Arch. exper. Path. u. Pharmakol., Bd. 219, S. 397--407 (1953).

Aus dem Pharmakologischen Insti tut der Universit~t Bern (Direktor: Prof. Dr. W. WILBRA:NDT).

Die quantitative Abh~ingigkeit der Strophanthosidwirkung auf das Froschherz yon der T~itigkeit des Herzens

und yon der Glykosidkonzentration*.

Von W. WILBRANDT~ K. BRA~VAND und P. N. WITT.

Mit 7 Textabbildungen.

(Eingegangen am 25. M~irz 1953).

D e n A u s g a n g s p u n k t de r v o r l i e g e n d e n A r b e i t b i l den zwei B e o b a c h t u n -

gen, die y o n WEIZS)~CKER i m J a h r e 1913 u n d y o n L E v i v o r k u r z e m

g e m a c h t w o r d e n s ind.

WEIZS-~CKER beschaftigte sich mit der allgemeinen Frage, wie welt pharmakolo- gische Wirkungen nieht nur yon Konzentration und Einwirkungszeit des Pharma- kons, sondern auch yon der T~tigkeit des beeinfluBten Organs bestimmt werden. Als Objekt w~hlte er den elektrisch gereizten Froschventrikel unter der Einwirkung yon g-Strophanthin. Als Kriterium beniitzte er die Zeit bis zum Herzstillstand. Er land, dab diese Zeit bei gleieher Strophanthinkonzentration yon der l~eizfrequenz abhangt. In einem Versuch beispielsweise stand ein Herz bei einer Reizfrequenz yon 15 pro Minute nach 30 min still, ein anderes bei einer Frequenz yon 35 pro Minute nach 14 min. Die Zahl der Kontraktionen der beiden tterzen bis zum Still- stand waren 490 und 500. Am nieht gereizten tterzen, das in WEIZSA_CKERS Ver- suehen allerdings eine Anzahl Spontankontraktionen ausfiihrte, sehien g-Strophan- thin mindestens weniger wirksam zu sein als am gereizten. Eine reizfreie Vor- periode yon 12 min in Strophanthin-RINaER beeinfluBte die Zeit bis zum Herz- stillstand in einer anschlieBenden Reizperiode praktisch nicht, in beiden F~llen betrug sie etwa 13 min. Li~ngere Vorperioden verkiirzten allerdings die Stillstands- zeit.

Die WEIZS/4OKERsehen Beobachtungen haben wenig bleibenden Widerhall ge- funden. ISSEKIIZ, der Ahnliche Versuche mit Digitoxin durchfiihrte, fand eine Ab- hgngigkeit yon der Reizfrequenz nur bei sehr niedrigen Konzentrationen. H. FISCHER fand, ebenfalls in Versuehen mit Digitoxin, die Beeinflussung yon Ge- schwindigkeit und Intensit~t der Wirkung durch die Frequenz nur von unter- geordneter Bedeutung und aul~erdem sehr inkonstant.

Wohl zum Teil unter dem Einflul~ dieser Beobachtungen ist der WEIZS~.CKER- sche Befund weitgehend in Vergessenheit geraten.

Ausgehend yon anderen Fragestellungen hat vor kurzem LEvi bei Unter- suchungen mit k-Strophanthosid ~hnliche Beobachtungen gemacht. Auch er ar- beitete mit dem elektrisch gereizten Froschventrikelpr~parat, bentitzte aber als Kriterium nicht die Zeit bis zum Herzstillstand, sondern die Zunahme der Span- nungsentwieklung bei isometriseher T~tigkeit des Herzens unter Caleiummangel.

* Herrn Professor Dr. O. LoEwI zum 80. Geburtstag gewidmet.

398 W. WILBRANDT, K. BRAWAND und P. N. WITT:

Die Verwendung dieses Kriteriums geht aus yon der bekannten Beobaehtung von OTTO Lo~wI (1918), dab die Wirkung yon Strophanthin auf den Herznmuskel unter anderem in einer Sensibilisierung des Muskels gegen Calcium besteht, indem einerseits die Herabsetzung der Herzt&tigkeit bei Calciummangel dutch Strophan- thin kGmpensiert wird, andererseits die systolische Kontrakturwirkung des Stro- phanthins durch Entfernung des Calciums, wenigstens vorfibergehend, aufgehoben werden kann. Neuerdings haben BLUMENFELD U. LOEWI (1945) gezeigt, dab auch die diastolische Wirknng kleiner Glykosidkonzentrationen auf Sensibilisierung gegenfiber Calcium zurtickgeffihrt werden kann.

Gegeniiber dem Herzstillstand hat das yon LEVI verwendete Kriterium vor allem den Vorteil, dab die beobachtete Wirkung unter gewissen Voraussetzungen reversibel ist. AuBerdem setzt sie praktisch ohne Latenz ein.

