(Aus dem Physiologischen Institut der UniversitS, t Tartu-Dorpat.)

Beeinthlssung der propriozeptiven Atmungsreflexe dureh Adrenalin und Atropin.

Von Alired Fleiseh.

Mit 6 Textabbildungen.

(Eingegangen am 23. Dezember 1929.)

In einigen friiheren Arbeiten wurde yon mir 1 naehgewiesen, da[~ in den Ablauf der normalen I~espirationsbewegung eine Reihe yon pro- priozelotiven geflexen eingreift, welche die gerade in Gang befindliehe Atembewegung bald fSrdern und bald hemmen. Der auslSsende Reiz fiir diese l~eflexe ist eine Spannungsinderung der Atmungsmuskulatur, wobei gewShnlich Spannnngszunahme zu einer Aktivierung und Span- nungsabnahme zu einer Hemmung der betreffenden.Muskulatur ftihrt. Eine solche Reflexantwort wurde als kompensierend bezeichnet. Wenn hingegen Spannungszunahme zu einer Itemmung und Spannungsab- nahme zu einer Aktivierung fiihrt, so werden diese Reflexe als adap- tierende bezeichnet. Die Analyse dieser l~eflexe hat einwandfrei er- geben, dal~ es sich um propriozeptive, also yon der Atmungsmuskulatur selbst ausgehende und in dieselbe Muskulatur zuriickstrahlende t~eflexe handelt, wobei die t~eflexbahn fiber das Atmungszentrum geht. Dank der angewendeten speziellen Methodik war es m6glich, die St~rke dieser Reflexe quantitativ zu erfassen, und as zeigte sich, dag der Zeitpunkt der Atmungsphase, in welchem die t~eflexe ausgelSst werden, yon bedeuten- dem EinfluB ist auf die resultierende t~eflexst~rke. Diejenigen l%eflexe, die gerade die im Gange befindliche Atmungssphase fSrdern, sind im Beginne dieser Atmungsphase gebahnt, am Ende derselben hingegen gehemmt. Die hemmenden l~eflexe dagegen sind im Beginne der Atmungsphase gehemmt und am Sehlusse gebahnt. Es werden also im Verlaufe der Atmungsphase diejenigen l~eflexe gebahnt, welche die intendierte Stromrichtung der Luft begiinstigen, und die in ihrer Wir- kung entgegengesetzten I~eflexe werden gleichzeitig gehemmt. Dabei ist es das Atmungscentrum selbst, welches die Bahnung und Hemmung

i A.Fleisch. Pfliigers Arch. 219, 706 (1928); 222, 12 (1929); 2~3, 509 (1929).

A. Fleiseh: Beeinflussung der propriozeptiven Atmungsreflexe usw. 391

dieser prol~riozeptiven Atmungsreflexe steuert. Ferncr gelang es, den ganzen proloriozeptiven Reflexmechanismus der Atmung zu analysieren, mit dem Resultat, dal~ 4 Elementarreflexe vorhanden sind, die teils einzeln, teils in Kombinat ion auftretend den ganzen propriozeptiven Reflexmechanismus der Atmung aufbauen.

Wenn dadureh auch schon eine weitgehende Analyse der proprio- zeptiven Atmungsreflexe gegliickt war, so schien es doch interessant genug, ihr Verhalten gegeniiber vegetativen Giften zu untersuchen; dies um so mehr, als j~ schon dutch Olliver und ScMi[er eine Wirks~mkeit des Adrenalins auf das Atmungscentrum festgestellt wurde, indem eine intravenSse Adrenalininjektion zu einem Atemstillstand fiihrt. Durch neuere Untersuchungen yon Bouchaert 1, Huggett and Mellanby~ und Kuno 3 wurde festgestellt, dab diese ApnSe auf einer direkten Wirkung des Adrenalins auf das Atmungscentrum beruht. Ferner hat Carols 4

gefunden, daI3 Halssympathieusreizung beim decerebrierten Tiere eine leiehte VergrS~erung der respiratorisehen Tiefe erzeugt. Welter glaubt Camis, dal~ der Vagus einen dem Sympathieus entgegengesetzten Ein- flu~ auf die Atmung besitze. Ferner beobaehtete Pupil l i 5 beim decere- brierten Kaninchen nach Durchschneidung des Halssympathicus eine VergrSiterung der Atemfrequenz und eine Vertiefung der Atemziige; allerdings treten diese Erscheinungen erst 15--20 Minuten naeh der Durchsehneidung ein. An eine Beeinflussung der propriozeptiven Atmungsreflexe dureh vegetative Gifte ist insbesondere auch deshalb zu denken, als naeh den Ausfiihrungen yon W. R. He886 das vegetative Nervensystem aueh die Reizbeantwortung durch die t~eflexcentren beeinfluBt.

Methodik.

Die Versuche wurden am Menschen ausgefiihrt, weil nur bier die Atmungs- phase lang genug ist, damit die Reflexst~rken einfach und einigermal3en sicher ~usgemessen werden kSnnen, l~achteitig bei Verwendung des Mensehen a]s Ver- suehsobjekt ist allerdings, dal] die Dosierung der vegetativen Gifte eine vorsiehtige sein rnuB. Aus diesem Grunde wurde auch nur Adrenalin und Atropin verwendet und die gef~hrlieheren Stoffe Acetyleholin und Ergotamin nieht untersucht.

In Anbetracht, d~I~ die oben zitierten frfiheren Versuehe ergeben hatten, da~ die Reflexstarke stark variiert mit dem Zeitpunkte der Atemphase, in dem der Reflex ausgel5st wird, war es notwendig, um vergleiehbare Resultate zu erhalten, die Ref]exe immer im gleichen Zeitpunkte der Atmungsphase auszulSsen. Dafiir eignet sich am beaten d~s dritte Sechstel der Atmungsphase, einmal well

1 j . Bouchaert, Arch. n~erl. Physiol. 7, 285 (1922). A. St. G. Huggett a. Mellanby, J. of Physiol. 59, 387 (1925).

