Aus dem Physiologiseh-ehemischen Institut der deutschen Universit~t in Prag. (Direktor: Proi. Dr. R. Zeynek,)

Glutathionspiegel des Blutes im Fieber 1.

Yon

Heinrieh Waelsch und Edgar Weinberger. (Eingegangen am 23. XII. 1932.)

Eine grol3e Anzahl von Stoffen, die dem Organismus zugefiihrt werden oder endogenen Ursprunges sind, werden in Verbindung m i t endogenen Stoffwechselprodukten durch die ~iere ausgesehieden, bzw. wenn man diesen Vorgang teleologisch deutet, harnfghig gemaeht oder entgiftet, vie]lcieht durch Beeinflussung ihrer LipoidlSslichkeit (Z e y n e k2). lJber den Zwisehenmeehanismus dieser ,,entgiftenden" Bindm~g an Schwefe]saure, azetyliertes Cystin, Glukurons~ture, Glykokoll und Glut- amins~iure ist niehts bek~mnt trotz vielfacher Studien iiber die Wirkung der entgiftenden Paarlinge. Ersehwert wird das Studium dieser Vorgauge dadurch, dal~ die ,,entgiftende" Kopplung in gewissen F~llen veto An- gebot des entgiftenden Paarlings abh~ngig zt~ sein seheint. So wird Brombenzol und Bromphenol bei Cystingaben ~fls Merka.ptursSure sonst als )~therschwefels~ure ausgeschieden a.

In einer frtiheren Untersuchung konnte gezeigt werden, daI~ das ~Tarkot[kum Tribrom~thanol (Avertiu) dttrch Schwefelverbiadungen, n~imlieh Thiosu]fat, kolloiden Schwefel, Detoxin, entgiftet wird 4. Dies wurde an tier Verktirzung der Narkosedauer bei der weil~en Maus de- monstriert. Das Tribrom~thanol wird als gepaarte Glukurons~ure, Uro- bromalshure, ausgeschieden, Glukose und Glukurons~ure haben selbst keine Wirkung auf die Narkosedauer 5. Wird also wie in diesem Falle

IV. Mitteilung: Beitr~ge zur Entgiftmlg im tierischen Organismus. III. Mit- teilung: Arch. f. exper. Path. 161, 115 (1931).

Vgl. auch Schfiller: Ebenda 106, 265 (1925). a Baunlanu u. Preufie: Ber. dtsch, chem. Ges. 12, 1093 (1879). Rhode: Z.

physiol. Chem. 124,15 (1923). Vgl. Ahderhalden u.Wertheimer: Ebenda 198,18 (1931). Waelseh: Arch. f. exper. Path. 156, 365 (1930). Riedel: Ebenda. 148, 111 (1930). Waelsch u. Weinberger: UnverSffentlicht.

Archiv f. experiment. Path. u. I 'harmakol. Bd. 169. LI0 b

626 It. WAEZSCn und E. W~I~BERGr=r.i

ein Stoff, der als gepaarte Glukurons~ure im Harn erscheint, durch Schwefelverbindungen entgiftet, so erscheint die Annahme eines Zwi- schenmechanismus nStig, der durch Schwefelverbindungen beeinflul~bar die Verbindung mit dem entgiftenden Paarling vermittelt.

Die Eliminierung von Stoffen durch Bindung an azetyliertes Cystin, an Glykokoll und an Glutaminsiiure liel~ an das von H o p k i n s entdeckte Tripeptid Glutathion als Mittler in solchen Entgiftungsprozessen denken. Das Glutathion ist aus Glykokoll, Cystein und Glutaminsi~ure zusammen- gesetzt. Es wurde auch auf die MSglichkeit hingewiesen, dal~ das Tri- peptid als Redoxstoff bei der Kopplung yon Giften an Glukuronsiiure vermittelnd eingreifen kSnnte. Ffir die Entgiftung der Blausi~ure 1 wie auch ffir die des Cyanamidse wurde die Bedeutung des Glutathions sichergestellt.

