Naunyn-Schmiedebergs Arch. Pharmak. u. exp. Path. 261,338--345 (1968)

Sialogene und glattmuskul/ire Wirkung von Physal/imin-Derivaten und Substanz P

F. ~LEMBECK, A. OB~DORF, K. STA~KE u n d R. HETTICtt

Pharmakologische Institute der Universitat Tiibingen und der Farbenfabriken Bayer AG, Wuppertal-Elberfeld

Eingegangen am24. Juni 1968

Sialogenie and Smooth Muscle Stimulating Activity o] Physalaemin Derivatives and Substance P

Summary. 1. Comparisons were made between the effects of physalaemin, 9 synthetic physalaemin analogues and substance P on the guinea pig ileum and on salivary secretion in the dog. The C-terminal octapeptide with an ethionyl-NH 2 instead of methiony]-NH 2 ending was the most active synthetic compound with a sialogogic effect as strong as physalaemin.

2. Doses of the peptides which caused salivary secretion always had a pronoun- ced hypotensive effect. Blood flow of the submandibular gland increased shortly be- fore the onset of salivary secretion.

Key-Words: Physalaemin Derivatives -- Substance P -- Salivary Secretion -- Vasodilatation of Submandibular Gland.

Zusammen/assung. 1. Die darmkontrahierende und sialogene Wirksamkeit yon Physaliimin, neun synthetischen physal~min-ahnlichen Peptiden und Substanz P wurde verglichen. Das anstelle yon Methioninamid Athioninamid enthaltende C- terminale Oktapeptid wirkt unter den synthetischen Peptiden am starksten, etwa so stark sialogen wie Physalamin.

2. Sialogen wirksame Doscn der Peptide ffihren stets zu starker Blutdrucksen- kung. Die Durchblutung der G1. submandibularis nimmt schon kurz vor dem Er- scheinen der Sekretion zu.

Schli~sselw6rter: Physalamin-Derivate -- Substanz P -- sialogene Wirkung -- Vasodilatation der Submandibularis.

Einleitung Die beiden Undecapept ide Eledoisin u n d Physali~min bewirken bei

H u n d u n d ]~atte Speichelflul~ (BF, I~TACCINI U. DE CARO, 1965). Auch eine Reihe physali~min-i~hnlieher synthet iseher Pept ide und die pharmako- logisch nahe verwandte Substanz P s t imulieren die Sal ivat ion (DE CA~O, 1966; LEMB~CK U. STA~KW, 1968b). Wir un te r such ten die Wi rkung einer Serie physa lamin-ahnl icher Pept ide am isolierten Meersehweinehen- I leum, an Speiehelsekretion u n d B]utdruek des Hundes . Ferner wurde die sialogene Wi rkung von Substanz P, einem der synthet isehen Pept ide u n d Carbaehol mi t der vasodilatorischen Wi rkung auf die Submandibula r i s verglichen. - - Kurzmi t t e i lung der Ergebnisse vgl. STAl~KF~ et al. (1968).

Sialogene Aktivit~it von Taehykininen 339

Methoden

Substanzen. Die in der Tabelle aufgeffihrten Physal~min-AbkSmmlinge wurden von Herrn Dr. E. SC~ABEL, Farbenfabriken Bayer AG, Wuppertal-Elberfeld, syn- thetisiert. -- PhysMimin verdanken wit Frau Dr. A. A~ASTASI, Fa. Farmitalia, Mailand. -- Bei Substanz P handelt es sich um einen nut die Fraktion Fa (ZETL~ u. BALDAUF, 1967) enthaltenden Extrakt aus Rinderstammhirn mit 112 E/rag Trocken- masse bzw. 4150 E/rag Protein (LE~BECK U. STAI~KE, 1968a).

Herstellung der Peptidl6sungen /fir die Versuche. Von allen Peptiden wurden L6sungen mit 0,1--1,0 mg/ml in 0,9°/0iger Kochsalzl6sung hergeste]lt, welche als Konservierungsmittel 25 ~g/ml Cialit ® (Athylmercarithio-henzoxazol-5-carbon- saures Natrium) enthielt. Die Peptide Nr. 8 und Nr. 37 warden zun/ichst in Methanol (10°/0 des Endvolamens) gelSst und dann mit KochsalzlSsung welter verdfinnt. :Die LSsungen wurden b~i -- 20°C aufbewahrt and ffir die Versuche entsprechend ver- dfinnt.

Versuche am isolierten Meerschweinchen-Ileum. 1,5--2 cm lange Ileumstficke warden in einem 10 ml-Bad in Tyrode-LSsang bei 37 ° C suspendiert. Die Badfifissig- keit wurde mit einem Gemisch yon 95 °/0 02 und 5 °/0 CO 2 durchgast. Die Prfifung der einzelnen Peptide erfolgte im Vergleich mit Peptid Nr. 3 nach der Vier-Punkte- Methode, wodurch die relative Wirksamkeit ermittelt warde.

