Pharmakologische Untersuchungen über m-Dinitrobenzol

Aus dem Pharmakologischen Institut der Universitat Berlin.

Pharmakologisehe Untersuchungen iiber m-Dinitrobenzol. I . Mi t te i lung .

Akute Yergiftung mit m-Dinitrobenzo].

Von

MANFRED KIESE.

Mit 5 Textabbildungen.

(Eingegangen am 25. Oktober 1946.)

I m Vergleich zu ande ren Ni t robenzolen , wie dem Mononi t robenzol oder Tr in i t ro to luo l , h a t das m-Din i t robenzo l b isher eine weniger ein- gehende pharmakolog i sehe Bea rbe i t ung gefunden. Die Dars te ] lungen se iner W i r k u n g e n in den Lehrbf ichern (z. B. LEwI~ 1, FLURY-ZERNICK 2) grfinden sieh vornehmlich auf einige '~,]tere ~ntersuchungen wie die yon RbHL a, HUBER 4 und STRASSMANN und STRECKER 5 und &uf einige gewerbe toxikologische Beobach tungen . I m R a h m e n einer gr6Beren Re:he yon Un te r suchungen fiber die Pha rmako log i e a roma t i sche r Amine

• und :Ni t roverbindungen, die HEUBNER 6 insbesondere zur Aufkl/~rung de r Hi imig lob inb i ldung du tch diese Stoffe durchf i ihren liel~, haben ttEUBNER und Lo SING 7 und V. ISSEKUTZ 8 in neuerer Zei t einige Mes- sungen de r H a m i g l o b i n b i l d u n g gemaeht . W i r haben im Z u s a m m e n h a n g mi t diesen Un te r suchungen und veranlal3t durch das gewerbe tox iko- logische In t e re s se umfangre iche Un te r suchungen mi t m-Din i t robenzo l durchgeff ihr t , d ie in maneher Hins ich t wei te ren E inb l i ck in den Ablau f de r W i r k u n g des m-Din i t robenzo l gew/ihren und eine Grund lage ffir e ine bessere Beur t e i lung der Verg i f tung bieten. E in Teil der Arbe i t :s t le ider ver lorengegangen. Die folgende Beschre ibung :s t nur auf die noch e rha l t enen Pro toko l l e gegr i indet , die hier u n t e r b r e i t e t werden. Ff i r e inige Beobach tungen lagen noch kurze zusammenfassende Ausziige vor, die e rkennen lielien, da~ die Mi t t e l aus de r k le ineren Zahl von Versuchen yon denen aus e iner grbl3eren Zahl yon Versuchen nur unwesent l ich abweiehen; ihre Feh le r s ind frei l ich e twas grbBer.

1 LEWIN, L. : Gifte und Vergiftungcn. Berlin 1929. - - 2 FLURY, ~. U. F. ZEI~NIK : • Seh~idliche Gase. Berlin 1931. - - a I~bttL, G. : Diss. Rostock 1890. - - ~ HVBER, A. :

Virchows Arch: 126, 240 (1891). - - 5 STRASSMA.'CS, G. u. STRECKER: B1. gerichtl. Med. 47, 241 (1896). - - a HEVB~EI~, W. : Erg. Physiol. 43, 9 (1940). - - ~ HEU~N~R, W. u. LO SING: Arch. exper. Path. (D.) 188, 143 (1938). - - s ISSEKUTZ, B. v. jr.: Arch. exper. Path. (D.) 193, 551 (1939).

Arch.iv ffir e x p e r i m e n t . Pa th . u. P h a r m a k o l . Bd. 206. 25

362 ~[AIWFI~E D :KI]~SE:

Untersuchungen fiber die Wirkung des m-Dinitrobenzols an Meer- sehweinchen und Katzen, die im AnsehluB an unsere Versuehe dureh- geffihrt wurden, haben K~zNz ~ und v. BREDOW und JV~G 1° bereits mitgeteilt. Wir werden auf diese Untersuchungen beim Vergleich der W i r k u n g auf versehiedene Tiere zurfiekkommen.

Qualitativ waren alle wesentliehen Wirkungen des m-Dinitro- benzols dureh die /ilteren Untersuehungen bekannt. HrYB]~R 4, den das Auftreten einer Zyanose bei zwei Studenten, die Dinitrobenzol her- stellten, zu seinen Untersuehungen veranlaBte, beschreibt sie bereits: Braunf/irbung des Blutes (Hamiglobinbildung), ,,helle stark lieht- breehende runde Anh~ingsel" (HE~zsehe K6rperehen) an den roten Zellen, An/imie, beginnende Leberverfettung, L/ihmungen und Kr/~mpfe.

Methoden.

Die Versuche wurden an Hunden durchgeffihrt. In Oliven61 oder MohnS1 zu 1- -2% gel6st wurde das m-Dinitrobenzol den Hunden auf mehrere Stellen verteilt subkutan injiziert. Nach der Injektion des m-Dinitrobenzols wurden die Tiere meist zur Beobachtung im Stoff- wechselkfifig im Laboratorium gehalten. In vielen F~illen wurde die Vergiftung der Hunde nach mehreren Tagen noch einmal oder mehrmals wiederholt.

Es wurden untersucht: im Blut der Gehalt an roten Zellen, weiBen Zellen, Retikulozyten, Zellen mit HEI~z-KSrperchen, Gesamtblutfarb- stoff, tIiimiglobin, Verdoglobin, Gallenfarbstoff, ferner die osmotische l~esistenz der roten Zellen. I m Harn der Gehalt an Protein, Gallen- farbstoff, Urobilin, Urobilinogen. Bei Tieren, die infolge der m-Dinitro- benzol-Wirkung starben, wurden histologische Untersuchungen der verschiedenen Organe durchgeffihrt. Die Zahl der roten und weiBen Zellen wurde in der fiblichen Weise in der THoMA-Z]~Issschen Z~hl- kammer best immt, t tmNz-K6rper und Retikulozyten wurden im Aus- strich, der in der feuchten Kam m er mit Nilblau oder Kresylblau ge- fSrbt war, ausgezahlt. H/~miglobin wurde mit der Methode yon EVELYN 11 und HAVEMA~N 12 best immt. Gesamtblutfarbstoff wurde nach Oxydation zu H~miglobin ebenfalls indirekt als Hi~miglobin gemessen (KI]~sE13). Verdoglobin wurde mit dem Verfahren yon ](IESE 13 gemessen, Bili- rubin nach Kopplung mi t Diazobenzolsulfos~ure in saurer LSsung ebenfalls photometrisch bestimmt. Ffir alle photometrisehen Messungen wurde das Photometer yon HAVEMA~N 14 benutzt. Zur Best immung

g Kv~z, G.: Arch. exper. Path. (D.) 199, 508 (1942). ~ 10 :BlCEDOW, M. v. u. F. Juno: Arch. cxper. Path. (D.) 200, 335 (1942). ~ n EVELY~, K. A. u. H. T. MALLOY: J. biol. Chem. (Am.) 126, 655 (1938). - - 12 HAV~MA~¢, 1~., F. Ju~c~ u. ]3. v. ISSEKUTZ jr. : Biochem. Z. 3Ol, 116 (1939). - - 13 KIEs~, M. : Klin. Wschr. 194~, 565. - - 14 HAVEYIANI,~, R.: Biochem. Z..801, 105; 306, 224 (1939).

Pharmakologische Untersuchungen fiber m-Dinitrobenzol. I. 363

der osmotischen Resistenz der roten Zellen wurde eine konstante Menge Blut in KochsalzlSsungen verschiedener Konzentration gegeben und der H~imolysegrad durch Messung des H[tmoglobingehalts der iiber- stehenden LSsung ermittelt.

1. Allgemeine Beschreibung des Vergi/tungsverlaufs. Einma]ige Dosen yon 1 oder 2 mg/kg m-Dinitrobenzol batten keine

festste]lbaren Wirkungen bei Hunden. ]0 mg/kg wirkten bei etwa der H~ilfte der Tiere tSdlich, n~imlich bei 9 yon 19 Hunden. Dosen yon 20 mg/kg tSteten 9 yon 12 Hunden. Demnach ist die mittlere tSdliche Dosis nahe bei ]0 mg/kg anzunehmen.

