784 F .H. Dos~ und E. GLADTKE: Darstellung des metabolischen Begriffs ,,Transfer" Klinische Wochenschrilt

for the disposal of the creatine phosphate, as assumed by other authors, was confirmed.

(Wir d a n k e n an dieser Stelle der Deutschen Forschungsgemeinschaf t ffir die Unte rs t f i t zung dieser Arbeit.)

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Darstellung des metabolisehen Begriffs ,,Transfer" am Beispiel einer analogen Einfiihrung yon p-Aminohippurs~iure (PAH) *

in das Blur des Mensehen Von

F. H. DOST u n d E. GLADTKE

Aus der Kinderktinik der Justus Liebig-Universit~ GieBen (Direk~or: Prof. Dr. F. It. Dos~)

I. Vorbemerkung und Ein/~hrung

U n t e r ,,Trans/er" vers teht m a n in der Stoffwech- selkinetik diejenige Menge eines im s teady st'ate be- f indl ichen Metaboli ten, die in einer bes t immten Zeit das un te rsuch te offene System durchstrSmt. Auf don Gesamtorganismus f ibertragen u n d auf das Blur als wichtigstes Transpor to rgan bezogen wfirde ,,Transfer" s innentsprechend diejenige Menge eines im Blur um- laufenden Metabol i ten darstellen, die w/ th rend be- s tehenden Flietgleichgewiehtes in das Blur f ibertr i t t u n d dasselbe wieder verlaf~t, um zwischen den ver- schiedenen K o m p a r t i m e n t e n des Pools ausgetauscht zu werden, wobei ein Tell des Metabol i ten im s tandigen F l u s inne rha lb des Systems als Ganzem auch erstmats erscheint a n d ebenso dasselbe endgfiltig wieder ver- l a s t (DosT3). Der l e tz tgenannte Antei l stellt often- sichtlieh diejenige Menge des Metaboli~en dar, ffir welche Bezeichnungen wie , ,Umsatz" odor , ,Kon- sumt ion" (engliseh: , ,consumption") die angemessenen Begriffe darstellen.

* Herrn Professor Dr. med. Dr. h. c. AL]a]~Ee~T PEIP]~ zum 75. Geburtstag.

Zur Ermittlung des Trans]e~ von Metaboli ten dienen seit v. HEreSY s deren radioisotop markierte Stellvertreter. Naeh Einff ihrung derselben in die zu un te rsnchende Phase (z.B. i n das Blur) erh/~lt m a n die biologisehe Halbwertszei t (th~Ib) des betreffenden Metaboli ten. Aus der Beziehung

1112 T = - - . P o o l , (1)

thalb WO die Gr61~e des Pools un te r Zuhi l fenahme konven- tioneller biochemischer Methoden ermit te l t werden rou t , ergibt sieh der Wer t ~fir den Transfer (T) des i nak t iven (nieht markier ten) ]Hetaboliten in den ge- wahl ten Gewiehtseinheiten u n d ffir die gewahlte Zeit- einheit.

Sp/~ter ha t Dos~ 1 in dieser Zeitschrift am Beispiel des Bi l i rubins gezeigt, da$ es auch unter Verwendung eines nicht markierten MetaSoliten gelingt, (lessen DurchfluBgesehwindigkeit fiber das Blur als Trans- por torgan zu ermitte]n. Wir gehen hier yon seiner datums en tMcke l t en Beziehung**:

t ' = (Co - c*) 4" ~* (2)

** Klin. Wschr. 40, 733 (1962), G1. (2).

Jg. 42, Heft 16 F. If. DOST und E. GLADTKE: Darstellung des metabolischen Begriffs ,,Transfer" 15. August 1964 785

aus (Gesetz de r ko r re spond ie renden Flgehen2), wo t ' d ie jenige Zei t dars te l t t , in wetcher die g M c h e Menge an endogenem Bi l i rub in v ia Blur t r ans fe r i e r t ~4rd, ~4e sie de r zur Be las tung verwand~en Dosis exogenen, n ich t mark ]e r t en Bi l i rub ins cn t sp r i eh t (wegen dcr Be- deu tung der obigen Symbole ve rgMche Abb. 1). W a r D die Dosis des zur Be las tung v e r w a n d t e n Meta- bol i ten, hier des Bil i rubins, so wird aus G1. (2) ffir dessen Transfer im s t e a d y s t a t e :

T - D " k~ . c* (c o -- c*) ' (3)

U n t e r g f iekgr i f f auf die Beziehtmg G1. (3) i s t inzwi- schen in unserer Arbe i t sg ruppe a.uBer ffir das Bi l i rub in aueh ffir andere Metabo l i t en (Vi tamin C, Eisen, Glucose) deren Transfer f iber das Blur un t e r Verz icht auf die Nue lea r t eehn ik a m Mensehen b e s t i m m t wor- den, worfiber in Kfirze an andere r Stelle ber ich te t wird.

