihre Energie ausschließlich aus der Spaltung der energiereichen Phosphatbindungen des A TP beziehen müssen. Es hat 30 Jahre gedauert, bis dieser Satz konkret für die einzelnen biologischen Arbeitsformen bewiesen wurde, und dieser Beweis hat die Einsicht in den Mechanismus aller dieser Arbeitsformen ungeheuerlich vertieft und molekular präzisiert. Und so beruhen 30 Jahre überwältigenden Fortschritts der molekularen Bioenergetik auf Lohmanns Untersuchungen über das ATP. Man kann nicht erwarten, daß Entdeckungen solchen Glanzes sich im Leben eines einzelnen Forschers wiederholen. Trotzdem war Karl Lohmann auch noch auf einem anderen Gebiet bahnbrechend. Das 20. Jahrhundert ist in der Biologie auch das Jahrhundert der Vitamine. Karl Lohmann aber war der erste, der für ein Vitamin feststellte, warum Vitamine für alle Lebewesen so lebensnotwendig sind; denn er kam gegen Ende seiner Heidelberger Periode zu dem Ergebnis, daß das Vitamin B1 deshalb unentbehrlich ist, weil es die unmittelbare Vorstufe des lebenswichtigen Kofermentes Kokarboxylase darstellt. Analoge Feststellungen sind inzwischen für die Mehrzahl der Vitamine und der daraus entstehenden Kofermente getroffen worden. Am Anfang steht auch hier Karl Lohmann. Selbstverständlich hat Karl Lohmann außer diesen die ganze wissenschaftliche Welt bewegenden Leistungen außerordentlich viele (etwa go) bedeutende und nützliche Arbeiten veröffentlicht — vor, während und besonders in den letzten 25 Jahren nach diesen Entdeckungen von internationalem und überzeitlichem Glanz. Eine Reihe von ihm entwickelter chemischer Methoden wird von den Biochemikern der ganzen Welt wegen ihrer hohen Empfindlichkeit und Genauigkeit benutzt. Er hat wesentliche Beiträge zur biochemischen Klärung des Krebsproblems, zum speziellen Stoffwechsel gewisser Gewebe und zur Kenntnis und Bedeutung bestimmter Stoffgruppen wie der kondensierten Phosphate im Leben der Zelle geleistet. Im ganzen aber folgte der Periode der Forschung in der zweiten Hälfte seines Lebens eine Periode der Lehre. Das war zunächst äußerlich bedingt. Er wurde aus den glänzenden Forschungsbedingungen der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft an das kleine, apparativ und mit

Zum 70. Geburtstag von

K A R L LOHMANN

681

Assistentenstellen äußerst dürftig ausgestattete physiologisch-chemische Institut der größten deutschen Universität Berlin berufen. Infolgedessen verfügte er nur über geringe Mittel und mußte dabei umfangreichen Lehrverpflichtungen nachkommen. Dieses Mißverhältnis konnte er organisatorisch nicht ändern, weil er als kompromißloser Gegner des Nationalsozialismus allzu bekannt war. Und so machte er die Lehre zu seiner Sache, lernte es, vorzügliche Vorlesungen zu halten, organisierte ein ausgezeichnetes Praktikum, schrieb dazu für seine Studenten ein entsprechendes Buch und prüfte streng und gerecht. Nach dem Sturz des Nationalsozialismus aber war ungeheuer viel auch in der Wissenschaft wieder aufzubauen. Und so erweiterte Karl Lohmann sein Wirken in der Lehre zu Bemühungen um die Wissenschaftsvermittlung und Wissenschaftsorganisation überhaupt — als Mitglied der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin und langjähriger Sekretär der Klasse für Medizin, als Gründer und Leiter des Instituts für Biochemie dieser Akademie, als Mitglied des Forschungsrates der DDR und als Präsident und Vorsitzender der einschlägigen großen wissenschaftlichen Gesellschaften des Landes. Selbstverständlich ist Karl Lohmann auch Mitglied der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina, die ihm ig6j die goldene COTHENIUS-Medaille verliehen hat, die höchste Auszeichnung, die diese Akademie vergeben kann. Der Staat würdigte seine hervorragenden Verdienste durch die Verleihung des Deutschen Nationalpreises und des Vaterländischen Verdienstordens sowie durch den Ehrentitel ,,Hervorragender Wissenschaftler des Volkes". So hat die Wissenschaft der DDR, die Wissenschaft der Welt und die Wissenschaft der Zukunft Karl Lohmann für sein Wirken tief zu danken. Sein Leben ist Mühe, Arbeit und wissenschaftlicher Erfolg und damit auch für uns köstlich gewesen, und alle guten Wünsche seiner Freunde und Kollegen begleiten ihn in das achte Dezenium. HANS H . WEBER,

45

Heidelberg

Acta biol. med. germ., Band 20, Seite 683 — 696 (1968) Aus dem Chemischen Labor des Stadtkrankenhauses Friesenstraße, Leipzig, (Ärztlicher Direktor: Prof. Dr. med. habil. D. L O H M A N N )

Die B e s t i m m u n g von NAD, NADH 2 , Pyruvat und der Adeninnukleotide in EHRLicH-Aszitestumorzellen durch direkte und indirekte enzymatische Fluorimetrie 1 W.-D.

THOMITZEK

(Eingegangen am 18. 1. 1966)2 Zusammenfassung 1. Es wird über eine modifizierte Anordnung eines käuflichen Fluorimeters berichtet. Die Bedingungen für eine möglichst hohe Ausbeute an Fluoreszenzlicht werden geprüft, indem Primär- und Sekundärfilter systematisch untersucht werden. Die Empfindlichkeit liegt im Bereich von 1 0 ~ u M o l NAD als Methyläthylketonprodukt pro Küvette. Genauigkeit und ausnutzbare Empfindlichkeit werden bei der indirekten enzymatischen Fluorimetrie für Substrat- und Nukleotidbestimmungen durch den Blindwert der Reagenzien, insbesondere des NADH 2 und der Fermente, begrenzt. Die direkte enzymatische Fluorimetrie wird im Bereich von 10~9 Mol NADH 2 pro Küvette durchgeführt. Die Aktivierung und Auslöschung der nativen Fluoreszenz von NADH 2 durch die verwendeten Testenzyme wird geprüft. 2. Extraktionsverfahren für NADH 2 werden verglichen und ein für die fluorimetrische Analyse geeignetes, exaktes Verfahren mitgeteilt. 3. Mit beiden Methoden werden in EHRLicH-Aszites-Tumorzellen Pyruvat, Adeninnukleotide sowie reduziertes und oxydiertes NAD bestimmt. Einleitung

Für kinetische Untersuchungen des Verhaltens des Adeninnukleotidspiegels sowie des reduzierten und oxydierten NAD 3 in EHRLICH-Aszites-Tumorzellen unter verschiedenen Stoffwechselsituationen war der optische Test wegen der kleinen zur Verfügung stehenden Zellmengen zu unempfindlich. Daher haben wir fluorimetrische Verfahren benutzt, deren Grundlagen zur Bestimmung von Pyridinnukleotiden seit einigen Jahren bekannt sind. Die enzymatische Fluorimetrie hat prinzipiell die gleichen Möglichkeiten wie der optische Test von WARBURG, da die reduzierten Pyridinnukleotide fluoreszieren, die oxydierten aber nicht. Die auf dieser Eigenschaft aufge1 Diese Arbeit wurde im Laufe des Jahres 1965 im Physiologisch-chemischen Institut der Karl-Marx-Universität durchgeführt. 2 Nach redaktioneller Überarbeitung am 5-1.1968 3 Außer den allgemein bekannten Abkürzungen werden verwendet: GAPDH = Glyzerinaldehydphosphatdehydrogenase; PGK = Phosphoglyzeratkinase; EDTA = Äthylendiamintetraazetat; P E P = Phosphoenolpyruvat; ADH = Alkoholdehydrogenase; L D H = Laktatdehydrogenase; MK = Myokinase; s = Standardabweichung

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W . - D . THOMIXZEK

baute „direkte" Methode kann außer für Substratbestimmungen auch für kinetische Untersuchungen benutzt werden [1, 2]. Im Vergleich zur nativen Fluoreszenz lassen sich durch chemische Umsetzung aus den oxydierten Pyridinnukleotiden Verbindungen erzeugen, die zehnmal intensiver fluoreszieren. Die Umwandlung von NAD und NADP in die stark fluoreszierenden Produkte kann durch Ketone [3, 4] oder durch starke NaOH [5, 6] (weitere Literatur bei [7, 8]) vollzogen werden. Die etwa zehnfach höhere Empfindlichkeit hat aber den Nachteil, daß man nicht fortlaufend messen kann, da bei der Umwandlung in die Fluoreszenzprodukte die Nukleotide und die Testenzyme zerstört werden. Im folgenden haben wir die Möglichkeiten mit dem kürzlich entwickelten Fluoreszenzzusatz zu dem Zeiss-Universalspektrophotometer VSU 1 überprüft und in der Folge durch einen modifizierten Zusammenbau unter Verzicht auf den sehr viel Lichtenergie absorbierenden Monochromator eine Anordnung entwickelt, mit der die direkte Fluorimetrie der reduzierten Pyridinnukleotide und damit direkte enzymatisch-fluorimetrische Substratbestimmungen möglich wurden. In der gleichen Anordnung haben wir mit der Methyläthylketonmethode eine Empfindlichkeit von 5 • 10~ u Mol NAD erreicht. Methodik Apparative Ausrüstung Die Fluoreszenzeinrichtung zum Universalspektrophotometer VSU 1 unterscheidet sich bis auf den Küvettenhalter nicht von dem Aufbau für Absorptionsmessungen. Die 6 ml fassenden K ü v e t t e n werden vom Boden her durchstrahlt und das rechtwinklig ausfallende Fluoreszenzlicht mit der üblichen Meßeinrichtung nach dem Kompensationsverfahren gemessen. Dabei erlaubt die Konstruktion die Aufstellung des Monochromators entweder im Strahlengang des anregenden oder des emittierten Lichts. Als Lichtquelle dient eine Hg-Hochdrucklampe S 220 (200 W). Wird der Monochromator im Strahlengang des Fluoreszenzlichtes aufgestellt, so erhält man eine sehr wenig empfindliche Anordnung, die .für unsere analytischen Zwecke unbrauchbar ist. Mit größeren Substanzmengen kann man jedoch sehr gut die spektrale Verteilung des Fluoreszenzlichtes messen. Wir haben dies für das NAD-Methyläthylketonprodukt (s. u.) und Chininsulfat getan und als Maximum eine Wellenlänge von 460 n m bzw. 465 nm ermittelt, was mit den Angaben von LOWRY et al. [6] bzw. KORTÜM [9] ü b e r e i n s t i m m t .

Die Anordnung mit dem Monochromator im Strahlengang des anregenden Lichtes (Abb. 1) ist empfindlicher, wobei aber die maximale Spaltbreite von 3 m m benutzt werden mußte, damit man NAD im nMol-Bereich als Methyläthylketonprodukt bestimmen kann. Als Filter für das emittierte Licht diente VG 6 (2 mm) oder später VG 10 (1 mm) (s. u.). Mit dieser Anordnung ist die direkte Analyse der nativen Fluoreszenz von NADH 2 im nMol-Bereich nicht möglich. Wir haben den Monochromator durch Filter ersetzt und mit dieser Anordnung (Abb. 2) eine Steigerung der Empfindlichkeit um etwa zwei Größenordnungen erreicht. Der Zusammenbau ist mit den Originalteilen möglich. Lediglich zum Aufsetzen des Filterhalters für ein zweites Primärfilter mußte ein Zwischenring angefertigt werden. Übersteigen die Sekundärfilter eine Stärke von 2 mm, so ist die in der Küvettenwechselvorrichtung eingebaute Filterhaiterung zu schmal. Wir haben daher einen an diese Filterhalterung einsetzbaren Halter konstruiert, der Filter bis 5 m m Schichtdicke aufnehmen kann.

Fluorimetrische Nukleotidbestimmungen

685

Quarzlinse f = 19 mm

Abb. 1. Schematische Darstellung der Fluoreszenzeinrichtung zum Zeiss-Universalspektrophotometer VSU 1. (in Anlehnung an Benutzungsanweisung). Näheres s. Text

Meßeinrichtung A

/

/

schwarzer Körper Küvette Monochromator

_J

,

Hgbrenner

/

Filter Spiegel Quarzlinse f - 39mm

Mef)einrich tungA

Abb. 2. Schematische Darstellung der Fluoreszenzeinrichtun^ ohne Monochromator. Näheres s. Text

/

Quarzlinse f- 60mm

Quarzlinse f = 19 mm schwarzer

Körper

Küvette Zusatzfilter Filter' Spiegel

Filter UG2

r~\/Hg-brenner

Quarzlinse f - 60 mm

Der eigentliche Meß Vorgang erfordert den Vergleich mit einem stabilen Standard, was bei kinetischen Messungen besonders bedeutungsvoll ist, um Fehler durch kurzfristige Intensitätsschwankungen des Brenners zu vermeiden. Bewährt h a t sich dabei auf Grund seiner hohen Stabilität und seines ähnlichen Fluoreszenzspektrums Chininsulfat in 0,1 N H 2 S0 4 . Wir haben diesen Vergleichsstandard jedoch nicht, wie vom Herstellerwerk vorgeschlagen wird, in Leerwertstellung der Meßanordnung kompensiert, da dies Extinktion E = 0 bzw. Durchlässigkeit = 100% entspricht. Dann können mit der gewählten Chininsulfatkonzentration nur Fluoreszenzlichtintensitäten gemessen werden, die kleiner als der Standard sind. Bei höheren Werten muß der Inhalt der Standardküvette gewechselt werden. Besser und für alle Bereiche verwendbar wird eine einzige Chininsulfatkonzentration, wenn in Meßwert Einstellung (,,M") auf einen beliebig festzulegenden # % - W e r t (z. B. 20 oder 80 #%) eingestellt wird und in Meßstellung mit Hilfe des ,,Leerwert"-Potentiometers auf Stromlosigkeit kompensiert wird. Die übliche Kompensation in Stellung , , L " entfällt. Vor jeder Messung kann dann die Konstanz überprüft und bei Bedarf auch die Empfindlichkeit vermehrt oder verringert werden. Am Dunkelstrompotentiometer können hohe Werte an Grundfluoreszenz noch kompensiert werden. Allerdings sinkt damit die Meßempfindlichkeit zunehmend, wenn m a n nicht gleichzeitig das Leerwertpotentiometer auf größere Spannungswerte stellt. Wir haben daher meist den Leerwert nur teilweise mit dem Dunkelstrompotentiometer kompensiert. Die Fluoreszenz zeigt eine erhebliche Abhängigkeit von der Temperatur [6]; deshalb haben wir auf gleichmäßige Temperierung des Raumes geachtet. Ein Einbau einer wasserdurchflossenen Thermostatanlage ist empfehlenswert.

686 Indirekte

W.-D.

enzymatische

THOMITZEK

Fluorimetrie

Wir führten die Enzymreaktionen stets in 1 ml Endvolumen durch, wobei wir die Zeit für den völligen Umsatz des Substrats in dem erforderlichen Bereich vorher empirisch ermittelten. Anschließend wurde das gebildete NAD bzw. bei NAD-verbrauchenden Reaktionen die Differenz zum Anfangswert bestimmt, indem 0,3 ml Methyläthylketon, das 0,2 ml 0,1 M MnCl 2 pro 100 ml enthielt, und 0,6 ml 3,5 N NaOH hinzugefügt wurden. Nach 5 — 7 min bei 25 °C wurden 5 ml 0,5 N HCl hinzupipettiert und die unverschlossenen Röhrchen 5 min im kochenden Wasserbad erhitzt. Nach dem Abkühlen wird die Fluoreszenz gemessen. Die Leerwerte für Reagenzien und für die Substratlösung werden getrennt ermittelt und von den Meßwerten abgezogen. Mehrere Eichwerte werden in der gleichen Weise bestimmt. Für die Enzymreaktionen wurde jeweils ein Reaktionsgemisch hergestellt, das in 0,2 ml sämtliche Kofaktoren, Enzyme usw. in optimaler Menge enthielt (s. u.). Die zu untersuchende Probe wurde auf 0,8 ml mit bidestilliertem Wasser aufgefüllt, mit 0,2 ml des Reaktionsgemisches vereinigt und anschließend die notwendige Zeit inkubiert. Dann wurde sofort das Fluoreszenzprodukt, wie oben beschrieben, entwickelt. Das Reaktionsgemisch zur ATP-Bestimmung enthielt: 84 (iMol Triäthanolamin, pH 7,6; 0,04 (xMol E D T A , pH 7,6; 2,5 [¿Mol M g S 0 4 ; 0,84 ¡¿Mol D-3-Phosphoglyzerat, 0 , 2 (iMol Hydrazin, bis 20 nMol NADH 2 ; 8 [ig G A P D H , 2 (ig P G K . Das Reaktionsgemisch für die ADP-Bestimmung enthielt: 83 (iMol Triäthanolamin, pH 7,6; 0,045 (iMol E D T A , pH 7,6; 6,3 f i M o l M g S 0 4 ; 11,1 (iMol KCl; 0,09 (iMol P E P ; bis 20 nMol NADH 2 , 4,5 Hg L D H , 4,6 (ig P K . Das Reaktionsgemisch für die AMP-Bestimmung entspricht' dem der ADP-Bestimmung; es enthielt zusätzlich noch 9 (ig M K . Direkte enzymatische

Fluorimetrie

Auch hier wurden Reaktionsgemische zusammengestellt, die in dem Meßvolumen von 6 ml im wesentlichen die gleichen Mengen enthielten wie beim indirekten Verfahren; NADH 2 und die Enzyme, die nicht im Gemisch enthalten waren, wurden erst nachträglich in die Küvetten gegeben. Die zugefügte NADH 2 -Menge dient gleich als grober Eichwert. Gestartet wird durch Zugabe des Enzyms oder des Gewebsextraktes. Nach Ablauf der Reaktion kann durch Zugabe einer bekannten NADH 2 -Menge eine Eichung erfolgen. Außerdem wurde stets eine Eichkurve vom NADH 2 im kompletten R e a k tionsgemisch in Anwesenheit der Testenzyme aufgenommen, um aktivierende oder hemmende Faktoren zu erfassen. Die Standardisierung des NADH 2 erfolgte enzymatisch mit Pyruvat und L D H oder nach der Säuremethode [10] durch Absorptionsmessung. Das Reaktionsgemisch für die Pyruvat-Bestimmung enthielt in 6 ml 100 ¡¿Mol Triäthanolamin, pH 7,6; 0,5 ¡xMol E D T A , pH 7,6; 2 - 6 nMol NADH 2 ; Start mit 20 (ig L D H . Das Reaktionsgemisch für die NAD-Bestimmung enthielt 100 [iMol Pyrophosphat, pH 8,8; 45 (iMol Semikarbazid; 70 (iMol Äthanol. Die Fermentmenge betrug ca. 50 (ig ADH (Arzneimittelwerk Dresden). Für die NADH 2 -Bestimmung wurde der Gewebsextrakt, der große Mengen Triäthanolamin- und Phosphatpuffer, pH 7,8, enthielt, mit bidestilliertem Wasser auf ein Endvolumen von 6 ml ergänzt, 100 nMol Pyruvat hinzugefügt und mit 2 (ig L D H gestartet. Die Spezifität der NAD-Bestimmung ist nach K L I N G E N B E R G [ 1 1 ] bei geringen Mengen von ADH sehr gut und bei der NADH 2 -Bestimmung wird unter den genannten Bedingungen höchstens 0 , 1 % erfaßt [12]. Die Fermente und Biochemikalien waren mit Ausnahme der A D H Präparate der Firma Boehringer, Mannheim. Die übrigen Substanzen waren Handelspräparate der Qualität p. a. bzw. reinst.

Fluorimetrische Nukleotidbestimmungen

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Gewebeextraktion Die Adeninnukleotide, NAD und Pyruvat wurden durch HC10 4 extrahiert. Das Verfahren für die Adeninnukleotide entspricht dem üblichen und ist beschrieben worden [ 1 3 ] . Für die NAD-Extraktion verwendeten wir die Vorschrift von K L I N G E N B E R G [ 1 1 ] . Die NADH 2 -Extraktion gestaltete sich schwieriger, da wir mit der von K L I N G E N B E R S [11] angegebenen Methode mit Asziteszellen keine klaren Überstände erhielten, so daß die Blindfluoreszenz Werte erreichte, die jede Messung vereitelten. Auch durch Aussalzen mit (NH 4 ) 2 S0 4 kamen wir nicht zum Ziel. Dagegen kann die von R E I N A U E R und B R U N S [ 1 4 ] für Blut entwickelte Methode empfohlen werden. Allerdings muß ein Korrekturfaktor von 0,88 berücksichtigt werden, der sich aus einer Konzentrationserhöhung durch den Chloroformextraktionsschritt errechnet (s. Ergebnisse). Der Tumoraszites wurde von weißen Mäusen (Händlertieren) gewonnen, denen 8 bis 10 Tage vorher 0,2 ml Aszites i. p. injiziert worden war. Das Zellvolumen wurde nach einem Mikrozytokritverfahren bestimmt [13]. Es entspricht 1 ml Zellen gleich 0,184 g Trockengewicht. Ergebnisse i. Die fluorimetrische

Anordnung

Um eine möglichst hohe Empfindlichkeit zu erreichen, haben wir Primärund Sekundärfilter systematisch untersucht. Erste Messungen waren mit dem Sekundärfilter VG 6 (2 mm) durchgeführt worden [13,15], das aber bei einem Vergleich der Durchlässigkeitskurve und des Emissionsspektrums von NADH 2 nicht optimal sein konnte. Wir haben daher zahlreiche Filter in dem interessierenden Bereich nach den Angaben von Schott und Gen.

j

i

300

1

400

1

500

1

1

600nm

o

Abb. 3. Transmissionsgrad der benutzten Sekundärfilter und Fluoreszenzspektrum von NADH 2 . Die Filter wurden nach den Angaben der Herstellerfirma Schott u. Gen. berechnet. Näheres s. Text. A = Vergrößerte Darstellung im Bereich von350 — 430nm

688

W.-D.