Each Dosen yon 10 oder 20 mg/kg wurden erst nach einigen Stunden Ver/~nderungen /~uBerlich wahrnehmbar. Nach 3--5 Stunden wurden auch die lebhaftesten und angriffslustigsten Hunde ruhiger und machten bald einen miiden Eindruck. Einige Tiere liefen dann schon ein wenig unsicher oder konnten sich (nach 20 mg/kg m-Dinitrobenzol) nur mehr mfihsam auf den Beinen halten. Meist war um diese Zeit auch schon eine dunklere F/~rbung der Zunge und Schleimh/tute des Maules, Zyanose, zu beobachten. Es gab freilich wenige mit ]0 mg/kg vergiftete Tiere, deren Allgemeinzustand durch die Wirkung des m-Dinitrobenzo] nur wenig beeintr~ichtigt wurde. Die meisten Tiere, insbesondere die mit 20 mg/kg vergifteten, nahmen in den folgenden Stunden Seitenlage ein. Bei einigen Hunden traten auch sehon um diese Zeit Kr~impfe auf. Ihr Beginn war meist sehr pl6tzlich, selten gingen ihnen kurze Anfiille spastischer Versteifung der Glieder voran. Ein Hund, der eine Dosis yon 10 mg/kg m-Dinitrobenzol zunachst gut fiberstanden hatte, bekam noch naeh 10 Tagen, als er im Laboratorium umherlief, plStzlieh Kr~impfe, die mehrere Tage anhielten. Der Streckkrampf mit starkem Opisthotonus ging meist schne]l in Laufbewegungen der gestreckten Glieder fiber. Auch wenn diese voriiber waren, blieben die Beine meist noch steif. Durch geringe Reize wie ein ]eiehtes Klopfen an die Tiir des K/ifigs konnten neue Krampfanfii]le ausgelSst werden. Auf Anruf versuchten die Tiere den Kopf zum Ruler hin- zuwenden. Eine wesentliche Beeintr/ichtigung des Sensoriums bestand offenbar nicht. Regelm~Big war ein feinschl~igiger Nystagmus zu beobachten.

Andere Tiere hatten keine Kr~mpfe und boten mehr das Bild einer allgemeinen LShmung. Sie blieben in Seitenlage. Wenn sie gelegent- ]ich versuchten, sich aufzurichten, wurde in ihren Bewegungen deutlich, dab die L~hmungen mehr spastischer Art waren. Bei den meisten yon ihnen war die S~eife der Glieder und ~bererregb~rkeit beim ]3e- klopfen unsehwer naehzuweisen. Von den mit 20 mg/kg vergifteten Tieren starben zwei bereits nach 7 bzw. 13 Stunden. Die Hunde, die

25*

364 ~ANFRED KIESE :

sehon eine Weile ruhig gelegen hatten, starben, ats sie aus dem K~fig genommen und ins Laboratorium getragen wurden. ]hr Blut hatte einen sehr hohen H~miglobingehalt. Die zusiitzliche Belastung des Transportes ertrugen sie nicht mehr.

I)er weitere Verlauf war unregelm~iBig. W~ihrend einige Tiere tage- lang in Seitenlage waren und Krampfanfalle yon wechselnder H~iufigkeit und Stiirke erlitten, erholten sich andere schnel]. Zun~ichst nahmen sie Bauchlage ein unc[ konnten sich noch nicht ~deder auf die Beine stellen. Die Kopfbewegungen waren stark ataktisch. Das wurde beson- tiers deutlich, wenn die Tiere den Kopf in eine bestimmte Richtung, etwa zum Futternapf, bewegen wollten. Von ganz wenigen Ausnahmen abgesehen frai~en die Tiere nieht in den Tagen nach der Vergiftung, tranken aber groBe Mengen Wasser, sobald sie den Kopf wieder zum Wassergef~iB bewegen konnten.

Wenn die Krampfanf~tlle auch oft den Eindruck einer besonders schweren Vergiftung erweckten,'waren sie offenbar ffir den weiteren Verlauf der Vergiftung nieht entscheidend mitbestimmend. Zwar batten die mit 20 mg/kg m-Dinitrobenzol vergifteten Tiere, soweit sie nicht innerhalb 20 Stunden naeh der Vergiftung starben, vor dem Tode alle t(r~impfe yon wechselnder Dauer gehabt, doeh waren unter den mit 10 mg/kg vergifteten Tieren solche, die Kr~mpfe hatten und fiberlebten und andere, die erst nach 6--10 Tagen starben un4 bei denen hie ein Krampfanfall beobachtet worden war. Genauere Daten fiber Eintritt und der Dauer der Kr~impfe sowie Eintritt des Todes bei einer Gruppe yon Tieren sinc[ aus den Tabellen 1 und 2 zu entnehmen.

Die Erholung der Tiere, soweit sie den Allgemeinzustand betrifft, zeigte nur insofern einen losen Zusammenhang mit der Vergiftung als die Tiere mit geringerer Beeintrfichtigung des Allgemeinzustandes sehneller wiederhergestellt waren als die anderen. So erstreckte sich diese Phase fiber Tage oder Wochen.

~eben den sinnf~lligen Wirkungen verursacht alas m-Dinitrobenzol besonders Ver~inderungen des Blutes, die im einzelnen ausffihr]icher in ihrer Art, AusmaB und Verlauf beschrieben werden mfissen.

Bei einigen Tieren wurde die Vergiftung mit 10 mg/kg m-Dinitro- benzol nach einer oder zwei Wochen wiederholt (unter den Tieren der Tabelle 1 nur zwei), t tat ten sieh die Tiere yon der ersten Vergiftung gut erholt, so war bei der Wiederholung hinsichtlich der Wirkungen auf das Blur, Auftreten yon I(r~impfen und Eintritt des Todes kein.sicherer Unterschied gegenfiber einer ersten Vergiftung festzustellen. Wurde die Vergiftung wiederholt, solange noch Wirkungen der ersten Dosis naehweisbar waren (Anamie, HEx~z-KSrper, steifer Gang), traten Kr~mpfe und Tod offenbar h~ufiger ein.

Pharmakologisehe Untersuchungen tiber m-Dinitrobenzol. I. 365

2. Die Veriinderungen des Blutes.

Durch Dosen yon l0 oder 20 mg/kg m-Dinitrobenzol wurde die Zusummensetzung des Blutes erheblich ver/~ndert. Der Gehalt un roten Zellen und Blutfarbstoff wurde vermindert, ~n weiBen Zellen vermehrt. Die roten Zellen wurden morphologisch ver'~ndert durch BilcIung yon H~,I~zschen KSrperchen, uncl der Blutfarbstoff zu einem erheblichen Tei! zu H~miglobin und m~nchmal zu einem geringen Tell zu Verdoglobin oxydier~.

70ra~ m-DlnitPobenzol zu 2~ /n Oliveno/ ge/bst / ~ . ~ ~ '~ ~ ~ ~Stdlen subc~tun /njizier¢

E /]We/BeZe//en ~ ~

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~ PO~ Ze,ilen \ x

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8 n 12 "78 ZO 14.~.~1 ~h 8 12 76' gO 15.~ ~t~. 8 12 ~g ~?0 169 /Ok 8 12 1# ,~O

Abb. 1. ~4_nderung der Konzen£ r~ t i on yon B l u t f a r b s t o f f , HRmig lob in , r o t e n Zellen, weiBen Zellen, R e t i k u l o z y t e n u n d H E I x Z - K S r p e r n i m B lu t e des H u n d e s n a c h sub- k u t ~ n e r I n j e k t i o n yon 1O m g / k g m-Din i~robenzo l , t l u n d 21 kg . In -Din i t robenzo l zu

2 % in Oliven61 gelSst ~in 1 3 . 9 . 4 1 8 U h r an 4 Ste l len s u b k u t a n in j iz ie r t .

Der Ablauf der Ver~inderung der verschiedenen gemessenen GrSBen ist durch'Wiedergabe je eines Versuches mit 10 und 20 mg/kg m-Dinitro- benzol dargestellt (Abb. 1 und 2). Die ch~rakte,'istischen Daten anderer Versuche sind ausfiihrlich tabuliert (Tabelle 1, S. 368 ; Tabelle 2, S. 372).

Zuerst sind die Wirkungen auf den Blutfarbstoff faBbar. Sie erreichen friiher a]s die anderen Wirkungen ihr Maximum und verschwinden auch vor den ~nderen wieder. Auffa]lend schnell erfo]gte in vielen Versuchen die Vermehrung der weiBen Zellen im Blute, w~ihrenct die ,~nderen Ver~inderungen in ihrer Entwickhmgsgeschwindigkeit etw~ so' folgten: Bildung der HEI~z-KSrper, Abnahme der roten Zellen, Auf- t reten yon Retikul(3zyten.

