4
$g. 36, Heft 18 F. ElCBSLSH,P. KLXI~NERund A. B~cS~EI~: BilalLZdes cerebralen Zuckei~toffwechsels 849 15. September1958 525 (1896). -- KaUE~]~R, W., u. W. Dnt~L~I~N: Klin. Wschr. 1957, 1047. -- L0~Rs, Tn.: Blur 2, 81 (1956). -- LvERs, T~., u. H. L~t~s (1958): z. Z. hi Druck, persSn]iche M~t~eflung. -- L~Rs, Tin, u. I. H. Sewtmrz: Arz~l. Wsehr. 1957, 249. LUPATKIN, ~V[., U. A. PRADER: Schweiz. reed. Wschr. 1956, 928. MA~cau~OU, J. M., y R. B. G~]~E~BLAT~: Ac~ m6d. Tenerife 9, 46 (1957). -- MAI~c~,, E., R. A. BOCCAB~LLA and W. O. NELSO.W: Proc. Sos. exp. Biol. (N.Y.) 89, 488 (1955). --MAI~I~, ft., G. S~]~, J. R. BAt~CAT U. F. PETTE: P6diatrie 7,153 (1950). MATa]~S0)I, W. J., ~nd E. M. WArn): ArCh. Dis. Childh. 29, 22 (1954). -- Moo~, K. L., u. M. L. BAltiC: Acts ~nat. (Basel) 21, 197 (1954). -- NnI~SO~¢,W. 0.: Acts endocr. (Kbh.) 23, 227 (1956). - - OYmCZlm~, C.: Medizinische 1958 a, 587. -- Med. Klin. 1958b, 677. -- Klinik der StSrungen der embryonalen Ge- schlechtsdifferenzierung. Verb. D~seh. Ges. inh. Med., 64. Kongr., 19586. - - Ov]~l~Zlm¢, C., u. H. LlZC~E~¢:Gynaeco- logia (Basel) 142, 215 (1956). -- PE~E1L U., u. J. OEm~: Klin. Wschr. 1956, 1067. -- PEnnons, W. H., K. B. Co~o~ und L. l~i. LEVY: J. clhi. Endocr. 13,783 (1953). --PLtrrrKE~% E. R., and ]H. L. B_¢~: J. clia. Endocr. 16, 829 (1956). --P~- ~, A. : Helv. paediat. Acts 18, 5 (1958). -- Rim, P., S. G. Jo~so~ and J. MosBEcx: Lancet 1957II, 162. -- SAo~s, L., and M. DAmoN: Genetics 28, 201 (1956). -- SemLL~, W.: In~. Ctin. 8, 86 (1940). -- Se~ON~N~R~, H., K. HOLLS~m'~,u. W. Kos~-ow: Z. Kinderhk. 79, 383 (1957).- SE~vr~¢~vs, A. E.: Amer. J. Anat. 70, 73 (194'2). -- STA~E, H.-H., K. R~r~r~ORST u. K. W. SOm~V~K~LL: Dtsch. reed. Wschr. 1957, 1860. -- Tzlo, L. H., u. A. L~vA~: Lunds Univ. ~sskr., N.F. Avd. 2 50, Nr 15 (1954). -- Hereditas (Lurid) 42, I u. 2--8 (1956). -- Wr~9~¢~, ]=[.-R., H. RO~OWSK~ u. M. TOL~SDOR~: Medizinische, 1955, 1734. -- WIED~N~Z, i . - l ~ . , M. TOLKSDORF u. H. ROMATOWSKI: J~rztl. Wschr. 1957, 857. - - WxTsc~:t, E. : Sience 1~.6, 1288 (1957). - - WxTse~ti, E., and W. F. M~o~: J. clin. Endoer. 2, 179 (1942). t~BER DIE BILANZ DES CEREBRALEN ZUCKERSTOFFWECHSELS Von F. Et~BSL6II, P. KLXtCNE~ und A. BEI~NSM~IEa Aus der n. MedizinischenKlinik der Universit~tMfinchen(Diroktor:ProfessorDr. Dr. G. :I3OD:ZOH~) Das Gehirn gewinnt seine Energien unter physio- logischen Bedingungen fast ausschliel~lich aus dem Abbau yon Glucose 7, s, 20. Diese wird dem Hirngewebe, das nut fiber geringe Glucose- und Glykogenreserven verfiigt, laufend mit dem Blut zugeffihrt. Die Ein- schleusung des Traubenzuckers drench die Blut-Hirn- schranke ist selbst bei niedrigen Blutzuckerwerten (bis 30 rag-% ) normalerweise ausreiehend 5, s, ~s. Diese Besonderheiten des cerebralen Zuekerstoffwechsels erlauben es, den meBbaren Glucoseverlust des Blutes attf seinem W ege dutch das Gehirn zur repr£senta- riven Grundlage einer Bilanz des Cerebralen Kohlen hydratstoffweehsels zu machen s, 17 Die Menge des w/~hrend der Hirnpassage aus dem Btute entnommenen und yore Cerebrum verbrauehten Traubenzuckers wurde zuerst yon GIBBS u. Mitarb. bei 50 gesunden jungen Mgnnern ermittelt. Sic betrug 9,8 ± 1,7 rag-% Glucose s. Voraussetzung ffir diese Bestimmungen war die yon MY~SON u. Mitarb. 