I I . Fragestellung und Versuehsmethodik

Es war ffir uns "con besonderem Interesse , in e inem Modellversuch die Gii l t igkei t der mi t G1. (3) aufges te l l ten B e h a u p t u n g und d a m i t auch unser Ver- f ahren zur E r m i t t l u n g des Transfers y o n Metabo l i t en fiber das Blur zu ~berpri i fen. t I i e r zu s ind wi t yon dem Ge- d a n k e n ausgegangen, dem Organismus ein ki inst l iches Fl ieBg!eichgewieht u n t e r Verwendung eines k6rper- I r emden Stoffes anfzuzwingen. E in solches is t dureh Dauer infus ion yon p -Aminoh ippursam-em N a t r i u m (PAH) * leicht zu erzeugen, i ndem sieh hierbei sehon nach e twa 90 min ein Ver te i lungsgle iehgewieht zwi- schen in t ra - und e x t r a v a s a l e m R a u m und d a m i t ein kons t an t e r Blutspiegel c* einstel l t (GLADTKE und MoEosS). Es l euch te t u n m i t t e l b a r Bin, dal3 der auf diese Weise k i ins t l ieh erzeugte P A H - T r a n s f e r durch die Infus ionsgeschwindigke i t (mg/]a) gegeben u n d da- her b e k a n n t ist . Der gleiche V~'ert muB sieh reprodu- z ieren lassen, wenn m a n den P A H - T r a n s f e r nach G. (3) berechnet . Hie rzu h a b e n wir nach e r re ich tem PAH-Fl ieBgle ichgewieh t eine zus~tzl iche in t raven5se Be las tung mi t einer b e k a n n t e n P A H - D o s i s (D) vor- g e n o m m e n und die Dauer infus ion m i t unver / inder te r Geschwindigkei t be ibeha l ten .

Die Bestimmung der PAH erfolgte in iiblicher Weise dureh Diazotierung und anschlieBende Kopplung mit J~t, hyl-e-Naph- thylamin photometriseh mit~els einer Mikroli~ermodifikationt aus dem Capilla.rblut (fiir eine Doppelbes~immung werden etwa 20 Mikroli~er Serum benS~ig@

Die Konzentra~ion der verdiinn~en Dauerinfusionsl6sung wuxde gleichfalls ehemisch kon~rolliert. Die bei der Dauer- infusion zwisehen Spri~zens~empel und Spritze nnd an den Sehlauehansehliissen durchgetretene Menge der Infusions- 16sung wurde quanti~ativ aulgefangen und bei der Bereeh- nung abgezogen. Die Untersuehungen fiihrten wit an drei nierengesunden S/~uglingen unseres station/iren I(rankengutes dureh. Um psychisehe Alterationen zu vermeiden, erhielten dis Kinder N-(3-I)imethylaminopropyl)-Thiophenylpyridyl. amin (Dominal®, Chemiewerke Ilomburg) in der Dosierung von etwa 2 mg/kg K6rpergewieht vor Beginn der Dauer- infusiofi. Zur Dauerinfusion wurde die Apl0aratur ,,Unita I" der Firma Braun, Melsungen, benu~z~.

I I L Ergebnisse

Zur Er l~n te rung sei das P ro toko l l eines Versuehes wiedergegeben.

1. Daten. Diese gehen u n m i t t e l b a r aus Tabel le 1 hervor .

* 20%ige L6sung yon p-Aminohippursaurem Natrinm, Ilersteller: Curta& Co., Gmbil, Frankfurt a.3/L

2. Rechenprogramm. Die W e r t e c t - - c * wurden in ha lb logaHthmischem R a s t e r gegeri t aufge t ragen. Die Mel~punkie liel3en sich zwanglos dureh eine Gerade verb inden , deren Ver lgngerung bis zur Ord ina te t ~ 0 die f ik t ive Anfangskonzen t r a t i on c o - - c* yon 7,7 rag- % ergab und auf der sieh die E l imina t ionsha lbwer t sze i t thalb von 22 min ablesen lieB.

