Untersuchungen zur Aminosäureimbalanz

Jg. 85, t~eft ls K. L~G und W; KIEeKEBvsem Untersuchungen zur Aminos~ureimbalanz 905 15. September 1957 . . . . . . . . . .

aus dem sieh vorl~ufig noch keine SchluBfolgerungen ziehen lassen. Hier mfissen weitere F/file gesammelt werden, ehe n/ihere Aussagen mSgIich sind und sieh insbesondere Beziehungen zu ~ ~nderen Zellbest.and- teilen bzw. den beschriebenen virus/~hnlichen Par~ikeln naehweisen lassen. Wir sind derzei t am ehesten der Meimmg, dab es sieh um cin Pigment handelt.

~renn wir noeh zum AbschluB kurz auf die MI- gemeinen Zellver/~nderungen eingehen, die ~dr im Ab- lauf der Hepat i t iden beobaehten konnten, so ersehei- hen uns die folgenden Punkte bemerkenswert. Der Kern der Leberzellen bleibt auch bei weitgehender Seh~digung des Cytoplasmas morphologisch v511ig intakt, ein Hinweis, dab der Angriffspunkt der Virus- infektion auf die EiweiBsynthese vorwiegend oder aus- schlieBIich im Cytoplasma liegen dfirite. Mit dem Ein- t r i t t des zellpathotogischen Prozesses kommt es sehr bald zum Sehwinden des Ergastoplasmas. Dies ist offenbar der morphologische Ausdruck, dab die Zelle ihrer Funktion als Produzent spezifischer EiweiB- kSrper nicht mehr nachkommen kann ~. Gleiehzeitig dfirfte der Verlust der I rmenstruktur und die t Iomo- genisierung der Mitochondrien mit sehweren StSrungen der enzymatischen Zellt/itigkeit in Zusammenhang stehen.

Auch bei tier menschliehen Hepati t is l~,Bt sieh, ebenso wie bei experimentellen Lebersch/idigungen an der Ragte, keine Ausbildung yon sog. Dissgsehen R/~u- men n~ehweisen. Der Begriff und die an ihn gekniipf- ten pathogenetisehen SchluBfolgerungen bei der I tepa-

titis dfirften einer Revision f/illig sein. Die prim/~re Zellsch&digung effolgt durch das selektiv epithelio- trope Virus.

Zusammen/assung. Bei allen untersuehten :F~,iIen yon florider Serumhepatit is (akute nnd chronische) lieBen sich elektronenmikroskopisch in vielen Leber- ze!len charakteristische 420---580A messende Partikeln im Cytoplasma spezifiseh n achweisen. In einigen l~/~l- len k~men aueh eigenartige Einschliisse yon 1500 bis 2400 ]r Durchmesser zur Darstellung, die am ehesten Degenerationsprodukten (Pigment ?) entsprechen drift- ten. DaM Ergebnis bei wahrseheinlicimn H.e.-F/illen is% mSglieherweise dureh nieht gesicherte ]~tiologie und durch zu kleines Material, uneinheitlieh. Wahr- scheinlich besteht jedoch kein Unterschied gegentiber der SH. Die Bedeutung dieser Befunde, insbesondere in bezug auf die Virus/~tiologie, sowie die submikro- skopisehen Ver/inderungen der einzelnen Zellorganellen im Verlaufe der Erkrankung werden besprochen.

Literatur. ~ BECK~aX~, K.: In ttandbueh der inneren Medizin, Bd, 3. Berlin: Springer 1953, - - H~gv~,~s, W.P., and J. 1~. PA~L: In T. M. R~VEgS, Viral and rickettsial in- fections of man. London: J,B. Lippincott Company 1952. - -

EssEx, K. W., "u. A: LE~BKE: Klin. Wschr. 1949, 749. - - Mo~o~, C., S.-A. E~so~¢, H. M. ROSE and D. It. HOOF~E:

J. of Exper, Med. 1O0, 195, 301 (1954). - - ~ BEtCNHAI~D, W.: ~n. Wschr. 1957, 251. - - ~ BRAUNSTEIN]~R, H . , K. F]~L- L~CGE~ U. F. PAK]~SC~: Klin. ~sehr. 1953, 357. - - ~ B~v~- STm~Er,, H., K. Fm.z~¢Fa~ u. F. P~Ese~: UnverSffentlichte B e o b a c h t u n g . - - 7 BRAUNSTELNER, H . , K . FELLINGER U. F. PAKESCg: Blood 10, 650 (1955); 12, 278 (1957).

UNTERSUCHUNGEN ZUR AMINOSAUREIMBALA57Z Y o n

X. LANG und W. IrAECKEBUSCK Aus dem Physiologisch-Cbemts0hen Inst i tut der Johannes-Gutenberg-Universit~t l~ainz/Direktor : Prof. Dr. Dr. K. LANG)

Die Verwendung yon Aminos/~uren zur Anreiche- rung yon Proteinen minderer biologischer Wertigkeit wirft einige ern~hrungsphysiologisehe Fragen auf: 1. Die Frage nach einer eventuellen toxischen Wirknng yon D-Aminos/mren, wenn zur Anreicherung racemi- sche Aminos~uren verwendet werden. 2. Die ~rage nach eventuellen Aminos/~ureimbM~nzen.

Die bisherigen Untersuchungen haben keinen AnhMtspunkt dafdir erbraeh% dab D-Aminosiiuren spezifisehe toxische Wirkungen entfalten, es sei denn im Sinne der Amiuos~ureimbalanz.