3 y. Kuno, J. of Physiol. 60, 148 (1925). M. Camis, Arch. n~erl. Physiol. ~', 523 (1922) und Arch. di Fisiol. 2L 385

(1923). 5 G. Pupilli, Arch. di Fisiol. 21, 39"/ (1923). 6 W. R. Hess, Schweiz. Arch. Neur. 15 (1924) und 16 (1925).

392 A. Fleiseh: Beeinflussung der propriozeptiven Atmungsreflexe

hier die Geschwindigkeitskurve der Atemluft ann~hernd horizontal verlguft, was die Ausmessung der l~eflexst~rke erleiehtert und zweitens, well in diesem Phasen- abschnitt der EinfluB yon Bahnung und Hemmung bei etwas verfriihtem oder versp~Ltetem Reflexeintritt am geringsten ist. Es ist nun aber dem Versuchsleiter nieht m6glieh, mit der Reizausl6sung immer oder auch nur meistens in dieses dritte Sechstel der Atmungsphase zu treffen; deshalb wurde dies auf halbauto- matisehem Wege bewerkstelligt. Der Versuchsleiter erkennt scharf den Phasen- wechsel, well dabei der die Lnftstromgesehwindigkeit registrierende Lichthebel dureh die auf dem Photokymographion markierte Nullinie hindnrchgeht. In diesem scharf erkelmbaren Zeitpunkte drfiekt der Versuchsleiter auf den Druek- knopf D (Abb. 1), und es wird dann auf vollautomatischem Wege eine konstante Zeitspanne sparer die Irisblende J geSffnet bzw. gesehlossen. Die Versuehs- anordnung hierffr ist folgende: Dureh einen Motor mit konstanter Tourenzahl wird unter Zwischensehaltung eines Sehneekenreduktionsgetriebes die horizontal

C

Z

Abb. 1.

gelagerte Scheibe Ts angetrieben. Sie ist in ihrem centralen Teile verdeekt dureh die dariiberliegende ebenfalls kreisrunde Seheibe S. Die Seheibe S sitzt auf der- selben Aehse wie Ts, hingegen ist S darauf Irei beweglich. Zwisehen den beiden Seheiben S und Ts befindet sieh eine kleine Schraubenfeder [, welehe die Seheibe S yon der Seheibe Ts etw~s entfernt halt, so dab bei der dauernden Rotation yon Ts die Seheibe S nicht mitl~uft. Erst beim Drfieken auf den Druckknopf D wird S gegen Ts angeprel~t, so dab w~hrend des Driiekens die Seheibe S durch Friktion mitgenommen wird. Auf der Scheibe S sitzt ein Stiit B, der bei der Mitrotation der Seheibe S naeh einer ge~4ssen Zeit den bewegliehen Kontakthebel K1 an den Kontakt K~ anpreBt und in dieser Gage h~lt, wodureh Strom dutch den Elektro- magneten M flieBt. Dadureh wird der Eisenanker E angezogen, die Bewegung iibertr&gt sieh durch den Draht C auf den zweiarlnigen Hebel H, dessen reehter Hebelarm mit der Sperrklinke G gehoben wird. Dureh die gespannte Feder F1 wird der Widerstandshebel Wa yon reehts naeh links (punktiert gezeiehnete Si- tuation) rotiert. Der Widerst~ndshebel W~ ist lest verbunden mit der Irisblende J, wodurch bei seiner Rotation die Irisblende J momentan verengt wird ~uf einen Durehmesser yon 6 ram. Da die Versuehsperson dureh die Irisblende atmet, so wird dabei ein Extrawiderstand in ihren Atmungsweg eingeschaltet. Diese Widerst~ndseinschaltung gentigt, um als rdlexauslSsender l~eiz zu wirken. Sobald das erstrebte Ziel - - Zusehnellen der Irisblende - - erreieht ist, l~l]t der Versuehs-

durch Adrenalin und Atropin. 393

leiter den Druekknopf D los, worauf die Seheibe S durch die Zugfeder Z wiederum in ihre Ausgangsstellung zurfiekgedreht wird, bis der Stilt L am Anschlage 0 aufsehl~gt, wodureh die Ausgangslage erreicht ist. Dabei wird der Magnet M entmagaetisiert, die Sperrklinke G f~llt herunter und halt den Widerstandshebel W I auf der linken Seite in der punktiert gezeichneten Situation fest. Ein Gehilfe entspannt die Feder F~ und spannt die Feder F2, was dutch einfaches Umlegen eines Hebels (nicht gezeichnet) geschieht, und die Apparatur ist bereit, um beim n&chsten Drficken auf den Druckknopf D die Irisblende J auf weite 0ffnung aufspringen zu lassen.