THOMITZEK

Tabelle 1 Relative Fluoreszenzausbeuten von NADH 2 bei verschiedenen Sekundärfiltern. Als Primärfilter diente bei A: UG 2 (1 mm), bei B die Kombination UG 2 (l mm) und BG 12 (2 mm) I

II

III

5 nMole

H.O ù

H a O ( % von 5 nMolen) A B

NADH2

A

B

A

B

GGl 5 (2mm) 100 GG15 (4 mm) 76 GG 5 (2 mm) 81 VG10(1 mm) 53 V G 6 (2 mm) 41

100 74 98 56 44

36 23 33 14 13

40 21 46 13 14

36 30 41 26 32

IV

40 28 47 23 32

NADH 2 -

64 53 48 39 28

V H20

A

B

(100) 60 (84) 53 (75) 52 (61) 43 (44) 30

(100) (88) (87) (72) (50)

IV : I I A

B

1,78 2,30 1,45 2,79 2,15

1,50 2,52 1,13 3,30 2,14

für verschiedene Schichtdicken und in verschiedenen Kombinationen berechnet (Abb. 3)- Messungen mit diesen Filtern ergaben (Tab. 1), daß VG 10 (1 mm) das günstigste Verhältnis der korrigierten Fluoreszenz des Meßwerts (Spalte IV) zu der des Wasserwerts (Spalte II) zeigt (Spalte V). Die Empfindlichkeit (Spalte I) beträgt aber nur etwa die Hälfte des Filters GG 15 (2 mm), so daß bei sehr geringen Intensitäten dieses Filter benutzt werden sollte. Auch in 4 mm Schichtdicke ist GG 1 5 in unserer Anordnung sowohl empfindlicher als auch spezifischer als GG 5, das von T H E O R E L L und N Y GAARD [1] empfohlen wird. Nach Werksangaben ist die Eigenfluoreszenz von GG 15 auch geringer als die von GG 5 • Die von K O R T Ü M und K O R T Ü M SEILER[16] empfohlene Kombination GG 8 und BG 23 (vgl. Abb. 3) läßt keine bessere Ausbeute erwarten. Als Primärfilter haben wir entweder UG 2 (1 oder 2 mm) oder die Kombination UG 2 (1 mm) und BG 12 (2 mm) verwendet, deren Filterwirkung auf das UV-Normal berechnet und dessen Einfluß auf die Fluoreszenzlichtausbeute gemessen wurde (Tab. 2). In dieser Anordnung erlaubt das Gerät die Messung der Fluoreszenz im Bereich von 10 - 1 1 Mol NAD mit der Methyläthylketonmethode. In der Abb. 4 Tabelle 2 Berechnete Energieverteilung hinter verschiedenen Primärfiltern mit dem UV-Normal und gemessene relative Fluoreszenzausbeute. 3 nMol NADH 2 /6 ml, Sekundärfilter VG 10 (1 mm) Filter

ohne UG 2 (1 mm) UG 2 (2 mm) UG 2 (1 mm) + B G 12 (2 mm)

Relative Fluoreszenz

Wellenlänge [nm] 313 67 32 15 0

334 7 6 4,5 T'O

Beide Gleichungen unterscheiden sich für TiIT1-+i d. h. bei Untersuchungen in einem relativ kleinen T-Bereich (z. B. 10—}0 °C T2jT1 — 0,93) n u r durch den Faktor 2 , 3 0 3 • R • T2. Die nach zunehmenden Werten von AH* geordnete Ligandenreihe weist keinen Zusammenhang mit der Größe der Liganden auf, d. h. eine räumliche Beschränkung für deren Annäherung an den Reaktionsort sollte nicht vorliegen. Reaktionen, die unter Veränderung der Elektronenkonfiguration und damit von Kovalenzeigenschaften der Partner verlaufen, zeichnen sich durch relativ langsamere Reaktionsgeschwindigkeiten bzw. höhere Aktivierungsenergien aus [5 a]. Daher liegt es nahe, auch bei den MetHb-Reaktionen eine Zunahme von AH* auf Spinumwandlungsprozesse und damit auch auf strukturelle Änderungen am Protein zurückzuführen. Hinweise hierfür liegen vor: 1. AH* nimmt zu mit der Spinumwandlung beim Ligandenaustausch. 2. Es besteht kein Zusammenhäng zwischen AH*- und der Nukleophilie der Liganden. Mit zunehmender Nukleophilie des Austauschpartners nimmt dessen Affinität zum Eisen der prosthetischen Gruppe zu. Damit sollte aber die aufzuwendende Dissoziationsenergie für den auszutauschenden Liganden (H 2 0) zunehmend kompensiert werden, und damit AH* abnehmen. Das ist hier nicht der Fall, gerade für die stärker nukleophilen Partner nimmt die Aktivierungsenthalpie zu. Die Ursache für die Ausnahmestellung der Fluoridkomplexe muß offenbar in einer anderen Struktur dieser Verbindungen bzw. ihres Aktivierungszustandes gesehen werden. So besitzen diese high-spin-Komplexe eine kurzwellig verschobene Absorptionsbande im roten Spektralbereich (605 nm) während die Banden der anderen high-spin-Verbindungen um 63O nm liegen. Weiterhin konnte für MetHb • F — im Gegensatz zu allen anderen Kom-

Ligandenaustauschreaktionen a n Methämoglobinen

7 29

plexen — eine ^H-Empfindlichkeit des Absorptionsspektrums beobachtet werden [8, 15]- Kernmagnetische Resonanzuntersuchungen belegten ebenfalls, daß der H 2 0/F-Austausch mit größeren Strukturveränderungen verbunden ist [9]. Literatur J., W . G R A F U. W . S C H E L E R : A c t a biol. med. germ. 7 , 3 2 3 ( 1 9 6 1 ) . J . U. W . S C H E L E R : A c t a biol. m e d . germ. 1 7 , 8 2 1 ( 1 9 6 6 ) . [3] EXNER, O.: N a t u r e , Lond. 201, 488 (1964). [4] EXNER, O.: Colin Czech. ehem. Commun. Engl. E d n 29, 1094 (1964). [5 a] F R O S T , A . A . U. R . G . P E A R S O N : K i n e t i k u n d Mechanismen homogener chemischer R e a k t i o n e n . Verlag Chemie, W e i n h e i m / B e r g s t r a ß e 1964, S. 58. [5 b] dto. S . 99[ 6 ] G R A F , W . , J. B L A N C K U. W . S C H E L E R : A c t a biol. med. germ. 9, 1 ( 1 9 6 2 ) . [ 7 ] N E U R A T H , H., J . P . G R E E N S T E I N , F. W. P U T N A M U. J . O. E R I C K S O N : Chem. Rev. 34, 157 (1944). [8] SCHELER, W . : Wiss. Z. H u m b o l d t - U n i v . Berl. m a t h . - n a t u r w i s s . R . 7, 223 (1957/ 1958). [ 9 ] S C H E L E R , W . : Biochim. biophys. A c t a 66, 424 ( 1 9 6 3 ) . [10] S C H E L E R , W . , I. F I S C H B A C H U. F . J U N G : Biochem. Z. 326, 358 (1955). [1] B L A N C K ,

[2] B L A N C K ,

[11] SCHELER, W . u . F . J U N G : B i o c h e m . Z . 3 2 5 , 515, (1954).

[12] SCHELER, W. U. L. SCHNEIDERAT: A c t a biol. med. germ. 3, 588 (1959). [ 1 3 ] S T R Y E R , L . , J . C . K E N D R E W U. H . C . W A T S O N : J . molec. Biol. 8 , 9 6 ( 1 9 6 4 ) . [14] THEORELL, H . : Biochem. Z. 252, 1 (1932). [15] THEORELL, H . U. A. EHRENBERG: Acta chem. scand. 5, 823 (1951). Summary J . B L A N C K and W . S C H E L E R : Ligand exchange reactions on m e t h a e m o g l o b i n s : m e c h a n i s m and p a r a m e t e r s of activation I n order t o elucidate correlations b e t w e e n s t r u c t u r e and f u n c t i o n of h a e m o p r o t e i d s t h e reactions of complex f o r m a t i o n of horse metmyoglobin and methaemoglobin of h u m a n s a n d of T u b i f e x t u b i f e x w i t h t h e ligands F " , H C O O " , SCN~, OCN", SeCN", NO7, Ng, CN~ and imidazole were investigated spectrophotometrically. F r o m t h e t e m p e r a t u r e dependence of t h e velocity c o n s t a n t s t h e activation p a r a m e t e r s E*, AH*, AG* a n d J S * were determined. T h e reactions investigated are bimolecular substitution reactions (SN 2 ). F o r metmyoglobin complexes t h e energy of activation increases in t h e order of H C O O " < SCN~ < OCN ~ < NOJ" < SeCN" < imidazole < NJ" < CN", i.e. with decreasing spin m o m e n t of t h e formed complex. T h e results with m e t h a e m o g l o b i n are similar, differences are due t o protein influences. Values for ligand binding r a t e constants (and t h u s AG*) calculated for 20 °C are relatively c o n s t a n t , an increase in activation e n t h a l p y AH* is compensated b y a corresponding increase in activation e n t r o p y zlS*. PC3IOMC M. B j i a n K H B . H l e n e p : PeaKyHH o6MeHa JinraHHOB n a MeTreMorjioBnuax: MexaHH3M h napaMeTpbi aKTHBaiiHH fljin BtmcneHHH B3aHMooTHomeHHii MOKay cTpyKTypoH h (|)yHKHHeji reMonpoTenjjOB np0B0HHji0Cb cneKTp0(|)0T0MeTpHqecK0e HccjienoBaiiHe peannHH 06pa30BanHH 48*

730

J. B L A N C K , W . SCHELER

K O M n j i e K C O B METMHORJIOÖHHA J i o m a m i , a TAKHTE METREMORJIOßHHANEJIOBEKA n T u b i f e x t u b i f e x c J i n r a H H a M H F - , H C O O " , S C N " , O C N ~ , S e C N " , NO¡~, N j , C N ~ HHMH«a30JiOM. H 3 T e M n e p a T y p H O H 3âBHCHM0CTH r i o c T O H H H b i x C K o p o c T H 6 h j i h o n p e n e j i e H b i M e T p b i a K T H B a u H H E*, coßoii

AH*,

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AG*

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(SN2).

.DCJIH K O M n j i e K C O B

r j i o Ô H H a a n e p r H H AKTHBAUHH n o B b i m a e T C H B rropHHKe H C O O "
" Lu, 30mg /kg Benaktyzin

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30mg/kg barbiturat

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0,5

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UHOHajIbHOrO COCTOHHHH I I H C , T . e . KOHHHUHOHHpOBaHHbie HBJieHHH H3MeHHK)TCH KOJIH^eCTBeHHO H Ka^eCTBeHHO B 3aBHCHMOCTH OT HHT6HCHBH0CTH OCBemeHHH. B CBH3H c nojiyqeHHbiMH pe3yjibTaTaMH oScywnaeTCH ycjioBiio-pecluicKTopHbrii MexaHH3M 3$$eKTa „placebo" H yKa3HBaeTCH na 3HaieHHe yHKi;HOHajibHoro COCTOHHHH U . H C B TepanHH „placebo".

A c t a biol. med. germ., B a n d 20, Seite 787 — 795 (1968) Aus dem Physiologischen I n s t i t u t der Friedrich-Schiller-Universität J e n a (Direktor: Prof. Dr. F . S C H W A R Z )

Zur Biophysik erregbarer Membranen 3. Reizstärke und lokales Potential der motorischen Nervenfaser F. P.

SCHWARZ

(Eingegangen am 16. 1. 1968)

Zusammenfassung RANViERsche Schnürringe motorischer Nervenfasern aus dem Nervus ischiadicus des Frosches werden mit rechteckigen elektrischen Impulsen gereizt; lokale Potentiale werden abgeleitet. Die Maxima des lokalen Potentials u(t) und des passiven Anteils Up(t) weichen bei höheren Reizstärken von der Linearität a b : umax nach oben, Upmax nach unten. Die Maxima des aktiven Anteils ua(t) steigen mit zunehmender Reizintensität zunehmend steil an. Die im Verlauf der lokalen Potentialänderungen transportierten Ladungen verhalt e n sich ebenso: Qpassiv weicht von der Linearität nach unten ab, Qaktiv steigt zunehmend steil an. Einleitung

Unterschwellige elektrische Impulse rufen an der motorischen Nervenfaser Änderungen des Membranpotentials hervor [1], Von Interesse ist nun der Zusammenhang zwischen der Reizstärke und dem lokalen Potential [2], (Abb. 5)- Dazu wurden die lokale Potentialänderung u(t), ihr aktiver Anteil ua(t) und ihr passiver Anteil up(t) in Abhängigkeit von der Reizspannung betrachtet. Hierüber soll in der vorliegenden Mitteilung berichtet werden. Methodik Einzelfaserpräparate aus dem Nervus ischiadicus des Frosches ( R a n a esculenta, R a n a temporaria) wurden in eine Versuchsanordnung gebracht, wie sie in einer früheren Mitteilung [1] beschrieben worden ist. Der RANViERsche Schnürring wurde mit monophasischen kathodischen Impulsen von SO (¿s Dauer und mit diphasischen kathodisch oder anodisch beginnenden Impulsen von 100 ns Dauer gereizt. Die Reizstärke konnte mit einem Wendelpotentiometer sehr genau eingestellt werden. Die gesamten Änderungen u(t) des lokalen Potentials, deren passive Anteile Up(t), die man bei Bespülen des Schnürrings mit Natrium-freier RiNGER-Lösung [1] erhält, und die aktiven Anteile ua(t) wurden abgeleitet. E s wurden 10 Fasern verwendet, pro Versuchsart wurden 15 — 20 Messungen durchgeführt. Die Versuche wurden im September und Oktober 1967 angestellt.

788

F . P . SCHWARZ

Ergebnisse

Die zeitliche Lage der Maxima von u(t), ua(t) und up(t) zueinander veranschaulicht Abb. i. Der aktive Anteil ua(t) ist die Antwort des Nerven auf den Reiz, sein Maximum liegt deshalb später als das des Reizes up{t). Das Maximum der Summe u(t) liegt zwischen diesen beiden. 200fis

u

!UP

I 1 '

p

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\

"0

I 2

l/f ,

3




y^ »0,9

Abb. 4. Maxima der aktiven Potentialanteile in Abhängigkeit von Impulsform und Reizstärke. Abszissen: Verhältnis des anodischen zum kathodischen Impulsteil. Ordinaten: abgeleitete Spannung. Indizes an den Kurven: relative Reizintensität. Gestrichelte Kurve aus S C H W A R Z [1], Abb. 8

/ / / /

/ /

10

,

o-^Z-^-

—

Jto.s s

I

I

I

Tabelle 1 Zusammenhang zwischen der Zeitkonstanten r * von ua{t) und der relativen Reizintensität ¡Trei bei verschiedenen Impulsformen

UK1 1 0,92 0,84 0,74 0,64 0,54 0,44

ka r*

k [ms]

0,148 0,133 0,102 0,087 0,083 0,072 0,060

Urel

ak t*

[ms]

1

¡7rel

1 0,178

1 0,74

T* [ms]

k+ ak r* [ms]

0,193

0,186

0,56

Da die Maxima der drei Potentiale u, ua und up zu verschiedenen Zeiten liegen, ist es nicht möglich, von der Kenntnis der Kurven von umiyi{U) und auf die Mamax(C/)-Kurve zu schließen. Es wurde deshalb die Ladung betrachtet, die während des Reizvorganges transportiert wird. Die Ladung Q ist bis auf einen Proportionalitätsfaktor das zeitliche Integral der Spannung u:

Q = ofu{t) d£.

(1)

Die zeitliche Aufeinanderfolge der Spannungsmaxima tritt deshalb bei der Ladung nicht mehr in Erscheinung. Die Ladung Qp des passiven Anteils 52

Acta biol. med. germ., Bd. 20, Heft 6

F . P . SCHWARZ

792

up{t) wurde unterteilt in die Ladung Qf] vom kathodischen Impulsteil und die Ladung Q^ vom anodischen Impulsteil. Die Integrationsgrenzen für Q(p, Qp] u n d Q a sind in Abb. 1 angegeben. Es gilt Qf = ajup{t)dt, 1

0W = «r/«,(*) df, 2

Qa = oS\a{t)dt

(2)

1

Der Membranwiderstand R = \ja hat eine Größe von etwa 10 M ü , die Leitfähigkeit hat also etwa den Wert a = 4 0 _ 7 £ 2 _ 1 . Mit diesem Wert wurden die Kurven der Abb. 5 aus den aktiven Potentialanteilen berechnet. Trägt man die Ladungen über der Impulsform auf, so erhält man die Punkte der Abb. 6. Die gestrichelten Geraden zwischen jeweils 3 Punkten deuten nur

Abb. 5. Beziehung zwischen Reizintensität und Ladung 0 a d e s aktiven Potentialanteils. Abszissen: Reizspannung in mV. Ordinaten: Ladung Qa. Bedeutung der Zeichen wie in Abb. 3. Kurven von links nach rechts k, ha, ak

an, daß diese Punkte zur selben Reizspannung gehören und deshalb auf einer Kurve liegen müssen. Im Gegensatz zu Abb. 4 war hier keine Kurve bekannt, so daß der Kurvenverlauf zwischen den Punkten nicht angegeben werden kann. Aus dem Vergleich der Abb. 4 und 6 erkennt man, daß die Ma(/)-Kurven bei k «-Reizen viel schlanker sind als bei a k- und ^-Reizen. Bei Uiel = 0,6 zum Beispiel ist »x > « i L , aber Q^ < Q[k>. Mit Hilfe der Ladungen ist nun bei monophasisch-kathodischen Reizen eine zeichnerische Zusammensetzung des aktiven und des passiven Anteils zur Gesamtladung möglich. In Abb. 7 wurden zu den Werten Qp des passiven Potentialanteils (untere Kurve) die Werte Q a des aktiven Anteils addiert. E s entstand die obere Kurve, die der Gesamtladung entspricht. Wie bei Abb. 2 sieht man auch hier wieder eine Abweichung des passiven Anteils von der Linearität.

Reizstärke und lokales Potential des Nerven

793

Abb. 6. Ladungen Qa der aktiven Potentialanteile in Abhängigkeit von Impulsform und Reizstärke. Abszissen und Indizes wie in Abb. 4. Ordinaten: Ladung Qa

0

65

ujmVj

130

Abb. 7. Beziehung zwischen den Ladungen Qpassiv und 0 a k t i v in Abhängigkeit von der Reizstärke. Monophasische Impulse k. Abszissen: relative Reizintensität. Ordinaten: Ladungen Q. • : passiver + aktiver Anteil; o : passiver Anteil 52 :

794

F . P . SCHWARZ

Diskussion

In Abb. 2 fällt ein Abweichen des passiven Anteils u p von der Linearität auf. Das gleiche ist auch in Abb. 7 für die Ladungen Qp zu erkennen. Die passive Verformung des Eingangssignals war als mehrfache Integration an einer Kette von RC-Gliedern, also an einem linearen Vierpol, gedeutet worden. An einem linearen Vierpol ist aber ein Abweichen von der Linearität nicht möglich. Dieses könnte vielmehr darauf beruhen, daß der Widerstand, an dem das Ausgangssignal abgegriffen wird, spannungsabhängig ist. Das könnte eine Folge der zunehmenden Membran-Auflockerung durch Depolarisation sein [4]. Das Abweichen von der Linearität beträgt bei der Ausklinkschwelle eines AP (UKl = 1) je nach Impulsform 2% bis 4,5%, bei UKl = 1,5 6,5% bis 11%. Beim Gewinnen von ua durch elektrische Kompensation mit einem linearen Vierpol ist also bei der Ausklinkschwelle eine Überkompensation bis zu etwa 5% zu erwarten. Daß der lineare Vierpol als Kompensator eine Idealisierung ist, war von vornherein klar. Nach den eben genannten Ergebnissen wäre eine erste Verbesserung des Kompensators dadurch möglich, daß seine fT-w^-Kennlinie dem Verlauf in Abb. 2 angepaßt wird. Zunächst müßte dabei wahrscheinlich für jede Impulsform ein anderer Kompensator verwendet werden, da die Impulsform nicht ohne weiteres die Kennlinie ändern wird. Literatur [1]

SCHWARZ,

[2]

SCHWARZ,

[3] [4]

SCHMIDT, SCHWARZ,

F. P.: Acta biol. med. germ. 2 0 , 289 (1968). F. P.: Acta biol. med. germ. 2 0 , 613 (1968). H. U . R. S T Ä M P F L I : Helv. physiol. pharmac. Acta F.: Acta biol. med. germ. 16, 625 (1966).

Anschrift des Verfassers: Cand. rer. nat. Dr.-Otto-Nuschke-Str. 4

17,

62 (1959).

FRIEDRICH P E T E R SCHWARZ, D D R

69

Jena,

Summary F. P. S C H W A R Z : On the biophysics of irritable membranes. ation and local potential of motoric nerve fibre

3.