Eine wesenttich grSBere Bedeutnng f /b das 1%oblem der Anreichertmg yon Lebensmitteln mi t Amino- s/~uren hat der Fragekomplex der Aminosgureimbalanz. Die bisher vorliegenden, experimentellen Erfahrungen haben ergeben, dab bei der Zufuhr yon Aminos/~uren best immte gegenseitige Relationen derselben ein- gehalten werden mtissen. St/irkere Abweichungen yon diesen Relationen, also Aminos/iureimbalanzen, ver- ursachen StSrungen im Proteinstoffwechsel, die sich im Tierversuch in Waehstumsverz6gerungen junger Tiere zu erkennen geben, die sieh aber auch noch in anderer Weise auswirken kSrmen. Ein h/~ufig in diesem Zusammenhange beobaehtetes Symptom ist die Leberverfettung. Offensich£]ich gibt es ver- schiedene Mechanismen, durch die Aminos~ure- imbManzen wirksam werden k6nnen:

i. Dutch Vermehrung der Zufuhr der in erster Linie die biologische Wertigkeit der Nahrungsproteine

Klin. Wschr., 35. Jahrg .

bei einer eiweiBm~Big nngfinstigen Di~t begrenzenden Aminosi~ure kann pl5tzlich ein Mangel der in zweiter Linie limitierenden Aminos~ure manifest werden. Denn durch den Zusatz der ersten Aminos~ure wird der ProteinstoHwechsel auf ein hSheres Niveau gehoben.

2. Ein ~berscbuB an einer Aminos~ure kann so grebe Mengen eines anderen Nahrungsfaktors (etwa eines ]~-Vitamins) beanspruchen, dab dessen Menge nicht mehr ausreichend ist.

3. Durch Zugabe eines ~berschusses an einer einzelnen Aminosiiure kann durch die dadurch erzeugten Antagonismen und Konkurrenzen die Verwertung der anderen, an ~md fiir sich in ausreichenden Mengen vor- handenen Aminos~uren so verschlechter~ werden, dab StSrungen des Proteinstoffwechsels hervorgerufen werden. Beispiele h i e r f~ erbringt die vorliegende Arbeit.

Die meisten Untersuchungen fiber Aminosgure- imbalanzen wurden nut in kurz]ristigen Versuehen durchgefiihrt und betrafen im wesentlichen die Haupt- waehstumsperiode junger Tiere. Wir haben daher einen langfristigen, sieh auf 7 Generationen yon Rat ten erstreekenden Versueh unternommen, um ~ueh noch etwaige anderweitige Auswirkungen der Aminos&ureimbalanz, etwa auf Lebensdauer und FortpfIanzungs- f~higkeit, zu erfassen. Wir haben dabei eine Ver- suchsanordnung gew/~hlt, bei der den T]eren eine optimale Basaldi/~t verabreicht wurde, um festzu:

60a

stellen, ob sich AminosgureimbManzen auch unter diesen Umstgnden auswirken. Die Aminos~urezulage wurde bewuBt hoch gew~hlt, da uns das Problem der Aminos~ureimbalanz interessierte und nieht beab- sichtigt war, einen Beitrag zur Aminos~urenanreiche- rung zu liefern.

Methodisches. Die Digt bestand aus 61% Weizen- sehrot, 36% Vollmflehpulver, 2% Torula-Hefe ge- mahlen (sie wurde erst bei Beginn der 2. Generation zugefiittert), 1% racemischer Aminosgure, 2 Tropfen Lebertran/Tier/Tag ~md einmal wSchentlieh Leber- kochsaft (1 Tell Leber wurde ira Starmix zerkIeinert,

Tabelle 1 Gewichtszunahmen der l~I~nnchen in den ers£en 12 Versuchswochen.

Me~hio- Kontrol le Tryp tophan n in . Lys in

G ~ n e - [ rat io- Versuch~swochen

I. in 4 t¥ochen in 8 ~Vochen in 12 Wochen

II. in 4~rochen in 8 V~ochen in 12 Wochen

III . in 4Wochen in 8 Woohen in 12 Wochen

IV. in 4Wochen in 8 Wochen in 12 Wochen

V. in 4Wochen in 8 Woohen in 12 Wochen

VI. in 4Wochen in 8 Wochen in 12 Woehen

VII. in 4Wochen in 8 Wochen in 12 Wochen

Valin I .........

81± 2,0 162:~ 5,8 218± 5,7

1074- 3,1 175± 5,9 165± 8,0 94± 2,8

179± 5,7 221± 5,7

84± 3,3 152± 6,6 200± 7,5 76± 3,7

141± 3,O 213=k 8,0 63± 5,1

133± 4,4 226± 3,7

77± 5,7 164=k 6,6 236±10,5

74± 167± i 223±

91-~ : 172± , 183± 7 2 ± .

145±: 161=t=1 79:~ :

143±, 204±

137± 190± 52±

107± 195± 60±

121±1 212±

906 K. L A ~ und W. KIECKEBUSCH: Untersuchungen zur Aminos~ureimbalanz Klinische Wochenschrif$

die Weibchen naeh der ersten Paarung nicht, wurden sie zum zweiten ~ a l gepaart, um zu prfifen, ob Sterili- t g t oder VerzSgerung der Geschlechtsreife vorliegt. Die Weibchen wurden nach der Paarung in groBe Einzelk~fige mit Torfstreu gesetzt, in denen sie bis zum Absetzeu der Jungen blieben, um ein unbeein- flugtes Aufziehen der Jungen zu gewghrleisten. Die Atffzueht der Wfirfe wurde tgglieh beobachtet und die Toten entfernt.

Der EinfluB der Ffit ternng yon racemischen Aminos~uren auf das Lebensalter wurde an der 1., 2., 3. und 4. Generation ausgewertet und die Todes-

ursaehe dutch Sektion soweit ~de mSglich fest- gestell t .

