Zeitsehrift fiir Krebsforsehllng 65, 590--599 (1963)

Aus dem Physiologisehen Institut der Universitgt Heidelberg (Dh'ektor: Prof. Dr. H. SCI~A~FEI~)

Messung yon Membranpotentialen normaler Leber-Parenehymzellen und hepatocelluliirer Leber-Carcinome der Ratte*

VoI1

J. LIIVlBERGER

Mit I0 Textabbildullgen

(Eingegangen am 29. MSrz 1963)

D b Ver&nderungen atypisch wachsender Zellen in Tumoren sind bislang fast ausschlieNich bezfiglich ihres Stoffwechsels u n d ihrer Morphologie un te rsucht worden. Wi t versuchten mi t Hilfe der Able i tung yon Membranpotent i~ len ein-

zelner Zellen mi t Mikroelektroden, die ~hrerseits fast nu r an Muskel- und Nerven- zellen ~ngewandt worden ist, Einblicke in das elektrisehe VerhMten sowohl normaler als auch patholog~sch ver&nderter Leberzellen zu erha]ten.

Methodik Die Schwierigkeit bet der Ausffihrung der Versuehe lag einerseits darin, das jeweils zu

untersuehende Organ ruhigzustellen, andererseits Primirtmmoren der Leber zu erhalten, die tatsi~ehlieh Leberzelleareinome und keine Gallengangseareinome oder Metastasen darstellten.

A. Der Versuehsverlauf gliederte sieh in zwei Arbeitsg~inge: a) Ratten bis zu einem K6rpergewieht yon 300 g wilrden mit 0,4 em a je 100 g KSrper-

gewieht, und Tiere, die mehr als 300 g wogen, in jedem Falle mit 2 em a einer 25 % igen Urethan- L6sung narkotisiert. Bet versehiedenen Versuehen w-arden zus~tzlieh 0,3 nag Curare i. In. gegeben. Naeh Eintritt der Narkosewirkung wurde das Versuehstier in Riiekenlage auf eill Plexiglasbrett gebunden, das ill einer Plexisglaswanne verstellbar aufgeh~Lngt werden konnte. Die Wanne selbst lief auf Sehienen und war wiederum dureh eillell Feintrieb zu versehieben. Naeh I)urehffihrung einer Traeheotomie wurde das Tier mittels einer Starlingsehen At- mungspumpe mit llormaler Lufg ktinstlieh beatmet. Das Af~mvolumen betrug 6 em 8, die Atemfrequenz lag zwisehen 45--50 Pumpbewegungell pro Minute, wenn sieh das Tier in Narkose befall& Ansehliegend wurde die Leber dureh Laparotomie freigelegt und zugleieh der Thorax er6ffnet. Eill poliertes, hufeisenf6rmiges Plexiglassttiek, das gerade in den Quer- sehnitt des Thorax hilleinpal?te, wurde zwisehen Zwerehfell und Lunge eingeifihrt und an eill in allen Ebellen zu verstellendes Stativ, das fiber dem Kopf des Versuehstieres am Operations- brett befestigt war, festgesehraubt. Dureh die Aussparullg in der Mitre des Haltestfiekes wurde der Vella eava eaudalis und der Bauehaorta ungehinderter Verlauf gew~ihrleistet. So konnten sieh die Pumpbewegungen der Lunge llieht mehr tiber das Zwerehfell auf den Bauehraum mit Leber llnd Milz fortpflanzell. Bet der Milz wurde vor dell Pullktionen die Organkapsel entfernt, da die Elektroden diese llieht durehdringell konntell, ohne dabei abzubreehen. Beim Gang der Priiparation wurde dureh Anwendung eines Thermokauters iegliehe ]~lu~ung vermie/te4a.

