(AUS dem Institut fiir Schiffs- und Tropenkrankheiten Hamburg [I)irektor: Geheimrat F~L~.~ol~],

Protozoologische Abteilung [Leiter: Professor Rv, ICH~NOW].)

S T U D I E N ~ B E R D E N K O H L E H Y I ) R A T S T O F F W E C H S E L P A R A S I T I S C H E R P R O T O Z O E N .

II . DER ZUCKERSTOFFWECHSEL DER TRYPANOSOMEN 1.

Von

TH.v . BRAND.

Mit 1 Textabbildung.

(Eingegangen am 21. Juni 1933.)

Inhattsverzeichnis. Seite 1. Eirdeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587 2. Material und Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 588 3. Der Zuckerverbrauch bei verschiedener Zuckerkonzentration . . . . . . 589 4. Die Verwertbarkeit verschiedener Zuckerarten . . . . . . . . . . . . 595 5. Der Zuckerverbrauch bei verschiedenen Temperaturen . . . . . . . . . 601 6. Der Zuckerverbrauch verschiedener Trypanosomenarten . . . . . . . . . 606 7. Yersuche zur Frage "nach dem Eiwei~stoffwechsel der Trypa:losomcn . . 611 8. Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . .~ . . . . . . . . . . 613

Literaturverzeichnis : . . . . . . . . . . ' . . . . . . . . . . . . . . . 613

1. Einleitung. Der Erforschung des Stoffwechsels yon Protozoen stellen sieh in

mancher Beziehung grSl3ere Schwierigkei ten entgegen als dem "Studium jenes der hSheren Tiere. Dies is t in ers ter Linie bedi~gt durch die .Kleinhei t der Objekte , die es h/~ufig unmSglich macht , solche Mengen zu gewinnen, d a b eine chamische Anr der ProzeBfolge mSglich ist . Man is t dann

a u f morphologische l~tethoden angewiesen, die naturgem/~B nur fiir be- sehrankte Problems~ellungen, e twa solehe das Glykogen oder das FeLt betreffend, in F'rage kommen. H~ufig auch schei tern Untersuchungen an der Kl ippe , dab in den wenigen Fal len , in denen Protozoen in grSBerer Menge gewonnen werden kSnnten, diese gewShnlieh nicht frei yon Bakter ien- beglei tung sind. Bei grSBeren Tieren, Wfirmern, Schneeken usw. schadet es nichts , wenn sie nic.ht steril sind. Bei einigermaBen sauberem Arbe i ten

1 Ausgefiihrt mit Untersttitzung der Notgemeinschaf~ der Deutschen Wissen- schaft.

588 Th. v. Brand:

wird die im Vergleieh zur Tiergr6Be minimale Bakterienmenge das Bild nieht triiben kSnnen. Anders bei Protozoen. Wfirde man z. B. in einer Histolytieakultur die Kohlens~ureproduktion bestimmen, so w~re es ein hoffnungsloses Unteffangen zu versuchen, die auf die AmSben und die auf die Begleitbakterien treffenden Kohlens~,uremengen zu trennen. in dieser Beziehung sin4 die Blutparasiten viel geeignetere Untersuehungs- objekte, insofern sie in einer sterilen Umgebung leben. Besonders brauch- bar sind jene yon homoiothermen Wirten, da infolge der relativ hohen W/irme ihrer Umgebung mit st~rkeren Stoffumsetzungen gerechnet werden kann als bei Parasiten kaltbliitiger Tiere. Bis zu einem gewissen Grad stSrend ist natiirlieh die Anw~senheit der Blutzetlen, die infolge ih'res Eigenstoffbestandes und -stoffweehsels die Verfolgung mancher Probleme nicht zulassen. Trotzdem kann man fiir manche Fragestellungen - - infolge der leiehten Ausfiihrbarkeit yon Kontrolluntersuchungen - - ein erfolg- reiches Arbeiten erhoffen. Die ~n den letzten Jahren ver5ffentlichten Beobachtungen (Yo~KE, ADAMS und/r R~,GE~DA~Z, V. FF, N~- VESSu U.a.) haben insbesondere dargetan, daI3 der Zuekerstoffwechsel der Trypanos.omen ein so reger ist, dat] hier ein Weiterkommen durchaus mSglich erscheint. Die erw~hnten Untersuchungen wurden fast durchWeg angestellt in der Hoffnung, Klarheit fiber den Ursprung der Sehiidi- gungen der Wirte bei der Trypanosomeninfektion zu gewinnen, sei .es, um die ScHE~sche Auffassung, der Zuckerstoffweehsel der Trypano- semen spiele dabei eine Hauptrolle, zu stiitzen, sei es um Argumente gegen diese Auffassung beizubringen. Es ist klar, da~ bei diesen nicht unmittel- bar ~m des Stoffwechsels der Trypanosomen selbst angestellten Versuchen manehe Gesiehtslounkte unberiicksichtigt blieben oder nut kurz behandelt wurden, die ffir die Beurteilung ihrer biochemisehen F/ihigkeiten yon Interesse sein mfissen, wenn wir die Trypanosomen um ihrer selbst willen untersuchen. Die im folgenden mitgeteilten Versuche sollen einen Beitrag zur SchlieBung derartiger Lficken liefern.

2. Material und Technik. Die Versuchsanordnung glich im Prinzila jener, die sich R~,,GENDANZ in seinen

Zuckerversuchen bewRhrt hatte. Gearbeitet wurde fiir die meisten l~ragestellungen mit Trypanosoma brucei Stature 30. Zu den Versuehen fiber die Intensitiit des Zucker- stoffwechsels versehiedener Arten wurden verwendet auBer Trypanosoma brucei: Trypanosoma lewisi, congolr gambiense, rhodesiense und Svhizotrypanum cruzi. Das trypanosomenhaltige Blut wurde yon Ratten bzw~ ffir Trypanosoma rhodesiense und Schizotrypanum cruzi yon M~,usen gewonnen. Diese warden zun~chst mit ~ther bet~ubt, dann wurde die Brusthiihle ge~ffnet und das Bint mit einer Spritze aus dem Herzen entnommen. Es wurde hierauf mit gleiehen Teilen Natrium- eitratlSsung vermischt und auf 2 ecru dieser Mischung kamen dann 6 ccm Hammel- oder Ziegenserum. Diese Mischung befand sich in einem E~LV.~l:~YV.R-Kflbchen und wurde nun, wenn nur eine bestimmte Ausgangszuckerh6he beabsiehtigt war, sofort, spnst naeh dem Verteilen auf die eigentlichen VersuehsrOhrehen (als solche wurden HAG~Do~-GD, sohen oder kleine ERL:~x~Yv.R-KSlbehen benutzt), mit der Zuckerl6sung versetz$. Deren Konzentration war so gewi~hlt, da]~ auf 1 eem Blur

Studien fiber den Kohlehydratstoffweehsel parasitischer Protozoen. I I . 589

(= 8 ccm Misohung) 0,3 corn ZuokerlSsung kamen. Selbstyerst~ndtich wurden aUe 1Kaflnahmen unter sterflen Kautelen durohgeffihrt. Es gelang gewfhnlich, soviel Blu~ zu erhalten, dal~ auf jeden Versueh etwa 1 ecru Blur kam. In manehen F~llen, besonders wenn das Blur yon Mi~usen stammte, wurde aueh mi~ weniger Blur ge- arbeitet; dies is~ bedeutungslos, da es sieh ja immer um den Vergleieh prozentiseher Abnahmen handelt und ein Umreehnen auf eine bestimmte Blur- bzw. Trypano- somenmenge jederzeit m6glich ist, falls sich dies ffir irgendeine Betrachtungsweise er- forderlich erweist. In alien Fallen war ja das Verh/~ltnis Blut : Citrat : Serum : Zucker das gleiche. Die R~ihrehen wurden mit Ausnahme jener Versuehe, in denen der TemperatureinfluI3 ermittelt werden sollte, bei 370 gehalten. Die Temperatur hielt sieh wi~hrend der Versuche auf etwa :t: 0,50 genau. ]:)as gleiche gilt ffir die versehiedenen Temperaturen der Temperaturversuehe. Die Gls wurden in mit Wasser besehiekte Beehergliiser gesf~llt, die sich in dem betreffenden Thermo- staten befanden uad dessen Temperatur vor Versuchsbeginn angenommen hattem Die R6hrehen waren mit einem Gazebauseh verschlossen. Dieser wurde, urn ein Verdunsten der Flfissigkeit zu verhindern, mit einer dieken Kappe yon Plastflin fiberzogen. Die R6hrchen wurden wi~hrend des Versuehes (ifter durehgesehfittelt, einmal um die Sauerstoffversorgung nieht zu sehleeht werden zu lassen, dann aueh um eine Gerinnung des zugesetzten Blutes zu verhindern. Ganz gelang dies nicht immer. Gelegentlieh, besonders in den Trypanosomenversuehen, weniger ausgepri~gt in den Kontrollen, bildeten sieh einige Gerinnsel. Ieh babe abet keinen Anhalts- punkt daffir, dal3 dadurch wesentlizhe Fehler verursaeht worden seien. St~rkere Agglomerationserseheinungen bei den Trypanosomen kamen nieht zur Beobaehtung. Die ungef~hre Zahl der Trypanosomen wurde in den Versuehen der Abschnitte 3, 4, 5 und 7 ermittelt, indem ihr Verh~ltnis zu den rosen Blu~k6rperehen festgestellt wurde und unter der Annahme yon 6 180 000 Erythroeyten pro Kubikmillimeter auf diese Blutmenge umgerechnet wurde. Selbstverst/~ndlieh ist dieses Vorgehen nieht sehr exakt, es geniigt abet, um einen ungef~hren Anhalt zu geben, zudem werden ja immer Versuchsreihen miteinarlder vergliehen, bei denen di%versehiedenen Bedingungen in den Parallelversuchen des Einzelversuehes jeweils mit dem gleichen Blur gepriff~ worden waren, wobei es dann nicht so sehr auf die absolute Zahl der Trypanosomen ankommt. Zu den Versuehen fiber den quantitativen Zuckerver- braueh der versehiedenen Trypanosomenarten wurden die Trypanosomen direkt, in der Zi~hlkammer naeh BffRK~R gezi~hlt, da bier natfirlieh eine exakte Fest- stellung der verwendeten Trypanosomenmenge yon aussehlaggebender Bedeutung ist. Selbstverstiindlieh wurden zu allen Versuchen aueh Kontrollversuehe mit Normalblut ausgeffihrt mit jeweils derselben Me~hodik; nur bei der Frage der Verwertbarkeit tier einzelnen Zuekerarten~nuBte yon dieser Regel aus im betreffeuden Absehnitt dargelegten Grfinden abgewiehen werden. Weitere methodisehe Hinweise finden sieh in den einzelnen Abteilungen.

Die Zuekerbestimmungen wurden naeh HA*~I)OR~C-J~s~ vorgenommen, es wurden immer zwei Parallelbestimmungen durehgeffihrt. Zum Ablesen der Zueker- hfhen wurde ffir Glykose die von HAO~DOR~-J:E~Sn~ publizierte Tabelle genommen, fiir die anderen Zuekerarten die yon W~zs~ und v. BRA~ ausgearbeiteten.