LEvi land, dab die Wirkung einer Strophanthosidkonzentration yon 5 y/cc sich langsam entwickelt und (bei einer l%izfrequenz yon 10/min) in einer Zeit yon etwa 20--30 min bis zu einem Maximum verst/~rkt, um dana einer Abnahme der ent- wickelten Spannung Platz zu machen.

W/ire diese Zeit der Wirkungsentfaltung auf das Eindringen des Glykosids in die Herzmuskelfaser durch Diffusion zu beziehen, so mfiBte eine reizfreie Periode yon gleicher Lange in der gleichen Strophanthosidkonzentration die Wirkung in gleicher Weise zur Entfaltung bringen. Bei Beginn der elektrischen Reizung nach einer solchen Vorperiode mfiBte also dann die Wirkung bereits maximal zu beob- achten sein. Stattdessen ergab sich, dab unter diesen Umst/~nden die Wirkung bei Reizungsbeginn praktisch null ist und sich dann in etwa der gleichen Zeit bis zum Maximum entwickelt, in der sie das sonst zu tun pflegt. Wird nach der reizfreien Periode vor Einschaltung der Reizung die strophanthosidhaltige RINGnR15sung entfernt und durch strophanthosidfreie unter mehrmaligem Auswaschen ersetzt, so kommt fast gar keine Wirkung zustande.

Die LEwsche Beobachtung stimmt also mit derjenigen yon WEIZSXCKER darin fibercin, dab die Wirkung yon Strophanthin bzw. Strophanthosid yon der T/ttigkeit des Herzens abh/~ngt. Sie geht jedoch fiber den frfiheren Befund darin hinaus, dab die Abh~ngigkeit yon der Herzt/~tigkeit sich auch bei Benfitzung eines anderen Kriteriums nachweisen IKBt, bei dem schwachere und reversible Wirkungen (bei 4real niedrigeren Konzentrationen) beobachtet werden.

Fi i r beide Befunde bleibt die Frage often, welches E lement der Herz- tKtigkeit ffir die En t f a l t ung der Wi rkung unentbehr l ich ist, die Er regung oder die Kon t rak t ion .

I n der vorl iegenden Arbei t sollte mi t etwas ver/ inderter Methodik erstens die Frage geprfift werden, ob zwischen der Strophanthosidwir- kung und der Zahl der K o n t r a k t i o n e n bei Anwesenhei t yon Strophan- thosid eine klare quan t i t a t ive Rela t ion nachgewiesen werden kann . Zweitens sollte un te r such t werden, welche quan t i t a t ive Abh/~ngigkeit zwischen der Wirkung und der Konzen t r a t i o n des St rophanthosids be- steht.

Methodik. Gegenfiber dem Vorgehen yon LEVI wurde vor allem eines ge~ndert: die cal-

ciumarme RI•GER15sung wurde nur vorfibergehend als Test ffir die Strophanthosid- wirkung verwendet. Dagegen erfolgte die Einwirkung des Strophanthosids unter normalen Bedingungen, d.h. in normaler RI~CGER15SUng. Zweck dieser _~ndcrung war, eine fortschreitende Sch/idigung des Herzens durch die lange Einwirkung der

Quant i ta t ive Abhangigkei t der Strophanthosidwirkung auf das Froschherz. 399

calciumarmen LSsung zu verhindern, ferner den Calciummangel als etwaigen modi- fizierenden Fak tor fiir die Wirkung des Strophanthosids auszusehalten und schlieB- lieh, die Bedingungen fiir die Beurteilung der Reversibili t~t zu verbessern.

Die benii tzte Anordnung ist in Abb. 1 wiedergegeben. Das Herz H ist an einer Doppelkantile D K befestigt, die durch den Vorhof in die Kammer eingefiihrt wird. Von den beiden Wegen der Doppelkaniile ist der eine mit der Druekregistrierung D R verbunden (die in Abb. 2 im einzelnen dargestellt und dort eingehender be-

NR Ma

. 7e

%

- - p - -

Abb. 1. Schema der beniitzten Gesamtanordnung. ~iheres im Text.

schrieben ist), sowie mi t einem Hahn, H1, durch den das System entleert bzw. durchgespiilt werden kann. Der andere Weg ffihrt durch einen H a h n H2, zu 4 ver- schiedenen Rohransehliissen, die dureh die Dreiweghahnen H 3 und H 4 wechsel- weise angesehlossen werden kSnnen. Durch die mit Sir, Te und _N'R bezeichneten Ansehliisse wird StrophanthosidlSsung Str, , ,TestlSsung" Te (calciumarme RINGER- 15sung), oder normale RINGER15sung N R in das Herz eingefiihrt. Die vierte Verbin- dung M a fi ihrt zu einem Manometer mit var iablem Druck, das erstens ffir die Mes- sung der hier zugeffihrten Eiehdrueke benfitzt wird, zweitens zur Einstellung eines bes t immten kons tanten Anfangsdrueks zu Versuchsbeginn (50 mm Wasser, siehe unten).