Naeh G1. (3) is t der Transfer , bezogen auf 60 rain, fo lgendermagen zu er reehnen:

T60,=- D - 6 0 . c * . k 2 Co - - c * ' ( 3 a )

wenn die biologische Et imina*ionsha tbwer tsze i t in Minu ten abgelesen wurde und demgemg$ auch k 2 anf die 5Enutene inhe i t bezug n i m m t .

co-~' tNSNJ =c%/G-C?-e -~:

__C~ [~J//Jflff/~ ~ Zlie@le/chgew/i~/

o L' } Abb. 1. Wiedereinstellung des vorbestehenden iFliel3gleiehgewiehts (e*) eines durch intravenSse Dauerinfusion zugeffihrten Stories naeh zus~itz- licher intravenSser Belastnng mit einer Dosis (D) des gleiehen Stoffes. Nrmittlung des Transfers (T) via Blut an IIand der :Produkte aus :Konzen- tration un4 Zeit (Fliiehenvergleich). Transfer yon D~/~,. Transfer in

bezug auf das Flieilgleichgewicht ~Fe. F~ =-F2. Siehe auch GI. (2)

Tabelle 1 *. Ver~'uchsdaten yore 30. 9.63; A. S., geb. 9.5. 63; KSrpergewieht 5230 g

Zeit (t) rain

- - 1 2 0

--30

--20

--10

- - 0

+ 0

+10 +15 +20 +25 +30

PAH-Konzen- trationen in]

Serum (rag-%)

1,5

1,4

1,3

(c*) 1,3

Vorinjek~ion yon 120 mg PAH intra- venSs und Beginn der Dauerinfu- sion. Infusionsfliissigkeit: PAIL L6sung (600 rag- %), Infusions- gesehwindigkeit: 10,5 ml/h

(co -- c* = 0) Schnelle intravenSse Injektion einer

Dosis (D) yon 200 mg PAIl , w/ih- rend die Dauelqnlusion mi~ kons~an - ter Geschwindigkeit (10,5 mI/h) wei~er unterha]ten wird

c o -- c* = 7,7

(ct) (ct --c*)

7,0 5,7 6,2 4,9 5,3 4,0 4,8 3,5 4,3 3,0

* Wegen der Buchstabensymbole CNt. Abb. 1.

Fo lgende W e r t e s ind e inzuse tzen:

D = 2 0 0 m g ; c * = l , 3 m g - % ;

]c 2 ___ ln2 _ 0,693 _ 0 , 0 3 1 5 m i n _ l ; thalb 22

786 H. BAv~rA~ et aL : Der Hydroxyprol ingehalt des Blutserums bei Gesunden und bei Silikosekranken Klinische Wochenschrif~

c o - c* =- 7,7 mg- % ;

2 0 0 . 6 0 - 1 , 3 . 0 , 0 3 1 5 = 6 3 , 8 mg/h. T6o' --~ 7,7

Die Dauerinfusion wurde mit einer LSsung yon 600 mg-% und einer Geschwindigkeit yon 10,5 ml pro

6 0 0 . 1 0 , 5 Stunde durchgeffihr~, es wurden also 100

63 mg pro Stunde infundiert. Die l~bereinstimmnng ist tadellos.

In einem zweiten Versueh bei einem Kind yon 7 Woehen und 4220 g Gewicht wurden 11 ml/h einer PAH-LSsung (790 rag-% ), d.h. 86,9 mg PAH/h infun- diert, in einem drit ten Versueh bei einem 3 ~/2 Monate alten Kind und 5360 g Gewieht betrug die EinstrSm- geschwindigkeit der PAH 60 mg/h. Die Ergebnisse aller drei Versuehe entnehme man der Zusammen- s~ellung in der Tabelle 2.

Tabel le 2. Zu]uhrgeschwiudigkeit und Trans]er bei Versuchen mit P A H

Versuchs-Nr.

}Ii t telwer~e

Gegebene PAH-Zu- fuhrgeschwindigkeit [ Errechneter

(Geschwindigkei~ I PAtI-Transfer der Infusion) (rag PAH/h) (rag PAtt/h)