Intensity of stimul-

R A N V I E R ' S nodes of motoric nerve fibres from frog's ischiadic nerve are stimulated with square electric impulses and local potentials are deduced. With higher intensities of stimulation maximal local potential u(t) and the passive portion Up(t) deviate from linearity: umax upward, upmax downward. The peaks of the active portion ua{t) climb steeply with increasing intensities of stimulation. Discharges transferred in the course of changes of local potentials behave in the same way: 0 passive departs downward from linearity, 0active climbs increasingly steep.

POSIOMC

KNAI0TCH

npHMoyrojibHbiMH

ajiempH^ECKHMH

HMnyjibcaMH,

JIH-

OTBOH-

Reizstärke und lokales Potential des Nerven

795

M a K c m n y M b i mccthoto n o T e i m H a n a u(t) h n a c c H B H o f t bmcokoü hht6hchbhocth pa3«pa?KeHHH otkjiohhmtch ot

« T e n MecTHbie n o T e m i H a j i b i . Haara

up(t)

npw

öojiee

J I H H e i l H O C T H : Mmax — B B e p X , a % , m a x B H H 3 .

MaKCHMyMbI a K T H B H O Ö H a C T H Ua (t)

nOHHHMaiOTCH C yBejIHH6HH6M H H T e H C H B H O C T H Pa3pHHbi,

TpaHcnoprapyeMbie

b

TeieHwe

H3MeHeHHü

MecTHbix

B e n y T C e Ö H T a K H M MKe 0 ß p a 3 0 M : ßpass 0 T K J I 0 H H 6 T C H OT JIHHeHHOCTH

Ka3biBaeT KpyTOä nonteM.

pe3KO

pa3Hpa}KeHHH.

noTeHUHajiOB, BHH3, a Qact n o -

Acta biol. med. germ., Band 20, Seite 797 — 804 (1968) Aus der I. Medizinischen Universitätsklinik (Direktor: Prof. Dr. M. J U L E S Z ) Szeged, Ungarn

Die Wirkung von Tolbutamid auf die durch Hexadimethrin-bromid-induzierten Organveränderungen und auf die Toxizität des Histamins, des Serotonins und einiger Histaminliberatoren K.

KovÄcs,

I. SZIJJ

und

G . CSAPÖ

(Eingegangen am 14. 7. 1967) 1

Zusammenfassung Tolbutamid steigert die Empfindlichkeit von R a t t e n gegenüber Hexadimethrinbromid; es k o m m t zu einer Verkürzung der Überlebenszeit, zu einer Steigerung der Mortalität und zu einer Erhöhung der Infarktbildungen in der Nebennierenrinde. Tolbutamid steigert ferner die Toxizität von Serotonin, Dextran und Verbindung 48/80, während es die Toxizität von Histamin und Polymyxin nicht wesentlich beeinflußt. Einleitung

Nach Applikation von Hexadimethrin-bromid (HB), das eine Mastozytendisruption sowie Histamin- und Serotoninmobilisation verursacht, kommen in der Hypophyse und Nebennierenrinde schwerere Veränderungen zustande, wenn die Ratten simultan auch Insulin erhalten [1], Es wurde untersucht, ob auch das endogene Insulin die Ratten für die HB-Wirkung sensibilisiert. Zu diesem Zweck wurde den Tieren Tolbutamid verabreicht, von dem bekannt ist, daß es aus dem Pankreas Insulin freisetzt und so vorübergehende Hypoglykämien verursacht [2—4]. Nachdem in anderen, noch laufenden Untersuchungen festgestellt werden konnte, daß für die den HB-Effekt potenzierende Wirkung des Insulins auch das Histamin eine Rolle spielt, gingen wir der Frage nach, ob das Tolbutamid auch die Toxizität von Histamin, Serotonin und einigen Histaminliberatoren steigert. Methodik Versuchstiere waren ca. 200 g schwere Albinoratten, die in zwei Versuchsreihen geteilt wurden. In der ersten Versuchsreihe wurden die Tiere in 4 Gruppen wie folgt unterteilt: 1. Unbehandelte Kontrollen; 2. mit Tolbutamid (Orabet; V E B Arzneimittelwerk, Dresden) behandelt; 3. mit H B (Polybrene; Abbott Laboratories, Chicago) be1

Nach Revision am 20. 12. 67

798

K. KovÄcs,

I . SZIJJ, G . CSAPÖ

handelt; 4. mit Tolbutamid und H B behandelt. (Ursprünglich gehörten die mit Tolbutamid und H B behandelten Tiere zwei Gruppen an: 10 R a t t e n erhielten das H B gleichzeitig mit dem Tolbutamid und 10 Tiere eine Stunde später. Da aber zwischen den beiden Gruppen signifikante Unterschiede nicht bestanden, wurden sie vereint.) Das Tolbutamid wurde in Gaben von 50 m g / R a t t e i.p. injiziert; vom H B erhielten die R a t ten einmal je 5 mg in die Schwanzvene injiziert. In der zweiten Versuchsreihe erfolgte die Unterteilung nach der Behandlungsart der Tiere in die folgenden 14 Gruppen: 1. Unbehandelte Kontrollen; 2. Tolbutamid 3. Histamin (Histamin dihydrochlorid; Peremin, Chinoin, Budapest); 4. Tolbutamid + Histamin; 5- Serotonin (Serotonin-kreatininsulfat-monohydrat; Fluka A. G., Buchs S. G., Schweiz); 6. Tolbutamid + Serotonin; 7. Dextran (Plasmodex, 6 % , H u m a n , Budapest); 8. Tolbutamid + Dextran; 9. Polymyxin (Polymyxin B.-Sulfat, Pfizer Corporation, Brüssel); 10. Tolbutamid + Polymyxin; 11. Verbindung 48/80 (kleinere Dosis; Wellcome Research Laboratories, Langley Court, Beckenham, Kent); 12. Tolbutamid + Verbindung 48/80 (kleinere Dosis); 13. Verbindung 48/80 (größere Dosis); 14. Tolbutamid + Verbindung 48/80 (größere Dosis). Die Tolbutamidgabe betrug auch in diesen Versuchsreihen 50 m g / R a t t e ; die übrigen Substanzen gelangten 1 Std. nach Tolbutamidapplikation in folgenden Gaben i.v. zur Anwendung: Histamin: 5 m g / R a t t e ; Serotonin: 3 m g / R a t t e ; Polymyxin: 0,5 mg pro R a t t e ; Verbindung 48/80: 0,15 mg bzw. 0,20 mg/Ratte. Der Tod der Tiere wurde in der ersten Versuchsreihe 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 24, 36 und 48 Std. nach der HB- und in der zweiten Reihe nach Gabe von Histamin, Serotonin und Histaminliberatoren registriert und die durchschnittliche Überlebensdauer bestimmt. Die überlebenden Tiere der ersten Versuchsreihe wurden 48 Std. nach HB-Applikation mittels Äther getötet. Die gestorbenen bzw. getöteten Tiere wurden seziert, ihre Organe in 4%igem Formalin fixiert, in Paraffin eingebettet, zu 4 — 8 n- dicken Schnitten aufgearbeitet und diese mit Hämatoxylin-Eosin gefärbt. Die Ausdehnung der in den Organen vorkommenden Nekrosen wurde auf die in einer früheren Mitteilung [5] geschilderte Weise bestimmt und als kleine, mittlere bzw. größere mit den Ziffern 1, 2 und 3 bezeichnet. Waren Nekrosen auch histologisch nicht nachweisbar, so wurde dies mit ,,0" vermerkt. Die einzelnen Organe der zur gleichen Gruppe gehörenden Tiere wurden gesondert bewertet, die Ziffern addiert und durch die Zahl der verwendeten R a t t e n dividiert. Das so erhaltene Ergebnis nennen wir den ,,Nekrose-Index". Wenn der Nekrose-Index auch auf qualitativer Schätzung beruht, gestattet er doch, Aussagen über Häufigkeit und Ausdehnung der Veränderungen in den einzelnen Organen zu machen. Die Veränderungen in der Hypophyse, der Nebenniere und der Leber wurden an wenigstens 6 Std. nach der HB-Verabreichung noch lebenden R a t t e n bewertet, diese Zeit ist für die Entwicklung faßbarer Nekrosen erforderlich. Ergebnisse

Die Ergebnisse der ersten Versuchsreihe sind in Tab. 1 und 2 dargestellt (die Mortalität und die durchschnittliche Lebensdauer veranschaulicht Tab. 1, die Häufigkeit der Organnekrosen bzw. den Nekrosenindex Tab. 2). Es ergibt sich daraus, daß von den nur mit Tolbutamid behandelten Ratten innerhalb einer 48-stündigen Beobachtungszeit keine und von den 20 mit HB behandelten nur 3 Tiere gestorben waren. Von den Tolbutamid-behandelten Tieren wurde das HB schlechter toleriert, denn über die Hälfte der Ratten starben binnen 48 Std. Dementsprechend war auch die Überlebenszeit kürzer. Hinsichtlich der Häufigkeit der Nekrosen in den einzelnen Organen ist festzustellen, daß im Vergleich zu den nur mit HB behandelten bei den mit Tolbutamid und HB behandelten Tieren in den inneren Schichten

Wirkungen von Tolbutamid

799

Tabelle 1 Mortalität und Überlebensdauer von R a t t e n nach Tolbutamid- und Hexadimethrinbromid-Verabreichung Durchschnitt- Durchschnittliche Überliche Über6 24 | 48 lebensdauer der lebensdauer der getöteten + Std. gestorbenen gestorbene gestorbenen Tiere Tiere Tiere [Std.] [Std.] Nach

Gruppe

Zahl der Tiere

I. Unbehandelt

20

216±3,61

0

0

0

48

—

II. Tolbutamid

20

227±1,8

0

0

0

48

-

I I I . Hexadimethrin-bromid

20

209±3,2

0

1

3

46±1,3

36±6,9

IV. Tolbutamid + Hexadimethrin-bromid

20

206±3,7

7

13

14

22±4,4

11±3,2

1

Mittelfehler

Körpergewicht [g]

III/IV: ¿>

cS ti ^3 o £ oo o So H

xx

«

es

d «

b o tuo

aa

i-o

O

802

K. KovÄcs,

I. SZIJJ, G .

CSAPÖ

Die Ergebnisse der zweiten Versuchsreihe sind in Tab. 3 zusammengefaßt. Daraus geht hervor, daß durch eine Tolbutamidvorbehandlung die Mortalität nach Histamin- und Polymyxinapplikation nicht wesentlich gesteigert und auch die Überlebensrate der Ratten nicht verändert wird. Serotonin, Dextran und kleinere Gaben von Verbindung 48/80 dagegen führen zu einer erhöhten Sterblichkeitsquote und Verkürzung der Überlebensdauer nach Vorbehandlung mit Tolbutamid. Nach Verabreichung von 0,20 mg/ Ratte Substanz 48/80 starb die Mehrzahl der Tiere; daher konnte eine eventuelle potenzierende Wirkung des Tolbutamid bei Anwendung größerer Dosen nicht beurteilt werden. Bei einigen mit Tolbutamid behandelten Tieren wurden auch Blutzuckerbestimmungen angestellt. Dabei zeigte sich, daß Tolbutamid eine vorübergehende Herabsetzung des Blutzuckerspiegels bewirkte. (Normalwerte: 64—100 mg%; 1— 2 Std. nach Tolbutamidgabe: 38—60mg%.) Diskussion

Nach den vorliegenden Untersuchungen steigert das eine endogene Insulinmobilisation und damit vorübergehende Hypoglykämie hervorrufende Tolbutamid die Empfindlichkeit der Ratten gegenüber HB. Die mit Tolbutamid vorbehandelten Ratten starben nämlich zum größten Teil innerhalb von 48 Std. nach der HB-Verabreichung; die durchschnittliche Überlebensdauer war im Vergleich zu den nur mit HB behandelten Tieren erheblich verkürzt. Häufiger und umfangreicher waren auch die Infarkte in den inneren Nebennierenrindenschichten. Für die die HB-Toxizität potenzierende Wirkung des Insulins spielt, wie in anderen, noch laufenden Untersuchungen gezeigt werden konnte, auch ein histaminergischer Mechanismus eine Rolle. Das Histamin löst nämlich eine HB-Überempfindlichkeit nicht aus, wenn das Histamindepot der Tiere durch vorhergehende Verabreichung von Verbindung 48/80 oder Polymyxin entleert wird. Insulin steigert auch die nach Applikation von Dextran bzw. Eiereiweiß auftretende anaphylaktoide Entzündung, das SHWARTZMANPhänomen, die Toxizität von Verbindung 48/80 und die hyperergischen Reaktionen [9—16]. Es überrascht somit nicht, daß auch das Tolbutamid, das das endogene Insulin mobilisiert, die Ratten für die toxische Wirkung verschiedener Histaminliberatoren zu sensibilisieren vermag. J A S M I N und Bois [17] wiesen ebenfalls nach, daß Tolbutamid bei Ratten die Entwicklung des auf eine Histaminmobilisierung zurückzuführenden Dextran-Ödems begünstigt. Die Beweisführung über die Bedeutung des Histamins erfordert noch weitere Untersuchungen. Eine Potenzierung schon freigesetzten Histamins kann weitgehend ausgeschlossen werden, da Tolbutamidverabreichung die Toxizität von exogen zugeführten Histamin nicht erhöht. Untersuchungen an mit Dextran behandelten Ratten deuten darauf hin, daß das Insulin die Histaminfreisetzung begünstigt [14]. Nach diesen Beobachtungen ist denk-

Wirkungen von Tolbutamid

803

bar, daß für die ausgesprochene Empfindlichkeit der mit Tolbutamid behandelten Ratten gegenüber dem HB eine gesteigerte Histaminmobilisierung verantwortlich sein könnte. Es ist aber auch die Möglichkeit nicht von der Hand zu weisen, daß das Insulin die Wirksamkeit des endogenen Histamins potenziert oder die Kapillaren für den vaskulären Effekt des HB sensibilisiert. Für die letztere Hypothese sprechen die Untersuchungen von C L A I R M O N T et al. [ 1 3 ] , die fanden, daß das Insulin Mastozytendisruptionen und Kapillarpermeabilitätssteigerungen hervorruft. Eine Klärung der aufgetauchten Probleme ist von weiteren Untersuchungen zu erwarten. Auch die Klärung der Frage, ob für den beobachteten Effekt das Insulin selbst oder aber die insulinbedingte Hypoglykämie verantwortlich ist, bedarf weiterer Experimente. Literatur [1] KovÁcs, K . : Schweiz, med. Wschr. 97, 1047 (1967). [2] BUTTERFIELD, W . J . H . ,

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HANLEY,

Summary K . K O V A C S , I L O N A S Z I J J and G . C S A P O : The influence of tolbutamide on t h e hexadimethrine-bromide-induced changes of organs and on t h e toxicity of histamine, serotonin and some histamine liberators

Tolbutamide was seen to sensitize rats against the action of hexadimethrine-bromide. The survival is shorter and mortality increases, and infarctions in t h e inner layers of t h e adrenal cortex occur more frequently. Also, tolbutamide enhances t h e toxicity of serotonin, dextran and of t h e compound 48/80, while the toxicity of histamine and polymyxin is n o t essentially altered.

K. KovÀcs, I. Szijj, G.

804

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Acta biol. med. germ., Band 20, Seite 8 0 5 - 8 2 3 (1968) Aus dem Institut für Pharmakologie und Toxikologie der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald (Direktor: Prof. Dr. med. habil. W. S C H E L E R )

Untersuchungen zur Beeinflussung kreislaufdepressorischer Effekte bradykardisierend wirkender Pharmaka A. GRISK und D .

STREMMEL

(Eingegangen am 20. 12. 1967) Zusammenfassung Die Antiarrhythmika Ajmalin, Chinidin, Flavon-7-oxyessigsäure-y-zyklohexylaminopropylamid (Flavon 23) und Prokainamid wurden allein und in Kombination mit Noradrenalin, Isoprenalin, Oxedrin und Dipyridamol auf die Beeinflussung der Herzfrequenz, der Herzkraft, der Myokarddurchblutung, der Skelettmuskeldurchblutung und der Sauerstoffutilisation an der narkotisierten Katze untersucht. Die bekannten depressorischen Wirkungen der Antiarrhythmika konnten in unterschiedlichem Grade kompensiert werden. Ein ausreichender Ausgleich bei gar keiner oder weniger als 20% betragender Senkung der medikamentös erhöhten Flimmerschwelle wurden nur durch die Kombinationen Prokainamid + Noradrenalin, Chinidin + Noradrenalin, Ajmalin + Oxedrin, Flavon 23 + Dipyridamol und Prokainamid + Dipyridamol erreicht. Dieses Kombinationsmuster läßt auf differente Wirkungsweisen der Antiarrhythmika schließen. Einleitung

Unter vorrangiger Berücksichtigung medikamentöser Behandlungsverfahren werden tachykarde Rhythmusstörungen mit erregungshemmend wirkenden Pharmaka behandelt. Ihre Angriffspunkte sind dabei sowohl das Zentralnervensystem (Narkotika, Sedativa, Hypnotika) als auch das Herz selbst. Es scheint die frequenzsenkende Wirkung in beiden Fällen mit einer Dämpfung der Irritabilität biologischer Strukturen verknüpft zu sein, die sich wohl nur graduell von einer Schädigung unterscheiden. So sind die Wirkungen rhythmusregularisierender Pharmaka mit direktem Angriff am Herzen von einem Blutdruckabfall, der nicht nur aus der Frequenzminderung resultiert, einer Senkung der Herzkraft oder einer Minderung der Sauerstoffutilisation begleitet [1]. Sie können zwangsläufig durch Verschlechterung der Energieverwertung und einer unbeabsichtigten Mangeldurchblutung die pathophysiologische Gesamtsituation, insbesondere des Herzens, zusätzlich verschlechtern. Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, durch Suche nach geeigneteren Verbindungsklassen, sinnvolle Kombinationen von Antiarrhythmika untereinander [2] oder durch Kombination

805

A. GRISK, D .

STREMMEL

mit Pharmaka, die gezielt Einfluß auf die Nebenwirkungen nehmen, den Wert dieser Behandlungsverfahren zu erhöhen. Für das letztere Verfahren bieten sich unter anderem die Sympathiko- und Pseudosympathikomimetika an. Ein solches Vorgehen erscheint widerspruchsvoll, da diese Verbindungsklasse herzbeschleunigende Eigenschaften hat. Die Literatur weist jedoch eine Reihe von Fällen auf, wo ein solches therapeutisches Vorgehen, also kombinierte Gabe von Antiarrhythmika mit Sympathikomimetika oder alleinige Sympathikomimetika-Gabe auch bei tachykarden Arrhythmien, erfolgreich war. In diesem Zusammenhang seien u. a. die tierexperimentellen Befunde von LAVALLEE et al. [3] sowie von ENGSTFELD et al. [ 4 ] beim Vorhofflimmern und die von ANITSCHKOW und SAKUSSOW [5], GOTTSEGEN [6], ENGSTFELD e t a l .