1927 eingefiihrte Methode der percutanen Punktion eines Bulbus venae jugularis, der Hirn- venenblut aus beiden Hemisphgren enthglt ~s. Auf diese Weise kann auch beim Menschen relativ leicht und ungefg~hrlich das ttirnvenenblut gewormen und mit dem Arterienblut (Punktion der A. femoralis) vergliehen werden. Fiir die Verbrennung dieser 9,Stag Glucose sind 9,8 :1,34 = 7,11 em ~ Sauerstoff edorderlich. Die arterio-venSsen Sauerstoffdifferen- zen, we]the yon GizBs u. I~itarb. gemessen ~~rden, ergaben bei dieser Normalserie aber nur eine Entnahme yon 6,7 cm~ 02 pro 100 cm z Blur, blieben als0 deutlich tinter dem erwarteten Weft. Man durite demnach such beim ~vlenschen in vivo -- entsprechend den in vitro an tierischen Hirngewebsstiickchen mit der Warburg-Apparatur gewonnenen Ergebnisse ~, x0 -- such unter aeroben Bediugungen mit einer mel~baren Glykolyse mit intracerebraler Milchs£urebildung und entsprechender Milchsgureabgabe an das Hirnblut rechnen. HLa~w~cg u. Mitarb. fanden initials titrime- trischer 5~lehs/~urebestimmung beim Mensehen tat- s/~chlich im Hirnvenenblut einen hSheren Milchs~ure- spiegel als im Arterienblut. GxBsS u. Mitarb. ermittel- ten an ihren 50 Versuchspersonen eine mitttere IVIilchs/~ureabgabe yon 1,6 mg ~ 0,9 pro 100 ems Hirn- blur. Aut3erdem werden noch etwa 0,2 nag Brenz- Klin. Wschr., 36. ffahrg. traubens£ure an je 10O cm 3 ttJrnblut abgegeben 1°. Diese fiberraschend hohen MeBwerte fiir die cerebrale Milchs£uroabgabe wfirden also bedeuten, dal~ etwa 16 % des yore Hirngewebe aufgenommenen Trauben- zuckers vergoren und 84% verbrannt wfirden. Nach der Glucose-Sauerstoffbilanz der genannten Autoren bleiben aber rechnerisch nur 9% der vom Hirn auigenommenen Glucose ftir die 1Viflchs~urebildung iibrigS, 17. Auch nach den aus unserem Arbeitskreis kiirzlich ver6ffentlichten Hirnstoffwechselanalysen an 25 Normalpersonen w~re mit einem Glykolyseanteil yon etwa 10% zu rechnen 5. Um diese Unstimmigkeiten bei der Bilanz des eerebrMen Kohlenhydratstoffweehsels aufzukl~ren, bestimmten wir bei 60 Patienten die arterio-venSse Milchs/iuredifferenz des mensehlichen Hirablutes und, zwar nach tier colorimetrisehen Methode yon B~KEa und Swr~E~soN im Blutserum*. Gleiehzeitig wurde die arterio-venSse Blutzuckerdifferenz naeh HAG~- noa~c-J~ss~¢ gemessen und die Hirndurchblutung und die arterio-venSse Sauerstoffdifferenz bestimmt (Methodik s. ~, a, 11). Die Fehlerbreite der Milchs/~ure- bestimmung lag bei _-1= 2 , 4 % , die der Blutzueker- bestimmung bei 4-3,~%. Es warden aber jeweils 3faehe Bestimmungeu durehgeffihrt. Ergebnisse. Die Auswertung yon 59 Einzelver- suchen ergab sine mittlere arterio-venSse Milchsi~ure- di/]erenz von 0,81 mcj-%, das entspricht etwa der H/~tfte der yon GIBBS U. Mitarb. angegebenen Werte. Als Mittelwert der Hirndurehblutung beim gesamten Untersuchungsgut wurden 52,6 cm3/100 g Hirngewebe je Minute festgestellt. Die cerebrale Milchsi~ureabgabe -- das Produkt yon arterio-venSser Diiferenz and Hirndurehblutung -- betrug demnaeh 0,43 mg q- 0,27 pro 100g tIirngewebe und Minute. Der relativ n~edrige Mittelwert der H~ndurehblutung- normal: 58 cm "~ (3, ~) __ l/~l~t schon erkennen, dal3 sich ~mter unserem Un~ersuehungsgut eine grSBere Anzahl yon Kranken mit verminderter Hirndurchblutung befand. ~rir haben deshalb 20 hirngesunde Patienten als Normalserie ausgesondert (Gruppe I) und das fibrige Untersuehungsgut nach klinischen Gesichtspunkten in versehiedene Hauptkrankheitsgruppen aufgeteflt * lKe~hodischeEinzelheiten s. ]]RBSZSII, K~J~KNER 11114 :BERNSBIEIER: PfliigersArchly,im Druck. 55b

