Zeitschr. f. Hygiene, Bd. 145, S. 263--275 (1958)

Aus dem Tuberkulose-Forsehungsinstitut Borstel, Institut flit experimentelle Biologie und Medizin

(Direktor: Prof. Dr. Dr. E. FRE~,~:KS~m)

t~ber die tuberkulostatische Wirksamkeit pentahetero cyclischer Carbonsiiurehydrazide

Von RUDOLF B ONICKE

(Unter technischer Mitarbeit yon E. HO~mMAN~r, H. R6t'CKE und H. ZAI~DER)

(Eingegangen am 5. September 1958)

In einer friiheren Ver6ffentlichung (B6~ICKE s) is~ bereits mitgeteilt worden, d a l das Hydrazid der Thiophen-2-carbonshure (Thenoyl-2- hydrazin) tuberkulostatische Potenzen yon hoher Spezifit~t besitzt. Thiophen-2-carbons~urehydrazid (TCH) hemmt nut Tuberkelbakterien des Typus bovinus, nicht abet Sts des Typus humanus oder St~mme anderer Arten der Gat tung l~ycobacterium. Auf die Bedeutung dieses Befundes flit die Typendifferenzierung ist in oben erw~hnter Ver6ffent- lichung eingehend hingewiesen worden. In der Zwischenzeit haben wir unsere Untersuchungen auf weitere pentacyclische Carbonsi~urehydra- zide ausgedehnt, wobei uns neben TCt t besonders Brcnzschleimsiiure- hydrazid (BSH) aufgefallen ist.

2 ! ) 9 / - C--NH--NH+ - -C- -NH--NH~

\ S / " 0

Thiophen-2- carbons~urehydrazid ~ Brenzschloims~urehydrazid ~ (Thenoyl.2-hydrazin) (Furfuroyl-2-hydrazin).

Wenn aueh die Verwendbarkeit dieser Substanzen fiir die Typen- differenzierung der Tuberkelbakterien im Vordergrund unseres Interesses stand, so interessierten daneben auch Fragen ihres Wirkungsmechanis- mus. Die chemische Verwandtsehaft der pentacyclischen Carbonsi~ure- hydrazide mib dem Isonicotins~urehydrazid l~l~t vermuten, dab ihr Wirkungsmechanismus dem des Isonicotins~urehydrazids ghnlich ist. Wir haben daher Untersuehungen fiber ihre tuberkulostatische Wirksam- keit in Gegenwart yon Isoniazid-Antagonisten sowie fiber das Bestehen yon Kreuzresistenz mi t Isoniazid durchgeffihrt. D~r(iber hinaus haben

Den Herren Dr. habil. H. OFrE, Elberfeld, und Dr.W.A. VmC~ER, Basel, sei ffir die Zurverfiigungstellung der Reinsubstanzen herzlieh gedankt.

Z. Hyg. Infekt.-Kr., Bd. 145 18

264 R. BS~ICK~:

wir geprfift, ob die bei isoniazidresistenten Var ianten der Tuberkel. bakter ien vorhandenen Stoffwechselbesonderhei~en auch bei TCH- und BSH-res is tenten Var ianten boviner Tuberkelbakter ienst / imme vorhanden sind. Uber die Ergebnisse dieser Untersuchungen soll im folgenden be- richter werden.

1. Die tuberkulostatische Wirksamkei t des Thiophen-2-carbonsiiure- hydrazids (TCII) und des Brenzsehleimsiiurehydrazids (BSIt)

Wi t haben die beiden Hydraz ide gegen eine grSl]ere Zahl yon Stiim. men der verschiedenen Mycobac ter ium-Arten und -Varianten auf festem N/ ihrboden (Eierni~hrboden nach LOWE~STEI~C-J~cs~.N) ausgetestet. Das Ergcbnis dieser Untersuchungen ist in Tab. 1 zusammengestel l t . Daraus

Tabelle I. Tuberkuloetatische Wirksamkeit yon Thiophen-2-carbonsdurehydrazid ( TCH) und Brenzschleimsdurehydrazid (BSH)