Um die entgiftende Wirkung yon Schwefelverbindungen fiber das in den Entgiftungsmechanismus eingeschaltete Glutathion zu verstehen, sei daran erinnert, dab durch Eingabe yon dithioglykolsaurem Calcium, kolloidem Schwefel, Cystein beim Meerschweinchen eine starke Ver- mehrung des Leberglutathions erreicht wird 3. Auf Grund der skizzierten Arbeitshypothese haben wir das Verhalten der jodtitrierbaren Substanz des Blutfiltrates in Avertinnarkose und bei Phenylessigsaurevergiftung untersucht 4. Das reduzierte Glutathion kann aber nicht den jodtitrier- baren Substanzen des Blutes gleichgesetzt werden, zumindest wird als zweiter schwefelhaltiger KSrper das Ergothionein mitbestimmt. Nach Behre u. B e n e d i k t 5 enthiilt das Blut 7,5 rag%, nach Sal t 6 3--]2 rag% Ergothionein.

Sowohl in Avertinnarkose als auch bei Phenylessigsiiurevergiftung fanden wir seinerzeit eine bedeutende Abnahme der jodtitrierbaren Sub- stanzen des BlutesL

Es schien nun von Interesse zu sein, eine Zunahme der jodtitrier- baren Substanz des Blutes experimentell zu erzeugen, in der Hoffnung, dadurch besseren Einblick in ihren Wirkungsmechanismus zu erhalten.

1 Voeg t l in , J o h n s o n u. Dyer : J. of Pharmacol. 27, 467 (1926). 2 Glaubach : Arch. f. exper. Path. 117, 247 u. 257 (1926). a H a n d o v s k y : Ebenda 135, 143 (1928). 4 W a e l s c h u. W e i n b e r g e r : Ebenda 156, 370 (1930). 5 Behre u. B e n e d i k t : J. of biol. Chem. 82, 11 (1929). 6 Sa l t : Biochemic. J. 25, 1712 (1931). 7 Von Interesse ist im Zusammenhang damit ein Beiund yon Sehor s t e in , tier

an den Kiemen yon narkotisierten Fischen und Salamanderlaxven eine Senkung der Potentialdifferenz und eine Herabsetzung des Reduktionsverm6gens gegen Silbernitrat land (Kel ler : Elektrizit~t in der Zelle, 1932, S. 123).

Glutathionspiegel des Blutes im Fieber. 627

Hierbei wiesen uns zwei F~lle yon langdauerndem septischen Fieber den Weg, die beide einen auffallend niedrigen Gehalt des Blutes an jod- titrierbarer Substanz zeigten (auf reduziertes Glutathion umgerechnet 27,3 mg% und 20,7 rag%). Der erste Fall hatte, wie in der friiheren Untersuchung 1 gezeigt wurde, nach Avertinnarkose auch eine auffallend langsame Rtickkehr zur Norm.

Die Versuche wurden an frisch aufgenommenen Patienten der Dermatologischen Klinik (Prof. K r e i b i c h ~) vorgenommen. Zur experi- mentellen Fiebererzeugung wurde Aolan, Hypertherman, Dmelcos und Pyrifer verwendet.

Die Bestimmung der jodtitrierbaren Substanz des Blutfiltrates er- folgte in der von uns ausgearbeiteten Modifikation des Tu n n i c l i f f e s c h e n Verfahrens, die sich bei zahlreichen Bestimmungen bew~hrt hatte. In der frtiheren Untersuchung konnten wir als Eormalwert der jodtitrier- baren Substanz des Blutes (auf reduziertes Glutathion umgerechnet) 36 mg% mit einer geringen Streuung bestimmen 1. In {}bereinstimmung mit uns findet P l a t t a als Mittelwert der jodtitrierbaren Substanz des Blutes auf reduziertes Glutathion umgerechnet 39,4mg%, K a h i w a - ba ra 4 bei Miinnern 38,3 rag%, bei Fraucn 36,4 rag%, doch ist zu be- merkcn, da6 eine Anzahl yon Untersuchern weitaus hShere ,,Glutathion- werte" im Blur bestimmt hat. Recimet man die jodtitrierbare SubstaIlz direkt auf reduziertes Glutathion urn, eine Umrechnung, deren Zulassig- keit erst bewiesen werden mug - - zumindest gehSrt noch Ergothionein dazu -- , so mtissen die Schwefelwerte des Blutes beriicksichtigt werden. Es sind dann Glutathionwerte auszuschlieBen, wonach der damit be- stimmte Schwefel (Glutathion enthi~lt 10,4%) den Gesamtschwefel des Vollblutfiltrates erreicht oder sogar iibertrifft. Ein solcher gesicherter Befund bewiese die Unzulassigkeit einer direkten Umrechnung und es miiBte an das Vorkommen yon schwefelarmen oder schwefelfreien jod- titrierbaren Substanzen im Blut gedacht werden, z. B. an Azetessigsi~ure.

