Kinetik der Hämiglobinbildung

Naunyn-Schmiedebergs Archiv, Bd. 207, S. 426--436 (1949).

Aus der Medizinischen Klinik Kiel.

Kinetik der H~imiglobinbildung. I. Mitteilung.

H~imiglobinbildung dureh Phenylhydroxylamin in vivo.

Von MANFREI) KIESE l ind MARIA SOETBEER.

Mit 7 Textabbildungen.

(Eingegangen am 23. April 1949.)

I n der K ine t ik der Hgmiglobinbi ldung durch Amino- und Nitrobenzole n i m m t das Pheny lhydroxy lamin eine Schlfisselstellung ein. Aus zahl- reichen Un te r suchungen 1-7 ist bekannt , da6 Pheny thydroxy lamin schneller Hgmiglobin bi ldet als Ani l in und Nitrobenzol. Es ist ferner bekannt , da6 im Organismus einerseits Ani t in zu Pheny lhydroxy lamin oxydier t 3 u n d andererseits Ni t robenzol zu Pheny lhydroxy lamin reduziert 2, s werden kann . SchlieBlich ist bekann t , dal~ Pheny lhydroxy lamin mi t Hgmoglobin und Sauerstoff stoichiometrisch ein Aquiva len t H~miglobin j e Mol Pheny lhydroxy lamin bildet s, im Tier aber jede Moleket Pheny lhyd roxy lamin mehrere Aquiva lente Hgmoglobin oxydieren k a n n a,~. Auf Grund dieser Ergebnisse und vergleiehender Unte r suchungen fiber die Wi rkung von Pheny lhydroxy lamin und Nitrosobenzol 5, lo n a h m e n HEUBNER n und JUNG 5'1° an, da6 die Oxydat ion des H~moglobins durch Pheny lhydroxy lamin in einem KreisprozeB verl£uft, in dem die Molekel entweder zwischen Pheny lhydroxy lamin und Nitrosobenzol oder zwischen P h e n y l h y d r o x y l a m i n u n d einem Radikal

C,H~ - - NO

hin u n d her wechselt. HEUBNER TM 12, 13 formulierte seine Vorstel lung sp£ter noch genauer dahin, da6 das Pheny lhydroxy lamin durch Sauer- stoff zu dem erw£hnten Radika l dehydrier t werde:

1LIPscHITZ, W.: Z. physiol. Chem. 109, 189 (1920). - - 2 LIPscHITz, W., u. J. WEBER: Z. physiol. Chem. 132, 251 (1923). - - 3 ELLISGER, P~.: Z. physiol. Chem. 111, 86 (1920). - - 4ISSEKUTZ, B. v. jr.: Arch. exper. Path. (D.) 193, 551, 567, 569 (1939). - - 5 JuN~, F.: Arch. exper. Path. (D.) 195, 208 (1940). --- 6 S C ~ L I ~ , H.: Arch. exper. Path. (D.) 20g, 60 0 9 4 3 ) . - 7HERKE~, H.: Arch. exper. Path. (D.) 202, 70 (1943). - - s BUEDING, E., u. iNT. JOLLIFFE: J. Pharmacol. (Am.) 88, 300 (1945). - - Chem. Abstr. 41, 510 {1947). - - 9 H~UBNER, W., R. Mm~R u. H. RHODE: Arch. exper. Path. (D.) 10O, 149 (1923). - - 10 JtTNG, F.: Biochem. Z. 305, 248 (1940). - - 11 ttEUB=~ER, W.: Arb. II. Abt. ST~FA~ TmZA Ges. 7, H. 2 (1941). - - 12 HEUBNER, W.: Klin. Wschr. 1942, 961. - - ~3 H~UBS~R, W. : Abh. dtsch. Akad. Wiss. Berl. Math.-naturw. Kh 1948, Nr 2. Arch. exper. Path. (D.) 205, 310 {1948).

