(Aus der Abteilung ffir Krebsforschung des Staa~lichen Instituts ffir experimentelle Therapie in ~r~nkfurt ~. M. - - Direktor: Geh. Med.-Rat Prof. Dr. B. Otto.)

iJber die Empfiingliehkeit der Haut und des Bintlegewebes bei versehiedenen Miiusestiimmen gegen eareinogene Reize%

Von Carl Dittmar.

(Eingegangen am 21. September 1939.)

Die Untersuchungen der ]etzten Jahre haben erwiesen, welche Be- deutung genetische Faktoren fiir die Entstehung yon Tumoren haben. Lacassagne, Cramer, Lynch, Slye, Dobrowolskaia 1 u. a. konnten nach- weisen, dal3 es M~Lusest/~mme gibt, die zu einem sehr hohen Prozentsatz Spontantumoren des Brustdrfisengewebes bekommen, ws man bei anderen Sti~mmen selbst nach Anwendung groger Dosen des das Wachs- turn des Brustdriisengewebes anregenden Oestrons nicht die Entstehung yon Mammatumoren beobachten konnte. Ebenso haben auch carcino- gene Kohlenwasserstoffe bei verschiedenen M/~usestgmmen eine ver- schiedene Wirkung. Manche St~mme bekamen, wie Andervont ~ mitteilt , nach Behandlung mit Dibenzanthracen Lungentumoren, w~hrend andere g~r nicht dazu neigten. Dagegen scheint der intensive ]okale Reiz curcinogener Kohlenwasserstoffe auf die Hau t und das subkutane Binde- gewebe nach I/~ngerer Zeit meistens zur Tumorbildung zu fiihren, wenn auch bei einzelnen St~mmen Verschiedenheiten der I~esistenz bestehen mSgen. Unsere Arbeiten sollten vor allem die Frage kl~ren, wie verMilt sich das Epithel und das subkutane Bindegewebe bei verschiedenen Miiuse- stiimmen gegen den Reiz einer carcinogenen Substanz, d. h. t reten bei einem M~usestamm, der leieht Hautpapil lome und sp~iter Carcinome bekommt, auch friiher Sarkome auf ? Und ferner, sind St/imme, die zu Spontan~umoren des Mammagewebes neigen, aueh empfgnglieher gegen den Reiz careinogener Substanzen auf das Epithel und subcutane Binde- gewebe ? Gibt es eine allgemeine Krebsbereitsehaft oder nur eine Neigung verschiedener Organe und Gewebe zur Tumorbildung ? Auger- dem sollte aueh der Einflug best immter Stoffe in der Nahrung und einiger Vitamine untersueht werden und die Frage, ob sieh dureh eine geeignete Vorbehandlung eine Resistenz auch gegen Spontantumoren erzielen lggt.

Zu unseren Untersuehungen verwandten wir 3 versehiedene Mi~use- s tgmme, die aus eigener Zueht des Inst i tuts (W. Schii]er) zur Verfiigung standen, einen weiBen S tamm (A), bei dem bisher noeh keine Spontan- tumoren der Brust auftraten, einen graubraunen S tamm yon hoher Spon- tantumorhgufigkeit (K) und einen gefleckten S tamm (F) yon geringer

* Iierrn Geh.-Rat Prof. Dr. Borst zum 70. Geburtstag gewidmet.

Empf/inglichkeit der I-Iaut gegen carcinogene Reize. 21

Tumorh/~ufigkeit . Den Tieren des S t ammes A und K wurde 3 Monate l ang d re ima l w6ehent l ieh eine 0,5proz. Benzpyrenl6sung in Benzol auf die N a c k e n h a u t aufgetroloft und die Tiere, die d a n n Pap i l lome nnd sp/~ter Carc inome bekamen , in 14t~Lgigem A b s t a n d festgestel l t . Bei e iner wei teren Versuchsreihe de r St/~mme A, K und F wurde in 8t/~gigen Ab- s t / inden d l e i m a l 0,1 cem einer 1 proz. L6sung ,con Benzpyren in Olven61 in- j iz ier t und die Zah l der en t s t ehenden Sa rkome d a n n ebenfalls in 14 t / igigem A b s t a n d ve rmerk t . Die Tiere, die vor dem Ersche inen der ers ten Tumoren e ingingen, wurden bei der Auswer tung n ieh t mitgez/~hlt.

Die Auswer tung der Versuche zeigen die Tab. 1 und 2.

Tabelle 1. W i r k u n g yon Benz ~yren au i die t t a u t .

