Aus dem Pharmakologisehen Institut der Universit~t P6es.

Smlfwechselwirkung des Thyroxins am Kaltbliiter.

Von

G. )'Iansfeld und A. L~nczos.

Mit 4 Textabbildungen.

(E~ngegangeq~ am 2~. Juli 1936.)

Die bedeutende Rolle, welehe die Schilddriise beim Warmblfiter nieht allein im Stoffumsatz, sondern auch im Wi~rmehanshalt spielt, gibt der Frage, ob sic bzw. ihr Sekret aneh am Kaltbliiter mR seiner fehlenden oder wenigstens mangelhaRen Wgrmeregulation wirksam ist, eine gewisse prinzipielle Bedeutung. So haben sich versehiedene Autoren mit diesem Problem beschgRigt; Abderha lden und Werthe imer 1, Hensehe l nnd Steuber~,Drex ler und I ssekutz j un.3habendieWirkung der Sehilddrtise bzw. des Thyroxins auf KSrpergewioht, sowie Gas- und Kohle- hydratstoffweehsel an FrSsehen, SehildkrSten, Axolotln und Fisehen geprtfft. Alle diese Untersuchungen fiihrten zu dem Ergebnis, dal3 beim Kaltbliiter keine fSrdernde Wirkung der Sehilddriise oder des Thyroxins auf die Ver- brennungen festzustellen ist*, woraus gefolgert wurde a, da/3 Thyroxin nut dort wirken kSnne, wo eine Wgrmeregulation vorhanden ist. Abe l in und S e h ein f ink e 14 konnten zwar naeh Thyroxin manehmal eine geringfiigige, raseh voriibergehende Steigerung des respiratorischen Stoffweehsels be- obaehten, und Nage l 5 gelang es stets, eine bedeutende- im Maximum 35--40 ~o betragende - - ErhShung der Atmung nach der Gabe dieses Hor- mons zu konstatieren, doeh bezogen sieh diese Untersuehungen auf die Larvenform der Tiere wghrend der Metamorphose, so da/3 sie eine Wir- kung am entwiekelten Kaltbliiter nieht beweisen.

Demgegeniiber wissen wir, dal~ aueh am KaRbliiter wiehtige Sehild- driisen- bzw. Thyroxinwirkungen festgestellt worden sin& So bleibt beim Froseh nach Sehilddriisenentfernung die Metamorphose der Kaulquappen aus, und der sonst lebenslang in Wasserform verharrende Axolotl wander

1 AbderhMden, E. u. E. Wer the imer : Pflt~gers Arch. 219, 588 (1928). - - Henschel, H. u. M. Steuber, Naunyn-Schmiedebergs Arch. 169, 401 (1931). - -

s Drexler, E. u. B. v. Issekutz jun. : Ebenda 177, 435, 1935. * In einer friiheren Mitteilung [G. :~Iansfeld, Fr. v. Tyukody u. I. Sehef~-

Pfeifer: Naunyn-SehrrHedebergs Arch. 181, 376 (1936)] wurde irrtfinolich an- gegeben, dab Abderhalden und Wertheimer in ihrer angeffihrten Arbeit eine Steigerung der Verbrennungen am Axolotl nach Thyroxin beobachtet haben, was bier riehtiggestellt werden soll" denn sie hatten am Kaltbliiter nut I~/~rpergewieht und Glykogenbestand geprttft.' In diesem Zusammenhang sei erwglmt, dab in unserem Institut ausgeffihrte Versuehe yon F r. v. T y u k o d y fiber ]3 eeinflussung des Gasstoffweehsels des Frosches mit Thyroxin ebenfalls negativ verliefen.

Abelin, I. u. N. Scheinfinkel: Pflt~gers Arch. 198, 151 (1923). - - 5 Nagel, A.: Naunyn-Schmiedebergs Arch. 120, 1 (1927).