Mit geringen Andel"ungen ist dic zur Bestimmung der jodtitrierbaren Substanzen des Blutfiltrates verwendete Methodik die der frtiheren Mitteilung. Ein kleines Zentrifugeng]as, beschickt mit 8 ccm 0,Se/oiger Trichloressigsgure wird auf Milligramm genau gewogen. Sofm't nach der Blutentnahme aus der Ellenbeuge werden etwa 2 ccm Blut zugcgeben und das Glgschen zurtick-

Waelsch u. Weinberger: a. a. O. e Wir sind den ~.rzten der Elinik (vor allem Herrn Dr. Katz) fiir ihre Unter=

stiitzung zu grot/em Danke verpfliehtet. a Brit. J. exper. Path. 12, 139 (1931). '* J. of orient. Med. 15 (1931). Zitier~ nach Bet. Physiol. 65, 253 (1932).

628 H. WAELSCU und E. WE]NBERGER:

gewogen. Um Gewichtsverluste durch Verdunsten und um eine Ver~nderung der jodtitrierbaren Substanzen zu verhindern, werden die Gl~iser in ein mit Eiswasser geftilltes Gefiil~ gestellt. Es wird soviel o,5%ige Trichloressigsiiure zugesetzt, dab im ganzen (die anfiingliehen mitgerechnet) auf jeden Kubik- zentimeter Blut 8 ccm 0,5%ige Trichloressigsaure kommen. 5 Minuten wird zur tt~molyse stehen gelassen und dann auf 1 ccm Blut unter Schtitteln 1 ecru 25~oiger Trichloressigs~ure zugesetzt. 5Tach 5 Minuten wird abzentrifugiert (10 ]~iinuten, 1500 Touren). Die tiberstehende Fliissigkeit wird dureh ein mit heiBem Wasser gewaschenes Faltenfilter abfiltriert und der Rtiekstand zweimal mit 20 ccm 3,3%iger Trichloressigshure an der Zentrifuge gewasehen. ~ach dem Filtrieren wird das Filter mit 10 ccm 3,3%iger Trichloressigs~ure ge- wasehen. Die Waschw~sser des Rfiekstandes und des Filters werden mit dem ersten Extrakt vereinigt.

5Tach Zusatz yon 0,50 ccm n/100 J-LSsung wird unter Zusatz yon St~rke mit n/500 Thiosulfatl6sung zurtiektitriert. Der Titer der J-LSsung wird alle 5 Tage, der der Thiosulfatl6sung vor und nach den Titrationen be- stimmt.

Unbedingt erforderlich ist die Bestimmung des Blindwertes der ver- wen@ten Trichloressigs~urelSsungen. Dazu wird in gleichen Mengen gleieh konzentrierter Trichloressigs~urelSsung der Blindwert ebenso wie im Haupt- versuch titriert und yon dem in der Extraktionsfliissigkeit ermittelten Wert abgezogen. Rechnet man zur Verdeutlichung der Resultate das Ergebnis auf Milligrammprozent Glutathion urn, so gesehieht dies dureh Multiplikation der verbrauchten Kubikzentimeter J-LSsung mit dem Faktor 307. Die Kubik- zentimeter Blut ermitteln wir dureh Division des Gewichts dutch 1060 als mittleres spezifisches Gewieht des mensehlichen Blutes. Die in der folgenden Tabelle wiedergegebenen Werte sind Mittelwerte je zweier gut ttbereinstimmen- der Bestimmungen.