Das Herz mit den Reizelektroden befindet sich in einer feuchten Kammer fiber luf tdurchperl ter RI~GER15sung. Es wird mi t einer Frequenz yon 10/min durch Kondensatorenent ladungen rhythmisch gereizt. Einmal pro Minute fallt ein Reiz" aus, so dab die registrierten Kontrakt ionsper ioden yon 1 min klar gegeneinander abgegrenzt sind.

400 W. WILBRANDT, K. BRAWAND und P. N. WITT:

Ffir die Druckregistrierung wurde eine zweistufige pneumatische (~bertragungs- anordnung bentitzt. Die in den beiden Stufen verwendeten Prinzipien sind in einer friiheren VerSffentfichung 1~ ausffihrlicher dargestellt worden, dagegen ist die in unserem Institut mehrfach verwendete und bew~hrte Kombination einer druck- iibertragenden Stufe ohne Verst~rkung (jedoeh mit geringer Volumverschiebung) und einer zweiten druckverst/trkenden Stufe bisher nicht beschrieben worden. Sie

ist in Abb. 2 wiedergegeben. I R Der zu messende bzw. zu registrie- ] ~ rende Prim/~rdruck Pp wirkt von un-

ten auf eine Gummimembran, M 1. Gegen die Membran bl~st der Luft- strom, L 1, der durch den Widerstand W 1 eintritt und durch den Luftaus- gang La austritt. Bei Steigerung des Prim/~rdrucks entsteht ein Staudruck, der die zweite Membran M~ spannt.

~ l Im Luftraum der zweiten Stufe, in der der Luftstrom L~ dureh den Wider- stand W~ ein- und durch die Diise D austritt, entsteht dann ein Staudruek,

i der fiber R auf die Registriervorrich- tung gefiihrt wird. Ftir die Registrie-

La ~ ~ rung wurde eine Metallkapsel bentitzt. ~ ~ Die Volumelastizitat der Uber-

~ - i ~ tragungsvorriehtung ist klein. Sie i betr~gt fiir den (~bertr~ger allein

[ ] 10 mma/100 mm Hg. Praktisch wird sie in der Gesamtanordnung etwas vergr6[~ert dutch die Beriihrung mit dem Gummisehlauch zwisehen der Doppelkanfile und dem Drucktiber-

............. ~ tr/~ger, die aber dureh Glas-auf-Glas- ~" Verbindung auf ein Minimum redu-

ziert wurde. Das Vorgehen bei den Versuchen

lPp war folgendes. Die L6sungen wurden durch die ftir sie bestimmten An-

Abb. 2. Schema der kombinierten zweistufigen schliisse (siehe Abb. 1) in den Vertrikel Anordnung zur Druckfibertragung mit geringer

Volumverschiebung und Druekverst~trkung. eingefiihrt, wobei das Pr~parat im all- Naheres im Text. gemeinen etwa 2 min mit einer Menge

yon etwa 10 em 3 der neuen L6sung durchsptilt wurde. Daraufhin wurde der Hahn H 1 geschlossen, H~ blieb noch often. Da s~mtliche Vorratsgef/~13e h5her ]agen als 5 cm tiber dem Herzen, war nun der Druek entspreehend hoch. Jetzt wurde die Verbindung mit dem Vorrats- gefi~B unterbrochen und einige Sekunden eine Verbindung mit dem auf einen Druck yon 50 mm Wasser eingestellten Manometer Ma hergestellt. Daraufhin wurde der Hahn H2 geschlossen und die Registrierung begonnen. W/~hrend des DurchstrSmens und Fiillens des Pr/~parats wurde im allgemeinen die Reizung fort- gesetzt mit Ausnahme der Ftillung mit Strophanthosidl6sungen, die ohne Reizung .durchgefiihrt wurde.

Als Test ftir die Strophanthosidwirkung wurde die Spannungsentwieklung in ealciumarmen RINGm~lSsungen beniitzt. Die verwendete RING~R16sung war die-

Quantitative Abh~ngigkeit der Strophanthosidwirkung auf das Froschherz. 401

jenige, die bei v. MURALT als Muskelphosphat-RI•GER bezeichnet wird und eine Konzentration yon 0,02% Calciumchlorid besitzt. Diese Calciumkonzentration wurde als 100% bezeichnet und die Angaben fiber die Konzentrationen der calcium- armen LSsungen sind auf diesen Wert zu beziehen. 5% Ca bedeutet demnach einen Gehalt yon 0,001% CaCl~.

Die Calciumkonzentration der ,,TestlSsung" war nicht immer die gleiehe. Sie wurde so gewahlt, dab die entwickelte Spannung hSchstens 60% der Spannung in der Vorperiode mit RINGER15sung betrug.

3 Abb. 3. Beispiel eines Versuchs mi t 1,0 ~/cm Strophanthosid und 36 Kontraktionen.

Die L5sungen wurden mindestens alle 10 min erneuert bzw. gewechselt. Stro- phanthosidlSsungen wurden im allgemeinen erst angewendet, wenn der ,,Test" 3 real den gleichen Spannungswert ergeben hatte.