63,0 63,8 86,9 76,7 60,0 I 6~,~ 69,9 I 67,6

IV. Diskussion Die mitgeteilte Modellanordnung l~Bt es zu, w/~h-

rend eines kfinstlieh erzeugten und unterhaltenen steady state einen dem Untersucher a priori bekannten Trans/er eines kSrperfremden Stoffes auf dem Weg fiber das Blur herbeizufiihren. Die Gr6Be dieses Transfers via Blur kann an diesem Modell dureh zu- si~tzliche Belastung mit dem gleichen Stoff auf kineti- schem ~ e g mi t guter Genauigkeit wieder zuri~ck-

bestimmt werden. Damit ist gezeigt, dab dv, reh ein- fache Belastung mit einem ~fetaboliten dessen Trans- fer aueh im natfirlichen steady state ohne weiteres ermittelt werden kann. Da. im fibrigen der Term

f ) ' C*

(co - c * )

aus G1. (3) die Gr61~e des (kfinstlichen) PAH-Pools angibt, folgt, dab G1. (3) und (1) identiseh sind. Dies bedeutet, daf3 die Bestimmung des Transfers eines Metaboliten, soweit sie dessen Bewegungen zwischen den Anteilen des leieht austauschbaren Pools fiber das Blur als Transportorgan betrifft, statt dutch Betastung mit radioaktiv markierten Metaboliten ein/acher durch sinnentsprechende Belastung mit dem Metaboliten in seiner nativen Form mit der gleichen Aussagekrafl und in der gleichen Bedeutungm6glich ist.

Zusammen/assung. 1. Unter intravenSser Daner- infusion yon PAl=[ wird ein kfinstliehes PAIt-FlieB- gleichgewieht (steady state) mit einem bekannten PAH-Transfer via Blur erzeugt.

2. Es wird gezeigt, dab dieser Transfer unter Ver- zicht auf die Isotopenteehnik dureh zus/~tz]iehe intra- ven6se Belastung mit nichtmarkierter PAH pr/~zis zurfiekbestimmt werden kann.

3. Die Methode beruht auf der Anwendung des Gesetzes der korrespondierenden F1/~ehen.

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Der HydroxyprolingehaIt des Blutserums bei Gesunden und bei Si l ikosekranken* Von

H. BAI:TMANN, E. FRITZE und C. KALLWEIT Aas der Medizinischen Klinik and Poliklinik der Xrankenanstalten ,Bergmannsheil" (Direktor: Prof. Dr. E. FR~TZE)

and ausder Chemischen Abteilung des Silikoseforschungs-Institutes der Bergbau-Berufsgenossenschaft (Leiter: Dr. H. BArgAiN)

CgvnP~ und ~MVC~ALOVX sowie KOBgL~ und Cavn~n~ untersuchten den Hydroxyprolinstoffwechsel bei krankhaf t gesteigerter Bindegewebsvermehrung am 1Vfodell der experimentell erzeugten Silikose und des Carragheningranuloms der Rat te und des Meerschwein- chens. Sie fanden im Beginn der gesteigerten Faser- bildung im ultrafiltrierten Blntserum vorfibergehend einen erhShten Oxyprolingehalt~-s,6,7,. Normalerweise n immt der Hydroxyprolingehalt des Serums mi t zu- nehmendem Lebensalter ab und besteht dann praktisch nur aus freiem Hydroxyprolin. Bei jugendlichen Tieren ist dagegen in Polypeptide eingebautes Hydro- xyprolin zu finden. W/~hrend der Entwicklung der Carragheningranulomatose t r i t t einerseits im Serum gebundenes Hydroxyprol in wieder auf und gleichzeitig ist der Gehalt an freiem Hydroxyprol in um etwa den gleiehen Betrag erhSht 2, a, 5.

* M i t U n t e r s t f i t z u n g der t t o h e n BehSrde der M o n t a n - u n i o n , L u x e m b u r g , u n d de r B e r g b ~ u - B e r u f s g e n o s s e n s c h a f t , B o c h u m .

Der Gehatt des Serums an freiem Hydroxyprolin- gehalt wird auch dutch andere Bedingungen beeinfluBt. E r n immt z.B. auch unter der Wirkung des ~Vachs- tumshormons zu nnd steigt w/ihrend der Schwanger- sehaft, in der sich der Kollagengehalt des Uterus s tark vermehrt , ant , s. Wegen der engen Beziehungen zur Bindegewebsproliferation ist daran zu denken, dal] auch bei der Entwicklung der menschlichen Sili- kose ein £hnlicher Anstieg des Serumspiegels an I-Iydroxyprolin zu beobaehten ist. Deshalb wurden Blutseren yon Kranken mit progredienter Sitikose auf den Gehalt an freiem I-Iydroxyprotin untersucht und mit dem gesunder Manner verglichen,

Methodik Die U n t e r s u c h n n g e n w u r d e n a n 38 g e s u n d e n I~[Smnern

und an 110 Bergleuten entsprechenden Lebensalters durch- gefiihrt, die an sog. Fr/ihsflikose litten. Darunter werden Silikoseformen verstanden, die sehon naeh relativ kurzer Expositionszeit (nicht fiber 10 Jahre) and noch in relativ