268 G. MANS~ELD und A. Li~czos:

sich nach Schilddriisendarreichung in die Landform urn 6. Die Ftitterung mit Sehflddriisenpulver fiihrt bei Rana catesbiana zur Abnahrne des KSrpergewiehts 7. Junge 8ehildkrSten bleiben nach Sehilddriisenentfernung in der Entwieklung zuriiek s. Es konnte ferner gezeigt werden, dag nach Sehilddriisenexstirpation bei der Eideehse L a e e r t a vi vip a r a die }tgutung ausbleibt, um naeh gelungener Transplantation der Driise wieder einzu- treten. Aueh geht dasselbe Tier naeh der Entfernung der Driise an are- generativer An~rnie zugrunde 9. Weiterhin sind in der Sehilddriise des Frosehes auf histologisehem Wege jahreszyklisehe Vergnderungen naeh- gewiesen worden, welehe in enger Beziehung zum Stoffweehsel stehen. So wird in den Follikeln der Driise das Kolloid irn Winter gleiehzeitig mit der Abnahme der Lebensfunktionen gestaut, urn erst bei der Erh5hung des Stoffweehsels irn Friihjahr in die Blutbahn abgegeben zu werden. W~hrend des ganzen Sornrners finder keine Stauung des Kolloids start, bis dann beirn Eintritt der kalten Jahreszeit wieder eine erneute Stauung in den Follikeln erfolgt 1~

Diese Erfahrungen zeigen, dag die Sehilddriise aueh beirn Kaltbliiter tgtig ist nnd rnaehen es unwahrseheinlieh, dag diese T~tigkeit sieh gerade in ihrer charakteristischsten Wirkung, der Beeinflussung des Stoffweehsels, nicht aul~ern sollte. Dies urn so rnehr, da ja an isolierten Organen des Ka]t- bliiters yon verschiedener Seite, so yon Ah lgren 11, yon Eu ler 12, yon Mans fe ]d und Horvs is, yon Nov~k und Jancs6 la und neuerdings yon Haar rnann 15 eine Steigerung der Oxydationen dutch Thyroxin er- wiesen werden konnte.

So nml~ten wit annehrnen, dal~ die eingangs erwahnte~ negativen Ergebnisse die Frage der Stoffwechse]wirkung der Sehilddriise und des Thyroxins am Kaltbliiter nieht endgiiltig en~scheiden und vielleicht doch eine FSrderung irgendweleher Stoffwechselfunktionen dutch dieses Horrnon auch beirn Kaltbliiter nachweisbar ist. Da nun die Arbeiten yon Mans fe ld und Horvs is gezeigt haben, dal~ das Thyroxin in erster Linie die Eiweil3- spaltungen beeinflugt, lag der Gedanke nahe, dal~ die Stoffwechselwirkung des Thyroxins beirn Kaltbliiter sich vielleicht in einer Beeinflussung des Eiweil3stoffwechsels kundgibt. So haben wir untersueht, wie das Thyroxin die Stiekstoffausseheidung als Mal3 des Eiweil~stoffweehsels beirn Froseh beeinfluBt, und fiber das Ergebnis dieser Versuehe sell irn folgenden be- richter werden.

6 Siehe Literatur bei P. Trendelenburg: Die Hormone 2, 91f., Berlin, Springer, 1934. - - ~ Wertenberger, G. E.: Amer. journ, phys. 104, 624 (1933); angel n. Trendelenburg, S. 96. - - s Giusti, L. : Rev. reed. vet. 13, 16 (1931); angel, n. Trendelenburg, S. 92.-- 9Eggert, B.: Zool. Anz. 105, 1 (1933); angel. n. Bet. Physiol. 80, 304 (1934); vg]. hierzu G. iVIansfeld: Pfliigers Arch. 152, 23 (1913). - - lo Sklower, A.: Z. f. vergl. Physiol. 2, 474 (1925). -- 11 Ahlgren, G.: Skand. Arch. f. Physiol. 47, Suppl. 225 (1925).- 1~ Euler, U. S. v.: Klin. Wsehr. 1933, S. 671. - - 1~ Mansfeld, G. u. G. Horvs Ber. Physiol. 81, 566 (1934); Pfliigers Areh. 235, 520 (1935); Die Naturwissensch. 22, 434 (1934); 3/iansfeld, G. : Klin. Wsehr. 14, 884 (1935). - - 14 Nov&k, E. u. N. v. Janes6: Ber. Physiol. 88, 331 (1936). - - ~5 Haarmann, W.: Naunyn-Schmiedebergs Arch. 180, 167 (1936).