[4], HUTCHEON u n d

LAFFAN [ 7 ] , P A P P

und

beim Kammerflimmern erwähnt. Während die günstigen Wirkungen von Isoprenalin und Orciprenalinsulfat, Epinephrin oder Ephedrin bei der Asystolie verständlich sind [9], erscheint deren Anwendung mit Antiarrhythmika beim Vorhofflimmern [10, 11] der paroxysmalen Tachykardie [12, 13] oder dem ADAMS-STOKEschen Anfall [9, 14, 15, 16] zuerst gewagt. Wir überprüften deshalb im Tierversuch, ob die Kombination der Antiarrhythmika Ajmalin, Chinidin, Flavon-7-oxyessigsäure-y-zyklohexylaminopropyl-amid (Flavon 23) und Prokainamid mit den Sympathikomimetika wie Adrenalin, Isoprenalin, Noradrenalin, Oxedrin oder dem Koronardilatator Dipyridamol die oben erwähnten ungünstigen Nebenwirkungen bei erhalten gebliebenem antiarrhythmischen Effekt kompensieren können. SZEKERES

[8]

Methodik Als Versuchstiere verwendeten wir K a t z e n beiderlei Geschlechts in einem Gewicht von 2,8 — 4,2 kg. Die Tiere w u r d e n m i t U r e t h a n (1 g/kg in 25%iger Lösung i.p.) narkotisiert und nach T h o r a x e r ö f f n u n g m i t a t m o s p h ä r i s c h e r L u f t künstlich b e a t m e t . Zur Vermeidung von Kollapszuständen stabilisierten wir den B l u t d r u c k mittels Dauertropfinfusion einer 6%igen Polyvinylpyrrolidon-RINGER-Lösung. Der mittlere a r t e rielle B l u t d r u c k w u r d e an der A r t e r i a carotis m i t einem S t a t h a m Transducer P 23 D b u n d einem Hellige-Elektromanometer Ma-88 G + K blutig gemessen. Die Herzfrequenz w u r d e d u r c h Auszählen der K o n t r a k t i o n e n a m freigelegten Herzen b e s t i m m t . Die relative I n t e n s i t ä t der H e r z k o n t r a k t i o n e n registrierten wir über ein Hebelsystem u n d Dehnungsmeßstreifen mittels Dehnungsmeßanlage ( V E B Technisch-Physikalische W e r k s t ä t t e n Thalheim). Die M y o k a r d d u r c h b l u t u n g w u r d e mittels einer flexiblen Wärmeleitsonde der T y p e D nach G O L E N H O F E N et al. [17], die d u r c h das Myokard gezogen war, auf indirektem Wege gemessen u n d m i t einem F l u v o g r a p h e n ( H a r t m a n n & B r a u n KG, F r a n k f u r t / M a i n ) registriert. Die Auswertung u n d empirische E i c h u n g erfolgen n a c h B E T Z et al. [18]. Die Muskeldurchblutungsmessung erfolgte mittels einer s t a r r e n Wärmeleitsonde der T y p e A nach G O L E N H O F E N et al. [ 1 7 ] in der Oberschenkelmuskulatur. Mittels C L A R K : scher p 0 2 - N a d e l s o n d e n b e s t i m m t e n wir in der Arteria u n d Vena femoralis den p 0 2 des arteriellen u n d venösen Blutes. Über je einen Meßverstärker M 65 (Metra Meß- u n d Frequenztechnik, Radebeul) erfolgte die synchrone Messung, wobei die Differenz beider K u r v e n der arteriovenösen p 0 2 - D i f f e r e n z entsprach. H e r z k r a f t , venöser u n d arterieller p 0 2 , Signal- u n d Zeitschreibung wurden auf einem 9-Schleifen-Oszillographen (VEB Meßgerätewerk Zwönitz) m i t reduzierter Laufgeschwindigkeit synchron auf-

Kombinationstherapie mit Antiarrhytmika

807

genommen. Wegen Anpassungsschwierigkeiten des Ausganges der übrigen Meßgeräte an Meßschleifen wurde die Durchblutung mit dem Fluvographen und der Blutdruck mit dem Standard-Kompensationsbandschreiber G 1 B 1 des V E B Carl Zeiß Jena registriert. Die elektrische Flimmerschwelle wurde am freigelegten Herzen durch Anlegen einer bipolaren Platinelektrode an die Herzspitze bestimmt. Gereizt wurde mit Rechteckimpulsen des Präzisionsstimulators des V E B Metra Meß- und Frequenztechnik, Radebeul. Die Impulsdauer betrug 5 msec, die Impulsfolge 60 msec, die Gruppendauer 3 000 msec und die Gruppenpause 2000 msec. Die Flimmerschwelle wurde durch kontinuierliches Erhöhen der Reizspannung bis zum vollständigen Herzflimmern bestimmt. Als Maß diente die Relation zwischen Flimmerschwelle unter maximaler Pharmakonwirkung zur Flimmerschwelle vor der Applikation. Als Versuchssubstanzen verwendeten wir Ajmalin (Tachmalin-Ampullen, V E B Arzneimittelwerk Dresden), Chinidinum sulfuricum (DAB 6 Reinsubstanz) Flavon-7-oxyessigsäure-y-zyklohexylamino-propylamid (Flavon 23, Apogepha Dresden), Prokainamid (Procainamid-Ampullen, Spofa Vereinigte Pharmazeutische Werke, Praha), Noradrenalin, Dipyridamol (Noradrenalin- und Curantyl-Ampullen, V E B Arzneimittelwerk Dresden), Novodrin-Substanz (VEB Chemische Fabrik Grünau) und Oxedrin (Pentedrin-Ampullen, V E B Berlin-Chemie). Alle Substanzen wurden in physiologischer Kochsalzlösung verdünnt und in die Vena femoralis injiziert. Bei der Kombination zweier P h a r m a k a wurden beide getrennt kurz nacheinander appliziert. Jede Dosis wurde mehrmals an mehreren Tieren geprüft. Aus den Einzelwerten wurden die Mittelwerte und die Standardabweichung berechnet. Ergebnisse

Die Untersuchungen der Gruppe 1 und 2 wurden an normal schlagenden Herzen durchgeführt. l.

Antiarrhythmika

A j m a l i n : Nach i. v. Applikation von Ajmalin in Dosen von 0,5, i, 2 und 4 mg/kg kommt es dosisabhängig zu einem schnellen Blutdruckabfall und parallel dazu zu einer Herzfrequenzabnahme. Gleichzeitig nimmt die Durchblutung des Myokards ab, erreicht aber erst ein Minimum, wenn der Blutdruck bereits wieder ansteigt. Den Ausgangswert erreicht die Myokarddurchblutung etwa gleichzeitig mit der Normalisierung des Blutdruckes. Gleichfalls mit steigender Dosis kommt es zu einer kurzzeitigen Abnahme der Kontraktionsamplitude des Herzens, die nach höheren Dosen den Ausgangswert nicht wieder erreicht. Die periphere Muskulatur wird mit steigender Dosierung besser durchblutet. Die arterio-venöse pO a -Differenz ändert sich nur unwesentlich. F l a v o n 2 3 : Die Wirkung von Flavon 23 unterscheidet sich nicht wesentlich von der des Ajmalins. Parallel mit dem Blutdruckabfall nimmt die Herzfrequenz und die Myokarddurchblutung ab, um später mit dem Blutdruck gleichfalls wieder den Ausgangswert zu erreichen. Die periphere Muskeldurchblutung nimmt mit steigender Dosis zu, während die arteriovenöse p0 2 -Differenz und die Kontraktionsamplitude deutlich abnehmen. Nach Flavondosen über 1 mg/kg werden die Ausgangswerte nicht wieder erreicht. 53

Acta biol. med. germ., Bd. 20, Heft 6

808

A . GRISK, D .

STREMMEL

P r o k a i n a m i d : Prokainamid beeinflußt in Dosen von 0,5, 1 und 2 mg/kg den Blutdruck nur gering. In höherer Dosierung verursacht es einen leichten Blutdruckabfall. Gleichzeitig wird auch erst nach höheren Dosen eine deutlich negativ chronotrope Wirkung sichtbar, die parallel geht mit einer geringen Verminderung der Myokarddurchblutung. Die periphere Muskeldurchblutung ändert sich nur gering, während die arterio-venöse p0 2 -Differenz und die Kontraktionsamplitude des Herzens mit steigenden Dosen abnehmen. Der Ausgangswert wird nach allen applizierten Dosen wieder erreicht. C h i n i d i n : In den geprüften Dosen bewirkt Chinidin gleichfalls eine plötzliche Blutdrucksenkung. Der Blutdruck erreicht nach etwa einer Minute sein Minimum und steigt dann anfangs schnell, später allmählich bis auf den Ausgangswert wieder an. Parallel zum Blutdruckabfall kommt es zu einer Herzfrequenzabnahme. Die Myokarddurchblutung nimmt mit abfallendem Blutdruck gleichfalls ab und erreicht i —2 min nach der Blutdrucknormalisierung wieder den Ausgangswert. Die periphere Muskeldurchblutung wird etwas erhöht, während die arterio-venöse pOä-Differenz deutlich verkleinert wird. Die Zahlenwerte sind jeweils in der Tab. 1 aufgeführt. 2. Sympathikomimetika

und

Dipyridamol

O x e d r i n : Die i.v.-Applikation von Oxedrin führt dosisabhängig zu einem geringen Blutdruckanstieg und zu einer geringen Herzfrequenzzunahme. Die Myokarddurchblutung wird nicht beeinflußt, während die periphere Muskeldurchblutung abnimmt. Die arterio-venöse p0 2 -Differenz wird vergrößert, hauptsächlich durch eine Abnahme des venösen p0 2 . D i p y r i d a m o l : Dipyridamol führt zu einer leichten dosisabhängigen Blutdruck- und Herzfrequenzsenkung. Die Myokarddurchblutung nimmt zu, wobei das Maximum erst nach 5 bis 15 min erreicht wird. Eine Beeinflussung der arterio-venösen p0 2 -Differenz besteht nicht. Die Kontraktionsamplitude wird kurzzeitig gering vergrößert. N o r a d r e n a l i n : Noradrenalin bewirkt mit steigender Dosis eine Zunahme des arteriellen Mitteldruckes bei gleichzeitiger Herzfrequenzsenkung. Die Myokarddurchblutung steigt mit steigendem Blutdruck an, normalisiert sich aber erst 2—3 min nach der Blutdrucknormalisierung. Die Durchblutung der peripheren Muskulatur sowie der arterio-venösen p0 2 -Differenz werden nur unwesentlich beeinflußt. Die Kontraktionsamplitude wird kurzzeitig deutlich vermindert, um nach etwa 1 min den Ausgangswert wieder zu erreichen und teilweise zu überschreiten. I s o p r e n a l i n : Isoprenalin verursacht einen starken Blutdruckabfall bei zeitlich etwas verzögert einsetzender Herzfrequenzerhöhung. Die Myokarddurchblutung nimmt mit dem Blutdruckabfall ab, erreicht aber schon vor dessen Normalisierung wieder ihren Ausgangswert. Die Kontraktionsampli-

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Kombinationstherapie mit Antiarrhytmika

811

tude wird dosisabhängig etwas vergrößert, während die arterio-venöse p0 2 Differenz durch eine Zunahme des arteriellen p0 2 und Abnahme des venösen p0 2 deutlich ansteigt. Die Zahlenwerte sind jeweils in der Tab. 2 aufgeführt. 3. Kombinierte Gabe der Substanzen Zur Kombination gelangten jeweils eine starke Dosis des Antiarrhythmikums mit der Dosis der unter 2 aufgeführten Substanzen, die auf Grund der ermittelten Dosis-Wirkungskurve eine optimale Antagonisierung erwarten ließen. Ajmalin Die kombinierte Applikation von A j m a l i n und O x e d r i n führt zu einer Abschwächung der Blutdrucksenkung. \ 60 (ig/kg Oxedrin kompensieren die negativ inotrope Wirkung von Ajmalin. Die Myokarddurchblutung wird nur unwesentlich beeinflußt, während die negativ chronotrope Wirkung von Ajmalin deutlich abgeschwächt wird. Die Kombination mit Difiyridamol ergibt mit steigender Dosis des Dipyridamols eine stärkere Blutdrucksenkung, wobei der Abfall langsamer erfolgt und die Wirkungsdauer deutlich verlängert ist. In gleicher Weise wird die negativ chronotrope Wirkung von Ajmalin verstärkt, während die Myokarddurchblutung teilweise verbessert wird. Die Wirkung von Dipyridamol setzt dabei etwa 3—4 min nach Applikation ein und führt zu einer schnelleren Normalisierung der Myokarddurchblutung als bei alleiniger Ajmalingabe. Die arterio-venöse p0 2 -Differenzänderung wird nicht beeinflußt, während die negativ inotrope Wirkung von Ajmalin verstärkt wird. Die Kombination mit N o r a d r e n a l i n bewirkt dosisabhängig eine Blutdrucksteigerung, die etwa 1 —2 min anhält und dann den Ausgangswert wieder erreicht. Die negativ chronotrope Wirkung von Ajmalin sowie die Veränderung der Durchblutung der Skelettmuskulatur werden durch Noradrenalin nicht wesentlich beeinflußt, während die Abnahme der Myokarddurchblutung und der arterio-venösen p0 2 -Differenz durch Noradrenalin in höheren Dosen teilweise kompensiert werden. Die negativ inotrope Wirkung des Ajmalin wird kurzzeitig verstärkt, der Ausgangswert wird aber nach etwa \ min wieder erreicht und teilweise überschritten. Die Kombination mit I s o p r e n a l i n verstärkt die blutdrucksenkende Wirkung des Ajmalins erheblich. Der Blutdruckabfall erfolgt sehr schnell, so daß er nach 30 sec bereits sein Minimum erreicht hat, anschließend kommt es jedoch wieder relativ schnell zu einer Normalisierung. Isoprenalin hebt den frequenzsenkenden Effekt des Ajmalin auf und führt in höheren Dosen zu einer deutlichen Frequenzsteigerung. Die Senkung der arterio-venösen p0 2 -Differenz und die negativ inotrope Wirkung des Ajmalin werden durch Isoprenalin voll kompensiert. Einen genauen Überblick über die einzelnen Meßwerte vermittelt Tab. 3-

812

A. GRISK, D.

STREMMEL

Tabelle 3 Änderungen des arteriellen Mitteldruckes (BD), der Herzfrequenz (HF), der Myokarddurchblutung (MD), der Kontraktionsamplitude des Herzens (KA), der Durchblutung der Skelettmuskulatur (SD), der arteriovenösen p0 2 -Differenz (p0 2 ). Angaben in Prozent des Ausgangswertes mit Standardabweichung, der durchschnittlichen Wirkungsdauer (WD) in min. 2 Hg/kg Ajmalin in Kombination mit Oxedrin 0 Hg/kg (a), 40 (xg/kg (b), 80 ng/kg (c) und 160 ng/kg (d) bzw. mit Dipyridamol 0 ng/kg (a), 50 [ig/kg (b), 100 ng/kg (c) und 200 (ig/kg (d) bzw. mit Noradrenalin 0 Hg/kg (a), 0,5 M-g/kg (b), 1 ng/kg (c) und 2 ng/kg (d) bzw. mit Isoprenalin 0 ng/kg (a), 1 ng/kg (b), 2 ng/kg (c) und 4 ng/kg (d) Kombination Ajmalin + Oxedrin

Dipyridamol

Noradrenalin

Isoprenalin

BD

a b c d

- 2 1 , 5 ± 6,9 — 22,2±11,8 -29,6±12,3 - 1 4 , 3 ± 9,3

-21,5±6,9 -39,9±4,4 -46,3±3,1 -47,5±2,3

— 21,5±6,9 + 6,1 ±2,3 + 18,7±6,2 + 30,8±3,8

-21,5± — 39,5± — 50,1 ± -47,2±

6,9 5,4 7,4 5,2

HF

a b c d

— 20,3 ± -12,9± - 8,4± - 7,8±

8,4 3,2 2,1 2,0

-20,3±8,4 — 21,2±6,2 — 26,8±2,0 -33,6±4,1

— 20,3±8,4 —12,9±2,0 -15,4±3,4 - 8,9±5,2

— 20,3 ± + 4,9± + 14,7± + 21,2±

8,4 1,3 0,8 2,2

MD

a b c d

-25,6± -30,8± -20,8± -17,6±

2,4 2,9 4,5 1,9

-25,6±2,4 -19,5±1,0 -15,2^4,2 - 1 7 , 1 ±4,1

— 25,6±2,4 — 22,6±3,5 — 20,0±4,0 -13,0±2,0

- 2 5 , 6 ± 2,4 - 1 1 , 3 ± 4,3 — 22,6± 6,0

KA

a b c d

- 1 3 , 6 ± 4,9 — 2 , 6 ± 2,7 - 4,4 ± 2,3 0

-13,6±4,9 - 5,2±0,7 — 16,1 ± 4 , 2 — 31,9±7,0

—13,6±4,9 - 5,9±3,2 - 6,0±4,5 — 26,8±5,5

—13,6± - 0,9± + 5,1 ± + 11,8±

SD

a b c d

+ 27,1 ± 6,9 + 17,3± 2,2 + 5,3± 2,0 0

+ 27,1 ± 6 , 9

+ + + +

o2

a b c d

-

— -

WD

a b c d

P

0 , 7 ± 0,7 0,1 ± 0,3 0 0 7 5 4,5 4

— — —

0,7±0,7 0,6±0,2 0,8±0,5 0,7±0,3 7 7 9,5 12,5

27,1 ± 6 , 9 20,0±3,0 18,8±7,9 28,5±3,0

- 0,7 ±0,7 - 3,0±0,4 - 1,0±1,0 + 0,2±0,4 7 8,5 6,5 6,5

4,9 0,5 2,4 3,3

+ 27,1 ± 6,9 + 146 ± 1 5 + 164 ± 3 3 + 181 ± 2 2 + + +

0,7± 2,3± 3,0± 3,2±

0,7 0,1 0,3 0,4

7 7 8 8

F l a v o n 23 Die Kombination von F l a v o n 23 mit O x e d r i n führt zu keiner wesentlichen Veränderung der Blutdrucksenkung. Die negativ chronotrope Wirkung von Flavon 23 wird teilweise aufgehoben, während die Verminderung der Myokarddurchblutung und die negativ inotrope Wirkung teilweise und

Kombinationstherapie mit Antiarrhytmika

813

die Veränderung der arterio-venösen p0 2 -Differenz vollständig kompensiert werden. Die Kombination mit D i p y r i d a m o l hat eine stärkere Blutdrucksenkung und eine Verstärkung der negativ inotropen Wirkung zur Folge, wobei die Wirkungsdauer etwa auf das Doppelte verlängert wird. Die Myokarddurchblutung wird verbessert. Ähnlich wie bei der Kombination Ajmalin—Dipyridamol setzt die Wirkung erst nach 3—4 min ein und bewirkt ein schnelleres Erreichen des Ausgangswertes als bei alleiniger Flavon 23-Gabe. Eine Kombination mit N o r a d r e n a l i n vermindert die Blutdrucksenkung durch Flavon 23 beträchtlich. Nach der Applikation kommt es zunächst zu einem kurzzeitigen Blutdruckanstieg, dosisabhängig zwischen 7 und 20% des Ausgangswertes, der von einem geringen Abfall gefolgt ist. Die negativ chronotrope und die inotrope Wirkung von Fla\ jn 23 werden nicht wesentlich beeinflußt, während die Abnahme der Myokarddurchblutung und der arterio-venösen p0 2 -Differenz vollständig kompensiert werden. Die Kombination mit I s o p r e n a l i n führt analog der Kombination Ajmalin-Isoprenalin zu einem plötzlichen starken Blutdruckabfall, der von einem relativ schnellen Anstieg gefolgt ist. Die Herzfrequenz steigt an. Die Abnahme der Myokarddurchblutung durch Flavon 23 wird durch Isoprenalin nicht beeinflußt, während die Verminderung der arterio-venösen p0 2 -Differenz kompensiert wird. Die negativ inotrope Wirkung wird verstärkt, es kommt vereinzelt zu Extrasystolen und zu Arrhythmien. Eine Zusammenfassende Übersicht vermittelt Tab. 4. Prokainamid Prokainamid kombiniert mit O x e d r i n ergibt keine wesentliche Veränderung der blutdrucksenkenden Eigenschaft und der negativ chronotropen Wirkung dieses Antiarrhythmikums. Die Myokarddurchblutungsabnahme, die Abnahme der arterio-venösen p0 2 -Differenz und die negativ inotrope Wirkung von Prokainamid werden durch Oxedrin voll kompensiert. D i p y r i d a m o l bewirkt in Kombination mit Prokainamid einen verstärkten Blutdruckabfall bei gleichzeitig verstärkter negativ chronotroper Wirkung. In höherer Dosis bewirkt Dipyridamol eine deutliche Zunahme der Myokarddurchblutung. Die Wirkungsdauer ist wesentlich verlängert. N o r a d r e n a l i n hebt die blutdrucksenkende Wirkung des Prokainamids auf und führt zu einem Blutdruckanstieg, der u. U. nach 1 —2 min von einem geringen Abfall gefolgt sein kann. Die negativ chronotrope Wirkung wird nicht wesentlich beeinflußt. Die Myokarddurchblutung wird durch Noradrenalin normalisiert, die negativ inotrope Wirkung von Prokainamid verstärkt. I s o p r e n a l i n hat wie bei den bisher beschriebenen Kombinationen eine Verstärkung des blutdrucksenkenden Effektes bei gleichzeitiger Frequenzerhöhung zur Folge. Die Myokarddurchblutungsänderung und die Änderung der arterio-venösen p0 2 -Differenz durch Prokainamid wird durch Iso-

814

A. GRISK, D .

STREMMEL

Tabelle 4 Änderungen des arteriellen Mitteldruckes (BD), der Herzfrequenz (HF), der Myokarddurchblutung (MD), der Kontraktionsamplitude des Herzens (KA), der Durchblutung der Skelettmuskulatur (SD), der arterio-venösen p0 2 -Differenz (pOa). Angaben in Prozent des Ausgangswertes mit Standardabweichung, der durchschnittlichen Wirkungsdauer (WD) in min. 1 mg/kg Flavon 23 in Kombination mit Oxedrin 0 Hg/kg (a), 40 ng/kg (b), 80 (ig/kg (c) und 160 Hg/kg (d) bzw. mit Dipyridamol 0 Hg/kg (a), SO (ig/kg (b), 100 M-g/kg (c) und 200 Hg/kg (d) bzw. mit Noradrenalin 0 Hg/kg (a), 0,5 Hg/kg (b), 1 ng/kg (c) und 2 ng/kg (d) bzw. mit Isoprenalin 0 Hg/kg (a), 1 (ig/kg (b), 2 (J-g/kg (c) und 4 [¿g/kg (d) Kombination Flavon 23 + Oxedrin

Dipyridamol

Noradrenalin

Isoprenalin

BD

a b c d

-24,3±4,0 -20,3 ±4,4 -21,5±4,5 -20,3±3,6

-24,3 ±4,0 —18,7±1,8 — 23,6±1,4 — 33,2±2,9

— 24,3±4,0 —14,6±1,9 -11,1 ±1,8 - 9,1 ± 1 , 0

— 24,3±4,0 — 36,4±4,4 — 42,8±4,9 — 46,7±4,5

HF

a b c d

-11,6±3,5 - 9,8±1,7 - 7,0±2,9 - 3,7 ± 2 , 1

-11,6±3,5 - 9,5±1,9 — 15,1 ± 3 , 9 -20,1 ±4,6

— -

—11,6±3,5 - 0,4±4,1 + 7,2±0,9 + 10,2±3,2

MD

a b c d

-27,4±5,6 — 15,0±5,0 -- 7 , 0 ± 2 , 5 + 10,0±0,2

— 27,4±5,6 -15,4±4,3 — 9,1 ± 4 , 6 - 4,5±4,3

— 27,4±5,6 — 25,4±14,3 — 11,2±15,1 + 5,8±9,2

— 27,4±5,6 -17,5±2,1 — 24,0±4,0 — 26,5±3,5

KA

a b c d

-

8,4±2,4 7,9±3,4 6,2±l,4 4,3±4,1

- 8,4±2,4 - 4,3±1,9 - 4,5±2,9 —10,8±0,8

-

8,4±2,4 6,7±1,9 6,8±0,4 8,5 ± 2 , 4

- 8,4±2,4 - 9,1 ± 3 , 5 -13,4±2,9 —14,5±4,2

SD

a b c d

+ 25,5±9,0 +16,0±4,4 ±14,0±1,0 0

+ 25,5±9,0

+ 25,5±9,0

+ 25,0±9,0 + 25,0±0,2 + 19,3±2,8 0 ,

po 2

a b c d

-

-

— — —

+ +

WD

a b c d

7,2±3,8 3,8±l,9 1,3±l,0 0 2 4 6 7,5

7,2±3,8 5,6±2,8 6,9±3,3 6,8±4,2 2 6 9,5 11

11,6±3,5 3,4±0,9 6,8±1,1 7,5±1,8

7,2±3,8 1,7±0,1 1,2±0,l 0,2±0,1 2 2,5 2 2

7,2±3,S 1,4±3,9 2,4±2,1 1,0±2,5 2 3 3,5 4

prenalin nicht wesentlich beeinflußt. Die A b n a h m e der K o n t r a k t i o n s amplitude durch P r o k a i n a m i d wird u m das 1 0 — 1 5 fache v e r s t ä r k t . E i n e n genauen Ü b e r b l i c k v e r m i t t e l t T a b . 5. Chinidin D u r c h die K o m b i n a t i o n m i t O x e d r i n wird die durch Chinidin hervorgerufene B l u t d r u c k s e n k u n g und verminderte Myokarddurchblutung nicht