Die Bestimmung der Leucin Gemisch Aktivi tgt der D-Amino-

I ....... sgureoxydase erfolgte 98~ 4,4 84± 4,0 manometrisch entspre-

174~ 6,6 166± 6,5 chend den Vorsehriften 2451 5,4 212± 7,7 vonB~ToN(CoLowIcK-

9 2 ~ 1,9 116~ 3,6 KAPLAN : )[ethods in 183=t= 7,8 159± 4,7 Enzymology, Band I L 193± 9,9 153~ 5,9

New York 1955). 90=k 5,5 85=k 2,0 Zur Ermit t lung der

170~ 6,6 124± 7,6 218~ 8,8 204=3= 5,7 Aminosgure-Aussehei- 63=k 2,4 80=k 2,0 dung ira Ha rn diente die

131~= 5,6 124=k 7,6 t i t r imetr ischeCarboxyl- 200=t=_ 9,3 204± 5,4 C-Best immungnachvA~ 59:~= 6,3 55=k 3,2 SLYKE, FADYEN and

100± 7,4 103± 4,0 HAMILTON. Die 1Vfehr- ]68± 8,9 195=k 4,4 ausseheidung gegenfiber 62~ 6,8 52± 5,7 der Kontrollgruppe, die

132=k 8,6 124±10,4 keine Aminosgure er- 184~11,9 207± 8,1 Melt, wurde als Aus-

Keine VII. 56q- 6,4 seheidungvonD-Amino- Generation 139± 8,0 sgure gewertet.

erhMten 200=[= 6,9 In den Tabellen sind

die arithmetischen Mit- telwerte und der mittlere Fehler des Mittetwertes angegeben.

Ergebnisse. Auf das Wachstum der Tiere hatte die Aminosgurezulage praktisch keinen Effekt mit der Ausnahme beim Lysin, we die Gewichtszunahme ab der IV. Generation in den ersten 4- -8 Wochen bei den m~nnlichen Tieren gegenfiber den Kontrolten in statistisch gesieherter Weise verzSgert waren. Nach 12 Woehen waren die Untersehiede jedoch wieder aus- geglichen. Bei den Weibchen ergaben sich in keinem Falle Unterschiede gegenfiber den Kontrollen. B~- kanntlich pflegen sich auch sonst Unzulgnglichkeiten der Amhms~ureversorgung bei den Mgnnchen im allgemeinen immer stgrker auszuwirken als bei den Weibchen.

Parallel m i t der WachstumsverzSgerung nahm beim Lysin die ~ut terverwertung (Futterefficieney, Gewiehtszunahme je Gramm verzehrtes Futter) in den spgteren Generationen ab. Dies war auch beim Leucin der Fall, bei dem die Tiere jedoch den schlechteren ~,,Vachstumswert dutch einen vermehrten Fut terver- zehr kompensierten.

I n der Tabelle 3 sind did Ergebnisse aller Tiere tier ersten 4 Generationen zusammengefaBt worden, da sich keine Untersehiede im Lebensalter zwisehen den einzelnen Generationen ergeben haben. Bei den fo]- genden Generationen wurden die Tiere nicht fiber die

mit 3 Teilen Wasser aufgekocht und der Kochsaft mit der Wasserstrahlpumpe abgesaugt). Je Tier wurden 6 cm a gegeben*.

Die Tiere warden mit 40--50 g, d.h. 3 - -4 Wochen LebensMter zu Gruppen yon je 10 ~gnnchen und 10 Weibehen in Drahtk/ffigen auf Torfstreu mi t 2 Tieren je K/ffig in den Versuch genommen. Das l~utter wurde tgg]ieh eingewogen und der Rest (der meist gering war, da die Tiere eine berechnete Rat ion erhielten, die :con den meisten Ra t t en gerade eben aufgeffessen wnrde) wochenweise zurfickgewogen. Die Yutteraufnahme wurde wghrend der ersten 8 Versuchs- wochen jeder Generation kontrolliert. Dazu wurde eine yon uns wesentlich vereinfachte Form der Fi i t terungsapparatur naeh CoLuM~vS benutzt, die gestattete, die ~ut te rauinahme praktisch quant i ta t iv festzustellen, da sie je naeh Gr6Be der Ra t t en ab- gewa, ndelt wurde, wodurch ein unkontrotlierbares Ver- werfen des Far te rs vermieden ~@d. Die Futtereiu- waage blieb auch bei uuterschiedlichem Verzehr durch atle Gruppen und Generationen unvergndert , um ver- gleichbare ~%rte zu schaffen.

Die Kontrolle der Geschleehtsreife erfolgte durch Paarung der Tiere nach der 8, Versuehswoehe, da dann die normale Gesehlechtsreffe eintritt . Warren

* Die Aminos~uremischung bes tand zu je ~]8 Tryp~ophan, Methionin a n d Lysin.

Jg. 35, tIe~t lS K. LAi~O und W. KIECKEBVSCIt: Untersuehungen zur Aminosiureimbat~nz 907 15. September 1957

Tabelle 2 Gewichtszunahme g je g verzehrtes Futter flit die ersten

4 Woehen.

I

]),~-Tr~tophan . [ _~i~nnchen . . 0,33 Weibehen [ 0,33

II

Generation

0,36 0,36

]),L-Lysin l~Iinnehen , 0,32 0,32 Weibchen . . . 0,33 0,32

Kontrolle M~nnehen . . . 0,35 0,38 Weibchen . . . 0,33 0,38

~),n-Methionin M/4nnchen . . . 0,37 0,33 Weibcheri . . . 0,32 0,33

Mischung M~nnchen . . . 0,34 0,42 Weibchen . . . . 0,34 0,29

]),L-Vatin M~nnehen . . . 0,32 0,28 Weibchen . . . 0,28 0,29

D,~-Leucin Mannchen . . . 0,39 0,41 Weibchen . . . 0,38 0,34

I III lIT I V

0,30 0,37 0,35 0,31 0,35 0,32

0,42 0,29 0,22 0,27 0,28 0,25

0,36 0,39 0,32 0,38 0,32 0~28

0,39 0,30 0,27 0,29 0,32 0,25

0,36 0,26 0,29 0,29

0,32 0,37 0,32 0,32 0,34 0,3~

0,35 0,31 0,30 0,33 0,26 0,20

¥I VII

0,28 0,32 0,31 0,30

0,19 - - 0,24 0,318

0,29 0,35 0,28 0,31

0,26 0,25 0,23 0,27

0,26 0,26 0,25 0,22

0,29 0,39 0 ,19 0,29

0,25 - - 0,19 - -

ganze Lebensdaue r beobaeh te t , u m Mater ia l fiir bio- chemische und ana tomische Un te r suchungen zur Ver- f i igung zu haben.