Über die Bilanz des cerebralen Zuckerstoffwechsels

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Über die Bilanz des cerebralen Zuckerstoffwechsels

$g. 36, Heft 18 F. ElCBSLSH, P. KLXI~NER und A. B ~ c S ~ E I ~ : BilalLZ des cerebralen Zuckei~toffwechsels 849 15. September 1958

525 (1896). - - KaUE~]~R, W., u. W. Dnt~L~I~N: Klin. Wschr. 1957, 1047. - - L0~Rs, Tn.: Blur 2, 81 (1956). - - LvERs, T~., u. H. L~t~s (1958): z. Z. hi Druck, persSn]iche M~t~eflung. - - L ~ R s , Tin, u. I. H. Sewtmrz: Arz~l. Wsehr. 1957, 249. LUPATKIN, ~V[., U. A. PRADER: Schweiz. reed. Wschr. 1956, 928. MA~cau~OU, J. M., y R. B. G~]~E~BLAT~: A c ~ m6d. Tenerife 9, 46 (1957). - - M A I ~ c ~ , , E., R. A. BOCCAB~LLA and W. O. NELSO.W: Proc. Sos. exp. Biol. (N.Y.) 89, 488 (1955). --MAI~I~, ft., G. S~]~, J. R. BAt~CAT U. F. PETTE: P6diatrie 7,153 (1950). MATa]~S0)I, W. J., ~nd E. M. WArn): ArCh. Dis. Childh. 29, 22 (1954). - - M o o ~ , K. L., u. M. L. BAltiC: Acts ~nat. (Basel) 21, 197 (1954). - - NnI~SO~¢, W. 0. : Acts endocr. (Kbh.) 23, 227 (1956). - - OYmCZlm~, C.: Medizinische 1958 a, 587. - - Med. Klin. 1958b, 677. - - Klinik der StSrungen der embryonalen Ge- schlechtsdifferenzierung. Verb. D~seh. Ges. inh. Med., 64. Kongr., 19586. - - Ov]~l~Zlm¢, C., u. H. LlZC~E~¢: Gynaeco- logia (Basel) 142, 215 (1956). - - PE~E1L U., u. J. OEm~:

Klin. Wschr. 1956, 1067. - - PEnnons, W. H., K. B. C o ~ o ~ und L. l~i. LEVY: J. clhi. Endocr. 13,783 (1953). --PLtrrrKE~% E. R., and ]H. L. B_¢~: J. clia. Endocr. 16, 829 (1956). - - P ~ - ~ , A. : Helv. paediat. Acts 18, 5 (1958). - - Rim, P., S. G. J o ~ s o ~ and J. MosBEcx: Lancet 1957II, 162. - - SAo~s, L., and M. DAmoN: Genetics 28, 201 (1956). - - SemLL~, W.: In~. Ctin. 8, 86 (1940). - - Se~ON~N~R~, H., K. HOLLS~m'~, u. W. Kos~-ow: Z. Kinderhk. 79, 383 ( 1 9 5 7 ) . - SE~vr~¢~vs, A. E.: Amer. J. Anat. 70, 73 (194'2). - - STA~E, H.-H., K. R~r~r~ORST u. K. W. SOm~V~K~LL: Dtsch. reed. Wschr. 1957, 1860. - - Tzlo, L. H., u. A. L~vA~: Lunds Univ. ~sskr . , N.F. Avd. 2 50, Nr 15 (1954). - - Hereditas (Lurid) 42, I u. 2--8 (1956). - - W r ~ 9 ~ ¢ ~ , ]=[.-R., H. RO~OWSK~ u. M. TOL~SDOR~: Medizinische, 1955, 1734. - - WIED~N~Z, i . - l~. , M. TOLKSDORF u. H. ROMATOWSKI: J~rztl. Wschr. 1957, 857. - - WxTsc~:t, E. : Sience 1~.6, 1288 (1957). - - WxTse~ti, E., and W. F. M ~ o ~ : J. clin. Endoer. 2, 179 (1942).

t~BER DIE BILANZ DES C E R E B R A L E N ZUCKERSTOFFWECHSELS Von

F. Et~BSL6II, P. KLXtCNE~ und A. BEI~NSM~IEa

Aus der n. Medizinischen Klinik der Universit~t Mfinchen (Diroktor: Professor Dr. Dr. G. :I3OD:ZOH~)

Das Gehi rn gewinnt seine Energ ien un te r physio- logischen Bedingungen fast ausschliel~lich aus dem A b b a u yon Glucose 7, s, 20. Diese wird dem Hirngewebe, das n u t f iber geringe Glucose- und Glykogenreserven verfi igt , laufend mi t dem Blu t zugeffihrt. Die Ein- schleusung des Traubenzuckers drench die Blu t -Hi rn - schranke is t se lbs t bei n iedr igen B lu tzucke rwer t en (bis 30 rag-% ) normalerweise ausre iehend 5, s, ~s. Diese Besonderhe i ten des cerebralen Zuekerstoffwechsels e r lauben es, den meBbaren Glucosever lus t des Blutes attf seinem W ege d u t c h das Gehi rn zur repr£senta- r iven Grundlage einer Bilanz des Cerebralen Kohlen hydra ts tof fweehsels zu machen s, 17