3. Der Zuckerverbrauch bei verschiedener Zuckerkonzentration. Eine recht interessante Frage ist, ob bei wechselnder H6he der

Zuckerkonzent ra t ion im umgebenden Medium die H6he des Zucker- verbrauches der Tryt)anosomen eine verschiedene ist. Die Frage ist besonders deshalb fiir die Biol~gie der Paras i ten yon Bedeutung, als ja auch der Blutzuckerspiegel der infizierten Wir te nach den jeWeiligen Bedingungen innerhalb weitgesteckter Grenzen schwanken kann. So

590 Th. v. Brand:

kann er, abgesehen yon den ziemlieh geringfiigigen konstanten Unter- sehieden zwisehen versehiedenen Tierarten, einesteils, z .B. nach Auf- nahme zuckerhaltiger Nahrung, stark in die HShe gehen, eine Erseheinung, die unter dem Namen der alimentaren Hyperglykamie bekannt ist. Andererseits sinkt, wie wir aus den Untersuehungen versehiedener Autoren (z. B. I:~EGENDANZ und TROPP, ZOTT.~ und RADACOVICI, V. BRAND und REGENDANZ U.a.) wissen, kurz vor dem Tode der Btutzueker der trypanosomenkranken Tiere stark ab,' so dab in diesen Fallen die Parasiten mindestens stunden-, gelegentlich tagelang in einem wesentlich zueker- /irmeren Milieu leben miissen als gewShnlieh. Aueh in der Cerebrospifial- fliissigkeit ist bekanntlich der Zuckergehalt ein welt niedr~gerer als im Blur. Und doeh kfnnen auch hier Trypanosomen leben. Untersuehungen fiber diese Frage liegen bisher noch kaum vor. Nur REOE~D~Z sehloB auf Grund einiger Versuehe, dab die HShe des Zuekerverbrauches yon der Hbhe des Zuekergehaltes des Kulturmediums abh~ngig sei. Ieh selbst habe diese Frage an einem grSBeren Material gepriift. In zwei Serien yon je 6 Versuehen wurde jeweils der Zuekerverbrauch bei versehiedener Zuekerkonzentration verglichen, in der 'ersten Serie ein ganz niedriger Ausgangszuekergehalt yon 37V-48 rag-% mit einem solchen yon 200 bis 228 rag-%, in der zweiten ein mittelhoher yon 129--172 mg-% mit einem hoher~ yon 202--326 mg- %. In der ersten Versuehsreihe wurde der Zueker nach einem Verweilen der LSsung bei 370 yon 1 bzw. 2 Stunden bestimmt. Diese kurzen Abstande wurden gew~hlt, weft es bei einer l~ngeren Ver- suchsdauer hs sein kSnnen, daB der Zucker schon vor Beendigung der Periode ganz aufgebraucht wiire, und in diesem Falle k6nnte natfirlieh ein eindeutiges Resultat nieht ~rwartet werden. Aus dem gleichen Grunde wurden auch ftir diese Versuche im allgemeinen sehw/i.cher infizierte Tiere genommen, also mit nicht allzu hohen Trypanosomen- zahlen gearbeitet. In der zweiten Versuehsreihe wurde der Zucker in 2stfindigen Intervallen bestimmt, auch konnte hier ohne Bedenken Blur mit durchschnittlich gr6Beren Trypanosomenmengen genommen werden. Selbstverstandlich wurden zu den beiden Reihen auch ent- sprechende Serien yon Kontrollversuchen mit ann/ihernd gleichem Zueker- gehalt ausgefiihrt.

Was zun/~chst die erste Serie anbetrifft, so zeigte sich erwartungs- gem~B bei den ~ Kontrollen (Tabelle 1), dab infolge der kurzfristigen Versuchsanordnung die Zuckerabnahme nur eine relativ geringffigige ist. Sie betr/~gt im MitteI fiiu die Versnche mit dem niedrigen Zuckerwert ffir die erste Stunde 8, fiir die zweite Stunde 3 mg-%, die analogen Zahlen ffir die Versuche mit hohem Zuckerwert betragen 5 bzw. 7 rag-%! Der Gesamtmi~telwert ffir je 1 Stunde betr/~gt in beiden Serien 6 mg-%. Es' diirfte zweckm~Big sein, diese Zahl als die richtige anzusehen, da bei diesen Versuchen mit sehr geringen Veriinderungen der Zuckerkonzen- tration sich sehon kleinere Versuchsfehler unangenehm bemerkbar

Studien fiber den Kohlehydratstoffwechsel parasit ischer Protozoen. I I . 591

Tabe l l e l . G l y k o l y s e be i g a n z n i e d r i g e m u n d h o h e m Z u c k e r g e h a l t .

Zueker mg-%

Ver~nderung Ver~inderung Versuch Nr. ~usgangswert Wert nach gegenfiber Wert nach gegeniiber

dem dora 0 Stunden 1 Stunde 0 Stunden- 2 Stunden 1 Stunden- Wert ~rert

l a

b 2a

b 3a

b 4 a

b 5a

b 6a

b

46 203

55 227

36 190 39

222 58

270 47

260

36 197 48

221 32

185 35

220 49

265 35

252

- - 1 0

- - 6

- - 7

- - 6

- - 4

- - - 5

- - 4

- - 2

- - 9

- - 5

- - 1 2 - - 8

34 193 46

216 29

179 30

212 43

254 35

244

- - 2

- - 4

- - 2

- - 5

- - 3

- - 6

- - 5

- - 8

- - 6

- - 1 1 • o - - 8

m a c h e n u n d es d e m n a c h zweckm/~i~ig i s t , d ie B e r e c h n u n g des Mi t t e l - w e r t e s a u f e ine m 6 g l i c h s t grol3e Z a h l y o n B e s t i m m u n g e n zu s t i i t zen .

E s k o m m t h i n z u , daft i m e i n e n F a l l d ie G l y k o l y s e s c h e i n b a r i n d e r e r s t e n S t u n d e , i m a n d e r e n i n d e r z w e i t e n k l e i n e r wgre . I n d e n s p a r e r zu be- s p r e c h e n d e n i i b r i g e n K o n t r o l l v e r s u c h e n m a c h t e n s ich k e i n e so g roBen

U n t e r s c h i e d e z w i s c h e n e r s~er u n d z w e i t e r Versuchsh /~ l f t e b e m e r k b a r ,

was a u c h da f i i r s p r i c h t , dal~ die o b i g e n U n t e r s c h i e d e z u f a l l s b e d i n g t s ind . Die zu d e n K o n t r o l l e n g e h 6 r i g e n T r y p a n o s o m e n v e r s u c h e s i nd in

T a b e l l e 2 z u s a m m e n g e f a ~ t . V o n d i e sen m f i s s en w i r be i B e r e c h n u n g des M i t t e l w e r t e s d e n V e r s u c h 8 a u s s c h a l t e n . I n d e m e i n e n P a r a l l e l v e r s u c h

m i t h o h e m Z u c k e r g e h a l t n ~ m l i c h h a t t e d ie Z u c k e r a b n a h m e i n d e r e r s t e n

Tabelle2. Z u c k e r v e r b r a u c h y o n Trypanosoma brucei be i g a n z n i e d r i g e m u n d h o h e m Z u e k e r g e h a l ~ des M e d i u m s .

Versueh Nr.

7 ~

b 8a

b 9a

b 10a

b l l a

b 12a

b

Trypanosomen im Kubikmilli-

meter B h t

I Ausgangs- XVert nach 0 S ~ t e n 1 Stunde

Zuckermg-%

Ver~nderung ] gegenfiber demlWert nach

0 Stunden- I 2 Stunden ~Vert I

107000 48 209

889 000 44 204

150000 39 223

560000 37 221

219000 34 200

620000 41 228

23 - - 2 5 190 - - 1 9

14 - - 3 0 136 - - 6 8 21 - - 1 8

204 - - 1 9 14 - - 2 3

199 - - 2 2 -14 - - 2 0 168 - - 3 2

19 - - 2 2 207 - - 2 1

J 12

173 14 84 16

141 12

193

Ver~inderung gegeniiber

dem 1 Stunden-

\Vert

- - 1 I - - 1 7 • o - - 52 - - 5

- - 1 7

- - 5

- - 2 4

- - 5

- - 2 7

- - 7

- - 1 4

592 Th. v. Brand:~

Stunde schon 68 rag-% betragen, der Ausgangswert des entsprechenden Versuches mi t niec~iger Zuckerkonzentration hatte nur 44 mg-% be- tragen, so dab eine gleich gro6e Zuclrerabnahme unmSglich naehgewiesen werden k~nnte, auch wenn die Trypanosomen in beiden l~Iedien an sieh zu gleichem Zuckerv~rbrauch bef~ihigt gewesen wAren. Bei Ausschaltung dieses Versuches ergeben sieh Zuekerabnahmen (zun~chst ohne Beriick- sichtigung der Glykolyse) yon 22 rag-% bei der niederen Zuckerkonzen- tration, bzw. v0n 23 rag- % bei der hohen fiir die erste Stunde. Die Werte fiir die zweite Stunde lauten 5 bzw. 20 rag- %. Fiir einen Vergleich kSnnen hier wohl nur dib Zahlen fiir die erste Stunde Giiltigkeit haben, da in den Versuehen mit~ niederen Zuckerwerten die Zuekerkonzentration schon nach der ersten Stunde soweit abgesunken war, dab ein nennenswerter, und vor allem mit den ParaUelversuchen vergleichbarer Verbrauch seitens der Tryp~nosomen nieht mehr m~glich erscheint. Es komm~ hinzu', dab ich in verschiedenen Versuehen den Zuekergehalt der L~sungen auch naeh l~ngerem Aufenthalt (bis zu 24 Stunden) der Trypanosomen bei 370 bestimmt und dabei festgestellt habe, dal3 ein .Absinken unter 9--14 mg-% Reduktionswert nicht mehr stattfindet. Dies ist zun~chst etwas auffallend, da man die normale Restreduktion des Blutes mit etwa rund 4 mg-% annehmen kann. Es kommen hier verschiedene Erkl~rungsm~gliehkeiten in l~rage; da sich aber der ungiinstig gelagerten Verh~ltnisse wegen keine einer leichten experimentellen Priffbarkeit zug~nglich erweist, seien sie hier 'nur angedeutet : Es kSnnte, die Autoren sind sich dariiber nicht einig, ein Tell des Blutiucker~ an Eiwei~ gebunden sein, dann w~re es denkbar, dab dieser fiir die Trypanosomen nicht ausnutzbar ware. Dann k~nnten im Blute andere Zuckerarten vor- kommen, die die Trypanosomen eventuell nicht verwerten k6nnen (z. B. Pentosen). Endlich kSnnte es sein, da~ die Trypanosomen selbst in ihren Leibern eine re~ azierende Substanz aufgestapelt haben, die nicht so leicht verschwindet und die natiirlich kein Zucker zu sein braucht. Es sei hier noeh angefiihrt, dab ich bei keinem meiner Versuche, auch nicht bei denen m i t niederen Zuekerwerten, irgendeinen Anhaltspunkt dafiir gewinfien konnte, dab die Trypanosomen im ~aufe ihrer Stoffwechsel- prozesse reduzierende Substanzen lieu bildcn und an das Medium abgeben, wie dies GEIGER, KLIGLER und COMAROFF angenommen haben, um Unstimmigkeiten bei ihren Bestimmungen zu erklAren. Im Gegensatz zu den genahnten Autoren m6chto ich annehmen, dab man unter ~ r i i ek - sichtigung der Glykolyse" und unter Zugrundelegung geniigend grol3er Versuchsserien mit den Reduktionsmethoden einen hinreichend genauen Einblick in den Zuckerverbrauch der Trypanosomen gewinnen kann. Setzen wir die Glykolysewerte ein, so kommen wit bei der ersten Serie zu einem dutch die Trypanosomen bedingten Zuckerverlust yon 16rag-% bei de r niederen Zuckerkonzentration, yon 17mg-% bci der hohen.

Studien fiber den Kohlehydratstoffweehsel parasitiseher Protozoen. iI. 593

Ganz ~hnlich liegen die Verh/iltnisse bei der zweiten Serie. Hier betr/igt der glykolytische Zuekerabbau in den Kontrollversuehen (Tabelle 3) fiir die mittelhohe Zuckerkonzentration 9 rag-% fiir die ersten beiden Stunden und gleichfalls 9rag-% ffir die beiden folgenden. Die ent- sprechenden Ziffern ffir die hohen Zuckerwerte sind 13 bzw. l0 rag-%. Ieh mSehte darauf hinweisen, dab der Wert yon 13 rag-% ffir die ersten beiden Stur~den eine gute ~bereinstimmung zeigt mit den dutch Addition der Glykolysewerte ffir die beiden ers$en Stunden einzeln ermittelten Zahlen in der ersten Versuchsserie, die 12 rag-% ergibt. Es darf dies als Hinweis daftir angenommen warden, dab die Reihen genfigen, urn das AusmaB der Glykolyse mit einer ftir die vorliegenden Zwecke geniigenden Genauigkeit zu ermitteln.