Kinetik der H~miglobinbildung. I. 427

4 C6H~ • N • OH + 0~ -~ 4 C~H~" NO

H fl (i) und dieses unter Reduktion zu Phenylhydroxylamin das Hgmoglobin zu H~tmiglobin ox ydiere:

4 C6HsN • 0 + 4 HblI ~+ 4 C6HsN • OH + 4 HblII ~I fl (II)

Darauf wiederhole sich Reakt ion I usw. Diese katalytische Wirkung des Phenylhydroxylamins miiBte dann bei unbeschranktem Sauerstoff- vorra t solange laufen bis das gesamte H~moglobin oxydiert w~re bzw. dureh die l~eduktion des H~imiglobins dutch Phenylhydroxylamin 1°, 14 ein Gleiehgewieht eintr~te oder das Phenylhydroxylamin bzw. sein Oxydationsprodukt durch Nebenreaktion verschw~inde. W~re HEIIB~IEI~s Hypothese riohtig, dann miiBte das Phenylhydroxylamin aueh in L6sungen yon H~moglobin und 8auerstoff auBerhalb der roten Zellen katalytisch wirken. Das ist aber nicht der Fall 9, 15. Unter diesen Bedingungen l~ff t nur eine einmalige sehr sehnelle gekoppelte Reaktion ab is, in der jede Molekel Phenylhydroxylamin nut einmal reagiert. Innerhalb der roten Zellen setzt jede Molekel Phenylhydroxylamin in Gegenwart yon Sauerstoff und Glukose eine Vielzahl yon Hamo- globiniiquivMenten um 1~. An diesem Vorgang sind die enzymatisohen l~eaktionen, die auch die Reduktion des Hamiglobins erm6gliehen 16, beteiligt~K

In dieser Mitteilung beschreiben wit den Ablauf der H~migtobin- bildung im Hunde und die Abh~ngigkeit der Hgmiglobinbildung yon der Konzentrat ion (Dosis) des Phenylhydroxylamins.

Die Anderung der H~miglobinkonzentration nach der Zeit im Blute naoh intravenSser Injekt ion yon 1,5 mg/kg Phenylhydroxylamin ist in Abb. 1, Kurve Z wiedergegeben. Der Anstieg der Hgmiglobinkonzen- trat ion (de~dr) beginnt mit groger Gesehwindigkeit, ver langsamt sieh aber bald sehr s tark und folgt nicht einer einfachen Exponentialfunktion, wie aus Abb.2, Kurve Z zu ersehen ist. Der Anstieg der H~Lmiglobin- konzentration ist jedoeh nioht identisoh mit der Hgmiglobinbildung, da dauernd ein Teil des H~tmiglobins wieder reduziert, und in der Hami- gtobinkonzentration garnicht erfal3t wird. Errechnet man unter Beriiok- siehtigung der H~miglobinreduktion TM die in verschiedenen Zeiten je Volumeneinheit Blur gebfldete Menge H~miglobin (Abb. 1, Kurve C; Abb. 2, Kurve A, B, C ) , so ergibt sioh~, dab die H~miglobinmenge als Bruehteil der maximal geb.ildeten H~Lmiglobinmehge dem Logari thmus

14 KEILI)I, D., u. E. F. HARTREE: :Nature (Brit.) 151, :~90 (1943). - - 15 KIESX, M., u. D. RSlI~WEII~: Noch nicht verSffentlichte Messungen, Kiel 1948. - - 16KIEsE, M.: Klin. Wschr. 1946, 81. - -I~KIEsE, M., u. H. D. WALLER: ~o(~h nicht ver6ffentlichte Untersuchungen, Kiel 1948. - - 18 KIESE, M. : Klin. Wschr. 1947, 453.

428 M A N F R E D K I E s E u n d M A ~ I A SOETBEER:

der Zeit proportional ist (Abb. 2, Kurve A, B, C). Die ~%igung dieser Geraden ist yon der Dosis des Phenylhydroxylamins abh~ngig. Dem-

0 20 ~o 60 8o Ioo 120 I~0 ~so 180 Joo 22o 2#0 z6o 28o 300 Mlnuten 360

A b b . 1. X n d e r u n g de r H ~ m i g l o b i n k o n z e n t r a t i o n n a c h de r Ze i t ( K u r v e Z) u n d A b l a u f de r t t ~ m i g l o b i n b i l d u n g ( K u r v e C) i m B l u t e des H u n d e s n a c h i n t r a v e n 6 s e r I n j e k t i o n

y o n 1,5 m g / k g P h e n y l h y d r o x y l a m i n .