Die Menge des w/~hrend der Hi rnpassage aus dem Btute en tnommenen und yore Cerebrum ve rb raueh ten Traubenzuckers wurde zuers t yon GIBBS u. Mi tarb . bei 50 gesunden jungen Mgnnern e rmi t te l t . Sic be t rug 9,8 ± 1,7 rag-% Glucose s. Vorausse tzung ffir diese Bes t immungen war die yon MY~SON u. Mitarb. 1927 eingefi ihrte Methode der pe rcu tanen P u n k t i o n eines Bulbus venae jugular is , de r Hirn- venenblu t aus be iden Hemisphgren en thg l t ~s. Auf diese Weise k a n n auch be im Menschen re la t iv leicht und ungefg~hrlich das t t i r n v e n e n b l u t gewormen und m i t dem Ar t e r i enb lu t (Punk t ion der A. femoralis) vergl iehen werden. F i i r die V e r b r e n n u n g dieser 9 ,S t ag Glucose s ind 9,8 :1,34 = 7,11 em ~ Sauerstoff edorder l i ch . Die ar ter io-venSsen Sauerstoffdifferen- zen, we]the yon GizBs u. I~i tarb. gemessen ~ ~ r d e n , e rgaben bei dieser Normalser ie aber nur eine E n t n a h m e yon 6,7 cm~ 02 pro 100 cm z Blur, b l ieben als0 deut l ich t in ter dem e rwar t e t en Wef t . Man dur i t e d e m n a c h such be im ~vlenschen in vivo - - en t sp rechend den in v i t ro an t ier ischen Hirngewebss t i ickchen mi t der W a r b u r g - A p p a r a t u r gewonnenen Ergebnisse ~, x0 - - such un te r ae roben Bediugungen mi t einer mel~baren Glykolyse m i t in t race rebra le r Milchs£urebi ldung und en tsprechender Milchsgureabgabe an das H i rnb lu t rechnen. HLa~w~cg u. Mitarb . fanden ini t ia ls t i t r ime- t r i scher 5~lehs/~urebest immung beim Mensehen t a t - s/~chlich im Hi rnvenenb lu t e inen hSheren Milchs~ure- spiegel als im Ar ter ienblu t . GxBsS u. Mitarb. e rmi t te l - t e n an ihren 50 Versuchspersonen eine mi t t te re IVIilchs/~ureabgabe yon 1,6 m g ~ 0,9 pro 100 ems Hirn- blur. Aut3erdem werden noch e twa 0,2 nag Brenz-

Klin. Wschr., 36. ffahrg.

t raubens£ure an je 10O cm 3 t t J rnb lu t abgegeben 1°. Diese f iberraschend hohen MeBwerte fiir die cerebrale Milchs£uroabgabe wfirden also bedeuten , dal~ e twa 16 % des yore Hirngewebe aufgenommenen Trauben- zuckers vergoren und 84% v e r b r a n n t wfirden. Nach der Glucose-Sauers toffbi lanz der genann ten Au to ren bleiben aber rechnerisch nur 9% der vom Hi rn au igenommenen Glucose ftir die 1Viflchs~urebildung iibrigS, 17. Auch nach den aus unserem Arbei t skre is ki i rzl ich ver6ffent l ichten Hi rns tof fwechse lana lysen an

25 Normalpe r sonen w~re mi t e inem Glykolyseante i l yon e twa 10% zu rechnen 5.

U m diese Uns t immigke i t en bei der Bi lanz des eerebrMen Kohlenhydra t s to f fweehse l s aufzukl~ren, b e s t i m m t e n wir bei 60 P a t i e n t e n die ar ter io-venSse Milchs/iuredifferenz des mensehl ichen H i r ab lu t e s und, zwar nach tier color imetr isehen Methode yon B ~ K E a und Swr~E~soN im Blu t se rum*. Gleiehzei t ig wurde die ar ter io-venSse Blutzuckerdi f ferenz naeh HAG~- n o a ~ c - J ~ s s ~ ¢ gemessen u n d die H i r n d u r c h b l u t u n g und die ar ter io-venSse Sauerstoffdifferenz b e s t i m m t (Methodik s. ~, a, 11). Die Feh le rb re i t e de r Milchs/~ure- bes t immung l a g bei _-1= 2 ,4%, die der Blutzueker- bes t immung bei 4 - 3 , ~ % . Es warden aber jeweils 3faehe Bes t immungeu durehgeff ihrt .

Ergebnisse. Die Auswer tung yon 59 Einzelver- suchen ergab sine mittlere arterio-venSse Milchsi~ure- di/]erenz von 0,81 mcj-%, das en t sp r i ch t e twa der H/~tfte der yon GIBBS U. Mitarb . angegebenen Wer te . Als Mi t te lwer t der H i r n d u r e h b l u t u n g be im gesamten Unte r suchungsgu t wurden 52,6 cm3/100 g Hirngewebe je Minute festgestel l t . Die cerebrale Milchsi~ureabgabe - - das P r o d u k t y o n ar ter io-venSser Diiferenz a n d H i r n d u r e h b l u t u n g - - be t rug demnaeh 0,43 mg q- 0,27 pro 100g t I i rngewebe und Minute. Der re la t iv n~edrige Mi t te lwer t der H ~ n d u r e h b l u t u n g - no rma l : 58 cm "~ (3, ~) __ l/~l~t schon erkennen, dal3 sich ~mter unserem Un~ersuehungsgut eine grSBere Anzah l yon K r a n k e n m i t ve rminde r t e r H i r n d u r c h b l u t u n g befand. ~r i r haben deshalb 20 h i rngesunde P a t i e n t e n als Normalser ie ausgesonder t (Gruppe I) und das fibrige Unte r suehungsgu t nach kl inischen Ges ich t spunk ten in versehiedene H a u p t k r a n k h e i t s g r u p p e n aufgetef l t

* lKe~hodische Einzelheiten s. ]]RBSZSII, K~J~KNER 11114 :BERNSBIEIER: Pfliigers Archly, im Druck.