Bei Stamm A (40 Tiere) Bei Stamm 3~ (26 Tiere) Nach ]

Monaten _ Tumoren davon Carcinome Tumoren davon Carcinome

Zahl I % Zahl I %

7 17 18 45 32 80 33 83 34 85 34 85 34 85 34 85 35 87 35 87

Zahl [ %

2 12 14 15 18 18 19 20

2

3 *

4

5

6 61/2

Zahl t %

2 8 5 19

13 50 15 58 17 65 17 65 17 65 17 65 17 65

1 3 6

10 11 11

4 11 23 38 43 43

Tabelle2. W i r k u n g yon B e n z p y r e n auI das s u b c u t a n e B inde ge w e be .

Bei Stature A (46 Tiere) Bei Stature K (40 Tiere) Bei Stature F (80 Tiere) Nach Sarkome Sarkome Sarkome

Nonaten Zahl %

2 21/2

3 31/2 4 41/2

5

6

Zahl %

4 9 11 24 15 32 22 50 29 63 30 65 30 65 31 67 32 70

Zaht %

2 5 3 8 8 20

12 30 13 32 14 35 21 52 21 52

7 t5 20 21 21 21

23 50 67 70 70 70

Die e rs ten Paloillome b i lde ten sieh bei S t a m m A 2 Monate naeh Beginn der Behand lung , hei S ta ture 1( e rs t naeh 21/2 Monuten und in ger ingerer Zahl , und wei terh in erfolgt bei K eine ,r l angsamere Zu- n a h m e ; ers t naeh 31/~ Mona ten h a t t e die I-Iglfle der Tiere yon I4 Papi l - lome, wfihrend dies bei S ta ture A sehon naeh 21/2 Monaten erre ieht wird.

22 C. Dittmar:

Ebenso werden bei Stamm A die Papillom e rascher bSsartig als bei K (die ersten Carcinome erscheinen bei Stature A naeh 3 Monaten, bei K erst nach 4 Monaten, und ihre Zahl steigt bei A rascher an). Sparer gleichen sich allerdings die Verh~ltnisse aus. Die Resistenz des Stammes A gegen den Reiz der careinogenen Substanz auf das Epithel ist also keine absolute, sondern nur eine relative, die Tumorbildung wird nieht verhindert, sondern nur hinausgeschoben. ~hnlich verh~lt sich aueh das Bindegewebe naeh subcutaner Injektion bei beiden Sts (Tab. 2). Die Sarkome entstehen bei beiden St~mmen frfiher als die Careinome, das subcutane Bindegewebe ist also empf~nglicher gegen den Reiz als die Haut. Stamm A bekommt aueh hier friiher Tumoren wie Stature K. Die Empf~nglichkeit yon Epithel und subcutanem Bindegewebe geht demnach bei beiden St~mmen parallel. Die Pigmentierung der Haut bei Stature K ist also wohl nieht die Ursache der grSl~eren Resistenz des Epithels. Stamm F (Tab. 2) ist ebenfalls resistenter als A, dagegen etwas weniger resistent als K. Von grSl~tem Interesse ist aber die Tat- sache, dal~ bei Stamm K, der eine so starke Neigung zur Bildung von Spontantumoren des Brustdriisengewebes hat, das Epithel und das Bindegewebe so wenig empfindlich gegen carcinogene Reize ist. Dies widerspricht der Theorie einer allgemeinen Tumorbereitschaft. Anderer- seits besehreibt Andervont 3 einen M~usestamm, der bei hoher Spontan- tumorh~ufigkeit der Brust auf careinogene Reize der Haut auch leieht mit Tumorbildung reagierte. Es besteht also wohl kein Zusammenhang zwischen beiden Erscheinungen, die Art des Reizes ist in beiden F~llen durehaus versehieden, im einen Fall wird durch eine oestrogene Sub- stanz das Brustdriisengewebe zum erhShten Wachstum angeregt, und es kommt dann im weiteren Verlauf bei den dazu empf~ngliehen Stem- men aus noeh unbekannten Griinden zur malignen Entar tung des Brust- dr~isengewebes, w~hrend die carcinogenen Kohlenwasserstoffe direkt chroniseh sch~[digend auf das betroffene Gewebe wirken.

Nachdem die Untersuehungen yon Maisin ~ u. a. gezeigt haben, da~ in Org~nen und Geweben Stoffe vorhanden sind, die, dem Fut ter zugesetzt, die Bildung yon Teertumoren der Haut f5rdern oder hemmen kSnnen, untersuehten wir den Einflufi eines physiologisch besonders wichtigen Sto[/s, des Hgmoglobins. Man sieht aus Tab. 3, da6 Fiitterung mit H~moglobin deutlich fSrdernd auf die maligne Entar tung yon Itaut- papillomen wirkt. Die damit gefiitterten Tiere bekommen friiher und zu einem hSheren Prozentsatz Careinome als die Kontrollen.