Tabel le 3 zeigt , dal~ sich d ie Zulage yon Amino- s~uren be i T r y p t o p h a n u n d Met!fionin gfinstig auf die Lebensdauer auswirk t , u n d zwar sowohl in dem Sinne, d a b einzeIne I n d i v i d u e n ein wesent l ieh hSheres A l t e r e r re ichen aIs in de r Kon t ro l lg ruppe , als aber auch in d e m Sinne, d a b das Durchschn i t t s a l t e r de r Tiere s t a t i s t i sch ges ieher t grSBer wird.

Tabelle 3 EinfluB der Aminos~urezulagen auf das Lebens~lter der

Tiere. m

Amiuos~urezulage Tie z a ~

Methionin . . . 7] Tryptophan . . 7~ I{ontrolle . . . . 7~

Gemiseh . . . . Lysin . . . . . 5( Leucin . . . . . 7"

m

i Lebensdauer

Tage

842:E30 800:[=30 710=[=28 703~34 630d:32 624-J:33

% der Tiere mit Lebensalter

fiber unter 1000 Tage 500 Tage

29 10 2~ 17

20 1~ 32

35 41

* 12 * Alter fiber 900 Tage. Der Versuch mit Leucin mu~te

vorzeitig wegen Mangel an dieser Aminosi~ure abgebrochen werden.

Die deut l iche VerI~ngerung der Lebensdau.er durch Zulage yon ~ e t h i o n i n u n d T r y p t o p h a n bei e iner als eiweil~mi~Big op t ima l e r aeh t e t en Dii~t zeigte folgendes: Als K r i t e r i u m ffir d ie biologisehe W e r t i g k e i t w~rd im Tie rversuch - - abgesehen yon den Verfahren, welche auf de r E r m i t t l u n g de r N-Bf lanz be ruhen ~ de r W a c h s t u m s t e s t benu tz t . Das vor l iegende Beispiel , in dem zwar keine Verbesserung des W a c h s t u m s (Ver- grS~erung de r Gewichtszun~hme in de r Zei te inhei t ) zu e rkennen war, wohl abe r eine Ver l~ngerung de r Lebensdauer , v e r b u n d e n m i t e iner Ste igerung t ier Res is tenz gegenfiber den fiblichen In fek t ionen de r Labora to r iumsr&t ten beweist , dab der W a c h s t u m s t e s t a l le in ke in sicheres K r i t e r i n m ~fir d ie biologische

W e r t i g k e i t de r Nahrungsp ro t e ine ist . Man erfaBt mi~ dem W a c h s t u m s t e s t d ie grSberen Mgngel in de r Aminosaurezusammense tzung . Vie]e Befunde der exper imen te l l en Ern~hrungsforschung zeigen aber, dab be i K onkur r e nz e n u m Mange]subs t ra te yore Organis- mus d e m W a c h s t u m zumeis t d ie gr61~ere Dr ing l ichke i t zugebi l l ig t wi rd u n d das W a c h s t u m d a n n auf K o s t e n anderer , in~o]gedessen mehr oder minde r eingeschri~nk- t e r Stoffwechsel reakt ionen geht . Aus diesem Grunde be t r a c h t e n wi t g~nz al lgemein die Be s t immung der Lebensdaue r als ein wesentl iches K r i t e r i u m ffir die Befir teflung einer Digt form.

VSllig anders l iegen die Verhat tn isse be im Lysin . Die groBe S te rb l ichke i t in d ieser Gruppe war d u t c h In fek t ionen ( , ,Pseudotuberku lose" de r L i t e r a tu r ) be- dingt , gegen welehe die Lys in t i e r e offensichtl ich erhebl ieh weniger res i s ten t waren als al le anderen Gruppen .

~ n l i c h wie d ie Lys in t i e re ve rh ie l t en sieh die m i t d e m Aminos~uregemisch geff i t ter ten. ~Vir nehmen an, d a b dies du t ch das in dem Gemiseh en tha l t ene Lys in bed ing t ist . K e i n e n EinfluB auf die Lebensdaue r zeigte das Valin. Le ider s ind die Versuche mi t Leuc in nur beschr~nkt auswer tbar , weil de r Versueh wegen l~angel an Leue in nach einer Versuchsdauer yon 900 Tagen abgebroehen werden muBte. D a 44 % al ler m i t Leucin ge~fit terten Tiere e in Lebensa l t~r y o n fiber 900 Tagen er re ichten , i s t anzunehmen, dab sich Leueinzulagen gfinst ig auf die e r re iehbare Lebensdaue r aus~grken.

Bei Aufs te l lung der Tabel le 3 w u r d e n die Tiere n ich t berf icksicht igt , deren Tod n ichts m i t dem Ver- suchsausfal l zu t u n ha t t e , ni~m]ich die Tiere, d ie w~hrend der Versuchszei t ent l iefen, to tgeb i ssen wurden, be im V~erfen e ingingen oder a n der in unse rem Tier- s t~mm erbl ichen OtitiS s ta rben .

TabeIle d Todesursachen flit die ersten 4 Generationen.

Tryptophan Methionin . Lysin . . . Valin . . . L e u e i n . . . Gemisch . . Kontrolte .