TabeIle 3. Glykolyse bei mi t te lhohem und hohem Zuekergehal t . Z u c k e r mg-%

t Ver~nderung Veritnderung Versuch Ausgangs- Wert nach gegenilber gegentlber

l~'r. weft d e m d e m 0 Stunden 2 Stunden 0-Stunden- 2-Stunden-

Weft Weft

1 3 a b

14a b

1 5 a b

16a b

17a b

18a b

172 290

~152 242 160 253 120 194 160 270 102 260

164 274 136 224 155 247 113 186 151 254

93 1~44

.2-_

- - 4

Wert nach 4 Stunden

8 148 16 260 16 128 18 212 5 150 6 244 7 111 8 179 9 141

16 248 9 80

16 227

- - 16 ---14 h _ _ 8

--12

- - - 3

- - - 2

- - - 7

- - 1 0 - - 6 --13 --17

In den korrespondierenden Trypanosomenversuchen (Tabelle 4) zeigt sich, entspreehend der l~ngeren Versuchsdauer und der durchschnittlich gr6Beren Trypanosomenzahl, ein wesentlich ausgesprochenerer Zucker- abbau als in der ersten Serie. Der Mi~telwert des Zuckerverlustes betr~gt, wenn wir vorl~ufig yon der Glykolyse absehen, 78 rag- % fiir die mittelhohe Zuekerkonzentration, 83 mg-% fiir die hohe. Es frag~ sich, ob es nicht richtiger w~re, bei Berechnung des Mittelwertes den Versuch 23 aus- zusehalten, da hier in dem Versueh mit hohem Zuekergehalt der Zucker- verlus~ schon in den ersten beiden Stunden ein so hoher ist, dab unter Berficksiehtigung des Umstandes~ dab niemals der gesamte Reduktions- wert schwindet, ,ein gleieh starker Zuckerverbrauch im Parallelversuch unmSg|ieh erseheint. Wenn wir dies tun, erhalten wir in beiden Reihen einen gleiehm/illigen ZuckelTerlust yon 71 rag-%. Naeh Abzug der Glykolysewerte kommt man bei Bertieksiehtigung der gesamten Verstiche zu einem Zuckerverbraueh yon 69 mg-% ffir den mittelhohen Zucker,

594 Th. ~. Brand:

Tabelle 4. Z u c k e r v e r b r a u e h yon Trypanosoma brucei bei m i t t e l h o h e m und h o h e m Z u e k e r g e h a l t des Mediums.

Versuch Nr.

19a b

20a b

21a b

22a b

23a b

24a b

Trypano- 80]21011

im Kubik- millimeter

Blur

371 000

700000

206000

102 000

1 210000

780 000

Ausgangs- weft ]

0 Stunden

172 326 168 282 140 219 129 202 142 269 165 277

Zuckermg-%

V e r a n d e r u n g

Weft gegeniiber nach dom

Stunden 0-Stunden- Wert

118 - - 54 280 - - 46

67 --101 184 - - 98 66 - - 74

144 - - 75 82 . - - 47

16~ ~ 42 29 - -113

127 - -142 78 - - 77

lS5 I - 92

Wert nach

4 Stunden

94 228 40

120 42

108 62

108 24 87 44

117

Verfinderung gogeniiber

d e m

2- Stundeu - Wert

- - 2 4

- - 5 2

- - 27 - - 6 4 - - 24 - - 3 6

- - 2 0

- - 5 2

- - 5

- - 4 0 --- 34 - - 68

yon 70 mg- % fiir den hohen, bei Weglassung des Versuehes 23 lau ten die en tsprechenden Zahlen 62 bzw. 58 rag-%.

Auf Grund der darges te l l ten Verh~ltnisse ergibt sich somit der SchluB, dab der Zuekerverbrauch der Trypanosomen bei Zuckerkonzent ra t ionen, die e iner ungef~hren Schwankungsbre i te entsprechen, wie sie bei e inem t r y p a n o s o m e n k r a n k e n Tier vo rkommen k6nnen, kons t an t ist. Die Pa ra - siren k6nnen also wohl, solange sie in ihrem Wirbelt ierwirt . leben, immer ihren Zuckerbedaf f in vol lem Umfang deeken. Die geringen Untersehiede, die sich be im jeweil igen Vergleieh der zusammengeh6r igen Reihen ergeben, s ind offensichtlich bedeutungslos und a,]f n icht ganz ausgeglichene, unvermeidl iche Sehwankungen zuriickzuffihren. Dies geht insbesondere aus der Be t r aeh tung der zwei ten Serie hervor , wo sieh bei e inem durchaus ve r t r e tba ren Weglassen des Versuches 23, der kleine UbersohuB zugunsten der Tiere, die im s ta rker znokerhal t igen Medium lebten, in ein kleines Defizi t umwande l t .

Wi r haben uns bei der vor l iegenden Be t raeh tung nur auf die ers ten Versuehss tuvden beschr~,nkt, da sie offensichtl ich die norm~lsten Ver- h~ltnisse darbie ten . W e n n wir nun noch ka rz die folgenden ins Auge fassen, so sehen wir, dab die Verh~ltnisse hier andere sind. Die A bna hme bei der mi t t e lhohen Versuehsreihe be t r~gt n~mlieh un te r Berf ieksieht igung der Glykolyse nur 13, bzw. bei W~glassun~ yon Versuch 23 17 mg-%, w~hrend sie bei jener m i t hohem Zueker immerh in noch 4~ bzw. 44 mg- % betr~gt . Es is t also in beiden Reihen 'e in Abs inken des Zuckerverbrauehes festzusteUen. Dies k a n n uns bei der Labfli ' t~t der pat l iogenen Trypano- somen bei in v i t ro-Versuchen nicht so sehr i iberraschen, eher sehon, dab das Abs inken bei germgerem Zuekergehal t schneller vor sieh geht. Zucker is t offenbar ftir die Trypanosomen a b s o l u t notwendig und viel-

Studien tiber den Kohlehydratstoffwechsel parasitiseher Protozoen. II. 595

leicht ist es doch bei niedrigerem Zuckergehalt ffir die Tiere, wenn sie dnrch einen Aufenthalt auBerhalb des K6rpers yon einer gewissen Dauer in ihrer Lebenst~tigkeit etwas gesch~digt sein mSgen, schwerer genfigend Zucker aus einer zuckerarmen LSsung zu gewinnen. DaB bier offenbar irgendeine Sch~digung interferiert, scheint mir daraus hervorzugehen, dab an sich in der zweiten Versuchsserie nach Ablauf der ersten beiden Stunden der Zuekergehalt eher hSher war als in den Versuchen mit ganz niedrige m Zueker der ersten Serie, und doch hatten in diesen die Trypano- somen ihren Zuckerbedarf in vSllig normaler Weise decken kSnr~en. Das Verhalten der Trypariosomen bei mikroskopischer Betraehtung war im allgemeinen durchaus normal, nach 4 Stunden Aufenthalt im Thermo- staten war~n die Tiere in ihrer fibergrol~en Mehrzahl noch ganz normal beweglich, nur vereinzelte bewegten sieh weniger oder waren unbeweglich geworden. Ein durchgreifender Unterschied zwischen den Serien war nicht zu bemerken. Stichproben ergaben, dal~ in den L6sungen mit hohem Zuekergehalt noch nach 24 Stunden eine Anzahl lebender Trypano- somen vorhanden waren, w~hrend sie nach dieser Zeit in den RShren mit niedrigerem Zucker alle tot waren.

4. Die Verwertbarkeit verschiedener Zuckerarten. Zur Beurteilung der biochemischen F~higkeiten ausgesprochener

Zuckertiere, wie es die Trypanosomen sind, kann die Frage nach der Verwertbarkeit verschiedener Zuckerarten interessante Hinweise bilden. Derartige Versuche sind schon ausgeffihrt worden, und zwar mit einer qualitativen Methodik, n~mlich mit ttilfe des ScHE~schen Wieder- belebungsversuches oder der VerD, ngerung der Bewegungsf~higkeit der Tiere bei Zusatz versehiedener Zucl~rarten. SCHEm~ land dabei, dab die Fruktose eher noch kriiftiger wirke a~s die Glykose; DUBOIS, dab nailer der Glykose sehr wirksam war die Fruktose, als weniger geeignet erwiesen sGch Galaktose und Maltose, als ganz unwirksam Saceharose und Lactose. KUDICKE und EVERS stellten lest, da{~ Mannose und Fruktose etwa ebenso brauchbar waren wie Glykose, dab auch die Maltose, in wesentlich sehws Mai3e die Galaktose, die Beweglichkeit der Trypanosomen fSrderten. Als wirkungslos erwiesen sich in ihren Versuchen Saccharose, Lactose, Xylose, Arabinose und Rhamnose. Diese Versuehe, so interessant sie an sieh sind, kSnnen nach mancher Riehtung hin nicht befriedigen. So ist nicht ohne weiteres gesagt, dab die wirksamen Stoffe aueh ver- braucht werden, dennv. FE~u hat gezeigt, dab man das SC~ERNsche Wiederbelebungsph~nomen auch mit v~llig zuckerfreien LSsungen erzielen kann (so mit zuckerfreier Bouillon sowie mit alkoholischen Extrakten aus Hefefi und Bal(terien). Ferner aber kSnnen 4erartige Versuehe, auch wenn man sich trotzdem auf den Standpunkt stellt, da~ sie die Verwertbarkeit oder Nichtverwertbarkeit bestimmter Stoffe anzeigen, nichts fiber die quantitative SeRe des Problems aussagen, und gerade

596 Th. v . B r a n d :

diese mu6 unser Haupt in teresse erregen. DemgemgB habe ich den Ver- such gemacht, die Verh~ltnisse wenigstens fiir einige Zuckerar ten auf- zukl~ren.

Methodisch mul3te dabei so vorgegangen werden, dab den Tieren %virklich framer nut ein Zucker zur Veffiigung stand. Dies war nicht ganz einfach zu erreichen, da es ja galt, den normalen aus Glykose bestehenden Blutzucker auszuschalten. Nach verschiedenen Versuehen, die nicht befriedigten (z. B. wiederholtes Ab- zentrifugieren und Waschen der Trypanosomen mit RingerlSsung und dann Ein- bringen in RingerlSsung % Zucker), wurde so vorgegangen, dab die Parasiten in die auch sonst benutzte Blut-Serummischung, aber ohne Zuckerzusatz, gebracht wurden. Dann wurde das RShrehen fiir 20--~"30 Min. in eine Temperatur yon 370 C gebracht, eine Zeit, die, wie Vorversuche gelehrt batten, geniigte, um die Reduktions- kraft der Mischung bis auf die nicht versehwindenden Milligrammprozente ,,Zucker" herabzusetzen. Das etwas ktirzerc oder l~ngere Verweilen i m Thermostaten wurde je nach der St~rke der Infektion des Ausgangsblutes festgeSetzt, l~aturgem~B befanden sieh gegen Endc dieser Periode die Tiere in einem fiir sie ungiinstigen, weil praktisch zuekerfreien Medium, doch schien sie dies in der kurzen Zeit nicht merklich zu sch~ligen (vgl. allerdings S. 600). !qach AbschluB dieser Periode wurde eine HAo~.DOR~-Jv.Nsv.~-Bestimmung angesetzt, selbstverstandlich war schon zu Versuchsbeginn eine solehe vorausgegangen, und" dann wurde das Blur auf die eigentlichen VersuchsrShrchen verteilt. Diesen wurden die zu prfifenden Zucker zugesetzt, yon jedem RShrchen eine Bestimmung angesetzt und diese selbst dann in den Thermostaten yon 370 C gebracht. Nach z~ei je 3/4 Stunden dauernden Intervallen wurden dann weitere Zuckerbestimmungen vorgenommen. Kontrollen wurden zu diesen Versuchen nur fiir jene Zuckerarten angestellt, deren Kon- zentration in den vorangegangenen Trypanosomenversuchen abgenommen hatte und bei denen also festgestellt werden sollte, welcher Tell der Abnahme auf Glykolyse und welcher auf Verbrauch seitens der Trypanosomen zuriiekgefiihrt werden muBte. Die Versuchsanordnung konnte nicht genau die gleiche sein wie in den Trypanosomen- versuchen, und zwar deshalb nicht, ~veil die Glykolyse schon erlosch, beret der normale Blutzueker ganz versehwunden war, wie dies Vorversuche zeigten. Es wurde deshalb so vorgegangen, dab den Ratten, deren Blur fiir die Ausfiihrung der Kontrollbestimmunger/ bestimmt war, 50 Einhe~ten Insulin subcutan ein- gespritzt wurden. Wean sie nach einigen Stunden ~ypoglyk~mische Kr~,mpfe bekamen, wurde das Blur, das nunmehr naturgem~B nur mehr sehr niedrige Zucker- werte aufweisen konnte, entnommen. Diese Ratten wurden auch nioht vor der Blutentnahme mitfl.ther narkotisiert, um eine eventuelle, durch Narkosewirkung bedingte Erh6hung des Blutzuckerspiegels zu vermeiden, sondern sie wurden clutch einen Schlag auf den Kopf bet~ubt. Das Blur wurde in der auch fiir die iibrigen Versuche geiibten Weise zu gleichen Teilen mit l~atriumeitratlSsung versetzt, dann aber wurde ~tatt des Serums, das ja framer nennenswerte Mengen Yon Zucker enth~lt, Ringer-LSsung zur Verdiinnung des Blutes genommen, in den gleichen Mengen wie sonst Serum: So wurde erreieht, dab die Blut-Citrat-Ringer-L~sung- mischung, die das Blur in den gleichen Mengenverhgltnissen wie bei den Trypano- somenversuehen aufwies, extrem niedrige Zuckerwerte zeigte, die in manchen FMlen innerhalb der Fehlerquelle der Methodik lagen. Die Mischung wurde dann auf R6hr- chen Verteilt und die verschiedenen Zucker zugefiigt, eines b|ieb zur Kontrolle framer ohne Zusatz. Die RShrchen kamen in eine Temperatur yon 37 ~ C und es wurden in 3/lstiindigen AbstAnden zwei Bestimmungen vorgenommen.

