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Aus dem Pathologischen Institut der Universitiit, Upasala (Chef: Prof. R. FBHRBu~;), und dem Pflanzenphysiologischen Institut, Ultuna (Chef: Prof. LUNDEUBRDEI). Uber das Bustreten yon Krtlium aus den roten Blutk6rperchen in1 Reservoirblut der Milz. Von NILS BRAGE NORDLANDER. (Eingereicht am 3. Jnli 1942.) Im Jahre 1921 lenkte BARCROPT das Interesse auf die Mil2 durch das Studium ihrer Reservoirfunktion. Er fasste diese haupt- siichlich als eine rein quantitative Regelung der Menge der roten Blutkorperchen im zirkulierenden Blut auf. So zeigte er, dass das Reservoirblut der Milz sehr reich an roten Blutkorperchen ist, die bei Bedarf in den allgemeinen Kreislauf ausgeschiittet werden. Die Mechanik der Reservoirfunktion war lange dunkel, bis KNIS- LEY 1936 durch Untersuchungen an lebenden Tieren zeigte, was wohl das Wesentliche in den eigenartigen Kreislaufverhaltnissen der Milz ist. Nach KNISLEY sind die Wande der Venensinus Filter, welche die roten Blutkorperchen zuriickhalten, das Plasma aber passieren lassen. Diese Separation kommt folgendermassen zu- stande. Ab und zu wird der Kreislauf infolge Kontraktion eines Sphinkters an dem venosen Ende des Sinus unterbrochen, wobei der Sinus sich mit Blutkorperchen fiillt, wahrend das Plasma durch die Sinuswand hinausdiingt. Wenn der Sinus sich mit Blutkor- perchen geiiillt hat, schliesst sich ein Sphinkter auch an dem arteriellen Ende, und die Blutkorperchen werden in wleplasma- tisiertemo Zustand bis zu 10 Stunden aufgespeichert. Durch &f- nen der Sphinkter und Kontraktion des Sinus werden sie alsdann in den Kreislauf ausgeschuttet. Schon 1921 stellte FKHRAEUS fest, dass, wenn man Blut in vitro bei Korpertemperatur einige Stunden aufbewahrt, die roten Blutkorperchen spharisch werden und ihre Neigung zu Geldrollen-

Über das Austreten von Kalium aus den roten Blutkörperchen im Reservoirblut der Milz

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Aus dem Pathologischen Institut der Universitiit, Upasala (Chef: Prof. R. FBHRBu~;),

und dem Pflanzenphysiologischen Institut, Ultuna (Chef: Prof. LUNDEUBRDEI).

Uber das Bustreten yon Krtlium aus den roten Blutk6rperchen in1 Reservoirblut der Milz.

Von

NILS BRAGE NORDLANDER.

(Eingereicht am 3. Jnli 1942.)

Im Jahre 1921 lenkte BARCROPT das Interesse auf die Mil2 durch das Studium ihrer Reservoirfunktion. Er fasste diese haupt- siichlich als eine rein quantitative Regelung der Menge der roten Blutkorperchen im zirkulierenden Blut auf. So zeigte er, dass das Reservoirblut der Milz sehr reich an roten Blutkorperchen ist, die bei Bedarf in den allgemeinen Kreislauf ausgeschiittet werden. Die Mechanik der Reservoirfunktion war lange dunkel, bis KNIS- LEY 1936 durch Untersuchungen an lebenden Tieren zeigte, was wohl das Wesentliche in den eigenartigen Kreislaufverhaltnissen der Milz ist. Nach KNISLEY sind die Wande der Venensinus Filter, welche die roten Blutkorperchen zuriickhalten, das Plasma aber passieren lassen. Diese Separation kommt folgendermassen zu- stande. Ab und zu wird der Kreislauf infolge Kontraktion eines Sphinkters an dem venosen Ende des Sinus unterbrochen, wobei der Sinus sich mit Blutkorperchen fiillt, wahrend das Plasma durch die Sinuswand hinausdiingt. Wenn der Sinus sich mit Blutkor- perchen geiiillt hat, schliesst sich ein Sphinkter auch an dem arteriellen Ende, und die Blutkorperchen werden in wleplasma- tisiertemo Zustand bis zu 10 Stunden aufgespeichert. Durch &f- nen der Sphinkter und Kontraktion des Sinus werden sie alsdann in den Kreislauf ausgeschuttet.