I001 ] I ', r I ~ . x

• , r tl./t !2 Z

10- -

o , I l i r ] i 1 , i , 2 q 56 8 10 20 30 ¢050~ 80100 200 300

/vf/'nu/en

A b b . 2. 2~blauf d e r A n d e r u n g d e r H ~ m i g l o b i n k o n z e n t r a t i o n ( ]~urve Z) u n d d e r H~Mi- g l o b i n b i l d n n g ( K u r v e A, B, C), i m B l u t e des I t u n d e s n a e h I n j e k t i o n v e r s c h i e d e n e r Dosen P h e n y l h y d r o x y l a m i n . K u r v e A: 0,1 m g / k g P h e n y l h y d r o x y l a m i n ; Ii~urve B : 0,4 m g / k g P h e n y l h y d r o x y l a m i n ; K u r v e C u n d Z: 1,5 m g / k g P h e n y l h y d r o x y l a m i n . Absz i s se l o g a r i t h m i s e h g e t e i l t : Ze i t in M i n u t e n . O r d i n a t e : H R m i g l o b i n k o n z e n t r a t i o n bzw. ]~Iengen

in P r o z e n t d e r m a x i m a l e n .

entsprechend ist auch die Zeit, die zwischen Injektion des Phenylhydro- xylamins und der maximalen H~tmiglobinkonzentration verstreicht,


yon der Dosis abhi~ngig und nimmt von 8 min bei Dosen yon 10 -8 mg/kg auf 30 min bei Dosen yon 2 mg/kg zu.

v. ISSEXUTZ 4, JUNO 5 und SCHLIMME s haben bereits an Katzen die ErhShung der H/imiglobinkonzentration durch intraperitoneale oder subkutan injizierte Dosen yon 0,5---2,5 mg Phenylhydroxylamin je Kilogramm Tier gemessen. Ihre Werte der maximal erreichten H~miglobinkonzentrationen sind in Abb. 3 .~ 10 eingetragennebenunseren Messungs- ~9] I [I ~ ° ergebnissen am Hunde. ~ , /

Mit der Verminderung der Dosis ~ 8 i! i l / ~ tritt nicht die naeh bekannten "! i F'~ Beziehungen zwischen Dosis und Wirkung zu erwartende Abnahme der H~miglobinbildung ein. Vielmehr nimmt diese besonders bei Verringe- rung der Dosis unter 0,1 mg/kg ~ i )

nur allmKhlich ab. Die maximale al _ ~ " / ~ ] ErhShung der H~miglobinkonzentration (Wirkungsst/~rke) ist nicht i proportional dem Logarithmus der ~'~ o,2 0,3 o,~o,5~8 o,a ~,o ~,5 2,o 8,o rr~/~ Phenylhxdroxylam/n Dosis, also keine einfache Expo- nentialfunktion der Dosis, sondern w/~chst viel schneller als dieser. Um den ganzen Umfang der Dosen mit meBbarer Wirkung darzustellen, ist in Abb. 4 die maximale Erh5hung der H~miglobinkonzentration in logarithmischem MaBstab in Ab- h~ngigkeit yon Logarithmus der Dosis dargestellt.

.~_bb. 3. ]~faximale Z u n a h m e der H ~ m i - g l o b i n k o n z e n t r a t i o n in 2~bh~ngigkei t yon L o g a r i t h m u s tier P h e n y l h y d r o x y l - a ra indos is . × x × Hun(t , P h e n y l h y d r o x y l - a m i n in w~13riger L 6 s u n g i n t r a v e n 6 s i~- jiMert. + -b -- K a t z e , P h e n y l h y d r o x y l - a ra in in w~0r ige r L 6 s u n g s u b k u t a n in- j iz ier t (v. ISSEKUTZ 4). • • • K a t z e ebenso (SCHLIMMEe). O O O K a t z e , P h e n y l - h y d r e x y l a m i n in 61ige, L 6 s u n g i n t r a - p e r i t o n e a l in j iz ie r t (Ju.wGs). Die ~Verte s ind Mi t te l aus 2--7 Messungen . Abszisse

l o g a r i t h m i s c h gete i l t .