bIycobact.- Art

hominis

N~hrmedium: Eiern~hrboden nach LOWE~STEI~-JE~s~

~[erkmal

virulent virulenzgeschw'gcht avirulen~ chemoresistent

d y s g o n

eugon boris BCG

chemores. (Sin, PAS) INH-rcsistent

~xriuln

balnei

fortuitum

phlei

smegmatis

spec. photochromogen

spec. scotochromogen

Zahl der

Stiimmc

35 4 5

26

11 3

38 5 5

5

2

3

2

6

11

3finimale HemI mtrationeu in v/ml

TCH

> 25,0 > 25,0 > 25,0 > 25,0

0,1 --0,4 0,1--0,8 0,1--0,8 0,1--0,4 > 25,0

> 25,0

BSH

> 25,0 > 25,0 > 25,0 > 25,0

0,1 --0,4 0,1--0,4 0,1--0,8 0,1--0,2 > 25,0

> 25,0

> 25,0 > 25,0

> 25,0 > 25,0

> 25,0 > 25,0

> 25,0 > 25,0

> 25,0 > 25,0

> 25,0 > 25,0

kann en tnommen werden, daB beide Substanzen das gleiche sehr sehmab Wirkungsspek t rum besitzen. Eine vermehrungshemmende Wirkung be- s teht in dem yon uns geprfiften Konzentra t ionsbere ich yon 0,1--25,0y]mI nur gegen Tuberkelbakterienst/~mme des Typus bovinus, und zwar un. abh/ingig yon ihrer Virulenz, ihrer Wachstumsintensi t / i t (eugon oder dysgon) und ihrer Chemosensibilit/~t. Eine Ausnahme bilden lediglieh

Tuberkulostatische Wirksamkeit pentaheterocyclischer Carbons/iurehydrazide 265

isoniazidresistente bovine St~mme, die mi~ der Resistenz gegen Isoniazid gleichzeitig eine Resistenz gegen TCH und BSH erwerben (siehe auch Kap.3).

Die gepriiften 38 BCG-St/~mme, die aus verschiedenen L/indern Eu- mpas, Asiens, Amerikas und Australiens stammen und dort zu einem grol]en Teil fiir die Herstellung yon Impfstoffen verwendet werden, zeigen etwa die gleiche Empfindlichkeit gegen TCH und BSH wie die anderen bovinen St~mme. Dieser Befund muB neben der geringen bzw. fehlenden Nicotins//urebildung (BSNICI(Ev, 9, J~NS~N 18 u.a.) als ein weitercr Beleg ffir die genetisehe Zugeh6rigkeit der BCG-Stiimme zur Species Mycobact. bovis angesehen werden.

Die Empfindlichkeitsgrenze der bovinen Sti/mme gegen TCH und BSH liegt zwisehen 0,1 und 0,8 ?/ml. Wesentliehe Unterschiede in der Wirksamkeit der beiden Substanzen bestehen nicht. Vielleieht k6nnte man ~us den Versuchsergebnissen eine etwas grSBere Wirksamkeit des BSH vergliehen mit der des TCH ablesen. Gegen St/~mme des Typus humanus sind dagegen beide Substanzen praktisch ohne Wirksamkeit. Das gleiche gilt fiir,,~typische"Mycobacteriumst/~mme sowie fiir St//mme der Species Mycobaet. avium, balnei, fortuitum, phlei und smegmatis. Die ausschliel~liche Wirksamkeit der beiden pentacyelischen C~rbon- si~urehydrazide TCH und BSH gegen bovine Tuberkelbakterienst//mme is$ fiir die Typenbestimmung yon groBemWert, ganz besonders deswegen, weil auch yon der klassischen Form abweichende, eugon waehsende, virulenzgeschw/iehte bovine Sti~mme als Angeh6rige des Typus bovinus erkcnnbar sind.

2. Antagonisten des Thiophen-2-carbons[iurehydrazids und des Brenzschleims~iurehydrazids

In den vergangenen 6 Jahren ist eine gr5Bere Zahl yon Antagonisten des Isoniazids entdeckt worden, yon denen hier einige erwhhnt seien: H~min (F~s~va~l~ bestimmte )Ietallkomplexverbindungen des Phthalocyanins und Chlorophyllins (BS~'ICKE4,7), ce-Ketosituren (SCHAEFER 2~ Porl~ is) und verschiedene dem Isoniazid r verwandte Carbons~urehydrazide wie I~icotinsi~urehydrazid, Benzoe- saurehydrazid u. a. (ANDERSON U. Mitarb. 1, BSNICKEa,7). Besonders beachtet worden ist der Antagonismus Isoniazid/H~min. FIsn]~14,11 glaubte daraus schliel~en zu kSnnen, dal~ die I-Iemmung der Haminsynthese die Ursache fiir die tuberkulosta- tische Wirksamkeit des Isoniazids se~. Es konnte jedoch nachgcwiesen werden (BSNICKEe,a), dab der Antagonismus Isoniazid/tt~min entgegcn der Auffassung yon I~SHER auf einer im N~hrmedium, also aul]erhalb der Bakterienzelle ablaufenden chemischen Reaktion beruht, der zufolge Isoniazid im wesentlichen zu Isonicotin- s~ure oxydiert wird. Uber den Mechanismus der Reaktion haben KI~ii(~ER-T~IIE~ER la sowie K~ox u. Mitarb2 4 berichtet. Letztere nehmen an, dab das sich bildende Isoniazid-H~mochromogcn der eigentliche Katalysator der Oxydation des Isoniazids ist. Dem Antagonismus zwischen Isoniazid und bestimmten MetMlkomplex- ~erbiadungen des Chlorophyllins und Phthalocyanins diirfte ein ~hnlicher Chemis- mus zugrunde liegen. Auch der Antagonismus Isoniazid/a-Ketos~uren dfirfte im

