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Aus dem Physiologischen Institut der Universititt ZUrich.

Eine ausgegliehene sterilisierbare N~hrl~sung yon physiologiseher H-Ionenkonzentration.

Von

Dr. A l f r e d Fleisch, Privatdozent,

Die physiologisehen ErsatzflUssigkeiten wie RingerlSsung und TyrodelSsung haben heute in der Physiologie, wie in den medizini- schen Wissensehaften Uberhaupt, ein sehr breites Anwendungsgebiet gefunden. Damit eine solche Ersatzflttssigkeit wirklich ~physiologisch,~ ist, muB sie ausgeglichen sein, d. h. sie muB folgenden drei Forde- rungen genttgen:

1. Ihr osmotischer Druck muB angen~hert demjenigen des Blur= serums entspreehen.

2. Sie muB eine physiologisehe Misehung der einzelnen Ionen- arten besitzen.

3. Ihre H-Ionenkonzentration [H'] muB sehr angen~hert derjenigen des arteriellen Blutes sein.

Der Forderung des gleichen osmotisehen Druckes genUgt die sogenannte >>physiologisehe KochsalzlSsung~. Da sie abet die Forde- rungen 2 und 3 unbertteksiehtigt l~Bt, muff sie als unphysiologiseh bezeiehnet werden, und dementspreehend ist sie aueh aus den physio- logischen Laboratorien versehwunden.

Unendlieh viel besser ffenUgen den praktisehen Anforderungen die Ringer- und die TyrodelSsung, welehe auBer dem mit dem Blur- serum isoosmotisehen Druck aueh eine einigermaBen physiologische Ionenkombination aufweisen, indem sie auBer NaC1 aueh KCI, CaCl2, ~aHCOa, und wie die TyrodelSsung MgCI2 und PO4-Ionen aufweisen. Doeh wird gerade in neuester Zeit you Spiro (8) hervorgehoben, dab die ffangbaren ErsatzflUssigkeiten in bezug auf die Ionenkombi-

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nation nicht genUgen , indem insbesondere das Verhiiltnis Kalium zu Calcium und das Verh~tltnis der einwertigen zu den zweiwertigen Ionen nieht den theoretisehen und den auf experimentellen Grund- lagen basierenden Forderungen entspricht.

Den ErsatzfiUssigkeiten wird gewShnlieh NaHC03 zugesetzt, um ihnen eine physiologisehe [H'] zu erteilen. Doeh ist jedem~ der mit diesen NahrlSsungen arbeitet und dabei Bestimmungen der [H'] ans- ftihrt, bekaunt, dab sie in bezug auf ihre [H'] sehleeht ausreguliert sin& So land ieh (2) die frisehe Ringerl6sung" immer viel zu saner, wie dies aueh yon L. Miehaelis(5) angegeben wird. Beim Durch- leiten yon Luft wird sie allerdings alkaliseher, doch ist diese leiehte Ver~tnderliehkeit der [H'] ein im Experiment nieht zu unterschittzen- der Naehteil.

Im Gegensatz dazu ist die TyrodelSsung, die 1 g Bikarb0nat im Liter enthiilt, viel zu alkaliseh. Ieh land ftir diese eine [H'] his zu 5 �9 10 -9 (2).

Die Forderung naeh einer physiologisehen [H'] der ErsatzfiUssig'- keiten ist nnn aber ebenso begrUndet wie die Forderung nach dem physiologischen Ionenantagonismus. Insbesondere darf die [H'] der ErsatzfiUssigkeit nicht- mehr vernachlassigt werden, seit die hohe Empfindlichkeit verschiedener Organe wie des Darmes(7) und der Gefiii~e (2~ 3 ) in bezug ~ auf die [H" 1 bekannt ist.

Ein weiterer ~aehteil der Ringer' und TyrodelSsung, der sieh in gewissen Fallen bemerkbar maeht, ist, dab diese LSsungen nicht sterilisiert werden kSnnen. Beim Koehen entweieht niimlieh die C02, und zudem wandelt sich ein Teil des Bikarbonates unter C02-u in Soda urn, m)dureh die L(isungen vial zu alkalisch werden. Zu- dem tritt beim Kochen ein yore Calcium herriihrender iNiederschlag auf.