Die Einwirkungszeiten des Strophanthosids wurden unabh~ngig von der Kon- traktionszahl in jeder Versuchsserie konstant gehalten. Sie betrugen im allgemeinen 5 rain.

0,5 9K.

11111 q0 $0

16K KIK. $6/(..

1 1 1

Ii,I IIII I,IllL, 120 160 200 2qO

mJa

Abb. 4. Beispiel einer Auswertung eines Versuchs. Konzentration des Strophanthosids 0,25 y /cm ~. Bei den Pfeilen wirkt Strophanthosid je 5 rain lang auf den Ventrikel ein, wobei das Herz in der ersten Periode 9mal, in der zweiten 18real, in der dritten 27real, in dcr vierten 36real gereizt wird.

Abb. 3 zeigt ein Beispiel eines Versuchs mi t 1,0 y / cm a" S t rophan- thos id und 36 K o n t r a k t i o n e n . Der mi t Nul l bezeichnete Druck is t in dieser wie in al len ande ren Abb i ldungen der Bas i sd ruck yon 50 m m Wasser , der (siehe oben) bei Beginn al ler Versuche e ingeste l l t wurde.

Ff i r die Auswer tung wurden alle en twicke l ten S p a n n u n g s z u n a h m e n mi t Hi l fe der E ichungen in Zen t ime te r Wasse r ausgemessen u n d die Mel~- wer te in den Test lSsungen als Bruchtef l der jen igen in der vorhergehenden

402 W. WILBRANDT, K. BRAWAND und P. N. WITT:

l~I~GER-Versuchsperiode ausgedriickt. Die so erhaltenen als ,,relative Spannung" bezeichneten Werte stiegen unter der Einwirkung des Stro- phanthosids reversibel an.

Abb. 4 zeigt ein Beispiel einer Auswertung. In dem wiedergegebenen Versuch wurde eine Strophanthosidkonzentrat ion von 0,25 y/cm a verwendet. Eine erste Einwirkungsphase des Strophanthosids mit 9 Kontrakt ionen in 5 min zeigte eine deutliche Wirkung auf die Span- nungsentwicklung in der TestlSsung. Nach der zweiten Periode mit 18 Kontrakt ionen steigt die Spannungsentwicklung geringffigig an, deut- licher erst nach der drit ten mit 27 Kontrakt ionen und noch etwas stiirker nach der vierten mit 36 Kontraktionen. Die Zunahmen der Spannungs- entwicklungen gehen im Lauf der Zeit zurtick; die Wirkungen sind re- versibel.

Als Ma~ der Strophanthosidwirkung wurde di e prozentuale Zunahme der re- lativen Spannungen (bei der ersten Messung in der TestlSsung nach Abschlu~ der Strophosidperiode) beniitzt (vgl. Abb. 5).

Resultate. Es wurden Versuche mit Strophanthosidkonzentrationen zwischen

0,125 y/cm a und 5,0 y/cm a durchgeffihrt.

Die Schwelle der Wirksamkeit h~ngt ebenso wie die quanti tat ive Wir- kung yon der Zahl der Kontrakt ionen w~hrend der Einwirkungszeit ab. Von 0,25 y /cm a lie~ sich eine Wirksamkeit bei 18 Kontrakt ionen noch erkennen. Von 0,125 y/cm a war sie erst bei 36 Kontrakt ionen angedeutet und bei 72 Kontrakt ionen ausgesprochen.

Die Reversibiliti~t der Wirl~ung war bei niedrigen Konzentrat ionen gut, wie das in Abb. 4 wiedergegebene Beispiel zeigt. Bei hSheren Strophan- thosidkonzentrationen war der Riickgang der Wirkung langsamer. Bis zu welchen Konzentrat ionen vollsti~ndiger Rfickgang der Wirkung er- reicht werden kann, wurde nicht systematisch gepriift.

a) Wirkung und Kontralctionszahl.

In Bezug auf die erste gestellte Frage erkennt man schon aus der oben bei der I)arstellung der Methode wiedergegebenen Versuchsreihe in Abb. 4, dab die Wirkung mit der Zahl der Kontrakt ionen w~thrend der Einwirkungszeit zunimmt. Die Auswertung dieser Versuchsreihe ist in Abb. 5 wiedergegeben. Es zeigt sieh, dal~ die Wirkung in diesem Versuch anni~hernd linear mit der Zahl der Kontrakt ionen steigt.

Die Kurve geht nicht dureh den Nullpunkt des Koordinatensystems, was entweder durch einen Schwellenwert ftir die Kontraktionszahl oder durch negative Wirkungsrichtung bei sehr geringer Wirkungsintensit~t bedingt sein kSnnte, sofern die Abweichung yon der Ursprungsgeraden iiberhaupt als signifikant betraehtet werden daft.