Der Versuchsleiter beobachtet den Verlauf des die Gesehwindigkeit regis~rie- renden Lichthebels. Sobald dieser die markierte NuUinie lOaSsiert und somit der Phasenwechsel stattfindet, drfickt er auf den Druckknopf D solange, bis dutch die automatische Funktion der Apparatur die Irisblende J zuschnellt. Darauf wird der Druckknopf D losgelassen und die Apparatur restituiert sich yon selbst, so dab beim n~chsten Niederdrficken des Druckknopfes D die Irisblende atff- sehnellt. Die Drehgeschwindigkeit der vom Motor angetriebenen 8cheibe Ts betr~gt 0,6 Touren pro Sekunde. Der Stilt B ist in die Scheibe S in solchem Abstand yore elektrisehen Kontakt K1 eingesetzt, dab nach Kuppelung der Scheibe SmiC der Triebscheibe Ts durch Niederdriicken des Druekknopfes D 0,45 bzw. 0,63 Sekunden verstreichen, bis der Stiff B die Kontakte K s und K 2 auf- einanderpreBt und arretiert wird. Da die beiden Versuchspersonen eine ver- sehieden frequente Atmung besaBen, muBte die Zei~dauer zwischen Phasenweehsel und Refiexausl6sung individuell angepaBt werden, was bequem dadureh m6glieh ist, dab der Stift B in irgendeines der auf der Scheibe S vorhandenen 10 L6cher eingesetzt werden kann.

Die Versuchspersonen neigen speziell unter Adrenalinwirkung zu einer un- regelm~Bigen Atmung, so dab die Reflexausl6sung, obwohl konstante Zeit nach dem Phasenweehsel appliziert, in verschiedene Abschnitte der Atmungsphase fallen wfirde. Deshalb war ein Sehrittmacher fiir die Atmungsfrequenz notwendig. Ein durch ein Metronom betriebener Glockenschlag mit einer Frequenz yon 15--20 pro Minute, je nach Wunseh der Versuchsperson, gab ihr das Atmungstempo an.

Im fibrigen war die Versuchsanordnung die gleiehe wie frfiher bei meinen Versuchen fiber propriozeptive Atmungsrefiexe. Die Versuchsperson atmet ver- mittels eines kurzen Mundstiiekes dutch den Pneumotachographen, an dessen aboralem Ende die Irisblende J aufgesetzt ist, bei deren Verengerung es zu einer Spannung und bei deren Erweiterung es zu einer Entspannung der gerade in Aktion befindlichen Atmungsmuskulatur kommt. Die verengte Irisblende hat einen Durchmesser von 6 mm, die erweiterte Irisblende einen solchen von 18 ram. Registriert werden die Stromgeschwindigkeit der Atemluft (Pneumotachogramm PT) und der Mundh6hlendruek P.

Adrenalin und Atropin wurden subcutan appliziert, und zwar in einer Menge yon 1--2 mg Adrenalinum synthet. H6chst bzw. 3 mg Atropinum sulfuricum.

In bezug auf die Methodik der Kurvenanalyse und Berechnung der Reflex. st&rke sei auf meine ~ fffiheren Publikationen hingewiesen.

Resultate.

Die Un te r suchung wurde vorl~ufig beschr'~nkt auf folgende 2 Reiz- qua l i t~ ten :

1. Widers tandse inscha l tung wahrend der Exspira t ion, die eine S p a n n u n g der Exsp i ra t ionsmusku la tu r veranlal~t. Dadurch wird ge-

1 A. _Fleisch, Pflfigers Arch. 223, 509 (1929).

394 A. Fleisch: Beeinflussung der propriozeptiven Atmungsreflexe

wShnlich der kompensierende exspirationsaktivierende Reflex ausgel6st, der in einer Aktivierung der Exspirationsbewegung gipfelt. Diesen Re- flex nennen wir kompensierend, da er der stattgehabten StSrung ent- gegenwirkt. Gelegentlieh abet ist diese Reizqualit~t aueh gefolgt yon einer Hemmung der Exspirationsmuskulatur; dieses Ph~nomen nannte ieh adaptierender exspirationshemmender Reflex, weil die reflektorisehe Antwort der StSrung nachgibt. Dieser adaptierende hemmende Reflex kann auch als negativer aktivierender bezeichnet werden, indem eine negative Aktivierung gleieh Hemmung ist.

2. Widerstandsausschaltung w~hrend der Inspiration, wodurch es zu einer Entspannung der Inspirationsmuskulatur kommt. Der normMer- weise dadurch ausgelSste l~eflex ist der kompensierende inspirations. hemmende Reflex. Nur ausnahmsweise ist diese Reizqualit~t gefolgt yon einem adaptierenden inspirationsaktivierenden, der dann ebenfalls als negativer hemmender bezeiehnet wird.

An den beiden Versuehspersonen B. und T. wurden zusammen 357 Reflexe der AnMyse zugrunde gelegt. In versehiedener ttinsicht konnte ein Einfluf~ von Adrenalin und Atropin auf die propriozeptiven Atmungsreflexe beobaehtet warden, so einmal auf die tt~ufigkeit der ad~ptierenden Reflexe, wie aus der Zusammenstellung der Tab. 1 her- vorgeht. Bei der Versuchsperson T. ist unter normalen Verh~ltnissen der exspirationsaktivierende Reflex in 17% der F~lle negativ, nach Adrenalin und aueh nach Atropin hingegen treten keine negativ akti- vierenden Reflexe mehr auf. Die Versuehsperson B. zeichnet sich im Gegensatz zu vielen bis heute untersuehten t)ersonen dadurch aus, dal~ die negativen Reflexe sehr zahlreich sind. Aueh hier ist der gleiche Effekt der vegetativen Gifte vorhanden. Von normal 50 % negativ aktivieren- dan Reflexen sinkt dieser Prozentsatz der negativ aktivierenden Reflexe dureh Adrenalin auf 15 und dm'ch Atropin auf 24%. Beim inspirations- hemmenden Reflex sinkt die Itgufigkeit der negativen Effekte yon normal 18% auf 11% nach Adrenalin and auf 3% nach Atropin. Da die Zahl der untersuchten F~lle groB genug ist, so Iolgt darans eindeutig, dal~

Tabelle 1.

Exspirat. aktiv. Reflex ] I~nspira.t. heroin, l~eflex

. , n ach I n ach I normall naeb ! n ach i n~ ] Adren. I Atrop. ~ Adren. Atrop.