0 23 0 25

10 23 0 19

23 13 0 19 0 32

Die Todesursachen fi ir d ie be oba c h t e t e n Gene- r a t ionen s ind in de r TabelIe 4 zusammenges te t l t . En t - sprechend den A nga be n der L i t e r a t u r s t a rben auch in unseren Versuchen die meis ten T i e r e an Lungen- affekt ionen: I n ke ine r Gruppe War die Zahl de r beobach te t en T umore n gr61~er als in de r Kon t ro l l - gruppe . ZuIagen a n Aminos~uren vergr5Bern dahe r d ie T u m o r r a t e nieht . Ob m a n ~us unseren Befunden eine Verminderung der T u m o r r a t e ab le i ten kann , erscheint uns de r zu kle inen Versuchs t ie rzahl n ich t angi~ngig zu sein.

E i n e n deu t l i ehen Einflv_~ h a t t e die Aminos~urezulage auf d ie Fortp/lanzungs/ShigIceit. Die m i t Leucin gef i i t t e r ten ~ re ibchen v e r m o c h t e n i n de r VI. Genera,tion n ich t mehr die geworfenen J u n g e n aufzuziehen, so dab be im Leucin f ibe rhaup t keine VI I . Genera t ion in den

908 K. L~u~G und W. t~ECKESUSCm Untersuchungen zur Aminosaureimbalanz mtnisehe Wochenschrif~

Tabelle 5 l~"ortpfl~nzung der mit Aminosgurezulagen gefiitterten Ratten. Da bei der Aufzueh ~ dm Jungen erfahrungsgemgl3 die Jahreszeit eine Rolle spielt, ist der Monat der Geburt jeweils mit

angegeben.

Genera t ion

Tryptophan Junge jeWeibchen . . . % Junge aufgezogen . . . % ~Veibehen steril . . . .

Lysin Junge je Weibchen . . . . % Junge aufgezogen . . . % Weibchen st~ril . . . .

~M'ethionin Junge je ~reibehen . . . . % Junge aufgezogen . . . % Weibchen steril . . . .

Valin Junge je Weibchen . . . . % Junge a~ffgezogen . . . % ~Veibehen sterfl . . . .

Leucin Junge je Weibehen . . . . % Junge aufgezogen . . % Weibehen steril . . . .

Gemiseh Junge je }Veibehen . . . . % Junge augezogen . . % Weibehen steril . . . .

Kontrolle Junge je Weibehen . . . . % Junge aufgezogen . . . % }Veibchen steril . . . .

(Dezember) 7,9

22 10

(April) 9,3

38 0

(April) 8,2

52 30

(Januar) 9,3

35 0

(April) 9,8

70 0

(April) 9,4

35 0

(November) 8,2

43 2O

(August) 7,9

62 10

(August) 9,0

52 30

(August) 7,7

5O 30

(August) 9,4

36 50

(August) 8,6

56 10

(August) 10,0 25 20

(August) 8,7

50 10

(November) (Mgrz) 8,6 9,6

72 67 10 10


60 93 30 33

(Dezember) (M~rz) 6,4 9,7

53 80 50 40

(Dezember) (April) 8,8 7,3

64 73 20 60

(Dezember) (Mgrz) 8,4 8,7

24 40 10 13

(Dezember) (Mgrz) 9,6 8,9

52 64 10 30


82 50 0 i 0

(guni) 6,8

94 10

(auli) 7,8

83 3O

(au~) 7,5

62 30

7,6 99 I0

(gai) 8,7

65 33

(au]i) 8,1

98 10

(auni) 8,6

93 0

(0ktober) 6,2

68 10

(Okt*ber) 7,7

16 44

(Oktober) 7,2

14 4O

(November) 8,6

44 10

(November) 8,0 0

44

(November) 8.7

] 42 0

(Oktober) 7,0

84 0

(Januar) 7,0

27 10

Februar) 7,7

32 25

(April) 5,0

100 66

(M~rz) 6,4

33 20

(Februar) 8,0

50 10

(Januar) 8,0 9 0

Versuch genommen werden konnte . Die Leuein- ver f i i t t e rung bewirk te eine schwere StSrung der Lac ta t ion . Bei den Weibchen, welche Zulagen an Methionin u n 4 Lys in e rha l t en ba t t en , wurde ein holler P rozen t sa tz steril. Auch die Lac ta t ion war zum Teil schlecht (Tabelle 5), wie aus dem ger ingen Prozent - satz yon aufgezogenen J u n g e n zu ersehen ist. Dagegen war in al ien Gruppen die Wurfs tg rke (durchschnit t l iche Zahl yon J u n g e n der VVeibchen, die gewoffen ba t t en) unvergnder t . Am gi inst igsten lagen die Verhgl tnisse in jeder Beziehung be im Tryp tophan , wo f iberhaupt kein E inf lug auf die For tp f l anzung zu e rkennen ist. I n keiner Gruppe ha t t e die Aminosgurezulage eine Wirkung im Sinne einer Verz6gerung der Er re iehung der Geschleehtsreife.

Da in unseren Versuchen die R a c e m a t e der Amino- sguren ver f f i t te r t wurden, interessier te uns die Frage, ob du tch eine l angdauernde Zufuhr der D-Formen eine Anpassung des Organismus im Sinne einer Verbesse- rung der Verwer tung derselben erfolgt.

E ine Verwendung der D-Aminosguren im Stoff- weehsel se tz t ihre oxyda t ive Desaminie rung du tch die D-Aminosgureoxydase a n d eine Reamin ie rung der ent- s t andenen Ke tosgure voraus. Da tier D-Aminosgure- oxydase in diesem Zusammenhange also eine groBe B e d e u t u n g zukommt , haben wi t U n t e r s u e h u n g e n darfiber angestel l t , ob dieses E n z y m nach der chroni- schen Verabre ichung yon D-Aminosguren (bzw. D,L- Aminosguren) in den Organen im Sinne einer adap t iven Enzymbi ldung v e r m e h r t wird. Wie die Tabel le 6 zeigt, i s t dies jedoch n ieh t der Fai l .

