Zeitschrift fiir Krebsforschung 70, 150--156 (1967)

Uber die geschwulsterzeugende Wirkung des Hydrazins J. JuHXsz, J. BAL6 und B. SZ~D~

I. Institut fiir Pathologische Anatomie und Experimentelle Xrebsforschung der Medizinischen Universit~t Budapest (Direk~or: Prof. Dr. J. ]~AL6)

Eingegangen am 9. Mgrz 1967

Seit unserer ersten Arbeit fiber die gesehwulsterzeugende Wirkung des Isonicotinss (INH) (JVHXSZ, BAL6 u. KESDg~Y, 1957) haben sieh zahlreiche Forscher mit der Untersuehung des in der Chemotherapie der Tuber- kulose so bedeutenden Medik~ments befaBt. Morn, YASUNO und MATSUI~OTO (1960) meinten, dab die Carbamyl-Gruppe ftir die gesehwulsterzeugende Wirkung ver~ntwortlich w~Lre. BIANCIFIOI~I U. Mitarb. (1963), die sich auf die Forschungen yon KROG]~I~-THIE~EZ (1958) sttitzten, sind hingegen der Meinung, dal3 sieh das INH durch Enzymeinwirkungen in Isonicotins~ture und gydrazin sp~ltet und das freiwerdende Hydr~zin eine geschwulsterzeugende Wirkung besitze. Tats~ch- lieh erwiesen sieh INH und ttydrazinsulfat in ihren Versuchen gleicherweise als geschwulsterzeugend, nicht dagegen das Isonicotins~ure-Na.

Wir selbst versuchten nun zu entscheiden, ob Hydrazin dureh intraperitoneale Verabreiehung tiber eine geschwulsterzeugende Wirkung verftige.

Hydrazin N H 2 ~ H 2 kommt in der Natur weder ira freien Zust~nd noah als S~lz vor. Es ist ~ls Hydrat NH~--NHs--H~O handelsfiblieh. Das in unseren Versuchen vermerkte Hydrazinhydrat war 98,9 %ig.

In Toxicitiitsuntersuchungen erwies sich das Hydrazinhydrat, intraperitoneal verabreicht, Ms guBerst toxiseh. Wenn wir 0,1 ml Hydrazinhydr~t in 30 ml physiologisehem NaC1 ]Ssten und weil~en M~usen intraperitoneal 0,3 ml dieser LSsung injizierten, verendeten die durchschnittlich 20 g wiegenden Mguse in 2--3 Std nach der Injektion. 0,05 ml Hydrazinhydrat in 50 ml physiologischem NaC1 gelSst hatte keinen solchen rapiden Tod zur Folge. 0,5 ml dieser LSsung t~glich intraperitoneM vertrugen die M/s 5--6real und verendeten am 7. bis 10. Tag. Histologisch fanden wir in der Leber und in den ~ieren eine fettig- parenehymat6se Degeneration. Dieselbe Dosis nur zweits injiziert, d.h. in 12 Tagen 6 Injektionen, vertrugen die Tiere ohne besondere sichtbare Seh~digung.

Der Hauptversuch wurde an 30 m/~nn]iehen und 30 weiblichen aus eigener Zucht stammenden weil~en M/~usen unternommen. Wir haben die Tiere naeh dem Geschleeht gesondert in separaten K~figen untergebracht. Am Versuehs- anfang wogen sic durchsehnittlich 20 g; aus derselben Zucht stammende 60 weiBe M~use bildeten die Kontrollgruppe. Beim Versueh injizierten wir zweits intraperitoneal 0,5 ml einer L6sung yon 0,05 ml Hydrazinhydrat in 50 ml physio- logischem NaC1, d.h. etwa 25 mg/kg KSrpergewicht Hydrazin. Die Injektion erfolgte in der ersten Versuehsphase zweits spgter dreits Auf solche Weise haben wir in 46 Tagen 16 intraperitonea]e Injektionen verabreicht, was 400 mg/kg K6rpergewicht entsprach. In der ersten Versuchsphase verendeten 7 M/iuse. Die Beobachtung der Tiere beendeten wir am 313. Tage, indem wir die noeh lebenden

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6 M/iuse tSteten. Die Tiere der Kontrollgruppe warden 1 Jahr nach Versuehs- beginn getStet.