Tab. 3 zeigt ferner den Ein]lu[3 eines an wasserlSslichen Vitaminen re ichen Futters (Fiitterung mit Trockenhefe). Diese Art der Fiitterung hemmt deutlieh die Tumorbi]dung, Die Papillome erscheinen sparer als bei den Kontrollen und werden auch sparer bSsartig. Der Untersehied ist aber nur ein relativer, die sp~ttere Entstehung yon Tumoren wird nicht verhindert.

Empfiinglichkeit der Haut gegen carcinogcne l~eize. 23

Tabelle 3. W i r k u n g yon B e n z p y r e n ~-uf die H a u t bei Stature A.

Nach Monarch

2 ~ 21/2

3 31/2 4

5 51/~ 6

Bei normalen Fet ten 5Nach Zug~be zum Fut ter yon

Kontrolien (40 Tiere)

Tumoren davon Ca.

Zahl I % Zahl %

7 17 - - - - 18 45 32 80 2 5 33 83 12 30 3 4 85 14 35 34 85 15 37 34 85 18 45 34 85 18 45 35 87 19 47

It~moglobin (37 Tiere)

Tumoren

Zahl %

5 14 20 54 29 78 33 89 36 96 36 96 37 100 37 100 37 100

davou Ca.

Trockenhefe (40 Tiere)

Tumorea I davoa Ca.

Zahl Zahl %

1 3 14 38 27 73 30 83 30 83 3O 83 31 84

Zahl %

10 25 22 50 32 80 34 85 34 85 34 85 34 85 34 85

1 4

17 19 20 21 22

2 10 42 47 5O 52 55

Die Versuche mi t dem ]ettlSslichen Vitamin A und seiner Mutter- substanz, dem Carotin, wurden aus folgenden Erw~gungen angeste l l t : V i t amin A ist nach Joyet-Lavergne 5 ein fundamen ta l e r Bestandte i l jeder Zelle. Man tr iff t es in der Zelle an Lipoide gebunden, in den Mitochon-

dr ien u n d im KernkSrperchen lokalisiert. Uber seine F u n k t i o n in der Zelle ist noch wenig bekannt. Man nimmt an, dab es als Katalysator bei Oxydationsprozessen (Oxydation unges~ittiger Fettsguren) im Fettstoff- weehsel yon Bedeutung ist; seine Wirkung wird dabei dnrch kleine Mengen yon H~imineisen verstgrkt. Physiologiseh scheint es bei der Zellregenera- tion und beim Wachstum eine groBe l~ol]e zu spielen. Bei Vitamin A- Mangel kommt es zu einer Degeneration und Verhornung des Epithels besonders empfindlicher Sehleimh~ute, aueh eine Metaplasie yon Zy- linder- und Ubergangsepithel in Plattenepithel in bestimmten Geweben wurde beobaehtet , histologische Bilder, die J~hnliehkeit haben mit pra- caneerSsen Veranderungen des Epithels durch careinogene Subs tanzen u n d mi t den morl0hologisehen Ver~nderungen, die dureh oestrogene Hormone im Mammagewebe, im Uterus u n d in der Vagina hervorgerufen werden. Nach Haddow 6 hemmen carcinogene Koh]enwasserstoffe das Wachstum junger l~atten ganz ghnlich wie eine Vitamin A-freie Er- n~hrung. Es gibt also zwischen A-Mangel und der Wirkung earcinogener Stoffe eine l~eihe Parallelen. Nun konnte neuerdings Goerner 7 in den Mitoehondrien yon Tumorzellen kein Vitamin A nachweisen, ferner speicherten Kaninehen nach mehrmaliger Inj ektion yon Dibenzanthraeen kein Vitamin A mehr in der Leber; Hepatome, die nach Ffitterung des carcinogenen o-Amidoazotoluols entstanden waren, enthie]ten ebenfalls kein Vitamin A. Man kann daraus schliei3en, dad i. Tumorzellen zu ihrem Stoffweehsel Vitamin A nieht benStigen, 2. durch careinogene Substanzen eine A-Verarmung in der Zelle entsteht, 3. diese A-Verar- mung ~tiologisch fiir die Tumorbildung in Betracht kommen kSnnte.