Versuchsperson T. Zahlder FMle . . . . . . . . . . I 30 / 26 I t)rozentsatz der negutiven t~eflexe . 17 0 i

Versuchsperson B. Z~hl der Fi~lle . . . . . . . . . . I 28 13 Prozents~tz der neg~tiven Reilexe . . ] 50 15

29 I 39 0 0

33 I 39 24 18

32 35 0 0

18 35 11 3

dureh Adrenalin und Atropin. 395

sowohl dutch Adrenalin wie auch dutch Atropin die Zahl der negativen; also der adaptierenden Reflexe, stark reduzio't wird.

Zur Beurteilung der Reflexst~rken in ihrer Abh~ngigkeit yon Adrena- lin and Atropin wurde fiir jede Versuehsperson getrennt die dureh- schnittliehe Reflexst~rke vor nnd naeh Giftapplikation bereehnet. Die Resultate sind in Tab. 2 zahlenm~il3ig aufgeftihrt. Es sind hierffir in den Zeilen 'Reflexst~rke in Prozenten inklusive negative F~lle" die negativen F~ille, also die adaptierenden Reflexe, ebenfalls zur Be- reehnung des Mittelwertes verwendet worden, wobei sie naturgemgB als negative Werte eingesetzt wurden. Unter St~rke des I%eflexes wird wie frfiber derjenige Prozentsatz der stattgehabten Stfrung der Luft- stromgesehwindigkeit bezeiehnet, der dutch den Reflex kompensiert wird.

Betraehten wit zuerst die Mittelwerte, die inklusive der negativen F~lle bereehnet worden sind, so haben die vegetativen Oifte in 5 Ver- suchsreihen keinen deutliehen Effekt auf die Reflexstgrke. Nur in 3 Versuehsreihen seheinen Adrenalin und Atropin eine VergrSf3erung der t~eflexst~rke zu erzeugen, n~imlieh: bei der Versuehsperson B. ffir den exspirationsaktivierenden Reflex, wo die Reflexst~rke dutch Adrenalin yon 9,4 auf 29,5% wgehst, und dnreh Atropin yon --14,4 auf 24,5% ; ferner wird bei derselben Versuchsperson B. der inspirationshemmende Reflex dureh Atropin yon 26,7 auf 40,5% St~rke erhfht. Diese Ver- grSBerung der Reflexstgrken ~st nur dann vorhanden, wenn vor der Gift- applikation zahlreiehe negative Reflexe vorhanden gewesen sind. An Hand der Tab. 1 wurde abet ausgeffihrt, dab dureh die vegetativen Gifte die H~ufigkeit der negativen Reflexe verringert wird. Deshalb liegt die Vermutung nahe, dab die in einigen Versuehsreihen beobaehtete Reflexintensivierung nur dadurch zustande kommt, weil unter der Gift- wirkung die negativen Reflexe selten werden. Um diese Vermutung auf ihre Richtigkeit zu priifen, wurden yon neuem die Mittelwerte yon s~mt- lichen Versuehsreihen bereehnet, unter Weglassung der negativen Be- flexst~rken. Dieses Vorgehen ist insofern begriindet, als ieh in meiner vorangehenden Arbeit fiber dieses Thema naehweisen konnte, dab auf einen gewissen Reiz bin entweder der kompensierende oder abet der gdaptierende Reflex auftri t t je naeh dent momentanen Zustande der Bahnung und Hemmung, dab abet eine Superposition dieser beiden anta- gonistisehen Reflexe ftir gewShnlieh nieht zustande kommt, Die Mittel- werte der Versuehsreihen unter Weglassen der adaptierenden Reflexe sind in Tab. 2 aufgetragen in den Zeilen ,,Reflexstgrken in Prozenten ohne negative F~lle". Zu jedem Mittelwert ist seine zugehSrige Dis- persion m berechnet. Wird zum arithmetisehen Mittel M der Versuehs- reihe -4-m addiert, so betrggt naeh den Gesetzen der Fehlerreehnung die Wahrseheinlichkeit, dab der wahre Mittelwert innerhalb M ~ m

PfIiigers Archly f. d, ges. Physiol. Bd. 224, ~6

396 A. Fleiseh: Beeinflussung der propriozeptiven Atmungsrefiexe

liegt, 0,683. Wird zum ar i thmet isehen Mittel M hingegen die zweffache Dispersion, also :~: 2 m addiert , so ist die Wahrseheinl iehkeit , da~ der wahre Mittelwert innerhalb d]eser Grenzen liegt, 0,954, was eine geniigend Sieherheit darstell t .

Tabelle 2. Mittelwerte der Re/lexstSr#en.

[Exspirationsaktivierender l~.eflex [ Inspirationshemmender l~eflex

] vet nach I vor I~ac~ ~=--vo~r~---na~h ~ vor---- ;ach ) Adren. Adren. Atrop. [ Atrop. ~ Adrem Adren. I Atrop. Atrop.

Reflexstarke in Prozent inkl. negative Fg l l e* . .

Reflexsti~rke in I)rozent ohne negative F~lle . .

ZugehSriges m** . . .

8,7

12,8

3,6

Reflexstgrke in Prozent [ inkl. negative Falle*. " I 9,4

Reflexst~rke in Prozent I ohne negative Falle . . ] 20,6

m

ZugehSriges m** . . . [ 4,3

Versuehsperson

7,6 11,9 I

7,6 17,1 !

1,1 5,9 I

Versuehsperson

29,5 --14,4 24,5

I

36,9 42,6 44,7

10,2 17,7 5,9

T~

16,8 I 71,3

16,8 ] 71,3

2,1 4,8

B.

