Act a histochem. 69,269 -273 (1981)

Inst itut fUr P a thologie del' Medizinisch en Akademie Magdeburg

(Oirektor : Prof. D r. sc. med. W. KUHNE)

Die Melanosis cerebelli des Menschen Ein Beitrag zur stofflichen Zusammensetzung des Pigmentes

2. Neutronenaktivierungsanalytische und atomabsorptions­spektrometrische Untersuchungen

Melanosis cerebelli of human. A contribution of the pigment composition

2. Neutron activation analysis and investigations of the atom absorption spectrometry

Von KNUT DIETZ MANN

Mit e iner Abbildung

(Eingegftngcn am 26. Januetl' 1981)

Zusammenfassung

E s werden d ie neutronenaktivierungsetnalytischen und atomabsorptionsspektrometrischen

Untersuchungsergebn isse del' Pigmente von einem F all von Meletnosis cerebelli vorges tellt. In

den Pigmenten des Nucleus dentatus cerebelli fanden sich e l'hiihte Konzentrationen del' Schwer­

metalle Kupfer, Zink und Blei. Oabei m uB del' gesteigerte Bleigeh alt nach den gegenwartigen IConntnissen als e in echter pathologischer Befund gewerte t werden.

Summary

The results of n eutron activat ion an a lysis and atom absorption spectrometry investigations of the pigments of one case of Melanos is cereb elli a re d escribed. The con centration of elements , such as cappel', zinc and lead is increased. The larger content of lead must b e seon as a very patho­

logical symptoma in the brain.

Vorangegangene histoehemische Unterauehungcn (DIETZMANN 1981) der Melanosc

des menschlichen Kleinhirns fiihr ten zu dem SchluB, daB d ie seltene Pigmentart

als ein besonderes Neuromelanin angesehen werden muE. Die Pigmentkorper ent­

sprachen sowohl den Kriterien d ') r Chromolipoid- und Melanin- als auch del' Schwer­

metallnachweise. Insbesondere die Anreicherung von topochemisch nicht naher

bestimmbaren Schwarlll~tallen in den groBeren F arbstoffschollen machten weitere mikroanalytische Untersuchungen notwendig, iib3r deren Ergebnisse im folgenden berichtet werden solI.

270 K. DIETZMAN'"

Material und Methode

Aus dern formalinfixierton ZNS der neurologiReh und psyehiatriseh unauffalligen 66jiihl"igen

weibliehcn Leiche wU.I'den Proben von wcnigcn rnrn3 aus dern NueIeus niger und dem suspekten

Nucleus dentatus cereb elli entnornrnen. (Untersuchungsnummel': A 280/7 7). Ais Vel'glei ch sHlnt erinl elienten etwa gleichgrol3e Gcwebs­

brockel dOl" Substanti a nigra und de~ Nucleus denta tus einer gleich altrigen, weibli ehen, hirn­

gesunden L ciche (Kontl'oIle: I\).

1. Neutronenaktivierungsan a lytisch e B es timmung von Zink und Kupfer

2 his 4 mg schwere Himpl'oben (Troekenmasse) wurden in Quarzf\mpullen eingewogen, ein­

geschrnolzen und zusammen mit Standards 2 Std. im K ernl'eaktor b ei einern Neutronenflul3 von

Ii hi s 8 X 1013 n /cm2 S hestmhlt. Auf Grund des hohen 2(Na·Gehaltes in del' Ma t r ix von ca.

3000 ppm, d er einen betraehtlichen UntergrundmeJ.lcffekt verursaehte und damit die quantitative

Kupfer· Ilnd Zinkbestimmung ersehwerte, wllrde nach der Bestrahlung eine chemiseh e Na·Ab­

trennung vor-genommon. 1m Eluat befanden sieh die Nuclide Kupfer und Zink, die wegen ihrer

untel'sehiedlichen y -Energie n ebencinander spektrometriert werden konnten (69 mZn = 439 k e V,

HCU ~ 511 keY).