Stoffwechselwirkung des Thyroxins am Kaltbliiter. 269

Versuche, u und Bespreehung. Versuchsanordnung. Die Versuche wurden yore ffuni 1935 bis April 1936

an Ranae eseulentae ausgefiihrt. Die Stickstoffausscheidung wurde durch ]ge- stimmung des Rest-N im 48sttindig gesaramelten Ham naoh IZj e ldah l festgestellt. Die Sammlung des Hams erfolgte in einem zu diesem Zwecke modifizierten.Exsik- katorgefi~B : Deckel und Porze]laneinsatz waren entfernt, an S~elle des letzteren kam ein in der Mitre durehbohrtes, naeh unten trichterf6rn~g etwas abfallendes Blech, auf welehera der Frosch sag. Der Ham des Tieres konnte dutch die 0ffnung des Bleehes in den unteren Teil des GefiiBes abflieflen, wo er in mit verdiinnter H~ S 04 anges~uerten und mit Thymol versetzten 60--80 cem Wasser aufgefangen wurde. A]s Deokel des Gefi~ges diente ein rait rnehreren breiten Luftl/Sehern versehenes fest aufsitzendes Blech. Alle zwei Tage zur selben Tageszeit wurde der Frosch kathe- terisiert, der so gesammelte Urin zur Fliissigkeit am Boden des Exsikkators geffillt und in dieser Misehung nach Enteiweigung der N-Gehalt bestirnmt. Nach dem Katheterisieren wurde der Froseh gewaschen und bekam i ccm Wasser in den Schlund eingeftihrt. Das Gef~B wurde im Keller gehalten, wo die Temperatur relativ gleiehm~il~ig war, und die Feuchtigkeit der Luft, vereint mi~ der Verdunstu.ng des am Boden des Gefii~es befindlichen Wassers, geniigte, um den Frosch in gutem Zustande zu erhalten. Solange es die Jahreszeit gestattete, also bis Noveraber, arbeiteten wir an frisch eingefangenen Tieren. Das Gewieht der untersuehten FrSsche betrug 60--80 g.

Da wir bald die Erfahrung machten, dab nicht alle Fr6sche eine gleichm~Bige N-Ausseheidung aufweisen, konnten wir nicht s~imtliche voruntersuehten Tiere zu Thyroxinversuehen verwenden, sondern nut solehe, die wiihrend drei his vier auf- einanderfolgenden Perioden gut iibereinstimmende Werte der Stickstoffausseheidung zeigten. Denselben haben wir 0,2--0,25 rag, im Win~er in vereinzelten F~llen auch 0,5 mg Thyroxin-Roche in den Bauehlymphsack eingespritzt, die Injektion eventuell naeh 2 oder 4 Tagen einmal wiederholt, dann folgte eine l&ngere Periode ohne Thyroxin, wonach, falls sieh das Tier ira guten Zustande befand, die Thyroxin- behandlung wiederho]t wurde. Die zur selben Jahreszeit untersuchten Fr/Ssche zeigten gewisse individuelle Schwankungen in der Gr6Be der Stickstoffausscheidung, so dab manchmal der Frosch yon etwas kleinerem Gewicht die gr6gere Ausscheidung aufwies. Dementspreehend haben wir yon einer Umrechnung der Stiekstoffwerte auf 100 g K6rpergewieht abgesehen und in den Kurven die ermittelten Werte direkt wiedergegeben.

Das ErgGbnis unserer Versuehe Jst in den Abb. i--4~ dargestel]t . Wie Abb. ] zeigt, konnte im Fr i ih jahr, Sommer bis Fr i ihherbst eine

Steigerung der Stickstoffausscheidung durch Thyroxin hervorgerufen werden, welche manchmal recht betri ichtl ieh ausfie]. Der Erfolg war bei der Wiederholung der Thyroxinbehandlung im allgemeinen gr6~er als bei der ersten Verabfolgung.