Kombinationstherapie mit Antiarrhytmika

81 5

Tabelle 5 Änderungen des arteriellen Mitteldruckes (BD), der Herzfrequenz (HF), der Myokarddurchblutung (MD), der Kontraktionsamplitude des Herzens (KA), der Durchblutung der Skelettmuskulatur (SD), der arterio-venösen p0 2 -Differenz (p0 2 ). Angaben in Prozent des Ausgangswertes mit Standardabweichung, der durchschnittlichen Wirkungsdauer (WD) in min. 4 mg/kg Prokainamid in Kombination mit Oxedrin 0 l^g/kg (a), 40 H-g/kg (b), 80 Hg/kg (c) und 160 Hg/kg (d) bzw. mit Dipyridamol 0 (ig/kg (a), 50 ng/kg (b), 100 fJ-g/kg (c) und 200 ng/kg (d) bzw. mit Noradrenalin 0 M-g/kg (a), 0,5 [¿g/kg (b), 1 i^g/kg (c) und 2 ng/kg (d) bzw. mit Isoprenalin 0 ng/kg (a), 1 M-g/kg (b), 2 ng/kg (c) und 4 Kg/kg (d) Kombination Prokainamid + Oxedrin BD

HF

MD

a b c d a b c d a b c d

KA

a b c d

SD

a b c d

po2

a b c d

WD

a b c

— — — — — — — — —

•

— —

+

+

Dipyridamol

Noradrenalin

Isoprenalin

7,8 8,4 7,8 3,4

± ± ± ±

3,2 4,1 3,9 0,1

- 7,8 -10,9 — 17,0 -23,5

± ± ± ±

3,2 2,9 5,1 3,8

- 7,8 ± 3,2 + 17,8 ± 1,6 + 23,5 ± 2,9 + 37,8 ± 7,5

- 7,8 -31,7 -36,6 -41,2

± ± ± ±

3,2 4,3 4,7 6,8

9,8 7,8 7,2 5,9

± ± ± ±

2,4 1,8 2,0 0,2

- 9,8 ± - 9,7 ± -13,1 ± — 12,6 ±

2,4 1,9 1,9 3,9

- 9,8 - 7,7 - 5,9 -10,7

± 2,4 ± 2,6 ±4,3 ± 1,8

- 9,8 + 5,5 + 8,2 + 13,6

± ± ± ±

2,4 3,9 4,8 4,9

15,1 5,9 0 0

± ± ± ±

5,2 0,6 1,5 0,7

-15,1 + 1,5 + 8,8 + 10,3

± 5,2 ±1,2 ±3,1 ± 1,4

-15,1 - 4,4 + 5,9 + 10,8

± 5,2 ±3,1 ± 2,9 ± 1,4

-15,1 - 4,3 - 8,8 -16,1

± ± ± i

5,2 4,1 3,2 1,9

1,9 ± 4,2 ± 0 ± 0 ±

1,8 0,6 1,7 0,5

-

1,9 1,9 1,9 2,4

± 1,8 ± 0,3 ± 0,1 ±0,5

- 1,9 - 5,0 - 7,0 -10,7

±1,8 ± 1,0 ± 1,0 ±2,5

- 1,9 -10,3 —16,2 -27,6

± ± ± ±

1,8 2,8 2,7 7,8

3,0 ± 1,5

-

3,0 ± 1,5

+ 3,0 ± 1,5 + 16,5 ± 1,0 + 35,6 ± 4,2 + 64,0 ± 3,0

+ 3,0 +44,3 + 50,9 + 37,5

± ± ± ±

1,5 5,4 8,2 2,1

1,7 0,1 0,2 0,3

-

1,7 1,6 1,5 3,1

-

-

± ± ± ±

0,8 0,7 1,1 3,2

± ± ± ±

5,5 4 5

0,8 0,9 0,1 0,1

± ± ± ±

5,5 6 6

0,8 1,2 1,2 0,2

1,7 0,2 1,4 2,1

± ± ± ±

5,5 1,5 1,5

0,8 0,2 1,2 0,8

1,7 2,3 2,8 4,8

5,5 4,5 5,5

wesentlich verbessert. Die Verminderung der arterio-venösen p0 2 -Differenz und der Kontraktionsamplitude werden teilweise kompensiert. Die Kombination mit D i p y r i d a m o l hat keinen Einfluß auf die Blutdruck- und Frequenzänderung. Die Wirkungsdauer ist verlängert, die Normalisierung des Blutdruckes ist verzögert. Durch Dipyridamol wird die Abnahme der Myokarddurchblutung fast kompensiert, während die

816

A. GRISK, D .

STREMMEL

Tabelle 6 Änderungen des arteriellen Mitteldruckes (BD), der Herzfrequenz (HF), der Myokarddurchblutung (MD), der Kontraktionsamplitude des Herzens (KA), der Durchblutung der Skelettmuskulatur (SD), der arterio-venösen p0 2 -Differenz (p0 2 ). Angaben in Prozent des Ausgangswertes mit Standardabweichung, der durchschnittlichen Wirkungsdauer (WD) in min. 2 mg/kg Chinidin in Kombination mit Oxedrin 0 Hg/kg (a), 40 (ig/kg (b), 8 0 (ig/kg (c) u n d 1 6 0 n g / k g (d) bzw. m i t D i p y r i d a m o l 0 (ig/kg (a), 50 n g / k g (b),

100 (ig/kg (c) und 200 (ig/kg (d) bzw. mit Noradrenalin 0 (ig/kg (a), 0,5 Hg/kg (b), 1 ng/kg (c) und 2 Hg/kg (d) bzw. mit Isoprenalin 0 (ig/kg (a), 1 |xg/kg (b), 2 (i-g/kg (c) und 4 [xg/kg (d) Kombination Chinidin + Oxedrin

Dipyridamol | Noradrenalin

Isoprenalin

BD

a b c d

-28,7 -27,3 -26,5 -28,9

± ± ± ±

5,8 1,9 4,0 8,1

-28,7 -20,1 -23,2 -28,5

± ± ± ±

5,8 3,6 3,9 4,6

-28,7 -15,1 - 9,6 -11,0

± ± ± ±

5,8 4,3 4,1 3,1

-28,7 -40,5 -44,3 -48,8

± ± ± ±

5,8 9,3 7,1 6,5

HF

a b c d

-14,6 - 8,1 - 6,7 - 6,1

± ± ± ±

2,3 2,4 2,4 2,8

-14,6 - 8,1 -11,8 -14,9

± ± ± ±

2,3 4,1 3,9 4,8

-14,6 - 7,9 - 5,6 - 9,8

± ± ± ±

2,3 1,9 0,8 1,7

-14,6 - 0,6 + 4,2 + 7,6

± ± ± ±

2,3 8,3 1,2 3,2

MD

a b c d

-17,7 -14,3 -12,8 -13,4

± ± ± ±

4,0 5,7 7,5 8,6

-17,7 -14,5 - 6,7 + 3,1

± ± ± ±

4,0 4,3 3,5 4,3

— 17,7 ± - 5,3 ± + 1,2 ± + 13,8 ±

4,0 4,9 4,2 1,9

-17,7 - 7,4 -10,8 —12,2

± ± ± ±

4,0 3,5 6,3 11,0

KA

a b c d

-

- 6,6 ± — 11,1 ± -12,1 ± -14,8 ±

3,9 4,1 8,9 4,4

-

3,9 1,2 1,4 2,7

- 6,6 - 4,0 - 5,7 -11,6

± ± ± ±

3,2 1,3 1,9 2,8

SD

a b c d

+ + + +

23,2 55,5 30,0 20,0

± ± ± ±

0,6 5,0 7,0 6,0

+ 23,2 ± 0,6

+ 23,2 ± 0,6 + 28,0 ± 5,2 + 13,1 ± 2,5 + 6,5 ± 6,0

+ 23,2 + 51,2 +45,0 + 51,7

± ± ± ±

0,6 9,6 6,8 8,2

po 2

a b c d

-

8,3 1,8 1,4 1,4

± ± ± ±

5,6 2,0 1,5 1,5

-

—

-

± ± ± ±

5,6 1,2 0,9 1,1

WD

a b c d

6,6 ± 3,9 2,2 ± 3,4 2,5 ± 4,1 ± 3,9

7,5 7 5,5 4

8,3 7,8 8,6 7,5

± 5,6 ± 4,6 ± 2,8 ±4,4

7,5 8,5 11 11

6,6 1,3 3,2 5,3

8,3 1,6 1,9 2,2

± ± ± ±

± ± ± ±

7,5 7 7 8

5,6 0,9 0,7 1,4

8,3 3,7 4,7 6,8

7,5 4 4 4,5

Änderung der arterio-venösen p0 2 -Differenz unbeeinflußt bleibt und die negativ inotrope Wirkung verstärkt wird. Durch N o r a d r e n a l i n kommt es kurzzeitig zu einem Blutdruckanstieg, in höherer Dosierung zwischen 8 — 1 5 % des Ausgangswertes, der von einem geringen Abfall gefolgt ist. Die frequenzsenkende Wirkung ist etwas vermindert, während die Myokarddurchblutung ansteigt. Die durch Chinidin

Kombinationstherapie m i t A n t i a r r h y t m i k a

847

Abb. 1. E i n f l u ß von 2 mg/kg Ajmalin (1. Kurvenschar), 160 Hg/kg Oxedrin (2. Kurvenschar) u n d der gleichzeitigen i.v. Gabe von 2 mg/kg Ajmalin und 160 Hg/kg Oxedrin (3. Kurvenschar) auf den B l u t d r u c k (BD), die Herzfrequenz (HF), die M y o k a r d d u r c h b l u t u n g (MD), die K o n t r a k t i o n s a m p l i t u d e des Herzens (KA), die Skelettmuskeldurchblutung (SD) sowie den arteriellen (a) und den venösen (v) SauerstoffP a r t i a l d r u c k (pOa)

hervorgerufene Verminderung der arterio-venösen p0 2 -Differenz und die negativ inotropen Effekte werden durch Noradrenalin teilweise kompensiert. I s o p r e n a l i n verstärkt in Kombination mit Chinidin den Blutdruckabfall bei gleichzeitiger Erhöhung der Herzfrequenz. Die Myokarddurchblutung wird nicht wesentlich beeinflußt, während die durch Chinidin hervorgerufene Änderung der arterio-venösen p0 2 -Differenz und der Kontraktionsamplitude durch niedere Isoprenalindosen vermindert, durch höhere verstärkt werden. Tab. 6 vermittelt eine genaue Übersicht über die einzelnen Meßwerte.

818

A . GRISK, D . STREMMEL

Ein Beispiel für die Veränderung der registrierten Größen durch ein Antiarrhythmikum und den resultierenden Kombinationseffekt ist in der Abb. 1 dargestellt. 4. Veränderung der Flimmerschwelle Die Flimmerschwelle wurde für die aus den vorangegangenen Untersuchungen ermittelten Kombinationen, bei welchen die Nebenwirkungen des Antiarrhythmikums optimal antagonisiert wurden, bestimmt. Ajmalin in einer Dosis von 2 mg/kg, 1 mg/kg Flavon 23, 4 mg/kg Prokainamid und 2 mg/kg Chinidin erhöhen die Flimmerschwelle des Herzens auf Werte zwischen 195 und 133%- Aj malin und Flavon sind in der angegebenen Dosierung am wirksamsten, 80 [xg/kg Oxedrin, 200 ¡xg/kg Dipyridamol, 1 (ig/kg Noradrenalin und 1 (Wg/kg Isoprenalin vermindern fast einheitlich die Flimmerschwelle um etwa 10% des Ausgangswertes. In Kombination vermindern die verwendeten Präparate die Flimmerschwelle, die durch die Antiarrhythmika erhöht wurde deutlich aber in unterschiedlicher Stärke. Einen genauen Überblick vermittelt die Tab. 7. Tabelle 7 Veränderungen der Flimmerschwelle d u r c h Ajmalin, F l a v o n 23, P r o k a i n a m i d u n d Chinidin sowie deren K o m b i n a t i o n e n m i t Oxedrin, Dipyridamol, Noradrenalin u n d Isoprenalin. Die W e r t e sind in P r o z e n t des Ausgangswertes ( = 100%) angegeben. (Felder m i t F e t t d r u c k b e d e u t e n u n t e r Berücksichtigung der u n t e r s u c h t e n Kreislaufgrößen geeignete Kombinationen) Antiarrhythmika u n d Dosis

Kombination mit -

100

Oxedrin 80 ng/kg

Dipyridamol 200 ng/kg

Noradrenalin 1 Hg/kg

Isoprenalin 1 (ig/kg

93 ±

4

91 ±

9

195 ± 20 152 ± 6

172 ±

4

110 ±

7

125 ± 12

F l a v o n 23 1 mg/kg

158 ± 11 126 ± 4

128 ±

5

118 ±

2

125 ±

8

Prokainamid 4 mg/kg

133 ± 10 1 1 1 ± 2

125 ± 10

127 i

11

109 ±

2

Chinidin 2 mg/kg

135 ±

133 ± 17

113 ±

2

—

7 109 ± 2

-H

90 ± 3

Ajmalin 2 mg/kg

90 ±

3

Diskussion

In allen von uns geprüften Dosierungen wurden der Blutdruck, die Herzkraft, die Herzfrequenz, die Durchblutung des Myokards und der Sauerstoffverbrauch durch die antiarrhythmisch wirkenden Substanzen dosisabhängig gesenkt. Die einzelnen Verbindungen unterschieden sich dabei hauptsächlich in der Wirkungsdauer, in geringerem Grade auch in der

Kombinationstherapie mit Antiarrhytmika

819

Wirkungsintensität. Die starken blutdrucksenkenden Eigenschaften können sicherlich als Folge der depressiven Herzwirkungen einerseits und direkter gefäßdilatatorischer Effekte andererseits angesehen werden. Die mit der Blutdrucksenkung parallel ansteigende Durchblutung der Extremitätenmuskulatur unterstützt diese Annahme. Die Abnahme der Myokarddurchblutung ist hauptsächlich auf eine druckpassive Verminderung der Koronardurchblutung zurückzuführen, da diese stark vom arteriellen Mitteldruck beeinflußt wird [19, 20]. Die allgemeine Verminderung des Stoffwechsels durch diese Substanzen [1, 21 ] kann den Effekt noch unterstützen, weil auf diese Weise die nutritionsbedingte Beeinflussung der Koronarien weitgehend reduziert wird. Übereinstimmend mit den Angaben anderer Autoren führen alle Verbindungen zu einer Reduzierung der Herzkraft. Das trifft auch für das Aj malin zu, von dem K L E I N S O R G E und S T R A U B I N G [22] am isolierten Warmblüterherzen früher eine positiv inotrope Wirkung beschrieben. Die Sauerstoffutilisation in der Peripherie nimmt ab. Die angegebenen Intensitäten korrelieren mit in vitro-Versuchen von M I L A N I [21] und G R I S K und S C H E L E R [23]- Betrachtet man bezüglich der depressorischen Wirkungen der Antiarrhythmika die zur Kombination empfohlenen Sympathikomimetika, so ergibt sich gleichfalls eine mit unserer Technik weitgehende Übereinstimmung eigener Versuchsergebnisse mit den Daten der Literatur. Während Oxedrin und Isoprenalin in kleinen Dosen die Myokarddurchblutung nicht beeinflussen, wird sie durch Noradrenalin deutlich gesteigert. In unseren Untersuchungen überdauerte die Verstärkung der Myokarddurchblutung den blutdrucksteigernden Effekt des Noradrenalins um einige Minuten. Diese Steigerung ist sicher nicht nur eine Folge der Blutdruckerhöhung, sondern auch eines gesteigerten Stoffwechsels [24]. Der stoffwechselsteigernde Effekt der Sympathikomimetika wird durch die Zunahme der arterio-venösen p0 2 -Differenz verdeutlicht. Unbekannt war uns bisher die initiale, kurzzeitige, dosisabhängige negativ inotrope Wirkung des Noradrenalins, die regelmäßig von der positiv inotropen Wirkung abgelöst wurde. Wir glauben, daß es sich hierbei ähnlich der noradrenalinbedingten Bradykardie um eine gegenregulatorische Maßnahme des Organismus handeln könnte. GERLACH et al. [25] berichten, daß die Dipyridamolwirkung am Herzen wahrscheinlich über einen Adenosinanstau im Myokard zustandekommt. Die Hinweise von V E R S P R I L L E [26] über die negativ chronotropen Einflüsse von Adenosinderivaten am isolierten Herzen waren für uns u. a. Anlaß, das Dipyridamol in unsere Kombinationsuntersuchungen mit einzubeziehen. Wir konnten feststellen, daß Oxedrin, Noradrenalin und auch Dipyridamol bei alleiniger Gabe solche Eigenschaften aufweisen, auf Grund derer sie sich für die beabsichtigten Kombinationsversuche eignen, während Isoprenalin auf Grund seiner starken blutdrucksenkenden Wirkung kaum brauchbar sein dürfte. In der Wirkungsweise der einzelnen Antiarrhythmika scheinen gewisse Unterschiede zu bestehen, die bei den Kombinationsversuchen deutlicher werden. Die negativ inotrope Wirkung, die Verminderung der Myokarddurchblutung und die stoffwechseldepresso-

820

A. GRISK, D . STREMMEL

rischen Effekte werden durch Oxedrin teilweise oder vollständig kompensiert. Die Blutdrucksenkung nach Gabe der einzelnen Antiarrhythmika und die chronotropen Wirkungen werden durch dieses Sympathikomimetikum nur unwesentlich verändert. Der Ausgleich der depressorischen Wirkungen der Antiarrhythmika durch Oxedrin geht jedoch auf Kosten der erreichten Flimmerschwellenerhöhung. Sie sinkt bei Zugabe von 80 ¡xg/kg Oxedrin zu den Standarddosen der Antiarrhythmika in jedem Falle um konstant 20%. Noradrenalin wirkt ähnlich dem Oxedrin. Es hebt die blutdrucksenkende Wirkung der Antiarrhythmika auf, doch auf Grund seiner kurzen Wirkungsdauer kommt es später wieder zu einer Blutdrucksenkung. Die Verminderung der Myokarddurchblutung wird voll kompensiert. Die inotrope Wirkung und die Veränderung der arterio-venösen p0 2 -Substanz werden teilweise oder vollständig aufgehoben. Die Flimmerschwelle wird unterschiedlich stark beeinflußt: sie ist wenig verändert beim Prokainamid, unverändert beim Chinidin, jedoch zu 25 bzw. 40% beim Flavon 23 bzw. Ajmalin reduziert. Die Kombination mit Isoprenalin zeigt weniger günstige Effekte. Die Blutdrucksenkung wird in der Regel verstärkt, was sich auch nachteilig auf die Myokarddurchblutung auswirkt. Die bradykardisierende Wirkung der Antiarrhythmika wird durch dieses /S-Adrenergikum aufgehoben, in höheren Dosen kommt es sogar zur Tachykardie. Das Isoprenalin kompensiert nur die depressorischen Wirkungen des Ajmalins, nicht aber die der übrigen Verbindungen. Vereinzelt konnten wir Überleitungsstörungen und Arrhythmien beobachten. In der Steigerung der Kaliumpermeabilität der Herzmuskelzelle muß eine Voraussetzung für die Auslösung von Flimmern gesehen werden. Die Antiarrhythmika sind in der Lage, den Kalium-Efflux, der während der Fibrillation 3—4mal größer ist als bei spontan schlagendem Herzen [27] durch ihre membranabdichtenden Eigenschaften zu reduzieren. Ionenaustauschversuche zeigten, daß die Fibrillation beginnt, wenn der intrazelluläre Kaliumverlust und die Natriumaufnahme kritische Werte erreichen. Primär liegt eine Hemmung der Natriumaufnahme vor. Nach derzeitigen elektrophysiologischen Vorstellungen scheint der Steilheit des Natriumgradienten zwischen dem Extrazellulärraum und dem Inneren der Faser die absolute Erhöhung des Aktionspotentials (Overshoot) zu bedingen. Diesbezüglich ist die Wirkung der Katecholamine bedeutungsvoll. Sie führen trotz erniedrigten Aktionspotentials und reduzierter Steilheit des Anstiegspotentials in einem kaliumreichen Milieu zu einer Erhöhung des Overshoot und machen damit das Herzgewebe „kaliumfest" [28]. Vom gleichen Autor wird deshalb eine therapeutische Verarmung des Herzgewebes an Katecholaminen zur Normalisierung des gestörten Rhythmus abgelehnt, wie es z. B. von M A C L E O D und R E Y N O L D S [29] für das Kammerflimmern im Tierversuch oder von M O D E L L und H U S S A R [ 3 0 ] für das Vorhofflimmern beim Menschen versucht wurde. Unter Berücksichtigung dieser Befunde ergab die Testung mit den Kombinationen kein einheitliches Verhalten. Während Oxedrin die Flimmerschwelle aller Antiarrhythmika um den