b) W~ren die Versuehstiere naeh der besehriebenen Weise vorbereitet, konnten die Orgall- zellell miqMikro-Glaselektroden punktiert werden. Der iiugere Spitzendurehmesser der verwende~ll Glaselektroden lag ullterhalb yon 0,5 #. Die Elektroden, aus Supremaxglas- Capillare~/gezogell, waren mit dreimolarer KC1-L6sung geffillt und wurden an einem Elek- trodellhMter aus Plexiglas, der mit dreimolarem KC1-Agar gefiillt war, befestigt. In den KC1-Agar des Elektrodei~alLers ragte ein ehlorierter Silberdraht. Die Bezugselektrode bestand aus einem 10 em langen Plexiglasrohr mit eiller liehten Weite yon 3 mm, das ebenfalls mit~ dreimolarem KC1-Agar gefiillt wurde. Die Glaseapillarelektroden konnten mit einem

* Diese Arbeit wurde mi~ Hilfe der Strebelstiftung durehgeffihr~.

~Iessung yon Membranpotentialen usw. 591

stufenfrei regulierbaren Manipulator langsam in die Tiefe des Organes gefahren werden. An diesen Manipulator war ein Tiefenmeggeriit gekoppelt (KE~50. Beim Drehen des Manipu- lators wurde ein Potentiometer bedient, welches die Tiefe des Einstiehes als Spannung auf den zweiten Kanal des benutzten Kathodenstrahl-Oscillographen tibertrug; je naeh Polung wanderte der Strahl nach rechts oder links auf dem Bildschirm und gab die Elektroden- versehiebungen so an, dal3 die Lage der Elektrodenspitze in jedem Augenbliek aus der l%e- gistrierung entnommen werden konnte. Als indifferenge Elektrode diente eine auf K6rper- temperatur (380 C) erwi~rmte Tyrodel6sung, die gleiehzeitig als Bad ffir das jeweils zu unter. suehende Organ diente. Uber einen Gleiehspannungsvorverstgrker mit vorgeschaltetem Kathodenverstgrker wurden die Potentiale auf einen KathodenstrahI-Oscillographen fiber- tragen, yon dem sie photographiseh festgehalten wurden. Bei der Auswertung der Kurven wurde das Potential der Elektroden gegeneinander als Null (Nullinie der Registrierung) gesetzt. Die statistisehe Auswertung der Versuehe wurde naeh LINDEI~ und LINDQUIST mit folgenden Formeln durehgefiihrt: Die Streuung a 2 ist definiert dureh die Formel

W- Z(x~--~)~ 3 / - - 1

Der mittlere Fehler des Mitte]wertes wurde nach der Formel

aM ]/3/ 1

berechnet, wobei a aus der Gesamtzahl aller Punktionen einer Versuehsgruppe errechnet wurde. 3 / i s t die Gesamtzahl der Punktionen einer Versuchsgruppe.

Naeh der Formel

warden die beiden Versuehsreihen verglichen, um zu bestimmen, ob ein signifikanter Unter- sehied zwisehen beiden Mittelwerten besteht. Ffir die vier Versuehsreihen (vgl. Tabelle 1--4) sind Mittelwerte (MPo) and Stichprobenfehler (aM) numerisch angegeben. Obwohl die MitteL werte der analogen Versuehsgruppen (mit and ohne DAB) nahe beieinander liegen, besteht doch ein statistisch errechenbarer, signifikanter Untersehied. Wenn man namlich nach den fiblichen statistischen Verfahren (GEBELEIN U. Mitarb.) die Differenz der Mittelwerte Mler

e vergleicht, Punktionen (MP) zweier Versuehsreihen G 1 nnd G 2 mit dem Weft ra~- t -aM~ so ergibt sieh in beiden Fallen die Beziehung:

Dies bedeutet --- legt man die Zufallsgrenzen entspreehend des 3a-Wertes einer Gaul3sehen Verteilung zugrunde - - , dal3 mit einer Wahrscheinlichkeit yon mehr als 99% die Unter- sehiede der Mittelwerte (MP~) nieht zufi~llig dureh Versuehsfehler, sondern systematiseh bedingt sind.

