Der Zusammenhang zwischen dem Schlafund dem Adrenalingehalt der Nebennieren.'

Von

Arne G. Holmquist.

(Aus der Pharmakologischen Abteilung des Karolinischen Instituts zu Stockholm.)

Der Schlaf ist nicht .ein einfacher Funktionszustand des Organismusoder Teilen desselben, sondern ein zusammengesetzter biologischer Zu­stand, an dem aIle Organe teilhaben, ein jedes auf seine besondere Weise.Der Wechsel zwischen Schlaf und Wachzustand ist normal an die PeriodeTag-Nacht gebunden und die Periodizitat kann willktirlich durch auBereEinfltisse geandert werden. Sonach kann man durch wechselweisesBeleuchten und in Dunkel Versetzen eines Organismus im Schlaf einePeriodizitat hervorrufen, die sich vollig von der normalen unterscheidet.Uber die verschiedenen Theorien, die tiber das Wesen des Schlafes auf­gestellt worden sind, verweise ich auf die tiblichen Handbticher. Hierwill ich nur die von Hess aufgestellte Theorie erwahnen, weil dieseeinen gewissenZusammenhang mit den von dem Verfasser im vorliegendenAufsatz gefundenen Verhaltnissen hat. Hess (5) halt den Schlafmechanis­mus flir eine Funktionsauflerung des vegetativen Nervensystems. Wennder animale Apparat wahrend des Schlafes seine Funktionsfreiheit ver­liert, so beruht das darauf, daB er seitens des vegetativen Nervensystemszum Ruhen gezwungen wird. Die Reizbarkeit wird vermindert, wenndie Zellen das Bedtirfnis nach Ruhe haben, und je nach dem Grad dieserVerminderung treten XuBerungen von Mtidigkeit oder Schlaf auf. Auchdas Wecken geht tiber das vegetative Nervensystem als eine indirekteFolge animaler Reizungen. Das Einschlafen und der Schlaf ist einpragnantes Beispiel von parasympathischer Funktionsrichtung. DerSympathicus dagegen bewirkt die Prozedur, welche die AuslOsung deranimalen Funktionen hervorruft. .Deahalb geht der Weckruf zur Ent­hemmung der animalen Funktionselemente tiber den Sympathikus".

1 Der Redaktion am 17. Juni 1932 zugegangen.

ZUSAMMENHANG ZWISCHEN D. SCHLAF U. D. AnRENALINGEHALT usw. 19

Nach Hess ist sonach die Ursache zu dem Wechsel zwischen Schlafund Wachzustand eine Verschiebung der Gleichgewichtslage zwischenden beiden vegetativen Nervensystemen und dessen dadurch wechsel­weise hervortretenden Einflusses auf das zentrale Nervensystem.

Die vorliegende Untersuchung tiber Schlaf und Adrenalingehalt inden Nebennieren beim Igel zeigt einen intimen und unzweideutigenZusammenhang zwischen diesen, Ich wahlte ein solches Tier, wie denIgel, als Versuchstier hauptsachlich wegen seiner besonders scharf ab­gegrenzten Periodizitat von Schlaf und Wachzustand. Der Igel schlaftbekanntlich den ganzen Tag; gegen Abend wacht er auf und verbringtdann die Nacht unter voller Tatigkeit, wonach er gegen Morgen wiederin Schlaf fallt, Der Igel besitzt auch einen ausgepragten Winterschlaf,der u. a. von Leo Adler (1) sorgfaltig studiert worden ist.

In der vorliegenden Versuchsreihe habe ich 15 Igel angewendet, diewahrend des Juni 1931 gesammelt wurden und unmittelbar nach demEinfangen fur ihre Aufgabe getotet wurden. Die Totung erfolgte durchHalsschnitt und Verblutung, nach vorheriger Streckung des zusammen­gerollten Korpers mit zwei krallenversehenen Klemmzangen. Sodannwurde der Kerper aufgeschnitten und die in Fetteingebetteten Neben­nieren vorsichtig, ohne Klemmung, herausprapariert, Diese wurden so­viel als moglich von Fett' befreit, jede flir sich auf der Torsionswagegewogen und danach im Mortal mit Sand und n/10-HCI verrieben [aIlesnach Folin, Cannon und Denis (4)). Nach kurzemAufkochen wurden2 bis 4 cern 10 Proz. NatriumazetatlOsung zugesetzt und emeut gekocht,wobei das EiweiJ3 ausfallt, Das Ganze wurde auf exakt 10 oder 20 ccmin einem kalibrierten l\feJ3kolben verdtinnt mit destilliertem Wasser,diese Losung bis zu vollstandiger Klarung zentrifugiert und alsdann flirsowohl kolorimetrische Bestimmungen als zur Bestimmung mittels derBlutdruckmethode verwendet.