Kombinationstherapie mit Antiarrhytmika

821

gleichen im Hinblick auf die erreichten Vorteile vielleicht noch vertretbaren Betrag senkt, verhält sich das Noradrenalin gegenüber den einzelnen Antiarrhythmika sehr unterschiedlich. Theoretisch käme es nur für die Kombination mit dem Chinidin oder Prokainamid, kaum bzw. gar nicht mit dem Flavon 23 oder Ajmalin in Frage. Die Ergebnisse mit den Isoproterenolkombinationen lassen die gleiche Problematik erkennen, wie sie von GOTTSEGEN [6] für die Ratte und die isolierten Kaninchenvorhöfe beschrieben wurden. Sie dürften sich kaum praktisch verwerten lassen. Dipyridamol bewirkt in allen Kombinationen eine deutliche Verlängerung der Wirkungsdauer der einzelnen Antiarrhythmika bei Senkung der Intensität um 8—18%. Während ihre blutdrucksenkenden und negativ chronotropen Effekte deutlich verstärkt werden, wird die Myokarddurchblutung nach einer gewissen Latenz, die sich aus dem Wirkungsmechanismus erklärt [25], wieder normalisiert. Die übrigen Wirkungen der Antiarrhythmika werden hierbei nur unwesentlich beeinflußt. Die Erweiterung der Serie der untersuchten Sympathikomimetika um einen typisch koronardilatierenden Stoff, dem Dipyridamol, sollte eine Entscheidung darüber ermöglichen, in welchem Grade die verwendeten Sympathikomimetika durch ihre Koronaraktivität zur Beseitigung der Nebenwirkungen der Antiarrhythmika beitragen. Trotzdem das Dipyridamol in den Kombinationen, das Chinidin ausgenommen, die Blutdrucksenkung weiter verstärkt, nimmt die Reduktion der Koronardurchblutung ab. Die zwar nur in der Peripherie gemessene Sauerstoffutilisation bleibt unverändert. Mit einer gewissen Berechtigung darf man ein ähnliches Verhalten für den Herzmuskel annehmen. Damit wäre eine solche Kombination sinnvoll. Berücksichtigt man aber darüber hinaus ihre Auswirkungen auf die Herzkraft, einer sowohl mit der Durchblutung wie dem Sauerstoffverbrauch in Zusammenhang stehenden Größe, so findet man allerdings nur für das Flavon 23 und das Prokainamid einen entsprechenden günstigen Einfluß. Beim Ajmalin und Chinidin kommt es zur weiteren dosisabhängigen Reduktion der Herzkraft. Alleinige Verbesserung der Durchblutung und scheinbar normalisierte Sauerstoffutilisation sind also nicht gleichbedeutend mit der vollen Kompensation der depressorischen Wirkung von Antiarrhythmika. Auch diese Kombinationsversuche zeigen die Möglichkeit auf, die qualitativ gleichen Wirkungen der Antiarrhythmika feiner zu differenzieren, und sie könnten der Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen sein. Einschränkend muß für das Unvermögen, die günstigen Ergebnisse der Literatur voll bestätigen zu können, erwähnt werden, daß nicht ein identischer pathophysiologischer Zustand zugrunde gelegt wurde. Dieser wäre insbesondere für die Kombinationsversuche mit Sympathikomimetika eher dann gegeben, wenn ein gewisses Defizit an endogenen sympathischen Überträgerstoffen bestünde. Unter solchen Voraussetzungen scheint es uns lohnenswert, die klinischen Erfahrungen noch einmal im Tierexperiment zu prüfen. Als positives Ergebnis dieser Untersuchungen kann man herausstellen, daß ein ausreichender Ausgleich depressori'scher Wirkungen von Antiarrhythmika

822

A . GRISK, D . STREMMEL

mit fehlender oder nicht größerer Senkung der erhöhten Flimmerschwelle als 20% durch die Kombinationen Prokainamid -f- Noradrenalin, Chinidin + Noradrenalin, Aj malin + Oxedrin, Flavon 23 + Dipyridamol und Prokainamid + Dipyridamol erreicht wird. Die geeigneten Kombinationen sind in Tab. 7 durch Fettdruck herausgestellt. Literatur [1] U Y E K I , E . M . ,

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Summary A. GRISK and D. STREMMEL : Studies on the possibility of influencing the circulationdepressoric effects of bradycardyzing drugs The antiarrhythmics, ajmaline, quinidine, flavone-7-oxyacetic-y-cyclohexylaminopropylamide (flavone 23) and procainamide were tested alone and in combination

823

Kombinationstherapie mit Antiarrhytmika

with noradrenalin, isoprenalin, oxedrine and dipyridamol, for their action on heart rate, cardiac power, myocardial blood flow, blood flow of skeletal muscles and o x y g e n utilization on narcotized cats. T h e known depressoric effects of the substances could be compensated to a v a r y i n g degree. A sufficient compensation without a decrease of the drug-enhanced threshold of flitter was achieved only b y the combinations procainamide + noradrenalin, quinidine + noradrenalin, ajmaline + oxedrine, flav o n e 23 + dipyridamol and procainamide + dipyridamol. This combination pattern suggests that the antiarrhythmic action must be caused b y different mechanisms.

Pe3MMe A . T p H C K H JH. C T p e M M e J I b : McCJieHOBaHHH O B03M0HKH0CTH BJ1HHHHH H a HenpeccopHbie siJxjpeKTbi, Bbi3BaHHbie 6 p a H H K a p n H 3 H p y i o m H M H B e m e c T B a M H EbiJin iiccjienoBaHM aHTiiappHTMHHecKHe cpencTBa aiiMajiHH, XHHHHHH, H3Ma n p i i paöoTe c aHTH-reM0JiH3aT-cHB0p0TKaMH KPOJIHKOB BHHManne oSpaTHjin n a ceßfl npemiiiHTaiiHOHHbie peaKUHH laKHte co6pa3uaMH HejioBenecKoii CHBOPOTKH. E h j i h nojiyneHH npeiiHiiiiTaTLi c 6ojiee 5 0 % HCCJieHOBamibix HCJiOBe'iecKHX CBIBOPOTOK B pa3JIHHHBIX KOHUeHTpaiJHHX. OflHII H3 06napy>KeHHMX (6eiI3HHHH-nOJIOMKHTejIbllblX) aHTHreHOB 6bIJI HJieHTH(j)HHHpOBaH KaK Hb/Hp-KOMIlJieKC. AIITHc b i B o p o x K H n p e n n o H T H T e j i b H o r e a r a p y i o T c H p - 2 - n a c T B i o . flße H3 H c n 0 J i i > 3 0 B a H Hbix aHTHCbiBopoTOK noKa3ajiH nonojiHHTenbHbie npeuHiiHTanHH c pnnoM 06pa3ijoB CWBOPOTOK ( 2 9 % ) . Haitnennbill anTHren B HMMyno3JieKTpo$ope3e ona3bmaeTCH B oßjiacTH I g A . reHeTHiecKaa HanpaBJienHOCTb 3Toro anTHreHa ne 6biJia oSnapyHiena. Y HByx H3 1 7 3 o6pa3ijoB cbiBopoTon onHoro ceMeiicTBeHHoro MaTepHajia ycTaHOBJieH naJibHeHuinii aHTHren B o S j i a c r a IgA. OScymnaeTc« Bonpoc o MexaHH3MC nMMyHH3aumi c 06pa30BanHeM aHTHTeji npoTHB H b / H p KOMnneKca h npoTHB anTHrenoB B oßjiacTH raMMa-r.noöy.yimia nyTeM BBeneiiHH reM0JiH3aTa.

Acta biol. med. germ., Band 20, Seite 845 — 861 (1968) Aus dem Institut für Pharmakologie und Toxikologie der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald (Direktor: Prof. Dr. W. S C H E L E R )

Tierexperimentelle Untersuchung zur Frakturheilung bei unterschiedlichem Behandlungsmodus L.

HERRMANN1

(Eingegangen am 9. 5. 1967)2

Zusammenfassung An Ratten wurde der Einfluß unterschiedlicher Behandlungsmethoden auf den Regenerationsprozeß der Knochenbruchheilung untersucht. Die Fraktur wurde in der Schaftmitte der linken Tibia gesetzt. Innerhalb der konservativ behandelten Serie wurden folgende Behandlungsgruppen differenziert: (a) Spontanverlauf ohne Therapie; (b) Reposition und Schienung. Zur operativ behandelten Serie rechneten (c) Marknagelung der Fraktur; (d) Knochenschienung mit Drahtumschlingung. Aus den Ergebnissen geht hervor: 1. Nach der Fraktur setzt eine Erniedrigung des Albumin-Globulin-Quotienten ein. E r erreicht bei der konservativ behandelten Serie am 3. Tag sein Minimum und nach 4 Wochen wieder die Norm. Bei der operativen Serie ist die Senkung stärker, das Minimum liegt um den 14. Tag und nach 6 Wochen ist die Norm noch nicht wieder erreicht. 2. Die 45 Ca 2+ - bzw. 3 2 P04~-Aufnahme des Fraktur- und der nicht frakturierten Knochen der hinteren Extremitäten ist ein zuverlässiges Maß für die Intensität der Regenerations- und Umbauprozesse im Knochen während des Heilungsverlaufs. (a) In den ersten Tagen nach der Fraktur erfolgt ein starker 15Ca- und 3 2 P-Einbau in den Fraktur- wie den Vergleichsknochen. Er sinkt nach der 1. Woche in den nicht frakturierten Knochen unter die Norm und nimmt im Frakturknochen etwa bis zur 4. Woche noch ständig zu, um schließlich wieder abzuklingen. (b) Bei den konservativ behandelten Tieren sind diese Bewegungen der Mineralaufnahme ausgeglichener und tendieren schneller zur Norm als bei der operativ behandelten Gruppe. Bei dieser ist die Reparationsphase um 10—14 Tage gegenüber den konservativ behandelten Tieren verzögert. 3. Während der Knochenbruchheilung demineralisieren die nicht gebrochenen Knochen der hinteren Extremitäten, was zu einer Verminderung ihrer Bruchfestigkeit führt. Die Stabilität dieser Vergleichsknochen nimmt in der Reihenfolge operative Gruppe — konservative Gruppe ab. 1 2

Diese Arbeit entstand während einer Hospitation im oben genannten Institut Nach Revision am 16. 1. 1968

846

L.

HERRMANN

Einführung

Die Knochenneubildung ist das Ergebnis des Zusammenwirkens komplizierter biologischer und chemischer Prozesse, bei denen sich zwei Phasen besonders unterscheiden lassen: 1. Das Entstehen der organischen Knochenmatrix mit ihrer von den Osteozyten gebildeten Interzellularsubstanz. Dieser Aufbau vollzieht sich auf der Grundlage der Eiweißsynthese. 2. Die Mineralisationsphase. In dieser wird durch den Einbau knochenspezifischer anorganischer Salze die Bildung von neuer Hartsubstanz vollzogen. Dieser Vorgang spielt für die Patho-Physiologie und -Genese der gestörten Knochenneubildung eine große Rolle. So kann die Osteogenese ausbleiben, wenn trotz des Aufbaues einer verknöcherungsbereiten Matrix die Mineralisationsphase, wie z. B. bei der Rachitis, krankhaft beeinflußt ist, oder wenn trotz ungestörter Mineralisationsphase die Knochenmatrix sich nicht so weit ausdifferenziert, daß Kalzium- und Phosphationen in hohen lokalen Konzentrationen angereichert werden können („lokaler Faktor" [1]). Zur normalen Frakturheilung gehört eine störungsfreie Eiweißsynthese mit nachfolgender Mineralisation. Die Differenzierung des Eiweißmetabolismus mit Hilfe der Papierelektrophorese [2 — 4] erwies sich auch als brauchbare Methode, um die Veränderungen des Eiweißbildes während der Frakturheilung nachzuweisen (tierexperimentell: [5]; klinisch: [6, 7, 8, 9]). Alle Autoren kamen zu dem Ergebnis, daß frakturbedingte Abweichungen des Eiweißbildes vorhanden sind, die zunächst mit einem Absinken der «-Globuline einhergehen; auch bestand eine Abhängigkeit des Ausmaßes der Eiweißverschiebungen von der Schwere des Traumas. Dieser Zusammenhang wurde als nicht spezifisch für die Frakturheilung bezeichnet [6]. Durch die Anwendung der Tracer-Methodik mit radioaktivem Phosphor und Kalzium [10, 11] konnten neue Erkenntnisse auf dem Gebiete des knochenspezifischen Stoffwechsels einschließlich der Mineralisationsphase gewonnen werden. Bereits in den ersten Veröffentlichungen aus dem anglo-amerikanischen Schrifttum [12—14] wurde übereinstimmend festgestellt, daß sich das Skeletsystem differenziert am Mineralisationsprozeß beteiligt. Eine gesteigerte Aufnahmefähigkeit für markiertes Ca und P fand sich an allen spongiösen Metaphysen, in den Wachstumszonen des Röhrenknochens, im Kallus sowie subperiostal und endostal, während der Diaphysenknochen nur wenig Isotopenmaterial inkorporierte. Die Mineralisationsintensität war abhängig vom Aufbau und der biologischen Funktion des Skeletteiles. Dieser Nachweis konnte erbracht werden, als man den regulierenden Einfluß des Parathormons auf das Skelet zur Abdeckung des Mineralbedarfes studierte [1], Aber auch bei den osteogenetischen Prozessen aller Art, wie Wachstum und Reifung des Slceletes, Frakturheilung oder bei der Osteoporose und der Malazie sowie der Rachitisgenese [15 — 17], stand die Intensität des regeneratorischen Geschehens mit den Veränderungen im Konzentrationsablauf von 45 Ca und 3 2 P in Verbindung.

Faßt man die Veränderungen im Eiweißbild und im Konzentrationsablauf als Reaktion des Organismus auf das Frakturgeschehen auf, so erhebt sich die Frage, ob nicht auch die besonderen Behandlungsbedingungen sich auf die Inkorporation der Mineralien oder die Bildung der organischen Matrix

Analytik der Frakturheilung

847

auswirken; darunter fallen in erster Linie die unterschiedlichen konservativen und operativen Methoden der Frakturbehandlung. In der vorliegenden Arbeit wurden diese Fragen einer eingehenden Prüfung unterzogen. Als Ergänzung fand neben der Auswertung der Mineralogramme und Elektropherogramme eine Bestimmung der Bruchfestigkeit der nicht frakturierten Vergleichsknochen statt. Diese Untersuchungen stellen trotz einiger Vorbehalte für den Knochenbruchbehandler eine anschauliche Wertbestimmung dar und lassen Rückschlüsse auf die Auswirkungen des Regenerationsprozesses auf das Gesamtskelet zu. Methodik 1. Tiermaterial Im Experiment standen 140 ca. 4 Monate alte Wistar-Ratten männlichen Geschlechtes mit einem Ausgangsgewicht von 206 i 26 g. Bei einheitlicher standardisierter Ernährung wurde der Wasserbedarf durch Mohrrübenverfütterung abgedeckt. 2.

Frakturierung

Bei den Tieren der Frakturserien wurde in leichter Äthernarkose eine typische Querfraktur in Schaftmitte der linken Tibia gesetzt. J.

Behandlung

Die Tiere wurden in 10 Kollektiven zu je 14 Tieren zusammengefaßt. Das erste diente als Kontrolle. Bei weiteren 4 Serien wurde nach Frakturierung des linken Unterschenkels nach folgenden Gesichtspunkten unterschieden: a) Fraktur ohne Behandlung. Hierbei wurde die Heilung dem Selbstlauf überlassen. b) Fraktur reponiert und geschient. Nach der Frakturierung wurde eine manuelle Reposition mit Röntgenkontrolle vorgenommen. Als Schienung diente eine für diesen Zweck angefertigte Plastikhülse, die durch einige Knopfnähte an der Haut des Tieres befestigt wurde. c) Fraktur mit Marknagelung. Nach der Frakturierung wurde eine intramedulläre Osteosynthese analog der KüNTSCHERschen Marknagelung ausgeführt. d) Fraktur mit Metallschiene und Drahtumschlingung. Nach der Frakturierung wurde die Fraktur operativ mit einer Spezialschiene stabilisiert und proximal und distal mit je einer Drahtumschlingung fixiert. Zur Beurteilung der Frakturheilung diente die Zusammenfassung der Frakturserien in zwei Gruppen: Konservative Behandlung: Gruppen a) und b). Operative Behandlung: Gruppen c) und d). Von allen Versuchsserien wurde je ein Tierpaar am 3., 7., 10., 14., 21., 28. und 42. Tage getötet, so daß die Ergebnisse der Kontroll- und Frakturserien in 7 verschiedenen Zeitabschnitten registriert werden konnten. 4.

Untersuchungsmethoden

P a p i e r e l e k t r o p h o r e s e , B e s t i m m u n g v o n G e s a m t s e r u m e i w e i ß und des Albumin-Globulin-Quotienten: Zur Papierelektrophorese diente die Apparatur der Fa. V E B Carl Zeiß, Jena, mit der Papiersorte FN3, mittelschwach. Als Pufferlösung kam ein Barbital-Azetat-Puffer

848

L.

HERRMANN

(pH = 9,0, ¡x = 0,06) zur Anwendung. Das Rattenserum wurde mit Pufferlösung verdünnt (0,1 ml Puffer + 0,05 ml Serum), auf das trockene, in den Rahmen eingespannte Papier aufgetragen und mit Pufferlösung besprüht. Die Laufzeit betrug 16 Std. bei einer Spannung von 250 V. Nach Trocknung der Streifen erfolgte die Fixierung des Eiweißes mit einem Methanol-Eisessig-Gemisch. Die Auswertung geschah mit dem automatischen Extinktions-Registriergerät mit Integration E r i 10 (Spalt = 5, Farbfilter = 1, Bereich = 0,8). Durch Ausziehen der GAüssschen Kurven wurde der prozentuale Anteil der Albumine und Globuline ermittelt und der Albumin-GlobulinQuotient berechnet. Zur Bestimmung des Gesamtserumeiweißes diente die BiuretReaktion [18]. T r a c e r - V e r s u c h e m i t 45Ca2+ und 32PO|" Zur Messung der Einbaubaurate von Kalzium und Phosphat wurden das Dinatriumhydrogenphosphat (Na 2 H 3 2 P0 4 ) und das Kalziumchlorid ( 45 CaCl 2 ) eingesetzt. Beide Isotope zerfallen unter Aussendung von j3-Strahlen und besitzen eine Halbwertszeit von 14,1 Tagen ( 3 2 P) bzw. 152 Tagen ( 15 Ca) [19]. Die radioaktive Strahlung wurde mit dem Strahlungsmeßplatz Typ Va-M-160 ( V E B Vakutronik, Dresden) elektronisch registriert. Methodische Fragen, wie die Dosierung, wurden in Vorversuchen geklärt. Die Experimente wurden einheitlich mit folgender Methodik durchgeführt: Jedes Tier erhielt 5 Tage vor der Tötung i.p. 1 ml einer mit physiologischer Kochsalzlösung verdünnten 15 CaCl 2 - bzw. Na 2 H 3 2 P0 4 -Lösung, die eine Aktivität von 10 (xC aufwies. Die Tiere, die bereits am 3. Tage getötet wurden, bekamen die Injektion zu Beginn des Versuches. Die Lösungen wurden laufend auf ihren Aktivitätsgehalt kontrolliert und entsprechend dem Exponentialgesetz des radioaktiven Zerfalls korrigiert. Nach der Tötung der Versuchstiere erfolgte die Exartikulation beider hinterer E x t r e mitäten im Hüftgelenk; nach Skeletierung von Femur und Tibia wurde die Stabilitätsbestimmung, wie nachfolgend beschrieben, vorgenommen; anschließend dreistündiges Ausglühen der Knochen im Muffelofen bei ca. 900°. Der so von organischen Bestandteilen befreite Ober- und Unterschenkelknochen wurde in 6 Segmente zerlegt (Abb. 1): 1. Segment = proximale Femurepiphyse; 2. = Femurdiaphyse; 3. = distale Femurepiphyse; 4. = proximale Tibiaepiphyse; 5- = Tibiadiaphyse; 6. = distale Tibiaepiphyse. Die spezifische Impulsrate wurde auf 1 mg Knochensubstanz bezogen und das arithmetische Mittel aus drei Impulszahlmessungen unter Berücksichtigung der Zerfallskonstante berechnet. Die relative Isotopenabsorption stellt die anteilmäßige Isotopenkonzentration eines bestimmten Organes zu einer ideal gedachten Isotopenkonzentration des Gesamtkörpers bei gleichmäßiger Verteilung des Isotopes dar [19]. In vorliegender Arbeit ist die relative Isotopenabsorption der einzelnen Knochensegmente ins Verhältnis zur linken bzw. rechten hinteren Gesamtextremität gesetzt. Tab. 1 gibt als methodisches Beispiel die einem Mineralogramm zugrunde liegenden Einzelmeßwerte, den experimentellen und korrigierten Mittelwert, die spezifische Impulsrate und die Werte der relativen Isotopenabsorption in den einzelnen Knochenabschnitten 1—6 wieder. B e s t i m m u n g der m e c h a n i s c h e n S t a b i l i t ä t Die Bruchfestigkeit des Knochens wurde mit einem Gerät bestimmt, das nach dem Prinzip des einarmigen Hebels aufgebaut war. Das freie Ende des Hebels wurde so lange mit Gewichten belastet, bis der Knochen brach. Für den Ober- und Unterschenkel trat der Bruch in einer Varianz von ca. 3 — 8 kg auf. Obwohl es sich um relative Werte handelt, waren die Ergebnisse zuverlässig genug, um die Bruchfestigkeit des gesunden Knochens und deren Veränderungen während der Frakturheilung verfolgen und vergleichen zu können.