B. Die Lebertumoren warden durch Verffitterung yon p-Dimethylaminoazobenzol (DAB, Butterge]b) erzeugt. Die Versuchsreihe wurde an 64 Wistar-l%atten, 40 M~nnchen, 20 Weib- chen und 4 Kontrolttieren, durehgeffihrt. Bei Versuchsbegirm waren die Tiere 6,5 Monate alt. Den Versuehstieren wurde fiber 200 Tage DAB mit dem Futter so zugeffihrt, dab jedes Tier etwa 16 i 4 mg DAB und etwa 4 y Biotin aufnahm.

Die Rat ten erhielten tgglich 4 y Biotin, well dureh die Zulage dieses Vitamins eine F6r- derung der Tumorerzeugung dureh p-DAB beobachtet wurde (VmscSAUD U. Mitarb.). E. und J. MILLER fanden, dab bei einer 12%igen Casein-Di~t einerseits die Oberlebensdauer grog ist, w~hrend andererseits die Tumoren raseh entstehen. Ebenso soll Mais61 zu ei~aem hohen Tumorbefall fiihren (KLINE U. Mitarb., MILLEIr u. Mitarb.). Diese Angaben fandefl aueh bei unseren Versuchen eine Best/~tigung.

Naeh 240 Tagen Versuchsdauer zeigten alle fiberlebenden und nieht dureh Versuehe aufgebrauchten Tiere tells multizentriseh beginnendes Carcinom-Waehstum mit tells aus- gesprochenen atypischen Leberzell- und Gallengangswucherungen, verbunden mit Nekrose,

592 J. LI~BERGER:

Untergang der Leberzellen und cystischen GMlengangsadenomen, Vedinderungen, wie sie yon BROCK u. Mitarb., FISCHER und LA~Ov, R beschrieben wurden.

Versuchsergebnisse A . Ergebnisse von Versuchen an normalen Leberzellen

Zun/~ehst wurden an normalen Lebern Grundversuehe durehgeffihrt (Tabelle l, Abb. ]), und die Punktionsergebnisse mannigfalt iger Versuehsvariat ionen mit- einander verglichen. I n weiteren Versuchen wurde die Leber am lebenden Tier

f ~g

cg

35

22

28

2o

25

76

72

c 70 Eg 30 qO 50 6t7 70 ~?t7

mV Abb. 1. Zusammenf~ssung aller gemes- senen Potent ia le an Ra t t en lebe rn in situ. Mittlere Potent ia lh6he = 50,7 mV. Die Abszisse gibt die t IShe (mV) tier Potent ia le an, die Ordinate die An- zahl (]) der in e inem b e s t i m m t e n

mV-Bere ich l iegenden Potent iale . Einst ichtiefe 100--200

punktier t , das Versuehstier d~nn dureh Drosselung der kiinstlichen Bea tmung getS- t e t u n d post mor tem erneut punkt ier t (Tabelle 2, Abb. 2 und 3). Es t ra t bei allen der- artigen Versuehen solort nach

Tabelle 1. Membranpotentiale von LeberzelIen 7 lebender Batten gemessen mit intracelluldiren Milcroelelctroden

Versache Z

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

M P

M P (mV)

56,3 6,6 58,4 9,1 55,3 1,4 50,0 28,5 62,0 6,5 48,0 4,0 46,0 8,5 50,7

46 55 22 26 10 47 53

aM 0,96 Xc 259

M P Mittelwert aller Megergebnisse emes Zelltyps; a St~ndardabweichung eines Versuches; a M mit~lerer Fehler oder Stichprobenfehler des Nittelwertes; ~:G An- zuhl der Punktionen in einem Versueh. Die Versuche sind in chronologischer geihenfolge ~ufgefiihrt. Jeder Versuch faBt die Punktionen eines Tieres zusammen.

Tabelle 2. Membranpotentiale von Leberzellen 8 toter Batten

Yr

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

M P (mV)

33,0 30,0 30,0 26,0 25,0 15,4 16,7 18,0

M P c 24,3

Bezeichnungen wie ~uf

4,3 8,9 2,7 9,0

15,0 1,7 4,7 3,0

(~M0,77

?~belle 1.