Betreffs der Bewertung der gewonnenen Ergebnisse muB hervor- gehoben werden, dab Patienten mit nicht vergleichbaren Vorbedingungen zu den Versuchen herangezogen wurden. Es handelte sich aus iiu6eren Grtinden (urn einem therapeutischen Eingriff zuvorzukommen) immer um frisch aufgenommene Patienten der Klinik, denen teils im ntichternen Zustande, teils nach dem Frtihsttick das Blut zur Bestimmung des Anfangswertes entnommen wurde. AuBerdem ist uns der Einflul~ einer bei unseren Patienten oftmals akuten Erkrankung auf den Gehalt des Blutes an jodreduzierenden Substanzen unbekannt. Die in diesen Ver- suchen ermittelten Anfangswerte sind also nicht vergleichbar mit den in unserer frtiheren Untersuchung bestimmten Werten, die eine auf- fallende Konstanz zeigten. Es handelte sich damals immer um Pa- tienten, bei denen die Bestimmungen - - ebenso in den Selbstversuchen - - nach einer Hungerzeit yon mindestens 12 Stunden bzw. nach den zu einer 5Tarkose und Operation tiblichen Vorbereitungen entnommen wurde. Wir geben unsere Versuche in der Tabelle auf S. 630/31 wieder.

Glutathionspiegel des Blares im Fiebe~. 629

Die auf reduziertes Glutathion umgerechneten Anfangswerte der jodreduzierenden Substanzen des Blutes liegen in unseren Versuchen zwischen 26 und 53 rag%. Den niedrigsten Wert zeigt eine Methanol- vergiftung. Wit haben im vorhergehenden den wahrscheinlichen Grund dieser Inkonstanz aufgezeigt. Doeh zeigt sich im experimentellen Fieber ,__2 . . . . . . . . . . . . . . 1___ ,T ........ 1 .... �9 j ~w ~Jvu,l vo,, ~vlH, ,,,~u~uw~ en]e Erh6hung der odtitrierbaren Sub- stanzen des Blutes. Diese Steigerungen liegen zwisehen 8 und 83% der Anfangswerte. Sie seheinen abh~ngig zu sein vor allem yon der HShe des Anfangswertes, weiter vonder Htihe des Fiebers und vielleicht aueh vom Alter, wenn aueh bei unseren Versuehen die Variationsbreite des Alters eine recht geringe ist. Die ftirs erste regeilosen Steigerungen der jodreduzierenden Substanzen des Blutes im experimentellen Fieber wer- den so dureh die zahlreiehen, wohl nur zum Teil tibersehenen Beziehungen erkl~rt.

Die Steigerung der jodreduzierenden Substanzen des Blutes im Fieber ist um so geringer, je hOher der Anfangswert ist. Dies seheint ftir das Vorhandensein einer oberen Grenze des Gehaltes des Blutes an jodreduzierenden Substanzen zu spreehen. Dieser Grenzwert liegt zwi- sehen 45,2 rag% und 62,2 rag% als reduziertes Glutathion ~lmgereehnete jodreduzierende Substanzen, wobei vier Werte zwisehen 53 und 57 rag%, weitere vier zwisehen 45,2 und 49,3 rag% liegen. Der Mittelwert aller Werte ist 52,5 rag%. Der Sehwefelgehalt des eiweigfreiell Filtrates der Formelemente des Blutes betr~tgt im 5Iittel 5,36 rag% Sehwefel~. Daraus kann ein Glutathiongehalt yon 51,6 mg bereehnet werden. Aus der guten Ubereinstimmung der von uns titrimetriseh ermittelten Grenzwerte und der Sehwefelbestimmungen wtirde sieh ergeben, dab die jodtitrierbaren

(~ Substanzen des Blutes zum iiberwiegenden Teil aus .dutathwn und l~;rgothionein bestehen (Ergothionein enth~lt 14,5% Sehwefel, wodurch das Resultat der Bereehnung nieht wesentlieh ver/tndert wird). Die l~bereinstimmung der aus dem Sehwefelgehalt und der Jodtitration er- haltenen Werte kann abet vorderhand nur mit Vorsieht gedeutet werden, denn beide Werte sind Nittelwerte aus einem relativ grogen Streuungs- bereieh. Aul3erdem wissen wir noeh niehts iiber mSgliehe Versehiebungen der sehwefelhaltigen Verbindungen des Blutes im Fieber.

