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Heft ~o Kurze Originalmitteilungen ~4~ 1958 (Jg.'45) Fraktionen. In Tabelle 2 stellen wir unsere Ergebnisse zu denen dieser Autoren in Vergleieh. Universit~ts-Hygiene-lnstitut (Direhtor: Pro/. Dr. reed. habil. G. WILDFOHR), Leipzig C1, Liebigstrafle 24 GONTER NAUMANN und JOHANNES WILDE Eingegangen am ~4. Fehruar 1958 1) BERG, G., u. F. SCHEIlWFARTH: t(lin. Wschr. 19S4, 472. -- "~) GEINITZ, W.: Klin. Wschr. 19S4, 1108. -- 3) SCHEIFFARTH, F., u. G. BERt: Z. exp. Med. a) 119, 550 (1952); b) 123, 201 (1954). -- ~) SCHNEIDER, G., K. LOTTENBACH U. F. WOI~RMAI~N: Z. exp. Ned. 115, 377 (1952). -- ~) WILDE, J., U. G. NAU~ANN: Z. exp. Ned. 129, 368 (1957). -- ~)WIX~F~HX% G., G. N,~u~IA~ u. J. WIL~E: Z. lmnmnit~tsforseh. 115, ~22 U958). Die Bedeafung des Serotonins fiir die Melanophorenreakgon des Octopus vulgaris Mit der Entdeckung des Serotonins (S.) durch ERSPAMER 2a) wurde eiiie bei Vertebraten, aber aueh bei manchen Wirbel- losen verbreitete Substanz gefunden, die in bestimmten drfi- sigen Zellelementen mit typischem morphologischem und histochemischem Verhalten gebildet wird. Dieses Zellsystem, das yon FEYRTER 3) als ,, System der Itellen Zellen" bezeichnet wurde, entspricht dem ,,Enterochromaffinen System" yon Fig. t. Isoliertes Hautsttick eines k~iltenarkotisierten Octopus vulgaris. In die auf die Haut aufgesetzten, beidseits offeneu Kunststoffzylinder wurde bei 1 Locke-LSsung, Z l0 -7, 3 t0 -~ und bei 4 0,1 mg Serotonin-Kreatin- sulfat, jeweils mit Locke-LSsung verdfinnt, eingebracht. Aufnahme t2 min nach Versuchsbeginn. Deutliche, yon der Konzentration abh~ngige Melano- phorenkontraktion bei 2, 3 und 4 und dadurch bedingte, verschieden starke Aufhellung der Haut im Bereiche der um die Zylinder ausgetretenen Flfissigkeit Eingehende eigeiie Untersuchungen*) zeigten, daI3 zur genannten verdunkelnden Reaktion der Hunt eine antagoni- stisch sich verhaltende, also Au/hellung bewirkende Steuerung besteht, die hormonellen Ursprunges ist (Fig. t). An adaptierten und kAltenarkotisierten Tieren konnte ebenso wie an isolierten Hautstficken nachgewiesen werden, dab S.**) eine Konlrak- tion der Melanophoren bewirkt und sich aiitagoiiistisch zur Wirkung yon Acetylcholin verh~tlt, das die Melanophoren ausbreitet. Diese Reaktion ist auch dutch [aradischen Reiz erzielbar. Interessant erscheiiit die Tatsache, dab keine der genannten Reaktioiien dutch Histamin erzeugbar ist. i)ber die Wirkung anderer Pharmaka, besonders von Bromdidthyl- lysergs~iure, die bekanntlich in vitro der st~rkste Antagonist yon S. ist und erwartungsgem/il3 auch hemrnend auf S. be- dingte I(ontraktion der Melanophoren wirkt, soll noch ein- gehend berichtet werdeii. ACTH bzw. Melanophorenhormon blieb hinsichtlich genannter Zellreaktionen wirkungslos, wohl dem Umstande entsprechend, dab den Octopoden eine hypo- phys/ire Steueruiig Iehlt. Die noch deutlich wirksamen Verdiinnungen der aiige- wandten Substanzen waren klein and lagen ffir S. mit 10 -s und ffir Acetylcholin mit 10 -1~ mg in physiologischem Bereich. Es scheint daher durchaus m6glich, dab dem bislang un- bekannten funktionellen Geschehen beim Farbwechsel der Octopoden der aufgezeigte antagonistisch wirksame Mechanismus an den Melanophoren zwischen expan- dierendem nervalem Reiz uiid kontrahierender Sero- toninwirkung zugrunde liegt. Mit Unterstiitzung der Deutschen Forschungs- gemeinschaft an der Statione Zoologica in Neapel ausgeffihrt. II. Medizinische Universiliitsklinik, Hamburg-Eppen- dot/ (Direhlor: Pro/Dr. A. JoR~s) H. KAHR Eingegangeu am t5. Februar 1958 *) Erscheint ausIfihrlich andernorts. **) Ffir die Uberlassung yon Serotonin-Kreatiiisulfat und Bromdifithyllysergsfiure sind wir der Sandoz AG., Basel, zu gr6gtem Dank verpflichtet. 