Schon 1921 stellte FKHRAEUS fest, dass, wenn man Blut in vitro bei Korpertemperatur einige Stunden aufbewahrt, die roten Blutkorperchen spharisch werden und ihre Neigung zu Geldrollen-

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bildung sowie ihre Sedimentierungsgeschwindigkeit abnehmen. Der Prozess, der diese Blutumwandlung verursacht, ist oder Sta- bilisierungsprozesso genannt worden und das veranderte Blut ))stabilisiertes B l u t ~ Die Stabilisierung, die veranderte Eigen- schaften sowohl der roten Blutkorperchen als auch des Plasmas in sich schliesst, wurde anfangs als eine Folge des Stillstandes des Blutes gedeutet, da sie nicht in geschuttelten Blutproben eintritt. Es ist jedoch nicht der Stillstand an sich, der die Bedingungen fiir die Entstehung der obengenannten Stnbilisierung darstellt, son- dern der Stillstand bildct nur die Voraussetzung fur die Sedi- mentierung der roten Blutkorperchen, wodurch also eine Trennung von Erythrozyten und Plasma wahrend der Erwarmung zustande kommt. Wie BERGENHEM FAHRAHUS gezeigt haben, bestelien die veranderten Eigenschaften des Plasmas wahrscheinlich haupt- sachlich in einer Bildung von Lysolezithin, wahrend die nahere Natur der Erythrozyteuveranderung imnier noch unbekannt ist. Die genannten VerEasser nahmen an, dass die Veranderungen, die das Blut bei der Trennung von Blutkorperchen und Plasma in vitro erfahrt, wahrscheinlich auch in der Milz stattfinden, wo wenigstens betreffs der Blutkorperchen dieselbe Voraussetzung vorliegt wie bei den In-vitro-Versuchen, dass heisst die roten Blutkorperchen werden wahrend einer Zeit, die in Stunden ge- messen wird, in den Venensinus bei Korpertemperatur deplas- matisiert gehalten. Es liegen tatsachlich Beobachtungen aus der Mitte des vorigen Jahrhunderts uber die besonderen Eigenschaften des Milzvenenblutes vor, und zwar, dass seine roten Blutkorper- chen mehr spharisch sind und verminderte Geldrollenbildung, somit auch geringere Senkungsgeschwindigkeit zeigen als die roten Blutkorperchen in sonstigen Teilen des Kreislaufes. Das Blue in der Milz scheint also eine ahnliche Veranderung durchzumachen wie das in vitro stabilisierte Blut.

Die Frage, die ich mir hier gestellt habe, ist, ob noch andere Sondereigenschaften des Milzreservoirblutes auf der Isolierung der Erythrozyten durch das Abfiltrieren des Plasmas beruhen konnen.

LUDANY und Mitarbeiter haben in einer Reihe von Unter- suchungen mehrere Eigenschaften festgestellt, durch die sich das Reservoirblut der Milz von peripherem Venenblut unterscheidet. So fanden sie, dass der Kaliumgehalt im Reservoirplasma der Mils bgi Hunden im Vergleich mit dem peripheren Blut um etwa 200 yo vermehrt war. Die Erythrozyten sind bekanntlich reicher an Kalium als das Plasma, und die genannten Autoren nahmen als

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Erklarung des erhohten Kaliumspiegels im Plasma eine in der Milz eingetretene Hamolyse an.

Bei eigenen Versuchen habe ich bei Katzen eine Vermehrung um beinahe 100 % fest,stellen konnen.