40 60 16 40 31 15 45

7 zG 254

der T6tung ein Potenti~labfall im Mittel um 50 % ein. Um denselben Prozent- sa~z sind die LeberzellpotentiMe tines dureh Dekapitat ion get6teten Tieres erniedrigt, dabei spielt es keine Rolle, ob das Tier vor der Dekapi ta t ion mit Ure than narkotisiert war oder n i c h t , oder ob die Leber her~uspr~pariert oder im Organismus belassen wurde. Andere noeh unverSffentliehte Versuehe, bei denen Versuehstieren Blut en tnommen und intraven5s wieder eingespritzt wurde bzw. die entnommene Blutmenge dureh modifizierte Tyrodelbsung ersetzt wurde, zeigten bei wiederholten Messungen, dag bei En tnahme yon Blur die PotentiMe s tark zurfickgingen und bei I~einfundierung des Blutes

Messung yon l embranpotent ia len usw. 593

r

g0

36

3Z

28

Zl/

20

76

0

wieder auf die ursprfingliehe H6he anstiegen. Wurde jedoch die entnommene Blutmenge dureh Tyrodel6sung ersetzt, stieg zwar der Blutdruek auf seinen Aus-

gangswert an, die Membranpotentiale aber blie- ben weiterhin auf dem gleieh niedrigen Niveau stehen.

Anhangsweise sei noeh erw~hnt, dag die Poten- time yon MJlzzellen naeh TStung des Versucbstieres auch um etwa 50% abfallen (Abb. 4). Da wir je- doeh keine VergleiehsmSglichkeiten zwisehen nor- malen und krebsig entarteten Milzen haben, werden diese Versuche nieht welter besprochen.

f 76

]Z

8

r

l_l._l i i 10 20 80 ~t0 50 6"0

mV Abb. 70 ~0 30 gO 50 5'0

m Y Abb. 3

Abb. 2. Zt~sammenfussung aller Leberpunk t ionen an to ten Ra t t en . Die mi t t le re Potent ia lh6he liegt bei 24,3 inV. Einstiehtiefe 100--200/~ (vgl. Abb. 1)

Abb. 3. Potent iMmessungen a.n einer Leber, die zuers t in vivo, d~nn unmi t t e lba r naeh E in t r i t t des Todes in vi t ro punk t i e r t wurde . Wei~le S~ulen die Potent i~le beim tebenden Tier (mi t t lerer W e f t

46 mV), gestr ichelte S~iulen die W e r t e post m o r t e m (mit t lerer W e r t 17 mV)

Bei anderen Versuchen wurde die Leber herauspr/~pariert, quer dureh- sehnitten und yon der Schnittflaehe aus, die in bezug auf die Elektrode nun eine neue Oberfl~che darstellt, punktiert. Es zeigten sich keine Ver/inderungen der Potenti~lhShe bei gleicher Eins~ichtiefe gegenfiber den Punktionen, die zo yon der Oberfli~che der Leber aus unternommen f wurden. 78 W~hrend eines Versuches fiber 9 Std naeh Ein- 7e trit~ des Todes wurden viertelstfindlieh je seehs 7r Punktionen an einer Rattenleber durehgefiihrt. sz Dabei stellte sieh heraus, dab naeh dem fibliehen

m K - 76 50

6 30 o ~

q ZO o o o o

2 70

0 P F I I I P I I I I ql I T I q I 1 1 0 o r 30 1 3O 2 30 3 3O 4~ 5 6 7

t Abb. 5

Abb. 4. Dar s t enung tier Potent ia le an tier gleichen Milz in v ivo (mit t lerer W e f t 28 mV, wei~e Siiulen) a n d in v i t ro (mit t lerer W e f t 12 mV, gestr ichelte S~ulen) gemessen

Abb. 5. Messung tier Potent ia le nach T6 tung fiber 9 Std; viertelstfindlich jeweils 6real punk t i e r t ; jeder eingezeichnete ~u entspr ieht dem M P yon 6 Punk t ionen