366 ~¢[ANFI~ED KIESE :

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Pharmakologische Untersuchungen tiber m-Dinitrobenzol. I. 367

a) Der Blut/arbsto//. Die Bildung yon H'~miglobin durch m-Dinitro- benzol verlief beim Hunde sehr anhaltend. ~Tber viele Stunden stieg die Hi~miglobinkonzentration bis zu ihrem Maximalwert an. Dieser war in seiner HShe yon der Dosis abh~ingig und betrug nach 10 mg/kg m-Dinitrobenzol 3,0.--l l ,0g H~miglobin je 100 ml Blut, im Mittel 6 ,6± 0,9. Die Werte weisen eine starke Streuung auf, a ~ 2,7. Nun war der Gesamtblutfarbstoffgehalt des Blutes der Hunde wfihrend der Ver- suche sehr verschieden und es ist leicht aus der Tabelle 1 zu ersehen, dub ein Zusammenhang zwischen dem H~i.moglobingeha]t vor Versuchs- beginn und der HShe der maximalen Hiimiglobinkonzentration besteht. ~ u r bei 3 Versuchen, bei denen die ]-I~moglobinkonzentration nahe dem Mittelwert war, war die

konzentration vomMittel nieht 1 gleiehsinnig. In den anderen ~ 6 Versuehen waren diese Ab-~ weiehungengleiehsinnig. Daher ~i ist die Streuung der Wirkungen ~ wesent]ieh geringer, wenn die ~i zF ~ / / / ~ / / ~ " / , ' ~ / ~ / / ~ / / , " ~ H/~miglobinkonzengration zur Konzentragion des Gesamgblug- 0 ~

5g 55 60 65 70 75 80 85 farbstoffs in Beziehung gesetzt, //#m/a'/otin

das H/imiglobin also als An¢eil Abb. 3. H~iufigkeitsverteilung der dutch 20 m g / k g m-Din i t r o b en zo l bei 32 t I u n d e n

des Gesamtblutfarbstoffs a u s - e r r e i ch t en H ~ m i g l o b i n k o n z e n t r a t i o n .

gedrfickt wird. Dann ergibt sieh, dal~ durch 10 mg/kg m-Dinitrobenzol im Mittel ein Anteil yon 50 =[= 3 % H/~miglobin erreieht wurde.

Mit 20 mg/kg m-Dinitrobenzol wurden wesentlich hShere Hiimiglobin- konzentrationen erreieht, die zwischen 4,0 und 13,8 g/100 ml lagen. Die Streuung war ebenfalls groI], a ~--2,1. Im Mittel war die ttiimi- globinkonzentration 10,2 :J= 0,4 g/100 ml. Bezogen auf den Gesamt- blutfarbstoffgeha]t betrug die ttamiglobinkonzentration 71,0 =[= 1,7%. Die Streuung war hier auch wieder geringer, n~mlieh a = 10. Ffir diese Berechnungen lagen 32 Versuche vor. Y)a in den bisherigen Unter- suchungen tiber H/imiglobinbildung wohl eine so grol~e Zahl yon Ver- suchen mit der gleichen Dosis eines Stoffes an einer Tierart nicht dureh- geffihrt wurden, sei die Streuung der Versuchsergebnisse hier wiedergegeben. In der Abb. 3 ist die H~ufigkeitsverteilung der verschiedenen H/imiglobinkonzentrationen bei einer Gruppenbreite yon 5% H/imiglobin anfgetragen.

Der tISchstwert 4er H/imiglobinkonzentration wurde bei Anwendung yon 10 mg/kg m-Dinitrobenzol im Mittel naeh 12 Stunden bei Anwen- dung yon 20 mg/kg m-Dinitrobenzol im Mittel nach 13 Stunden erreicht.

368

z

K 25 22 K 16 17,5

K 29 15,5

K 31 10,0 K 31 9,5 K 33 17,0 K 33

47 22,5

46 20,5 49 22,5

K 27 K 28

K26 K 30

K31

BIutfarbstoff g/100 ml Blur

MAI~FR.I~D KIESE :

Tabelle I. Oaten i~ber die Wirkung yon m-Oinitro-

farb- ~RoteZellen ~ t i - - - ~ Weii3e Zellen ] off | Mill./cmm ] KSrper I kulozyten [ • 10-3/cmm

[0 tO

[0

I0 10 10 10

13,0 13,5

13,5

10,0 9,0

20,C 16,2

] 0,3

14,~ 14,2 12,~ 12,~

16,~ 14,~

8,(

20 38

18

19 28 14 19

47 4O

12 16

47

Noch vie! lsngsamer sis der Anstieg der HamiglobinkonzentrsLion erfolgte naeh Erreiehen des Maximums der Abfall. 24 Stunden naeh Injektion yon 10 mg/kg m-Dinitrobenzol betrug der Anteil des Hami- globins im Mittel noeh 27,7 + 2,8% und 24 Stunden naeh Injektion yon 20mg/kg m-Dinitrobenzol noch 48,2 d= 3,1% des Gessmtblut- fsrbstoffs. Wenn die Reduk~ion des Hamiglobins nicht besehleunigt wurde, kehrte die Hamiglobinkonzentrstion nie vor 48 Stunden unter 0,5 g/100 ml zurtick. In der Mehrzshl der Versuehe dsuerte es l~tnger. Ftir die Dosis von 10 mg/kg m-Dinitrobenzol ergsb sich als Mittel fiir die Dsuer der ErhShung der Hamiglobinkonzentrstion tiber 0,5 g/100 ml 58 d= 4 Stunden. Nsch einer Dosis yon 20 mg/kg m-Dinitrobenzol hielt die Wirkung bei den Tieren, die sie iiberlebten, noch/anger an, namlieh im Mittel 80 Stunden.

W~hrend die Hamiglobinbildung naeh Dosen yon 10 un4 20 mg/kg ganz regelmaBig eintrat, wurde eine Vermehrung des Verdoglobins im Blute nicht immer beobschtet. Aueh in den Versuchen, in denen diese eintrat, war sie nur gering. Konzentrstionen fiber 1 g/100 ml wurden nur vereinzelt naeh Dosen yon 20 mg/kg m-Dinitrobenzol

l%a~makologisehe Untersuchungen tiber m-Dinitrobenzol. I. 369

benzol in Dosen yon 10 und 20 mg/kg bei Hunden.

H~miglobin ~ ~ ~ ¢

• ~ Verdoglobin Bilirubin KrAmpfo

i E i n t r i t t

des Todes

;a

8,7 2 s 6,0

7,5 13

30 li 3,2 11,0 10,0

5,7 8

4,5 16 4,5 12 8,3 12 9,0 7

9,3 13 13,5 13

4,0 14

,1 24

1,2 - - 1,3] 1,1] 0,9

1,2] 1,3

2,11 24

z u m

Tode 8

q nach 4 Tagen

nach 7 Tagen

nach 17 Tagen

nach 10 Tagen

+ + naeh 7 Stunden

+ + naeh 13 Stunden

+ + + naeh 48 Stunden

a) b)

c)

c)

d)

e)

a) Wegen Staupeerkrankung getStet. b) 6 Monate mit 0,2 mg/kg m-Dinitrobenzol behandelt. 4 Tage vor der Vergiftung

0,5 cma/kg Alkohol. e) Wiederholung des Versuehs nach einer Woche. d) 3 Wochen mit 0,2 mg/kg/Tage m-Dinitrobenzol vorbehandelt. e) Vor 3 bzw. 2 Wochen je eine Vergiftung mit 10 mg/kg m-Dinitrobenzol.

gemessen. Die Verdoglobinbildung lief etwa parallel mit des Hiimi- globinbildung. Die ErhShung des Verdoglobingehalts war, wenn sie eintrat, nleist nach einem Tage, liingstens zwei Tagen wieder ver- schwunden.

In den ersten Stunden, w'ahrend die H~miglobinkonzentration bereits erheblich anstieg, iinderte sich meist die Konzentration an Gesamtblutfarbstoff nut unwesent]ich. In einigen Versuchen erfolgte sogar zuni~chst, parallel mit der Konzentration der roten Zellen, ein geringer Anstieg. Wiederholt traten Schwankungen der Konzentration in beiden Riehtungen zu Beginn der m-Dinitrobenzo]-Wirkung ein. Gegen Ende des ersten Tages und am zweiten Tage nahm dann die Blutfarbstoffkonzentration ab. In den meisten Versuchen erstreckte sich die Abnahme tiber 2--4 Tage, in einigen aber bis zu 8 Tagen.

870 ~L~FR~.D KIESE:

Die Verminderung der Blutfarbstoffkonzentration naeh 10 mg/kg m- Dinitrobenzol variierte zwisehen 1,5 und 9,Sg/100ml und betrug im Mittel 4,0 ! 0,3g/100ml. Von den Versuchen mit 20 mg/kg m-Dinitrobenzol sinc[ leider nur Daten yon 2 Tieren, die die Vergiftung 1/£ngere Zeit fiberlebten, erhalten geblieben. Bei einem betrug die Ab- nahme 8,0, bei dem anderen 7,3 g/100 ml Blur. Das weist in tdber- einstimmung mit anderen Versuehen auf eine stfirkere Abnahme des Blutfarbstoffs nach der grSl~eren Dosis.

Die Regeneration des verlorenen Blutfarbstoffs erfolgte innerhalb Tagen bis Wochen. Der Ausgleich einer fiber das Mittel gehenden Ab- nahme des Blutfarbstoffs dauerte 2--4 Wochen. Kleinere Verfinde- rungen wurden meist schnell ausgeglichen.

b) Die roten Zellen. Die Abnahme der Konzentration der roten Zellen im Blute und ihr Wiederanstieg w/ihrend der Reparation lief in engen Grenzen den entsprechenden Ver/inderungen des Blutfarb- stoffs parallel, so dab eine genauere Beschreibung nicht notwendig ist.