Die Dosis-Wirkungsfunktion ffir die maximale H~miglobinkonzen- trationserh5hung gemessen in Gramm H~miglobin je 100ml Blur (Abb. 4, Kurve 1) ist in diesem Koordinatensystem zwar noch keine Gerade, n~hert sich ihr aber fiir Dosen fiber 0,1 mg/kg. Ausgedrfickt als Bruchteil des Gesamtblutfarbstoffs (Kurve 3) ist der Logarithmus der Wirkungsst/~rke fiir Dosen fiber 0,05 mg/kg dem Logarithmus der Dosis proportional, d .h . zwischen Dosis und Wirkungsst/irke besteht eine Potenzbeziehung, n~mlich Ws, r = 32 • D °'s [Ws, r : Wirkungs- st~rke, ErhShung der H~miglobinkonzentration (Hi~miglobin/Gesamt- blutfarbstoff. 100), D = Dosis (mg/kg)]. Die gebildete H~miglobinmenge (WirkungsgrSBe) ist noch bis hinab zu Dosen yon 0,01 mg/kg eine Potenzfunktion der Dosis: Wa = 10. D °,75 [W a = WirkungsgrSBe, gebildetes Hiimiglobin (g H~miglobin je 100 ml Blur), D = Dosis

430 )]ANFREI) K~EsE und MARIA SOETBEER:

(mg/kg)]. Unter Dosen yon 0,05 bzw. 0,01 mg/kg weichen Wirkungs- sti~rke und -grSBe in ihrer Abh~ngigkeit vonder Dosis von den genannten Potenzfunktionen ab, die Wirkungsst£rke Ws, r folgt fiir Dosen unter 0,05 mg/kg wieder einer neuen Potenzfunktion Ws,r = 62" D TM.

Die beschriebenen Dosis-Wirkungsfunktionen weisen bereits darauf hin, dab der yon einer Molekel Phenylhydroxylamin geleistete mittlere Umsatz bei verschiedenen Dosen nicht gleich sein kann. In Abb. 5 ist

~8 ~e

5

1

~o oA

o,i

o,c o,,c ?

?

0,4 f

rr~#g fhenylh/d~xylam/n ~ b b . ~. ~ b h ~ n g i g k e i t tier E r h S h n n g tier I t ~ m i g l o b i n k o n z e n t r a t i o n u n d der geb i lde ten H a m i g l o b i n m e n g e yon der Dosis P h e n y l h y d r o x y l a m i n . K u r v e 1 : E r h S h u n g der H~mi- g l o b i n k o n z e n t r a t i o n in g/100 ml Biu t ( l inker Ord ina tenmal3s tab) . I~urve 3: E r h S h u n g der H ~ m i g l o b i n k o n z e n t r a t i o n als Bruch te i l des G e s a m t b h t f a r b s t o f f s ( rech te r Ord ina ten- mal3stab) . K u r v e 2: je 100 ml Blu t gebi lde te Menge H ~ m i g l o b i n ( l inker Ord ina t en -

mal3stab) . Abszisse u n d Ord ina te l o g a r i t h m i s c h gete i l t .

die Gr6Be dieses Umsatzes in Abh~ngigkeit yon der Dosis dargestellt. Ftir Dosen fiber 1 mg/kg ist der Umsatz konstant; jede Molekel Phenyl- hydroxylamin bildet im Mittel fast 50 _~quivalente Hi~miglobin. Mit Verringerung der Dosis nimmt dieser Umsatz zu und erreicht fiir Dosen von 10 -3 mg/kg den Wert von 700 _~quivalenten H~miglobin je Molekel Phenylhydroxylamin. Der mittlere Umsatz der einzelnen Phenyl- hydroxylaminmolekel ist ann~hernd eine Potenzfunktion der Dosis

( Xquivalent tt~miglobin ) U -- 45 • D -°'4 U ~- Mol Phenythydroxylamin ' D = Dosis (mg/kg .

In erster Ann~herung ist der Ablauf der It~miglobinbildung durch Phenylhydroxylamin und dessen Dosis-Wirkungsfunktion wohl so zu verstehen, dab durch mehrere Vorg~nge (Ausscheidung, Nebenreaktionen)

Kinetik der I-I~miglobinbildung. I. 431

tier an sich schon komplizierte ,,KreisprozeB" der H~miglobinbildung (durch Phenylhydroxylamin, Sauerstoff und gewisse Fermentsysteme) gestSr t wird. Die Geschwindigkeit des Ablaufs jener Vorgiinge ist keine einfache Funktion der Phenylhydroxylaminkonzentration im Blur, sondern verlangsamt mit Verminderung der Phenylhydroxylamin- konzentration stark. Ferner kSnnen Besonderheiten der Kinetik des ,,Kreisprozesses" der Hi~miglobinbildung durch Phenylhydroxylamin, an dem Enzymreaktionen beteiligt sind, mitbestimmend sein. Wir