1) BUTENANDT, A., U. SCHIEDT U. E. BEIKERT: Liebigs Ann. Chem. s86, 217 (1954); s90, 75 (1954). -- 2) ERSPAMER, V.: a) R. C. sci. Famitalia, I, t954. I1 sitema cellulare enterochromaffine el'enteramina. -- b) Ciba Foundation Symp. of Hypertension, S. 78. London: Churchill 1954. -- FE'ZRT~R, F.: Uber die peripheren endocrinen (parakrinen) Drfisen des Measchen. Wien u. Dfisseldorf: Maudrich 1953.- 4) KAHR, H.: Klin. Wsehr. 1957, 1184. -- s) KC'HN, A.: Z. vergL Physiol. 32, 572 (t950). -- 6) ScI~WlN~, I.: Natur- wiss. 40, 365 (1953). -- Verb. dtsch, zooL Ges. Erlangen 19ss, 71. -- 7) VIALLI, M., U. V. ]~RSPAMER: Mikrochemie 24, 253 (1938). VIALLI und I~RSPAivItZR 7. Auffallend erscheint der Zusammen- hang dieser Zellelemeiite mit dem vegetativen Nervensystem3), der IIicht nut morphologisch, sondern auch funktionell ist, wie dies am Nerv-Muskelpr/iparat des Hirudo medicinalis ein- deutig nachgewiesen werden konnte4). Anch beim Octopus vulg. werden reichliche Mengen yon S. in den Speicheldrfisen gebildet (426 bis 512tzg/g Frisch- gewebe) and yon dort in die H~imolymphe (0,04 ~xg/ml) ab- gegebenZb). Die das Organ aufbauenden Zelleiemente Iassen feingeweblich und histochemisch jene besonderen Eigeiischaf- ten erkennen, wie sic S. produzierenden Zellen eigen sind3), 7). Im Hinblick auf den nervalen Angriffspunkt yon S. 4) schien die Annahme gerechtfertigt, dab das reichlich vorhan- dene k6rpereigene S. beim Octopus vulgaris gleichfalls ffir den Ablaut vegetativer Funktionen yon Bedeutung sei. In diesem Zusammenhang bietet sich der Farbwechsel bei diesen Tieren an, der seinem raschen Ablaut gemfif3 v61Iig oder teilweise nerval gesteuert seiii muB. Auch der anatomische Bau der Melanophoren mit den um die Zellen radi/ir angeordneteii Muskelelementen, durch deren Kontraktion die Zellexpansion erfolgt, spricht dafiir, dab der geschilderte Mechanismus der Kerdunkelung der Haut nervb'ser Steuerung uiiterliegt. Der in den Zellen eingelagerte Farbstoff geh6rt zu den sog. Ommo- chromen, die chemisch den Phenoxazinen entsprechen und sich ebeiiso wie S. aus Tryptophan au~baaenl),5). Wohl Iiegenge- naue Angaben fiber die Melanophorenreaktion der Octopoden in Abhgngigkeit yon bestimmten LichtverhXltnissen und Farbe des amgebenden Mediums nor6), jedoch fehleii fiber das bei der in Rede skehenden Reaktion ablaufende JunhtioneIte Ge- schehen diesbeztigliche Angaben im Schrifttum. Dialyse der Sehweineleber-Esferase gegen Salzli~sungen L6sungen gereini.gter Schweineleber-Esterase wurden gegen einen groBen UberschuB yon t0 -5 molaren L6sungen verschiedener NetallsMze in m/t5 Phosphatpuffer (pH7) 40 bis 90 Std dutch Cellophan oder Cuprophan dialysiert. Die lonen yon Cu, Ca, Mg, Zn, Cd, Hg, Mn, Fe, A1 und Pd sowie die reiiien Pufferl6sungen inaktivierten das Ferment fast vollstiindig, Co und Ag dagegen gar IIicht, Ni nur wenig. Die ngchstliegende Annahme ist die, dab die katalytisch aktiven, komplex gebundeneii Metallionen durch inaktive Ionen ausgetauscht werden (,,Austauschdialyse") und dal3 Cobalt-, Nickel- und Silberionen aktiv sind. Eiiie ausffihrliche Mitteilung erfolgt spXter an anderer Stelle. Deutsche Akademie der Wissenscha[ten zu Berlin, Institut /r Katalyse/orschung, Rostock ~r LANGENBECK und K.A. MOLLER Eingegangen am 7. Mgrz 1958 Rapid Biosynthesis of Brain Serotonin before and after Reserpine Administration Considerable evidence indicates that serotonin (5-hydroxy- tryptamine) and noradrenalin have important functions in brain, possibly acting as neurohormolles in opposing neuro- nal systemsl). The presence of enzymes involved in synthesis and inactivation of both amines and of mechanisms for their storage indicate that they are made, released and destroyed in the central nervous system. In understanding the central