Die auf diese Weise in den Kontrol lversuchen un te rsuch ten Zucker waren 'Glykose, Fruktose, Galaktose, Mannose Und Maltose. Die Einzel- versuche sind in Tahelle 5 zusammengefal]t . Die RShrchen ohne weiteren

S t u d i e n f iber d e n K o M e h y d r a t s t o f f w e c h s e l p a r a s i t i s c h e r P r o t o z o e n . II . 597

Tabelle5. G | y k o l y s e m i t v e r s e h i e d e n e n Z u c k e r a r t e n .

Versuch l~r.

2 5 a b e

d 26a

b

d 27a

b C

d 28a

b C

d 29a

b C

d 36a

b C

d 37a

b C

d 38a

b C

d 39a

b

d 40a

b

d

Zugesetzte Zuckerart

Glykose Fruktose Galakt~se

GFrlY ] ~ O s e uktose

Galaktose

Glykose Fruktose Galaktose

Glykose Fruktose Galaktose

Glykose Fruktose Galaktose

Glykose Maltose Mannose

Glykose ~aItose Mannose

Glykose. Maltose Mannose

Glykose Maltose Mannose

Glykose Maltose Mannosc

Zucker rag-%

I o. ~'cr&nderung Verltnderung -- I W e f t l~lmr Wert gegenilber Ausgangs, gogen o~ x : . ,~ .+ I nach ~ o ~ . nach 1 /, dem

. . . . s/, Stunden A u s ~ a ~ s w e r t Stunden */, Stunden- I ~ "~'" Wert

7 140 153

219 233

190 193 16~

159 173

171 138 1114 ' 1 0 181 15, ( }

I49

219 228

190 189 16~

157 172

169 138

177 159

279 263 215 207 2115 20~,

207 202 299 299 2235 21~

233 227 210 210 22~ 219

235 ~3 214 ~14 267 256

- - 4 - - 12 • o • o - - - 5

+ 2 • o :L: 0 - - 4

- - 3 • 0 - - - 2

- - - 1

• o - - - 4

- - - 2

:~: 0 • Q . . . . 4

:i_: o • o • o - - - ] 6

- - 9 - 2

-h 0 �9 4

" 6

• 0 6 7

- - 2

_+- 0 - - I 1

0 131- 145 107

2 217 2 2 6 216

2 186 187 161

3 154 170 181

0 163 133 134

3 176

, 156 136

m _

i

- - - 2

• ' - - 3

- - 2

• 0 • 0

. . . . 5

• 0 - - - - 3

= �9 1

- - 3

14

25 ~ - l0 206 .... �9 1 198 - 4

0 :~- 3" 194 - - 8 301 217

2 2 7 -j: ~iSgliickt

221 -• 2 = - 1

226 --- 7 214 .:J: 0 252 - - 4

7 7 4 4 3 2 2 2 O~ 4

2 2 ' 2 0

Zuckerzusa tz e rgaben sehr n iedr ige Glykolysewer te , n s 2 bzw. 1,5 m g - % i m Mit te l ftir die erste bzw. zweite 3/4-Stunden-Per iode. Das k a n n be• tier auBergew6hnl ich n iedr igen Zucke rkonzenbra t ion n i ch t ver- w u n d e r n . Die Glykose r6hrchen e rgaben W e r t e von i m Mi t te l 4 bzw. 5 rag- %. Die H 6 h e der Z u e k e r k o n z e n t r a t i o n war a m ehes ten ve rg le i chba r den im vor igen A b s c h n i t t besch r i ebenen Kon t ro l l s e r i en m i t h o h e n Zucker- k o n z e n t r a t i o n e n . Dor$ be t rug die Glykolyse fiir die 2 - S t u n d e n - P e r i o d e

598 Th. v. Brand:

13 bzw. 10mg-%, oder 12mg-% bei Zugrundelegung der addierten 1-Stunden-Werte. Wenn wir die fiir die 8/4-Stunden-Periode ermittelten Werte auf eine Zeitspanne yon 2 Stunden umrechnen, kommen wir, je nachdem wir yon 4 oder 5 mg-% ausgehen, zu Zahlen yon 11 bzw. 13 rag-%, also zu durehaus in der gleichen Gr6Benordnung liegenden. Dies ist ein geniigender Beweis dafiir, da~ die fiir die Kontrollversuche unter etwas abge/~nderten Bedingungen gewonnenen Ergebnisse ohne Bedenken auf die Trypanosomenversuche bezogen werden k6nnen. Ein derar~iges Ergebnis war iibrigens vorauszusehen, da nach KAWASm-~A Insulin auf die Gr61~enordnung der Glykolyse keinen merkliehen EinfluB ausiibt, und wohl auch der Ersatz des Serums durch Ringerl6sung sehwerwiegenden Bedenken nach dieser Richtung kaum unterliegen kann. Bei den verschiedenen Zuckerarten betrugen die Abnahmen fiir die beiden 3/4-Stunden-Perioden: Fruktose 3 bzw. 3, Galaktose 3 bzw. 1, Mannose 6 bzw. 4, Maltose 2 bzw. 1,5 rag-%. Es ist nun offenbar n6tig, yon diesen Werten jene abzuziehen, die in den R6hrehen ohne Zuckerzusatz gefunden wurden, denn es ist doch mit groBer Wahrscheinliehkeit damit zu reehnen, dab auch in den mit den verschiedenen Zuckern besehickten R6hrchen ebensoviel aus dem zugesetzten Blur herstammende Glykose zersetzt wird als in den R6hrehen ohne Zusatz, dab also nur die iiberschie~enden Abbauwerte auf die fiir das Blur ungew6hnliehen Zuekerarten zu beziehen sind. Unter Beriicksiehtigung dieser Annahme kommt man zu den f01genden endgiiltigen Glyko!ysewerten: Fruktose 1 bzw. 1,5 mg- %, Galak- tose 1 bzw. 0,5 nag-%, Mannose 4 bzw. 2,5 mg~% und Maltose 0 bzw. 0 mg-%. ABRAJ~AM hat gefunden, dab die Milchs~urebildung im menscb- lichen Blut besonders durch Glykose und Mannose ausgelSst wird. Als weniger ,wirksam erwies sich Fruktose und nur in sehr geringem Umfaflg wirksam die Galaktose. Dies stimmt auch etwa mit meinen Befunden iiberein. Selbstverstgndlieh k6nnen diese Werte nicht als absolut exakte gelten; bei derartig kleinen Unterschieden und einer doch relativ hohen Ausgangskonzentrati'on is~ eine gr6Bere Genauigkeit aber wohl kaum zu erwarten. Die gleich zu besprechenden Trypanosomenversuche gaben im iibrigen gegeniiber den Kontrollen im allgemeinen so groBe Aussehl~ge, dab kleinere Fehler bei der Bestimmung oder Berechnung der KontroUen (so ist die Bereehtigung zum Abzug der auf Glykose zu beziehenden Milligrammprozente Reduk~ionswert nur wahrscheinlieh, aber nieht ex- perimentell belegt !) das Bfld in keiner Weise st6ren k6nnen.

Wir wollen uns nunmehr den Trypanosomenversuchen zuwenden. Diese ergaben zun~chst, da ] Lactose, Arabinose und Xylose yon den Tie ren nioht verwertet wurden. Ieh verziehte deshalb auf die Anfiihrung der einzelnen Versuche. Die Untersehiede bei den einzelnen Bestimmungen hielten sich durehweg innerhalI5 der Fehlergrenzen. Einwandfrei ver- wertbar sind dagegen neben tier Glykose die Mannose, Fruktose, lYfaltose und Galaktose, wenn auch in reeht verschiedenem MaBe. In einer ersten

Studien fiber den Kohlehydratstoffwechsel parasitischer Protozoan. II. 599

Tabelle 6. D ie V e r w e r t b a r k e i t v e r s e h i e d e n e r Z u c k e r a r t e n s e i t e n s Trypanosoma brucei.

Wert Aus- nach

gangs '120_30 wert I )I in.

Zugesetzte Zuekerar t

Zuct~er rag-%

Damit erreich- Wer t

ter naeh A~s- 3/,Stun-

gangs - den wert II

26

30

12 Glykose Mannose Fruktose Galaktose

9 Glykose Mannose Fruktose Galaktose Glykose MaIlflose Fruktose Galaktose Glykose Mannose Fruktose Galaktose Glykose Mannose l~'ruktose Galaktose Glykose Mannose Fruktose Galaktose

14 G|ykose Maltose

12 Glykose Maltose

12 Glykose Maltose

8 Glykose Maltose

15 Glykose Maltose

17 Glykose Maltose

310 257 246 324 312 265 270 284 332 309 240 352 216 210 181 233 191 223 139 277 282 243 265 262 173 215 166 207 181 221 167 238 192 204 185 2O8

V e r a n - I ~,, .~[ Veran- derung I we1~ derung gegen" i nla~n I gegen-

fiber dem I AUS- I ~t~2 liiber dem

~e n" 3/4 Stun- gangs- n den-Wet t weft II

I 261 49 236 215 42 194 233 13 219 319 5 319 267 45 240 217 48 193 261 9 247 279 5 277 294 38 273 261 47 245 227 13 216 340 8 325 197 19 176 181 29 173 174 7 165 224 9 212 119 72 95 178 45 169 130 9 119 277 0 279 237 45 196 211 32 194 254 11 243 258 258 149 2~ 134 210 212 107 59 77 190 17 166 160 21 135 200 21 184 105 62 50 191 47 179 75 117 21

148 56 88 134 51 95 196 - - 12 170

- - 2 5 - - 2 1 - - 1 4 • 0 - - 2 7 - - 24 - - 1 4 - - 2

- - 2 1 - - 1 6 - - l l - - 1 5 - -21 - - 8

- - 9

- - 12 . - - 24 - - 9 - - 1

§ 2 - - 41 - - 17 - - 1 1

0 - - 15

2 - - 3 0 - - 24 - - 2 5 - - 1 6 - - 55 - - 12 - - 54 - - 6 0 --39, - - 2 6

Serie (Tabel le 6, Ver suche 30 - -35 ) w u r d e n Glykose , Mannose , F r u k t o s e u n d Ga lak tose mi~e inander verg l ichen . Die . A b b a u z a h l e n b e t r a g e n ffir diese Z u c k e r in den be iden 3 /4-S tunden-Per ioden im Mi t t e l : 47 bzw. 27 m g - % ffir di e Glykose , 41 bzw. 16 m g - % fi ir die Mannose , 10 bzw. 10 r ag -% fi i r die F r u k t o s e u n d 5 bzw. 4 m g - % ffir die Ga lak tose . V o n diesen W e r t e n h a b e n wir noch die oben m i t g e t e i l t e n G l y k o l y s e w e r t e abzuz iehen , m a n k o m m ~ d a n n fi ir Glykose zu e iner A b n a h m e , die d u r c h die T r y p a n o s o m e n b e d i n g t ist , yon 43 bzwl 22 r ag -%, ffir Mannose zu 37 bzw. 13,5 mg- %, ftir F r u k t o s e zu 9 bzw. 8,5 mg- % un4 fiir Ga lak tose