Z' ~ I H ~ . , , , -- I - - - - - - I

~ - ' ~ ° 1 I I I I U , , i ~,~ o ~'0 - , . t ,,l III , 1

20 , , ---

qO I0 ~~ 2 3 q S6fglO -3 2 3 g 567010 -a 2

:~bb. 5. A b h ~ n g i g k e i t der je Mol P h e n y l h y d r o x y l a m i n ira. :Blute o x y d i e r t e n ~ q n i v a l e n t e H~tmoglobin yon tier d e m H u n d e i n t r a v e n 6 s in j iz ie r ten Dosis P h e n y l h y d r o x y l a m i n .

Abszisse u n d O r d i n a t e l o g a r i t h m i s c h ge te i l t .

3 f 567810 - I Z 3 ~ 5G78700 2

mCj[]~ Phenylhyd:oxylam/n

werden in einer spi~teren Mitteilung, die diese enzymatischen Reak- tionen beschreibt, die hier beschriebenen Ergebnisse noch eingehender erSrtern.

Schlie•lich sei noch auf die Bedeutung der Messungsergebnisse fiir das allgemeine pharmakologische Problem der Abhiingigkeit der Sti~rke und GrSl~e einer pharmakologischen Wirkung yon der Dosis eines Giftes hingewiesen. Ffir eine l~eihe yon Giften ist die Wirkungssti~rke als einfache Exponentialfunktion der Dosis gefunden worden, wenigstens im Bereich leicht meBbarer Wirkungsst~rken. DE I:~UDDEI~ 19 wies darauf hin, dab die einfache logarithmische Dosis-Wirkungsbeziehung in einem gewissen Bereich eine Anni~herung an eine Wahrscheinlichkeits- funktion sein kSnnte, die er als die allgemeine Dosis-Wirkungsfunktion annimmt. Die starke Abweichung der Dosis-Wirkungsfunktion vop_ der Wahrscheinlichkeitsfunktion wird am besten in Abb. 6 veran- schaulicht. Der Hi~miglobingehalt als Anteil des Gesamtblutfarbstoffs

19 RUDDER, B . DE.: N a t u r w . 81, 577 (1943) .

432 )IA~FRED K~ESE undMARIA SOETBE~R:

[ ( H g m i g l o b i n / G e s a m t b l u t f a r b s t o f f ) • 100] in Abhi~ngigkei t v o m L o g a r i t h -

m u s de r Dos is is t in e in W a h r s c h e i n l i c h k e i t s n e t z ~0 e inge t r agen , in d e m

die W a h r s c h e i n l i c h k e i t s f u n k t i o n als G e r a d e e rsche in t . E i n e Gerade , die also eine S u m m e n k u r v e de r r e a g i e r e n d e n E l e m e n t e (in u n s e r e m Fa l l e

H /~mog lob inmoleke ln oder r o t e n Zel len) da r s t e l l t e , w e n n diese ein W a h r -

sche in l i chke i$s in tegra l w/~re, is t d u r c h die W e r t e v o n 3 0 - - 6 0 % H / i m i g l o b i n gelegt,. Ger inge re W i r k u n g s -

60

50

Jig

3 0 - -

2O

ILo :~i'~ 8

2

L

o,g

I

! - - : t

-2 - ! 0 l log [rnvj/kg PhenylhydPoxylorm'n]

.~bb. 6. _~bh~ingigkeit der ErhShung der EIiimi- globinkonzentration dureh intravenSs injiziertes Phenylhydroxylamin yore Logarithmus der Dosis,

dargestellt irr~ %Vahrscheinlichkeitsnetz. - - Kurve durch die 1Ytessungsergebnisse;

- - - - "Wahrscheinlichkeitsfunktion.

st/~rken w e i c h e n j e d o c h sehr e rheb l i ch y o n dieser G e r a d e n

ab. D ie W a h r s c h e i n l i c h k e i t s -

f u n k t i o n k a n n n i c h t als die a l lgemeine Dos i s -Wi rkungs -

f u n k t i o n ge l ten .