Die Technik bei diesen Tierversuchen scheint vielleicht eine bessere Moglichkeit zu bieten, die Blutproben aus der Milz physiologisch zu erhalten als diejenige, die die genannten Verfasser benutzt haben (narkotisierte Tiere), weshalb ein typisches Beispiel aus dem Versuchs- protokoll wiedergegeben sei.

Eine 2.2 5 kg schwere Katze in Morphium-Numal-Narkose. Schnitt in der Mittellinie und Vorwalzen der Milz aus dem Bauch, wo man sie mit Kompressen umgab, die in warme, physiologische Kochsalzlosung getaucht worden waren. Diathermieschnitt durch das Oment und sorg- faltiges Freipraparieren der Vena lienalis auf einer 1 cm langen Strecke. Durch einen kleinen Schnitt in die Vene wurde nach jeder Seite eine kleine gerade Glaskaniile eingefiihrt. Diese Kaniilen waren durch einen 10 cm langen Gummischlauch miteinander verbunden. Der Schlauch und die Kaniilen waren im Voraus zusammengebunden und inwandig mit einer diinnen Haut von einer 2 yo-igen Heparinlosung in einer 5 yo- igen Gelatinelosung iiberzogen worden. Diese Losung wurde einige Male warm durch den Schlauch gespiilt, um nachher dort zu trocknen, wo- nach die Prozedur wiederholt wurde. Dann wurde der Schlauch in Trockenluft in einer Rohre im Olbad wahrend einer Stunde bis auf 130" erwiirmt, wobei er sterilisiert wurde und die Gelatine sich in eine wasserfestere Substanz verwandelte. Der so praparierte Schlauch rnit seinen Kaniilen wurde mit Ligaturen in der Milzvene befestigt. Die Milz wurde in den Bauch zuriickgelegt, der unter minutiosem Blutstillen geschlossen wurde. Eine Schleife des Schlauches liess man bei der Ver- nahung ausserhalb des Bauches zuriick. Die ganze Operation fand unter sterilen Massnahmen statt.

Nach 4 Stunden wurde durch den Schlauch eine intravenose Injek- tion von 2 mg Heparin je kg Korpergewicht gegeben, und diese Injek- tion wurde anfangs jede zweite Stunde, spater rnit wachsendem Inter- vall wiederholt. In dieser Weise war es moglich, die Gerinnungszeit des Blutes uber 10 Minuten zu halten (nach MORAWITZ gemessen, aber von dem Augenblicke an gerechnet, wo das erste kleine Gerinnsel aus der Probe herausgefischt werden konnte). Die Zirkulation im Schlauch war die ganze Zeit gut, die Katze erwachte allmahlich, wurde lebhafter, frass und trank.

18 Stunden nach der Operation wurde dem Schlauch eine Probe entnommen, wonach 0.2 ccm 0. lyo-ige Adrenalinlosung injiziert wurden, und nach Minute wurde noch eine Blutprobe entnommen. Die Pro- ben wurden auf Senkungsreaktion, Hamatokritenwert und Kalium- gehalt im Plasma untersucht.

Senkungsreaktion Hiimstokritenwert Kaliumgehalt Probe 1 . . . . 13 mm/Stunde 33.8 yo Erythrozyten 16.8 mg yo Probe 2 . . . . 1.5 B 45.a B B 27.9 w o

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Sowohl der Hamatokritenwert als auch die stabilisierte Senkungs- reaktion beweisen, dass Probe 2 Reservoirblut darstellte, wahrend Probe 1 nur Passageblut war. Der Unterschied im Kaliumgehalt ist augen-

Diese Metodik ist hauptsachlich von Dr J. MELLGREN zu anderem Zwecke ausgearbeitet worden und ich schulde ihm deshalb grossen Dank.

Die vorliegende Untersuchung will experimentell priifen, ob der gesteigerte Gehalt an Kalium im Reservoirblut der Milz cine direkte Folge der Separation der Erythrozyten vom Plasma in den Sinus der Milz sein kann, ob also auch bei Separation in vitro Kalium aus den Erythrozyten austritt. Die Versuche sind an Katzen-, Pferde- und Menschenblut ausgefiihrt worden. Die Gerinnung des Blutes wurde durch Defibrinieren oder durch Zusatz von Zitrat oder Heparin verhindert.