55b

Page 2: Über die Bilanz des cerebralen Zuckerstoffwechsels

850 F. E~SL6~, P. I ~ R trod A. B r : ~ s ~ x ~ : Bflanz des cerebralen Zuckerstoffwechsels Klinische Wochenschr i f t

(Gruppe I I bis VI). Gruppe I1 umfaSt cerebrale Ge/~fl- krankheiten (Cerebralsklerose, cerebraler Biirger), Gruppe I l l Zustandsbilder mit cerebraler OligSmie und Ischiimie ohne Gef/il3krankheiten (Hirndruck, anhalten4 vermindertes Herz-Minutenvolumen), Grup- pe IV Kranke mit pulmonalen AustauschstSrungen und beginnender Rechtsinsuffizienz des Herzens. In Gruppe V sindeinige FKlle yon exogenen und endogenen Intoxikat ionen sowie yon dystrophisehen und atro- phisierenden eerebralen Prozessen als cerebrale Sto//- wechsdinsu]/izienzen zusammeuge~aSt, Gruppe VI enth~.lt lediglich 4 F~lle yon unbehandelter perniziSser Aniimie mit ]unikuliirer Spinalerkrankung. Fiir jede Gruppe wurde der Mittelwert mit der Variabilit~t der cerebralen Milchsi~ureabgabe best immt und den gleiehzeitig gemessenen Werten des cerebralen Glu- cose- trod Sauerstoffverbrauches gegeniibergestellt (s. Tabelle 1). Auf diese Weise war aueh ein Vergleich

aber noeh kein statistisch sicherer Unterschied zur Norm zu konstatieren.

Diskussivn. Unsere Messungen an einem repr/~sen- ta t iven Untersuchungsgut best/~tigen den aus ffiiheren ]~irnstoffwechselanalysen gewonnenen Verdaeht, dal~ die yon GIBBS U. Mitarb. angegebenen und yon Hnv~- w m ~ und 0 r r r z s, ~ z~tr Kohlenhydratstoffwechsel- bilanz des Gehirns herangezogenen Werte fiir die eerebrale Milchsi~ureabgabe zu hoch sind ~. Unsere Werte der arterio-ven6sen Milehsi~uredifferenz des Gehirns liegen genau 50 % unter den normalen Mittel- werten yon Gr~Bs u. Mitarb. Die Differenz z~4sehen den ~Verten yon G~BBS un4 unseren Ergebnissen ist sicher g~Sl]tenteils methodisch bedingt. Wir benutzen die empfindliehe colorimetrische Methode yon BARKE~ und SUM~ERSON und arbeiteten, um StSrungen durch den hohen Acetaldehydgehalt der Erythrocyten zu vermeiden, nach Fluoridzusatz zum Blur mit scharf

Ta.belle 1. Milch~gureabgabe des Gehirns im Ve~

I

II

III

IV

V

VI

~leich zum Glucose- und SauerstoHverbrauch bei Gesunden und Kranken " M ittelwerte )

• ,

ovoo { { {

~ende S, 120.21 135, !e Serie "~ 125 I z5 [ ~ef~l~kr, 113 1141 5~ oero r oO g onl 0 I 0 I 0,

.I 41 4136,

~orm~lserie yon G~]~Bs u. Mitarb. ~ sowie K ~ Y . .

Hirngesunde: a) vorliegende Serie b) friihere Serie ~ . . . .

Cerebrale Gef~l~krankheiten.

Sekundare Putmonale Austausch-

stSrungen . . . . . . . Vergiftungen und Stoff-

: wechselkrankheiten . . . PorniziSse An~mie mit funi-

kularer Spinalerkrankung.

Axterio-venSse ~ i r n - Milchsiiurediffe~enz durch-

lug- % b lu tung

r" .. Diffe- X rain r~e len venos renz

9,5 lO,3 I O,S [ 60,5 { I {58,o {

10,95/11,5:10,581 41,7 I

t I 12,4 / 13,5 x,1 ! ~7,2 !

MilchsKure- abgabe (~[a)

rag/100 g • rain

0,86 ~ 0,43

0,50 ~ 0,21

0,24 ~ 0,16

0,29 :]: 0,21

0,8 ~ 0,16

0,36 ± 0,22

0,86 =~ 0,18

G1R- c o s e ver-

b rauch

1 0 0 g x rain

,3

5,2 5,6

3,7 4,0

6,1

2,8

4,1

~Iilch- s~,ttre- abgabe ( Gly-

kolyse) in %

yon O m

16%

10%

7% 7%

13%

13%

21%

S a L l e r - stoff- v e r -

brauch (Ore) c m 3 [ 100 g

× ra in

3,6

3,6 3,6

2,4 2,6~

3,0

2,3

3,2

Q Glucose

1,46

1,48 1,55 1,54 1,50

2,1

1,26

1,28

der cerebralen Kohlenhydratstoffwechselbflanzen un- ter normMen und unter verschiedenen pathologi- schen Umsti~nden mSglieh.

I n der ~'ormalserie ergab sieh ein Mittelwert der 5~tehs/iureabgabe dureh das Gehirn yon 0,5 mg/lO0 g X rain, d. i. atff das gauze Gehirn und 24 Std berechnet ziemlich genau 10 g/die. Nimrat man die Milchs~ure- abgabe des Gehirns a]s MaBe der intracerebralen Glykolyse, so wiirde diese genau 10% des cerebralen Glucoseumsatzes ausmachen.

Bei der Gruppe der Hirnge/4fle@rankungcn (II) fanden wir eine Reduktion der MiIchs/~ureabgabe auf die H~l~e, bei den fibrigen cerebralen Olig~mien (Gruppe I I I ) auf knapp 2 Drittel der Norm, wi~hren4 Glucose- und Sauerstoffverbrauch sowie die Hirn- durchblutung in beiden Gruppen gleichm~13ig um 30% reduziert Mind. Beim Cot pulmonale (Gruppe IV) fibersteigt 4er Glucoseverbrauch des Gehirns die ~orma]werte im Mittel etwas, der Sauerstoffverbrauch ist dagegen etwas niedriger, als der Norm entspricht. Die Milchs~ureabgabe ist abnorm hoeh ( + 6 0 % ) . Auffallend hoch i s t die ~ e h s ~ u r e a b g a b e auch bei der unbehandelten Perniciosa (Gruppe VI). Beidenfibrigen cerebralen Stoffwechselinsuffizienzen (Gruppe V) ist zwar sine leiehte Senkung der Milehs/~ureabgabe,

abzentrifugiertem, nicht h~molytischem Serum. Au•er- dem mul~ man abcr mit einer gewissen Verrin- gerung des G~I-angsanteils uuter aeroben Verhi~lt- nissen mit zunehmendem Alter rec~men (mittleres Lebensalter bei GIBBs u. Mitarb. 21 Jahre, bei uns 35,5 Jahre).