18"

266 R. B S ~ i c ~ :

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+ + + + - I -

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�9 , x ~

wesentlichen ohne Hinzu- ziehung besonderer Funk- tionen dieser biologisch wichtigen Sguren im Stoffwechsdgeschehen der Bakterienzelle erklarbar seim ~-Ketos~urea rea- gieren sehr leicht mit Isoniazid unter Bildung der entsprechenden Hy- drazone und anschlieSen. der partieller Hydrolyse. So erkl~rt sich auoh dieser Antagonismus aus einer Inaktivierung des Isoni. azlds als Folge einer chemischen Reaktion mit dem Antagonisten.

Ganz anders liegen die VerhaltIfiSsc beim Antagonismus Isoni. az id / Nico~insgurehy- drazid. Hier siad die obigen Erkl~rungen nicht anwendbar. Der Antagonismus muB vie lmehr als echter biologischer Antag0- nismus yore kompetiti- yea Typ angcsprochen werden.

Von den yon uns durchgeffihrten Unter. suchungen iiber die Be. einflul~barkeit der tu. bcrkulostatischen Wir- kung des TCH und BSH durch die gr nannten Isoniazid-Ant. agonisten geben wit in den Tab.2a und 2b einige charakteristische Ergebnisse wieder, di0 nur einen Ausschnitt tier Gesamtergebnisse darstellen. Die beidea

Tuberkulostatische Wirksamkeit pentaheterocyclischer Carbonsi~urehydrazide 267

Tabellen enthalten Ver- suohsergebnisse fiber die Wirkungsminde- ~ rung des Thiophen-2- "~ "~ carbons~urehydrazids ~ in Gegenwai~ verschie- ~ dener Konzentratio- ~ "~ hen yon Na-Pyruvat, .~ Nicotins~urehydrazid, ~ .~ H~imin und Cobalt- *~ o ~ Phthalocyanin. Mit ~ r162 Brenzsehleims~urehy- ~ ;~ drazid wurden analoge ~ Ergebnisse erzielt, wes- ~ ~ wegen wir uns auf die ~ Wiedergabe tier mit .~ =~ TCtt erhaltenen Er- gebnisse besehriinken. ~ Als Testst//mme dien- ~" ten der eugon wach- ~:~ sende bovine St~mm ,,Vallde" (Tab. 2a) und der dysgon wach- sende Stamm ,,~reese" ~ I (Tab. 2b). Wie aus ~

-o den beiden tabella- rischen Zusammen- stellungen zu ersehen .~ ist, isb die tuberkulo- statische Wirksamkeit i v0n TCH in Gegenwart .~ yon H~min und Co- ~- Phthalocyanin prak- tisch aufgehoben. Auch in Gegenwart yon Na- Pyruvat und Nicotin- ~ .~ s~iurehydrazid ist eine "~ Wirksamkeitsminde- ~ ~ rungzuerkennen, wenn ~ ~ auch nur in geringem =~ ~ MaBe. Es besgeht somit bezfiglieh ihrer Ant- ~ 2 2 agonisierbarkeit eine

+ + ++

§ + § 2 4 7 § + §

§

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§ § § 2 4 7 § 2 4 7

§

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§ + + + I i I I i + + + + + +

~ § § I1 ! l l + + + + +

6

268 R . B S N I C K E :

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+ - i - + - t - + + +

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+ + + + -~ +

+ + + § ++++

§ + ++ + + § 11 ++ +++

I ++ -t- + + + + + A- -t-

+ + +

-4- + § + + + + § +

++; ++ + + + + +

-b + + § ~

§ A- + § § §

+ + P a r a l l e l e zwi schen dem

+ + + p e n t a c y c i i s e h e n Car- + § b o n s / / u r e h y d r a z i d TCH

+ + u n d d e m hexaeycli-

s c h e n Carbons/iure- + § h y d r a z i d Isoniazid.