Eine Reihe von Proben wurde zentrifugiert (2 000 Umdrehungen je Minute wahrend 20 Minuten) und in einen Thermostaten von 40" gesetzt. Die Blutkorperchen lagen also in diesen Rohrchen auf dem Boden zusammengepackt mit einer klaren Plasmaschicht dariiber. Eine andere Reihe mit ebenso vielen Rohrchen wurde in demselben Thermostaten in stetiger Rotation gehalten. Mit geeigneten Intervallen wurde ein Rohrchen aus jeder Reihe in einen Kiihlraum (4" C) gestellt. Als samtliche Rohrchen im Kuhl- mum waren, wurde der Inhalt jeder Rohrchen durch Umdreh- ungen wahrend einer Minute gemischt und die Senkungsreaktion untersucht. Dann wurden samthche Rohrchen zentrifugiert, 1 ccm Plasma abpipettiert und auf seinen Kaliumgehalt unter- sucht. Proben mit geringstem Zeichen von Ham01 yse wurden weggeworfen. Ich hatte die grosse Vergiinstigung, die Kalium- analysen spektrographisch am Pflanzenphysiologischen Institut, Ultuna, unter der Oberaufsicht und mit giitiger Unterstiitzung der Herren Prof. LUNDEGARDH und Dr PHILIPSSON ausfiihren zu diirfen, wofiir ich auch hier meinen warmen Dank sagen mochte.

Die Hauptergebnisse gehen aus den beistehenden Diagrammen hervor. Die dicken Linjen bezeichnen die Sedimentierung der roten Blutkorperchen, die dunnen den Gehalt an Kahum im Plasma. Die ausgezogenen Linien bedeuten stabilisiertes Blut, die gestrichelten Linien Blut, das durch ununterbrochene Rotation an der Stabilisierung gehindert wurde. Abb. 1 zeigt, dass nach einer 9-stundigen Separation der Erythrozyten vom Plasma in

' defibriniertem Pferdeblut so vie1 Kalium ausgetreten ist, dase der Kaliumgehalt des Plasmas um 101 % gestiegen ist. I n der

fiillig.

AUSTRETEN VON KALIUN AUS DEN ROTEN BLUTK~RPERCHIN. 327

Abb. 1. Abb. 2. Abb. 3.

gleichzeitig erwiirmten, aber die ganze Zeit rotierenden Probe, die also nicht stabilisiert ist, ist der Kaliumgehalt nur urn 16lla yo gestiegen. Abb. 2 zeigt dieselben Verhaltnisse bei Zitratblut vom Pferd. Die Steigerung des Kaliumgehalts betragt hier nach 6-stiindiger Stabilisierung 73 yo, wahrend die nicht stabilisierte Probe eine Steigerung um 911a % zeigt. Abb. 3 ist mit Heparinblut vom Menschen erhalten. Nach 71/,-stiindiger Stabilisierung ist der Kaliumgehalt um 34 % gestiegen, in der nicht stabilisierten Probe nur um Illa %.

Die Senkungsreaktion zeigt in samtlichen Kurven eine starke Stabilisierung, und die Blutkorperchen sinken am Ende der Ver- suche nur wenige Millimeter. Am den Zwischenwerten geht deut- lich hervor, dass sich die Durchliissigkeit der Blutkorperchen- membranen fiir Kalium und die Stabilisierung der Senkungs- reaktion parallel entwickeln.