41,1

54,0

8,0

63,7 58,5

63,7 58,5

2,9 4,0

42,0 !26,7

53,6 , 44,8

5,61 6,1

* Negative Fs bedeuten adaptierende Reflexe, siehe Text S. 394. ** m bedeutet die Dispersion des Mittelwerfes.

66,4

66,4

2,3

40,5

42,5

3,2

Die Mittelwerte M der Versuchsreihen ohne negat ive Reflexe mind in Abb. 2 als Kreise aufgetragen, und zu jedem Mit telwert M ist seine zugeh6rige doppel te Dispersion ~ 2 m a l s ver t ikale 8treeke beigegeben. Wenn sioh die ver t ika len Strecken zweier benachbar te r P u n k t e teil- weise deoken, so ist mi t Wahrscheinl ichkei t zu sehliel~en, dab die be- t reffenden Mittelwerte nieh~ essenHell, sondern nu t dureh zufgllige Fehler verschieden sind. Decken sieh die ver t ikalen St reeken zweier benachbar te r Punk te nicht, so mind mi t gro~er WahrscheinHchkei t die beiden Mit telwerte tatsgchlieh voneinander verschieden. I n Abb. 2 sind die zusammengehSrigen Mittelwerte dnreh ausgezogene Linien mi te inander verbunden. Die aim ver t ikale Strecken aufgetragenen doppel ten Dispersionen dieser Mit telwerte decken sich aber bei allen Punk tpaaren . Aueh wenn nur die einfache Dispersion als ver t ikale Strecke aufgetragen wird, so deeken sie sieh bei 5 yon 8 Punk tpaa ren . Wir k6nnen claraus mit grofier Wahrseheinlichlceit den Schlufi ziehen, daft die ge/undenen kleinen Di'//erenzen rein zu/(~lliger Natur sind, und daft weder Adrenalin noeh Atropin in den angewendeten Dosen verm6ffen~ die Sffir#en der propriozeptiven Atmungsre#exe zu ver(indern.

durch Adrenglin und Atropin. 397

Wenn auch die St~rke der propriozeptiven Atmungsreflexe dureh die vegetativen Gifte keine Anderung erfiihrt, so w~re es doeh denkbar und einige Kurvenbilder spreehen aueh dafiir, dab der konstante Reflex- erfolg eventuell in einer kiirzeren Zeit erreieht wiirde. Deshalb wurde das Material daraufhin analysiert, ob die Dauer des Reflexes dutch die vegetativen Gifte eine Anderung erf~hrt. Dieser Analyse wurde nur

Exsp/;'ahonsukt/'vieren#er Reflex //or

% 2drez~kh 8O

YO

~.SO

~50

I@ch /Ior A/och 4#rezal/~ Atrop/~ Az/rop/~

Ynsp/rat/onshemmepder ReFlex l/Bf Nach Vor Nach

,qdrena/i~ //cl,,'gng/l~l tq/ropln ,Qtropin

25 /

t

Abb. 2. MitteIwe~tc (o) der prozentuMen Tleflexst~rken (Ordinate) in Abh~ingigkeit yon Adrenalin und A6ropin. Die vertikalen Streeken bedenten: 3iittelwert • seine doDpelte Disversion.

der inspirationshemmende Reflex un~erworfen, weil n/~mlieh die Dauer der hemmenden l~eflexe aus den Kurven viel seh~rfer ausgemessen werden kann als die der aktivierenden Reflexe, die gew6hnlieh nieht seharf abgesetzt sin& 1Jber diese Resultate gibt Tab. 3 AufsehluB. Die Untersehiede der durehsehnittliehen Reflexdauer sind au~3erordent-

f abelle 3.

Versuchsp. T. Versuchsp. B.

I Inspirationshemmender Reflex

vor nach vor nach Adrenalin Adrenalin Atropin A6ropin

l~eflexdauer in Sekund. 0,36 0,32 0,31 0,31 l%flexdauer in Sekund. 0,23 0,24 0,23 0,20

26*

398 A. Fleiseh: Beeinflussung der propriozeptiven Atmungsreflexe

]ieh gering. Berechnet man die Dispersion m des Mittelwertes, so ergibt sieh, dab schon diese einfache Dispersion viel gr6ger ist Ms die Unter- sehiede y o n zusammengehSrigen Mittelwerten. Es ist also sieher, dais die Dauer der propriozeptiven Atmungsreflexe dutch Adrenalin und

Atropin in den verwendeten Dosen nicht beein/lu[3t wird.

In einer anderen Riehtung konnte hin- gegen eine Beeinflussung des propriozep- tiven Reflexmeehanismus dureh die beiden vegetativen Gifte beobaehtet werden. Wie ieh in meiner ersten Publikation fiber pro- priozeptive Atmungsreflexe sehon ausffihrte, treten naeh Ablauf der primgren l%eflexe, d.h. solcher, die unmittelb~r naeh dem Reiz ausgelSst werden, gelegentlioh Riickschlage- reflexe ein. Ein primgrer exspir~tionsakti- vierender Reflex kann gefolgt sein yon einem exspirationshemmenden Rfiekscblagsreflex,