Versuche.

a) Methoden.

Die Untersuchungen wurden an ausgewachsenen Hunden durchgeffihrt. PhenylhydroxyL amin wurde nach BAMB~RGER 21

und WOHL 33 dargestellt und bis zum Schmelzpunkt yon 810 wiederholt aus Benzol um- kristallisiert. Zur intravenSsen Injektion wurde es in Wasser gelSst, aus dem der Sauerstoff durch Einleiten yon Kohlen- dioxyd entfernt war. Durch Verdiinnungen mit 0,9% - iger NatriumchloridlSsung, die ebenfalls mit Kohlendioxyd gesi£ttigt war, wurden geeignete Ver- diinnungen hergestellt, so dab die Dosis in etwa l0 ml LSsung

enthalten war. Diese wurde im Laufe yon 1--1~/2 rain intravenSs injiziert, nachdem vorher zweimal Blutproben im Abstand yon etwa 5 rain entnommen worden waren zur Bestimmung des normalen H/imiglobingehaltes. Naeh Beendi- gung der ' In jekt ion wurden H/~miglobinbestimmungen zun/~chst im kurzen (2 bis 3 min), sp/~ter in 1/~ngeren Zeitabst/~nden durchgefiihrt bis der Ausgangswert wieder erreieht war. Die H~miglobinkonzentration wurde im Venenblut nach der Methode von I ( ~ s E 23 gemessen, die Konzentratlon an Gesamtblutfarbstoff nach Oxydation des Hi~moglobins mit Eisen(III)zyanid ebenfalls als Hamiglobin. Bei der Zurichtung der Blutproben ffir die H/~miglobinbestimmung wurden alle Kautelen beaehtet, dir ffir eine genaue Bestimmung des Hamiglobins im Blute erforderlieh sind (KI~sE 3s, 34). Naeh der Entnahme aus der Vene und Vermischung

so HAz~N, A.: Trans. amcr. Soc. Ind. Eng. 77, 1539 (1914). - - 32 BA~B~.~G~n, E.: Ber. dtsch, chem. Ges. 27, 1347 (1890). - - 3~WoHL, A.: Ber. dtsch, chem. Ges. 27, 1432 (1890). - - 23 KIESE, M.: Arch. exper. Path. (D.) 204, 190 (1947). - - 24 HEUBNER, W., )/[. KIESE, M. STUHLMANN U. W. SCItWARZKOPFF: Arch. exper. Path. (D.) 204, 313 (1947).


mit einer kleinen Menge pulverisierten Natriumzitrats wurden 0,5 ml Blur sofort in etwa 80 ml Wasser h~molysiert, das durch Durchleiten reinen Kohlenoxyds von Sauerstoff befreit und mit Kohlenoxyd ges~ttigt war. Nach Zusatz yon 10 ml 0,2 molarer PhosphatlSsung vom PH 6,5 wurde mit Kohlenoxyd ges/~ttigtem Wasser auf 100 ml aufgefiillt. Dann wurde unter Riihren nochmals mit Kohlen- oxyd ges~ttigt, die Stromata abzentrifugiert und danaeh nochmals mit Kohlen- oxyd ges~ttigt. Photometriert wurde mit den Ger~ten yon HAV~A~N 2~ und KORTtt~26. Fiir die indirekte photometrische Bestimmung des H~miglobins nach der Kohlenoxydmethode ist eine mSgliehst weitgehende Aussehaltung des roten Kontinuums der Emission der Quecksilberlampe erforderlich (Filter VG 9 !), da bei der ~berfiihrung des Hamiglobins in Kohlenoxydh~moglobin eine Abnahme der Extinktion um 630 m# eintritt, die Messung jedoeh auf der Zunahme der Extinktion bei 546 und 577---579 beruht. Darum ist es nicht zweckmal~ig zu kon- zentrierte Blutl6sungen oder zu groBe Schichten fiir die Bestimmung geringer H~miglobinkonzentrationen im Blute zu verwenden. Die hohe H~moglobin- konzentration absorbiert ,¢iel Licht, so dab die absolute Zunahme der ausfallenden Lichtintensit~t bei 546 bzw. 577--579 m/, nach Oberfiihren des H~miglobin in Kohlenoxydhamoglobin nur gering ist. Aueh beiverh~ltnismal~igguterAbfilterung des roten Kontinuums kann unter extremen Bedingungen die Abnahme der Ex- tinktion im roten Gebiet stSren. Wir w~hlten darum Verdiinnungen des Blutes yon 0,5 ml auf 100 ml LSsung und Schichten yon 20 mm. W~hrend wir im HAVE- ~ArrNschen Photometer mit den gelben und grtinen Queeksilberlinien mal~en, benutzten wir im KoRT0~sehen Ger~t nur die griine (Filter GG 11, VG 9, BG 20).