+ + AUerd ings i s t de r Ant. + + a g o n i s m u s zwischen

T C H u n d Nicotin-

+ + s /~urehydraz id nicht

+ + s o ausgepr/s wie der Zwischen I s o n i a z i d uad

+ + N i e o t i n s / i u r e h y d r a z i d . + + +

+ + ] )as d f i r f t e n i c h t zuletzt

a u f die r e l a t i v grolle

+ + E m p f i n d l i e h k e i t bo- + + v i n e r St /~mme gegen

d i e s e n Antagonis ten

+ + zu r f i ckzu f f ih ren sein,

+ + d ie d ie Austestung a u s r e i e h e n d hoher

+ + K o n z e n t r a t i o n e n des + + A n t a g o n i s t e n n ieh t er-

l a u b t u n d d a h e r nut

+ + d e n antagonis t i sehen + - ~ +

�9 + + E f f e k t verh/~ltnismi~Big

§ + n i e d r i g e r Konzentra-

+ + + t i o n e n s i c h t b a r werden

+ + l~Bt.

3. Besteht Kreuz- resistenz zwischen

Isoniazid, Thiophen-2. earbons~iurehydrazld

u n d Brenzseh le im- s i iurehydraz id?

F f i r d ie Versuche w u r d e n d ie bovinen

St /~mme ,,Freese",

B C G 7 (1VIexico) und

B C G 12 (Philadelphia)

sowie d ie zugehSrigen

I N H - , T C H - u n d BSH-

r e s i s t e n t e n Varianten

Tuberkulostatisehe "Wirksamkeit pentaheteroeycliseher Carbonsaurehydrazide 269

verwendet. Sie sind in den tabellarischen Zusammenstellungen der Versuehsergebnisse mit INH-r. , TCH-r. bzw. BSH-r. bezeichnet. Die Resistenzziichtung erfolgte durch Passagen auf festen Ni~hrb6den (Eiern~hrboden naeh L6WE~ST~I~-JENSEN), denen die Hydrazide in verschieden hoher Konzentrat ion zugesetzt waren (100 ~, bis 0,02 ~/ml in fallenden Zweierpotenzen ffir Isoniazid und 100~ bis 0,1 ~,/ml fiir TCH und BSH). Urn die Resistenzentwicklung zu besehleunigen, wurden relativ gro~e Beimpfungsmengen gew~hlt und die Kulti- vierungszeit z wisehen den einzelnen Passagen auf 5 - -7 Woehen aus- gedehnt. Die Resistenzentwicklung der3 St~mme gegen Isoniazidund des dysgon wachsenden bovinen Stammes ,,Freese" gegen TCH und B S H erfolgte stufenweise. 3 - -5 Passagen waren notwendig, um gegen 100 y /m| resistente Varianten zu erhalten. Demgegeniiber geniigte bei den BCG- Stiimmen zur Resistenzentwicklung gegen 100 ? TCH bzw. 100 ~, BSH/ml 1 Passage. Daraus kann gesehlossen werden, dal3 die Resistenz gegen pentacyclisehe Carbons~urehydrazide bei diesen Sti~mmen dureh einen einzigen ~uta t ionsschr i t t erworben wird.

Die Ergebnisse der Austestungen der 3 St~mme und der zugehSrigen INH-, TCI-I- und BSH-resistenten Varianten gegen I N H , TCH und BSH im tuberkulostatischen Versuch sind in Tab. 3 zusammengestellt. Die Ausgangsstiimme sind gegen die 3 Tuberkulostatica voll sensibel. Die isoniazidresistenten Varianten sind nieht nur gegen Isoniazid, sondern aueh gegen TCH und B S t t resistent, wie auch die TCH-resistenten Va- rianten gegen Isoniazid und B S H und sehlieBlich die BSH-resistenten Varianten gegen Isoniazid und TCH resistent sind. Es besteht demnaeh zwisehen diesen 3 Substanzen Kreuzresistenz, was einen gleichen odor zum mindesten einen nab verwandten Wirkungsmeehanismus wahr- scheinlich maeht.

4. Stoffwechselbesonderheiten TCH- und BSH-resistenter Varianten des Typus bovinus

a) Katalaee. Seitdem MIDDLEBROOK 17 1954 darfiber berichtet hat, dal~ bei Tuberkelbakterien Resistenz gegen Isoniazid mit dem Verlust der K~tMaseaktivit~t gekoppelt ist, sind im Sehrifttum fiber diese Stoffwechselbesonderheit zahlreiche VerSffentlichungen erschienen. Nach BSNIcKE6, 7 besteht die Kopplung zwisehen Isoniazidresistenz und Katalasenegativitat nur bei humanen und bovinen Tuberkel- bakterien, nicht aber bei anderen Arten der Gattung Myeobacterium. Sic muff daher als eine eharakteristische Besonderheit aller AngehSrigen der Species Myco- bact. tuberculosis anges~hen werden und erm6glieht damit eine sichere Unter- scheidung eehter (,,typischer") Tuberkelbakterien yon saprophyt~ren, avi~ren und den sogenannten ,,a~ypisehen" Myeobakterien.