Die Mehrzahl der roten Zellen eines Tieres, die zirkulierten, wurden .durch das m-Dinitrobenzol gesch/idigt; an ihnen entstanden HEINZ- sche KSrperchen. Diese Wirkung war in den meisten Versuchen sehon wenige Stunden naeh der Injektion des m-Dinitrobenzols feststellbar und folgte in ihrer Entwicklung zum Maximum dicht hinter dem H/imiglobin. Die HEINZ-K6rper, die an normalen roten Zellen des Hundes nicht gefunden werden, t raten im Beginn cter Wirkung nur vereinzelt auf und waren im Laufe yon 24---48 Stunden an immer mehr roten Zellen feststellbar. Zun/~chst nur eben wahrnehmbare Pfinktehen wurden sie inl Laufe der Zeit grSBer. Sie traten auch als verzweigte Gebilde oder als multiple K6rperchen an der gleichen Zelle auf. Von Retikuloeyten unterscheiden sich solche Zellen dureh die gr6bere Struktur der angef/~rbten Gebilde. Der Anteil der ro'ten Zellen, der eine HEIl~z-K6rperbildung erf~hrt, war von der m-Dinitrobenzol-Dosis abh/ingig. Nach l0 mg/kg m-Dinitrobenzol wurden HEIl~Z-K6rper im Mittel bei 55 % der roten Zellen beobachtet. Nach Dosen yon 20 mg/kg m-Dinitrobenzol wiesen 90--100% der Zellen H]~xNz-KSrper auf. Die maximale Menge y o n HEI~/z-KSrpern wurde bei l0 mg/kg m-Dinitro- benzol im Mittel nach 36 Stunden erreicht, bei 20 mg/kg schon nach 24 Stunden.

Im Laufe einer Woche pflegten die HEINZ-KSrper aus dem Blur :zu verschwinden oder bis auf wenige Prozent abzunehmen. Doch lief tier ProzeB nicht immer so streng der Abnahme des H/imoglobins parallel wie in dem Versuch der Abb. 2. :Ein Zusammenhang zwischen der H/iufigkeit -con HEIl~z-K6rpern und der St/irke der An/tmie war nicht vorhanden.

Phaimakologische Untersuchungen tiber m-Dinitrobenzol. I. 371

Die Schiidigung der roten Zellen durch das m-Dinitrobenzol ve r - minderte auch ihre Resistenz gegen Verminderung des osmotischen Drucks. In Abb. 4 sind die Messungen der osmotischen Resistenz an den roten Zellen eines Hundes vor und 13 Stunden nach Injektion yon 20 mg/kg m-Dinitrobenzol wiedergegeben. Die H/imolysekurve, die die Beziehungen zwischen Kochsalz-Konzentration und Grad der H~mo- lyse wiedergibt, ist nach Eintr i t t der m-Dinitrobenzol-Wirkung in den Bereich hSherer Kochsalzkonzentrationen verlagert. Die Zellen waren also gegen Verminderung des ~iul3eren osmotischen Druekes empfind- licher geworden. Bei anderen Versuchen mit 20 mg/kg m-Dinitro-

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Zog CN~÷~ A b b . 4. O s m o t i s c h e R e s i s t e n z d e r r o t e n Z e l l e n e i n e s H u n d e s v o r (A) a n d n a c h (B) d e r E i n w i r k u n g y o n m - D i n i t r o b e n z o l . U n m i t t e l b a r n a c h E n t n a h m e d e r Z e l l e n A s u b k u t a n e I n j e k t i o n y o n 20 m g / k g m - D i n i t r o b e n z o l . Z e l l e n B 13 S t u n d e n s p i i t e r e n t - n o m m e n . A l s A b s z i s s e i s t l o g c NaC1 + 1 gew~ih l t , wo c NaC1 d ie K o c h s a l z k o n z e n t r a t i o n

i n g /100 m l L 6 s u n g a n g i b t , in d e r d i e Z e l l e n s u s p e n d i e r t w u r d e n .

benzol entspraeh die Anderung der osmotischen Resistenz auch etwa den in Abb. 4 wiedergegebenen Daten. Nach 10--20 Stunden erreichte die osmotische Resistenz ihr Minimum und kehrte schon nach 1 bis 2 Tagen wieder in die N/~he des urspriinglichen Wertes zuriiek. Nach 10 mg/kg m-Dinitrobenzol war die )[nderung der osmotischen Resistenz nur gering und kam in einigen Versuchen kaum aus dem Streuungs- bereich heraus.

Am zweiten Tage nach der Vergiftung waren im Blut der m e i s t e n Tiere schon vermehrt Retikulozyten zu linden. Diese Zahl pflegte noch am 3. oder 4. Tage zuzunehmen, erreiehte aber nie auff/illig grol~e Werte. Ein Anteil yon 13 % der roten Zellen wie im Versueh der Abb. 2 war ungewShnlich. Bei der Betrachtung dieser Abbildung ist zu beriick- siehtigen, dab flit die Retikulozyten der 10faehe OrdinatenmaBstab gew/~hlt wurde wie fiir die HEINz-KSrper. Die Vermehrung der Reti- kulozyten hielt l';ingstens bis zur Reparation der An/imie an, meist kehrten sie aber schon vorher auf normale Werte zuriick. Fast in allen

372 MANFRED K I E S E :

Tabe]le 2. ~4"nderung des Gehalts an Blut/arbsto//, H~imiglobin und HEINz.K6rpern im Blute yon Hunden nach subkutaner In#ektion yon 20 mg/kg m-Dinitrobenzol.

Blutfarbstoff- konzentr~tion

E g/100 ml Blut

15 13 18 12 15,3 15,5 1" 14,5 1( |4,0 1" ,5 19 1~ 17,5 1~ 17,0 11 :,5 13,2 :t,0 19,0 1t .,0 15,5 1(,,3 17,5 1~;,0 17,0 1~ .,7 19,0 1~ :,5 17,2 1' ,0 20,5 1'.:,1 15,0 15,0 16,4 15,0 12,6 16,3 13,2 14,5 21,6 16,7

P 2 17 3 P 4 P 5 P 6 P 7 P 9 P 10 P16 P17 P 8 P l l P12 P 13 1) 14 P 18 P 19 P21 P 22 P 23 P 24 P 25 P 26 P 27 P 28

,P 34 P 35

H g m i g l o b i n

.~ i= '~ .~,~J) ¢~ ~ ¢~

10,0 10 ) 60 10,7 14 12,3

8,5 1~ 72 10,5 1 96 9,3 1 72

13,8 1 60 8,8 l. 72 6,0 1 96

10,0 1 72 12,0 1 80 11,5 2 96 l l ,0 10,3 2 72 10,5 2' 72 13,5 1 10,3 1 10,3 1 9,8 1

13,0 2 9,6 1

10,2 1 8,1 1 9,3 1 8,5 1

13,0 12,0

. - ~ t~EINZ-K6rpe r

. ~ O¢9 ¢)~

1 )0 1 )0

1 )0 )5

1 )0 1 )0 1 )0 1 )0 1 )0 1 )0 1)0

1 )0 1 )0 1 )0 1 )0

B e h a n d l u n g s z e i t u n d - a r t

3 Tage mit 3g Na2S203 4 Tage mit 3g Na~S20 a 9 Tage mit 3g Na2S.,O 3 5 Tage mit 3g Na~S203 3 Tage mit 3g Na2S20 a 3 Tage mit 3g Na2S~O a 3 Tage mit 3g Na2S20 a 3 Tage mit 3g Na2S~O a 7 Tage mit 3g N~S203 7 Tage mit 3g Na~S20 a

Versuchen wurden 1 - -2 Tage nach der Verg i f tung im pe r iphe ren Blu te auch Normobl~s ter i gefunden.

c) Die weiflen Zellen. Es is t schon b e m e r k t worden, d a ] be i j ede r aku t en Verg i f tung mi t m-Din i t robenzo l eine Zunahme der wei~en Zellen im s t r6menden Blu te e in t ra t . Die R e a k t i o n war in ih rem A u s m a ~ sehr schwankend . W~ihrend bei einigen Tieren nur Vermehrungen auf 12- -14000 Zellen//A e in t ra ten , s t iegen sie in ande ren Fgl len auf 47000. Ausnahmslos erfolgte die Ve rmehrung der weiBen Zel len verhgl tn is - miiBig schne]l. I n der Mehrzahl der Versuche kehr t e ihre Zahl schon in wenigen Tugen wieder zur N o r m zurtick. Bei zwei Tieren, je eins mi t l0 und 20 mg/kg m-Din i t robenzo l vergi f fe t , folgte e inem kurzen Anst ieg der Zahl der weil~en Zel]en ein Abfa l l e rhebl ich un te r den Ausgangswer t , ngmlich auf 4000 bzw. 4500 Zellen/#l B lu t gegeni iber

Pharmakologisehe Untersuchungen fiber m-Dinitrobenzol. I. 373

Ausgangswerten yon 7000 bzw: 12000 (Abb. 1). An der Zunahme be- teiligten sich meist die polyrnorphkernigen Ze]len etwas starker als die Lymphocyten. Stabkernige und Jugendliehe nahrnen ein wenig zu. I m Blute zweier Tiere waren auch die Eosinophilen auf 4 - -6% vermehrt . Einige Differentialblutbilder vom Versuch rnit dem Hunde 27 sind in Tabelle 3 zusammengestellt .

d) Weitere Verdnderungen im Blute. Bestimmungen des Bilirubin- gehalts des Serums ergab nur bei einigen Tieren naeh der m-Dinitro- benzol-Vergiftung eine einwandfreie ErhShung. Der Bilirubingehalt, der vorher urn 1 rag/100 ml betrug, war dann innerhalb 24 Stunden

Tabelle 3. Di/#rentialblutbilder nach Vergi]tung des Hundes K27 mit 20 mg/kg Dinitrobenzol.