Abb. 3. Pneumotachogramm(PT) und dem primgren inspirationshemmenden wi~hrend der Inspiration naeh Atropininjektion. Verl'~nft die P T - Reflex kann ein inspirationsaktivierender ~:urve oberhalb aer ~uHinie v = 0, Riicksehlagsreflex naehfolgen. Das w~hrend so finder Exspiration, verl~uf~ sie m~terhalb derselben, so finder I~l- dieser Versuehe erhaltene KurvenmateriM spiration sta.t.t. P = Xurve des l g g t n u n eindeutig erkennen, da[~ d u r e h r~[undh6hlendruekes, wobei Aus- sehlag yon der gullinie P ~ 0 Adrenalin und uueh dutch Atropin die Hiiu- naeh oben Drueksenkung bedeutet, figkeit und aueh die Intensit~t dieser Riiek- Bei 1 wird der eingesehaltet ge- wcsene Extrawiderstand plStzlieh sehlagsreflexe gesteigert wird. Abb. 3 gibt entfernt, weshalb der Aussch]ag der PT-Kurve sieh aus rein meeha- e i n Beispiel eines solehen pr~gnant.en Rfiek- nisehen Griinden his zum P u n k t e 2 sehlagsreflexes. Bei Punkt 1 finder pl6tz- vergrSBert, und aus gleicher Vr- �9 saehe der Aussehlag der Druek- lieheWiderstandsaussehMtung w ~ h r e n d d e r

kurve sieh bis 2 verkleinert. Zwi- Inspiration s t a t t . Aus rein mechanischen schen den Itunkten 2--3 Drimi~- rerinspirationshemmender l~eflex, Griinden verst~trkt sieh infolgedessen die zwisehen 3 und 4 inspirationsakti- inspiratorisebe Stromgesehwindigkeit, so vierellder lt.fieksehlagsreflex. Bei allen Kurven ist der untere P~and d a ~ die Pneumotachogrammkurve P T a u s

maggebend, rein meehanisehenGrtinden bis zum Punkte 2 ansteigt. Zwisehen den Punkten 2 und 3 entwiekelt sieh der prim~tre inspirationshemmende Reflex, der die Stromgesehwindigkeit verringert. Zwischen den Punkten 3 und 4 finder der inspirationsaktivierende Rfiek- sehlagsreflex st~tt., infolgedessen die Stromgesehwindigkeit wiederum bis zum Punkte 4 ansteigt.

In Abb. 4 wird unter Atropinwirkung wfi.hrend der Exspiration beim Punkte 1 der Extrawiderstand eingesehMtet, wodureh die Strom- gesehwindigkeit P T aus meehanisehen Grfinden bis zum Punkte 2 reduziert wird. Zwisehen den Punkten 2 und 3 primgrer exspirations-

darch Adrenalin und Atropin. 399

aktivierender Reflex. Zwisehen 3 und 4 ex- spirationshemmender Rfiekschlagsreflex.

Sehr auff~llig ist ferner, da[3 unter der Wirkung von Adrenalin oder Atropin der propriozeptive Reflexmechanismus mit Ent- wiek]ung des einen Rfickschlagsreflexes h~ufig nieht zur Ruhe kommt, sondern dag sieh dem ersten Rfiekschlage ein zweiter und diesem ein dritter und vierter hinzu- gesellt, so da3 gelegentlich die ganze noch restierende Atemphase dureh ein starves Reflexpendeln ausgezeichnet ist. Abb. 5 gibt daffir ein Beispiel. Hi~ufig zieht sich dieses Pendeln auch noch in die andere nach- folgende Atemphase hinfiber. Wenn die Vet- suehsperson unter soleher Giftwirkung steht, dab dieses Reflexpendeln a.uftritt, so zeieh- net sich das ganze Pneumotachogramm, aueh ohne daft reflexauslSsende Reize appli- ziert worden sind, dutch starke Unruhe aus, aber erst die Reizapplikation 15st das bs- sehriebene regelmi~ftige Reflexpendeln aus.

U n t e r der Wirkung yon Adrenalin und Atropin konnte sehr hgufig noch eine neue Beobgchtung gemacht werden, ngmlich eine Superposition von a/ctivierendem und hem- mendem Reflex. In meiner Untersuchung fiber Buhnung und Hemmung der propriozep- riven Atmungsreflexe ~ wurde festgestellt, dal~ Reflexe mit antagonistisehem Effekt, also ein aktivierender und ein hemmender, sieh gewShnlieh nieht superponieren, son- dern daft entweder der eine oder dann der andere auftritt. Diese, frfiher aufterst selten beobachtete Erseheinung der Superposition zweier Reflexe mit antagonistischer Reak- tion t r i t t nun unter Adrenalin oder Atropin ziemlieh h~ufig auf, wobei entweder der aktivierende oder der hemmende Reflex zeit- lich etwas frfiher beginnen kann. Abb. 6 gibt ffir eine solche Superposition ein Bei- spiel. Die Kurve wirkt naturgemi~.B nicht

A. Fleisch, Pfltigers Arch. 223, 509 (1929).

Abb. 4. Pneumotachogramm PT w~hrend der Exspiration naeh In- j ek t ion yon 3 m g Atropin. Bezeich- nung wie bei Abb. 3. Bei 1 wird der Ex t r awide r s t and eh)gesehaltet , aus rein meehanischen Grtinden cr- folg~ l~edukt)io~ tier Stromgeschwin- d igkei t bis zum P u n k t e 2. Zwisehen 2 nnd 3 exspira~ionsakt ivierender Reflex, zwisehen 3 und 4 exspira- t ionshemmender l~iiekseh!agsreflex.

Abb. 5. P n e u m o t a c h o g r a m m P T w~hrend der Insp i ra t ion nach Adre- nal ininjekt ion. Bezeiehnungen wie in Abb. 3. t /ei 1 wird der einge- schal tet gewesene Ex t r awide r s t and ausgeschal tet , infolgedessen erfolgt aus rein mcchanisehen Griinden ein Ans t ieg der inspira tor ischcn St rom- gesehwindigkei t P T bis zum Punkl~e 2. Zwisehen 2 und 3 inspira- t i onshemmender :Reflex, zwischen 3 und g ein sehwacher inspirat ions- ak t iv ie render l~iickschlagsreflex, zwisehen g nnd 5 inspi ra t ionshem- mende r lr auf den It i ick- sehlag und wei ter ein danermi('.s Reflexpendeln zwisehen akti~rierend

unct hcmmend .