Die normale Milchs/~ureabgabe des Gehirns ent- spricht nach unseren Messungen einem Glykolyse- anteil yon 10% des cerebralen Glucoseumsatzes. Dieser Weft scheint uns repr~sentativer Ms der yon GIBBS u. Mitarb., die eine Verg//rung yon 16% des Zuckerumsatzes errechneten, l~ichtig ist abcr die Grtmdfestste]]ung yon GIBBS u. 5~itarb., da.t~ auch das menschliche Gehirn unter normalen stets, meist auch unter pathologischen Bedingungen Mflchs~ure an das Blur abgibt. Das war trotz der fr/iheren Hinweise yon I-h~wIcH u. Mitarb. durch die tier- experimentellen Untersuchungen yon LOESCHKE und LOWSCHK~, 1~ zweifelhaft geworden.

Setzt man nach dem Beispiel yon HI~WICH s und O~ITz 17 die von uns gemessene Mitehs~m-eabgabe des Gehirns in die Bilanzrechnung des cerebralen Kohlen- hydratstoffweehsels unter normalen Bedingungen ein, so geht die Bilanz, wie die Tabellen 2 und 3 zeigen, nunmehr auf.

Page 3: Über die Bilanz des cerebralen Zuckerstoffwechsels

Jg. 36, Heft 18 F . E~BSL6~, P . K~Xt~N]~R trod A. BE~_~s)~m~: Bflanz des cerebralen Zuekers~offwechsels 8 5 1 ].5. September 1958

Es zeigt sieh, dai~ bis a~ff geringe, durch die Fehler- breite der Methoden erklgrte Abweichungen yon ~= 4% der gemessene Glucoseverbraueh mit dem aus Sauerstoffverbrauch und Milchs~ureabgabe des Ge- hirns (mi~ Korrekturfaktor: Brenztraubens~ureab- gabe 1°) errechneten Weft fibereins~immt (G]ucose- bilanz, Tabelle 2). Auch die Kontrollbilanz, die auf dem MeBwert des cerebralen Sauerstoff- verbrauches basiert, geht auf (Sauerstoffbilanz, Tabelle 3). Das ist eine uns wichtige Bestgti- gung unserer Belunde, da die methodische ~asms- Feh]erbrei~e der Sauerstoffbestimmung nach ~ ' Gruppe vA~ SnYKE niedriger ist als die der Glucose- ¢s. T~- _. belie 1) und Milchs/i~urebestimmung.

Bei den cerebralen Gef/~i~krankheiten (Grup- pe II) bleibt die cerebrale Glucose- und Sauer- stoffbitanz normal; aueh das Verh/~ltnis yon A . ~ Zuckerverbrennung zu Glykolyse ist nicht sicher II yon der ]Norm verschieden, obwohl Hirndurch- III b]utung und cerebraler Gesam~stoffweehsel B. IV reduziert sind. Man darf aus den unvergnderten Relationen des cerebralen Kohlenhydratstoff- wechsels bei Erl~-ankungen der Hirngefgl~e wohl schlieBen, da~ sich bei diesen Patienten mit erhebticher multilokalgrer Einengung der Hirn- strombahn doch ein neues Gleichgewicht zwi- V schen Blutzufuhr und Stoffwechsel des an Masse VI reduzierten Itirngewebes einstellt ohne yon der Norm abweichendes Stoffwechselmuster. Das scheint nach unseren Messungen auch bei 4 Patienten mit t t irndruck und 2 Patienten mit chronischer, kar- dial bedingter 0hg/~mie (Gruppe III) in gleicher Weise der Fall zu sein.

Bei den fibrigen pathologischen Konstellationen geht aber im Gegensatz zur Norma]gruppe und den cerebrMen Olig/~mien die au~ der Messung der arterio- venSsen Substratdifferenzen beruhende Bilanzrech- hung flit den cerebralen KohlenhydratstoffwechseI nicht mehr auf (Tabelle 2, und 3). Bei den pulmo- nalen AustauschstSrungen (Gruppe IV) ist die effek- t.ive, gemessene Glucoseentnahme aus dem Hirnblut um fast 20% grSBer als der Glucoseverbrauch, der sich anhand des O~-Verbrauches und der Milchs/~ure- abgabe errechnen l~I~t. Die abnorm hohe Milchs~ure- abgabe durch das Gehirn deutet darauf hin, dal~ die tats~i~ch]iche Milchs/~ureproduk~ion des Gehirns bei pulmonaler Insuffizienz mit beginnender Dekompensa- tion noch viel grSl~er ist, als in der Blutabgabe zum Ausdruek kommt, dal~ also eine Anreicherung yon Milchsi~ure im Gehirn infolge an~erober Glykolyse stattfindet.

