Aus dem Pharmakologisehen Institut der Universitat P6cs.

Weitere Untersuchungen fiber humorale [lbertragbarkeit des chemischen Witrmeregulation.

Von

G. Mansfeld und Eszter )I~szhros.

Nit 5 Tex~abbildungen.

(Eingegangen am 25. August 1940.)

I. Einleittmg.

In des vorstehenden Mitteilung wurde gezeigt, dal~ im Organismus sowohl bei niederer als bei hoher Aul~entemperatur besondere ehemisehe Stoffe in das Blut gelangen, welehe die Verbrennungen in den peripheren Organen, und zwar aueh naeh ihrer Abtrennung vom Zentralnervensystem, sehr wirksam in einer des W~rmeregulation entspreehenden Weise beein- flussen. Als Testobjekt zum Nachweis dieser Serumstoffe diente der isolierte unzerkMnerteSkeletmnskel, dessen 02-Verbraueh wit manometrisch naeh W a r b u r g bestfmmten.

Obschon dutch diese Versuchsanordnung des Nachweis mSglich ge- worden ist, dal~ die bei der W~rmeregulation beteiligten Hormone ihre Wirkung unabh/ingig yore Zentralnervensystem in den Organzellen ent- falten, hatte sie den NachteiI, da.g sie nur,,Momentaufnahmen" des Serum- wirkung zur Darstellung braehte, ohne anzuzeigen, ob des Zeitpunkt des Isolierung gerade jener war, in welchem die Wirkung des Sera ihren I-IShe- punkt erreichte und nicht vielleieht sehon abgeklungen war odes noeh nieht eingesetzt hatte. Ein weiterer Nachteil der Methodik war, dal?, wie wir sahen, die Biutsera am isolierten Muskel nieht zu jeder Jahreszeit wirksam waren und besonders die Wirkung der Wiirmesera in den Muskeln ver- sehiedener Tiere ungleichmi~Big zur Geltung kam.

Um n~heren Einbliek einerseits in die zeitliehen Verhgltnisse, anderer- seits in die n~iheren Bedingungen des Serumwirkung zu bekommen, sehien es uns notwendig, sie aueh noeh am ganzen Tier in fortlaufenden Gasweehsel- versuchen zu priifen. Diese Versuche, die wir zum grogen Teil an Hunden ausfiihrten, dienten auch zur Priifung jener Frage, ob ftir das Wirksam- werden des W iir m e s e r a die Tgtigkeit' des Schilddriise allein geniigt odes ob, wie ftir die Wirkung des Kgltesera, die Funktion des tlypophyse not- wendig ist.

Humorale iJbertragbarkeit der chemischen Wgrmeregulation. 591

H. Methodik.

Die Hauptversuche hatten wir an Hunden ausgeftthrt. Die Blur- spender wurden im Wasser yon 460 C bzw. yon 2 bis 80 C gebadet, bis die erwiinschte Uberw~irmung bzw. Unterkiihlung des KSrpers erfolgte. Dann wurde durch AderlaB Blur zur Serumbereitung gewonnen.

Als Blutempf~inger dienten in einem Tell der Versuche fCir den Gas- wechselversueh abgeriehtete Hunde, die dauernd eine Traehealkantile trugen, welche fiir die Dauer des Gaswechselversuchs mit einer Tampon- kaniile vertauseht wurde. In diesen Versuehen wurde nut der 02-Versuch nach K r o g h am ungefesselt ruhig liegenden Tier bestimmt.

In einer zweiten Versuchsreihe wurde an kurarisierten Hunden 'bei gleichzeitiger Messung des Blutdruckes 02-Verbrauch sowie C02-Bildung mit dem yon Mans fe ld 1 beschriebenen Stoffwechselapparat zur graphi- schen Aufzeichnung yon O2-Verbraueh und C Os-Produktion fortlaufend registriert.

Die Gasweehselversuche an Ratten fiihrten wit im Stoffweehsel- appara~ ffir kleine Tiere yon B e 1 s k und Il l ~ n yi 2 aus, der sieh un s sehr gut bew~ihrte.

III. Versuche.

a) Wirkung der W~irmesera auf den Os-Verbraueh yon IIunden.

In dieser Versuchsreihe verwendeten wir als Blutspender tells normale Hunde, tells solehe, denen die Sehilddrtise bzw. Hypophyse entfernt wurde und die im Wasserbad yon 46 o C 30--45 Minuten lang gehalten worden sind, bis eine ErhShung der KSrpertemperatur yon 3--40 C erreieht war.