Analytik der F r a k t u r h e i l u n g 5. Statistische

Bearbeitung

Die statistische Auswertung erfolgte nach der einschlägigen L i t e r a t u r von bzw. WEBER

849

LINDER

[20]

[21].

Ergebnisse

1. Ausgangswerte

und gesunde

Kontrolltiere

a) P a p i e r e l e k t r o p h o r e s e , G e s a m t s e r u m e i w e i ß u n d A l b u m i n Globulin-Quotient Das Elektropherogramm aller 140 Versuchstiere zu Beginn des Experimentes bot das bekannte normale Bild. Die Werte für die relative Wanderungsgeschwindigkeit stimmten mit den Angaben der Literatur [22] überein. Bei der mit unserer Methodik vorgenommenen prozentualen Differenzierung der Eiweißfraktionen lagen die Albuminwerte etwas niedriger bei einer geringen Steigerung der «^Globuline. Der durchschnittliche Albumin-Globulin-Quotient betrug 0,45 ± 0,22. Das Gesamteiweiß belief sich auf 8,9 ± 1,3 g%Der Albumin-Globulin-Quotient der Serie gesunder Kontrolltiere (n = 14) lag bei 0,42 ±0,17. Die Konzentration des Serumeiweißes betrug 9,6 ±4,2 g%. b) A b s o r p t i o n v o n

45

Ca u n d

32

P

Die durchschnittliche Gesamtaufnahme für den Ober- und Unterschenkel (n = 14) betrug für: 45Ca rechts 1221 ± 426 und links 1214 ± 525 und für 32 P rechts 1137 ± 254 und links 979 ± 139Zwischen rechts und links bestehen demnach keine signifikanten Unterschiede. Diese Feststellung ist im Hinblick auf die Rechts-Links-Differenz der Frakturserien notwendig. In allen Mineralogrammen (siehe Tab. 1 und Abb. 1) bestand in den Knochenabschnitten 1—6 bei den gesunden Tieren eine unterschiedlich starke Aufnahme von markiertem Ca und P. Die höchste Einbaurate war in der proximalen Tibiaepiphyse (Abschnitt 4) vorhanden; ihr folgte die distale Femurepiphyse (Abschnitt 3)- Die niedrigsten Konzentrationen fanden sich in den Knochenabschnitten 2, 5 und 6, der Femur- und Tibiadiaphyse und der

Abb. 1. Relative I s o t o p e n a b s o r p t i o n der Segmente 1 — 6 (Tier A,Ca und A,P). Kontrollserie. R e c h t e hintere E x t r e m i t ä t . Die höchste K o n z e n t r a t i o n (Abschnitt 3 u n d 4) findet sich in den Kniegelenk-nahen Segmenten, O Ca, A P

L . HERRMANN

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00

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a

CN

NO CN

B

vt J2 co 5%) und in der zweiten Serie auf 11,2 ± 3,9 g % (P > 5%). b) V e r l a u f d e r A b s o r p t i o n v o n

45

Ca u n d

32

P

U n m i t t e l b a r nach der F r a k t u r steigt die spezifische 4 5 Ca-Isotopenabsorption im Frakturknochen (Ii, Abschnitt 4—6) u n d in den Vergleichsknochen (Ii, Abschnitt 1—3 sowie re, Abschnitt 1—6) in gleicher Weise an. Diese „Initialphase" erreicht um den 7. Tag ihr Maximum (vgl. Abb. 3). Danach ändert sich das Verhalten von F r a k t u r - u n d Vergleichsknochen. Die Isotopenabsorption in der frakturierten Tibia n i m m t noch ständig bis zum 21. Tag zu, erreicht zu diesem Zeitpunkt ihr Maximum u n d nähert sich nach 6 Wochen schon wieder weitgehend dem Ausgangsniveau. Bei den nicht gebrochenen Knochen dagegen wird die mineralisationsintensive Initialphase von einer ständig stärker werdenden H e m m u n g der spezifischen Isotopenabsorption abgelöst. Diese unterschreitet zwischen 2. und 3. Woche den Ausgangswert und sie ist auch noch nach 6 Wochen erniedrigt. U m das gegenläufige Verhalten von F r a k t u r - und Nichtfrakturknochen besser zum Ausdruck zu bringen, wurde die Relation jßQ _

spezifische Isotopenabsorption Ii, Abschnitt 4 — 6 spezifische Isotopenabsorption Ii, Abschnitt 1 — 3 + re, Abschnitt 1 — 6

Analytik der Frakturheilung

gebildet und kurz als Mineralquotient bezeichnet. folgt: Tag 45 32

Ca-Aufnahme P-Aufnahme

853

Sein Verlauf ist wie

0.

3.

7-

10.

14.

21.

28.

42.

1,07 0,90

0,99 0,78

1,07 1,08

1,56 1,58

1,80 2,43

3,09 2 28

2,52 1,85

2,66 1,78

Daraus wird deutlich, daß der frakturbedingte 45 Ca-Einbau um die 3 • Woche sein Maximum erreicht, um dann gegen den 42. Tag allmählich abzufallen (durch Infektion des Bruchgebietes eines Tieres liegt der 6-Wochen-Wert zu hoch). Die 32 P-Absorption verläuft grundsätzlich ähnlich, obwohl feinere Unterschiede zur 45Ca-Aufnähme aus Abb. 3 abgelesen werden können. Sie betreffen Intensität und zeitlichen Ablauf (vgl. auch den Mineralquotienten). c) M e c h a n i s c h e

Stabilität

Als Frakturfolge tritt auch in verschiedenen anderen Knochen — untersucht wurden die langen Röhrenknochen der hinteren Extremitäten — eine Erniedrigung der mechanischen Stabilität ein (Tab. 2). Offenbar muß sie auf eine partielle Déminéralisation bezogen werden. Der unmittelbar der Fraktur benachbarte Ii Oberschenkelknochen war am meisten betroffen. Der Ausgangswert lag bei 7,1 kg. Er sank bei den Tieren ohne Frakturbehandlung auf 5,9 und bei den Tieren mit Reposition und äußerer Schienung der Fraktur auf 5,0 kg. Aber auch an der re Extremität sind solche verminderten Bruchfestigkeiten nachweisbar, ohne dort jedoch die Signifikanzgrenze p < 1 % zu überschreiten. Die Ursache für die Abnahme der mechanischen Stabilität liegt 1) in der frakturbedingten Ruhigstellung der Extremitäten, sei es reflektorisch zur Vermeidung eines Bewegungsschmerzes im Frakturglied wie in der Gruppe a), Tabelle 2 Relative Bruchfestigkeit in kg einiger Knochen während einer konservativen Frakturbehandlung. Zur Mittelung gelangten die Werte für den 3., 7., 10., 14., 21., 28., und 42. Tag nach Fraktur der Ii Tibia Gruppe

n

Knochen re Femur

Ii Femur

re Tibia

Ausgangswerte

14

7,1 ± 1,4

7,1 ± 1,4

5,3 ± 1,1

(a) Fraktur ohne Behandlung (b) Reposition und Schienung

14 14

6,9 ± 1,5 5,8 ± 1,24

5,9 ± 0,8 5,0 ± 1,02

5,2 ± 0,7 4,6 ± 0,2

(a) und (b) gemeinsam

28

6,4 ± 1,4

5,5 ± 1,1

4,9 ± 0,5

Die unterstrichenen Ziffern stellen statisch signifikante Abweichungen zum Ausgangswert dar (p < 1%).

854

L.

HERRMANN

sei es durch die äußere Schienung des Gliedes in der Gruppe b). Diese führt zu einer deutlich stärkeren Stabilitätsabnahme als die temporäre freiwillige Bewegungseinschränkung der Tiere. Zum anderen ist 2) auch der gesteigerte Mineralbedarf des Fraktursegments, wie er auch in der Isotopenabsorption des Frakturknochens sichtbar wird, mitbeteiligt an der Déminéralisation der nichtfrakturierten Vergleichsknochen. j. Die Veränderungen bei der operativen

Frakturbehandlung

Bei diesen 2 Serien (n = 28) bestand die Behandlung der ersten in einer intramedullären Osteosynthese; in der zweiten war die Belastungsfähigkeit mit einer direkt am Knochen angebrachten Metallschiene gewährleistet. Alle Tiere belasteten nach kurzer Zeit das operierte Bein. Bei der Marknagelung trat einmal, bei der operativen Schienenbehandlung zweimal eine vorübergehende Wundinfektion auf ; nur einmal war das Allgemeinbefinden stark beeinträchtigt. a) P a p i e r e l e k t r o p h o r e s e , G e s a m t s e r u m e i w e i ß u n d A l b u m i n Globulin-Quotient In der Abb. 2 ist das Verhalten des Eiweiß-Quotienten der operativ behandelten Tiere wiedergegeben. Der initiale Sturz des Albumin-GlobulinQuotienten von 0,42 auf 0,24 ist deutlich größer als in der konservativ behandelten Gruppe (0,30). Nach einem Anstieg am 7. Tage auf 0,37 erfolgt erneut ein steiler Abfall, der am 10. Tage einen Wert von 0,28 und am 14. Tage einen Extremwert von 0,21 erreicht. Der weitere wechselnde Verlauf läßt am Ende der Beobachtungsperiode einen Anstieg in Richtung des Ausgangswertes erkennen, ohne ihn jedoch auch nur annähernd zu erreichen. Das Gesamteiweiß stieg von 9,6 g% ± 4,2 g% bei der Marknagelung auf 13,3 ± 5,0 g% (P < 5%) und bei der Metallschienung auf 17,0 ± 5,06 g% (P < 1%) an. Der unregelmäßige Kurvenverlauf des Eiweißquotienten der operativ behandelten Gruppe deutet auf einen verstärkten Eiweißmetabolismus während der Frakturheilung hin, wobei bis zum 14. Tage der Streubereich des Ausgangswertes mehrfach zur katabolen Seite hin überschritten wird. b) A b s o r p t i o n v o n

45

Ca u n d 45

32

P

Die spezifische Impulsrate von Ca im Frakturknochen ist bei den operativ behandelten Tieren sowohl in der Initialphas e(zwischen 1 .—10. Tag) als auch nach der 3. Woche der Frakturheilung deutlich höher als bei den konservativ behandelten Tieren (Abb. 3). Die Isotopenabsorption ist in ihrem zeitlichen Verlauf durch eine deutliche Zweigipfligkeit (7. und 28. Tag) gekennzeichnet. In den nichtfrakturierten Vergleichsknochen wird die Initialphase von einer stärkeren Depression der Mineralaufnahme gefolgt ( 2 . - 3 - Woche), die sich später wieder ausgleicht.

855

Analytik der Frakturheilung

Als typische Befunde sind festzustellen: 1. Bei der operativ behandelten Gruppe wird in den Frakturknochen mehr Kalzium aufgenommen als in der konservativ behandelten. 2. Die Isotopenabsorption ist in ihrem zeitlichen Ablauf bei der operativen Behandlung deutlich verzögert. Das Maximum der Kalziumkonzentration tritt erst am 28. Tage auf. 3- Zwar ist in der Abschlußphase die Tendenz zur Rückkehr zum Ausgangswert vorhanden, doch sind am 42. Tage die frakturbedingten Steigerungen der Isotopenabsorption weder für Kalzium noch für Phosphor beendet. 4. Die Mineralquotienten liegen für die operativ behandelten Tiere höher als für die konservative Serie: Tag 45 Ca-Aufnahme 3 3 P-Aufnahme

0.

3.

7-

10.

14.

21.

28.

42.

1,07 0,90

1,19 0,98

1,28 1,60

1,83 2,39

2,89 2,22

4,93 2,68

3,31 2,22

1,86 2,24

c) M e c h a n i s c h e

Stabilität

Auch in dieser Gruppe verloren während der Frakturheilung die Vergleichsknochen an Festigkeit, wie die Werte der Tab. 3 ergeben. Der Abfall war in der operativen Gruppe jeweils geringer als in der konservativ behandelten. Die Ursache dafür dürfte in der schnelleren Belastbarkeit der mechanisch stabilisierten Fraktur zu sehen sein, sodaß der auf Bewegungseinschränkung zu beziehende Anteil der Déminéralisation hierbei geringer ist. Tabelle 3 Relative Bruchfestigkeit in kg hinterer Extremitätenkncchen während einer operativen Frakturbehandlung. Zur Mittelung gelangten die Werte für den 3., 7., 10., 21., 28. und 42. Tag nach Fraktur der Ii Tibia Gruppe

n

Knochen re Femur

Ii Femur

re Tibia 5,3 ± 1,1

Ausgangswerte

14

7,1 ± 1,4

7,1 ± 1,4

(c) Marknagelung (d) Schienung am Knochen

14 14

6,9 ± 1,04 6,5 ± 0,93

5,8 ± 0,89

5,2 ± 0,3

5,5 ± 1,14

4,7 ± 0,2

(c) und (d) gemeinsam

28

6,7 ± 0,98

5,6 ± 1,02

5,0 ± 0,26

Unterstrichene Werte mit p < 1 % signifikant unterschieden von den Ausgangswerten. 56

Acta biol. med. germ., Bd. 2 0 , Heft 6

856

L. HERRMANN

Diskussion

1. Die Veränderungen der Serumeiweißkonzentration und des AlbuminGlobulin-Quotienten erlauben als Routine-Methoden eine gewisse Beurteilung der Frakturheilung. Zwar gestatten sie keine spezifischen Rückschlüsse auf die lokale Situation im Regenerationsprozeß des Knochens, doch zeigen sie deutlich an, ob der Übergang in eine unkomplizierte Reparationsphase erfolgt oder ob allgemeine Störungen der Kallusbildung bestehen. In letzter Zeit hat sich besonders der Arbeitskreis um I S E L I N [9, 2 3 ] mit solchen Problemen befaßt. I S E L I N und B E N O I S T [ 2 3 ] unterscheiden bei der Frakturheilung 4 Phasen, die sich im Serumeiweiß widerspiegeln: 1) Eiweißabbau und 2) Eiweißelimination als katabole Vorgänge werden gefolgt von 3) Eiweißresynthese und 4) Konsolidierung des Kallusgewebes als anabole Prozesse. Die Autoren konnten am Serumeiweißbild selbst solche Veränderungen, wie sie nach metallischer Osteosynthese einsetzen, deutlich erkennen. Deshalb vertritt I S E L I N den Standpunkt, zur Beurteilung kritischer Fraktursituationen und der operativen Verfahren die übliche klinische und röntgenologische Frakturdiagnostik durch ein „biologisches" Kriterium, das Verhalten der Serumeiweiße, zu ergänzen. Das eigene sowie das in der Literatur vorliegende tierexperimentelle Material (vgl. z. B. CHANUTIN und G J E S S I N G [5] bestätigen die Brauchbarkeit der Serumeiweiß-Elektrophorese für die Objektivierung eines normalen bzw. gestörten Heilungsverlaufes. In den beschriebenen Versuchen zeigten sich deutliche Differenzen zwischen den operativ und konservativ behandelten Tieren. Der initiale Sturz des AlbuminGlobulin-Quotienten blieb bei den nicht Operierten im Schwankungsbereich des Ausgangswert'es und die Rückkehr zur Norm war bereits nach 4 Wochen vollzogen. Dagegen sank der Albumin-Globulin-Quotient bei den operativ behandelten Ratten weitaus stärker ab und ferner war selbst nach 6 Wochen der Normwert noch nicht erreicht. In charakteristischer Weise spiegelt sich der operative Eingriff bei den Gruppen (c) und (d) auch im Gesamteiweiß des Serums wider. Durch die Fraktur und der damit verbundenen Gewebszerstörung und Reparation wird ein Anstieg des Serumeiweißes induziert, der um so intensiver ist, je stärker das Trauma insgesamt ist (in g%): Kontrolle = 9 - 6 ; (a) Spontanheilung = 10.2; (b) Äußere Schienung = 11.2; (c) Marknagelung = 13-3; (d) Knochenschienung = 17-0. Der Mittelwert der konservativ behandelten Gruppen (a) und (b) unterscheidet sich mit p < 1 % signifikant vom Mittelwert der operierten Tiere, Gruppe (c) und (d). 2. Die Isotopenabsorption gestattet einen zuverlässigen Einblick in die Kallusbildung nach einer Fraktur. Sie gibt Aufschluß über die Intensität des Reparationsprozesses und erlaubt eine Verlaufsbeurteilung. Von Wert war dabei die vergleichende Bestimmung der 45 Ca 2+ - und der 32PO®_-

Analytik der Frakturheilung

857

Aufnahme in Fraktur- und einigen nicht frakturierten Knochen, wie sie ihren numerischen Ausdruck im Mineralquotienten (MQ) fand. Er liegt normalerweise bei 1.0, unbeschadet der Höhe der spezifischen Impulsrate, die von Tier zu Tier durchaus stärker variieren kann. Die Zunahme des MQ während der Frakturheilung ist ein Maß für die Intensität des Transmineralisationsprozesses, d. h. des verstärkten Mineraleinbaus in das Fraktursegment und einer höheren Mineralmobilisierung im übrigen Skeletsystem. So weist auch K Ü H N A U [16] darauf hin, daß „offenbar der Gesamtorganismus auf eine Fraktur mit komplexen Reaktionen antwortet, die das ges a m t e Knochensystem in den Dienst der lokalen Kallusproduktion stellen". KOLAR et al. [17] konnten sogar in Zähnen frakturbedingte Mineralisationsveränderungen nachweisen. Die operierten Tiere weisen insgesamt stärkere Mineralbewegungen im Fraktur- und in den Vergleichsknochen auf als konservativ behandelte. Das gilt insbesondere für die 45 Ca-Absorption. Der Verlauf unterscheidet sich zwischen beiden Gruppen deutlich. Die Isotopenaufnahme im Frakturknochen der konservativ behandelten Tiere steigt kontinuierlich an, erreicht um den 14. Tag bereits ihr Maximum, um dann stetig wieder abzufallen. Am 42. Tag sind die Ausgangswerte fast wieder erreicht. Auffällig ist weiterhin, daß die 32 P-Absorption relativ stärker ansteigt als die 45 Ca 2+ Aufnahme. Das deckt sich mit den Untersuchungen von R O C H E und MOURGUE [24]. Der P/Ca-Quotient zeigt folgende Werte: 0.

Tag P/Ca

|

0,76

3. I

0,63

10.

7. |

0,73

|

0,96

21.

14. |

1,44

|

1,33

42.

28. |

1,01

|

0,8

Die erhöhte PO® "-Aufnahme sollte ihre Ursache in einem gesteigerten Stoffwechsel des Frakturbereiches und dem Aufbau einer neuen organischen Knochenmatrix sowie der anschließenden Bildung der Ca2 + - und PO® haltigen Hartsubstanz haben. Das übrige Skeletsystem nimmt am Regenerationsprozeß teil. Die nicht frakturierten Vergleichsknochen weisen während der ganzen Heilungsphase eine leicht erhöhte 32PO® "-Einbaurate auf. Sie kann ebenfalls auf einen gesteigerten Stoffwechsel dieser Knochen bezogen werden, wobei hier jedoch — nach einer initialen Erhöhung — eine ständig zunehmende Mobilisierung von Ca 2+ aus der Hartsubstanz des Knochens ausgelöst wird. Die operativ behandelten Tiere zeigen demgegenüber eine typische z w e i gipflige Regenerationskurve. Diese Zweigipfligkeit spiegelt sich sowohl in der 32PO®~- als auch der 45 Ca 2+ -Absorption sowie in Fraktur- und Vergleichsknochen gleichermaßen wider. Die erste Phase erreicht ihr Maximum um den 7.—10. Tag, die zweite um den 28. Tag. Die Rückkehr der Veränderungen zur Norm erfolgt deutlich langsamer als bei den konservativen Gruppen, und am 42. Tag sind noch beträchtlich überhöhte Werte nachweisbar. Offensichtlich ist die starke Initialreaktion unmittelbare Folge des opera56*

858

L . HERRMANN

tiven Eingriffs, der doch eine zusätzliche Irritation am Frakturknochen darstellt. Die zweite Phase ist die eigentliche Reparationsphase mit verstärkten 32PO*"- und 45 Ca 2+ -Einbau. Sie ist gegenüber den konservativen Gruppen um 10—14 Tage zeitlich versetzt. Auch ist der P/Ca-Quotient merklich niedriger als bei den konservativ behandelten Tieren (Frakturknochen) : 0.

Tag P/Ca

|

0,76

3. |

0,54

7. |

0,62

|

10.

14.

21.

28.