Die Mossungen wurden an einem im Zentralinstitut fijr Kernforschung del' AdW del' DDR

hergestellten, automa tischen y-MeJ.lsystem mit einem 4096-Kanalspeicher unter Verwendung

cineR 18-cm 3-Ge-(Li)-Detektors durchgefiihr t. Die MeJ.lzeiten betrugen 1000 s.

Die gesuehte Elementkonzentration erreehnet sieh aus der Intensitat der emittierten y -Strah­

ung dm-eh einen relativen Vergleich mit der Aktivitat der mitbestl'ahlten Standards.

2. Atomabsorptionsspektrometrische Bestimmung von Blei

E ine 1,16 g schwere Probe £IUS dem Nucleus dentatus cerebelli wurde nach der Methode nach

KAHANE (1937) in 5,5 ml AIlfschlu1310sung nal3 verascht und mit einem AAS-300-S-Perkin -Elmer­

GerM. unter folgenden Geratep a rametern analysiert : HGA 72; Rillengra phitrohr, Deuterium­

untcrgrundkorrektur, EDL Pb 283,3 nm; Spalt 7, Dosierung 10 pI.

Dabe i wurde ein Temperaturprograllllll 1: 2:

H eizl'Hte 3:

3: Atomisierung 4:

Ausheizen, Maxilll aitemperatll" gewiihlt.

t

30/8

5/s gleitend auf

10/s lOIs

rnax. (T)

50°C 65°C

350 °C

550 °C 2040 °C

Die Bestimmung erfolgte mit HiHe dor Additionsmethode, wobei die O-Probe ohne Zusiitze

vel'welHiet wurde.

Blind wert verascht

Kou t rullhirn K

A 280/77

2 ml + 0,5 pg Ph; + 1,0 pg Pb

2 ml + 0,2 pg Pb; + 1,0 Ilg Pb

2 m l + 0,5 pg Pb; + 1,0 pg Pb

Ergebnisse

Die neutronenaktivierungsanalytischen Untersuchungen im melanotischen Nucleus dentatus des Kleinhirns (A 280/77) ergaben erhohte Konzentrationen fUr Kupfer und Zink (s. Tabelle 1).

Die Melanosis cel'ebelli des Menschen, 2. 271

Tabelle 1. Konzentration in ppm/mg Hirn-Trockengewicht (formalinfixiert)

Element Fall Nuel. niger Nucl. dentatus pul verisierte cere belli Substanz

eu Melanosis 27,9 45,8 32,1 Kontrolle 45,8 21,6 22,4

Zn Melanosis 19,8 99,2 38,5 Kontrolle 24,4 18,25 30,8

Dieses Ergebnis konnte in den 2 bis 4 mg schweren Gewebsstiickchen und im pul­verisierten Material des Kleinhirnkernes gesichert werden.

Wahrscheinlich liegen in den eigentlichen Pigmentschollen die Werte noch h6her, da Verdiinnungseffekte durch Messung von unmittelbar benachbartem pigment­freiem Gewebe nicht zu vermeiden waren.

Mit der Atomabsorptionsspektrometrie wurde der Bleigehalt im Nucleus dentatus cerebelli mit einem Kontrollhirn verglichen. Bei 1,16 g Einwaage fanden sich folgende Werte:

Pb im Kontrollhirn Pb bei Melanosis

0,79 {J-g/g 2,26 {J-g/g

Die Ergebnisse sind in Abbildung 1 zusammen mit Blindwerten und Vergleichsfall ubersichtlich dargestellt.

PeQk mm

90

80

1,1, 1.2 1,0 0,8 0,6 0,1, 0,2 0 +0,2 0.5 0,8 +7.0 pgPbl2ml

Abb. 1. Vergleichende atomabsorptionsspektrometrische Untersuchungen des Bleigehaltes in den l'igmenten des Nucleus dentatus cerebelli.