Z. f. vergl. Phs"siologic. Bd. 19. 39

600 Th. v. Brand:

zu 4 bzw. 3,5 mg-%. In der zweiten Serie (Tabelle 6, Versuehe 41- -46) wurde auBer Glykose auch Maltose verbraueht, die betreffenden Zahten sind g6 bzw. 36 rag-% ffir Glykose und 26 bzw. 23 rag-% fiir Maltose ohne Beriicksiehtigung. der Glykolyse. Bei Beriicksichtigung derselben kommt man zu einer Glykoseabnahme yon 52 bzw. 31 mg- % und zu einem gleichbleibenden Maltoseschwund yon 26 bzw. 23 mg-%. 'Bei diesen Versuchen ist auffallend, dab insbesondere die Glykose und Mannose in der zweiten a/a-Stunden-Periode in viel geringerem MaBe abgebaut wurden als in der ersten. Dies e Erscheinung war i n den 1-Stunden-Perioden, die im vorigen Absctmitt besprochen wurden, nicht so deutlich. Es ist dies vielleicht ein Hinweis daffir, dab die Tiere durch die kurze, vo rhe r - gegangene zuckerarme bzw. zuckerfreie Periode etwas gesch~digt waren,

' wenn auch ihr Verhalten zu Versuchsende durchaus normal erschien. In den Glykose-, Mannose-, Fruktose-. und Maltoseversuchen waren zu Versuchsende kaum je einige unbewegliche Tiere zu sehen. Anders in den Versuchen mit Galdktose, Lactose, Arabinose und Xylose. Hier war nach AbschluB der Versuche nur mehr ein Teil der Tiere normal be- weglich, viele zeigten nur mehr viel schwtichere Bewegungen und ein anderer Teil war en(tlich ganz unbeweglich geworden bzw. offenbar abgestorben. Jedenfalls aber waren in der ersten 3/4-Stunden-Periode die Verh~ltnisse normaler als in der zweiten, wir wollen also 'bei einer vergleichenden Berechnung der Verwendbarkeit der einzelnen Zucker nur diese erste Zeitspanne zugrunde legen. Setzen wir den Glykose- abbau zu 100, so kommen wir zu der folgenden Verwertbarkeitsreihe: Glykose 100, Mannose 86, Maltose 50, Fruktose 21 und Galaktose 9. Wenn man selbstverst~ndlich bei diesen Zahlen der unvermeidlichen, in der Labilit~t der Trypanosomen bedingten Fehlerquellen wegen die Annahme yon einigen Prozenten Fehler als durchaus wahrscheinlich bezeichnen muB, sind doch die Zahlen so welt auseinanderliegend, dab sie die Reihenfolge der Verwertbarkeit eindeutig festlegen diifften. DaB gerade die Glykose am leiehtesten ausgentitzt wird, ist biologisch ~durchaus einleuchtend, diese ist ja ganz offensichtlieh im Blute die normale Nahrungsquelle der Trypanosomen. Etwas auffallender ist die relativ schlechte Verwert- barkeit de~ Fruktose, einmal, weil sie im ScH]~RNschen Versuch so gut wirken soll, dann abet auch, weil sie offenbar oft im Blute vorkommt, wenn auch meist in geringer Menge. Zu den anderen Zuckern ist hier nichts welter zu bemerken, als dab ein Zusammenhang zwischen Kon- figuration derselben und ihrer Verwertbarkeit nicht deutlieh ist. Ange- griffen werden nut Hexosen und yon Disacchariden nur die aus Glykose aufgebaute Maltose. Pentosen sind nicht verwendungsf~hig, auch nicht das aus den einzeln an sich verwertbaren Zuckern Glykose und Galaktose aufgebaute Disaccharid Lactose. Wahrscheinlich ist das Glykose- Fruktose-Disaccharid Rohrzucker auch nieht brauchbar, wenigstens ver- hielten sich in einigen qua]itativen Versuchen die Ticre ebenso wie in

Studien fiber den Kohlehydratstoffwechsel parasitischcr Protozoen. II. 601

L6sungen yon nicht verwertbaren Zuckern, was ja mit den frfiher zitierten Ergebnissen anderer Autoren fibereinstimmt. Quantitative Unter- suehungen habe ich nieht vorgenommen, da es hierzu umfangreieher Vorversuehe fiber die geeignete Mikrobestimmungsmethode bedurft h~tte, da ja die H),OEDO~N-JE~SEN-Methode nieht ohne weiteres auf den ohne Inversion nicht reduzierenden Rohrzncker anwendbar ist.

5. Der Zuekerverbraueh bei versehiedenen Temperaturen. Der Einflul3 der Temperatur auf den tierischen Stoffwechsel ist

bisher in erster Linie am respiratorisehen Gaswechsel verfolgt, worden. Dies ist verst~ndlich, einmal, well sich dieser relativ leicht mit Genauigkeit feststellen liii]t, dann aber auch, weil er ein Mal~ ffir den Stoffumsatz im allgemeinen ergibt. Teilprozesse, wie etwa der Kohlehydrat-, Fett- oder N-Stoffwechsel gesondert, sind meines Wissens noch nicht berfick- sichtigt worden. Gerade ffir den Zuckerstoffwechsel sind aber die Try- panosomen recht geeignete Versuchstiere. Es schien mir auch aus dem Grunde yon einem gewissen Wert, den TemperatureinfluB auf die Try- panosomen an Hand genauerer Zahlen zu verfolgen, weil derartige Unter- suchungen fiir Metazoen, wenigstens ffir den respir~torischen Gasweehsel, schon in gr6~erer Zahl vorliegen, wi~hrend Protozoen - - im allgemeinen wohl wegen methodischer Schwierigkeiten - - noch kaum zu derartigen Versnchen herangezogen worden sind. Speziell zur Frage nach der Beeinflussung des Zuckerstoffwechsels der Trypanosomen dnrch Ver- ~n(lerung der Temperatur liegt nur ein einziger orientierender Versuch yon tr vor, der bei Eisschranktemperatur einen wesentlich geringeren Zuckerverbrauch konstatierte als bei KSrpertemper~ttur. Ich habe im Temperaturbereich yon 37--70 C an einem gr6Beren Versuehs- material die Intensit~t des Zuckerverbrauches bei Temperaturabst~,nden yon je 10 ~ bestimmt. Wie die Erfahrungen. der frfiheren Versuchsserien lehrten, "finder in einer zweiten Versuehshglfte auch dann ein relativ bedeutendes Absinken des Zuckerverbrauehes statt, wenn die erste Periode nur 3/4 oder 1 Stunde gedauert, haste, lYIan mul~ wohl annehmen, dal] dies auf einer gewissen Sch~digung der Trypanosomen beruht'. Ferner ist bekannt, dal3 die Trypanosomen ]~ei niedriger Temperatur, etwa im Eissehrank, l~nger 'am Leben bleiben als bei 37 ~ Dies deutet darauf hin, dab aueh die Wirksamkeit der ffir das Absterben der Versuchstiere verantwortlieh zu machenden Faktoren stark yon der Temperatur abh~ngig ist. Dies muB~e bei der Versuchsanordnung berfieksichtigt werden und verbot, fiir die einzelnen Temperaturbereiche mit den gleichen Zeitdauern zu arbeiten., Nach einigen Vorversuehen wurde der folgende Weg eingesehlagen: be i 370 C wurde der Zuckerverbrauch nach a/4 nn 4 P/2 Stunden, bei 270 C naeh la/2 und 3 Stunden, bei 17 ~ C naeh 3 und 6 Stunden untl endlich bei 70 C nur nach 6 Stunden bestimmt. Ein Vergleieh ffir die jeweiIs gleich lange danernde erste und zweite Periode

39*

602 Th. v. Brand:

is t m6glich bei den 37 ~ 27 ~ und 17~ E in solcher ergibt nun, daB, bei 370 (tiberall bei Ber i ieksicht igung der Mit te lwer te aus s/imt- l ichen Versuchen und Einrechnung der Glykolyse) noch 59%, bei 270 53% und bei 170 noch 57% der Zuckermenge ve rb rauch t wurden, die in der e rs ten Per iode verschwunden war. Diese Zahlen l iegen doch re la t iv so nahe beie inander , dal~ m a n den SchluB ziehen kann, die bei den T rypanosomen aufge t re tenen Schs seien in den drei F~,llen yon der gleiehen Gr6Benordnung gewesen, obwohl die Versuchsdauer je4esmal vercloppelt war. D a m i t is~ abe r auch wohl der SchluB er laubt , dal] m a n fiir die ers te Per iode jeden Tempera turbere iches m i t ungef~hr der gleiehen Trypanosomenvi t a l i t / i t rechnen karm und m a n deshalb rechnerisch gleiche Ze i t spannen vergleichen daf t .

Was nun die einzelnen Mit te lwer te anbet r i f f t , so l inden wir zun/ichst fiir die Kon t ro l l en (vgl. Tabel le 7) in den ers ten Per ioden die folgenden Ab- n a h m e n : 37 ~ = 6 m g - % , 270 ~ 4 m g - % , 170- - 4 mg-% und 70 = 4 rag-%. Diese Zahlen k6nnen u n m i t t e l b a r von den Mit te lwer ten , wie sie aus der Tabel le 8 fiir die ers te Per iode der Trypanosomenversuche er rechnet werden k6nnen , abgezogen werden. Als Mi t te lwer te derselben, zun/~chst

Tabelle 7. G l y k o l y s e be i v e r s o h i e d e n e n T e m p e r a t u r e n .

Versuch Nr.

~ 7 0

b C

d 480

b C

d 4 9 a

b C

d 50a

b C

d 510

b C

d 520

b C

d

173

265

305

212

241

234

Zucker mg-%

63/4

63/4

i l / 2

3/4

6~/4

V/.,.

)I: 6

166 171 167 166 261 261 267 265 291 293 297 299 209 208 210 212 235 240 235 235 230 234 230 228

4 4 2 0

14 12

8 6 3 4 2 0 6 1 6 6 4 0 4

- - 6

7 a/4 2 6 1~/~ 7

8/4 11 h

~h

a/4 ~/~

11/~

a/4

164 162 166

263 265

289 293

206 212

2;; 236 231

222 228

Ver~n- derung

gegeniiber 4em

1. Perio- denwert

- - 2 - - 9

- - 4 + 2 - - 2

- - 4 - - 4 ~ 4

- - 1 - - 2 §

• - - 4 - - 4

- - 2 - - 2 - - 2

SCudien fiber den Kohlehydrats$offweehsel parasitischer Protozoen. II . 603

Tabelle

V ~ r - s u c h ~ r .

53a b c d

54a b c d

55a b c d

56a b c d

57a b e d

58a b c d

8. Z u c k e r v e r b r a u e h ~von TryTanosoma bru~i bei v e r s c h i e d e n e n Tempera~uren .

T r ~ p a n o - V e r g n - V e r ~ n - s o m e n i m I T e r n - I ] D a u e r u r~ ~ I d e r u n g I D a u e r d e r u n g

K u b i k - | p c r a t u r ] A u s - I d e r 1. , , . r ~ W e r ~ ~ e ~ [ g e g e n - [ d e r 2 - - l i l b e r dem~ P e r i o d e m i l l i m e t e r | o C I g a n g s - ] P e r i o d e n - ~ �9 " n a e h g e g e n - a e r L . t i e r 2. f i b e r d e m

B I u t ] ] w e r t indSetn u n " ~ i o - e l A u s - / ~ n S t u n - F e r n g a n g s - d e n P e r i o d e 1 . P e r i o - d e n w c r t w e f t

703 000 37 210 ~la 27 V/~ 17 6a

1 500 000 37 235 /~

1~ ~/~

510 000 37 319 a/~ ' 27 VI~

6 1 310 000 37 203 /~

27

6 . 250 000 37 219 a l~

27

2 350 000 37 283 /~ 27

6

_ 0o / [/, 134 76 I/2 , 97 - -37 154 56 122 - -32 179 31 - -

149 86 ~1 82

191 44 27o 273 46 '/2 238 - -35 278 41 253 - -25 300 19 147 56 134 69 1:/~ 112 --22 156 47 129 - -27 176 27 190 29 - 2 o 180 39 D/2 158 - - 2 2 193 26 3 179 - -14

217 i 2

141 142 V/~ 77 - - 64 166 . 117 3 101 - -65 212 71 - - ,

ohne Ber i icksicht igung der Glykolyse, ,erhiilt man" 3 7 ~ 70 rag-% Ab- aahme , 2 7 ~ 1 7 ~ und 7 ~ Nach Abzug der .Glykolysewer te l au te t die Zahlenre ihe: 3 7 ~ Abnahme , 2 7 ~ 1 7 ~ und 7 o - ~ 2 8 m g - % . W e a n man nun diese Zahlen auf eine einheit l iche 8/4.Stunden-Periode um- reehne~, erh~tlt man die folgenden Wer t e : 3 7 o ~ 6 4 m g - % Abnahme, 27 ~ 1 7 ~ I 4 m g - % und 7 ~ 1.