Die Gruppe der nicht kreislaufbedingten Stoff- wechselinsuffizienzen des Gehirns (Gruppe V), ,bei denen die eerebrale Hypoxydose durch Intoxikationen oder primi~re Stoffwechse]krankheRen bedingt ist, zeigt ebenfalls einen re]ativ hohen Antefl der Glykolyse am cerebralen Glucoseumsatz (13%). Die UnmSglich- keit, bei dieser Krankheitsgruppe mit unseren Mel3- ergebnissen eine ausgeglichene Bflanz des cerebralen Kohlenhydratstoffwechsels aufzustellen (s. Tabel]e 2 und 3), beruht aber bier auf der Verwendung anderer Substrate als Glucose ffir die Verbrennungsprozesse in dem trotz ausreichenden Sauerstoffangebots in seinem Stoffwechsel beeintr~chtigten Gehirn s. Zu diesen nunmehr eingesetz~en Verbrennungssubstraten gehSrt sieher auch die Mflchsi~ure ~s.

Zu den Stoffwechselinsuffizienzen des Zentral- nervensystems ist auch die endogene funikuli~re Spinalerkranktmg bei der pernizigsen AnSmie (Grup- pe VI) zu rechnen, die ja durch den MangeI an Vi$- amin B~2 bedingt ist. Dabei kann es abet zu einer ganz ungewShnlich hohen Milchs/~ureabgabe durch

Tabelle 2, Cerebrale Glucosebilanz Glueoseverbraueh (mg/100 g • min) I

g e -

sen Gm

5,2 5,6 3,7 4,0

6,1

2,8 4,1

errechnet Diffe-

a l l s O~-Ver- braueh

4,82 4,82 3,21 3,56

4,02

(3,08) (4,29)

] ~ o r - a u s Milch- rek- tur: s~iure BTS-

abgabe Ab- ( ~ ) gabe

0,50 0,1 0,50 0,1 0,24 0,1 0,29 0,1 0,80 0,1

0,36 0,1 0,86 0,1

renz Gm--G e

Summe in % Ge

5,41 I -- 5,41 I +~ 3,55 I + 4 3,94 ] d-1 ,5

! 4,92 ] d- 19

I (3,54)~ - - 2 7

(5,25)1 - 2 5

Bemerkungen

Bilanz geht roll ~uf

Bilanz geht nicht auf: Glucose- mehrver- hr~uch dureh iYIflchsi~ure- unreicherung

Bflanz geht nieht atd (s. Tabelle 3)

das Gehirn kommen, die, bezogen auf den Gesamt- glucoseverbrauch, einem Glykolyseantefl yon 20% entsprechen wiirde, obwohl der Sauerstoffverbrauch nut unwesentlich vermindert ist. Hier scheint also durch das Zusammentreffen yon B~-Mangel und

Tabelle 3. Cerebrale Sauersto//biIanz

Xasuis- tik, i

Gruppe I (s. Ta-, belle 1) i

ge- ID_es-

~eI1

Om

A. I a 3,6 b 3,6 I I 2,4

H I 2,6

B. IV 3,0

V 2,3 VI 3,2

Sauerstoffverbraueh (em~/100 g. rain)

errechnet Diffe- ]~eJ~z

au~ verbrannter Glucose

Gm--M a = Gox

5,2-- 0,5 : 4,7 3,51 5,6 -- 0,5 : 5,1 3,80 3,7 -- 0,24 : 3,46 2,58 4,0--0,29 = 3,71 2,77 6,1--0,8 :(5,3) (3,95

2,8 -- 0,36 : 2,44 1,82 4,1 -- 0,86 : 3,24 2,42

daftir O~ 3m--Oe er- in %

forder- lieh 0 e

--32

+21 +18

Bemerkungea

Bflanz geh t au~

Bilanz geht nicht auf (s. TabelIe 2)

Bilanz geht nieht ~uf: O~-Mehrver- brauchdurch Verbrennung anderer Sub- str~te

maBigel ° hyperchromer Angmie bei gesteigerter Durch- blutung des Organs eine ganz besondere cerebrale Stoffwechsetsituation zu entstehen, die an die Stoff- wecl~zelbflanz~nderungen unter der Wirkung yon Entkoppelungsgiften 13 erinnert.

Literatur. i BAt~KE~, S . B . , and W . H . Su~MEI~SO~-: J . biol. Chem. 138, 535 (1941). - - ~ BER~SMEI~, A.: Verh. dtseh. Ges. Kreis l . -Forsch. 19, 88 (1953). - - 3 BER~S~]~IER, A., u. K. S I ~ o ~ s : Pfli igers Arch. ges. Pbysiot . t58, 149 (1953). - - 4 B ~ N s M ~ I ~ , A . , u. U. GO'r~ST~,~s: Pfli igers Arch. ges. Physiol , 263, 102 (1956). - - 5 ER]~SLS~, F. , A, B]~RNS~EI~,R U.

Page 4: Über die Bilanz des cerebralen Zuckerstoffwechsels

~5~ H. ESS, F. C~RAMLICH und D. Mom~No: Physikochemisehe Eigenschaften eines Kalteagglutin~s Klinische Wocbenschrift

H.~.HILLESHEIM: Arch. Psyehiat. Nervenkr. 196, 611 (1958). - - ~ G~BBS, E.L. , W. G. LENnox, L .F . NIMS and F. A. GIBBS: J. biol. Chem. 144, 325 (1942). - - 7 H~w~e]~, H. E., and L. t t . NA]~v~: Amer. J. Physiol. 90, 389 (1929); 101, 446 (1932). - - ~ HI~W~eH, H. E. : Brain metabolism and cerebral disorders. Baltimore: William & Wilkins Company 1951. - - 9 H~w~cH, tI . E., and J. F. F a z E ~ s : Endocrinology 21, 800 (1937). - - ~o I~xwICH, W. A., and H. E. H~lwmt~: J. Nearophysiol. 9, 133 (1946). - - ~ KETY, S. S., and C. F. SeHMIDT: J. elin. Invest. 27, 476 (1948). - - ~ LOESCIIKE, G., U. ]~[. H. LOESOltKE: Pfliigers Arch. ges. Physiol. 249, 521 (1947). - - ~a LY~EN, F. : Phosphatkreislauf nnd Pasteur- Effekt. 8. Colloquium Mosbach, S. 155H. Berlin: Springer