+ Blilldwel't verascht • KOlltrollhirn o Melanosis eerebelli (A 280/77)

272 K. DIETZMANN

Diskussion

Bereits bei BARDEN (1968, 1969), SING),:R et al. (1974), GRANDI et a l. (1977), FAN et al. (1978) und ULE et al. (1978) zeigte die seltene Pigmentart positive histochemische Reaktionen bei den Naehweisen von Chl'omolipoiden und Melaninen. Nach BARDEN (1969) soil im Hirn jedoch keine Tyrosinase fill' die Melaninbildung zur Vel'fiigung stehen und die Melaninpigmentation selbst bei dem hel'editaren Albinismus - einem Tyrosinasedefekt - erhalten bleiben. BARDEN schloJ3

sich deshalb del' Hypothese von GOLDFISCHER et al. (1966) an, die eine metallkatalytische Pseudo­

peroxidation von Catecholaminderivaten zu Melaninen in den Lipofuscingranula annehmen. Na ch ULE und BERLET (1979) soll del' Precursor Dopamin sein. In Voruntersuchungen (DIETZMANN 1981) bestatigte sich del' Verdacht, daJ3 miiglicherweise

die Melaninbildung im melanotischen Nucleus dentatus cere belli enzymunabhangig ablauft, und die histophysikalist'hen Mikrountersuchungen erbrachten erhiihte Elementkonzentrationen einiger ausgewahlter Schwermetalle. Eine gesteigerte Kupferkonzentration im Neuromelanin

hat ten WARREX et al. (1960) und BARDEN (1969) bereits nachgewiesen. ~eu sind die Konzentrationserhiihungen fill' Zink und Blei. Normalwerte bei FJERDINGSTAD

et at. (1974), HOCK et al. (1975), IYENGAR et al. (1978), K),:MP and DANSCHER (1979). Von besonde­

rem Interesse sind die Ergebnisse der Bleiuntel'suchungen, da nach den gegenwartigen Kennt­

nissen eine Bleiakkumulation im Hirn als ein pathologischer Befund gewertet werden muJ3.

Ftir das Nervensystem des Erwachsenen spielt nach PETE.RS (1970) nUl' die chronische Bleiver­giftung eine Rolle. Dabei soIl diese exogene Intoxikation direkt bei vorangegangener Schranken­

sWrung und indirekt dUl'ch Kreislaufstiirungen auf das Hirn wirken. Nach PETERS entspricht das histologische Bild del' Pseudoencephalitis WERNICKE.. Hirniidem, granulomartige Mikro­

gliareaktionen, diffuse Giiazellproliferate, fortgeschrittene Involutionsveranderungen und Ge· faJ3arteriosklerose charakterisieren die chronische Bleiencephalopathie im Hirn (PENTSCHEW 1958).

Besondere Beziehungen zu Kleinhirn und Nucleus dentatus cerebelli wurden bisher nicht besehl'ieben. Die gliogene Farbstoffbildung der Melanosis cere belli ware dann nicht eine harmlose Variante del' Pigmentbildung im Hirn, sondern eine besondere Form mit Bleiakkumulation im

Farbstoff bzw. sollte s ie auch in den Pigmenten del' in del' Lit,eratur bekannten Faile n aehweisbar sein, eine spezielle eerebelll1re Bleierkrankung mit offenbar gel'ingem Krankheitswert. Eine be­rufliche Exposition lieil s ich in del' Ana mnese allerdings nicht sichern.

Die Frage, durch welchen Mechanismus die Elemente Kupfer, Zink und Blei in die Pigment­schoHen gesogen und konzentriert werden, muJ3 offen bleiben. Sic konnte an dem vorliegenden Material nicht verfolgt werden.

Vrn die Zusa mmensetzung diesel' besonderen Pigmentkorper der Melanosis cerebelli we iter aufzukl aron, sind fortfuhrende An alysen notwendig. Uber diese Ergebnisse soli spater bel'ichtet werden.

Frau Dr. \'1/. \VIESNER, Zentmlinstitut fUr Kernforschung del' AdW dcr DDR, und Herrn Dr. F. PAUL, Institut fUr die 01- und Margn,rineindustrie del' DDR, sei fUr die Bereitstellung del'

Ergebnisse herzlich gedankt.

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Adresse: Doz. Dr. se. med. K. DIETZMANN, Institut fUr Pathologie, Medizinische Akademie, DDR· 3090 Magdeburg, Leipziger StraJ3e 44.

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