Diese Punkte haben reich veranlai~t, eine physiologisehe ~ahr- fitissigkeit fth- Warmbltitler zusammenzustellen, die in bezug auf die einzelnen Ionen ausgeglichen ist, eine konstante, physiologisehe [H'] besitzt, lange Zeit vorriitig gehalten werden kann und sterilisierbar ist. In bezug auf das Ionengleiehgewicht habe ich reich in weit- gehendem MaBe an die Serumanalysen yon Abderhalden(1) und F r i e d e n t h a l (4) angelehnt,

Der Wunseh naeh einer sterilisierbaren N~hrlSsung konnte nur dadurchbefriedigt werden, dab gewisse Bestandteile getrennt auf- bewahrt and getrennt sterilisiert werden. ~aeh zahlreiehen Versuehen bin ieh auf folgende Modifikation gekommen: die allen Ansprtiehen aueh in bezug auf Bequemlichkeit genUgen dUrfte: Es wird eine kon- zentrierte Stamml(~sung hergestellt, die s~tmtliehe Neutralsalze und

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Phosphorsanre enthi~lt. Um gebrauchsfertige bTiihrlSsung zu erhalten, wird die StammlSsung mit destilliertem Wasser verdUnnt and eine abgemessene Menge ~/~ ~ormalsoclalSsung zugesetzt. Iqach Durch- schUtteln ist die ~i~hrlSsung gebrauchsfertig.

Das Rezept ftir diese bTi~brl(isung lautet:

StammlSsung: ~NaCl 10,5 g KC1 0,5 )~ CaCI~ 0,3 ~, MgCl~ 0,1 )~ H3PO4 1/1 normal 5,0 corn H:O 50,0 ccm (--~-~ ad 58,7).

Da das Kochsalz immer etwas veranreinigt ist, wird diese Stamm- 15sung vorteilhafterweise filtriert.

FUr den Gebrauch werden zu 1000 ccm Wasser 50 ccm dieser StammlSsung zugesetzt, eventuell sterilisiert und nach AbkUhlen mit Sauerstoff %es~tttigt. Ferner werden jetzt noch 5,0 ccm 5/1 LNormal- sodalSsang ~) zugesetzt, die evcntuell vorher sterilisiert worden ist. Das Kochen der Stamm- and SodalSsung ist natUrlich nut notwendig, wenn die gebrauchsfertige NahrlSsung stcril sein soll. Diese 1Niibr- 15sung besitzt~ gleichgtiltig ob die einzelnen Ltisungen vorher gekocht worden sind odor nicht, bei 37 ~ eine [H'] yon 0,3 - 10 -~ (Pn - ~ 7,52~, sie hat also gcnaa die gleiche Reaktion wie das arterielle Blur. Beim ZugieBen der Sodaltisnng zu der 21fach verdUnnten Stamml~isung treten 4,26 ccm 1/l n Phosphorsi~ure mit 5,0 ccm 1/1 n ~a2CO3-LS- sung in Reaktion. Dabei bildet sich ein Gemisch yon primitrem and sekund~rem 7Natriumphosphat einerseits und yon Kohlensi~ure und Natriumbikarbonat andererseits, Gemische, die als Puffersubstanzen bekannt sind, indem sie die [It'] mit groBer Z~higkeit festhalten.

Aus dcr GrSBe der Quotienten primates Phosphat nnd H2CQ sekundiires Phosphat NaHC03

kann unter BerUcksichtigung der Dissoziationskonstanten die daraus resultierende [H'J berechnet werden. Es ist ni~mlich in diesen Puffer- gemischen (6)

[primares Phosphat] [H:] - - 2,4- 10-7 [seknnd~tres Phosphatl

and [H2COa]

[ H ' ] - 4 . 1 0 - 7 . [bTaHCOa] '

1) Die notwendigen Normalliisungon yon Phosphors~ure und Soda werden yon Kahlbaum in guter Qualiti~t ffeliefert.

Eine ausgeglichene sterilisierbare N~ihrlSsunff usw. 25

wobei die eckigen Klammern die Konzentration in Molen bedeuten. Die Rechnung ergibt, dab beim Misehen yon 4,26 ecru 1/1 n tI3P04 mit 5,0 cam i A n Na2C03 eine lit'] resultieren muB yon 0,3 �9 10 -7 bei 37 ~ Die Riehtigkeit dieser lit'] der angegebenen N~thrltisung wurde unter Verwendung yon Neutralrot naehgeprtift und besti~tigt ge - funden.