J e 100 weil~e Z e l l e n

D a t u m I

19. 9.41 29. 9.41 30. 9.41

1.10.41 2. 10. 411 3. ]0. 41: 4. 10. 41 5. 10.41

E o s i n o p h i l e B a s o p h i l e J - u g e n d l i c h e

8 Uhr 20 mg/kg m-Dinitrobenzol subkutan

r

Seg- LyI~ S t a b - m e n t - p h o

k e r n i g e k e r n i g e zzcte

74 24 70 2 8

3 76 18 6 82 6 7 87 4 3 85 12

77 20 78 19

m - I M o n o - n i z y t e n

1

m

3 1

1

auf 2 mg/100 ml angestiegen. Nach 1--2 weiteren Tagen war die Bilirubinkonzentration wieder auf den Ausgangswert zuriickgekehrt.

Wir haben Messungen der Blutgerinnung nicht durchgefiihrt. Es mag aber erwahnt werden, da]] die Gerinnung des Blutes nach der m-Dinitrobenzol-Einwirkung beschleunigt zu sein schien. Jedenfalls waren StSrungen durch vorzeitige Gerinnung zu den Zeiten des hSchsten H~imiglobingeh~lts hiiufiger a l s sonst.

3. Harn.

I m Harn wurden nach der Vergiftung mit m-Dinitrobenzol Zu- nahmen des Gehalts an Protein, Zucker und Bi]irubin nicht beobachtet. Bei einigen Tieren t ra t voriibergehend eine Vermehrung der Urobi]inogenausscheidung ein. Mehrere Tiere schieden am ersten und zweiten Tage nach der Vergiftung vermehrt Kreat in aus.

4. Pathologisch.anatomische Verdnderungen.

Die pathologisch-anatomischen Ver~inderungen nach einer einmaligen akuten Vergiftung mit m-Dinitrobenzol waren nicht sehr erheblich. Bei den Tieren, die innerhalb der ersten 24 Stunden nach der Injekt ion

374 MANFRED KIESE :

starben, fiel bei der Sektion neben der Braunfiirbung des Blutes die starke Blutffillung der ttohlvenen und der Leber auf, das Herz war weir und schlaff. Tiere, die erst mehrere Tage nach der Vergiftung gestorben waren, boten bei der Sektion keine nmkroskopiseh sicher erkennbaren Verfinderungen abgesehen yon Grau- oder Schwarzf~rbung der Oberfli~che yon Leber, Milz und Nieren, wo diese Organe den Darm berfihrten.

Die histologische Untersuehung wies jedoeh einige Ver';inderungen nach. Diese betrafen im wesentlichen Leber und Milz. In der Niere wurde Verfettung der gewundenen Harnkan~lchen beobachtet aber nicht in einem Mal]e, das die aueh bei normalen Tieren zu beobaehtenden Fetteinlagerungen erheblieh fiberstieg. In der Leber wiesen sowohl die Parenchymzellen wie die Endothelien Schadigungen auf. Neben diffusen feintropfigen Verfettungen und Vakuolenbildungen wurden bei einem Tier auch beginnende zentrale L~ppchennekrosen beobaehtet. H~ufiger wurden Dissoziation der Zellen, triibe Schwellung und ver- i~nderte Kernfi~rbbarkeit besonders in den Zentren der Lappchen gefunden. Die KUPFFERschen Sternze]len enthielten grofie Mengen H~mosiderin und waren vo]lgestopft mit Stromata yon roten Zellen, an denen die HEINZ-K6rper noch erkennbar waren. Die Kapi]larendothelien waren gesehwollen und zum Teil abgel6st. Die Gallenkapi]laren waren oft erweitert. Die Endothelien in der Milz waren ebenfalls fibervolI yon tti~mosiderin und besetzt mit Stromata yon roten Ze]]en.

5. Besprechung. Das m-Dinitrobenzol hat mehrere Wirkungen, die vielleicht yon

der gleichen Substanz ausgel6st werden, aber sicher nicht fiber die AuslSsung durch ein Pharmakon hinaus miteinander verkniipft sind. Weder aus dem Ablauf noch aus sonstigen pharmakologischen oder pathologischen Erfahrungen ist ein unmittelbarer Zusammenhang zwischen der Hi~miglobinbildung, der "Ani~mie, den Schfidigungen des Zentralnervensystems und der Leber anzunehmen.

Es ist fibrigens durchaus nicht sicher, dab die verschiedenen Wir- kungen durch den gleichen Stoff bedingt werden. Das m-Dinitrobenzol passiert den Organismus nicht unverandert. Eine Wirkung, die Bildung yon H~tmiglobin, ist ganz sieher nicht auf das m-Dinitrobenzol selbst, sondern auf ein Reduktionsprodukt zuriickzuftihren. Wie weit das auch auf die anderen Wirkungen zutrifft, ist nicht zu entscheiden. Jedoeh treten auch Wirkungen wie die HEI~z-K6rperbildung und die Sch~digung des Zentralnervensystems erst nach Stunden deutlieh her- vor. Diese Verz6gerung kann nicht ausschliel]lich durch langsame Resorption bedingt sein, sondern ist wahrscheinlich auf Umsetzungen des m-Dinitrobenzols zurfiekzufiihren.

Pharmakologisehe Untersuehungen tiber m-Dinitrobenzol. I. 375

Die Toxizitat des m-Dinitrobenzols ist fiir Hunde etwas geringer als fiir Katzen, aber gr6fter als ffir Meerschweinchen und Ratten.

Ist die Wirkung tSdlich, so ist der Eintritt des Todes wahrscheinlich nicht immer dutch die gleichen Wirkungen bedingt. Beim Tode mehrere Tage nach der Verabreichung von m-Dinitrobenzol ist sicher eine Sch~idigung des Zentralnervensystems als Ursache anzunehmen. Dosen yon 20 mg/kg m-Dinitrobenzol tSteten mehrere Tiere zu der Zeit als die H/~miglobinkonzentration im Blute am hSchsten war. Wahr- scheinlich war in diesen F~llen die Anoxie an der t6dlichen Wirkung sehr stark beteiligt. Dafiir spricht auch die Beobachtung, dal~ der Frfihtod der Tiere verhindert werden konnte, wenn die Hamiglobin- konzentration dutch Anwendung yon Farbstoffen gesenkt wurde 2t.

Die nerv6sen St6rungen kSnnen wit noch nicht lokalisieren und auch nicht in ihrem Mechanismus n~her verstehen. Ihre spastische Art weist jedoch darauf hin, dal] nicht dib peripheren Neuronen befallen sind. Sie sind beim Hunde weir starker ausgepr'~gt als bei anderen Tieren, bei denen sie zum Teil, wie bei der Katze, ganz vermiBt werden. Beim m-Dinitrobenzol sind die Wirkungen auf das Zentralnervensystem wesentlich starker als bei anderen Nitrobenzolen, denen sie jedoch wie dem Trinitrotoluol nicht ganz fehlen. Auffallig ist die lange Dauer dieser Wirkung, die in einigen Versuchen mehrere Tage anhielt. Im Zentralnervensystem mul~ eine nur langsam wieder reparable Sch~digung gesetzt worden sein. Es ist nicht a,nzunehmen, daI~ der wirksame Stoff langer als eine Woehe in wirksamer Konzentration im Zentral- nervensystem vorhanden ist, wenn auch der Ablauf der H~miglobinbildung darauf hinweist, dal3 der wirksame Stoff langer als 2 Tage im Hunde in noch wirksamer Konzentration vorhanden ist.

Die Lebersch~digungen sind gering. Wir haben ihnen eine besondere Untersuchung gewidmet, die sp~iter mitgeteilt wird.