Ergebnissc Auger den in den ersten Versuehswoehen verendeten Tieren s~arben zwischen

dem 30. und 80. Tag der Injektionsbehandlung weitere 19 Versuchstiere. Itisto- logisch waren bei allen diesen Tieren ausgedehnte zentrilobul/~re Nekrosen in der Leber naehweisbar, in einzelnen F/~llen allerdings nur winzige Iterdnekrosen oder konfluierende Nekrosen mit geringf/igigen entziindliehen reaktiven Ver- /~nderungen an den R~ndern. Auger den Nekrosen erreichte auch die fettige Degeneration der Leberzellen einen bedeutenden Grad. Diese Beobaehtung ist 5~hnlich den Feststellungen yon WEA~HEg~V und YaRD 0955), BxOI~A~ (1957), G,x~D~-Eg (1957) und anderen, die Leberdystrophie beobachtet haben, wenn sie die Versuchstiere Hydrazindgmp{e einatmen lieBen. Ein Teil der Tiere konnte die im Lanfe der Toxicit/~tsuntersuchungen als harmlos befundene Dosis au{ l~ngere Zeit nicht vertragen. Den Leberdystrophie verursaehenden Effekt des Hydrazins haben wir auch bei den Tieren wahrnehmen k6nnen, die die Injektions- behandlung gut vertrugen, und in denen spgter Gesehwfilste entstanden.

Unter den zwisehen dem 100.--313. Tage des Versuehs untersuchten 34 M~usen entstanden bei 13 Leukgmie oder Retieulosarkome (s. Tabelle). Die erste

Tabelle. Die nach Hydrazinbeha~dlung entstandenen Geschwiilste

No. Geschlecht Tage nach Gesamfdosis Pathologischer Befund Versuchs- yon NH2~NH 2 beginn mg/kg

1 ~ 108 400 Myelosis leuka.emica 2 ~ 110 400 5iyelosis leukaemiea 3 ~ 111 400 Myelosis leukaemica 4 ~ 171 400 Myelosis leukaemica 5 ~ 182 400 Myelosis leukaemic~ 6 ~ 183 400 geticulos~rcoma mediastini 7 ~ 190 400 Reticulosarcoma mediastini 8 ~ 211 400 Reticulosarcoma mediastini 9 c~ 215 400 Myelosis leukaemica

10 ~2 216 400 Reticulosareoma mediasfini 11 ~ 238 400 Myelosis leukaemica 12 ~ 287 400 Myelosis leukaemica 13 ~ 302 400 Myelosis lenkaemica

leuk~mische Erkrankung zeigte sich in einer m~nnlichen, nach 108 Tagen spontan verendeten Maus nach der Dosierung yon insgesamt 400 mg/kg KSrpergewicht Hydrazin. In 4 m~nnlichen und 5 weiblichen Tieren, die in~raperitoneM die gMche Menge yon Hydrazinhydrat erhMten hatten, entstand eine Myelosis leukaemica. Makroskopisch war eine VergrSgerung der Milz, der Leber und der Lymphknoten sichtbar. Histologisch konnten ~ir in Milz, Leber und Lymphknoten eine Infil- fration aus unreifen myeloischen Zellen beobachten. Das histologische Bild der Leber wies eine der menschlichen Myelosis ghnliche diffuse Infiltration auf (Abb. 1). Das lymphoide Gewebe der Mflz, der Lymphknoten und des Thymus

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konnte nur in Res ten ident i f iz ier t werden, da seine 0 r ig ina l s t ruk tu r dureh die myeloisehe In f i l t r a t ion zers t6r t war (Abb. 2). Aueh im K n o e h e n m a r k beher rseh ten

Abb. 1. Auf Einwirkung yon ttydrazinbehandlung entstandene Myelosis leuk~imiea. Zwischen den Leberzellbalken kann eine diffuse myeloisehe Infiltration beobaehtet werden

Abb. 2. Infiltration yon myeloisehen Zellen in der Milz, mit Verschwinden des lymph~tischen Gewebes

T~ber die geschwulsterzeugende Wirkung des I-Iydrazins 153

die wuchernden, unreffen myeloischen Elemenge das Bild. In den Nieren kamen in der Rinden- und Marksubs~anz ebensolche Infiltrate vor. Seltener konnten wit auch in den Lungen und Speieheldrtisen eine leuk~mische Infiltration beobachten.