Bestimmungen der Blutmenge wurden an einigen Hunden durch Injektion yon Kongorot und dessen photometrische Bestimmung im Serum durehgefiihrt.

Zur photometrischen Registrierung der Hamiglobinbildung wurden Hunden und Katzen in Choralosenarkose Elemente nach K a ~ . R 2~ an die Karotis gelegt und die Zunahme der Lichtabsorbtion des Blutes durch H~tmiglobinbildung als Galvanometerausschlag optisch registriert.

b) Ergebnisse. Den Anst ieg der H~tmiglobinkonzentrat ion haben wir sowohl durch

Analyse yon Blu tproben , die in Abs t~nden yon 2 - - 3 rain e n t n o m m e n wurden, wie dureh for t laufende photoelektrische Registr ierung der Lichtdurchl~tssigkeit einer A. earotis im KRAMERschen E lement verfolgt. Die B lu t ana lysen ergaben Wer te mi t geringerer S t reuung als die Mes- sungen mi t der K R ~ R s c h e n Methode. Durch die for t laufende Re- gistr ierung ist eine Un te r suchung des Beginns der Reak t ion ebenfalls n ich t m5glich. U m lokale ErhShungen der Pheny lhydroxy laminkonzen- t r a t ion zu vermeiden, muBte die In j ek t ion des Pheny lhyd roxy lamins so langsam erfolgen, dal~ das Blu t inzwischen wenigstens e inmal den Kreis durchlief. So stieg schon w~hrend der I n j e k t i on in die Be invene der H~miglobingehal t im Karo t i sb lu t allm~hlich an. Ers t nach Beendi- gung der I n j ek t i on n a h m die H~miglobinbi ldung hohe Geschwindigkeit an. I n Abb . 7 ist eine Regis t r ierung der H~miglobinbi ldung in der Ka tze wiedergegeben, die diesen Verlauf zeigt. Aus diesen K u r v e n ist n i c h t sieher zu ersehen, ob der zun~chst allmghliche Anst ieg der H~miglobin-

*SHAv~.~AN~¢, R.: Biochem. Z. 301, 105 (1939). - - 2eKoRTff~, G.: Chem. Techn. 15, 167 (1942). - - 27KRAME~, K.: Z. Biol. 95, 127 (1934); 96, 61 (1935).

434 MANFRED KIESE u n d MAI~]A SOETBEER:

konzentration nur durch die langsame Infusion oder aueh durch ein langsames Anlaufen der Hgmiglobinbildungsreaktion bedingt wird.

Die gemessenen Erh6hungen der Hgmiglobinkonzentration und die errechneten Mengen des gebildeten H~,miglobins nach Dosen von 0,001 bis 5 mg Phenylhydroxylamin je Kilogramm Tier sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Die Werte sind die Mittel der genannten Zahl yon Versuchen mit der Streuung des Mittels. Unter maximaler ErhShung der H~miglobinkonzentration wird verstanden: H6chste beobachtete Hgmi- globinkonzentration minus normale Hamiglobinkonzentration, Die

o 7 z 3 ¢ 5 ~ 7 $ S 10 1;' 20 27 22 23 2¢ 25 ZS 27 28 29 Pl/n u le n

Abb. 7. Ab]au f der Ztlnahll~e, der I - I~inl ig lobinkonzentra t ion in der IZatze n a e h h l t r a - v e n 6 s e r I n j e k t i o n y o n P h e n y l h y d r o x y l a m . i n . P h o t o e l e k t r i s c h e Reg i s t r i e rp .ng der Zu- n a h m e der L i c h t a b s o r p t i o n des B lu t e s in tier A r t e r i a ca ro t i s . Die K u r v e n s ind de~