Die AnAmie ist sicher weniger durch eine Schadigung des Knochen- marks als dutch eine Sch~idigung der roten Zellen bedingt, die schnelleres Abfangen der roten Zellen zum Abbau bewirkt. Dafiir spricht die in einigen Versuchen schnell erfolgende Abnahme der Blutfarbstoff- konzentration, die Phagozytose .der roten Zellen in den Retikulo- endothelien, c[eren C'berladung mit Eisen. Auch die Zunahme der Ze]len mit HEI~z-KSrpern nach einer Adrenalininjektion (Milzkontrak- tion) weist daranf hin, dag diese Zellen in der Milz - - wahrscheinlich zum Abbau - - gesammelt werden. Die Reaktionsbereitschaft des Knochenmarks erscheint zun/tchst nicht wesentlich gest6rt, wie die Leukozytose und das Auftreten ,con Retikulozyten zeigt. Beide Reaktionen, Leukozytose und Retikulozytose, erfolgen sogar sehr schnell. Sie beginnen meist bevor eine nennenswerte An/imie ein- getreten ist, so dab das Knochenmark ganz sicher fShig ist, einen Reiz,

376 MAlqFRED KIESE.

den die Blutzerfallsprodukte oder das m-Dinitrobenzol selbst bilden, zu beantworten. Jedoeh ist die Zunahme der Retikulezyten meist gering unc[ in mehreren Versnchen erfolgte die Heilung der An~mie nur langsum, so dal~ es zweifelhaft erseheint, ob die LeistungsfAhigkeit des Knoehenmarks yell erhaIten blieb. Untersuehungen fiber den Eisen- stoffwechsel bei der m-Dinitrobenzol-Vergiftung, die sp~tter mitgeteilt werden, weisen ebenf~lls auf eine Entstehung der Anamie dureh vermehrten Abbau roter Zellen, l~ssen aber die M6glichkeit einer Sehadi- gung des Knoehenmarks ebenfalls often. In Versuchen, in denen zu- n~tehst geringe Zunahmen der Blutfarbstoffkonzentration und der roten Zellen eintraten, waren wahrseheinlieh Wasserbewegungen aus dem Blut ins Gewebe die Ursaehe. Aueh die wiederholt beobaehteten st~rkeren Schw~nkungen der Farbstoffkonzentration naeh beiden Riehtungen im Beginn der m-Dinitrobenzol-Wirkung sind wohl dureh Wasser- bewegungen zu erklaren.

Die Sehadigung der roten Zellen ist morphologisch dureh den Nach- weis der HEIh'z-K6rper feststellbar. Mit gr6Bter Wahrseheinliehkeit sind die HEI_~Z-K6rper Denaturierungsprodukte. Dal~ in Zellen mit HEI~lz-K6rpern Denaturierungsprozesse abgelaufen sind, war dureh die Auffindung yon denaturiertem H/~moglobin und denaturiertem Verdoglobin naehzuweisen (KIESE und SEIPELT15). Elektronenoptisehe Aufnahmen tier Stromata roter Zellen mit HlsI~lz-K6rpern zeigen eben-

f a l l s , daI3 in den HEINz-KSrpern vermehrt in Wasser nieht 16sliehe Substanz vorhanden ist (Ju~lo16)i Wahrseheinlieh sind Denaturierungs- prozesse in der Membr~n der roten Zellen aueh unter physiologischen Bedingungen die Veranlassung zum Abfangen der roten Zellen aus dem strSmenden Blut. Dal~ das in vermehrtem Ma~e erfolgen wird, wenn kiinstlich Denaturierungen gesetzt werden, ist leicht einzusehen. Bei den HmNz-K6rpern handelt es sich iibrigens nicht nm grundsatzlieh ,,unphysiologische" Gebilde, sondern um einen Reaktionsweg, der auch physiologiseh besehritten wird, wie die Anwesenheit yon HEINZ-K6rpern an roten Zellen gesunder Katzen zeigt, die nieht unter der Wirkung I-IEINz-KSrper bildender Gifte stehen. Es sind sehr reaktionsfghige Stoffe erforderlieh, um in den geringen Konzentrationen, die im Blute auftreten, die Denaturierung zu besehleunigen. Diesem Umstand ist es zuzusehreiben, dal3 so h~iufig mit der Bildung yon HEI~z-K6rpern aueh Ver~nderungen des Blutfarbstoffs eintreten, was fiir die Wirkung des m-Dinitrobenzols such zutrifft. Dieses bildet sowohl Hamiglobin wie Verdoglobin. Wie bei den meisten Stoffen, die in r ive Verdo- globin zu bilden verm6gen, ist auch beim m-Dinitrobenzol die Verdo- globinbildung nieht regelm~il~ig. DaI~ keine ursachlichen Beziehungen

lSKilsss., M. u. L. SEIPELT: Arch. exper. Path. (D.) 200, 648 (1943). - - x6 JU~IG, F.: Naturw. 30, 472 (1942).

Pharmakologische Untersuehungen fiber m-Dinitrobenzol. I. 877

zwischen dem Auftreten yon H~Isz-K6rpern und den Ver~nderungen des Blutfarbstoffs bestehen, ist ausfiihrlich dargestellt worden (tt~UB- NER17, 18).

Es wurde schon erw~hnt, dab ffir die Bildung des H~miglobins nicht das m-Dinitrobenzol selbst in l~rage kommt, sondern ein Reduk- t ionsprodukt. Muskelbrei vermag m-Dinitrobenzol zu Nitrophenyl- hydroxylamin zu reduzieren (LIPsCHITZ19). Innerhalb des ganzen Organismus l~uft d ie Reduktion sicher auch ab. Sie scheint fiberhaupt neben der Geschwindigkeit: der Resorption des m-Dinitrobenzols fiir den Ablauf der Wirkung - - wenigstens soweit es sich um die HKmi- globinbildung handelt - - sehr stark mitbest immend zu sein. Das Nitrophenylhydroxylamin reagiert ebenso schnell mit H~moglobin wie Phenylhydroxylamin, halt sich aber l~nger im Organismus (HERKEN2°). Die Bildung 4er H~I~z-KSrper un4 die Verminderung des Blutfarb- stoffs un4 der roten Zellen waren yon der Dosis des m-Dinitrobenzols abh~ingig, 4och ist 4er Ablauf dieser Wirkung noch nicht genauer zu fibersehen. Der anderen Wirkungen oft erst nachfolgende Anstieg der Zahl der H~I~z-KSrper im Blute braucht nicht durch eine entsprechend langsamere Bildung bedingt zu sein. Geschadigte rote Zellen werden aus dem str6menden Blute abgefangen. Zun~chst ist das Retikulo- endothel noch sehr aufnahmef~ihig und f~ngt die ersten geschadigten Zellen ~ab. :Erst sparer, wenn die Kapazi ta t des Retikuloendothels allm~i~hlich erschSpft wird, bleiben vermehrt rote Zellen mit HEINZ- KSrpern im Blute zurfick, so dal~ es zu einem erheblichen Anstieg des Prozentsatzes der roten Zellen mit HEx~z-K6rpern kommen kann. Sobal4 die Neubildung yon HEINz-KSrpern geringer wird, n immt ihre Konzentrat ion im Blute wieder ab.

Tiefere ]~inblicke sind jedoch in den Ablauf der Oxydation des H~tmoglobins zu H~imiglobin mSglich und erlauben eine ausffihrlichere ErSrterung dieser Wirkung.

Die Beziehung zwischen Dosis un4 Wirkung wurde in unseren Ver- suchen durch 2 Dosen mit einer grSfieren Zahl yon Tieren festgelegt. Mit 10 mg/kg m-Dinitrobenzol wurde die H~miglobinkonzentration im Blute auf 50 ~= 3 % des Blutfarbstoffs und mit 20 mg/kg auf 71,0 ~ 1,7 % erh6ht. Die Beziehung zwischen Dosis und Wirkung war also nicht gradlinig. Sie ist in Abb. 5 wiec[ergegeben. Zum Vergleieh sind die Werte eingetragen, die KUNZ 9 beim Meerschweinchen gemessen hat . Beide Kurven verlaufen so, dab dureh Verdoppelung der Dosis die H~moglobinkonzentration nur um die H~tlfte zunimmt, v. ISSEKUTZS 8

1~ H~UB~ER, W. :Klin. Wschr. 1942, 52. - - is HEUBN~.R, W. : Fol. haemat. (D) 67, 323 (1943). - - ~9 Ln'SCHITZ, W. : Z. physiol. Chem. 1{}9, 189 (1920). - - Pflfigers Arch. 183, 275 (1920); 205, 354 (1924). - - 20 HERKEN, H : Arch. exper. Path. (D.) 202, 70 (1943).

Archiv ffir exper iment . Pa th . u. Pharmakol . Bd. 206. 26

t~

0

378 ~IA:NFRED KIESE :

Messungen an der Katze sind zum Vergleich weniger geeignet, d~ sie die H~miglobinkonzentration 6 Stunden nach Beginn der m-Dinitro- benzolwirkung, also noch betr-~chtlich yore Maximum entfernt, angeben. Aber auch bier, wie bei allen anderen Stoffen, die v. ISS]~KVTZ untersuchte, war die Abh~ingigkeit der Hamiglobinkonzentration yon der Dosis ~hnlich der ffir m-Dinitrobenzol beim Hunde gefundenen, wenn jeweils der Anteil des H~imiglobins am Gesamtblutfarbstoff in Beziehung zur Dosis gesetzt wird. Ein solcher Zusammenhang zwischen Dosis und Wirkung ist zu erwarten. Denn die Reaktionsgeschwindigkeit der H~imiglobinbildung ist nicht nur yon der Konzentration des H~imiglobin bildenden Stoffs abh~ngig, sondern auch yon der Konzentration

7t an H~moglobin, die in dem MaBe abnimmt wie % / / ~ Z u n ~ H~moglobin zu Hamiglobin oxydiert wird.