Die zwisehen INH, TCH und B S H bestehende Kreuzresistenz l~flt yermuten, dab auch TCH- und BSH-resistente Varianten boviner Sti~mme wie isoniazidresistente Sti~mme katalasenegativ sind. Die Ergebnisse diesbezfiglicher Versuche mit den bovinen Stiimmen ,,Freese", , ,Brandt"

270 R. BDNICKE :

und BCG 18 sowie den zugehSrigen INH- , TCH- und BSH-resistenten Var ianten sind in Tab. 4 zusammengestel l t . Daraus geht hervor, dab ent- sprechend den Erwar tungen nicht nur Resistenz gegen Isoniazid, sondern auch gegen TCH und B S H zum Ver]ust der Katalaseaktivit i~t fiihrt. Die fehlende Katalaseakt ivi t / i t der gegen 100 7 TCH und 1007 BSH/ml resistent geziichteten bovinen Sti imme konn~e sowohl im Objekttr/iger- test als auch im W~rburg-Test (manometrische Methode) nachgewiesen werden.

Tabelle 4. Katalasea~ivit~it, Nicotirusdurebildung und Salicylate]]e]ct bei ehemo. se~iblen und in vitro gegen INH, TCH und BSH resistent gezi~ehteten Stdmmen der

,~pecles Mycobact. boris Resistenz der resistent~n Varianten: ~ = 100 y/ml; TCH = 100 7//ml; BSI~

I00 7/ml; Bestimmung der Katalaseaktivit~t und des Salieylateffektes nach B61~ICKET; chemischer Naehweis der Nicotinsiturebfldung nach B51~-ICKV. u. LISBOA 9

,,Freese"

,,Brandt"

)Iycobac~. bovis Stamm

BOG 18 (Madras)

Katalaseaktivit~tt I

Resistenz- I Warburg-Test I Nicotin- ziichtung [Objekt- ] s/iure- in vitro I tr:dger- - - I bildung

gegen I test I [ 3,2rag 1,6mg[

pOs. pos. I negativ INH neg. neg. I negativ TCH neg. neg. I negativ BSH neg. neg. negativ

pos. po negativ INH neg. ne negativ TCH neg; ne negativ BSH neg. ne negativ

pos. pos. po negativ INH neg. neg. ne negativ TCH neg. neg. ne negativ BSH neg. neg. ne negativ

Salicylateffek~ Atmungs- steigerung inProzent

mi~ ohne INK INK

0,01 a/,

660/0 5~ 59% 61% 62~ 56%

980/0 17% 830/0 800/0 880/0 940/0

890/0 360/0 870/0 81~ 900/0 720/0

b) Salicylateffekt. Die atmungsst imul ierende Wirkung des Na-Sali- cyl~ts (S~licy]ateffekt) wird bei isoniazidsensiblen Tuberkclb~kterien- st '~mmen in Gegenwart yon Isoniazid mehr oder weniger s tark gehemm~ (POP:E 19, BONICKET). Bei isoniazidresistenten Var ianten dieser St/~mme erfolgt dagcgcn durch Isoniazid keine H e m m u n g des Salicylateffektes. So bctr/igt, wie aus Tab. 4 hervorgeht , die durch Salicylat bewirkte At. mungsste igerung bei dem sensiblen S t~mm ,,Freese" unter den gew/ihlten Versuchsbedingungen in Abwesenheit von Isoniazid 66~ bei Anwesen. heit yon Isoniazid in der Konzent ru t ion yon 100 ~,/ml dagegen nur 5~ Bei dem sensiblen 8 t a m m , ,Brandt" lauten die entsprechenden Werte 98~ ohne Isoniazid gegeniiber 17~ bei Anwesenheit von Isoniazid und

Tuberkolostatische Wirksamkeit pentaheterocyclischer Carbonsi~urehydrazide 271

bei dem sensiblen S tamm BCG 18 890/0 bzw. 360/0 . Es ist also bei diesen St/immen eine eindeutige Hemmung des Salicylateffektes in Gegenwart yon Isoniazid festzustellen. Bei den zugeh6rigen isoniazidresistenten Varianten ist dagegen Isoniazid ohne Wirkung auf den Salicylateffekt. Das Ausma~ der Atm~ngssteigerung erreicht bei"Zt~$atz yon Isoniazid die gleiehen prozentualen Werte wie bei Abwesenheit yon Isoniazid. Interessant ist, dal~ auch die TCtI-resistenten Varianten einen gegen I N t t resistenten Salieylateffekt besitzen, dab also auch bezfiglich dieser Stoff- wechselleistung die TCH-resistenten Varianten die gleiehe Besonderheit aufweisen wie die :[NH-resistenten Varianten.