E in B1ick auf die aus diesen Zahlen entworfene Abb. 1 zeigt uns demnach zuns dab d i e Z u n a h m e der In t ens i t s des Zuckerverbrauches nfit s te igender Tempera tu r n icht gradl inig, h6chstens zwischen 270 und 37 ~ ver| '~uft, sonderfi ' in Kurvenform, dergest~l t , dab die ~ n t e n s i ~ t der Steigerung mi t zunehmender Tempera tu r immer l angsamer erfolg~.

1 Wenn man sich in entspreehender Weise den Zuckerverbrauch in Mflligramm for 1000 Millionen Trypanosomen in 3/4 Stunderi bereehnet, kommt man zu den folgenden Zahlen: 370 = 5,56 rag, 270 = 3,56 rag, 170 = 1,26 mg und 70 = 0,25 rag. Daraus Q-10 zwischen 370 und 270 = 1,6; zwisehen 270 und 170 = 2,8; zwisehen [7 a und 70 = 4,2; also $ihnliche Zahlen, wie sie sieh aueh aus der oben angeffihrten Betr~ch~ungsweise ergeben (vgl: S. 604).

604 Th. v. Brand:

Die Abweichung yon der Geraden ist immerhin so bedeu~end, dab es ke]nem Zweifel unterliegen kann, dab in diesem Falle aueh die W~rme- summenregel nicht zutreffen kann. Es daft an dieser Stelle darauf hin- gewiesen werden, dab fiberhaupt ein geradliniger Kurvenverlauf, wie er z .B. yon v, ]~UDDENBI~OCK und v. ROKa in einem relativ groBen Temperaturbereich fiir die Oz-Aufnahme yon Dixippus morosus und ver- sehiedenen Insektenpuppen gefunden wurde, bei den Lebensprozessen nur relativ selten festgestellt werden kann, trod zwar offenbar nur. dann, wenn es sic~ urn einen wirklichen Ruhestoffwechsel handelt.' Es sei auf die Ausfiihrungen yon K-ROOH verwiesen, der dargetan hat, dab sich die Abh/ingigkeit der Intensit/it der Lebensprozesse yon der Temperatur

,o; ..... : " J "

hiiufig in Form einer zwischen r Geraden und einer Ex- i~onentialkurve verlaufenden Linie darstellen I~Bs Im fibrigen mSchte ich auf eine n~here mathematische Analyse des Kur, venverlaufes verzichten, eines- teils, well dies fiber den Rahmen der beabsichti~en Untersuchung hinausgehen wiirde, andernteils, weil infolge der beim Arbeiten

o~ I? gl ~ocmit pathogenen Trypanosomen Abb. 1. unvermeidlichen, durch die

Labilit~t der Tiere b edingten Fehlerquellen die einzelnen Punkte zwar 'sicherlich als sehr angeniihert rich~ig, wolff kaum aber als absolu~ fes~stehend gelten" dfifften. DaB aber jedenfalls der oben gezogene Sclffu6, die Intensit/it des Zueker- verbrauches nehme mi t s~eigender Temperatur immer langsamer zu, feststehend ist, 1/iISt sich aus verschiedenen Berechnungen dartun, die sich am bequemsten auf die fiir Q 10 errechneten Zahlen s~iitzen. Bei Zugrundelegung der olJen fiix die erste s/4-Stunden-Periode,ermittelten Werte kommt man in den Temperaturintervallen yon 37--27 o bzw. 27:--17 ~ und 17--70 zu Werten ffir Q 10 yon 1,8, 2,6 bzw, 4,0. In der zweiten a/4-Stunden-Periode bekommt man unter Berficksichtigung der Glykolyse ( 3 7 ~ 27~ 7 ~ die folgenden Zuckerverbrauchszalffen yon seiten der Trypanosomen: 370 ~ 38 mg-%, 270 ~-- 38 rag-% und 170 = 8 rag-%. Die Werte fiir eine einheitliche s/4-Sttmden-Periode betragen denmacli bei 370 = 38 rag-%, 270 = 19rag-% und 170 = 8mg-%. Daraus berechnet ,-sich Q 10 fiir den Temperaturintervall yon 370 zu 270 zu 2,0 und fiir jenen yon 270 zu 170 zu 2,4. Endlich kSnnen wit noch, um dem Einwand zu begegnen, die errechneten Zahlen h~tten keine Giil~igkeit, weil sie aus verschieden langen Versuchsperiodenerrechnet sind, die Werte fiir gleich lange Perioden

Studien fiber den Kohlehydratstoffwechsel parasitischer Protozoen. II. 605

vergleiehen. Dies kann in der Weise geschehen, daft jeweils die Summe der Zahlen aus den Perioden der h6heren Temperatur mit dem Wert der ersten Periode der n~chst niedrigen Temperatur verglichen werden. Eine solche Betrachtungsweise ergibt das l%lgende: Zuckerabnahme bei 370 w~hrend 1x/2 Stunden, unter Be~ dcksichtigung der Glykolyse 102 mg- %, 11/2 Stunden bei 270 72mg-%, daraus Q10 ~-1,4. 3 Stunden bei 270 ----- 110 rag:%, 3 Stunden bei 17~ 56 rag-%, daraus Q 10 ~ 2,0. 6 Stun- den bei 170 = 88 rag- %, 6 Stunden bei 70 ---- 28 mg- %. Daraus Q 10 ~ 3,1. Bei allen iiberhaupt nur m6glichen Betrachtungswe~sen sinkt also die Gr6Benordnung yon Q 10 ahnlich wie bei anderen Tieren mit steigender Temperatur. Dies wird auch besonders sinnf~llig bei einem Vergleich der sich aus den ~atsiichlich gefundenen Werten konstruierten Kurve und einer solch0n, wie sie sieh bei einem gleichbleibenden Q 10 ergeben wiirde (Abb. 1). Wenn also die prinzipielle Verlaufsrichtung mithin iiberall die gleiche bleibt, so weichendoch die Reihen unter sieh nicht unbetr/ichtlich voneinander ab. Es dfirfte dies durch die Abnahme der Lebensf~higkeit der Trypanosb~en bedingt sein, die sich bei den zuletzt angefiihrten Betraehtungsweisen unangenehmer st6rend bemerkbar maeht als bei der ersten, de r en Resultat mithin am ehesten die wahren Verh/iltnisse wiedergeben diirfte. Es scheint mir r~cht bemerkenswert, da~ der Verlauf der Trypanosomentemperaturkurve im groflen ~hn- lieher der KRoGHschen Normalkurve verl~uft als der yon v. B~rDD~N- BROCK und V. Ron-R fiir Dixippu8 ermittelten. Dies k6nhte eine Stiitze ffir die Auffassung'der letztgenannten Autoren bilden, dab die KROG~- sche Normalkurve tats~ehlich nicht den reinen Ruhestoffwechsel erfai]t, denn im vorlieg~enden Falle liegt sicher ein reiner ,,Bewegungsstoffwechsel" vor. Wie bei dem vorliegenden Objekt,ja nieht anders m6glich, handelt es sich bei den hier mitgeteilten Versuchen nicht um Zahlen fiir Ruhe- tiere und auch nicht um solche fiir nfichterne Tiere, wie.sie sonst fiir solche Experimente vorgezogen werden. Da aber die Trypanosomen under nor- malen Verh~ltnissen immer in Bewegung sind, wenigstens solange sie sich im Wirbeltier befinden, diirften die Zahlen "ffir die Kennzeichnung des ffir diese Tierart charakteristischen Stoffwechsels doch ihren Wert haben. Den Hungerstoffwechsel der Trypanosomen bestimmen zu wollen, scheint ein aussichtsl{)ses Beginnen, sic halten Zuckermangel offenbar nur sehr

�9 , . ~ .

kurze Zelt aus. Dm auBerordenthch gro6e Zahl yon Tieren m den Ver- suchen gibt zudem eine Gew~hr dafiir, dab die ermittelten Werte charakte- ristisch fiir einen mittleren Bewegungs- und Ern~hrungszus~and sind. Individuelle Unterschiede die ~urch die vers~ieder/e Intensit~t der Bewegung und Nahrungsaufnahme bei Untersuchung einzel~er nicht ruhender Organismen eine Beurteilung d~r Verh~ltnisse so gut wie unmSglieh machen, sirid bier weitgehend ausgeschaltet/.

Es verdient schlie~lich hervorgehoben zu werden, daft der ~ Zucker- stoffwechsel der Trypanosor~en aueh bei Tem'peraturen, die etwa den

606 Th. v. Brand:

Umgebungstemperaturen der Glossinen entsprechen, noch relativ hoch ist. Wie sich im Ubertr~ger die Verh~ltnisse freilich in Wirklichkeit gestalten, ist zuniichst noch nicht Zu iibersehen, da z. B. die morphologische Um- wandlung der Trypanosomen in diesem auch yon stoffwechselphysiolo- gischen Umstellungen begleitet sein kSnnten. Um die einschl~gigen Ver- h~ltnisse zu kl~ren, sind noch gesonderte Versuche anzustellen.

6. Der Zuckerverbrauch verschiedener Trypanosomenarten. Die Frage, ob verschiedene Trypanosomenarten verschiedene Zucker-

mengen fressen, ist bisher noch nicht geniigend untersuch~ worden. Nur REGENDA~Z hat im Verlauf seiner der Frage nach dem Zustande- kommen der Sch~digungen bei den Trypanosomeninfektionen gewid- meten Untersuchungen den Zuckerverlust im Blur, das in vitro gehalten wurde und das entweder pathogene Trypanosomen oder Trypanosoma lewisi enthieit, bestimmt. Er far~d keine wesentlichen Unterschiede, die dafiir gesprochen h~tten, dab der Zuckerverbrauch seitens der pathogenen Trypanosomen fiir die ~tiologie der Trypanosomiasis in Frage k~,me, w~hrend jener yon TryTanosoma lewisi harmlos sei. Diese yon anderen Gesichtspunkten ausgehenden Forschungen schienen mir erweiterungs- f~hig, da sie noch kein gentigend klares Bild zu liefern vermSgen nach der Intensits des Zuckerstoffwechsels. Ich habe deshalb den Zucker- verbrauch yon Trypanosoma brucei, gambiense, rhodesiense, congolense, lewisi und Schizotrypanum cruzi vergleichend in besonderen Unter- suchungsserien verfolgt. Nach den Effahrungen, die ich auf- Grund der in den vorhergehenden Kapi~eln geschilderten Untersuchungen gewonnen hatte, habe ich fiir jede Art 12 Bestimmungen (fiir Trypanosoma ~ambiense und rhodesiense gemeinsam) durchgefiihrt, denn nur ein aus einer gr61~eren Zahl yon Bestimmungen gewonnener Mittelwert vermag ein einwan4freies Bild zu liefern. Wie niimlich ein Blick auf die Tabellen 9--12 lehrt, sind die auf 100(~Millionen Tiere umgerechneten Einzelwerte auch ffir ein und dieselbe Art recht betri~chtlich schwanken~le. Es riihrt dies einmal daher, dab als Glykolysewert, der yon dem t~ts~chlich gefundenen Zuckerverbrauchswer~ vor der Berechnung abgezogen werden mul~te, ein ftir die Zeiteinheit auf Grund der Tabelle 3 bestimmter bzw. ftir den l-Stunden-Wert errechnet~r Wert genommen wurde, ws natiirlich die Glykolyse in eb~nso groBen oder vielleicht noch etwas gr61~eren Grenzen schwanken kann als in diesen Kontrollversuchen. Dann ist zu beriick- sichtigen, dai~ die Genauigkeit der-HAG]~DORN-JE~s~N-Methode zwar grol~ ist, dab man im Reihenversuch abet doch mit einigen Milligramm- prozenten Fehler rechnen mul~. Selbstversts mtissen sich diese Fehler alle auf den fiir die Trypanosomen berechneten Werte konzen- trieren, ich glaube aber, daI~ die relativ gro~en Versuchsreihen diese Fehler, die sich ja in allen Reihen finden, weitgehend ausschalten. Bei Zusammen- stellung der Mittelwer~e (Einzelwerte Tabellen 9--12) ergibt sich das

Studien fiber den Kohlehydratstoffweehsel parasit ischer Protozoen. IX. 607

~ r e l ~ .

s u c h N r .

59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70

nach der Formel: ' (Beobachteter

Tabelle 9. Z u e k e r v e r b r a u c h y o n Tryl~nosoma brueei.