Die Entfernung der Sehilddriise gesehah unter Sehonung yon 2 Epithel- kSrperehen, die Hypophyse naeh der yon Mosonyi 3 besehriebenen Operationsgeehnik: Als Stoffweehselhund dien~e ein gut abgeriehteter Hund yon 16,5 kg KSrpergewieht.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengesteIlt, woraus hervorgeht, dag his auf einen Versuch die Wgrmesera normaler Blutspender eine sehr betr~ehtliehe Einsehrankung des 02-Verbrauehs bewirkten, welehe 20 his 30 % betrggt und ihr Maximum in der 3. his 5. Stunde erreieht. Die gleiche Wirkung hatte das Blutserum eines Hundes, dessen Hypophyse, wie aueh die Obduktion feststellte, vollstgndig entfernt war.

Fiir die B i ldung des W i r k s t o f f s der W g r m e s e r a is t also die T 'gt igkei t der H y p o p h y s e unn6t ig .

Dagegen sehen wit, dab in Ubereinstimmung mit den Ergebnissen der vors~ehenden Mitteilung die Wgrmesera sehilddriisenloser Blutspender

1 Mansfeld, G.: Apparat zur graphischen Begistrierung von O2-Verbrauch und CO2-Produktion. Klin. Wschr. 12, 668 (1933). -- ~ Bels S., u. A. Ill~nyi: Bioehem. Z. 281, 27 (1935). -- s Mos0nyi, Johann: Pflttgers Arch. 242, 92 (1939).

592 G.-u und ESZTER Ml~szhttos:

Tabelle 1.

W i r k u n g d e r W g r m e s e r a a u f d e n O 2 - V e r b r a u c h y o n H u n d e n .

O2- gerbrauch ccm/Min. (0o C 760 ram) Wirkungs-

Datum vor I n a c h Differenz maximUmnaah i Blutspender

Soruminjektion 0/0 Std, [

15. XII . 1939 I 132 I 106 -- 19,6 5 9. I. 1940 117 81 -- 30,7 4 i~ ~

27. I. 1940 118 82 -- 30,6 3 normal J 8. I I I . 1940 136 I 118 - -13,0 4

11. I I I . 1910 [ 141 ] 104 -- 26,2 5 I hyl~176176

13. I I I . 1940 166 148 - - 12,0 2 / schilddriisenlos 18. I I I . 1940 134 117 -- 11,0 3 I unwirksam sind. Dag die Schilddrtise nicht nur -- wie bei der K~lte- regulation -- den Anstol~ fiir die Bildung des ,,Ktihlhormons" abgibt, sondern dal] dieser Wirkstoff der Sehilddriise selbs~ entst~ammt, das wird in der folgenden Mitteilung gezeigt.

b) Versagen tier Serumwirkung im Friihjahr.

Eine weitere Priifung der Wgrmesera scheiterte daran, dal3 von Anfang April 1940 an die Wirkungen der Sera sehr unsicher warden, ja in den meisten Versuchen ganz versagten, wie aus Tabelle 2 ersichtlich. Eine sichere Wirkung war nur in einem Versuch (Nr. 10) zu verzeichnen.

Tabelle 2.

Wirkung der W~irmesera ~uf denO2-VerbrauchvonHundenimFriihjahr.

Versuch

Nr.

8 9

10 11 12

Datum

1940

3 . IV. 10. IV.

7. V. 17. IV. 10. V.

Stoffwechsel- hund

B. B. B. C. C.

O~-Verbraueh ecm/Min. (00 C 760mm)

vor I naeh Seruminjektion

125 109 125 107 121 91

88 97 i 83 91

Differenz

O/o

- - 1 1

- - 1 4

- - 9 , 4

+ 10 + 10

Wirkungs- maximum

n a c h

Std.

Also ungefiihr zur selben Zeit, in welcher im vergangenen Jahre die Wirkungen der K~iltesera fiir die Oxydationen des isolierten Muskels vet- sagten, sehen wit auch ein Unwirksamwerden der Wgrmesera am ganzen Tier. Sehr bemerkenswert scheint uns, dal3 w~ihrend die Apriltage 1939 ausgesprochen warm waren, im April 1940 noch Wintertemperaturen herrseh~en, was wieder daftir spricht, dal3 diese mit der Schilddriisen- ~gtigkeig zusammenhgngenden Saisbn~inderungen nieh~ yon der Witterung beding~ sind, wie wit es schon friiher festzustellen Gelegenheit batten 4.