c) Nicotins~iurebildung. Humane und bovine Tuberkelbakterien unter- seheiden sich in ihrem VermSgen zur Nicotins~urebildung (KoNNolS). Wi/hrend St/imme des Typus humanus verh/iltnismiil]ig groI3e ]~[engen dieses Vitamins bilden, die im N/ihrmedium in einfaeher Weise mit che- mischen Methoden nachweisbar sind, bilden St/imme des Typus bovinus nut sehr kleine Mengen lqicotins/iure, die mit diesen Methoden nieht oder nur sehwach sichtbar gemaeht werden kSnnen (BSNICKE U. LISBOAg). Da bovine St/imme nach Resistenzziichtung gegen TCt t bzw. BSH be- zfiglich ihrer Empfindliehkeit gegen diese Substanzen die Eigenschaft humaner St~/mme angenommen haben, w/ire durchaus denkbar, dal3 sich damit auch in anderen Stoffwechselleistungen ein Wandel vom Typus bovinns zum Typus humanus vollzieht. Wir prfiften daher in ver- gleichenden Versuchen die Nieotins/iurebildung der in Tab. 4 aufgefiihrten bovinen St/imme nach der yon B6~ICKE U, LISBOA 9 angegebenen Me- thode, konnten aber keinen Unterschied feststellen, Weder im N/ihr- medium der sensiblen Ausgangsst/imme noch im ~N/ihrmedium der resi- stenten Varianten lieB sieh mit den verwendeten chemischen Methoden Nicotins/iure nachweisen. Bei bovinen Sti/mmen ist demnaeh Resistenz gegen TCH oder BSH nicht mi~ erh6hter Nicotinsi/urebildung gekoppelt.

5. Diskussion derVersuchsergebnisse Es ist schon yon jeher, ganz besonders aber seit Einffihrung des

Isoniazids in die Chemotherapie der Tuberkulose als ein grofler Mangel empfunden worden, dab die in der bakteriologischen Praxis bekannten und gebr/iuchliehen Verfahren zur Typendifferenzierung der Tuberkel- bakterien - - Prfifung der Virulenz bei Meerschweinchen und Kaninchen, Prfifung der Wachstumsintensit/ i t (eugon, dysgon) und der Pigmentie- rung - - in vielen F/illen eine einwandfreie Diagnose nieht gew~hrleisten. I)iese Verfahren mfissen iiberall da versagen, wo die zu typisierenden Tuberkelbakterienst/~mme yon der ,,klassischen" Form abweiehende Eigenschaften besitzen. Der Typus bovinus in seiner ,,klassischen" Form w/ichst zwar dysgon und ist ffir 5~eersehweinchen und Kaninchen hoch- virulent. Es daf t aber nieht fibersehen werden, dab es auch m/ii~ig dysgon

272 R. BOY~ICKE:

oder eugon . wachsende bovine S t / imme g ib t u n d dab gelegent l ich auch S t / imme m i t mehr oder weniger geminde r t e r Virulenz v o r k o m m e n k6nnen. BCG-St/~mme und_ eugon wachsende, s t a rk vi rulenzgeschw/ichte alte

Tabelle 5. Formenmannig]altigkeit bei Tuberkelbakterien des Tytnts humanus und bovinus (nach Hauduroy 1~)

Wachs tum Typen ~uf glycerinhalt igen ~'/ihr- Virulenz

medien

Typus humanus, eugon gutes Wachstum mit 0,01 mg i.v. infizierte (klassiseher Typ) Kalfinehen sterben spi~ter als

60 Tage nach der Infektion

Typus humanus, schleehtes Wachstum mit 0,01 mg i.v. infizierte dysgon Kaninehen sterben sp/iter als

60Tage nach der Infektion

gutes Wachstum Typus humanus, virulenzgeschw/~cht, eugon

Typus humanus, virulenzgesehw~eht, dysgon

Typus bovinus (klassischer Typ)

Typus bovinus, eugon

schlechtesWachstum

dysgon, kein Pigment

Wachstum besser als der klassische T)~pus bovinus, weniger gut als der Typus huma- n u s

mit 0,01 mg i.v. infizierte Kaninehen iiberleben langer als die mit normal virulenten St/immen infizierten Kanin- e h e n

mit 0,01 rag i.v. infizierte Kaninehen iiberleben l~tnger als die mit normal virulenten Sti~mmen infizierten Kanin- ninehen

sehr virulent fiir das Meer- schweinchen, i.v. Infektion roD. 0,01 mg beim Kaninchen fiihrt zum Tod in weniger als 60 Tagen

wie der klassische Typus bovinus

Typus bovinus, eugon, wie Typus bovinus, etwa wie die des klassischen virulenzgeschw/~eht eugon Typus humanus