Notwendig erscheint ein Hinweis auf die Varia- / ~ tion der bei Anwendung der gleichen Dosis er- ! /

[ / L reichten H~miglobinkonzentrationen. Die Streu- / / , , ~ ung ist recht groB. Die Verteilung tier in Abb. 3

verwerteten 32 Ergebnisse ist nicht normal. Trotz ~ h ~ , der noch verh~ltnismSBig geringen Zahl yon

~' I Werten ist es wahrschein!ich, daI~ die Verteilung la ,~ 30 ~ ~ wirklich eine betr~chtliche Sehiefe hat. Denn rn~/kg m-D/m/robenzol

Abb. 5. der Mittelwert und noeh mehr der h~ufigste Wert Maximale H~miglobin- liegen bereits dicht an tier oberen Grenze der konzentration bei Hund und Meerschweinchen fiberhaupt mSglichen Werte. H~miglobinkonzen- inAbhhngigkeit yon der trationen yon 90% diirften kaum vorkommen Dosis m-Dinitrobenzol.

und solche yon 95% sind pr~ktisch ~uszu- schlieBen. Eine Schiefe der Verteilung, wenn auch geringeren Aus- maizes, wird w~hrscheinlich ~uch durch die Form der Dosiswirkungs- kurve bedingt.

In Anbetraeht der grol~en Streuung, die auch in den in Abb. 5 wiedergegebenen Werten yon Kv~z 9 erkennbar ist, erscheint es nicht zul~ssig auf Grund yon Ergebnissen mit wenigen oder gar nur einem Versuch je Dosis Unstetigkeiten in der Dosiswirkungskurve H~imiglobin bildender Stoffe unzunehmen, wie es wiederholt gesch~h 21' 8, 10 Die Unregelm~iBigkeiten, die v. :BREDOW und J u n o 1° in der Dosis- wirkungskurve des 2,6-Dinitrotoluols beobachteten, bediirfen jedoch noch weiterer Kl~rung. Wenn man den H~miglobingehalt als Anteil des Gesamtb]utfarbstoffs in Abh~ngigkei t yon der Dosis auftr£gt, erscheint die Vermutung einer zweifachen Wirkungsweise sehr naheliegend.

Es ist korrekt, die maximale :ErhShung der H~miglobinkonzentration als MaB einer Wirkung za betr~chten und sie qu~ntitativ au~zuwerten.

21 SCHWEDTKE, G.: Arch. exper . Pa th . (D.) 188, 121 (1938).

Pharmakologisehe Untersuchungen tiber m-Dinitrobenzol. I. 379

Sie ist jedoch kein geeignetes MaI~ ffir den'ganzen Umfang der H/~miglobinbildung, and sie gibt in keinem Fall eine Ansehauung yon der Umsetzung, die in den roten Zellen bei einer Vergiftung mit Hgmiglobin- bildung abl~uft. Im Organismus wird n~mlieh das gebildete H/~miglobin wieder zu H~moglobin reduziert 22, und zwar schon w~hrend seine Konzentrat ion noch im Ansteigen ist. DaB die H~miglobinreduktion auch im Blute "con Hunden, die mit m-I)initrobenzol vergiftet waren, abl'~uft, zeigten Versuche in vitro und wird aueh durch die gute katalytische Wirksamkeit yon Farbstoffen bewiesen 24, Dureh die fortlaufende l~eduktion wird die maximal erreichte H~miglobinkonzentration um den inzwischen schon reduzierten Anteil geringer. Ferner wird auch nach Uberschreiten des Gipfels der H/~miglobin- konzentratiou noch weiter H~miglobin gebildet, wenn auch nur meht mit einer Geschwindigkeit, die geringer i s t als die Geschwindigkeit der Reduktion des H/infiglobins. Erfolgt die H/~miglobinbildung schnell und '¢erschwindet der h'~miglobinbildende Stoff auch wieder schnell, so gehen maximale H/~miglobinkonzentration und gebildete Menge H~Lmiglobin vielleicht fast parallel. Bei langsam reagierenden Stoffen sind aber je nach der Dauer der t~eaktion sehr grol]e Abwei- chungen m6glich, denn die H/~miglobinmengen, die in der Stunde reduziert werden kSnnen, s ind reeht betr~Lchtlich. Das Blur des Hundes mit 5 Millionen roten Zellen im Kubikmillimeter reduziert bei hSheren H/imiglobinkonzentrationen in der Stunde etwa 3,2 g H/imiglobin je 100 ml Blur 23, 24. Die Abh~Lngigkeit der Gesehwindigkeit der I-I/~miglobinreduktion "con der Hgmiglobinkonzentration ist an anderer Stelle 25 genau dargestellt. W/ihrend des 12stiindigen Anstiegs der H/~miglobinkonzentration werden fast 40 g H~Lmiglobin je 100 ml Blur reduziert, die zwar im Werte der maximalen H/imiglobinkonzentration nicht mehr erscheinen, aber wirklich gebildet wurden. Die tatsaehlieh noch vorh/~ndenen H/imiglobinmengen treten also sehon zu der Zeit, we die H/~nfiglobinkonzentration ihren hSchsten Wert erreicht hat, der Menge nach ganz in den Hintergrund gegeniiber den bereits wieder reduzierten. Die Gesamtmenge H/imiglobin, die w/ihrencl der ganzen Wirkungsdauer des m-Dinitrobenzols gebildet wird, 1/~Bt sich aus der Geschwindigkeit der Hgmiglobinreduktion und der Dauer der ErhS- hung der H/~miglobinkonzentration erreehnen. Die genauere Bereeh- nung des Wertes erfordert die Bertieksichtigung der Abh/~ngigkeit der I-I/imiglobinreduktion "con der H/~miglobinkonzentration,'der Anderung der Konzentrat ion der roten Zellen und der Elimination h/~miglobin- hattiger roter Zellen infolge Heizk6rperbildung 25. In guter Ann/~herung

e~ KIESE, M.: Klin. Wschr. 1946, 81. - - 23 KIES~, M. u. ]3. W~xss: Arch. exper. Path. (D.) 202, 493 (1943). - - 24 KI~.SE, M.: Arch. exper. Path. (D.) 204, 289 (1946). - - 25 KI~sv,, M.: Klin. Wschr. 1947, 453.

26*

380 MANFRED KIESE:

kann man bei sti~rkeren Wirkungen, wie sie hier interessieren, die gesamte tt~miglobinmenge errechnen, wenn man ffir die Zeit b, in der die tti~miglobinkonzentration fiber 1 g/100 ml erhSht ist, eine konstante mittlere Reduktionsgeschwindigkeit a annimmt. Die gesamte H~miglobinmenge ist dann W g -~ a • b. Ffir die Dosis yon 10 mg/kg m-Dinitrobenzol ist dann W g = 3,2 • 50 = 160 g H~tmiglobin/100 ml Blur und fiir 20 mg/kg m-Dinitrobenzol W g ----- 3,2 × 70 --~ 224 g.

Die Zunahme der Wirkung bei ErhShung der Dosis yon l0 mg/kg uuf 20 mg/kg i s t also gemessen am Gesamtumsatz der :Hamiglobin- bildung noch geringer (40 %) als gemessen an der H~miglobinkonzentration. Es ist leicht zu fibersehen, dal3 die grSl3ere Hi~miglobinbildung durch die Dosis yon 20 mg/kg fast ausschlieBlich der l~ngeren Wirkungs- dauer zuzuschreiben ist. DaB dureh die doppelte Dosis m-Dinitlobenzol nieht die doppelte Menge H~miglobin gebildet wird, ist durch die Kinet ik der Hi~miglobinbildung bedingt. /¢Iit der Zunahme der I-I~miglobinkonzentration nimmt die tI~moglobinkonzentration ab. AuBerdem ist nach Injektion der doppelten Menge m-Dinitrobenzol de~ H~miglobinbildner nicht in doppelter Konzentrat ion vorhanden, sondern in geringerer.

Mit Riicksicht ~/uf gewisse theoretische Vorstellungen yon der Wirkungsweise Hitmiglobin bildender Stoffe hat der Gesamtumsatz an H~miglobin, den ein solcher Stoff leistet, interessiert 6. Bisher wurde dessen Berechnung lediglich die maximale H~miglobinkonzentration zugrunde gelegt. Es war freilich bekannt, dab die gebildete H~miglobinmenge infolge der duuernden Reduktion des tti~miglobins grSl3er ist und die errechneten Werte nur Minimalwerte sein kSnnen. Aus den vorstehenden ~]berlegungen wird klar, dait in den meisten Fitllen der wirkliche Umsatz ein Vielfaches dieses Wertes betr~gt.