Quantitative Abh~ngigkeit der Strophanthosidwirkung auf das ~roschherz. 403

7O % SO

0

Leider war auf Grund einer nicht unbetr~chtlichen Streuung das Resultat in vielen Versuchen nicht so eindeutig wie in dem in Abb. 5 wiedergegebenen. Die Streuung machte es nStig, groBe Versuchszahlen heranzuziehen, um zu signifikan- ten Unterschieden zu gelangen.

Eine ffir diesen Zweck ausreichende Zahl von Versuchen wurde nur bei der Strophanthosidkonzentration 1,0 7/cm 3 durchgefiihrt. Die mit dieser Konzentration gemessenen Wirkungen sind in Abb. 6 zusam- mengefaft. Die Einzelbeobachtungen sind Ms Punkte wiedergegeben, die Mittelwerte fiir verschiedene Kon- traktionszahlen als Kreise. Dabei sind Versuche mit nicht ganz iden-

/ /

9 ?8 g7 36/(~2

Abb. 5.

% 76

5O

i .

• i ~

: y r • **

0

- 1 0 ~ "

-20

Ten -$00 10 20 30 110 Zohl der Kontpaldionep

Abb. 6.

Abb. 5. Auswertnng dcr quant i ta t iven Strophanthosidwirkungcn in dem in Abb. 4 wiedergcgebenen Versuch.

Abb. 6. Zusammenstel lung aller mi t 1,0 ~/cm 3 Strophanthosid ausgefiihrten Versuche. Ordinate: Wirkung; Abszisse: Zahl der Kontrakt ionen (w~hrend der gleichen Einwirkungszeit yon 5 rain). Die Punkte geben die einzelnen MeSwerte an, die Kreise die Mittelwerte fiir best immte Kon-

traktionszahlen, die dutch geradc Linien verbunden sind. Die gestricheltc Linie ist die aus sgmtlichen Beobachtungen crreehnete Regressionsgerade.

tischen, aber sehr nahe beieinander liegenden Kontraktionszahlen zu- sammengefaft worden, so Versuche mit 9 und mit 10 Kontraktionen, Versuche mit 18 und mit 20 Kontraktionen, Versuche mit 34, 35 und 36 Kontraktionen. Die Mittelwerte sind durch ausgezogene Geraden ver- bunden. Gestrichelt eingezeichnet ist die aus s~mtlichen Einzelbeobach- tungen ermittelte Regressionsgerade.

Es zeigt sich eine deutliche Abh~ngigkeit der Wirkung yon der Kon- traktionszahl. Die gemessene Wirkung ist im Mittel bei 9 Kontraktionen 5,9%, bei 18 Kontraktionen 14% und bei 36 Kontraktionen 36,4%. Es besteht also gute Ann~herung an Linearit~t. Der Verlauf der Kurve ~hnelt dem in Abb. 5 wiedergegebenen Resultat aus einem Einzelver- such auch darin, daft die Regressionsgerade nicht durch den Nullpunkt geht.

Arch. expcr. Path . u. Pharmakol . , Bd. 219. 2 8

404 W. WILBRANDT, K. BRAWAND und P. N. WITT:

Um die statistische Signifikanz der in Abb. 6 gezeigten Abhi~ngigkeit zu priifen, wurde auf die Unterschiede zwischen den Mittelwerten bei 9, 18 und 36 Kontrakt ionen der t-Test angewendet (N~heres bei LINDER). Die Unterschiede erwiesen sich als signifikant, mit einem Wert yon P, der ffir den Unterschied zwischen 36 und 18 Kontrakt ionen zwischen 0,05 und 0,01 und ffir den Unterschied zwischen 36 und 9 Kontrak- tionen zwischen 0,01 und 0,001 liegt.

Eine grSBere Anzahl yon Versuchen wurde weiter mit den Konzen- trat ionen 0,5 und 2,0 ~/cm a durchgefiihrt. Die Resultate ~hnelten denjenigen in Abb. 6 qualitativ. Auf ihre Wiedergabe wird jedoch ver- ziehtet, da die Versuchszahlen hier nicht genfigend groB waren, um statistische Signifikanz zu gew~hrleisten. Sie sind in der Dissertation BRAWAND in /~hnlicher Weise wiedergegeben wie diejenigen mit 1 Gamma/cc in Abb. 6. Mit den iibrigen Konzentrationen wurden nur wenige Versuche zur Prfifung der Schwellenwirksamkeit und die Re- versibilitiit durchgefiihrt.