In einem m~nnlichen und 3 weibliehen Tieren, die zwisehen dem 183. und 216. Versuehstag spontan verendeten, sahen wir Gesehwfils~e im Mediastinum. Die grauweiBen, auf der Schnittfl/iche manchmM mit winzigen I-I~morrhagien und Nekrosen versehenen Geschwfilste komprimierten die thorakalen Organe, in

Abb. 3. Histologisches Bild eines im Mediastinum entstandenen Reticulosarkoms nach Hydrazinbehandlung

erster Linie die Lungen. ~ikroskopisch war auch eine infiltrative Ausbreitung in die Umgebung feststellbar. Itistologisch erwiesen sieh diese Tumoren als Retieulosarkome mit polygonalen, hellkernigen Zellen yon versehiedener Gr6Be, mit vielen unregelmgl~igen mitotischen Figuren (Abb. 3). Bei Silberimprggnation naeh Go~o~I wurde zwisehen den Zellen ein Netz feiner retikul~rer Fasem sich~bar. In 2 F/fllen waren auch Lebermetastasen vorhanden.

In den ein Jahr lang unter Beobachtung stehenden 60 Kontrollm~usen haben wit in einem Fall ein solitgres Lungenadenom, in einem weiteren Fall abet ein yore Thymus ausgehendes Lymphosarkom gefunden.

Besprechung Wenn wir die Ergebnisse unserer Un~ersuchungen mit den Feststellungen

yon BIa~ciFIo~ u. Mitarb. (1963) vergleiehen, die die gesehwulsterzeugende Wirkung des Itydrazinsulfats naehwiesen, mfissen wir annehmen, dab der Itydrazinrest ffir die Gesehwulsterzeugung verantworflich ist. CLAYSO~ u. Mitarb.

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(1965) wiesen neuerdings eine solche Eigenschaft ffir mehrere I-Iydrazinderivate naeh wie Phenylhydrazin-Hydrochlorid, Benzoyl-Hydrazid, 2-Methoxy-Benzoyl- hydrazid, 4-Methoxy-Benzoylhydrazid und Iproniazid. Das Phenylhydrazin- tIydrochlorid erwies sich Ms ein verhgltnisms schwaeher Tumorerzeuger, aber die MMignitgt der entstandenen Lungeng'esehwfilste war histologisch um vieles st/~rker als die der durch die fibrigen Hydrazinderivate erzeugten Tumoren.

In unseren vorliegenden Versuchen sind abweichend yon den frfiheren keine Lungentumoren entstanden. Diese Tatsaehe ist wahrschein]ieh darauf zurfiek- zuffihren, dab die verschiedenen Mgusests sich den tumorerzeugenden Agentien gegenfiber verschieden verhMten. ]~RGBAEK U. Mitarb. (1965) gelang es z.B., in mgnnlichen Mgusen der Sts C 1 und C3H mit INH Geschwfilste hervorzurufen, wogegen in den weibliehen Tieren derselben Stgmme keine Tumoren entstanden. V~ALLIER und CASANOVA (1960) haben in Mgusen veto Swiss-Stature keine tumorerzeugende Wirkung des INI t feststellen kSnnen. Demgegenfiber konnten TOTH und SHumK (1966) in Swiss-Ms naeh Verabreiehung yon INH im Trinkwasser bei Weibehen zu 53%, bei Mgnnehen zu 42% Lungen- adenome erzeugen. LOSCALZO (1964) hat weil~en Mgusen fiber 290 bzw. 355 Tage oral INI-I verabreieht, hat abet die Entstehung yon Tumoren nicht beobaehtet. Es ist wahrseheinlieh, da~ dabei aueh die kurze Versuchsdauer eine Belle spielte.