24: C. Dittmar:

Auch physikal ische Reize, die bei l~ingerer Dauer zur Krebsb i ldung f i ihren (u l t raviole t tes L ich t , R6ntgens t rah len) , zers t6ren Vi t amin A im Gewebe. Wei t e rh in konn te Gra//i in unserer Abte i lung f luorescenzmikroskopisch nachweisen, dab Benzpyren in der Ze]le vorwiegend in den Lilooid granul is und in den Mi tochondr ien im P lasma, dagegen n ich t im Kern~ an den gleichen Stel len wie das lil0oidlSsliche Vi t amin A gesl0eichert wird. Wie m a n sich n a n den EinfluB der carcinogenen Subs tanz zu denken ha t , is t f ragl ich, en tweder is t ihre Aff ini t~t zu den Lilooiden der Granu la und der Mi tochondr ien so grol3, dab kein V i t a m i n A mehr au fgenommen wi rd und es so zu einer A-Vera rmung in der Zelle k o m m t oder es wird das Vitamin durch die carcinogene Substanz in seiner Wirkung gehemmt.

Bei den Versuchen mit Vitamin A bzw. Carotin wurde die Substanz zum Teil zusammen mit einer 1 proz. LSsung yon Benzpyren in Oliven61 zum Teil 8 Tage nach der letzten Benzpyreninjektion an derse]ben Stelle subcutan injiziert. Man sieht aus Tab. 4, daI3 die Zugabe yon A und Carotin auch bei der spateren Injektion stark verzSgernd auf die Tumor- entstehung wirkt. I)al3 nach einigen Monaten doch noch Tumoren auf- treten, l~13t sich auf die rasche Resorbierbarkeit des Vitamins zurtick- fiihren, w~hrend Benzpyren erfahrungsgem~13 sehr ]ange an der Injek- tionsstelle bleibt, auch kSnnte eine Verdrs des Vitamins durck die carcinogene Substanz in den Mitochondrien zur StSrung ihrer Funk- t ion im Stoffwechsel der Zelle fi ihren.

Tabelle4. W i r k u n g yon B e n z p y r e n auf das s u b c u t a n e B i n d e g e w e b e ,

Nach Monaten

2 21/2

3 31/2 4

41/2 5

Kontrollen (46 Tiere)

Sarkome

Zahl %

4 11 15 22 29 30

l~Tach Injektion zus. mit Benzpyren mit ]

Carotin (19 Tiere) Vitamin A (43 Tiere) ]

Sarkome Sarkome ]

Zahl % Zahl %" ]

Injekt. sp~iter mit

Vit. A (30 Tiere)

Sarkome

9 24 32 50 63 65

1 5 6 8

9 26 31 42

2 8

12 19

5 18 28 44

Zahl %

4 13 9 30

13 44 19 63

U m die F rage zu prfifen, ob durch Vorimp/ung mit einem durch Benzpyren entstandenen Tumor eine Res t i s tenz gegen die tumore rzeu- gende W i r k u n g des Benzpyrens erziel t werden kann, wurden Mguse mi t e inem d u t c h Benzpyren in jek t ion gebi lde ten Sa rkom geimpft* und die-

* Kontrollversuche mit anderen Impftumoren werden ebenfalls gemacht, die Versuche sind aber noch nicht abgeschlossen.

Empf~nglichkeit der Haut gegen carcinogene Reize. 25

jenigcn Ticre, bei denen die Imlofsarkome zurfickgegangen waren, teils

durch Auftrolofen yon Benzpyren auf die Hau t , teils durch subc u t a ne

In j ek t ion nach der i iblichen Methode behandel t . Besonders auffiillig ist nach Tab. 5 die starke l~esistenz der I-Iaut solcher Tiere gegen den

Tabelle 5. W i r k u n g yon B e n z p y r e n auf die t t a u t bei T ie ren yon S tammA.

Kontrollen Nach u l~ach u mit (40 Tiere) (40 T i e r e ) Tumorextrakt (40 Tiere)

Nach ~Ionaten Tumoren davon Ca. Tumoren davon Ca. Tumoren davon Ca.