Typus bovinus, dysgon, virulenzgesehw/icht

wie der klassische Typus bovinus

wie beim Typus bovinus, eugor/, virulenzgeschwacht

Laborst /~mme des T y p u s bov inus s t e l l e n hierbei ledigl ich Extremf/flIe dar . Ana loge Abweichungen yon der k lass ischen F o r m s ind auch beim T y p u s h u m a n u s beschr ieben worden. E i n e n E inb l i ck in die Vielfalt der mSgl ichen F o r m e n bei den b e i d e n T y p e n g ib t die in Tab. 5 wiedergegebene Zusammens te l lung , wie sie 1947 yon ttAVDU~tOY 13 ver6ffent l icht worden ist.

Tuberkulostatische Wirksamkeit pentaheterocyclischer Carbons/iurehydrazide 273

Ganz besonders schwierig wird die Typendifferenzierung bei isoniazid- resistenten Varianten der beiden Typen. Da Resistenz gegen Isoniazid durchweg mit Virulenzsehw//chung gegenfiber Meerschweinehen und Kaninehen gekoppelt ist, verliert tier Tierversueh bei diesen St/~mmen seinen differentialdiagnostischen Weft. Ebenfalls fragwfirdig kann die Typendiagnose bei diesen St/~mmen werden, wenn hierffir kulturelle bierkmale herangezogen werden. Es kommen n/~mlich gelegentlich resi- stente St/~mme des Typus humanus vor, deren Waehstum derart ge- sch/idigt ist, dab sie wie bovine St/~mme dysgon wachsen.

Es ist bei dieser Sachlage der Wunseh naeh neuen Methoden zur Typendifferenzierung nut zu verst~indlieh. So hat K o ~ o 15 festgestellt, daI] innerhalb der Gattung Mycobaete,4um humane Tuberkelbakterien durehBildung verhs gro$er MengenNicotins/~ure ausgezeichnet sind. Alle anderen Arten tier Gattung 5~ycobaeterium bilden so geringe Mengen, da$ sie mit den bekannten ehemisehen Methoden nieht oder nut wenig siehtbar gemaeht werden kSnnen. Ko~Ir 1~ hat die KSnig-Reaktion (BrCbT und Anilin) empfohlen, die abet wegen der Giftigkeit des fliich- tigen BrCN nut unter dem Abzug ausgeffihrt werden kann un4 daher kaum Eingang in die bakteriologisehe Praxis finden diirfte. Die yon B6~ICK~ u. LISBOA 9 empfohlenen chemischen Veffahren mit KCI~ und Chloramin T bzw. KCN, Chloramin T und Barbiturs/~ure besitzen diese Nachteile nicht. Sie kSnnen auch in einfach ausgeriisteten bakteriolo- gischen Laboratorien ausgeffihrt werden.

Mit den in dieser Arbeit mitgeteilten Ergebnissen, naeh denen die pentaeyclisehen Carbons/~urehydrazide Thiophen-2-carbons/iurehyd~'azid (TCH) und Brenzsehleims/~urehydrazid (BSH) eine ausschlielMieh gegen St/imme des Typus bovinus, nicht abet gegen St/~mme des Typus humanus gelJchtete tuberkulostatisehe Wirksamkeit besitzen, ist uns eine weitere MSglichkeit zur Typendifferenzierung in die Hand gegeben. Die Austestung eines zu typisierenden Stammes gegen TCH und BSH im tuberkulosta- tischen Versueh gestattet eine Aussage fiber seine ZugehSrigkeit zum Typus bovinus oder zum Typus humanus. Fiir routinem/~13ige Bestim- mungen wiirde es genfigen, wenn festgestellt wird, ob die zu typisierenden Tuberkelbakterienst/~mme auf den gebriiuehliehen festen N/~hrbSden (Eiern~hrboden naeh L5WE~STmN-J~.~S~ z.B.) in Gegenwart yon i0 7 TCH oder BSH/ml Waehstum zeigen oder nicht. Siehtbare Ver- mehrung wfirde ffir dan Typus humanus spreehen, ausbleibende Ver- mehrung ffir den Typus bovinus. Der Test gilt sowohl ffir virulente als auch fiir virulenzgeschw/ichte St/~mme,~ fiir eugon wachsende und dysgon wachsende, fiir ehemosensible und resistente Stihnme. Nieht anwendbar ist der Test wegen der bestehenden Kreuzresistenz zwischen INtt und TCH bzw. BSH bei isoniazidresistenten bovinen St//mmen. Sie erscheinen in dem Test als AngehSrige des .Typus humanus.