Die ger fo lgung der Ausscheidung der D-Amino- sguren im I-[arn ergab immerhin , dab offensiehtl ieh

Tabelle 6 Aktivitgt der D-Aminosgureoxydase nach chronischer Zu-

fuhr yon D,r~-Aminos~uren. Ratten. Vefft~tterung yon je 1% D,n-Aminosgure dureh

6 Genera.tionen hindureh. AIIe Vgerte mm S O~-Aufnahme in 1 Std dureh I60 mg Feuehtgewicht.

] Niere Leber

Kontrolltiere ohne Aminosgurezv2uhr 414 473

D,L-Tryptophan . . 475 740 D,L-Lysin . . . . . 440 587 D,L-Methionin . . . ~ 303 ~49 D,L-Leucin . . 380--496 D,L-Valin . . . . . 537 684

144--349 224---511 240--314 120--264 238 311 276 501

Tabel2e 7 Ausseheidung yon D-Aminosg~ren und Kef~s~uren im

Ham nach Verabreichung yon raeemisehen Aminos~uren. Verabreicht warden je 0,5 Millimole D-Aminosguren je Tag

(1 Nillimol der ]),L-Form). Untersuchung an Ratten, die noeh hie Zulagen an D,L-

Aminosguren erh~lten und an solchen, welche 8 2¢ionate hiu- dutch AminosgurezuJagen bekommen batten.

Aminosgure

Tryptophan . . Leucin . . . . Meth ion in . . Lysin . . . . . Gemisch . . . Valin . . . . .

Nich t gew6hnCe T ie re % der Dosis i m H a m

Aminosgure J Ke tosg~re

29 42

GewShnte T ie re % de r Dosis i m H a r n

A~dnos~u~e Ke~osgure

5 11 11 7 17 6 18 6 26 8 23 5

eine Tendenz zur Verminderung der Ausseheidung, also Verbesserung der Verwer tung besteht . Da es bekarmt ist, dab bei Verabre ichung yon D-Amino-

• Jg. 35, Heir 18 K. L ~ m~d W. KxEcKEsvse~: Untersuchungen zur AminosgureimbM~nz 909 15. September 1957

sguren aueh in gewissem Umfange die den ])-Amino- sguren entspreehenden Ketos/~uren ausgesehieden werden, wurde yon uns aueh die Ketosi~ureaussehei- dung untersueht. Die erhaltenen Beiunde sind in der Tabelle 7 wiedergegeben.

Dis/s%ssion. I~[anptursach e ffir das Anftreten yon Aminosaureimbalanzen, also der Besehr/inkung der Verwertb~rkeit anderer Aminos/~uren dureh zu grebe Gaben einer einzigen Aminos/~are ist die Existenz yon Antagonismen z~isehen einzelnen Aminos/~uren. Die hierbei ~drksamen Antagonismen beruhen groI]enteils auf Xonkurrenzen beim Transport yon Aminos/~uren aus dem extraeellnlgren Raum in die Zellen. Die Anf- nahme yon Aminos/~uren aus der Umgebung in die Zellen erfolgt entgegen einem Konzentrationsgef/~lle, wobei noeh keineswegs in den Zellen diejenige Amino- s/~urekonzentration erreicht wird, die eine optimale Proteinsynthese erm6glieht, wenn man als I~.iterium ffir den Umfang der Proteinsynthese den Einbau markierter Aminosguren in die Zellproteine gelten IgBt, Die ZeHe arbeitet also bei der Proteins~rnthese unter ungfinstigen Verhgltnissen bezfiglieh der Substrata. Dies ist ein wesentlicher Gesiehtspunkt bei dam Problem der Aminosgureimbalanz.

l:~auptaufgabe der Aminos/~uren im Zellstoffweehsel ist es, das Bauniaterial fiir die Biosynthese yon Proteinen zu liefern. Viele Beobaehtungen der neueren Zeit spreehen daffir, dal? die Biosynthese yon Eiweig in den Zellen in erster Linie aus den Aminosguren des Aminosaure-Pools eriolgt und dab die anderen in diesem Zusammenhang sehon diskntierten Meehanis- men keine grebe Rolle spielen. GrSBe und Zusammen- setzung des Aminosgure-Pools der Zelle ist daher der in erster Linie den Umfang der Proteinsynthese begren- zende l%ktor.

Die StSrung der Aufnahme yon Aminos/~uren in die Zellen dureh ErhShung der K0nzentration einer einzigen Aminosgare ist in versehiedenen Laboratorien experimentell erwiesen worden.

Aminos/~nreimbalanzen lassen sieh naeh nnseren Erfahrungen nieht mit jeder Aminos/~ure erzeugen, In nnseren Versuehen ffihrte die Verabreichung yon Tryptophan zu keinem Symptom einer Aminosgure- imbalanz. Ebenso ist seh0n lange bekannt, dab Gaben yon Glutamins£ure nie zu Aminos/~nreimbalanzen Anlal3 geben. Unseres Eraehtens entsteht immer dann keine Aminos~.m'eimbalanz, wenn der Umfang des Stoffweehsels der betreffenden Aminos~m'e so grog ist, dab keine lgnger anhaItende ErhShung der I4on- zentration dieser Aminos/~ure in den ex4raeellulg, ren Rgumen bzw. in den Zellen mSglieh ist. Glutamin- s/~ure hgngt fiber die Transaminasen, vet Mlem abet fiber die Glutamins/~uredehydrogenase und den Citro- nens/~ureeyelus derart mit den Brennpunkten des intermedigren Stoffweehsels zusammen, dab [Jber- sehfisse an freier Glutamins/~ure im Organismus sofort beseitigt werden, nnd die Konzentration dieser Aminosgure in den versehiedenen Bezirken auf ein praktiseh konstantes Niveau aueh bei groBen Sehwan- kungen der Znfuhr gehalten werden kann. Der Haupt- weg des intermedi/iren Stoffwechsels des Tryptophans ffihrt fiber das Kynurenin. Am Beginn dieses Weges steht die Oxydation dieser Aminos/iure dureh die Tryptophanperoxydase. Nun ist bekannt, dab die Tryptophanperoxydase tin Enzym ist, dessen Bio- synthese sehr raseh dureh Gaben yon Tryptophan