Die Bedeutung des Serotonins für die Melanophorenreaktion des Octopus vulgaris

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Page 1: Die Bedeutung des Serotonins für die Melanophorenreaktion des Octopus vulgaris

Heft ~o K u r z e O r i g i n a l m i t t e i l u n g e n ~ 4 ~ 1958 (Jg.'45)

Frak t ionen . In Tabel le 2 s tel len wir unse re Ergebn i sse zu denen dieser A u t o r e n in Vergleieh.

Universit~ts-Hygiene-lnstitut (Direhtor: Pro/. Dr. reed. habil. G. WILDFOHR), Leipzig C1, Liebigstrafle 24

GONTER NAUMANN u n d JOHANNES W I L D E

Eingegangen am ~4. Fehruar 1958

1) BERG, G., u. F. SCHEIlWFARTH: t( l in. Wschr. 19S4, 472. - - "~) GEINITZ, W.: Klin. Wschr . 19S4, 1108. - - 3) SCHEIFFARTH, F., u. G. BERt: Z. exp. Med. a) 119, 550 (1952); b) 123, 201 (1954). - - ~) SCHNEIDER, G., K. LOTTENBACH U. F. WOI~RMAI~N: Z. exp. Ned. 115, 377 (1952). - - ~) WILDE, J., U. G. NAU~ANN: Z. exp. Ned. 129, 368 (1957). - - ~)WIX~F~HX% G., G. N,~u~IA~ u. J. WIL~E: Z. lmnmnit~tsforseh. 115, ~22 U958).

Die Bedeafung des Serotonins fiir die Melanophorenreakgon des Octopus vulgaris

Mit der E n t d e c k u n g des Serotonins (S.) du rch ERSPAMER 2a) wurde eiiie bei Ver t eb ra t en , aber aueh bei m a n c h e n Wirbel - losen verbre i te te S u b s t a n z ge funden , die in b e s t i m m t e n drfi- s igen Ze l l e l emen ten m i t t y p i s c h e m m o r p h o l o g i s c h e m u n d h i s t o c h e m i s c h e m Verha l t en gebi ldet wird. Dieses Zel l sys tem, das yon FEYRTER 3) als ,, S y s t e m der I te l len Zel len" beze ichne t wurde, en t sp r i ch t d e m , , E n t e r o c h r o m a f f i n e n S y s t e m " yon

Fig. t. Isoliertes Hautst t ick eines k~iltenarkotisierten Octopus vulgaris. In die auf die Haut aufgesetzten, beidseits offeneu Kunststoffzylinder wurde bei 1 Locke-LSsung, Z l0 -7, 3 t0 -~ und bei 4 0,1 mg Serotonin-Kreatin- sulfat, jeweils mit Locke-LSsung verdfinnt, eingebracht. Aufnahme t2 min nach Versuchsbeginn. Deutliche, yon der Konzentration abh~ngige Melano- phorenkontraktion bei 2, 3 und 4 und dadurch bedingte, verschieden starke Aufhellung der Haut im Bereiche der um die Zylinder ausgetretenen Flfissigkeit