2gun ist verschiedentl ieh gezeigt worden, dal} die GrSi]e des Stoff- wechsels beim Kal tb l i i ter eine direkte Abhi ingigkeit yon der Umgebungs- temperatur aufweist 16, so da~ daran gedacht werden k6nnte, dal3 die von uns gefundene Steigerung des Stoffweehsels viel leieht nicht infolge der Thyroxinwirkung eintr i tt , sondern dureh eine zufiillig gleichzeitig mit der Gabe des Hormons entstandene ErhShung der AnBentemperatur. DaB dies nicht der Fal l ist, zeigt Abb. 2, in welcher an zwei Versuehsbeispielen auch

16 Schulz, I-I.: Pfltigers Arch. 14, 78 (1877); Knauthe , K.: Ebenda 73,490 (~s9s).

270 O. MANSFELD und A. Li~czos:

der Verlauf der Aul3entemperatnr dargestellt wurde. Aus diesen geht hervor, dab wghrend der Versuehe die AuBentemperatur keine ErhShung erfuhr, welche eine Steigerung des Stoffwechsels hgtte hervorrufen kSnnen.

e3 Anders verliefen rng jedoch unsere Versuche z~-- 2 ~ ~ ~ - - im Spgtherbst nnd

/~ Winter. Bereits im Sep- tember konnten wit be-

2o . _~ obaehten, dal~ die Stick- / ~_~. stoffausscheidung der

t 'e , ,/, ~ ~a,/ ' N ~'-b-~" ..4".._i_ / \ gleichfalls friseh ge- ,2 @2.; x~. i )~--, . f~ngenen FrSsche be-

-~-- ~/;d( % .~ deutend geringer ist als z_o -~ :~ ./%\ im Sommer. Die Tem- 2dG:z ,.

i peratur war abet in //eN3 diesem Jahre (1935) ira g

-%-.~__~, "~ September noch sehr a r zz le zo 2~ Bs~yes2 hoeh (17--180 C Keller-

Abb. 1. Thyroxinwirkung im Frtihjahr, Sommer und temperatur gegeniiber Friihhorbst. Ordinate = N-Aasseheidung in rag, Abszisse 20--220 im Sommer), so

zeit in Tagen. a = Vers. v. guni-- Jul i 1935, Gewicht d3,~ die Abnahme des des Frosches 80 g. b = Yers. v..Mai 1935, Gewieht 78 g. c = Yers. v. Jul i --August 1935, Oewicht 62 g. d = Vers. Eiweil~abbaues kaum v. Sept.--Okt. 1935, Oewicht 80 g. e = Vers. v. Mi~rz 1936,

Gewicht 80 g. Bei ~ Thyroxineinspritzung. " dutch eine Einsehrgn- za kung infolge K~lteein-

"--~_ wirkung bedingt sere is 1~ ~ . . . . . . . . "" "" konnte*. Im November

nahm dann die N-Aus- [ ~ ~ scheidung noeh weiter

lz 1~ ~. M ab, so dal~ sic schlieglich e ~-~_~_ ~-

Stoff~-eehse]wirkung des Thyroxins am Xaltblf~ter. 271

Tieres in ein geheiztes Zimmer night beeinflul3t, obschon die Aul]en- temperatur von 10 auf 17 o C erhSht war, Der Frosch scheint eben im Winter auf einen niedrigen Stoffumsatz eingestellt zu sein, und dieses, wohl innersekretorisch bedingte Verhalten ist nicht leieht umzustimmen.

Zu dieser Zeit war nun, wie Abb. 4 zeigt, das Thyroxin in unseren Ver- suehen vSllig unwirksam, indem wit weder dureh die im Sommer mit Er- folg angewandte Dosis, noeh dutch eine ErhShung derselben eine Steigerung der Stiekstoffausseheidung hervorrufen konnten. Es wgre nun naheliegend gewesen, anznnehmen, dab diese Unwirksamkeit des Thyroxins im Winter auf eine gleichzeitig mit der erwghnten Einstellnng der Kolloidabgabe aus der Driise auftretende zellu- lgre Unempfindlichkeit der FrSsehe zuriickzufiihren ist. Eine solche Annahme wird abet dadureh hinf~l!ig, dal~ die an isolierten Organen ausgeftihrten Versuehe yon Ahlgren n, Mansfeld und Horv~th 13 und I laarmann I5 aueh bei WinterfrSsehen eine FSr- derung der Zellatmung dureh Thy- roxin ergaben. Es seheint also die hier beobaehtete Wirkungslosigkeit des Thyroxins an Winterfr5sehen irgendwie an die Ganzheit des Organismus gebunden und vielleieht durch irgendeinen Einflug anderer innersekretoriseher Drtisen bedingt zu sein*.