Klin. Wsehr., 35. Jahrg .

induziert wird. Sehon wenige Stunden naeh der ~%r- abreiehung gr6gerer Tr?~ptophamnengen nimmt die Akti~'iti~t des Enzyms in der Leber ganz erheblieh zu. Dadureh wird einer ErhShung der T2~tophankonzen- tration wirksam vorgebeugg.

Die Beseitigung des LTbersehusses einer Amino- s~ure ka.nn aber aueh noe h au~ andere Weise effolgen. ~ethionin ist offensichtlich eine Aminosgure, deren ObersehuB leicht zur Aminos/~ureimbalanz ffihrt. Die Symptome einer solehen lassen sieh erheblieh ver- mindern, wenn man }Iethionin verbrauchende Reak- tionen im Organismus anfacht, etwa dutch Gaben yon Glykokoll oder Guanidinoessigs/~ure. In beiden t~.lten werden dann erhebliche Mengen yon Methionin zu 1Viethylierungsprozessen eingesetzt und der Methionin- fibersehuB dadureh vermindert.

Die Aminosgureimbalanz ist nur din, wenn aneh sehr auff/~lliges, Beispiel daffir, dag die einzelnen Substanzen im Stoffwechsel nieht beziehungslos nebeneinander stehen, ~ondern dureh vielfaehe chemische und physikoehemische Beziehungen miteinander ver- knfipft sind. Einseitige ]~ingriffe mfissen daher immer zwangsl/~ufig eine Kette yon Folgen ausl6sen. Sind die Eingriffe so groB, dag sie die Regulationsfghigkeit des Organismus fibersehreiten, ffihren sie zu mehr oder minder sehweren pathologisehen Erscheinungen.

Bekarmtlieh kann man die biologische Wertigkeit minderwertiger Proteine dnreh Zulagen der limitieren- denAminosKuren entseheidend verbessern. Das Ph//no- men der Aminosgureimbalanz zeigt, da$ man aber Aminos£ureanreieherungen nicht kritiklos vornehmen soil. Sie haben nur dann einen Sinn, wenn ein lViangel an einer essentiellen Aminos/~ure tatsKchlich vorliegt. Die ttShe der Zulage muB aber dann so bemessen sein, dal3 das physiologische Optimum nieht wesentlich fibersehritten wird. Ist die Versorgung mit Amino- sKuren in optimalem Umfange gew/~hrleistet, so ist die Zulage an einzelnen Aminos//uren sinnlos, da die biologisehe Vfertigkeit des Nahrungseiweig nieht verbessert wird und darfiber hinaus noeh die Gefahr einer Aminos/~ureimbalanz besteht.

Zusammen/assun~t. Ein sieh fiber 7 Generationen yon Ratten erstreckender Versueh, in dem die "Wir- kung der Zulage yon je 1% des Racemats versehiede- ner essentieHer Aminosguren (Tryptophan, Methioi~in, Lysin, Leuein, ¥%lin) bei einer als optimal geltenden Ernghrung untergueht ~arde, hatte die Iotgenden Ergebnisse:

1. In keinem Falle ~urde das Wachstum der Tiere verbessert. Dies war auch nieht zu erwarten, da die Basaldigt ansreichende/~{engen biologiseh hochwertiger Proteine enthie]t. Die Zulagen an ~iethionin und Tryptophan hatten jedoeh eine die Lebensdauer der Tiere verlgngernde ~¢Virkung. Diese Befunde zeigen, dab ats Kriterium ffir die biologisehe Wertigkeit yon Proteinen nieht nur der Waehstumstest herangezogen werden daft,

2. Die Zulage an Lysin hatte einen die Lebens- dauer der Tiere verkfirzenden Effekt. Insbesondere zeigte sieh bei den mit Lysin geifitterten Tieren eine herabgesetzte Resistenz gegen Lungeninfektionen (,,Pseudotuberkulose"). Weiterhin wurden bei den spgteren Generationen und Versehlechterungen der ]Putter-Efficiency beobachtet.

3. Die Zulage an Leuein verursaehte, dag die Weib- ehen der VI. Generation nicht mehr in der Lage waren,

60b

910 1t. LENNARTZ, W. KLONE und B. BO~DE: Laboratoriumsdiagnostik neuraler Virusinfektionen Klinische Wochenschrift

ihre Jungen anfzuziehen. Aul~erdem ergab sich eine n i t der Generationenfolge zunehmende Versehleehterung der Futter-Effieiency, die jedoch zu keinerWachstums- verzSgerung AnlaB gab, weil die yon den Tieren dutch einen erhShten ~utterverzehr kompensiert wurde.

4. Bet Verabreiehung yon Valin wurde bet einigen Generationen ein auffallend hoher Prozentsatz an sterilen Weibchen beobaehtet. Da jedoch ein Gang n i t der zunehmeuden Generationenfolge nieht zu erkennen ist, sollen aus diesem Befund keine Schlfisse gezogen werden.

5. In keinem ~alte wurden Ver/~nderungen des Blutbildes, der 0rgangewichte und - - soweit histo-

logische Untersuchungen durchgeffihrt warden - - histologisehe Ver/~ndemmgen der Organe gefunden.