Ob die bei reizfreien Einwirkungszeiten (Kontraktionszahl 0) beobachteten negativen Wirkungen ats signifikant zu betrachten oder der nicht unbetr/iehtlichen Streuung zuzuschreiben sind, l~Bt sich aus den wenigen bisher zur Verfiigung stehenden Versuchen noch nicht entscheiden. Die damit zusammenh~ngende oben gestellte Frage, worauf die Abweichung der Regressionsgeraden gegeniiber einer Ursprungsgeraden zu beziehen ist, muB daher often bleiben. Immerhin sprechen Beobachtungen bei sehr niedrigen Strophanthosidkonzentrationen, bei denen eben- falls negative Wirkungen gefunden worden sind, ffir die oben erSrterte MSglichkeit, dall geringste Wirkungsintensit/iten zun/~chst zu einer Abnahme der Spannungs- leistung des Herzens fiihren.

b) Wirkung und Konzentration. Die zweite gestellte Frage, in welcher Weise die Wirkung quanti tat iv

von der Strophanthosidkonzentration abh~ngt, konnte durch Vergleieh der Wirkungen gepriift werden, die bei 36 Konzentrat ionen mit den Glykosidkonzentrationen 0,5, 1,0 und 2,0 y/cm a erzielt wurden. Fiir andere Kontraktionszahlen lagen zu wenig Versuche vor, als dal~ ein Vergleich verschiedener Konzentrationen zu schlfissigen Resultaten h/~tte ffihren kSnnen.

Die Versuche sind in Abb. 7 wiedergegeben. Der Mittelwert ffir die Wirkung aus 9 Versuchen mit 0,5 y/cm a betr~gt 31,7°//o, derjenige aus 18 Versuchen mit 1,0 y/cm a 36,4% und derjenige aus 7 Versuchen mit 2,0 y/cm a 35,4%.

Die Wirkung ist demnach im Bereich zwischen 0,5 und 2,0 y /cm a nur wenig v o n d e r Konzentrat ion abh~ngig. Die aus s~mtlichen Beob- achtungen errechneten Regressionsgerade ist wiederum gestrichelt ein- gezeichnet (N/iheres bei LINDER). Sie hat fast waagrechten Verlauf. Der Regressionskoffizient (1,791) ist yore Wert 0 nicht signifikant verschieden

Quantitative Abh~ngigkeit der Strophanthosidwirkung auf das Froschherz. 405

(P > > 0,05). Dagegen ist der Unterschied gegenfiber linearer Abh/~ngig- keit zwischen Wirkung und Konzentration (im Sinne direkter Propor- tionalitKt), die einem Regressionskoeffizienten yon 32 entsprechen wfirde, statistisch stark gesichert (P zwischen 0,01 und 0,00I). Es kann also trotz der betr~chtlichen Streuung so viel ausgesagt werden, dab die Wirkung der Konzentration mit Sicherheit nicht proportional ist. %

8O

Abb. 7. Abh~ngigkeit der Wirkung von Stro- phanthosidlfsungen bei einer Einwirkungs- zeit~ yon 5 rain und einer Kontraktionszahl yon 86 in Abh~ngigkeit yon der Konzentra- tion. Ordinate: Wirkung. Abszisse: Kon- zentration. Punkte : Einzelbeobachtungen. Kreise: Mittelwerte. Die gestrichelte Gerade is t die aus den Beobachtnngen bei den Kon- zentrationen 0,5, 1,0 und 2,0 berechnete Re- gressionsgerade (ohne Beriicksichtigung der Tatsache, dal3 bei der Konzentrat ion null die Wirkung null sein mull. Diese Tatsache ist in der eingezeichneten Kurve berficksichtigt).

I0

0

i,o 1,s

Da ftir die Konzentration null die Wirkung auf jeden Fall null ist, wurde durch die 3 Mittelwertspunkte und den Koordinatenursprung in Abb. 7 eine Kurve gelegt. Sie/~hnelt in der Form einer S/ittigungskurve, wie sie z. B. ffir die Abh/~ngigkeit der Fermentaktivit/~t yon der Substrat- konzentration als MICHAELIS-ME~TE~c-Knrve bekannt ist.

Diskussion. Die Benfitzung der Sensibilisierung gegenfiber geringen Calcium-

konzentrationen zur Beurteilung der quantitativeren Herzglykosidwir- kung ist bei niedrigen Glykosidkonzentrationen befriedigend und die Schwellenkonzentration liegt relativ niedrig. StSrend ist bisher die nicht unbetr/~chtliche Streuung.

Die nachgewiesene Abh~ngigkeit der Wirkung yon der Kontraktions- zahl bei gleicher Einwirkungszeit ist zun~chst qualitativ eine Best~ti- gung der WEIZSXCK~Rschen Beobachtung. Durch die Heranziehung eines quantitativen und gut reversiblen Kriteriums bei 10--100real niedrige- ren Konzentrationen erh/ilt sie jedoch grSl~eres Gewicht.

Die Frage, ob die Bedeutung der Herzt/~tigkeit fiir die Entfaltung der Glykosidwirkung in der Erregung oder in der Kontraktion begrfindet ist, ist zun/~chst nicht mit Sicherheit zu beantworten. Fiir einen Zus~mmen- hang mit Erregungsvorg/~ngen sprechen jedoch verschiedene Umst~nde.