Unsere Versuehe zeigen also, dal? aueh beim Frosch

",-_ i / -~ ' - -4 - - I I I

0 ~z 3 12 f$ ZO s ~3 ~ge 32

Abb. 3. Tempera.turwirkungaufN-Ausscheidungin einem Vers. v. Nov.--Dez. 1935. Ausgezogene Linie ~ N-Ans- scheidung im Keller bei 10 o Auf3entemperatur, gestrichel~e Linie = N-Ausseheidung im Z immer bei 17 o Aul3entempe-

ratur.

~ ff--'~.. I I i i "-~

0 q 8 /2 f8 gOTo'~e 2~

Abb. 4, Thyrox inwirknng im Sp~therbst l ind Winter, a = ~'ers. ~r. Sept.--Okt. 1935, Gewicht des Frosches 78 g. b = Vers. ~. Nov. 1935, Gewicht 71 g. c = Vers. v. Dez. 1935, Gewicht 71 g. d~ Vers. v. Febr. 1936, C-ewieht 80 g. Bei * nnd ~, Thy-

roxineinspritzm~g, ~ bezieht sich auf c.

durch Thyrox in eine Sto f fwechse lw i rkung, nSmlieh die Er- hShung des Eiwei l3umsatzes, hervorgeru fen werden kann.

Wenn nun die Frage aufgeworfen wird, warum die Steigernng der Ver- brennungen in den eingangs angefiihrten Versuchen vermil]t wurde, so ware zungchst neben Saisonwirkungen an die GrSl~e der verabreichten

* In einzelnen Versuchen konnten wir im Mfirz bereits eine ErhShung der N-Ausscheidung durch Thyrox in hervorrufen (vgl. Abb. 1), wghrend in anderen zu dieser Zeit eine solche Wirkung noeh fehlte. Ebenso war im September - -Oktober bei manchen Tieren die Thyroxinwirkung noch vorhanden, w~ihrend sic bei anderen sehon ausblieb. Die jahreszeitlichen LTnterschiede im Verhalten der Fr6sehe tre~en eben nicht bei allen Individuen zur selben Zeit auf, wie dies auch sehon yon anderen Beobaehtern [z. B. I. Gau le : Pfltigers Arch. 87, 473 (1901); W. Nage l : Inaugural- dissertation Ztirich (1935)] hervorgehoben wurde.

Arch iv f. exper iment , P~th . u. Pharmako l . Bd. 183. ]8

272 G. ~L~'S~ELD und A. LiNCzos:

Thyroxinmenge zu denken: Indessen scheint beiden keine aussehlaggebende Rolle zuzufallen.

Was zungchst die Saisonwirkungen betrifft, ist wohl ein Tell der ge- nannten Versuehe, so z.B. die Frosehversuehe yon Abderha lden und Werthe imer 1, im Winter ausgefiihrt, wobei diese Autoren selbst sehon auf die M6gliehkeit hinweisen, dab in einer anderen Jahreszeit eine Wirkung des Thyroxins auf KSrpergewieht und Glykogengehalt vM- leieht vorhanden sein diirfte. Dagegen vermissen wit in den Versuehen anderer Au~oren, so bei H e ns che 1 und S ~eub er 2, aueh in anderen Jahres- zeiten die 8teigerung der Verbrennungen naeh Thyroxin.

Was die Gr51~e der Thyroxingabe betrifft, wissen wit, dab das Optimum der Thyroxinkonzentration fiir das Gewebe eine sehr niedrige ist, und zwar naeh der einstimmigen Feststellung der angefiihrten Autoren 11-15 zwisehen 10 -12 und 10 -~6 liegt, w~ihrend hShere Konzentrationen sehon hemmend ein- wirken. Es wurden allerdings in der Mehrzahl der eingangs erwghnten erfolglosen Thyroxinversuehe sehr hohe Gaben - - bis zu 1 rag- - verab- reieht, nnd so k5nnte daran gedaeht werden, dal~ die Gewebe derart mit Thyroxin iibersehwemmt wurden, dab es dem Frosohorganismus nieht gelang, die verabreiehte Dosis auf die fSrdernde Konzentration zu redu- zieren*. Nun wurde aber in den eingangs sehon erwghnten Versuehen von Fr. v. Tyukody in unserem Inst,itut auoh naeh so geringen Thyroxin- gaben, die eine Gesamtkonzentration im FrosehkSrper von 10-~~ -~2 zustande braehten, eine Wirkung auf die Verbrennungen vermiBt**. Andererseits lies sioh die bier mitgeteilte Wirkung auf den EiweiBumsatz des Frosehes dureh massive Thyroxindosen yon 0,2--0,25 mg herbeifiihren.