Versuche i~ber die Speichelsekretion und Submandibularisdurchblutung. Bastard- Hunde (15 20 kg) wurden mit Pentobarbital (Initialdosis 30 mg/kg) narkotisiert. Die Trachea wurde kanfiliert. Die Blutdruckregistrierung erfolgte mit einem Hg- Manometer in der A. femoralis. Injektionen erfolgten entweder in die V. femoralis oder in die A. carotis (retrograd fiber die A. thyreoidea) mit Injektionsvolamina von 0,1--0,5 ml.

In die Aasffihrungsg~nge der beiden Gll. submandibalares and parotides wurden Polyi~thylenschl/£uche eingeffihrt. :Die innerhalb yon 5 rain nach der Injektion von Substanzen sezernierten Speichelmengen wurden gewogen. Bei einem Tell der Ver- sache warde die Tropfenfolge auf der ~uBkurve registriert. Bei d~'ei Tieren wurden die ~quieffektiven Dosen der zehn synthetischen Peptide bei i.a. Injektion bestimmt und daraus die relative Wirksamkeit berechnet.

Bei vier weiteren Handen wurde neben Blutdruck und Speichelsekretion die Durchblatung der Sahmandibul~ris gemessen; hierbei wurde die Hauptvene der Drfise kanuliert und die Tropfenfolge mit einem Thorp-Impuls Counter (Fa. Palmer, London) registriert. Substanz P, Peptid Nr. 30 und Carbachol wurden i.v. und i.a. in ansteigenden Dosen injiziert, am festzastellen, bei welcher Dosis Durch- hlutungssteigerung der Drfise, Salivation der Parotis and Submandibalaris sowie Blutdruek~bfall auftraten.

Ergebnisse

In der Tabelle sind die relat iven, d.h. auf Pep t id Nr. 3 bezogenen,

da rmkon t rah ie renden Aktivit /~ten der zehn synthe t i schen Pept ide und

die re la t ive sialogene Aktivit/~t an der Parot i s zusammengeste l l t . Alle

Pep t ide zeigten eine Wi rksamke i t in beiden Pr / iparat ionen. I n beiden

Testen wirkte das E th ion in-subs t i tu ie r te Oktapep t id (Nr. 30) am st£rk-

sten, das Glu tamin-subs t i tu ie r te H e p t a p e p t i d (Nr. 37) am sehw£chsten.

Die da rmkont rah ie rende Wirksamke i t yon PhysalKmin wurde yon

mehreren Pep t iden fibertroffen, sialogen wirkte nu t Pep t id Nr. 30 so

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SiMogene Aktivit~t von Tachykininen 341

Abb. 1. Sialogene und Blutdruek-Wirkung bei Injektion in die linke A. earotis des Hundes

s tark wie Physal~min. 10 ng/kg Peptid Nr. 30 16sten bei i.a. Injektion die Abgabe yon 100--200 mg Speiehel aus einer Parotisdrtise aus.

Der Verlauf der Sekretion war bei allen Peptiden ~hnlieh. Naeh einer Latenzzeit yon 3--15 see begann naeh i.a. Injektion zun/tehst die Parotis der Injektionsseite, etwas spgter und meist wesentlieh sehwgeher die Submandibularis zu sezernieren. Bei hSheren Dosen war 15--30 see sp/tter aueh eine Salivation der gegenseitigen Parotis zu beobaehten; die Sekretion dauerte hie 1/tnger als 7 min. Carbaehol bewirkte hingegen eine frtiher einsetzende und st£rkere Sekretion der Submandibularis (Abb. 1 und 2). Die Durchblutung der Submandibularis wurde dureh Substanz P und Peptid Nr. 30 bereits in Dosen erhSht, welche noeh keine Salivation ausl6sten (Abb. 2). tI6here Dosen mit sialogener Wirkung zeigten einen Beginn der Durchblutungssteigerung vor dem Einsetzen der Salivation. Sialogen wirksame Dosen yon Carbachol hingegen ffihrten zu einer relativ geringeren Durehblutungssteigerung. Die sialogene Sehwellendosis yon Carbaehol war etwa so grog wie die vasodilatatorische Schwellendosis.

Die untersuchten Peptide ffihrten bei Injektion der sialogenen Schwel- lendosis neben einer Durchblutungsvermehrung der Submandibularis

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Sialogene Aktivit~tt yon Tachykininen 343

auch zu einer Blutdrueksenkung (Abb.2). HShere Dosen 15sten kaum mehr st~rkere, wohl aber l~nger anhaltende Blutdrucksenkung aus. Ver- glichen mit dieser langdauernden Blutdrucksenkung hiclten die vermehrte Drfisendurchblu~ung und die Salivation nur kurz an; selbst Dosen mit einer Blutdrueksenkung yon mehr als 30 rain Dauer bewirkten eine Durchblutungsvermehrung der Driise und eine Salivation kaum 1/~nger als 5 rain.