2 21/2

3

41/2 5

51/2 6

7 17 - - 18 45 32 80 2 33 83 12 34 85 14 34 85 15 34 85 18 34 85 18 35 87 19

5 30 35 37 45 45 47

1 2 3 7 8 20 9 22 9 22 9 22

10 25 l i 27

Zahl % Zahl %

2 5 18 45 27 67 34 85 34 85 34 85 34 85 34 85 34 85

2 7

24 27 27 30 34

5 17 60 67 67 75 85

earc inogenen Reiz, n u r zu e inem geringen Prozentsatz t re ten Paloillome u n d Careinome auf. Dagegen ist eine Resistenzsteigerung des Binde- gewebes, wie m a n eigentlieh naeh Vorimlofung mi t einem morphologisch gleichart igen Tumor e rwar ten sollte, bei subeu taner In j ek t ion k a u m festzustellen. Aueh die Vorbehand lung mit zellfreiem E x t r a k t aus

Tabelle 6. W i r k u n g yon B e n z p y r e n auf das s u b e u t a n e Bindegewebe bei T ie ren yon Stature A.

)rach Vorimlofung Kontrollen (46 Tiere) (34 Tiere)

Nach :~Ionaten Sarkome Sarkome

Zahl %

2 21/2 3

31/2 4

5

Zahl %

4 9 11 24 15 32 22 50 29 63 30 65

1 2 7

16 24 28

3 6

20 47 70 82

Benzpyrensa rkomen ha t keinen Erfolg, im Gegenteil die zuerst gebilde- t en Papi l lome wurden d a n n raseher bSsartig. Man k o m m t aus diesen Versuehen zum SchluB, dab es keine I m m u n i t ~ t gegen du tch carcinogene Stoffe ents tehende Tumoren gibt. Die dureh Vor impfung gesteigerte Resistenz des Eloithels ist wohl auf andere Vorg/~nge zuriiekzufiihren und mfiBte noeh eingehender un te r sueh t werden.

26 C. Dittmar: Empfgnglichkeit der Haut gegen carcinogene Reize.

Zusammen/assung.

1. Der EinfluB einer eareinogenen Substanz (Benzpyren) auf H a u t und Bindegewebe wurde bei 3 verschiedenen M/~usest/~mmen untersucht . Ein S t a m m war besonders resistent, und zwar sowohl das Epithel wie das subcutane Bindegewebe.. Hautpal3illome und -carcinome wie Sarkome des subcutanen Bindegewebes bildeten sieh bei diesem S t a m m sp/~ter als bei den anderen. Der gleiche S t a m m neigt s tark zu Spon tan tumoren der Brust. Es besteht also kein Zusammenhang zwischen der Empf/~ng- lichkeit fiir g ru s t t um ore n und fiir Tumoren, die unter der Wirkung eareinogener Stoffe auf die H a u t und das Bindegewebe gebildet werden.

2. H/~moglobin, dem Fu t te r zugesetzt, begiinstigt die maligne En t - a r tung yon Benzpyren-Papi l lomen.

3. Eine an wasserl6slichen Vitaminen reiche Ern~hrung hemmt die Tumorb i ldung dureh Benzpyren.

4. Zugabe yon Vitamin A oder Carotin zu Benzpyren oder eine sp/~tere In jekt ion verz6gert s ta rk die Bildung yon Tumoren. Es wird die Frage erSrtert, ob nicht eine lokale A-Verarmung des Gewebes unter dem EinfluB der careinogenen Substanz gtiologiseh fiir die En ts tehung eines Tumors in Be t rach t kommen k6nnte.

5. Durch Vorimpfung mit einem durch Benzpyren erzeugten T u m o r l~gt sieh keine I m m u n i t g t gegen die En t s t ehung derselben Spontan- tumoren durch Benzpyren erzielen. Dagegen ist die t t a u t vorgeimpfter Tiere sehr resistent gegen das Auft ropfen yon Benzpyren in Benzol- 15sung. Die Ursache dieser Erscheinung mug noch gekl/~rt werden.

Literaturverzeichnis. 1 Lacassagne, Bull. Canc. ~7, 96 (1938). - - Cra~er, J. of Path. 43, 77 (1936) - -

Amer. J. Canc. 30, 318 (1937). - - Lynch, Proe. Soc. exper. :Biol. a. Med. 33, 401 (1935). - - Dobrowolskaia-Zavadskaia, C. r. Soc. Biol. Paris 121, 1268 (1936) - - Bul !. Cane. 27, 308 (1938). - - ~ Andervont, Publ. Health 52, 212, 304 (1937). - - 3 Ander- vont, Publ. Health 49, 620 (1934). - - 4 Maisin u. Pourbaix, Amer. J. Canc. 24, 2 (1935). Ref. Kongr. Briissel 1936 [, 389. - - 5 Joyet-Lavergne, Protoplasma (Berl.) 28, 131 (1937). - - 6 Haddow, Nature (Lond.) 136, 868 (1935). - - v Goerner, A., u. M. Goerner, J. of biol. Chem. 123, 57 (1938); 1~8, 559 (1939).