E i n g e h e n d e eigeiie U n t e r s u c h u n g e n * ) zeigten, daI3 zur g e n a n n t e n v e r d u n k e l n d e n R e a k t i o n der H u n t eine an t agon i - s t i sch sich ve rha l t ende , also Au/hellung bewi rkende S t e u e r u n g bes teh t , die hormonellen U r s p r u n g e s ist (Fig. t). An adap t i e r t en u n d kAl tenarkot i s ie r ten Tieren k o n n t e ebenso wie an isolierten H a u t s t f i c k e n nachgewiesen werden, dab S.**) eine Konlrak- tion der Melanophoren bewirk t u n d sich a i i tagoi i is t i sch zur W i r k u n g yon Acetylcholin verh~tlt, das die Me lanophoren ausbreitet. Diese R e a k t i o n is t auch d u t c h [aradischen Reiz erzielbar. I n t e r e s s a n t erschei i i t die Ta t sache , dab keine der g e n a n n t e n Reakt io i ien d u t c h Histamin e rzeugbar ist. i )ber die W i r k u n g ande re r P h a r m a k a , besonders von Bromdidthyl- lysergs~iure, die b e k a n n t l i c h in v i t ro der s t~ rks te A n t a g o n i s t y o n S. is t u n d erwartungsgem/i l3 a u c h hemrnend auf S. be- d ing te I ( o n t r a k t i o n der Me lanophoren wirkt , soll noch ein- gehend be r ich te t werdeii. A C T H bzw. Melanophorenhormon blieb h ins ich t l i ch g e n a n n t e r Zel l reakt ionen wirkungslos, wohl d e m U m s t a n d e en t sp rechend , dab den Oc topoden eine h y p o - phys/ i re S teuerui ig Iehlt .

Die noch deu t l i ch w i r k s a m e n V e r d i i n n u n g e n der aiige- w a n d t e n S u b s t a n z e n waren klein a n d lagen ffir S. m i t 10 -s und ffir Ace ty lchol in m i t 10 -1~ m g in phys io log i schem Bereich.

Es sche in t dahe r d u r c h a u s m6glich, dab d e m b is lang un- b e k a n n t e n funk t ione l l en Geschehen be im Farbwechse l der

Oc topoden der aufgeze ig te a n t a g o n i s t i s c h w i r k s a m e M e c h a n i s m u s an den Me lanophoren zwischen e x p a n - d i e r e n d e m n e r v a l e m Reiz uiid k o n t r a h i e r e n d e r Sero- t o n i n w i r k u n g z u g r u n d e liegt.

Mit U n t e r s t i i t z u n g der D e u t s c h e n F o r s c h u n g s - g e m e i n s c h a f t an der S ta t ione Zoologica in Neape l ausgeff ihr t .

II . Medizinische Universiliitsklinik, Hamburg-Eppen- dot/ (Direhlor: Pro /Dr . A. JoR~s)

H. KAHR Eingegangeu am t5. Februar 1958

*) Erscheint ausIfihrlich andernorts. **) Ffir die Uberlassung yon Serotonin-Kreatiiisulfat und

Bromdifithyllysergsfiure sind wir der Sandoz AG., Basel, zu gr6gtem Dank verpflichtet.

1) BUTENANDT, A., U. SCHIEDT U. E. BEIKERT: Liebigs Ann. Chem. s86, 217 (1954); s90, 75 (1954). - - 2) ERSPAMER, V.: a) R. C. sci. Famitalia, I, t954. I1 si tema cellulare enterochromaffine el 'enteramina. - - b) Ciba Foundation Symp. of Hypertension, S. 78. London: Churchill 1954. - - FE'ZRT~R, F.: Uber die peripheren endocrinen (parakrinen) Drfisen des Measchen. Wien u. Dfisseldorf: Maudrich 1 9 5 3 . - 4) KAHR, H.: Klin. Wsehr. 1957, 1184. - - s) KC'HN, A.: Z. vergL Physiol. 32, 572 (t950). - - 6) ScI~WlN~, I.: Natur- wiss. 40, 365 (1953). - - Verb. dtsch, zooL Ges. Erlangen 19ss, 71. - - 7) VIALLI, M., U. V. ]~RSPAMER: Mikrochemie 24, 253 (1938).

VIALLI u n d I~RSPAivItZR 7. Auffa l lend e r sche in t der Z u s a m m e n - h a n g dieser Zellelemeii te m i t d e m v e g e t a t i v e n Nervensys t em3) , der IIicht n u t morphologisch , sonde rn auch funk t ione l l ist, wie dies a m Nerv -Muske lp r / i pa ra t des H i rudo medic ina l i s ein- deu t ig nachgewiesen werden konnte4) .