In der groJ3eren Anzahl der Falle habe ich mich der Folin-Cannon­Denisschen kolorimetrischen l\fethode bedient, in einem Teil der Fallehabe ich aber auch gleichzeitig Blutdruckversuche mit Extrakt aus­gefiihrt. Die beiden Methoden haben zwar untereinander weit getrennteResultate ergeben, die jedoch, jedes flir sich, hinsichtlich des Unter­schiedes an Adrenalingehalt der Nebennieren bei Wachzustand undSchlaf tibereinstimmen. Deshalb habe ich es nicht als notwendig erachtet,fiir die Beurteilung der Resultate als Gesamtheit die zwar tiberlegene,aber weit umstandlichere Blutdruckmethode durchgehend anzuwenden.Folins Phosphorwolframsaurereaktion gibt, nach Sugawara (8) undWatanabe und Sato (9), mit den gewohnlichen biologischen Reaktionenverglichen, viel zu hohe Werte. Diese Reaktion ist femer unspezifisch,

_JVeil nebst allen Pyrokatechinen auch die Harnsaure Reaktion gibt.2*

A. HOLMQUIST:

Die Rolle der Harnsaure ist jedoch, hinsichtlich der Bestimmung desAdrenalingehaltes in der ganzen Nebenniere, in hohem Grade tibertrieben,da sie, mit der Adrenalinkonzentration verglichen, nur in vollstandigbedeutungsloser Konzentration vorkommt. Das laBt sich nachweisen,indem man das Extrakt mit Natriumkarbonat stark alkalisch macht;die Folinsche Reaktion gibt dann, nach einer gewissen Zeit, keinerleiblaue Farbe. Das Adrenalin ist hier in der stark alkalischen Losungzerstort worden, wahrend die eventucll vorkommende Hamsaure alsstabiles Natriumsalz bestehen bleibt. J. Verne (7) hat gezeigt, daf indem Nebennierenextrakt sich Substanzen befinden, die, obgleich phar­makodynamisch inaktiv, eine bedeutende reduzierende Fahigkeit besitzen,und er betrachtet diese Substan zen als Vorstadien von dem blutdruck­wirksamen Adrenalin. Dies wtirde dann den Unterschied des Adrenalin­wertes erklaren konnen, der mit Folins kolorimetrischer Methode undmit der Blutdruckmethode erhalten wird.

Da es mir nun gegltickt ist, nachzuweisen, daB diese kolorimetrischbestimmbare Menge Adrenalin im Verhaltnis zu Schlaf und Wach­zustand dieselbe Variation zeigt, wie die Menge des biologisch bestimm­baren Adrenalins in der Nebenniere, glaube ich dazu berechtigt zu sein,die kolorimetrische Methode zu .benutzen.

Bei der Bestimmung habe ich O·25-1' 00 ccm der Versuchslosungund 0·25 ccm Folin-Reagens genommen und mit 2 ccm gesattigterSodalosung alkalisch gemacht. Nach der Verdtinnung auf 20 ccm mufdie Losung genau 5 Minuten stehen bleiben, wird dann in eine Kuvettegegossen und in einen Pulfrichschen Stufenphotometer (FabrikatZeiss) gesetzt. Die Ablesung ist, der Kontrolle wegen, in zwei Farbenerfolgt, und die Zahlen werden dann auf einer Kurve aufgesucht, diemit bekannten Adrenalinlosungen entworfen wurde. Ftir jede Losunghabe ich drei verschiedene Bestimmungen gemacht; zwischen diesenwurde gute Ubereinstimmung erreicht. Die Blutdruckbestimmungensind teils an athernarkotisierter Katze und teils an athernarkotisierten .Kaninchen ausgeftihrt worden, hauptsachlieh nach der von Elliott an­gegebenen Methodik. Als Vergleichslosung habe ich die Parke & Davis­sche Standardadrenalinlosung 1: 1000 in erforderlichen Verdtinnungenbenutzt.