Die Mehrheit der Forseher hat die gesehwulsterzeugende Wirkung des INH in zahlreiehen Untersuchungen bei intraperitoneMer, orMer und subeutaner Verabreiehung bests Es ist erwghnenswert, da~ A~FFMAI~N (1964) nebst den verschiedenen Kohlenwasserstoffen auch das INH mit Hilfe des Neukommschen Molchtestes einer Prfifung unterzogen hat. Auf Grund der vergIeichenden Unter- suchungen hat er festgestellt, dab das INH eine g]eiehstarke tumorerzeugende Wirkung besitzt wie Chrysen. DRUCKI~EY U. Mitarb. (1965) meinten, dM~ DiMkyl- Hydrazine, Alkyl-}Iydrazine sowie ihre eventuellen Derivate eine earcinogene sowie mntagene und teratogene Wirkung ausfiben k6nnten. Wir sind der Ansicht, da$ aueh die tumorerzeugende Wirkung des INH sowie des Hydrazins ffir diese Ansehauung sprieht. Die neuesten Ergebnisse yon D~uCKnnY u. Mitarb. (1966) lieferten weitere Beweise zu diesem Problem. Naeh Verabreiehung yon 1,2-Di- ~tthylhydrazin an weiSe Rat ten entstanden versehiedene maligne epitheliMe und mesenchymMe Geschwfilste sowie LeukKmien in 43 yon 45 Tieren. Auf diese Weise k6nnen Mle ehemisehen Substanzen tumorerzeugend wirken, die den Hydrazinrest enthMten. Solche Verbindungen kommen auch unter den Medika- menten vor; nieht nur die tuberkulostatisehen Arzneimittel sondern einige antihypertensiv und antidepressiv wirkende Prs sind Hydrazinderivate. ROE, BOYLAI~D und HADDOW (1965) weisen darauf hin, da$ diese Verbindungen in groSen Dosen und ls Zeit verabreicht werden: dabei kSnnte sich aueh die Wirkung einer noeh sehwgeher careinogenen Verbindung offenbaren. Aueh BIA~CIFIO~I und S]~v~I (1966) sind der Meinung, dab das INH auch in der menschlichen Krebsentstehung eine Rolle spiele.

Die Frage der gesehwulsterzeugenden Wirkung der Pharmaka ist ein immer h~ufiger ins Auge gefa$tes Gebiet der experimentellen Onkologie. Die Liste der potentiell carcinogenen Medikamente wurde dutch T~UHAUT (1964) zusammen- gestell~ und unter ihnen aueh das INH erws Es ist heute Mlerdings noch sehwer, die Bedeutung des INI-I in der menschliehen Careinogenese zu beurteflen,

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da diesbeziiglich bloB sporadische Angaben bekannt sind; systematische Unter- suchungen und die n5tigen epidemiologischen Studien stehen noch nicht zur Verffigung. Die bisherigen Resultate der Tierversuche mahnen ]edenfalls znr Vorsicht bezfiglich Anwendung des INtI. Besonders gef~hrlieh erscheint die INH-Chemoprophylaxe, im Laufe deter gesunden Kindern prs INtt ver- abreicht wird, da es bekannt ist, dab junge Organismen geschwulsterzeugenden Agentien gegeniiber besonders empfindlich sind.

Zusammenfassung

Die Autoren haben 34 weigen Mi~usen intraperitoneal insgesamt 400 mg/kg K6rpergewicht Hydrazin verabreicht. Zwischen dem 100. und 313. Versuchs~ag entstanden bei 13 Tieren Reticulosarkome und Leuk~mien (s. Tabelle). Die schon friiher beobachtete geschwulsterzeugende Wirkung yon Isonicothlsgure- hydrazid ist offenbar dem im Organismus sich abspaltenden Hydrazin zuzu- schreiben.

The Tumor-Inducing Action of Hydrazine

Summary The authors gave 34 white mice the total of 400 mg/kg body weight of hydra-

zine intraperitoneally. Between the 100 and 313 days 13 animals developed retieulosarcomas and leukemia (Table). The tumorigenic action of isonieotinic aeid-hydrazine observed by others apparently may be ascribed to the hydrazine released in the organism.

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Dozent Dr. J. Jcgisz Prof. Dr. J. BAn5 Dr. B. SZENDE I. Institut fi~r Pathologische Anatomic und Experimentellc Krebsforschung Medizinische Universit~t Budapest VIII, iJllSi ut 26, Ungarn