4 M a n s f e l d , G.: Klin. Wschr. 14, 884 (1935).

Humorale Ubertragbarkeit der chemischen W~rmeregulation. 593

Die Feststellung der Tatsaehe, dal~ diese jahreszeitliche Anderung der Serumwirkung nicht nur am isolierten Muskel, sondern aueh am ganzen Tier zur Geltung kommt, erwies sieh als sehr niitzlich und gewahrte uns Einbliek in die n~here Ursache dieser unliebsamen Versager. Es war ngmlich sehr auffallend, dag eine Durchsicht der Vdrsuehe yon A. Mon- t uo r i 5, der seine Ubertragungsversuche an Hunden im Calorimeter aus- fiihrte, also unmittelbar die W~rmebildung real3, zu dem Ergebnis fiihrte, dal] keine jahreszeitliche *nderung der Serumwirkung zu beobachten war, was darauf hinwies, dal~ vielleicht nieht die Wirkung der Sera auf die W ~ r m e p r o d u k t i o n , sondern nur auf den yon uns bestimmten Oe-Ver- b r a u e h sieh im Friihjahr andert. Wie ngmlieh langst bekannt, lal~t sieh aus dem 02-Verbrauch allein auf die Verbrennungen nut dann schliegen, wenn der ganze verbrauchte 02 fiir Verbrennungen verwendet wird. Zu ganz falsehen Sch]iissen gelangt man aber, wenn man aus dem 02-Verbraueh allein auf die Verbrennungen scMiegt, wenn z. B. ein Tell des Sauerstoffs zum Aufbau 02-reieher Verbindungen verwendet wird.

Es lag durehaus im Bereich der MSgliehkeit, dag im vorliegenden Fall gleiehzeitig mit der Einschrgnkung der Verbrennungen dutch das ,Kiihl-

�9 hormon" im Friihjahr eine Anreicherung yon Glykogen einhergeht und somit ein Tail des gesparten Sauerstoffs zum Aufbau yon Glykogen aus 02-grmeren Verbindungen verwendet wird. Urn diese M5glichkeit zu priifen, mul]te auger dem 02-Verbraueh auch die C02-Bildung bestimmt werden.

Naehdem fiir das Erhalten riehtiger C02-Werte die gleiehm~l]ige Atmung Vorbedingung ist, dies abet bei den spontan atmenden Hunden nieht gesiehert ist, weil gerade naeh den Seruminjektionen be- seMeunigte Atmung keine Seltenheit ist, entseMossen wit uns, diese Ver- suehe an kurarisierten, ktinstlieh beatmeten Hunden auszufiihren. Die Tiere waren vet Wgrmeverlust gesehiitzt, und wghrend des ganzen Versuehs wurde der Blutdruck fortlaufend in der Femoralarterie gemessen und eine Blutdrueksenkung dutch Uberdosierung yon Curare vermieden. Wie sehon in Kapitel Methodik erwghnt, wurden die 02- nnd C02-Werte mit dem Mansfeldsehen 1 Stoffweehselapparat graphisch aufgezeichnet. Die Me- rhode hag aul~er der graphisehen Aufzeichnung beider Gasweehselwerte den Vorteil, dal~ die Tiere nieht 02, sondern Luft aus dem Apparat at.men, was nieht nur physiologische Bedingungen sehafft, sondern eine wichtige Fehlerquelle aussehlie~t. Bei 02-Atmung mul~ n~mlieh sorgf~ltig darauf geaehtet werden, dal~ jedesmal eine Vorperiode yon mindestens 5 Minuten dem eigentlichen Versuch vorangeht, damit Blur und KSrpers~fte mit 02 gesgttigt werden. Wird darauf nicht geachtet, so erh~lt man viel zu hohe Werte fiir den 02-Verbrauch. Ftir den Stoffweehselversuch verwendeten wit Hunde yon 12--13 kg Gewicht, die ohne Bet~ubung gefesselt wurden.

5 Montuori, Adolfo: Ric. Biotermicha Napoli 1904.

594 (}. M A N S F E L D u n d E S Z T E ~ M I ~ S Z a R O S :

Die Kantilen fiir die Trachea, Femoralarterie und Vene wurden in Lokal- angsthesie eingefiihrt. Als Curare verwendeten wit das Prgparat Curaril der Byk-Gulden-Werke. Vor jeder Aufnahme wurde dutch Stillstellung der kiinstliehen Atmung gepriift, ob keine spontane Zwerehfellbewegungen ausgefiihrt werden. Wenn dies der Fall war, wurde Curaril naehgespritzt.

Vor der Einspritzung des Serums wurden 2--3 Normalaufnahmen yon je 12 Minuten Dauer gemaehL und naeh der Serumeinspritzung erfolgten

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g/d Abb. 1. W i r k u n g yon W~trmesera auf den Gasweehse I cu ra r i s i e r t e r I Iunde

am 20.--27. Mai 1940. Beim $ 60 ecru W~trmeserum i. v'.