70 75 BO ~5 30 85 ~/0 mY

Abb. 4

I ~ l b [ J 8 3o #A'td

594 J . LIMBEROER:

76

7~

72

70

8

#

s

o 0

H 5 70 75 ZO Z5 30 J8 qO ~5 YO ,,v8 80

rnV A_bb. 6. Ver te f lung tier Po ten t ia le bei verseh iedener Eins t ich t ie fe an einer Leber in .citro; weil] : Ver te i lung bei 100 tt Eins t ieh t ie fe (MP = 2~ mV), ges t r iche l t :

u bei 50/x Eins t ich t ie fe ( M P = 13 m V )

r[ : / -

/ zoo I ..>,. o ~ o o

700~ Y 11/I ./, .../ ; F <

o 70 zo 80 gO 50 rnk" 80

Abb. 7. Abh~ng igke i t der Poten t ia lhShe -con der Eins t ich t ie fe bei lebender ~nd to te r R a t t e . J e d e r e ingezeichnete W e r t en t sp r i ch t d e m Mit te lwer t yon

mindes t ens 50 P n n k t i o n e n

/Tl•-- x%%

ZO k';'~oo "c~"~" k 70 ~ I~ ",NNN

0 70 ZO 80 I/0 50 80 70 80 ,90 rn/)7

Abb. 8. H a l b w e r t z e i t e n im Abfal l verschie- dener Ze]lpotentiale. E t w a 5 ra in nach E i n t r i t t des Todes an drei verschiedenel t Tieren Po ten t ia le bei e iner Eins t ieh t ie fe .con 200 u n 4 400 S gemessen . J e 4 e r ein- gezeiohnete W e r t en t sp r i eh t d e m Mittel- w e f t von 20 einzelnen Punk t ionen . Die

Kreuze in den Kur.cen geben die t I a lbwer t ze i t en an

etwa 50%igen Potentialabfall un- mittelbar naeh Dekapitation des Tieres die Potentia]e ]angsam zurfiek- gingen und die Form einer S/~tti- gungskurve annahmen (Abb. 5).

Ein anderes Ph/~nomen t ra t fiber- rasehend in Erseheinung, und zwar die Abh/ingigkeit der Potentia]h6he yon der Einstiehtiefe (Abb. 6). Die Potentiale bei Einstichen in grSgere Tiefen sind gr6Ber als bei Punktion oberfl/~chlieh liegender Ze]len, wobei es gleiehgfiltig ist, ob yon der Ober- fl~ehe oder einer Schnittfl/iehe der Leber punktiert wurde. Abb. 7 stellt gleiehzeitig die Abhs der Potentialh6he yon der Einstichtiefe bei lebenden und toten l~atten dar. Jeder Wert in Abb. 7 entspricht dem Mittelwert eines Versuches yon mindestens ~ o0 einzelnen AbMtun- gen. Der fast parallele Verlauf beider Kurven beweist, dab die Potential- h6he nicht nut davon abh/~ngt, ob die Leber eines toten oder lebenden Tieres punktiert wurde, sondern auch davon, mit weleher Einstich- tiefe pnnktiert wurde.

Die Bestimmung der Halbwert- zeit im Abfa]l eines Zellpotentials zeigte einerseits die Abhs der tIalbwertzeit yon der Einstichtiefe, andererseits die Ab- hs davon, ob der Versueh am leben- den oder toten Tier durchgefiihrt wurde. Je tiefer (zwisehen 200 und 400#) der Einstieh war, desto 1/~ngere Zeit dauerte es, bis das Potential auf die H/~lfte seines ursprtingliehen Wertes oder auf Null abfiel. Ebenso war die ttalbwertzeit der Potentiale beim lebenden Tier verl~ngert (Abb. 8). W~hrend dieser Ver- suehe blieb die jeweilige Elektrode vSllig unbertihrt in der punktierten Zelle liegen.

Temperaturver/~nderungen der Tyrode- 16sung batten beim lebenden Tier keinen EinfluB auf die Zellpotentiale; dies ist

verstgndlieh, da der intakte Kreislauf eine annghernd konstante Temperatur aufreehterhielt. Auch beim toten Tier blieb die Oberfl&che der Leber mit Tyrode-

M e s s u n g y o n M e m b r a n l o o g e n ~ i a l e n u s w . 595

15sung tibersptilt, wobei die Temperatur der Tyrodel6sung dureh einen Thermo- staten konstant gehalten wurde.