Die Gefrierpnnktserniedrigung betri~gt je naeh dem Wassergehalt des verwendeten Koehsalzes 0,55--0,56. Der osmotisehe Druek ist also gleieh demjenigen des Blntes.

Auf der folgenden Tabelle sind die Molarkonzentrationen der einzelnen Ionen dieser NiihrlSsung und die lV[olarkonzentrationen, die A b d e r h a l d e n ( 1 ) und F r i e d e n t h a l ( 4 ) bei der Analyse des Rinderserums gefunden haben, angegeben:

K" Ca" Mg" PO~'" CO8" IH']

Rinderserum Rinderserum N~ihrliisung nach Abderhalden nach Friedenthal

0,14973 0,005~1 0,00218 0~00085 0,00134 0,00237 0,3.10- 7

0,139 0,00543 0,00213 0,00110 0,00086~

0,1425 0;00555 0,00219 0,00113 0,00066 0,00893

Das Verh~ltnis yon K': Ca'" ist bei dieser NiihrlSsung 2,48; das Verh~tltnis der einwertigen ( N a ' + K') zu den zweiwertigen Ionen (Ca'"+ Mg) betriigt 51,1. Fur diese Verhi~ltnisse gibt Sp i ro (8) als gtinstigste Zah]en an 2,6 bzw. etwa 60. In meiner N~hrliisung sind also diese optimalen Verh~ltniszahlen eingehalten.

Die Phosphatkonzentration dieser Ni~hrliJsung betri~gt 0,00134 Mol, w~thrend sie im Rinderserum nach F r i e d e n t h a l 0,00066 Mol und naeh A b d e r h a l d e n 0,C00864 Mol betri~gt. "Ieh habe die Phosphat- konzentration beinahe doppelt so groB gewiihlt, um eine bessere Stabilisierung der Reaktion zu erreichen. St(irende EinfiUsse sind deswegen nieht zu befiirchten, um so weniger~ als ich bei bedentend hSheren Phosphatmengen (2) keinerlei Sehi~digung auf die GefKBe wahrnehmen konnte.

Die Konzentration de1" CO.~'-I'onen ist mit 0,00237 Mol wesenflieh unter derjenigen im Rinderserum gehalten, die F r i e d e n t h a l zu 0,0089 angibt. Dies war notwendig mit RUcksicht auf die Gefahr der CO2-Entweiehung, die eine Steigerung der Alkaleszenz naeh sich ziehen wiirde. Die [H'] der Niihrli~sung wird~ wie oben erwi~hnt,

26 ~[I. ALFRED FLEISCg.

H~C03 In dem MaBe, z.T. stabilisiert dureh das Paffergemisch NaHCO3

als die CQ-Konzentration erhSht wird, steigt aueh die Menge der freien COs, wodurch diese in vermehrtem Marie entweieht und die LSsung alkalischer zurUckliirit. In der angegebenen Zusammensetzung tier N~thrlSsung resultiert eine Kohlensi~urekonzentration vonO.44 Vol. %. Es wird die hTi~hrlSsung somit bei l~ngerem Stehen an der Luft and namentlieh beim Durehleiten yon Sauerstoff CO2 verlieren und etwas alkaliseher werden. Wegen der starken Pufferwirkung ist die Ver- ~nderung abet nur eine ]angsame und sehr sehwaehe. Diese Ver- iinderung k~innte vollstKndig hintangehalten werden beim Durehperlen yon Sauerstoff, dem 0,4 Vol. ~ CO2 beigemengt ist, wie dies schon yon Miehae l i s (5 angegeben wurde. Doeh wird dies in der Praxis gewShnlieh zu umsti~ndlieh sein.