' W o r t Y o n 1000 V~" - - Y o n 1000 ~ ' e r t Y o n 1000 Trypano- Aus- Millionen } " e~ ] Millionen } w ~ ] Millionen n a c n n a c n

s o m e n i m g a n g s - n a c h T r y p a n o - I zw~i I T r y o a n o - I v i e r 1 TrYl)ano- K u b i k - w e f t 1 S t u n d e s o m e n in i ~ 7 , ~ 1 somela i n ] ~ . ~ 7 , - ~ 1 s o m e n in

m i l l i m e t e r r a g - % m g - % 1 S t u n d e l ~ m ~ . . ~ " l 2 S t u n d e n ]~m~.~7~l 4 S t u n d e n B l u r Z u c k e r Z u c k e r g e f r e s s e n e ~ . ~ I g e f r e s s e n e I ~ . ~ , I g c f r e s s e n e

m g Z u c k e r . . . . . . m g Z u c k e r . . . . . . m g Z u c k e r

190 000 171 151 6,8 117 19,6 70 36,2 380 000 158 98 12,1 65 18,3 19 26,4 780 000 178 99 7,9 56 12,0 20 14,9 460 000 180 129 10,1 92 14,3 42 21,6 740 000 182 91 9,7 54 13,3 11 17,2 800 000 218 127 9,0 74 14,0 17 19,0

95 000 181 165 10,0 153 16,6 ~24 34,1 1 280 000 2 i3 106 6,6 I 58 9,5 15 11,7

720000 166 115 5,4 o 77 9,2 23 14,4 600 000 205 142 8,1 102 13,2 52 18,7 620 000 184 121 7,8 83 12,3 36 17,4 200000 211 199 3,1 179 5,4 145 19,9

Berechnung des Zuekerverbrauehes der Trypanosomen in den Tabellen 9--12

Zuekerverlust rag- % - - Glykolyse 1 mg- % ) �9 8,32 . 10 000

Trypanosomenzahl im Kubikmil l imeter Blut.

~ Y e l ' - s u c h ~-'~r.

71 a 72 3 73 8 74 75 76 77 78 79 80 81 82

Tabelle 10. Z u c k e r v e r b r a u c h y o n Trypanosoma gambiense u n d rhodesiense.

Von 1000 --- - Von 1000 ~ .~.er ~ Von 1000' Tr:ypano- Aus- Wert :~Iillionen ] werl~ ] l~Iillionen : ~r ,r~ I 5Iillionen

n a c ' n a a somon im gangs- naoh T ~ a o o - I z,~oi (Tr~-~ano- ~o~. / Tr:~a=o- K u b i k - w e r t 1 S t u n d e s o m e n in ' s o m e n in J - - ~ s o m e n in S t u n d e n 9 S t u n d e n t m i l l i m e t e I r a g - % r a g - % 1 S t u n d e [ m o~ I - S t u n d e n m ~ o/ 14 S u n d e n

B l u t Zuc l r e r Z u c k e r g- /o , ~- ~o �9 ~ef ressene ~ u -1~ r ] g e f r e s s e n e ~ ~ k e r ] g e f r e s s e n e n g Z u c k e r ~ ~ e m g Z u c k e r :. ~ u , ] m g Z u c k e r

220 000 710 000 680000 830 000 622 000 490 000 498 000 996000 954000 913 000 996000 124 000

182 203 165 152

242 1225

232 245 164 179

143 119

55 72

125 137 153 159 135 155

97 172

13,0 9,3

12,9 7,6 7,7 7,4

14,1 5,1 8,0 7,8

,5,2 1,7

121 73 1 5 21 82 96

100 114 135 105 55

150

19,6 14,1 17,2 12,2 12,8 13,6 22,2"

8,5 10,7 12,4 8,3

13,4

84 30,2 18 19,5

Nicht bes t immt �9 Nicht bes t immt Nicht best immt

42 21,2 19 34,2 32 14,6 41 15,0 33 17,6 10 ' 11,3

127 22,7

i n T a b e l l e 13 w i e d e r g e g e b e n e Bi ld . E s ze ig t s ich a lso z u n ~ c h s t e n t - s p r e c h e n d d e n f r f i h e r e n V e r s u c h s r e i h e n , d a b in d e n s p ~ t e r e n V e r s u c h s - a b s c h n i t t e n w e n i g e r Z u c k e r v e r b r a u c h t w u r d e a ls i m e r s t e n , so dal~

1 Glykolyse auf Grund der Ergebnisse yon Tabelle 3 (etwa gleich bohe Zucker- ausgangswerte!) angesetzt zu: fiir 1 Stunde 4 ,5mg-%, 2 Stunden 9 rag-%, vier S tunden 18 rag-%.

e 8,3fache Verdfinnung des Blutes m i t Citrat, Serum und Zuckerl(isung! 3 Trypanosoma gambiense, in d e n tibrigen Versuchen Trypanosoma rhodesiense

608

Vor- 8110h lqr.

83 84 85 86 8 7 88 89 90 91 92 93 94

Th. v. B rand :

Tabel le 11. Z u e k e r v e r b r a u c h y o n Trypanosoma congolense.

�9 Von 10001 ~ . ~ - t Von 10001 ~.. . ] V o n l O 0 0 �9 i w e r ~ �9 w o r ~ �9 �9 Tryoano- &us- Weft !~hll onen I nach t Millionen [ e - I lVIiUionen Ila tl somen im gangs- nach Trypano- [ zwe.i I Try-Pano- I i I Trypano-

Kubik- weft 1 Stunde somen in ' ln~ somen in v e r somen in Stu den 2 Stunden millimeter mg-% mg-% 1 Stunde I m~ o/ I Stunden I m ~ o~ ~ Stnn4en Blur Zu~ker Zucker ~efressene I ~ u ~ I gefressone [ ~ ~.~ I gefressene

alg Zucker / . . . . . ling Zllckort ~ u ~ e r /rag Zllcker

185 000 80000 69 000

110000 95 000

120000 80000

160000 100000 18O00O

80000 90000

i71 187 265 166 171 218 189 191 182 195 232 221

161 176 245 148 155 201 178 184 169 179 216 212

2,5 6,7

18,6 6,8

10,0 10,0

6,7 1,3 7,1 7,4

11,9 4,1

158 167 242 142 141 .184 154 157 162 158 209 204

1,7 11,4 18,3 11,3 18,3 17,3 27,0 13,0

9,1 12,8 14,5 7,4

135 150 236 132 132 165 133 121 139 141 192 180

8,1 19,7 13,2 12,1 18,3 24,2 39,4 27,0 20,8 16,6 22,8 21,2

Tabelle 12. Z u c k e r v e r b r a u c h y o n TryTanosoma lewisu

Versuch l~r.

95 96 97 98 99

1001. 101 ~ 102 ~ 103 1 1041 105 106

Tabelle

Trypano- soIne~

lm:Kubik- millimeter

Blur

908000 584000 201 000 956000 160000 200 000 550000 164000 120000 151 000 120000 413 000

Ing-% / rag-% Zucker Zucker

157 139 167 128 122 106 191 156 175 160 180 158 178 160 167 150 '193 182 130 116 172 162 176 145

Von 1600 Millionen Trypano - somen in 2 8tunden gefressene

mg Zucker

0,8 4~3 2,9 2,3 3,1 5,4 1,3 4,0 1,4 2,7 0,7 4,4

Wert nach I 4 Stunden

mg-% Zucker

I 112 118

88 122 147 142 151 139 173 100 148 136

Von 1000 l~Ulionen Trypano- somen in

Stunden gefressene mg Zucker

2,5 4,4 6,6 4,4 5,2 8,3 1,3 5,1 1,4 6,6 4 , 1 4,4

13. M . i t t e l w e r t e d e s Z u c k e r v e r b r a u c h e s v e r s c h i e d e n e r Trypano~omenarten.

TrYPanosomenart

Trypanosoma bruc~i . . . . T rypanosoma gambiense und

rhodesiense . . . . . . . Trypa•osoma congolen~e . . T rypanosoma lewisi . . . .

1000 lVIillionen T r y p a n o s o m e n fressen m g Zuc.ker in

1 Stunde

8,0

8,3 7,8

2 Stunden

13,1

13,8 !3,5

2,8

4 Stunden

21,0

20,7 20,3

4,5

x I n diesen Versuchen waren sehr zahlreiche bis mti~ig viele Tei lungsformen vorhanden , in den iibrigen nur monomorphe Formen .

Studien fiber den Kohlehydratstoffwechsel parasitischer Protozoen. II. 609

dieser das richtigste Bild liefern dfirfte, Fiir TryTanosoma lewisi kann all erdings kein 1-Stunden-Wer~ gegeben werden, da dieser, wie erste Ver- suehe gezeigt hatSen, meis$ in die GrSBenordnung der Glykolysen~ariabilit~t f~ll~, so da6 in der Mehrzahl der Versuehe als erster.der 2-Stunden-Wert bestimmt wurde. Trypanosoma brucei, congol~nse, gambiense und rhode- ~iense haben einen ziemlieh genau gleieh hohen Zuckerverbrauch, der in selner Intensit~it ziemlich fibereinstimmt mit den yon u ADAMS und I~IURGATROYD erhobenen Befunden (1000~Iillionen Trypanosoma gambiense in 1 Stunde 5--6 mg Zucker, in 5 Stunden 30--31 mg). Die aus den REG~NI)A~zsehen Werten zu errechnenden Zuckerverbrauchs- zahlen fiir 1000 Millionen Trypanosoma congolen~e un4 rhodesiense sind wesentlich niedriger. Es mag dies mit der geringen Zahl seiner Versuehe zusammenh~ngen, dann aber vielleicht zum Tell auch damit, daI3 der Ausgangszuekerwert in einigen Versuehen nieht sehr hoch war in Hinbliek auf die groBe Zahl vorhandener Trypanosomen, so da0 diese vielleieht schon vor Versuchsende die Hauptmenge des Zuekers weggefressen batten. Daffir spricht vielleieht, dal~ sich ffir Trypanosoma lewisi, das naeh meinen Bestimmungen einen viel weiiiger intensiven Zuekerstoffwechsel hat als die bisher genannten Arten, aus den R~G~D~'~zschen Daten ein Weft yon 4,1 mg fiir 1000 Mitlionen Tiere in. 4 Stunden erreehnet, der sehr gut mit der vorj mir fib" die gleiche Zeitspanne gefundenen Zahl yon 4,5 mg fibereinstimmt. Die in den Versuchen mit Schizotrypanum eruzi gefundenen Zahlen einzeln anzuffihren, habe ieh verzichtet, da ieh in keinem Versuch einen Zuckerverbraueh land, der deutlieh fiber die Glyko~ lyse hin~usgegangen w~ire, obwohl die Trypanosomenzahl bis zu 240 000 pro Kubikmillimeter Blur betrug, leh.glaube, da6 der Zuekerverbrauch yon Schizotrypanum, wenn e r fiberhaupt vorhanden ist, noch kleiner ist als jener yon Trypanoso~na lewisi. Was diese letztere Art 'anbetrifft, so seheint der naheliegende Gedanke, der Unterschied gegenfiber den afrikanisehen pathogenen Arten kSnnte dadureh bedingt sein, dab zwar die Teilungsformen einen ebenso lebhaften Stoffweehsel hi~tten als die sieh gleichfalls lebhMt vermehrenden fibrigen Arten, dal3 aber die sich nich~ mehr teilenden monomorphen Formen nur mehr einen geringen Zuckerverbrauch hiitten, auf Grund meiner Analysen kaum haltbar. Es ist mSglieh, dab die Teilungsformen etwas mehr Zucker verbrauchen als die anderen, das AusmaB diirfte aber immer weir unter dem der pathogenen Arten liegen. Einen Grund fiir das auffallend'versehiedene Verhalten yon Trypanosoma lewisi und Sehizotrypanum eruzi einer- und den anderen Arten andererseits babe ich nieht finden kSnnen. Da naeh v. l~qY~rEssY und REINER bei Trypanosoma equinum sehon in sauerstoff- haltiger Umgebung ein groBer Tell der Prozesse anoxybiotisch verl/~uft, habe ieh das Verhalten yon Trypanosoma brueei und lewisi in sauerstoff- freier Umgebung (Durehleiten eines lebhaften Wasserstoff- bz~v. Stickstoff- stroms durch das fibliche Medium bis zur Reduktion des H/imogl~bins

610 Th. v. Brand:

und dann weiter stgndiger langsamer Strom desselben Gases) gepriift. Denn es wgre theoretisch denkbar, dab bei TryTanosoma lewisi der ganze oder doch der gr6Bte Tell des Zuckers vSllig oxydiert wiirde und bei bru~i nur unvollstgndig. Dann miiBte, einen gleichen Energiebedarf beider Arten vorausgesetzt, brucei viel mehr Zueker umsetzen als lewisi, demu selbstverstgndiich liefem die unvollstgndigen Oxydationen viel weniger Energie als die vollstgndigen. Leider aber ist es mir nicht ge- lungen, auf diesem Wege weiterzukommen, da keine der beiden Arten Sauerstoffentzug gut vertrug; schon nach kurzer Zeit fanden sich viele abgestorbe~ie Formen und nach 4 Stunden war der grSBte Teil der Tiere tot. Es ist kein Wunder, dab unter diesen Umstgnden der Zucker- verbraueh der anoxybiotisch gehaltenen Portion, entgegen dem, was zu erwarten w~re, wenn die Tiere fakultative Anoxybionten wgren, viel kleiner war als der oxybiotisch gehaltenen Kontrolle, die mit dem gl~iehen Blur jeweils angesetzt wurde. 'Ich verzichte auf die Anfiihrung der Proto- koUe, da es sieh infolge des Absterbens der Tiere in der einen Portion um keine vergleiehbaren Werte handelt.