B: Ergebnisse yon Versuchen an Leber-Krebszellen

Die Untersuehungen dieser Versuehsreihe wurden auf die gleiehe Art und Weise durehgeftihrt, wie die an normalen Zellen, urn beide Versuchsergebnisse

direkt miteinander vergleiehen zu kSn- nen (Tabelle 3 und 4). Wie bei der ersten Versuehsreihe, so wurden aueh hier die Zellen bei einer Einstiehtiefe zwisehen 100 und 200,u punktiert (Abb. 9 und 10).

BeiVergleieh der Abb. 1 und 9 einer- seits und der Abb. 2 und 10 andererseits

f TZ-

70 ZO 80 #0 50

6"8

6"~t

6'0

56

5e

//8

tic

qO

36

38

28

2,z/

20

76

72

8

0

i-I I I I I

I

I I

[I

6 " 0 7 O 8 0 m g

Abb. 9

[

] J

i

r i r'l--

I I I R":--r ~. ZO 80 tlO 50 6"0

rnV Abb. l0

Abb. 9. Zusammenfass tm~ aller gemessenen PotentiMe an Leber-l~s in situ. 5li t t lere Pote~t ia l - hShe ~ 44,3 inV. Die K o n t u r e n der Normalwer t e gestr iehelt eingezeiehnet.

Einstichtiefe 100--200 [x (vgl. Abb. 1)

_~bb. 10. Zusammenfassung aller Punk t ionen an Leber-Krebszel len to ter Ra t t en . Mittlere PotentiM- hShe bei 21,5 mV. Die K o n t u r e n der Normalwer te gestr ichelt eingezeiehnet.

Einstiehtiefe 100--200/~ (vgl. 2~bb. 2)

kann man sowohl eine annghernd gMehe Verteilung der Potentiale der beiden zu vergleiehenden Versuehsreihen erkennen als aueh feststellen, dag bei den Krebs- zellen ebenfalls ein etwa 50%iger Abfall der Potentialh6he naeh dem Tode der Tiere zu verzeiehnen ist.

Zur Auswertung kamen nut Versuehe, bei denen die Lebern tatss ein makroskopiseh siehtbares, knotiges Krebswaehstum aufwiesen. Diese Knoten wurden nun yon der Oberfl/~ehe aus punktiert . Da die Krebsknoten zum grSl3eren Tell die Leber v611ig durchsetzten, im g/instigsten Falle abet mindestens mehrere Millimeter in der Leber verankert waren, kann man mit Sieherheit sagen, dab bei einer Einstiehtiefe zwisehen 100--200 u eareinomat6s entartete Zellen punktiert

Z. Krebsforseh., Bd. 65 41

596 J. LI~BERGE~:

wurden. Alle punktierten Lebern wurden nuch abgeluufenem Versuch zur Siche- rung des mukroskopischen Befundes histologisch untersucht*.

Die genuue histologische Untersuehung der Leberpr/s war unter underem deshulb yon Wichtigkeit, um mit Sicherheit sugen zu k5nnen, man hube krebsige

Tabelle 3. Membranpotentiale yon Leber.Krebszellen 5 lebender Ratten

Versuche

1. 37,0 2,2 2. 46,5 2,3

-~ 3. 45,0 4,0 4. 45,0 5,4 5. 48,0 2,7

M P c 44,3 aM0,21

Bezeichnungen wie auf Tabelle 1.

66 106 29 95 22

2:~318

Dauer der DAB-Fiitterung

Tage

159 161 219 233 239

Gesamtmenge tier DAB-Ffitterung

g

2,5 2,6 3,5 3,7 3,8

T~belle 4. Membranpotentiale von Leber-Krebszellen 5 toter Ratten

Dauer tier Ges~mtmcnge der Versuche MP (mV) ~ 2: DAB-Ftitterung DAB-Ftttterung

Tage g

1.

4. ~-5.

17,3 21,7 20,0 25,0 24,0

10,5 17 5,0 26 6,0 20 8,7 45 6,5 39

21,5 1 0,4slxG1 7 I Bezeichnungen wie auf Tabelle 1.