400 A. Fleisch: Beeinflussung der propriozeptiven Atmungsreflexe

i n s t r u k t i v , well die Supe rpos i t i on der a n t a g o n i s t i s e h e n P h ~ n o m e n e e inen k r~ f t igen Ausseh lag n a e h der e i nen oder a n d e r e n R i e h t u n g n i e h t zulgBt.

Es is t fraglieh, ob diese Supe rpos i t i onen z u s t a n d e k o m m e n du reh das gleiehzei t ige A u f t r e t e n des p r i m g r e n k o m p e n s i e r e n d e n mit, d e m p r i m g r e n

a d a p t i e r e n d e n Ref lex oder ob der p r i m a t e k o m p e n s i e r e n d e Ref lex fiber-

Abb. 6. Superposition yon anta- gonistischen tteflexen. Geschwin- digkeitskurve PT w'~hrend der Exs]?iration. t3ezeiehnungen wie Abb. 3. Bei Punkt I Einsehaltung des Extrawiderstandes, infolge- dessen sinkt die exspiratorische Stromgesehwindigkeit aus rein mechanischen Grfinden bis zu Punkt 2, und der Mundh(ihlen- druck steigt his zum Punkte 2 an. Zwisehen den Punkten 2 und 3 be- ginnt ein exspirationsaktivieren- der Reflex, der aus der Druek- kurve P wegen ihres deutlicheren Anstieges besser zu erkennen ist als aus der Geschwindigkeitskurve PT. BeiPnnkt 3 wir4 dieser ak- givierendc I~eflex unterbrochen durch einen kurzen hemmenden bis Punkt 4, und zwischen d nnd 5 komm~ nochmals die Aktivierung znm Durchbruch. Da die Zeiten fi'tr die 1. Aktivierung zwisehen 2 bis 3, ferner die Itemmung zwi- sehen 3-4 kilrzer sind, als tier gewShnliehen Dauer tier Reflexe entsDrieht, so wird diese Ersehei- hung nicht als ~iieksehlag, son- dern als Superlmsition bezeiehnet.

l ager t wi rd y o n e inem etwas ver f r f ih t auf- t r e t e n d e n Rficksehlagsref lex. I ch m 6 e h t e diese le tz tere D e u t u n g als die wahr sche in -

l iehere be t r ach t en , e inmaI wegen der u n t e r G i f t w i r k u n g v o r h a n d e n e n s t a r k e n T e n d e n z zu Rf ieksehlagsref lexen, u n d ferner , well

frfiher fes tges te l l t w o r d e n war, dag ffir das A u f t r ~ t e n y o n p r i m ~ r e n a n t a g o n i s t i s c h e n Ref l exen das Gesetz des , , E n t w e d e r - oder ' :

bes teh t , F i i r die D e u t u n g als ve r f r i ih t e r Ri iekseh lag spr ieh t aueh sehr der U m s t a n d ,

dag zwisehen dieser als Superposi~ion be-

ze i chne ten E r s e h e i n u n g u n d dem k l a r e n Rf i ckseh l agsph~nomen Mle I Jbe rgange be- s tehen. M6glieh is t aueh die D e u t u n g , dab

t i n Tel l der A t m u n g s m u s k u l a t u r den pr i - m ~ r e n Ref lex ausffihrt., wghrend in e inem a n d e r e n Tel l der A t m u n g s m u s k u I a t u r be-

fel ts der Ri ieksehlagsref lex d o m i n i e r t . In der fo lgenden Tab . 4 s ind d e m e n t s p r e e h e n d auch die S u p e r p o s i t i o n e n m i t d e n Rfick-

sehlagsref lexen z u s a m m e n in der g le iehen R u b r i k u n t e r g e b r a e h t . Dies is t aueh in- sofern zweekmaBig, well es wegen der zahl- r e iehen U b e r g a n g e meis t ens sehwierig ist, zu en t sehe iden , ob as sieh u m eine Supe rpos i t i on oder u m e inen g i i ekseh lags re f l ex hande l t . Die Tab . 4 g ib t AufsehluB fiber die H~uf igke i t der

Rfieksehlagsref lexe u n d der Superpos i t ionen .

Tabelle 4.

Hiiu/igkeit der Ri~clcschlaysre[lexe und Superpositionen in Prozen~ der F~ille,

] Exspirationsaktivier end. ____ __ l~eflex

normal I n~ch nach Adren. ] Atrop.

! /

Versuchsperson T . . . . . . . . . . [ 20 27 / 48 Vcrsuchsperson :B . . . . . . . . . ] 28 85 i 39

Inspirationshemmend er t/~eflex

normal[ aach i nach j Adren Atrop.

J

49 I100 : 80

durch Adrenalin und Atropin, 401

Wie die Tab. 4 eindeutig zeigt, steigt bei beiden Versuchsper~onen sowohl dutch Adrenalin als auch dutch Atropin die Hiiu/ig~eit der Ri~c#- 8chla~lsreflexe und tier Superpositionen. Bei der Versuchsperson ]3. ist insofern eine Besonderheit vorhanden, als bei ihr die l~tieksehlagsreflexe schon unter normalen Verh~ltnissen sehr hiiufig sind. In Parallelit~t dazu steht die allgemeine sehr grol~e Reflexerregbarkeit bei dieser Ver- suehsperson, indem bei ihr aueh die kliniseh gebr~uehliehen Eigen- reflexe, wie Knoehen-, Sehnen- und Periostreflexe, sehon bei sehwaeher Reizintensit~t abnorm stark ansfallen,

Dis#uasion der Resultate.