Einmal liegen mehrere Beobachtungen tiber eine Ver/~nderung des Elektro- kardiogramms unter den Einwirkungen yon tIerzglykosiden vor, so yon W. TRACT- WEI~¢, 1950, WOODBURY U. Mitarb., 1951, TRAUTWET~ U. WITT, 1952.

28*

406 W. WILBRANDT, K. BRAWAND und P. N. WITT:

Weiterhin sind hier aber die neueren Erkenntnisse fiber die Vorg~nge yon Be- deutung, die sich bei der Erregung im Nerven, Muskel und Herzmuskel, vermutlich aber auch in anderen Organen, abspielen.

Durch die bekannten Untersuchungen der HoDoKINschen Gruppe 4 sind wir dartiber unterrichtet, da$ die Vorgange bei der Erregung und bei der Erholung des Nerven mit Ionentransporten verschiedener Art verbunden sind, so mit einem Ein- strom yon Natrinm und einem zeitlich offenbar etwas spateren Austritt yon Kalium w/~hrend der Erregung und mit einer aktiven Herausbef5rderung des Natrinms w/~hrend der Erholung durch eine in ihrem Mechanismus bisher unbekannte ,,Na- triumpumpe", begleitet yon einem vermutlich passiven Riickstrom des Kaliums.

DaB gewisse Wirkungen yon Steroiden mit Ionentransporten verbunden sind, ist vor ahem durch die Bedeutung der Nebennierenrindensteroide ffir den Elek- trolythaushalt bekannt geworden. Auch fiir Herzglykoside liegen ahnliche Beob- achtungen oder Annahmen vor. SCHATZMA~ land eine Beeinflussung der Ionen- transporte durch die Erythrocytenmembran durch Herzglykosid. SZ~T GrSRGrI hat die Annahme gemacht, dab das Treppenph~nomen bei der Herzkontraktion auf Kaliumaustritt aus der Herzmuskelfaser beruht und hat gefunden, dab es durch Herzglykoside vermindert bzw. aufgehoben wird.

Die Annahme, dab Herzglykoside irgendwie, beispielsweise als Ionen- triiger, mi t I onen t r anspo r t en bei Er regung oder Erholung verknt ipf t sind, scheint danaeh nieht unwahrseheinl ieh. (Insbesondere wird bei ihrer Prii- l ung dem Calcium besondere Aufmerksamkei t zu sehemken sein.)

Trifft sie zu, so wi~re anzunehmen , dag n i eh t n u t die Wi rkung des Iterzglykosids, sondern aueh seine Aufnahme in die Muskelfaser yon der

T/itigkeit des Herzens abhi~ngt.

Dieser Sehlul~folgerung scheinen zungchst Beobachtungen zu widerspreehen, die ebenfalls von WmZSXer~ER 2 stammen und bei denen sieh ergab, dab im Gegen- satz zur Wirkung des Herzglykosids seine Aufnahme in den Herzmuskel nicht yon der T~tigkeit des Herzens abzuh/ingen scheint.

Bedauerlicherweise sind diese Untersuchtmgen jedoch nicht mit dem gleiehen Glykosid durchgefiihrt worden wie die oben erw~hnten (g-Strophanthin), sondern mit Digitoxin. DaB zwischen Strophanthin and Digitoxin wichtige Unterschiede bestehen, geht u. a. aus der Beobachtung yon FISCHER hervor, dal~ die Zeit bis zum HerzstiUstand im Falle des Strophanthins durch Herabsetzung des Calcinmgehaltes der RI~G~R15sung verl~ngert werden kann, im Falle des Digitoxins dagegen nicht. Eine M6gliehkeit fiir die Deutung solcher Diskrepanzen liegt vielleicht darin, dal~ das Digitoxin sehlecht wasserlSslich und besser lipoidlSslich ist, so dab ihm m6g- ticherweise neben dem Membrandurchtritt im Rahmen yon Erregungs- und Er- holungsvorgangen auch die freie Diffusion durch die Lipoidmembran als Eintritts- weg zur Verfiigung steht. Es ist nicht unwahrseheinlich, dal~ auch die negativen Ergebnisse yon ISS~KU~Z und yon FISCHER (siehe oben) bei der Nachpriifung des WEIZSXeKERschen Befundes auf solehen Besonderheiten des Digitoxins beruhen.

Mit der Annahme, dab Glykosidwirkung u n d Glykos idaufnahme eine i~hnliehe Abh~ngigkeit yon der Glykos idkonzent ra t ion besitzen, wiirde auch die folgende ParMlele in guter l~bere ins t immung stehen. Die in Abb. 7 wiedergegebene Kurve zeigt ~hnlichen Verlauf wie diejenige, die in einer fr i iheren Mit tei lung (WILBRA~DT) ftir den Z u s a m m e n h a n g zwisehen Glykosidaufnahme und Glykos idkonzent ra t ion aus der Ab-

Quantitative Abhangigkeit der Strophanthosidwirkung auf das Froschherz. 407

h/~ngigkeit der bei der biologisehen Dig i t a l i s t i t r a t i on e rmi t t e l t en Leta l - dosis v o n d e r Zufuhrgesehwindigke i t des Glykos ids abgele i te t wurde.