Das Hauptergebnis dieser Untersuchungen von Pferde-, Men- schen- und Katzenblut ist, dass eine Separation der roten Blut- korperchen vom Plasma (bzw. vom Serum in defibriniertem Blut) bei Korpertemperatur in vitro einen Austritt von Kalium am den roten Blutkorperchen hervorruft. Es hat sich also die bemerkens- werte Tatsache herausgestellt, dass eine Separation der beiden Hauptbestandteile des Blutes Voraussetzmg eines Austausches zwischen ihnen bei einer nachfolgenden Vereinigung bedeutet. Aus angestellten Versuchen geht hervor, dass dieser Austausch sofort in vollem Ausmasse stattfindet, wenn Blutkorperchen und Plasma nach der Warmebehandlung wieder gemischt werden, Mehrstiindige Umdrehungen dieser Mischung bewirkt keinen gesteigerten Austritt von Kalium aus den roten Blutkorperchen.

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Der oben beschriebene In-vitro-Versuch konnte als ein Modell fur das Verlialten der roten Blutkorperchen in der Milz dienen: bei den In-vitro-Versuchen erfolgt die Trennung vom Plasma durch Zentrifugieren, in den Venensinus der Milz durch Filtrieren.

Die Freimachung einer gewissen Menge Kalium aus den roten Blutkorperchen kann auf zwei Arten stattfinden:

1) Totaler Zerfall einer Anzahl roter Blutkorperchen. Die Vor- aussetzung der grossen Steigerung des Kaliumgehalts des Plasmas ware dann eine betrachtliche und zweifellos augenfallige Hamo- lyse, die aber nienials eingetreten ist.

2) Gesteigerte Durchlassigkeit samtlicher roter Blutkorperchen fur Kalium - ohne gleichzeitigen Zerfall - die durch eine Ver- anderung der Oberflache eintreten musste. Dass eine Umwandlung der Oberflache in den bei Korpertemperatur gehaltcnen, deplas- matisierten roten Blutkorperchen tatsachlich stattfindet, geht daraus hervor, dass, wie oben angedeutet, diese spharisch werden und ihre AggregabiLitat herabgesetzt wird, Veranderungen, die von BERGENHEM und F~HRAEUS als ein Vorstadium der Hamo- lyse gedeutet wurden. Hierfiir sprechen auch Beobachtungen von ORAHOVATS, wonach die roten Blutkorperchen des Milzvenen- blutes gegen hypotonen Salzlosungen weniger resistent sind.

Die hier vertretene Auffassung, dass die Milz fur den Stoff- wechsel des Kaliums im Organismus von besonderer Bedeutung ist, weil in ihr Kalium aus den roten Blutkorperchen ins Blut- plasma iibergeht, kann vielleicht an interessante Beobachtungen von HENRIGUES und ORSKOV angeknupft werden. Diese For- scher fanden, dass bei Anamie, die sie durch Aderlass oder In- jektion von Phenylhydrazin bei Kaninchen und Hunden hervor- riefen, der Gehalt der roten Blutkorperchen an Kalium erheblich stieg. Diese Tatsache wurde in der Weise gedeutet, dass die jungen Blutkorperchen, die bei diesen Zustanden in reicher Menge in die Blutbahn ausstromen, betrachtlich kaliumreicher sind als die alten Blutkorperchen und dadurch den iibrigen Geweben des Korpers in bezug auf Kaliumgehalt naher stehen. Die Verfasser ziehen die Folgerung, dass das Altern der roten Blutkorperchen mit einem Verlust von Kalium verbunden ist. Meiner Meinung nach wird diese Veranderung durch wiederholte Milzpassagen hervorgerufen. ,

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Zusammen fassung.

1) In Plasnia von Reservoirblut der Katzenniilz ist der Kalium- gehalt iin Verhaltnis Zuni peripheren Blut um bcinahe 100 % gesteigert.

2) Bei Erwarmung von roten Blutkorperchen und Plasma (bzw. Serum) von Kstzen-, Pferde- und Menschenblut, das in vitro durch Zentrifugieren separiert worden ist, geben die roten Blut- koperchen Kaliurn ab.

3) EJs wird die Theorie aufgestellt, dass der gesteigerte lialium- gelislt des Reservoirplasmas der Milz eine Folge der Separation der roten Blutkorperchen vom Plasma in den Venensinus bei der Reservoirfunktion cler Milz ist.

Literaturverzeichnis.

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