134 152 153 154 555

2,1 2,43 2,44 2,46 2,48

Zellen punktiert. Die Schnitte wurden deshalb so gelegt, dug sie in verschiedenen Tiefen dutch die punktierten Tumorstellen f/ihrten. Bei dent multizentrischen Wuchstum der Cureinome war es ohnehin gunz unwuhrseheinlich, in einem Krebsknoten v6llig normule, nicht krebsig entartete Zellen unzutreffen.

Diskuss ion

Obwohl wir uns der Komplexitgt und Problematik einer Beurteilung der vorliegenden in Neuland f/ihrenden Versuche und deren Ergebnisse roll bewuBt sind, wollen wit dennoch einzelne Gesichtspunkte der vorliegenden Arbeit beson- ders hervorheben.

]3el der Beurteilung der Versuchsergebnisse mug an erster Stelle die Frage, ob fiberhuupt Leber-Krebszellen punktiert wurden, diskutiert werden. Alle punktierten Lebern wurden histologisch untersucht. Nut die Lebern, die in Ubereinstimmung mit der einschlggigen Literatur dus Bild multizentrisch wuchsender LeberzellcurcJnome mit munnigfaltigen utypischen Zellvergnde- rungen boten (s. o.), wurden uusgewertet. Von den Lebercurcinomen uusgehende

* t0fir die ~reundliche Unterstiitzung bei Bewertung der histologischen t)rgparate sei Herrn Prof. Dr. P. B. DI~zEL, Pathologisches Institut der Universitgt Heidelberg, an dieser Stelle herzlich gedankt.

3/[essung von :-V[embranpotentialen usw. 597

Fernmetastasen fanden wir bei unseren Versuchstieren nieht. Dieses Verhalten yon Carcinomen findet man in der ttumanpathologie haufig, wo Carcinome oft keine, oder doch erst sehr spat, Fernmetastasen setzen.

Bei zwei in den Tabellen 3 und 4 mit einem Kreuz gekennzeiehneten Ver- suehen ergab die histologisehe Untersuchung neben dem krebsigen Waehstum der Leberzellen umsehriebene Gallengangswucherungen. Da solche Zellen erheb- lich kleiner als carcinomat6se Parenehymzellen sind, bestiinde der Verdaeht, dab die Erniedrigung der Potentialwerte in Abb. 9 und 10 ~n VergMch zu Abb. 1 und 2 darauf beruht, dab im Mittel h~ufiger als bei normalen Lebern kMne Zellen punk- tiert wurden. Die N[ikroelektrode erzeugt eine ihrem Durehmesser entspreehende Verletzung der Membran. I)iese Verletzung setzt proportional ihrem Raumwinkel einerseits, durch die unvermeidlichen Leeks zur Seite des Einstiehkanales anderer- seits das Membranpotential herab. Diese Minderung des Membranpotentials ist erfahrungsgemaB um so gr6Ber, je kleiner die Zelle ist.

Die Frage, ob c~ie erhShte Zahl kle~ner Gallengangsepithelzellen ~m Bereieh der Gallengangswucherungen das Potential best~mmt% kann trotzdem verneint werden. Die in Tabelle 3 und 4 bezeiehneten Tiere mit starken Gallengangs- wueherungen hatten entweder ein dem Mittelwert aller Tiere sehr naheliegendes (Tabelle 3) oder sogar ein erh6htes Potential (Tabelle 4). ])as bedeutet also, dab der Anteil kleiner Zellen am Kollektiv der Messungen insgesamt klein sein mug und nieht einmal bei diesen ungiinstigen Tieren ins Gewieht gefallen ist.