Die festgestellten Effekte yon Adrenalin- und Atropinwirkung be- sitzen eine gemeinsame Komponente, welehe damn formuliert werden kann, dab der untersuehte propriozeptive Ileflexapparat der Atmnng dureh diese Gifte in ein Stadium hSherer Bereitsehaft gestellt wird, wobei offenbar aueh der Schwellenwert fiir die Reflexausl6sung herab- gesetzt wird. Die s geht hervor aus der vergrSBerten H~ufigkeit der l~tieksehlagsreflexe und dem Auftreten yon Reflexpendeln. Im gleiehen Sinne sprieht auch der stark unruhige Verlauf der Pneumotaehogramm- kurve. Offenbar werden unter Giftwirkung sehon bei der spontanen Atmung immer wieder Reflexe ausgel6st, die den Atmnngsablauf korrigieren und dabei zum Tell aueh iiberkorrigieren. I)ies ist in Ver- bindung mit einer herabgesetzten Reizsehwelle aueh die direkte Ursaehe fiir das Reflexpendeln. Im Sinne dieser Deutung sprieht aueh, dab die Versuehsperson B., die normalerweise ein h6ehst erregbares Eigenreflex- system besitzt, aueh ohne Atropin oder Adrenalin eine abnorme H~ufig- keit yon Riieksehlagsph/inomenen besitzt.

Nit der genannten Auffa~ssung nieht ganz in I-Iarmonie zu stehen seheint die St~rke der primgren Reflexe, die sieh dureh Giftwirkung nieht ~ndert. Doeh ist zu bedenken, dal3 unter Giftwirkung die Reflex- st~rke geringer ausfallen mu8, als sie den prim~ren Atmungsreflexen eigentlieh entsiorieht , weil sieh die p~im~ren l~eflexe nieht immer voll auswirken kSnnen, indem sie dureh die Riieksehlagsreflexe unterbroehen werden. Immerhin ist aueh denkbar, dab dutch Atropin und Adrenalin die effektive St~rke der prim/~ren I~eflexe nieht beeinflugt wird, sondern dab andere Faktoren als das vegetative Nervensystem die Regulierung der l~eflexstgrke besorgen. Als soleher Faktor, der einen intensiv bahnenden bzw. hemmenden Einflug ant die Reflexst~rke besitzt, ist der Zeitlounkt der Atmungsphase, in welehem der l~eflex auftritt, a ufgedeekt worden. Die gemaehte Feststellung, dab unter Giftwir- kung die negativen (= adaptierenden) t~eflexe seltener werden, muB vorl~ufig als einfaehe Tatsaehe registriert werden, in dem eine Deutung noeh nicht anggngig ist.

402 A. Fleisch: Beeinflussung der propriozeptiven Atmungsreflexe usw.

Als m6gliche Deutungen kommen in Betracht: 1. Vielteicht ist der Einflul~ des Sympathicus ein soleher, dal~ durch

ihn der zweekmal~igste Ablauf der Respirationsbewegung bewerkstelligt wird unter Vermeidung yon Fehlschl~gen (negative Reflexe).

2. Vielleieht wirkt das sympathisehe Nervensystem im Sinne des exspiratorisehen Luftstromes und hemrat diejenigen l~eflexe, welehe die inspiratorisehe Stromrichtung begiinstigen. Denn die beiden durch Adrenalin und Atropin unterdriickten negativen Reflexe begiinstigen beide die inspiratorische Luftbewegung, der eine, indem er die Exspira- tion hemmt, der andere, indem er die Inspiration aktiviert. Nur die Ausdehnung der Untersuehungen auf die anderen propriozeptiven Atmungsreflexe kSnnte hiertiber Anfschlul3 geben.

Da alle festgestellten Vertinderungen der propriozeptiven Atmnngs- reflexe in genan gleicher Weise dureh Adrenalin und Atropin erzeugt werden, so ist der Schlul3 gerechtfertigt, daft es sieh um _~ul3erungen des vegetativen Nervensystems handelt, wobei vermntlich Sympathicus und Parasympathieus in antagonistischem Verh~ltnis stehen. Das sympathische System erhght somit /itr den untersuchten Teil des proprio- zeptiven Reflexmechanismus der -4tmung die Bereitschaflsstsllung unter vermutlicher Redulction des Reizschwellenwertes.

Zusammenlassung. Am Mensehen wird untersucht, ob sieh die propriozeptiven Atmungs-

reflexe unter dem EinfluB yon Adrenalin und Atropin ~ndern. Die vor- liegende Untersuchung besehri~nkt sieh auf den exspirationsaktivierel~- den und den inspirationshemmenden Reflex.

Dureh Adrenalin und dureh Atropin wird die H~ufig'keit der nega- riven, also der adaptierenden Reflexe stark reduziert. Die normalen kompensierenden Reflexe treten unter Giftwirkung mit gr6Berer Regel- mi~gigkeit auf.

Die St~rke und die Zeitclauer der propriozeptiven Atmungsreflexe erleidet im Mittel keine Ver~nderung dureh Adrenalin und Atropin.

Unter Giftwirkung ist die FIi~ufigkeit und St~rke der Riieksehlags- reflexe bedeutend gesteigert; 1Rtieksehlag auf den Rtieksehlag ist eii~e hgufige Erseheinung und manehmM tritt starkes 1Reflexpendeln auf.

Adrenalin und Atropin wirken immer in gleieher Weise. Das sym- pathisehe Nervensystem erh6ht ftir den untersuehten Teil des proprie- zeptiven Reflexmeehanismus der Atmung die Bereitsehaftsstellung unter vermutlicher Reduktion des IReizschwellenwertes.