O r i g i n a l a u f n a h m e n n a c h g e z e i e h n e t u n t e r R a f f u n g dcr Abszisse ,

wirklich gebildete H~tmiglobinmenge je 100 ml Blut ist aus der Ge- schwindigkeit der H/imiglobinreduktion TM errechnet. In diesen Werten ist allerdings (tie - - noch unbekannte - - Menge H~miglobin, die vom Phenylhydroxylamin reduziert wird, nicht enthalten. Ferner ist in der Tabelle die Zeit genannt, die zwischen der Injektion und dem Maximum der ttiimiglobinkonzentration verstrich, sowie der Quotient :4quivalente gebitdetes Hgmiglobin/Mole Phenylhydroxylamin je Liter Blut. Ffir die Berechnung dieses Wertes wurde angenommen, da6 die Phenylhydro- xylaminkonzentrat ion im Blute gleieh injizierte Phenylhydroxylamin- menge/Blutmenge ist. Als Blutmenge wurde nach mehreren Bestim- mungen mit Kongorot der Wert yon 80 ml Blut je Kilogramm Tier eingesetzt. Der Quotient bezieht sich also auf die Gesamtmenge des injizierten Phenylhydroxylamins und nicht nur auf den Bruehteil, der tats~chlieh l~ngere Zeit im Blute wirksam ist. Solche Molekeln haben also weit h6here Umsatzzahlen.

Die Wirkungsst~rke yon 5mg/kg Phenylhydroxylamin konnte nieht best immt werden, da sehon 10 rain naeh der Injektion eine

Kinetik der Hamiglobinbildung. I. 435

°~ ~

~.~

~ - ~ ,~

~.~

. ~ = ~ ~ "~ ~ ~-~-

~'~

= z

~ . ~ I 1 1 1 1 ~ T T T ~ . . . . .

N a u n y n - S c h m i e d e b e r g s Arch ly . Bd. 207.

'~ ®

29

436 MANFRED KIESE und MARIA SOETBEER: Kinetik der H~miglobinbildung. I.

lebensbedrohliche Anoxie eintrat, die durch Beschleunigung der H~miglobinreduktion mit Toluidinblau beseitigt wurde.

In der Tabelle ist nur die Wirkung von Dosen bis hinab auf 0,001 mg/kg angegeben und nur diese Werte sind oben verwandt worden. Hgmiglobin wird sicher auch noch von kleineren Dosen gebildet. Die Streuung macht jedoch zur quanti tat iven Bestimmung dieser Wirkungen eine aui~erordentlich gro~e Zahl yon Messungen erforderlich.

Zusammen]assung. Der Ablauf der H~,miglobinbildung nach intravenSser Injektion

yon Phenylhydroxylamin und die Abhi~ngigkeit der Wirkungssti~rke und -grSBe des Phenylhydroxylamins yon der Dosis wurden am Hunde untersucht.

Der Anstieg der beobachteten Hamiglobinkonzentration folgte nieht einer einfachen Reaktionsordnung. Die Zunahme des gesamten gebildeten H~miglobins jedoch klang ann~hernd exponentiell ab.

Wirkungsst~rke (ErhShung der Hamiglobinkonzentration) und WirkungsgrSBe (gebildete Menge Hi~miglobin) des Phenylhydroxylamins waren weder der Dosis noch deren Logarithmus proportional. Ffir Dosen fiber 0,01 mg/kg war die ErhShung der Hi~miglobinkonzentration, ausgedrfickt als Bruchteil des Gesamtblutfarbstoffs, eine Potenzfunktion der Dosis Ws, r ~ 32 - D ,s, und ebenso die je 100 ml Blur gebildete H~miglobinmenge W g - - 1 0 . D ,75. Ffir kleinere Dosen wich die Wirkung yon diesen Funktionen ab. Die Wirkungsst~rke folgte dann einer anderen Potenzfunktion Ws,, ~ 62 • D , 4

Nach Dosen fiber 1 mg/kg bildete jede Molekel Phenylhydroxylamin im Mitte] 50 ~quivalente Hi~miglobin. Mit Verringerung der Dosis nahm die mittlere Wirksamkeit der einzelnen Molekel zu und erreichte bei Dosen yon 10 -3 mg/kg bereits 700 ~quivalente Hi~miglobin je Molekel Phenylhydroxylamin.

Documents

Kinetik der Hämiglobinbildung