Die Wirkungsrelation zwischen Peptid Nr. 30 und Substanz P, ermittelt dureh Sch/itzungen an Parotis-Sekrction und Drfisen-Durch- bh tung war unterschicdlich, im Mittel etwa bei: 10 ng Peptid Nr. 30 1 E Substanz P. Es ist mSglich, dal~ die Wirkungsrelation hinsichtlich sialogener Wirkung anders ist als hinsichtlich der Vasodilatation (vgl. Abb. 2).

Diskussion Die Ergebnisse am Meerschweinchen-Ileum zeigten/~hnliche Wirkungs-

relationcn, wie sie schon BEX~A~DI et al. (1966) bci ehfigcn dieser Pep- tide gefunden hat. Vier der zehn Peptide waren wirksamer als Physal- groin. Das C-terminale 0ktapept id Nr. 4 fanden wir weniger wirksam als BE~SA~DI et al. (1966). Auffallend war die ErhShung der Wirk- samkeit bei Austausch yon Methioninamid durch Ethioninamid, wAhrend die Einfiihrung yon Glutaminamid die Wirksamkeit nahezu beseitigte. Analog wie in den Befunden yon DE CARO (1966) an der Rat te zeig~e sich auch am Hund bei Verkfirzung der Kettenl~nge eine Abnahme der sialogenen Wirkung. Peptid Nr. 30, welches am Ileum wirksamer als Physal~min war, hatte an der Parotis etwa die gleiche Wirksamkeit wie Physali~min. Wghrend in erster N~hrung die Physali~min-AbkSmmlinge mit hoher Wirksamkeit am isolierten Darm auch auf die Speichel- sekretion besonders wirksam sind, zeigen sich bei genauerer Untersu- chung doch Divcrgenzen zwischen der relativen muskul/~ren und sekre- torischen Aktivitgt; auf iihnliche Divergenzen zwischcn sialogener, blut- drucksenkender und permeabilit~tserh6hender Wirkung wies auch schon DE CA~O (1966) hin.

EMMEL~ U. LE~I~GE~ (1967) beobachteten eine st~rkere Wirkung auf die Parotis als auf die Submandibularis, wenn Physal~min injizier~ wurde. Diese Relation triff~ auch ffir die hier untersuchten Peptide zu. Sie unterschcidet sich yon Carbachol- und Adren~lin-Wirkungen ~uf diese Drfisen (EMM]SLIN U. HOLMBERO, 1967; LE~BECK et al., 1968). Die bisherigen Ergebnisse reichen jedoch nicht aus, um festzustellen, ob die Wirkung auf Parotis und Submandibularis immer im gleichen Verh~lt- nis zueinandcrstchen. Schwcllendosen yon Substsnz P wirken gelegent- lieh auf beide Driisen ann/~hernd gleich stark (vgl. Abb. 2).

344 F. LEMBEOK, A. 0BERDORF, K. ST~KE und l~. HETTie~:

Bei In jek t ion in die A. carotis reieht die Verwefldauer yon Pept id Nr. 30 und Substanz P im Blur aus, um auch auf der Gegenseite eine Parot is-Sekret ion auszulSsen.

Besondere Beachtung verdient die vermehr te Drfisendurchblutung. Sie entsprieht der s tarken vasodilatatorischen Wirkung dieser Peptide, welehe auch in anderen Gefiiilgebieten schon beschrieben wurde (F~]~G- ~A~ u. GLXss]~, 1968). An der Submandibu]arJs t r i t t diese Durehblutungs- vermehrung in Dosen auf, die noch nieht sialogen wirken, bei hSheren Dosen frfiher als das Einsetzen der Salivation. Zieht man in den Vergleieh aueh die Blutdruekwirkung tin, dann erkennt man, dab sowohl Sub- stanz P a l s aueh Pept id Nr. 30 in kleinsten Dosen Durehblutungs- zunahme und Blutdruckabfa] l auslSsen, aber erst in 3 - - 3 0 f a c h hSherer Dosis auch eine Salivation. Mit Rfieksicht auf die zur Verffigung stehen- den Substanzmengen konnte nieht ermit tel t werden, ob die lgelationen der vasodilatatorisehen zur sialogenen Wirkung yon Substanz P und Pept id Nr. 30 vergleichbar sind.

Die bisherigen Versuche zeigen, dal~ mehr noch als die Salivation die Durchblu tung der Speieheldrfisen dureh Substanz P und die anderen Pept ide beeinfiugt wird. Daher mull dieser Wirkung bei ~berlegung'en fiber eine eventuelle endokrine Bedeutung yon Substanz P besondere Beachtung gesehenkt werden.

Die Arbeit wurde mit Unterstiitzung der Deutschen Forschungsgemeinschaft durchgefiihrt.

Frau G. FnISCH und Frl. D. KRAMEI~ danken wir fiir die sorgf~ltige Mitarbeit.

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Sialogene Aktivit~t von Tachykininen 345

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Prof. Dr. recd. F. LE~IBEC~ Pharmakol. Institut der Universitat 7400 Tiibingen, WilhelmstraBe 56