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Abb. 2. W i r k u n g des W ~ r m e s e r u m s etnes h y p o p h y s e n l o s e n Blut- spenders an e inem n o r m a l e n

cu ra r i s i e r t en H u n &

Abnahme erleidet. Dieses Bildung fiihrt freilieh zu

die Bestimmungen sttindlich bis zu 6 Stunden. Zur kiinstlichen Atmung dien~e eine Starling- pumpe. Im folgenden teilen wit den Verlauf unserer Versuehe in graphiseher Darstellung mit (Abb. 1).

Alle r Versuche, die wit mit dem W~rme- serum normaler Tiere sowie mit dem Serum eines hypophysektomierten Tieres ausftihrten (s. Abb. 2), zeigten die bemerkenswerte Tat- saehe, dal~ wiihrend die CO~-Produktion yon Anfang an sinkt und meistens naeh 3--4 S~unden ihren tiefsten Wert erreieht, der 02-Verbraueh entweder wghrend des ganzen Versuehs unver- gndert bleibt, oder erst naeh der 4. Stunde eine

Mil3verhgltnis zwisehen O2-Verbrauch und C 09.- einer betriiehtliehen Senkung des R Q.

Aus den mitgeteilten Bildern wird es Mar, dab die Bestimmung des O2-Verbrauehs aIlein auch in diesen Versuehen zu dem Fehlsehlul3 gefiihrt h~tte, dab im Frtitijahr die Wgrmesera unwirksam seien, wghrend sie in

Humorale Ubertragbarkei t der chemischen W~rmeregulation. 595

Wirklichkeit zu einer Einschr/inkung der Verbrennungen um 20--38% fiihrten.

Wenn wir nach der n/iheren Ursaehe dieser eigentiimlichen Wirkungs- art im Friihjahr fragen, so ist jedenfaIls in Erw/igung zu zieJaen, dab im Winter die Glykogenvorriite aueh yon Warmbliitern drei- bis viermal hSher sind als im Friihjahr (Giirber 6, KiesselT) und dab beim Frosch gerade im April-Mai die niedrigsten Glykogenwerte sich vorfinden (At h a na siu s). Aueh S t a r k e n s t e i n 9 kommt auf Grund einer sorgf/iltigen Literatur- tibersicht zu dem Schhl~, ,,daf~ der Vorrat an Reservestoffen des 0rganislnus in den Wintermonaten am gr58ten ist". Dies kSnnte die Ursaehe sein, dal3 eine Einschr/inkung der Verbrennungen im Winter bei angefiillten Glykogen- speichern sich in der Verminderung des 02-Verbrauehs /iul3ert, w/ihrend in den Monaten hSehster Glykogenarmut der gesparte Sauerstoff fiir den Aufbau yon Glykogen retiniert wird. Weitere Untersuehungen werden dariiber Klarheit versehaffen.

e) Die Wirkung enteiweillter Sera.

Um die Wirkstoffe tier K/ilte- sowie W/irmesera ngher kennenzulernen, fiihrten wit Versuche aus, die wir wegen tier geringen Zahl noch nicht fiir abgeschlossen halten, aber zufolge ihrer eindeutigen Ergebnisse doch schon kurz mitteilen mSchten.

Eine grol~e Schwierigkeit fiir unsere Arbeit bedeutete es, dab wir die Wirkung der Sera wegen der :Giftwirkung artfremden EiweiSes immer nur an Tieren ausprobieren konnten, die mit den Blutspendern gleiehartig waren. Sowohl die Versuche an Hunden wie an den isolierten Muskeln yon Kaninehen sind recht zeitraubend und wegen tier groSen Zahl der er- forderlichen Versuchstiere aueh sehr kostspielig. Dies war tier Ansto$ zu priifen, ob nicht die Sera unterktihlter bzw. iiberw/~rmter Tiere ihre Wirkung auch naeh Enteiweigung beibehalten.

Die Enteiweil~ung tier Sera -- wit verwendeten als Blutspender vor- lgufig nut Hunde -- geschah dutch Xthanol. Nach Abfiltrieren des Nieder- sehlages und Abdestillieren des Alkohols und Eindampfen im Vakuum bis auf das urspriingliche Serumvolumen bleibt eine yon Lipoiden trtibe LSsung, welche keine Biuretreaktion gibt.