Aus der nebenstehenden Tabelle, die eine Zusammenfassung allerVersuche ist, konnen wir ersehen, daB der Adrenalingehalt in der Neben­niere des Igels wahrend des Wachszustandes bedeutend erhoht ist. Nach

. Folins Methode gerechnet, variiert der Adrenalingehalt der Nebennierenbei dem schlafenden Tier zwischen 0·40 u. 1· 07 mg Adrenalin per kgKorpergewieht mit dem Durchschnitt 0,69, wahrend sich bei dem wachenTier die Variation zwischen den Grenzen 1· 09 und 2· 00 mg Adrenalin

ZUSAl\flIffiNHANG ZWISCHEN D. SCHLAF U. D. ADRENALINGEHALT usw. 21, Tabelle 1.Tabelle uber samtliche Versuche.

Kr.Zu­

stand

SchlaftI 11 16 1 80010, 185!0' 195 0.601

1·58 i 0'75 !-I I2 14 ' 8000·2050·215 0'56! 2·55 I 0·70 0·19 0·86 0·24

"3 " 17 800 0·195 0·205 0·65 1·63 0·81 - - -"4 II 11 750 0·185 0·190 0·40 1·07 0·53 0·25 0·67 0·33"5 I: 13 900 0·175 0·170 0·36 1·04 0·40 - - -"6 r 13 1050 0·200 0·200 0·60 1·50 0·57 - - -"7 II 10 600 0·250 0·2700·401 0·77 0·67 0·18. 0·35 0·30"8 H: 1000 0·205 0.21010.721 1·73 0·72 0~11 0·75 0~1 I "9 700 0·160 0·1830·75 2·19 1·07 -"

1·52 1- I Wach1·60

0·69± I I0·66± 10.30±10·06 0·11 0·02

I - - -"12

1

23 550 0·165iO·1650·60 1·82 1·09 - - - "13 I 23 1000 0'24010'200 2·00 4·55 2·00 0·58 1·32 0·58"14

B~750 0.1930.19711.10 2·82' 1·47

0~31-

0~21 "15 650 0·180 O' 185 1· 10 3·32 1·69 1'45 "

- 10 1122 IlOooI0'168-1~'I77 1, 52 1 4·4111 124 I 5000.1600.1750.80 1 2·39

Mittelj1j 11 ' 56±

I 0·19

Mittel II1

3 .22± 1·56± I

0·44 0·12I I ·39 I 0 .70 I

per kg Korpergewieht bewegt (Mittel 1·56). Zu beachten ist, daB dasTier,welches sozusagen den Ilbergangdarstellt, Nr. 9 in der obenstehendenTabelle, sehr leicht erwachte, urn dann wieder einzuschlafen, so daBes schwer war zu sagen, ob es wirklich schlief oder wach war. Flir einsicheres Urteil in dieser Frage ist jedoch ein umfangreicheres Versuchs­material erforderlich. Wenn wir nun gesehen haben, daB in der Neben­niere ein Unterschied im Adrenalingehalt im Schlaf- und Wachzustanddes Tieres existiert, ware es unbestreitbar von sehr grofsem Interesse,zu untersuchen, ob ein derartiger Unterschied auch im Adrenalingehaltdes Blutes vorhanden ist. Ein intimer Zusammenhang zwischen der Sub­stanz der Nebenniere und dem Blut besteht natlirlicherweise zufolgedes reichen Kapillarsystems, das die Substanz der Nebenniere durchsetzt.Fur einesolche Annahme, daB der Adrenalingehalt im Blut wahrend des

22 A. HOLlIIQUIST:

Wachzustandes hoher sein solIe als im Sehlaf, sprechen Fakta, die manhinsiehtlieh der Lebensfunktionen wahrend des Schlafes gefunden hat.Sonach schlagt das Herz wahrend des Sehlafes schwacher und langsamer,der Blutdruek ist niedriger und ein ganzer Teil der Drusen schrankenihre Sekretion ein. Wahrend des Schlafes ist Iemer der Stoffwechselund damit auch die Warmeproduktion herabgesetzt.