6. Die Aminosgurezulagen hat ten keinen naehweis- baren Effekt auf die Todesursachen der Tiere. In keiner Gruppe wurde dutch die Aminos~ureveriiitte- rung die spontane Tumorrate erhSht. Die erhaltenen Ergebnisse wurden im Zusammenhange n i t d e n Problem der Aminos/iureimbal&nz diskutiert.

Der Deutsehen Forschungsgemeinschaft dunken wit ffir die ErmSglichung dieser Untersuchungen. Der Deutschen Gold- und Silberscheideanstalt (Degussa) sind wir fiir die Uberlassung der Aminos/~uren zu grSBtem Dal)k verpflichtet.

ZUlt LABORATORIUMSDIAGNOSTIK NEURALEI{ VIRUSINFEKTIONEN (Technik und Ergebnisse des Erregernachweises)

Von t t . LES~A~TZ, W. I~SNE und B. ~o~DE

Aus d e n Labora~orium der Stiftung zur Erforschung der spinalen Xinderl~hmung und der ~Sultiplen Sklerose, Hamburg-]~ppendor

Die ~tiologisehe K1/~rung viraler Infektionskrank- heiten kann im Laboratorium

1. dureh Iso]ierung und Identifizierung des Er- regers und

2. dutch Nachweis eines Titeranstieges der spezifischen AntikSrper erfolgen.

~T/~hrend der Erregernachweis im allgemeiuen mi~ groBem Arbeitsaufwand verbunden ist, kann ein um- fangreiches Einsendungsmaterial schneller n i t Hflfe serologischer Untersuchungsmethoden aufgearbeitet werden. Doeh kommt das diagnostisehe Viruslabora- torture weder n3it der einen noch mit der anderen Methode allein aus. Die zeitliehe Aufeinanderfolge der Naehweisbarkeit yon Erreger, neutralisierenden und komplementbindenden AntikSrpern bet der Polio- infektion, wie sie die Tabelle 1 zeigt, maeht deutlich, dag sieh die diagnostisehen Uutersuchungsmethoden erg/~nzen miissen.

Tabelle 1. (In Anlehnung an MsL~IeK 1)

Virusisolierung

-V

÷

AntikS~per

komplemen~ neutrali- bin4ende sierende

(+) + + + +

+

Infektion

keine friihe

floride abklingende

alte

Der Zeitpnnkt der Erkrankung an dem das Material entnommen ist, bestimmt die anzuwendende Methode. Daraus ergibt sich, dab die Angabe des Krankheits- beginnes augerordentlieh wiehtig ist. Es kSnnen soiort die Teste angesetzt werden, die n i t grSgerer Wahr- scheinliehkeit positive Ergebnisse zeitigen. W~hrend man sich im Beginn der Erkrankung um die Isolierung des Erregers bemfihen so]lte, kommen in den darauf- fo!genden Krankheitsstadien vorzugsweise serologische Untersuchungen zm- Anwend~mg, iiir deren Dureh- ffihrung ein Serumpaar (in zeitliehem Abstand von- einander entnommen) ben5tigt wird. Der Virusnaeh- wets aus zu Beginn der Erkrankung entnommenen Patientenmaterial kanu in der Gewebekultur innerhalb weniger Tage erfolgen, und so friihzeitig eine Diagnose

sichern. Da sich manche Viren naoh apparenter oder inapparenter Infektion fiir Wochen und Monate und vielleieht noch l~nger im Organismus aufhalten k6nnen, muB bei ieder Virusisolierung die Antik6rperreaktion geprfift werden, die beweisen soil, ob es sich bei dem naehgewiesenen Erreger um die Krankheitsursache gehandelt hat oder nicht. Ein negatives Resultat bet einem versuchten Erregernachweis schlieBt ein Virus ats kausales Agens aber keineswegs aus.

Nach einer Iniet~ion muB eine ge~dsse Zeit ver- streichen, bis ein eindeutiger Anstieg der spezifischen AntikSrper nachweisbar wird. Die GrSBe dieser Zeit- spanne ist dabei yon der Art der Erkrankung und der serologischen Untersuchungsmethode abh/£ngig, z. B. wird bet der Polio der Naehvceis nach Tagen, bei der LCIV[ erst nach Wochen positiv; bet der P~{ treten die nentralisierenden, bet der LCM die komplementbindenden AntikSrper eher in Erscheinung 3. Bei Todesfgtlen nach kurzdauernder Erkrankung kommen die serologisehen Naehweismethoden nieht in Be- tracht. Die Voraussetzung fiir serologische Unter- suchungen ist ferner, daf~ das kausale Agens bekannt ist, sich gut vermehren 1/~Bt, und ein gutes Antigen liefert. Liegen yon einem Virus mehrere Antigentypen vet wie z. B. bet der Gruppe der Coxsackie-Viren claim ist es einfaeher, das Virus zu isolieren und zu identifizieren und dann im Neutralisationstest zu prfifen, ob ein AntikSrperanstieg gegen dieses Virus vorhanden ist, als einen groBen Ansatz n i t vielen Antigenen in der Serologie durehzuftihren.

Bet a l len zu untersuehenden Einsendungsmaterial, soweit dazu geeignet, laufen deshalb bet uns Erreger- nachweis and serologische Untersuchungen routine- m/~gig nebeneinander. Die sog. t~outinearbeit im Viruslaboratorium stellt augenblieklich noch eine For- schungsarbeit dar, da die Methoden in st~ndiger Ent- wieMung begriffen sind und eine Gegentiberstellung der Ergebnisse klgren muB, welchen Aussagewert die versehiedenen angewandten 1V[ethoden besitzen. Die Erfassung bisher unbekannter Viren 1/~gt zur Zeit den Erregernachweis in den Vordergrund treten, aber erst im Gesamtbild n i t der klinisehen Symptomatologie gewirmt er wh'klich Bedeutung; :die gleiehzeitig an- gesetzten serologisehen Teste geben durchaus nieht

Documents

Untersuchungen zur Aminosäureimbalanz