1,04

| 0,83

| 0,88

| 0,64

| 0,92

Vom Ablauf des Heilungsprozesses her, wie er sich in der Isotopenabsorption widerspiegelt, stellt der operative Eingriff ein nicht zu unterschätzendes zusätzliches Trauma dar, das zu einer Verzögerung der biologischen Reparation führt. 3. Die operative mechanische Stabilisierung der Fraktur mittels Marknagelung oder Knochenschienung (bzw. durch Osteosynthese) erlaubt dem Tier, sich trotz Fraktur relativ schnell und frei zu bewegen. Dadurch ist die Demineralisation der nicht frakturierten Knochen etwas geringer als bei konservativ behandelten — bzw. auch bei zusätzlich ruhiggestellten — Tieren. Eine Abnahme der Stabilität ist aber demnach nachweisbar, sie hat ihre Ursache in der Transmineralisation auf den Frakturknochen. 4. Die Übertragung der Ergebnisse des Tierversuches auf die Situation beim Menschen darf nur mit großer Zurückhaltung erfolgen. Doch bilden auch beim Frakturpatienten die KÜNTSCHER-Nagelung oder die Osteosynthese eine beträchtlich stärkere Belastung für den Regenerationsstoffwechsel, und die Mineralisationsprozesse dürften in ähnlicher Weise wie beim Tier erhöht und zeitlich verzögert erfolgen. Ebenso sind die Serumeiweißbewegungen a priori wegen der stärkeren Gewebezerstörung und den damit umfangreicheren Reparationsfolgen bei den operativ behandelten Patienten stärker als bei konservativer Versorgung der Fraktur. Deshalb muß der Gewinn, der mit der Marknagelung oder Osteosynthese erreicht werden soll (wie bessere geometrische Resultate, schnellere Belastbarkeit) einigermaßen in Relation zum höheren Risiko dieser Eingriffe und der erheblicheren biologischen Belastung des Organismus stehen. Dem Kollektiv des I n s t i t u t s für Pharmakologie und Toxikologie gilt mein D a n k für anregende Diskussionen und Hilfe, Frl. S. L E I T O W für ihre wertvolle technische Assistenz. Literatur [1]

M C L E A N , F . C. U. M . R . U R I S T : Bone, an Introduction to t h e Physiology of Skelet a l Tissue. University of Chicago Press, Chicago 1955[2] D U R R U M , E. L.: A Microelectrophoretic and Microionophoretic Technique. J. Am. ehem. Soc. 72, 2943 (1950).

A n a l y t i k der F r a k t u r h e i l u n g

859

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Elektrophoretische

Untersuchungen

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M C L E A N U. U R I S T [ 1 9 ] ) .

[13] WILKINSON, G. U. C. P. LEBLOND: T h e D e p o s i t i o n of R a d i o p h o s p h o r u s in F r a c t u r e d Bones in R a t s . S u r g e r y Gynec. O b s t e t . 97, 143 (1953)[14] BOHR, H . U. A. H . SORENSEN: S t u d y of F r a c t u r e H e a l i n g b y Means of R a d i o Active T r a c e r s . J . B o n e J t Surg. A 32, 567 (1950). [15] B A R T H E L S H E I M E R , H . u. J . M. S C H M I T T - R H O D E : Osteoporose als K r a n k h e i t s g e schehen. E r g e b n . inn. Med. K i n d e r h e i l k d . N. F. 7, 454 (1956). [16] K Ü H N A U , J . : Die K a l l u s b i l d u n g als biochemisches P r o b l e m . Münch, m e d . W s c h r . 99, 12 (1957). [17] K O L A R , J . , A. B A B I C K Y U. R . V R A B E C : T h e P h y s i c a l A g e n t s a n d Bone. P u b l . H o u s e of t h e Czechoslov. Acad. Sei., P r a g u e 1965. [ 1 8 ] G I T T E R , A . u. L . H E L L M E Y E R : T a s c h e n b u c h klinischer Funktionsprüfungen. Fischer, J e n a 1963, S. 225. [19] BEIER, W . U. E . DÖRNER: Die P h y s i k u n d ihre A n w e n d u n g in Medizin u n d Biologie. T h i e m e , Leipzig 1961. [20] LINDER, A.: S t a t i s t i s c h e M e t h o d e n f ü r N a t u r w i s s e n s c h a f t l e r , Mediziner u n d I n genieure. 3. Aufl., B i r k h ä u s e r , Basel u n d S t u t t g a r t 196O. [21] WEBER, E . : G r u n d r i ß der biologischen S t a t i s t i k f ü r N a t u r w i s s e n s c h a f t l e r u n d Mediziner. 2. Aufl. Fischer, J e n a 1956. [ 2 2 ] W I L D F Ü H R , G . , G . N A U M A N N U. J . W I L D E : D a s n o r m a l e E l e k t r o p h e r o g r a m m des R a t t e n s e r u m s u n d seine V e r ä n d e r u n g d u r c h A n t i g e n a p p l i k a t i o n . A c t a biol. m e d . g e r m . 2, 24 (1959)[23] ISELIN, M. u. D . BENOIST: T h e Value of E l e c t r o p h o r e s i s in t h e S t u d y of D e l a y e d Osseous U n i o n : Guide t o Cortisone T h e r a p y for D e l a y e d Consolidation. J . int. Coll. Surg. 36, 507 (1961). [24] ROCHE, J . u. M. MOURGUE: T e n e u r s en p h o s p h o r e e t en calcium, des cals de f r a c t u r e et ossification de r é p a r a t i o n . C. r. Séanc. Soc. Biol. 134, 277 (1940).

860

L . HERRMANN

Summary L . HERRMANN : Experimental studies on the healing of fractures with different methods of treatment T h e influence of different methods of treatment on the process of regeneration in healing of bone fractures is investigated in rats. T h e fracture was made in the middle portion of the left tibia. Conservative treatment included: (a) spontaneous healing without any treatment; (b) repositioning and splinting. Surgical treatment included: (c) marrow nailing of the fracture and (d) bone splinting with wire wrapping. T h e results can be summarized as follows. 1. A f t e r fracturing of the tibia the albumin-globulin quotient ist lowered, reaching its minimum on the third day in the conservatively treated series, and returns to normal after 4 weeks. I n the operative series the decrease is sharper, the minimum lying around d a y 14, and it does not return to normal within 6 weeks. 2. T h e 45Ca2 + or 32 PO^~ uptake of the fractured and of the unfractured bone of the rear limbs is a reliable measure for the intensity of regeneration processes in the bone in the course of healing. (a) During the first days after fracturing an intensive incorporation of 15Ca and 3 2 P is observed into the fractured and the comparative bone. A f t e r one week it falls below normal in the intact bones while increasing in the fractured one until about 4 weeks, and then decreases. (b) I n the conservatively treated animals these changes of mineral uptake are smoother and tend to return to normal more rapidly than in the operatively treated group. I n the latter the phase of reparation lags behind that of the conservatively treated group b y 10 to 14 days. 3. During the healing of a bone fracture the intact bones of the rear limbs demineralize which lessens their breaking stability. T h e stability of the comparative bones decreases in the order: operative group — conservative group.

Peaioinc JI. T e p p M a H i i : 3KcnepHMeHTajibHoe HccjienoBaHHe o BOccTaHOBJieHHH KOCTHHX nepenoMOB npn pa3Hbix MeTonax jieieHHH Ha WHBOTHHX H3YQAJIOCB BJIHHHHC pa3Hbix METOHOB TepanHH iia pereHepanHOHHbie n p o q e c c n BOCCTaHOBJieHHH KOCTIIblX nepejIOMOB. rtepejIOMJieHHe KOCTH lipOH3BO«HJIOCB B cepeHHue JIEBOH 6ojibuioii SepnoBoii KOCTH. KoiicepBaTHBuo oBpaSoTannan cepHfl npe«ycMaTpHBajia: a ) cnonTanHoe TeneHne 6e3 Tepannn; 6) peno3HHHio H HAKJIAHBIBAHHE IHHHH, a OnepaTHBHO o6pa6oTaHnaH — B) npH6Heniie nepeaoMJieHHOii KOCTH TB03HHMH, r ) HaKjiaHbiBaHHe IUHHbl C nepeBH3K0ii npOBOJIOKOii. Pe3yjibTaTbi noKa3biBaroT: 1. I l o c j i e nepejiojvuienHH KOCTH upoMcxonHT CHHwenne oraomenHH ajib6yMHn/ rjioSyjiHH. B KoncepBaTHBiio 06pa60TanH0H cepHH MHHHMyM nacTynaeT B TpeTHH neHb H B03BpamaeTCH K HopMe cnycTH 4 iienejiH. y OnepaTHBHO 06pa60TaHH0H cepHH cHHJKeHHe Gojiee pe3Koe, MHHHMYM HacTynaeT npHMepno B 14HH neHb H nopMa lie HOCTHraeTCH B Te^enne 6 Henejib. 2. IIpHeM nepejioMJieHHoii H HHTai-CTHOII KOCTHMH 3annnx KONEHIIOCTEII 45Ca2 + HJIH 3 2 PO| _ HBJIETCH HANE>KHLiMH KpHTepneM HHTCHCHBHOCTH pei'diepanHOiiHbix npoqeccoB KOCTH B TENEUHE .neneiraH.

A n a l y t i k der F r a k t u r h e i l u n g

861

a ) B nepBbie h h h n o c j i e nepejiOMjieHHH HaßjironaeTCH MaccHBHoe BKJiiOHeHHe 45 Ca h 32P b nepejioMjieHHoli h HHTaKTHOH k o c t h x . B n o c j i e j i H e i t BKJiioHeHHe K a J i b i i M H h oc(j>opa 3a n e p ß y i o Hejjejiio nanaeT hhjkb hopmbi, a b nepeji0MJieHH0ä k o c t h nocTOHHHo yßejiHHHBaeTCH « o HeTBepToä HenejiH, n o c n e n e r o H a m m a e T n a n a T b .

b ) y KOHCepBaTHBHO 06pa60TaHHbIX JKHBOTHHX 3Ta HHHaMHKa nOrjIOmeHHH MHH6pajiOB npoxoHHT ö o j i e e njiaBHO h ßbicTpee B03BpamaeTCH k HopMe, . n . I l l b a p u : O 6no(t)H3HKe B036ynnMbix MeMÖpaH. 3 . ÜHTenciiBHOCTb paa^païKeHHH h MecTHbie noTeHuHaJibi aBHraTeiibHbix HepBHbix BOJIOKOH

773-785 787 — 795

0apMaKOJtoeiin

K. K o B a i , H. Iii h ü h F. M a n o : BjiHHHue TOjiôyTaHUna Ha H3MeHeHHH, BU3BaHHbie reKCanHMeTpHHÖpOMHnOM, H Ha TOKCHlHOCTb THCTaMHHa, cepOTOHHHa H HeKOTOpblX JiHÖepaTopoB THCTaMHHa

797—804

A . F p i i c K h 3 . C T p e M M e j i b : IlccjienoBaHHH o bo3mo>khocth b j i h h h h h Ha n e n p e c c o p H b i e 34>$eKTbi, Bbi3BaHHbie 6panHKapflH3HpyiomHMH BenjecTBaMH

805—823

CepoAotua T . ® H K e p T , M . K a p j i h K . E y p K r a p a T : HMMVHOXnMH'recKne HccjieflOBaiiHH Ha ßpoiweJimie

825-831

T . T e 3 e p H K c C0TpyflHH*iecTB0M T . M a p î a : O 6 IIMMY iio.iorii'H'CKHX peaKUHHX npeuHnHTH-

pyioiUHx aHTn-reMo.in.iaT-i'1.1 nopOTOK c "leiOHC'iecKOii cbiBopoTKOft. OônapyîKPHiie reMOrJioöHH-ranTorJioöHH-KOMnjieKca h raMMa-rJioGyjiHHnojiHMop$H3Ma

SKcnepuMeHmajibHaa

833—844

namojiozusi

SI. TeppMaHH: SKcnepHMeirraabHoe HCCJieaoBaHHe o BoccTaHOB.ieHHH kocthmx nepe.TOMOB n p i i pa3Hbix MCTO.iax . i e ' i e m m Ha hîiihothi.ix

845—861

Ohkojioíuü J I . H e n e J i b n r . K a M n i J ) : J t e j f t c T B u e r w n e p T e p M H H n a n p H B i i T b i e o n y x o j m y Kpbic. I I . /HeiiCTBiie Ha capKOMy H e H c e H a y K p u c b i

863 —870

Kpamnue

cooöufenun

CTpaiiima

M . J l H u ^ e MaHH: B r u n i r n e ocTporo xoJieouHCTirra Ha noiYroTiiTCJitTTyio cnocooirocTi, jice.'iflu o r o n y 3 w p n h na Bticiuyio iiepBiiyio neHTejitnocTb

871 —874

F . H ë p H e p , r . THIIU, X . S a i i H J i e p H H . miix npnOopoB B s-ieio-poiiH . I l e p e ü a : AAeH03Hime3aMmia3a B HOJIIIOHCIIIH-

891—892

CONTENTS Page

H . H . W E B E R : K A R L LOHMANN, on the occassion of his 70th birthday

679—681

Biochemistry W.-D. T H O M I T Z E K : Determination of N A D , N A D H 2 , pyruvate and adenine nucleo tides in EHRLICH'S ascites cells by direct and indirect enzymatic fluorimetry. .

683-696

W . B L E C H : On the biochemistry of an atrophy of testes induced by unilateral ex

perimental kryptorchism. Proteolytic enzyme activity and endogenous re spiration in the case of atrophy and hypertrophy of the rat testes .

697-714

H . K L U G E and V. W I E C Z O R E K : The distribution of adenylic acid deaminase in

the rat brain J . B L A N C H and W .

715 — 719

Ligand exchange reactions on methaemoglobins : mechanism and parameters of activation 721 — 730 SCHELER:

Physiology O . R I S T A U and W . W A R B A N O W : Blood-flow measurements with thermistors

.

.

. 731 — 742

K . H E C H T , K . T R E P T O W , T . H E C H T and M . P O P P E I : Correlations between the inten-

sity of illumination and the functional state of the CNS

743 — 755

K . H E C H T , K . T R E P T O W , M . P O P P E I and T. H E C H T : The dependence of pharmacolo-

gic effects on the ambient brightness K.

757—772

and K . T R E P T O W : Correlations between the functional state of the CNS and the conditioned pharmacological effect. A contribution to the placebo effect 773 — 785

HECHT, T. HECHT

F. P. S C H W A R Z : On the biophysics of irritable membranes. lation and local potential of motoric nerve fibre

3. Intensity of stimu787 — 795

Pharmacology K . LovAcs, I. SZIJ Y and G. CSAPÓ : The influence of tolbutamide on the hexadimethrine-bromide-induced changes of organs and on the toxicity of histamine, serotonin and some histamine liberators 797 — 804 A . G R I S K and D . S T R E M M E L : Studies on the possibility of influencing the circulation-

depressoric effects of bradycardyzing drugs

805 — 823

Serology G . F I C K E R T , K . K A R L and K . B U R K H A R D T : Immunochemical studies on bromeline . 8 2 5 — 8 3 1

G . G E S E R I C K with collaboration of H. M A R T H : On immunologic reactions of preci-

pitating antihaemolysate sera with human serum. Detection of a haemoglobinhaptoglobin complex and of a gamma-globulin polymorphism 833 — 844 Experimental

Pathology

L . H E R R M A N N : Experimental studies on the healing of fractures with different me-

thods of treatment

845 — 861

Cancer Research L.

and G. K A M P F : The action of hyperthermia on inoculated tumours of 863 — 870 rats. II. The action on J E N S E N ' S sarcoma of rats

TSCHOEPEL

Short communications M.

LINDEMANN

G.

DOERNER,

R.

MAIER

L.

WINKLER

: The influence of acute choleocystitis on the resorption capacity of the gall bladder and the higher nervous activity in dogs 871 — 874 G. H I N Z , C H . S E I D L E R and J . F A T S C H E L : Partial dissociation in the differentiation of the sexual behaviour of males and females 875 — 877

logy

and J.

SCHMIDT:

The use of simple tape recording sets in electrophysio-

879-881

and E. G O E T Z E : The influence of total body X-irradiation with 800 R on foetal and maternal lipids in rats 883 — 885

W . MUENTER:

H.

Page

Providencia strains as excitants of infections of the urinary tract .

.

887 — 889

Jr., M. A. K A P L A N and N. O. C. P E R E I R A : Adenosine deaminase in rat adrenal glands after experimental hypertrophy 891 — 892 POVOA

I N H A L T Seite H . H . W E B E R : Z u m 7 0 . G e b u r t s t a g v o n K A R L LOHMANN

679—681

Biochemie W.-D. THOMITZEK: Die Bestimmung von NAD, NADH 2 , Pyruvat und der Adeninnukleotide in EHRLICH-Aszitestumorzellen durch direkte und indirekte enzymatische Fluorimetrie 683 — 696 W . BLECH: Zur Biochemie der Hodenatrophie durch einseitigen experimentellen Kryptorchismus. Proteolytische Fermentaktivität und endogene Atmung bei Atrophie und Hypertrophie des Rattenhodens 697 — 714 H . KLUGE U. V . WIECZOREK : D i e V e r t e i l u n g der Adenylsäuredesaminase i m R a t t e n -

hirn

J . BLANCK u. W . SCHELER: L i g a n d e n a u s t a u s c h r e a k t i o n e n an M e t h ä m o g l o b i n e n :

Mechanismus und Aktivierungsparameter

715 — 719 721 — 730

Physiologie O. RISTAU u. W . WARBANOW: B l u t s t r o m m e s s u n g e n m i t T h e r m i s t o r e n

731 — 7 4 2

K . HECHT, K . TREPTOW, T . HECHT u. M . P O P P E I : R e l a t i o n e n z w i s c h e n B e l e u c h -

tungsintensität und Funktionszustand des ZNS

K . HECHT, K . TREPTOW, M . POPPEI u. T . HECHT : Z u r A b h ä n g i g k e i t p h a r m a k o l o g i -

scher Effekte von der Umgebungshelligkeit

743 — 755 757 — 772

K . HECHT, T . HECHT U. K . TREPTOW: B e z i e h u n g e n zwischen F u n k t i o n s z u s t a n d des

ZNS und dem konditionierten pharmakologischen Effekt. Ein Beitrag zum Plazebo-Effekt 773 — 785 F . P. SCHWARZ: Zur Biophysik erregbarer Membranen. 3. Reizstärke und lokales Potential der motorischen Nervenfaser 787 — 795 Pharmakologie K . KovÄcs, I. SZIJ Y u. G. CSAPÓ : Die Wirkung von Tolbutamid auf die durchHexadimethrin-bromid-induzierten Organveränderungen und auf die Toxizität des Histamins, des Serotonins und einiger Histaminliberatoren 797 — 804 A. GRISK U. D. STREMMEL: Untersuchungen zur Beeinflussung kreislaufdepressorischer Effekte bradykardisierend wirkender Pharmaka 805 — 823 Serologie G . FICKERT, M . KARL u. K . BURKHARDT: I m m u n c h e m i s c h c U n t e r s u c h u n g e n

an

Bromelin 825 — 831 G. GESERICK unter Mitarbeit von H. MARTH : Über immunologische Reaktionen von präzipitierenden Anti-Hämolysat-Seren mit Humanserum. Erfassung des Hämoglobin-Haptoglobin-Komplexes und eines Gamma-Globulin-Polymorphismus . 833 — 844

Experimentelle

Pathologie

L. HERRMANN: Tierexperimentelle Untersuchung zur Frakturheilung bei unterschiedlichem Behandlungsmodus 845 — 861 Krebsforschung L . TSCHÖPEL u. G. KAMPF: Die Wirkung der Hyperthermie auf Impftumoren bei Ratten. I I . Wirkung auf das JENSEN-Sarkom der R a t t e 863 — 870 (Fortsetzung

umseitig!}

31002

Kurzmitteilungen

: Der Einfluß der akuten infektiösen Cholezystitis auf die Resorptionsleistung der Gallenblase und die höhere Nerventätigkeit beim Hund. . . . G . DÖRNER, G . HINZ, CH. SEIDLER U. J. FATSCHEL: Partielle Dissoziation in der Differenzierung des männlichen und weiblichen Sexualverhaltens R . MAIER U. J. SCHMIDT: Zur Einsatzmöglichkeit einfacher Tonbandspeichergeräte in der Elektrophysiologie L. WINKLER u. E. GOETZE: Einfluß einer Röntgen-Ganzkörperbestrahlung mit 800 R auf die foetalen und mütterlichen Plasmalipide bei der Ratte W . MUNTER : Providencia-Stämme als Erreger von Harnwegsinfekten H . POVOA jr., M . A. KAPLAN U. N. O. C. PEREIRA: Die Adenosindesaminase in den Nebennieren der Ratte

Seite

M . LINDEMANN

871—874 875 — 877 879—881 883—885 887 — 889

891-892

Herausgeber und verantwortlich für den Inhalt: R. Baumann, H . Dutz, A. Graffi, H . Gummel, F. Jung, L.-H. Kettler, S. M. Rapoport. Schriftleitung: Prof.Dr. Werner Scheler und Dr. habil. Heinz Bielka, 1 1 1 5 Berlin-Buch, Lindenberger Weg 70. Femruf: 569851. App. 222. Verlag: Akademie-Verlag GmbH, 108 Berlin, Leipziger Straße 3—4 (Femruf: 220441) Telex-Nr. 0112020, Postscheckkonto Berlin 35021. Bestellnummer dieses Heftes 1053/XX/6. Die Zeitschrift erscheint monatlich. Bezugspreis: J e Heft 18,— M, Sonderpreis für die DDR 14,— M. Veröffentlicht unter der Lizenznummer 1318 des Presseamtes beim Vorsitzenden des Ministerrates der Deutschen Demokratischen Republik. Gesamtherstellung: VEB Druckerei „Thomas Müntzer", 582 Bad Langensalza. — Alle Rechte vorbehalten, insbesondere die der Übersetzung. Kein Teil dieser Zeitschrift darf in irgendeiner Form — durch Photokopie, Mikrofilm oder irgendein anderes Verfahren — ohne schriftliche Genehmigung des Verlages reproduziert werden.