Eine Untersuehung des Adrenalingehalts des Blutes mittels gewohn­licher biologischer Methoden stoBt jedoeh auf recht groBe Sehwierig­keiten, beruhend auf den kleinen Mengen Adrenalin, die unter normalenphysiologisehen Verhaltnissen im Blut vorkommen und auf der Ge­schwindigkeit, mit der das Adrenalin auch in einer schwachen alkalischenLosung zerstort wird, Die kurzlich von v. Euler (3) angewandte Methylen­blaumethode, begrundet auf der Fahigkeit des Adrenalins, das Abfarbenvon Methylenblau der Muskelsubstanz zu besehleunigen, eignet sich ganzvorzUglieh fur diesen Zweek. In einem Teil vorbereitender Versuehe,die spater zusammen mit U. v. Euler ausfuhrlich mitgeteilt werden,ist es uns sowohl mit der Methylenblaumethodik als mit WarburgsMethodik geglUckt, zu zeigen, daB dieser Unterschied im Adrenalingehaltdes Blutes im Wachzustand bedeutend viel hoher liegt als wahrend desSehlafes.

Leo Adler (1) hat auf eine elegante Weise die Einwirkung desAdrenalins auf den Winterschlaf des Igels nachgewiesen, indem er einemschlafenden Tier von 6 bis 7 Graden Korpertemperatur O·25 ccm Adre­nalinlosung 1: 1000 injiziert hat. Nach 11/2 bis 2 Stunden beginnt derIgel lebhafter und tiefer zu atmen und die Temperatur steigt schnell.Nach weiteren ein paar Stunden wacht er auf, entrollt sich und beginntumher zu laufen, wobei die Korpertemperatur bis zu 35 Grad stieg.Das Tier verbleibt einige Stunden in diesem Zustand, aber so allmahlichnimmt die Lebhaftigkeit ab, es rollt sich zusammen und befindet sichnach 12 bis 24 Stunden wieder in seinem Winterschlaf. Das Adrenalinhatte hier einen vorUbergehenden, dem Schlaf entgegenwirkendenEffekt.Meyer und Pick (6) geben an, daB sympathomimetische Gifte,wie Adrenalin und Ephedrin, Schlaflosigkeit verursachen, und auchhier sehen wir sonach den Effekt des Adrenalins als eines dem Schlafentgegenwirkenden Mittels.

Die von mir gefundenen Fakta zeigen sonach, wie es mir scheint,daB der periodische Wechsel in der Abgabe von Adrenalin in einem auBerstintimen Zusammenhang mit dem periodischen Wechsel von Schlaf undWachzustand steht. Aber, worauf dieser Wechsel im Adrenalingehaltder Nebennieren beruht, konnen wir bei dem derzeitigen Standpunkt

• der Frage nicht entscheiden. Moglicherweise kann man annehmen,daB die Bildung von Adrenalin in der Nebenniere auf nervosem Wege

ZUSAlIIC\rENHANG ZWISCHEN D. SCHLAl? U. D. ADRENALlNGEHALT usw. 23

von einem zentral belegenen Nervenzentrum geregelt wird, das viel­leicht dem von v. Economo (2) angenommenen Schlafsteuerungszentrumnaheliegen konnte.

Zusammenfassung.

Eine Untersuchung tiber den Adrenalingehalt der Nebennieren desIgels ist ausgefuhrt worden. Hierbei ist teils Folin-Cannon-Denis'kolorimetrische Methode und teils die von Elliott beschriebene Blut­druckmethodik angewendet worden. Es ist festgestellt worden, da13ein bedeutender Unterschied im Adrenalingehalt bei Wachzustand undSchlaf vorliegt, indem die Nebennieren wahrend des Wachzustandesmehr als die doppelte Menge Adrenalin enthalten als wahrend desSchlafes.

Schlu13resultat: Ein intimer Zusammenhang zwischen Schlafund Adrenalingehalt in den Nebennieren liegt vor.

Literaturverzeichnis.

1. Adler, Leo, Handb. der norm. und path. Physiol. Berlin 1926. Bd. XVII.S.105.

2. Economo, v., Ergebn. der Physiol. 1929. Ed. XXVIII. S.312.3. Euler, U. v., Pfliigers Archiv f. d. ges. Physiol. 1927. Bd. CCXVII.

S.699.4. Folin-Cannon-Denis, Journ, of biol. Chem. 1912/13. Vol. XIII.

p.477.5. Hess, Schweizer Arch. f. Neurol. 1925. Bd. XV-XVI. S.271.6. Meyer-Pick, Handb. der norm. und path. Physiol. Berlin 1926.

Bd. XVII. S.612.7. Verne, in Roger, Traite de Physiologie. Paris 1928. T. IV. p.513.8. Sugawara, Tohoku Journ. of expo Med. 1928. Vol. XI. p.41O.9. Watanabe-Sato, Ibidem. 1928. Vol. XI. p.433.