Es wurde yon Mans fe ld iv darauf hingewiesen, dab das Thyroxin in den Zellen nieht unmittelbar die Verbrennungen, sondern die Spaltungs- vorggnge und - - wie aus der erhShten Ammoniakabspaltung zu folgern war - - in erster Reihe die Eiweil~spaltung beschleunigt und dab die ent- standenen Spaltprodukte erst sekundgr zu einer Besehleunigung der Ver- brennungen fiihren, wie dies von den Aminosguren bekannt ist. Wit sehen nun, daI~ die Thyroxinwirkung am Frosoh allein in der gesteigerten Eiwei~- spaltung in Erseheinung tritt, wghrend die sekundgre Steigerung der Ver- brennungen vermiBt wird, wofiir als wahrscheinliehste Erklgrung an- genommen werden muB, dab die Konzentration der entstandenen Spalt- produkte nieht hinreieht oder am Kaltbliiter zu langsam erreieht wird, um die Reizwirkung auf die Oxydationsvorggnge auszul5sen. Jedenfalls

* In diesem Zusammenhang scheint es bemerkenswert, da~ Abelin und Seheinfinkel (4) bei Anwendung yon 0,1 g Sohilddrfise auf 200 corn Wasser eine Abnahme der C O=-Produktion um 50--70 % sahen.

** Neuerdings sell es E. Nov gk (Vortrag, gehalten an der Tag.ung der ungar. Physiol. Ges., Mai 1936) ge]ungen sein, am Froseh dureh sehr germge Thyroxin- gaben - - 10 -~2 auf das gauze Tier bereehnet -- in einigen Fgllen Steigerung der Verbrennungen zu erzielen.

i* Mans fe ld , G.: Kiln. Wschr. 14, 884 (1935).

Stoffwechselwirkung des Thyroxins am I~altbliiter. 273

seheint die Feststellung yon Wiehtigkeit, dal3 die Thyroxinwirkung, welehe an Warmbliiterzellen EiweiBspaltung u n d 0 2-Verbraueh steigert, am Froseh nur den Eiweil3umsatz zu erhShen vermag.

Zusammenfassung.

I. Nachdem yon verschiedenen Autoren die Unwirksamkeit des Thyroxins auf die u des Frosches festgeste]It und yon manehen daraus der Schlu~ gezogen wurde, das Thyroxin kSnne nur dort wirken, wo eine Warmeregu]ation vorhanden ist, wurde die Stoffweehselwirkung des Thyroxins am Froseh einer Priifung unterzogen und gezeigt, da~ nach subeutaner Gabe yon 0,2--0,25 mg Thyroxin eine bedeutende Steigerung der N-Ausscheidung erfolgt, dab also Thyroxin auch am vol| entwickelten Kaltbliiter eine f6rdernde Wirkung auf den Stoffweehsel ausiibt, und zwar auf jenen Teilvorgang des Stoffweehsels, der aueh am Warmbltiter als Substrat der primaren Thyroxinwirkung erkannt wurde.

2. Diese Stoffweehselsteigerung dureh Thyroxin zeigt jahreszeitliehe Unterschiede: sie ist im Friihjahr, Sommer und Herbstanfang vorhanden, wahrend sie im Spatherbst und Winter fehlt.

3. Die N-Ausseheidung des Frosehes ist im IIerbst und Winter starker herabgesetzt als es dureh Temperatureinfliisse allein bedingt sein k6nnte. Die verminde~te N-Ausseheidung konn~e im Winter weder dutch Thyroxin noeh dutch Erh6hung der Aul]entemloeratur beeinflul3t werden.

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