A n c h be im Oc topus vulg. werden reichl iche M engen y o n S. in den Speicheldrf isen gebi lde t (426 bis 512tzg/g Fr i sch- gewebe) a n d yon dor t in die H~imolymphe (0,04 ~xg/ml) ab- gegebenZb). Die das Organ a u f b a u e n d e n Zel le iemente Iassen fe ingewebl ich u n d h i s t ochemi sch jene besonde ren Eigei ischaf- t e n e rkennen , wie sic S. p roduz i e r enden Zellen eigen sind3), 7).

I m Hinb l i ck auf den ne rva l en A n g r i f f s p u n k t yon S. 4) sch ien die A n n a h m e gerecht fer t ig t , dab das reichlich v o r h a n - dene k6rpere igene S. be im Oc topus vulgar i s gleichfalls ffir den A b l a u t v e g e t a t i v e r F u n k t i o n e n yon B e d e u t u n g sei. I n d iesem Z u s a m m e n h a n g b ie te t sich der Fa rbwechse l bei d iesen Tieren an, der s e inem ra schen Ab l au t gemfif3 v61Iig oder tei lweise ne rva l ge s t eue r t seiii muB. A u c h der a n a t o m i s c h e B a u der Me lanophoren m i t den u m die Zellen radi/ ir angeordne te i i Muske le l emen ten , du rch deren K o n t r a k t i o n die Ze l lexpans ion erfolgt, sp r ich t dafiir, dab der geschi lder te M e c h a n i s m u s der Kerdunkelung der H a u t nervb'ser S t e u e r u n g uii terl iegt . Der in den Zellen e ingelager te F a rb s t o f f geh6r t zu den sog. O m m o - ch romen , die chem i sch den P h e n o x a z i n e n e n t s p r e c h e n u n d sich ebeiiso wie S. aus T r y p t o p h a n au~baaenl) ,5) . W o h l I iegenge- n a u e A n g a b e n fiber die M e l a n o p h o r e n r e a k t i o n der Oc topoden in A b h g n g i g k e i t yon b e s t i m m t e n L ich tve rhXl tn i s sen u n d Fa rbe des a m g e b e n d e n M e d i u m s nor6), j edoch fehleii fiber das bei der in Rede skehenden R e a k t i o n ab l au fende JunhtioneIte Ge- s chehen diesbeztigl iche A n g a b e n i m Sch r i f t t um.

Dialyse der Sehweineleber-Esferase gegen Salzli~sungen

L 6 s u n g e n gereini.gter Schweine leber -Es te rase w u r d e n gegen e inen groBen Uber schuB yon t0 -5 mo la ren L 6 s u n g e n ve rsch iedener Neta l l sMze in m / t 5 P h o s p h a t p u f f e r (pH7) 40 bis 90 Std d u t c h Cel lophan oder C u p r o p h a n dialysier t . Die l o n e n yon Cu, Ca, Mg, Zn, Cd, Hg, Mn, Fe, A1 u n d Pd sowie die reiiien Pu f f e r l 6 sungen inak t iv i e r t en das F e r m e n t f a s t vollst i indig, Co u n d Ag dagegen gar IIicht, Ni n u r wenig. Die ngchs t l i egende A n n a h m e is t die, dab die k a t a l y t i s c h ak t iven , k o m p l e x gebundene i i Meta l l ionen du rch i n ak t i v e I o n e n a u s g e t a u s c h t werden ( , ,Aus tauschd ia lyse" ) u n d dal3 Cobalt- , Nickel- u n d Si lber ionen ak t i v s ind.

Eiiie ausff ihr l iche Mi t t e i lung erfolgt spXter an andere r Stelle.

Deutsche Akademie der Wissenscha[ten zu Berlin, Institut /r Katalyse/orschung, Rostock

~r LANGENBECK u n d K . A . MOLLER

Eingegangen am 7. Mgrz 1958

Rapid Biosynthesis of Brain Serotonin before and after Reserpine Administration

Considerable evidence indica tes t h a t se ro ton in (5 -hydroxy- t r y p t a m i n e ) and no rad rena l i n h a v e i m p o r t a n t func t ions in brain, poss ib ly ac t ing as neurohormol l e s in oppos ing neuro- na l sy s t ems l ) . The presence of e n z y m e s invo lved in syn thes i s and inac t iva t i on of bo th amines and of m e c h a n i s m s for the i r s to rage ind ica te t h a t t h e y are made , released a n d d e s t r o y e d in t h e cen t ra l ne rvous s y s t e m . In u n d e r s t a n d i n g t he cent ra l