Dureh die Feststellung, da$ der Glutathionspiegel des Blates im Fieber erhSht ist, ergab sieh das Bedtirfnis diesen Befund in seiner Be- ziehung zum Fieber zu klfiren, l/eduziertes Glutathion ist ohne Einflu6

1 Lo ran t , t t a y d u , Wei l : Z. physiol. Chem. 200, 121 (1931). Zur Methodik der Sehwefelbestimmm~g vgl. W a e l s e h u. K l e p e t a r : Ebenda 211, 47 (1932).

630 H. WA_ELSCH u n d E. WEINBERGER:

Tabe l l e .

1 g Blur re- Anfangswerte Zeitderl~ormal- l~'ame, Alter duziert in umgerechnet blutentnahme

Datum in Jahren, Krankheit ccm n/100 auf mg % Blutbild I und Verab- Geschlecht reduziertes reichung des

1932 J-L6sung Glutathion Fiebermittels

22. IV. S, 23, ~ Go. Prostat. 0,133 38 8h 30'

10. V. K., 21, ~ Sklerose 0,115 33:3

12. V. P., 39, ~ Ulc. molle 0,152 44~0

24. V. K., 22, ~ Go. chron. 0,136 39,4

2. VI. B., 19~ Go.post. 0,159 46,1

7. VI. M., 24~ ~ Go. post. 0:180 52~2

15. VI. H., 25, ~ 0~157 45~5 Phimose Balan.erosiv.

Z., 20, 6 0~167 48~4 20. VII.

i 21. VII. R., 20, ~ Methanol- 0,090 ] 26,1

vergiftung I

22. VII. U., 16, ~ Go. 0,183 53,0

4 500rote 8 h 00'

10 600 weiBe 8 i, 00' 5 060 rote

- - 8 ~ 30'

- - 8 ~ 3 0 '

10 600weiBe 8h30 ' 5 600rote

5 700wei•e 8 ~ 30' 4 900 rote

10 000weiBe 9 h 15' 5 200rote

6 200weii3e ] 8 h 00' 5 400rote r

7 100 weil3q 8 h 30' 4 750rote

auf die A t m u n g yon Rat tengewebe 2. Anderersei ts bewirkt die In jekt ion yon Gluta th ion be im Kaninchen ein Absinken des respiratorischen Quo- t ienten 3. Wir haben an drei Kaninchen in steigenden Dosen Gluta thion (100, 150, 200 mg Gluta th ion H o f f m a n n - L a Roche, intravenSs) verab- reicht, ohne dab irgendein Unterschied der Tempera tu rku rve in viertel: sttindigen Messungen durch 8 Stunden von der 5Iormalkurve bemerk t werden konnte. Die Wiederholung dieser Versuche an drei Kaninchen,

d e n e n zur Ausschal tung der Tempera tur regul ie rung das Ha l smark in der HShe des sechsten Halswirbels durchsehni t ten worden war, ha t te ebenso ein negat ives Ergebnis: Nach Einregul ierung der Tiere auf kons tan te

Zahl der roten BlutkSrperchen in Tausendern. e Voegtlin, Rosenthal u. Johnson: Pub|. Health Rep. 1, 339 (1931). a Winter , Rei~ u. Valdecasas: Endokrinol. 11, 171 (1932).

Glutathionspiegel des Blutes im Fieber.

Tabe l l e .