Die Wirkung dieser enteiweif~ten Sera priiften wir auf den Gaswechsel yon weiBen Ratten (s. Methodik), die 8 Tage vor Beginn und wi~hrend der Versuche eine Standardkost bekamen, bestehend aus 8 g Weil~brot, 5 g Haler und 5 ecru Milch je 100 g KSrpergewicht 10, was einen gleiehmgl~igen Gaswechsel sieherL

6 Gt~rbe r , A.: Die Glykogenbildung in der Kaninehenleber ztt verschiedener Jahreszeit . Sitzungsber. der Wtirzburger phys.-med. Ges. 28 (1894). -- 7 K i e s s e i , O.: Ebenda 30 (1896). - - s A t h a n a s i u , S.: Pfltigers Arch. 74, 561 (1899). - - 9 S t a r k e n s t e i n , E . : Naunyn-Schmiedebergs Arch. 179, 36 (1933). - - 10 O b e r - d i s s e , K. : Ebenda 162, 150 (1931).

596 G. MA.XSFELD und ESZT]~ M]~SZAROS:

Das Ergebnis ist aus Abb. 3 and 4 ersiehtlieh.

Wit sehen zungehst, dal3 das enteiweil~te Wgrmeserum (Abb. 3) ebenso wie in den friiher mitgeteilten Ubertragungsversuehen mit einer Latenz von einigen Stunden den 02-Verbraueh herabsetzt, und zwar in der angewandten Menge um den sehr betrgehtliehen Betrag yon 41%. Das Kiilteserum fiihrte engeiweiltt zu einer. Steigerung des 02-Verbrauehs urn 28 % sehon in der ersten Stunde, was wieder genau damit iibereinstimmt,

- Yorversuoh

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~COz 3

2

I

T~ge

enteiweiS/es K< ~

_22

I ~ I I I I 1 2 3 4 5 21

,Y/d.

Abb. 3, Wirkung yon enteiwei/Stem W~trme- serum (1=Iund) auf den Gasweehsel der Ratte.

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G Vorversuch

5

<" COz ~ -

2

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o ; 2 s 7 ~ge

entel~vsiSle8 2Z ~ 40 l/(d/leserum 5 c�9

. o . - - - m - o

I i i

2 td

Abb. 4, Wi rkung yon enteiweiBtem KNteserum (Hand) auf den Gasweehsel der Ratte.

130r 31 [ 40

12o~ / ~ s o co~ e/u/sep,m ~/nes 1~0~.~ ~ \ f r ierenden itundes /v.

. U , , , 1 2 3 4 5

Abb. 5. Zeitl ieher Ver- lauf dot Ki~ltesoram-

w i rkung an Hunden.

dal~ aueh bei der Ubertragung nicht-enteiweigter Kgitesera auf Hunde das Maximum der Wirkung schon in der ersten Stunde zu verzeichnen war, um sehr bald wieder abzuklingen, wie wit es an einem Versuehsbeispiel in Abb. 5 zeigen.

Diese gersuehe, insofern sie im weiteren Verlaufunserer Ungersuchungen zu gleiehen Ergebnissen fiihren, erSffnen die ?r die bei der chemisehen W~rmeregulation produzierten Hormone leiehg im Blute von Mensehen and T ie ren naehzuweisen, wodureh der Weg sieh er5ffnet, n~heren Einbliek zu gewinnen in die Bedingungen ihres Engstehens, sowie in ihre Bedeutung fiir den W~rmehaushalt.

Humorale Ubertragbarkeit der chemischen W~irmeregulation. 597

Z u s a m m e n f a s s u n g .

1. Das Blutserum yon iiberw~irmten Hunden vermindert den Sauer- stoffverbrauch normaler I-Iunde um 20--30%. Die Verbrennungen er- reichen diesen tiefsten Wert naeh 3--5 Stunden.

2. Das Serum fiberwarmter schilddriisenloser Tiere ist fiir die Ver- brennungen unwirksam, w~ihrend die En~fernung der Hypophyse die Bildung des ,,Kiihlhormons" nich~ vereitelt.

3. W~hrend im Winter die verbrennungshemmende Wirkung des Serums sich in der Abnahme des 02-Verbrauchs ~ul]ert, wird im Friihjahr der gesparte 02 im intermediaren Stoffwechsel -- wahrscheinlich zum Glykogenaufbau -- verwendet, so da~ die verminderte W~irmebildung nur in der Abnahme der C O~-Produktion in Erseheinung tritt.

4. Die chemisehe W~rmeregulation gegen K~lte und Warme l~l]t sich auch mit enteiwei~tem Serum iibertragen, was den Weg er5ffnet, die bei der Wiirmeregulation entstandenen' Hormone im Blute von Menschen und Tieren im Stoffwechselversuch an Ratten nachzuweisen, und ihre Wir- kungsart und Bedeutung: n~iher kennenzulernen.