Eine qua l i t a t ive Pr i i fung der G lykos idau fnahme bei Var i a t ion der K o n z e n t r a t i o n in e inem Bereich, der den vor l iegenden Versuchen ent- spr icht , l iegt le ider noch n ieh t vor. Eine solche Pri i fung, die methodisch a l l e rd ings n ieh t unbetr /~chtl ichen Schwier igkei ten begegnen wiirde, kSnn te ffir die aufgeworfenen F r a g e n wesent l iche Aufschli isse br ingen.

Zusammenfassung. Die W i r k u n g von S t rophan thos id au f den isometr iseh a rbe i t enden und

e lektr isch gere iz ten F roschven t r ike l wurde q u a n t i t a t i v un te rsuch t . Als K r i t e r i u m wurde benf i tz t die E rhShung der Spannungle i s tung in calcium- a r m e n LSsungen, die gegeni iber anderen Kr i t e r i en den Vorte i l grol~er Empf ind l iehke i t , gu te r Revers ib i l i t~ t und raschen Ansprechens besi tz t .

Es wurde gezeigt, dab die W i r k u n g bei gleieher E inwi rkungsze i t des Glykos ids in s ta t i s t i sch s ignif ikanter Weise yon der Zahl der Herzkon- t r a k t i o n e n wKhrend der E inwi rkung des Glykos ids abh/~ngt. Die Mit tel- wer te der W i r k u n g e n in Versuchen mi t 9, 18 und 36 K o n t r a k t i o n e n , ver- h ie l ten sich wie 5,9 : 14: 36,4.

Es wird angenommen, dab diese Abh/~ngigkeit der W i r k u n g yon der T~t igke i t des Herzens d a r a u f zur i ickzuf i ihren ist, dab das Glykos id yon Bedeu tung is t fiir I o n e n t r a n s p o r t e im R a h m e n der Erregungs- und Er- holungsvorg/~nge, mSglicherweise als Ionentr/£ger.

Die Abh/~ngigkeit der W i r k u n g yon der K o n z e n t r a t i o n des Glykos ids is t n ich t l inear. Die W i r k u n g e n bei K o n z e n t r a t i o n e n yon 0,5, 1,0 und 2,0 y / c m a verh ie l ten sich wie 31,7:36,4: 35,4. D a die W i r k u n g bei der K o n z e n t r a t i o n null ebenfal ls nul l sein mul3, scheint die Abh/~ngigkeit der W i r k u n g yon der K o n z e n t r a t i o n die F o r m einer S~t t igungskurve zu besi tzen. Es wird d a r a u f hingewiesen, dab eine solche F o r m auch fiir die Abh/~ngigkeit der G lykos idau fnahme v o n d e r K o n z e n t r a t i o n wahrsehein- l ich gemaeh t worden ist.

Literatur. BLUMENFELD, S., and 0. LOEWI: J. of Pharmacol. 83, 96 (1945). - BRAWAND, K. :

Diss. Bern 1953. - FIscheR, H. : Arch. exper. Path. u. Pharmakol. 180, 194 (1928).- HODGKIN, A. L.." Biol. Rev. 26, 339 (1951). - ISSEKUTZ, K.: Arch. exper. Path. u. Pharmakol. 78, 155 (1915). - LEVI, B. : Diss. Bern 1953. - LINDER, A.: Statistische Methoden ffir Naturwissenschafter, Mediziner u. Ingenieure. Basel: Birkh/iuser 1954. - LoEwI, 0. : Arch. exper. Path. u. Pharmakol. 82, 131 (1918). - v. MVRALT, A. : Ein- fiihrung in die praktische Physiologie. Berlin: Springer 1944. - SC~ATZMA~¢, I-I. J. : UnverSffentlichte Resultate. - SZE~T-GYSRGYI, A. : Bull. N. Y. Aead. ivied., p. 3, January 1952. - TRAUTWEIN, W., u. P. N. WITT: Arch. exper. Path. u. Pharmakol. ~16, 197 (1952). - WEIZSXCKER V. : (1), Arch. exper. Path. u. Pharmakol. 7~, 282; (2) 347 (1913). - WXLBRANDT, W. : Helvet. physiol. Acta 10, 372 (1952). - WILB~A~DT, W., u. J. L. DE LA CUADRA • Helvet. physiol. Acta 5, 272 (1947). - WOODBUR~', L. A., H. H. HECHT and A. R. Cm~ISTOP~RSO~: Amer. J. Physiol. 164, 307 (1951).

Prof. Dr. W. WILBRA~DT, Pharmakologisches Institut der Univ. Bern/Schweiz.