Weiter ist zu ~ragen, ob die Potentialerniedrigung bei Krebszellen nicht einfach durch das Vorhandensein yon Buttergelb in den Zellen hervorgerufen wird. Zur Erlangung yon Leberkrebsen wurde den Versuehstieren im Mittel 176 Tage lang p-Dimethylaminoazobenzol verffittert. Acht Tage vor Versuchs- beginn wurde die Buttergelbverffitterung eingestellt. Nach Untersuchungen yon BERE~BO~ und WroTE wird das Buttergelb innerhalb 72 Std zu nahezu 100% und in 4 Tagen v611ig abgebaut. Danaeh k6nnen wir mit Sieherheit sagen, dab bei unseren Versuchstieren in der Zeitspanne yon 8 Tagen zwisehen Ende der Buttergelbverfiitterung und Versueh alles Buttergelb abgebaut war. Die Er- niedrigung der abgeleiteten Potentiale kann somit nicht auf eine ehemiseh- toxisehe Zellsch/idigung bei Anwesenheit yon Buttergelb zuriiekgeffihrt werden. Eine iiberdauernde Sch~digung diirfte aber mit der krebsigen Entar tung der Leberzellen eng zusammenhangen.

Die Interpretation des Potentialabfalles, sowohl bei normalen als aueh bei Krebslebern naeh T6tung der Versuehstiere, ist ~tuBerst sehwierig. Wit sind der Meinung, dab der Q-Mangel aueh hier eine wiehtige Rolle bei der Potential- minderung spielt, wie das yon anderen erregbaren Zellen genau bekannt ist (ScHaeFer). Ob das gegenfiber normalen Leberzellen erniedrigte Ruhepotential der Krebszellen auch auf eine verminderte 0~-Versorgung zuriiekgefiihrt werden kann, ist nach unseren Versuehen nieht zu entseheiden. Es besteht aber theore- tisch durehaus die M5gliehkeit, dab infolge der verminderten Capillarisierung des Tumorgewebes der einzelnen Krebszelle nieht ausreichend Sauerstoff zuge- fiihrt wird, und die Tumorzelle ihren Stoffweehsel dureh die weniger energie- bringende G~rnng aufrechterhalten mug (Bii~CttNEI% WARBUI~G, WERTH).

41"

598 J. Li~e~r

Insgesamt darf also gesagt werden, dab die krebsig entartete Leberzelle ein geringeres Membranpotential aufweist als die normMe. Die Ursache ist uns unbekannt, insbesondere ist nicht bekannt, ob dcr Effekt auf ver/tnderten Ionen- konzentrationen in der Zelle, d .h . auf ver~nderten Ladungen der Diffusions- batterien oder auf einer Sch/idigung der Zellmembran, oder auf beidem beruht.

Ffir die Entstehung h6herer Potentiale in tieferen Zellschichten ist es uns zur Stunde nieht m6glich, eine Erkli~rung zu geben.

Zusammeniassung

M Jr Mikroglaselektroden wurden normale und krebsige Leberzellen lebender und toter Ratten untersucht. Die mittlere Potentialh6he yon normalen Leber- zellen in vivo liegt, bei einer Einstichtiefe zwischen 100--200 #, im Bereich yon 50,7 mV, die pathologiseher Zellen (Leber-Krebszellen) bei 44,3 mV, ira Gegensatz zu Punktionen an hcrauspri~parierten Lebern, die einen mittleren Potentialwert yon 24,3 mV bzw. 21,5 mV ergeben. Unmittelbar naeh tIerzstillstand der Tiere sinken die Membranpotentiale rasch um etwa 50% ab. Wir beziehen den Poten- tialabfall auf den einsetzenden 02-Mangel.

Measurements oi Membrane Potentials o~ Normal Hepatic Parenchymal Cells and Hepatocellular Carcinoma Cells of the Rat

Summary Normal and cancerous hepatic cells of live and dead rats were studied with

micro-glass electrodes. With the depth of the puncture between 100--200 #, the average potential of normal hepatic cells in vivo lies within the range of 50,7 mV ; that of pathological cells is within the range of 44.3 mV, whereas measurements in vitro show an average potential of 24.3 mV for normal hepatic cells and 21.5 mV for cancerous cells. Immediately after cardiac arrest the membrane potentials fall quickly by about 50%. I t is assumed that the fall of potential is due to the ensuing anoxia.

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Dr. J. LIMBERGER, 1 Berlin 19, Reichsstra•e 38