631

Fiebermittel, Menge

Aolan i 20 ecru

gypertherman2 0,08 ccm

Dmeleosa 0,20 ccm

Pyrifer 4 0,75 ecru

Pyrifer 1 ecru

Pyri fer 1 ecru

Pyrifer 0,8 cem

Pyrifer 0,.75 ccm

Pyrifer 0,9 ccm

Pyrifer 0,6 eem

Zeit der zweiten Blutentnahme und des hSch-

sten Fiebers

15 h 00' 380

12 h 00' 38,6 o

14 h 00' 38,6 o

13 h 30' 3&2o

15 h 15' 38~50

Fieberwerte lg Blur reduzier~

in ccm n/100 J-LSsung

0,188

0,156

0,150

0,161

0,196

11 h 30' 0A95 400

13 h 45' 0,170 38,8 o

14 h 00' 0~184 38,5 o

11 h 00' 0,164 39,5 o

11 h 00' 0,216 380

Umgerechnet in rag% Blutbild

Glutathion

54,5

45,2 4 500 rote

43~5 11 000 weil~e 5 060 rote

46,7

56,8

56~6 9 800 weil]e 5 000 rote

49~3 6 070 weiBe (; 8(X) rote

53,4 10 000 wei~e 5 200 rote

47,6 6 700 weilTe 5 CX)O rote

62,6 7 6(X) wei@ 4 900 rote

Glutathion Steigerung des Anfangswertes

in %

43

36

19

23

10

83

18

TeInperatur wurde die KSrper tempera tur dureh I n j e k t i on yon Glu ta th ion

nicht beeinflu6t .

Die 8teigerung des reduzier ten Gluta thions im Fieber k a n n wohl

nicht mit einer Steigerung der Enzymt~ t igke i t in Verb indung gebracht

werden 5. Unsere Pa t i en ten ha t t en noch ke inen Hungerstoffwechsel, der

im Fieber eine grSJtere EiweiBbeteiligung zur Folge hat% Au6erdem

Mflcheiweil~, Beiersdorf, Hamburg. e Colimflch, S/ichsische 8erumwerke, Dresden. a Ducreybazillen-Vakzine, Soei6t6 Parisienne d'Expansion chimique. 4 Laboratorimn Rosenberg, Freiburg/Breisgau.

Kleinmann: Klin. Wschr. 10,1503 (1931). Krebs: Biochem. Z. 238,174 (1931). 6 Grafe: Erg. Physiol. 21 (1923). Vgl. auch Krehl, Krehl-Marchand: Handb.

d. allg. Path. Bd. 4, 1 (1924).

632 H. WAELSCH und E. WEINBERGER: Gluthationspiegel des Blntes im Fieber.

kann aueh direkt keine ErhShung der Wirksamkeit der Enzyme im F iebe r festgestellt werden 1. Ftir die Deutung unseres Befundes mug

beaehtet werden, dal~ es sieh um Veriinderungen in den ersten Stunden des Fiebers:handelt. So kSnnte die ErhShung der reduzierenden Sub- stanzen des Blutes im Fieber mit der erhShten Sauerstoffzehrung der Gewebe in Beziehung gesetzt werden. Auch kSnnte sie im Sinne unserer Annahme tiber die Rolle des Glutathions bei der Entgiftung als Aus- druck eines erhShten Bedarfes dureh die im Fieber in grSl~erer Menge entstehenden Stoffwechselschlaeken aufgefai~t werden.

Zusammenfas sung .

Im experimentellen Fieber konnte eine Zunahme der jodreduzieren- den Substanzen des Blutes festgestellt werden. Diese ErhShung scheint vor allem yon der HShe des Anfangswertes abhiingig zu sein und einen oberen Grenzwert zu besitzen. Dieser Grenzwert zeigt, dal~ bei Beriick- siehtigung der Schwefelverhii]tnisse des Blutes die jodreduzierenden Sub- stanzen des Blutes zum iiberwiegenden Teil nut aus Glutathion und Ergothionein bestehen wtirden. Injiziertes Glutathion hat weder beim normalen noeh bei dem seiner Temperaturregulierung beraubten Kanin- chen einen Einflul3 auf die KSrpertemperatur.

1 Hau~owitz u. Breinl: Z. exper. Mcd. 60, 565 (1928).