In die Berechnungen des yon einem Mol eines Stoffes in vivo ge- b i ldeten Hi~miglobins geht eine erhebliche Unsicherheit ein durch die Sch~ttzung der Konzentrat ion des Hiimiglobin bildenden Stoffes im Blute. Immerhin konnte in vielen F~llen die Frage entschieden werden, ob ein Stoff im stSchiometrischen Verh~ltnis oder in katalytischer l~eaktion H~miglobin bildet. Im 2. Falle l~Bt sich auf Grund der jetzt mSglichen genaueren Bestimmung des Hi~miglobinumsatzes wenigstens die Gr61~enordnung des Umsatzes fiir jede katalytische Molekel un- gef~hr angeben.

Nehmen wir an, daI~ sich das m-Dinitrobenzol, bzw. der daraus entstehende eigentliche Hamiglobin bildende Stoff im Organismus gleich- m~13ig verteile, dann wi~re naeh einer Dosis yon 10 mg/kg m-Dinitro- benzol in 100 ml Blur 1 mg m-Dinitrobenzol enthalten, das sind 6 .10-6Mole . I)iese setzen wghrend der gesamten Wirkzeit 160 g tt~moglobin zu Hamiglobin urn, das sind 0 ,94 .10 -2 ~quivalente


Hamiglobin. Demnaeh wiirde 1 Mol m-Dinitrobenzol etwa 1600 ~qui. valente Hamiglobin bilden. Es kommt wahrscheinlich nicht jede m-Dinitrobenzol-Molekeiim Blute zur Reaktion. Andererseits kSnn~en nach Verbraueh yon Katalysator-Molekeln neue aus dem Gewebe nachgeliefert werden. Auf jeden Fall handelt es sieh bei der Hamiglo- binbildung dureh m-Dinitrobenzol um eine katalytische Wirkung, was auch HEUB~R und Lo SInG 7 und vo~ ISSEKUTZ 8 &US ihren Unter. suchungen schliel3en konnten.

Es erscheint interessar~, die H~moglobinbildung durch m-Dinitro- benzol auch bei einem Tier mit schneller Reduktion des H~miglobins zu berechnen. Fiir das Meerschweinchen ist a -- 14 g/100 ml/Stunde, ferner fiir eine Dosis yon 30 mg/kg m-Dinitrobenzol, b wahrscheinlieh etwa 8 Stundent

Daraus ergibt sicb eine Hamiglobinbildung yon 112 g/100 ml. Das ist wesentlich weniger als die ~enge H~miglobin, die 10 mg/kg m-Dini- trobenzol beim Hunde bilden. Dementsprechend ist auch der Umsatz an H~moglobin zu H~miglobin im Meerschweinchen geringer, n~m]ieh 400 Aqnivalent H~miglobin je Mol m-Dinitrobenzol.

Im Meerschweinehen fiillt der Katalysator fiir die H~miglobin- bi|dung - - allerdings nach intraperitonealer Injektion - - viel sehneller an als beim Hunde. Naeh 10 mg/kg m-Dinitrobenzol ist die anfang- liche Geschwindigkeit der Hgmiglobinbildung 20 g H~miglobin/100 ml Blut/Stunde gegenfiber 3,7 g/100 ml/Stunde beim Hunde. Somit ist anzunehmen, dab in der Zeit bis zum Erreichen der maximalen H£miglobinkonzentration die Konzentration des Katalysators im Meer- schweinchen 5--6real so grol~ wie im Hunde, ist. Jedoch ist der Kata- lysator im Meerschweinchen erheblich unbestgndiger und wird schneller durch Ausscheidung oder Nebenreaktionen unwirksam. Die vorstehenden Berechnungen der GrSfie der Hgmiglobinbildung setzen voraus, dab die ErhShung der Hgmiglobinkonzentration im Blute dureh Be- schleunigung der }IAmiglobinbildung und nicht durch Hemmung' der }tAmiglobinreduktion erfolgt. Bisher sind noch keine Stoffe bekannt geworden, die die H~miglobinreduktion spezifisch hemmen und darum in rive als ,,H~miglobinbildner" erscheinen. Die Zerst6rung der roten Zellen stSrt zwar auch die H~miglobinreduktion, aber gesch~digte Zellen verschwinden schnell aus dem Blute.

Die Kenntnis der yon einem Gift gebildeten Menge HAmiglobin und der erreichten tt~miglobinkonzentration im Blute nStigt noch zu einer weiteren Kl~rung des Begriffs der Wirkungsst~rke. Phenyl- hydroxylamin bewirkt zwar einen hSheren Anstieg der H~mig]obin- konzentration im Blute, aber m-Dinitrobenzol bildet mehr H~imiglobin. Bisher sprach man yon schwachen und starken Hiimiglobinbildnern

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und meinte mit diesen die Stoffe, die die hShere Hiimiglobinkonzen- tr~tion erzielen, was eben nicht identisch zu sein braucht mit Bildung yon mehr tI~miglobin. Die Wirkungsgeschwindigkeit, die die H6he der erreichten H~miglob~nkonzentration bestimmt und die Wirkungs- dauer, die vor allem ftir die Menge des gebildeten H~imigIobins maB- geblich ist, mfissen hier zu einer besseren Charakterisierung heran- gezogen werden.

Die Wirkungsgeschwindigkeit hat bisher bei pharmakologischen Wirkungen wenig Beaehtung gefunden. ]~ei der Hfimiglobinbildung bestimmt sie allein den Gleichgewichtszustand zwisehen Oxydation des H~moglobins und Reduktion des tt~imiglobins, da diese eine gegebene konstante GrSBe ist. Dieser GIeichgewichtszustand ist kein einfaches Gleichgewieht zwischen zwei Stoffen, wie etwa das zwischen Kohlen- oxyd un4 Hiimoglobin, wo die Kohlenoxyd-H~imoglobinkonzentration ebenfalls yon der Reaktionsgeschwindigkeit des Kohlenoxyds mit dem H~moglobin (un4 4er Zerfallsgesehwindigkeit des Kohlenoxydhamo- globins) bestimmt wird. Bei der Hiimiglobinbildung steht der Wirkungs- reaktion eine Erhaltungsreaktion der Zelle gegenfiber. Es erscheint mSglich, dab aueh bei anderen pharmakologischen Wirkungen i~hnliche Verhifltnisse vorliegen wie bei der H~imiglobinbildung. Wit kennen aber bisher bei zu wenigen Pharmaka die Wirkungsreaktion oder gar die Gegenreaktion genauer. Der Blutfarbstoff ist bier wiederum ein vortreffliches Modell.

Es braucht kaum hervorgehoben zu werden, dab die Wirkungs- geschwindigkeit yon mehreren Faktoren bestimmt wird :der Resorptions. gesehwin(tigkeit, der Gesch~4ndigkeit der Umw~ndlung des m-Dinitro. benzols in den tt~miglobinbildner und schlieBlich der Reaktions. gesehwindigkeit dieser Stoffe mit 4em Hamoglobin. Fiir diese 3 Un- bekannten haben wir nur eine Gleichung, so dab wir iiber die Gr6Be der einzelnen ~aktoren nichts aussagen kSnnen. Wahrseheialich ist es vor allem 4er mittlere Faktor, die Umwandlung des m-Dinitrobenzols, der bei verschiecIenen Tierarten sehr ungleieh ist und so den bald schnelleren (~eerschweinchen) bald langsameren (Hund, Katze) Ablauf der Wirkung bedingt.

Zusammen]assung.

m-Dinitrobenzol in Dosen yon 10 und 20 mg/kg be~rk t bei Hunden ErhShung des ttiimiglobingehaltes des Blutes, Bildung yon Verdo- globin im Blute, Bildung yon HE~Nz-KSrpern an den roten Zellen, An~imie, leiehte Leberseh~idigungen, zentrale Liihmungen und Kr~tml0fe. Die mittlere tSd]iche Dosis betr~gt 10 mg/kg. Die Wirkungen ent- wickeln sieh langsa.m und halten meist mehrere Tage an.


Die Ani~mie entsteht durch Schadigung der roten ZeUen und ihren vermehrten Abbau. Ihr AusmaB ist sehr wechselnd, aber im Mittel yon der Dosis abhiingig. Die Reparation auch stiirkerer Aniimien erfolgt in 2~3 Wochen. Die weiBen Zellen im Blur nehmen zu.

Der Ablauf tier H~miglobinbildung und der Erh6hung der H~miglobinkonzentration im Blute wird n~iher untersucht. Er bietet ein anschauliches Beispicl fiir die Einstellung yon FlieB-Gleichgewichten bei der Wirkung eines Giftes. Auf die beherrschende Rolle der Wirkungsgeschwindigkeit fiir die Xnderung der Hiimiglobinkonzen- tration im Blute wir4 hinge~iesen.

Fraulein WALTRAUT SCHWARZTKOPFF habe ich ffir wertvolle Hilfe bei den Untersuchungen zu danken.

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Pharmakologische Untersuchungen über m-Dinitrobenzol