Wegen dieses Entweiehens yon C02 ist es unmSglich, eine Ni~hr- 15sung auzugeben, die allen Anforderungen des praktischen Bedarfes bei einfaeher Handhabung restlos entsprieht. Aus diesem Grunde habe ieh meine bT~hrlSsung so gew~hlt, dab sie den meisten Zwecken vollauf ~entigt. Speziellen Forderungen kann sie auf folgende Weise angepaitt werden: Wenn es sich z. B. darum handelt, eine N.~hrlSsung zu haben, deren [H] sieh beim sti~ndigen Durehleiten yon Sauerstoff gar nieht ~ndert, so muB die Karbonatkonzentration niedriger ~e- halten werden. Dies wird erreicht, indem weniger SodalSsung und statt dessen ~atronlauge zugesetzt wird. Und zwar kann 1 ccm ~/1 n Sodal~isung ersetzt werden dnreh 0,535 cem 1/i n bTaOH. Wenn es sieh andererseits darum handelt, die Karbonatkonzentrar auf die physiolog'isehe H~ihe yon etwa 0,009 Mol zu bringen, so wird die 3--~ fache Menge SodalSsun~ zngesetzt. Aber ftir jeden Kubikzentimeter mehr 1/1 n Soda muB 0,535 ecru i/~ n HC1 zugesetzt werden, damit die [H'] wiedernm 0 ,3 .10 -7 wird. Diese kohlensiiurereiehe LSsung wird aber an der Luft raseh CO~ abgeben. Wenn die Pufferwirkung, d.h. die Stabilitiit der [tt] besonders hoeh sein soll, so kann die. Menge der Phosphorsaure und der Soda um das gleiehe Vielfaehe

erhSht werden. Das VerhLtltnis 4.26 ecru ~/~ n H3PO4 muB dabei 5,0 ecru 1/1 n ~Na2CO3

aber erhalten bleiben. Allerdings kann wiederum 1 ecm 1/1 n :Sa~COa ersetzt werden dutch 0,535 ecm ~/~ n NaOH. Damit ist die Miig- liehkeit gegeben, diese N~hrlSsun~ den versehiedenen ,praktischen BedUrfnissen anzupassen, wenn auch die anfanglieh angegebene typisehe Zusammensetzung den meisten Zwecken vollauf geniigen dtirfte.

Eino ausgeglichene sterilisierbare N~ihrl~sung usw. 27

Z u s a m m e n f a s s u n g .

E s wird eine physiologische ~iihrlSsung fUr WarmblUtler ange- geben, die in bezuff auf die einzelnen Ionen gut ausgeglichen ist~ eine konstante tI-Ionenkonzentration yon [H'] ----- 0,3 .10 -7 (PH" ~7 ,52) bei 37 ~ besitzt und lange Zeit vorri~tig gehalten werden kann~ ohne sich zu veriindern. Diese LSsunff kann steril erhalten Werden, ohne dab sich die [H:] oder die Zusammensetzung iindert.

D a s Rezep t filr d i e se

~aC1 10,5 g KC1 0,5 ~ CaCI 2 ()~3 ~ MgCl 2 0,1 ))

NithrlSsung lautet:

H3PO ~ 1/5 normal 5,0 ecru It20 50~0 ccm (--~ ad 58~7).

Filtrieren. Zu 1000 ccm Wasser werden 50 ccm dieser Stamm- l~isunff zugesetzt~ das Gemisch gekocht~ abgektihlt, mit O2 ffesiittigt and 5,0 ccm steriler ~/~ n bTa2CQ,L~isun~ zugesetzt. Das Kochen ist nur notwendig~ wenn die NiihrlSsung steril sein soll.

Um diese Niihrl(isunff speziellen BedUrf~issen anzupassen~ kann je 1 ecru 1/1 n lqa2CO~-LSsung ersetzt werden durch 0~535 ccm 1/1 n ~qaOH, wodurch die L~isung CO~-~rmer wird. Wenn die LSsun~ C02-reicher scin soll~ so kann mehr SodalSsung zugesetzt werden~ abet far jeden Knbikzentimeter mehr lji n SodalSsung muI] 0,535 ccm 1/1 n HC1 zugesetzt werden. Die Pufferwirkung wird dadurch ge- iindert~ dal~ die Menge Phosphors~ure und' Soda mit der glcichen Zahl multipliziert werden. Nachher kann wiederum je I ccm 1/1 n Soda ersetzt werden dutch 0,535 ccm 1/1n ~aOH.

Li te ra tu r .

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