Wie im Laufe meiner Ausfiihrungen sehon gelegentlich angeffihrt, ist besonders yon SCHERN und yon v. FE1WYVESSY, aber aueh von anderen Autoren, der Gedanke ausgesprochen worden, der Zuckerverbraueh der Trypanosomen spiele in der~tiologie der Sehgdigungen bei der Trypano- somiasis eine aussehlaggebende Rolle. Gegen diese Auffassung hat insbesondere R~O]~DAI~Z in iiberzeugender Weise dargetan, dab man ohne Annahme yon To xinen die beobachteten Erseheinungen nicht be- friedigend erklgren kann. Da nun mein Befund, dab das apathogene Trypanosama lewisi, einen ~ e l weniger intensiven Zuckerverbrauch habe als etwa Trylganosoma bruc~i, als Argument fiir die ScH~.~sehe A u f - fassung verwertet werden kSnnte, m6chte ieh hier gleich darauf hin- weisen, dab mir etwas Derartiges nieht gereehtfertigt erseheinen wiirde. Einmal sterben M~use aueh an der Infektion mit Schizo.try29anum cruzi, obwohl die Blutform dieser Art offenbar noch weniger Zucker friBt als Try~ganosoma lewisi. Freilich wgre h ier der Einwand mSglich, dab sich die im Muskel befindlichen Formen anders verhMten, so da~ ieh auf dieses Argument kein ausschlaggebendes Gewieht legen will. Entseheidend sprechen meines Eraehtens neben den iibrigen yon I~EOENDANZ hervor- gehobenen Punkten die folgenden ~berschlagsreehnungen gegen die SCH]~R~sche Auffassung. Zun~ehst sei der maximale Zuckerverbrauch angefiihrt, der bei einem sehlafkranker~ Mensehen <on. seiten der Trypano- somen m6glieh wgre. Bei 16000 Parasiten im Kubikmillimeter Blur (diese Zahl ist an sich schon viel zu hoch, sie wurde yon REICHENOW nur einmal gefun~len, wghrend sieh sonst immer viel niedrigere. Werte ergaben), wiirde sieh die Gesamttry~nosomenzahl im Blut eines 70 kg sehweren Mensehen zuvund 88 Milliarden berechnen. (Blutmefige 7,7 % des K6rl~r- gewichtes, also rund 5,5 Liter.) Die Trypanosomen wiirden in 24 Stunden,

Studien fiber den Kohlehydratstoffwechsel parasitiseher Protozoon. II. 611

wenn wir unsere/1 oben angefiihrten, aus Tabelle 10 berechneten 1-Stundr Wert zugrunde legen, im Tage 18 g Zucker ----- 77 Kalorien dem KSrper entziehen. Nun betr~gt bekanntlich der Kalorienbedaff eines 70 kg schweren Menschen bei Ruhe etwa 2400 Kalorien. Der Zuckerverbrauch der Parasiten betr~gt davon nur 3 %. DaB diese geringe Zahl, selbst wenn sie dauernd dem K6rper entzogen wiirde, keine Rolle spielen kann, diirfte doch klar sein. Bei den kleinen Versuchstieren liegen die Verh~ltnisse etwas extremer, der Zuckeren~zug bei einer 180 g schweren Ratte wiirde bei einer mittleren Zahl yon Trypanosoma brucei yon 1 000 000 pro Kubik- millimeter, die natiirlich nur als Mittel fiir die letzten Tage einer Infektion in Frage kommt, rund 3 g betragen (Blutmenge zahmer Ratten nach CKISOLM 6,3% des K6rpergewichtes), wiirde also etwa 12,3Kalorien betragen, l~un friflt ~ber eine ebenso schwere Ratte nach den mir freundlichst yon Herrn Professor HOLTZ zur Verfiigung gestellten Zahlen unter Standardbedingungen im Tage auBer Wasser und Salz an Fleischmehl, Mais und Weizensghrot je 3,14g und Gelatine 1,4g. Den Kaloriengehalt dieser Nahrung kann man mit 39 Kalorien an- setzen. Der Zuckerverbrauch seitens der Trypanosomen mit 32~ der Gesamtkalorienzufuhr ist zwar betr~chtlich, es sind aber die folgenden Punkte nicht auBer acht zu halten. Ein Organismus vermag durch ver- mehrte Nahrungszufuhr leicht einen noch wesentlich h6heren Prozentsatz yon Energieverlust auszugleichen, wie ein Vergleich des Kalorienverbrauchs eines ruhenden lYlenschen einerseits, eines Schwerarbeiters andererseits ergibt. Ferner finden sich so viele Parasiten nur in den letzten Tagen, eine Ratte verhungert aber sicher nicht in 2--3 odor selbst mehr Tagen, wenn man ihr den auf die Trypanosomen entfallenden Prozentsatz der Kalorienzufuhr yon der obengenannten Normainahrung entzieht. Ich mSchte meiner Verwunderung dariiber Ausdruck geben, dab die Anh~inger der S c ~ N s c h e n Theorie sich noch nie mit einer derartigen ]~aerlegung, die doch nahelieg~, auseinandergesetzt haben.

7. Versuche zur Frage nach dem EiweiBstoffwechsel der Trypanosomen. Versuche, zu priifen, ob dem lebhaften Zuckerstoffwechsel der Trypano-

somen ein ebenso lebhafter EiweiBstoffwechsel entspricht, sind bisher noch nicht vorgenommen worden. Ich bin der Frage auf dem Wege nachgegangen, dab ich einestefls mit Normalblut, andernteils mit Trypano- 8oma brucei en~haltendem Blur die Ver~nderungen des Rest-N nach einer 4stiindigen Versuchsperiode untersucht habe. Es wurde mit dem gleichen Blut-Serum-Zuckergemisch gearbeitet, wie es sich in den iibrigen Versuchen bew~hrt hatte. Selbstverst~ndlich wurde gleichzeitig auch die Ver~nderung des Zuckergehaltes der Lssung kQntrolliert. Bei d~n Kontrollen (Tabelle ! 4) ergab sich bei 4stiindiger Versuchsdauer eine mittlere Zuckerabnahme yon 18rag- %, dagegen eine leichte Zunahme des Rest-N yon 0,63 mg-%. Diese Ver~nderungen sind auf die T~tigkeit

612 Th. v. Brand:

der Formelemente des Blutes zuriickzufiihren. I n den Trypanosomen- versuchen (Tabelle 15) war erwartungsgem~B der Zuckerverbrauch ein viel hSherer, er betrug i m Mittel nach Abzug des Glykolysewertes 60 mg. %, ohne diesen 78 mg-%. Die Zunahme des Rest-N betrug im Mittel 1,14mg-%. Dies ist gegeniiber den Kontrollen ein" Plus yon 0,51 rag- %. Ob dieses ganz auf das Kont~ des Trypanosomenstoffwechsels zu beziehen ist, wage ich nicht zu entscheiden, da die Variabilit~t schon in den Kontrollen eine relativ betr~chtlich6 war. Jedenfalls aber geniigt die Zahl um zu beweisen, dab die Ausscheidung welt abgehauter N-haltiger~ Excrete nur eine sehr untergeordnete RoUe spielen kann, die gefundene

Tabelle 14. Glykolyse und Ver~nderungen des Rest .N bei Verwendung yon Normalblut.

Z u c k e r m g - % Rest~-N m g - %

Ver- Vcr~Lnderung such I~r. A u s g a n g s - W e r t n a c h gegenl iber A u s g a n g s -

w e f t , ~ S t u n d c n dem w e f t -kusgangswer t

107 108 109 110 111 112

116 144 126 131

�9 205

100 --16 118 --26 lO6 I - - 2 0 122 I - - 9

MiBglfickt I 185 I - - 2 0

22,15 20,02 25,20 24,50 24,15 25,41

V e r a n d c r u n g W e f t n a c h gegen i iber 4 S t u n d e n d e m

Ausgangswer t

23,15 -}- 1,00 21,12 + 1,10 25,34 + 0,14 25,20 + 0,70 24,64 + 0,49 �9 25,76 ~- 0,35

Tabellel5. Ver~nderungen des Zucker- und Rest- 'N-Gehaltes yon Tryloanosoma bru~ei enthal tendem Blute.

r o t - s u c h Nr .

113 114 115 116 117 118

Trylaano- i solnoll

im K u b i k - mi l l ime te r

B l u t

Z u c k c r rag-% Res t -N rag -%

Ausgangs - w e f t .

110,

132 154 169 153

Ver~n- W c r t d e r u n g n a c h gegen i iber

dem 4 S t u n d e n A u s g a n g s -

w o r t

53 , - - 79 71 - - 83 62 - - 87 87 -- 66

W e r t A u s g a n g s - n a c h

w e f t 4 St~mden

24,78 25,90 26,74 27,30 24,64 26,13 28,35 28,96 29,19 30,80

V e r a n - d e r u n g

gegen i iber dem

Ausg&ngs~ w e r t

~- 1,62 ~- 1,12 + 0,56 ~- 1,49 + 0,41 -~ 1,61

Zahl wiirde einem ungeffiJaren Umsatz yon 3 mg- % EiweiB entsprechen, was als ]~aximalwer~ zu betrachten ist. Dem steht der Verbrauch yon 60 rag- % Zucker gegeniiber. Freflich ~st noch nicht mit v611iger Sicherheit zu sagen, dab tier N-Stoffwechsel nur So Jdein ist, es bestiinde immerhin noch die M6glichkeit, dab die N-haltigen Excrete aus Stoffen bestiinden, die mit der verwendeten Methodik (Rest-N-Best!mmung mi~ iiblicher, Methodik, EnteiweiBung ~mit Trichloressigs~.ure) nicht erfaB~ wurden.

Studien fiber den Kohlehydratstoffwechsel parasitischer Protozoon. II . 618

8. Zusammenfassung.

1. TryTanosoma brucei kann in v i t ro seinen max ima len Zuckerbedar f decken bei Konzen t ra t ionen des Zuckers in der umgebenden Flt iss igkei t , die den max ima len Schwankungen entsprechen, wie sie im e rk rank ten Organismus vo rkommen kSnnen.

2. Trypanosoma brucei vermag Glykose, Mannose, Maltose, F ruk tose und Galak tose zu verwerten. Die VerwertungsmSglichkei t dieser Zucker verh~l t sich wie 100 : 86 : 50 : 21 : 9. Arabinose, Xylose, Lactose und wahrscheinl ich auch Rohrzucker s ind n icht verwer tbar .

3. I m Tempera turbere ich yon 7--370 verl~uft die In tens i t s des Zuckerstoffwechsels yon Trypanosoma brucei nach ~ n e r Kurve , die eine gewisse ~hn l i chke i t m i t der KROGHschen Normalkurve aufweist .

4. Die In tens i t~ t des Zuckerstoffwechsels yon Trypanosoma brucei, gambiense, rhodesiense und congolense is t e twa gleich hoch, dagegen jene von Trypanosoma lewisi viel geringer. Bei Schizotrypanum cruzi diirf te sie noch geringer sein. Der Ausfal l der Versuche g ib t indes keine Stt i tze ffir die ScHEl~sche Auffassung yon der Bedeutung des Zuckerverbrauches der T rypanosomen fiir die ~ t io logie der Sch~digungen bei der Trypano- somiasis.

5. Versuche, bei Trypanosoma briecei einen EiweiBstoffwechsel nach- zuweisen, f i ihr ten zu dem Ergebnis , dab dieser nur sehr geringfiigig sein diiffte.

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614 Th. v. Brand.

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