274 R. BSNICKE :

Die zum Teil starke Aktivit~itsminderung der beiden pentacyclischen Carbons~urehydr~zide in Gegenwart der Isoniazid-Antagonisten H~min, Co-Phthalocyanin, Na-Pyruvat und Nieotins~urehydrazid ist, was die 3 erstgenannten Antagonisben anbelangt, nicht sonderlich iiberraschend. Sie resultiert aus der grol]en Reaktionsf~higkeit dieser Antagonistcn mi~ allen Carbons~urehydraziden, wobei im wesentliehen die tuberkulostatisch unwirksamen Carbons~uren entstehen, im vorliegenden Fall also Thio. phen-2-carbonss bzw. Brenzschleims~ure. Auf den Antagonismus zwischen TCH bzw. BSH und Nicotinsiiurehydrazid sind diese chemischen Erkl~1~ngen night &nwendbar. Dieser Antagonismus macht wahrsehein- lich, dat~ das hexacyclische Carbons~urehydrazid IN H und die pent~- eyclischen Carbonsiiurehydrazide TCH und BSH an der gleichen Stelle oder zum mindesten an einer nah verwandten Stelle in tier Tuberkel- bakterienzelle angreifen, ttierffir sprieht aueh die Kreuzresistenz, die zwischen INH, TCH u n d B S H besteht und nicht nut ffir dieVermehrungs- hemmung zutrifft, sondern auch ffir die Hemmung des Salieylateffektes. Vor allem ~ber spricht hierffir die Gleiehheit einiger Stoffwechselbesonder- heiten INtt- , TCH- und BSH-resistenter Varianten. So ist z. B. Resistenz gegen TCH bzw. BSH wie gegen IN t t mit dem Verlust der Katalase- aktivit~t gekoppelt. Wie INtt-rGsistente Tuberkelbakterienst~mme so sind auch TCH oder BSH-resistente bovine St~mme katalasenegativ. Warum trotz dieser ~bereinst immungen TCH und BSH ausschlieBlich gegen bovine und night gegen humane Tuberkelbakteriensts wirk- sam sind, Isoniazid uber gegen bovine und humane St~mme, ist nur schwer erkl~rbar. Das vorliegende experimentelle Material reicht fiir eine bfindige Erkl~rung nicht aus.

Zusammenfassung Die tuberkulostatiseheWirksamkeit der pentaeyc|ischen Carbons~ure-

hydrazide Thiophen-2-carbons~urehydrazid (TCH) und Brenzschleim- s~urehydrazid (BSH) wird an einer grSl3eren Zahl von Sts der ver. schiedenen Arten und Varianten der Gattung Myeobacterium gepriift und dabei werden folgende Ergebnisse erzielt :

1. Dureh TCH und BSH werdcn nur Tuberkelbakterienst~mme des Typus bovinus gehemmt, nieht dagegen St~mme des Typus humanus oder anderer Mycobaeterium-Arten (Mycobaet. avium, balnei, fortuitum, phlei, smegmatis und ,,atypisehe" Mycobakterien). Die bei bovinen Sts zur absoluten Vermehrungshemmung erforderliehen TCtt- und BSH-Mindestkonzentrationen liegen zwisehen 0,1 und 0,8 ~/ml, Die Bedeutung der Wirkungsspezifit~t yon TCH und BSH ffir die Typen- differenzierung wird diskutie~%

2. In Gegenwart von Isoniazid-Antagonisten wie H/~min, Co-Phthal0- cyanin, Na-Pyruvat und Nicotins~urehydrazid erfolgt auch eine Wirk. samkeitsminderung des TCH und BSH.

Tuberkulostatische Wirksamkei t pentaheterocyclischer Carbons~urehydrazide 275

3. Z w i s c h e n I N H , T C H u n d B S H b e s t e h t K r e u z r e s i s t e n z . Sic b e t r i f f t

nich~ n u r d ie V e r m e h r u n g s h e m m u n g , s o n d e r n a u c h d ie H e m m u n g d e s

Sa l i cy l a t e f f ek t e s .

4. T C H - u n d B S H - r e s i s t e n t e V a r i a n t e n b o v i n e r T u b e r k e l b a k t e r i e n -

s t i~mme s i n d wie i s o n i a z i d r e s i s t e n t e V a r i a n t e n k a t a l a s e n e g a t i v .

5. M i t d e r R e s i s t e n z g e g e n T C t t u n d B S t t i s t n i e h t e r h S h t e N i e o t i n -

s ~ u r e b i l d u n g g e k o p p e l t .

L i t e r a t u r

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Dr. RUDOLF B6~IOKE, Tuberkulose-Forschungsinst i tut Borstel, Borstel fiber Bad Oldesloe