1958. - - ~a 1VIeI~w~z% H.: Biochemistry and the ventral nervous system, p. 48. London: J. & A. Churchill 1955. - - 15 ~/~YERSON, A., R. D. H2~LLOt~AN and H. L. IIIRSOH: Arch. Neurol. Psychiat. (Chicago) 17, 807 (1927). - - x* OLSEN, N. S., and J. R. KLEIN: Arch. Biochem. 13, 343 (1947). --~70PITZ, E. : Der Energieumsatz des Gehirns in situ etc. 3. Colloquium Mosbach, S. 66ff. Berlin: Springer 1952. - - ~ s R6ssEL, W., u. L. WULLEN: Z. kiln. Med. 148, 331 (1951). - - ~ V / ~ - MALHEI~I~E, H.: Der Energiestoffweehsel des Nerve:agewebes und sein ZusammenJaang mit der Funktion. 3. Colloquium Mosbach, S. 42, s. anch S. 102. Berlin: Springer 1952. - - eo WO~TIS, H., K. BOWMAN and W. GOLDFAI~B: Amer. J. Physiol. 97, 552 (1940).

SEROLOGISCIIE UND PHYSIKOCHEMISCHE E I G E N S C H A F T E N E I N E S KA.LTEAGGLUTININS* Von

H. Ess , F . GRA_~LiCH und D. B{OIt:~ING Aus der Medizinischen Poliklinik der Johannes-Gu~enberg-Universititt Mainz (Direktor: Prof. Dr. t~. DUESBERG)

Einleitung Sowohl im mensohl ichen wie ~uch im t ier ischen

NormMserum s, ~, ~, ~, ~0, ~, ~ l i nden sich in ger inger Menge SerumeiweigkSrper , d ie bei n iedr igen Tempera - t u r en die F / ih igke i t zu einer revers ib len E r y t h r o c y t e n - agg lu t ina t ion besi tzen. I n F/~llen einer p~thologisc l ien K/~l teagglu t in invermehrung k o m m t es un te r Ver- b re i t e rung der t he rmisehen A m p l i t u d e zu e inem Ti t e rans t i eg auf ~Verte zwischen 1 : 8000 bis 1 : 64 000 und mehr s, 9, 1~, ~s, ~, 2~, 2s u. % Die K£1teagglut in in- wi rkung is t im SerumeiweiBdiagramm in die y~-Frak- t ion ~, ~, 27 lokalisier~. D~s sero]ogische VerhMten sowohl de r normMerweise v o r k o m m e n d e n Ms a, ueh de r in pa tho]ogiseher T i t e r s t~ rke meBb~ren K£1te- agg lu t in ine h a b e n insbesondere DAc~E sowie S c ~ u - BOTHE in e ingehenden U n t e r s u e h u n g e n (Abh~ngig- ke i t yon T e m p e r a t u r , p~ , Reak t ionsgesehwind igke i t usw.) aufgek l£r t s, ~t

U n t e r s u c h u n g e n in der Ul t r azen t r i fuge zur Fes t - s te l lung der S e d i m e n t a t i o n s k o n s t a n t e bzw. des Mole- kul~rgewiehtes h a b e n Gem)oN jr. (1953), WEBE~ (1956) und CHARL~VOOD (1957) durehgef i ih r t und dabe i S e d i m e n t a t i o n s k o n s t a n t e n yon S~o = 18 bzw. 17,8 sowie ein Molekula rgewieh t u m 335000 ~estgqstellt. F i i r die Molekfi lgestMt wurde eine Kuge l fo rm ange- nommen . E i n e m der pa tho log i sehen T i te r s te ige rung der K/ / l t eagglu t in ine p~r~ltei gehenden Auf~re ten mono the rmi sehe r K/~lteh/imolysine k o m m t ~ r die im Ge~olge yon K/ i l t eagg lu t in ink r~nkhe i t en . au f t r e t ende h/~molytische An/imie besondere B e d e u t u n g zu ~.

W i r h~ t t en Gelegenhei t , e inen 31j~hrigen M~nn zu beobaohten , bei welchem sich im Anseh lug ~n eine infekt i6se Mononucleose eine chronisehe K~t teagg lu t i - n inve rmehrung entwickel te . E in u n t e r dem Bi ld i n t e r k u r r e n t e r f ieberh~f ter In fek t ionen au f t r e t ende r l y m p h o t r o p e r Vi rus infek t ff ihrte zu rez id iv ie renden L y m p h l m o t e n s e h w e l l u n g e n und zu e inem persist.ieren- den Mi lz tumor , wobei de r K g l t e a g g l u t i n i n t i t e r u n t e r unserer B e o b a e h t u n g im Ansch lug an eine Ang ina au~ excessive W e r t e his fiber 1 :128000 anst ieg.

E ine Sehi lderung des k l in isehen K r a n k h e i t s v e r - laufes erfolgte in einer f r i iheren ]~{itte~lung ~ . U b e r die de ta i l l i e r t en immunh~,matologisehen u n d e lek t ropho- re t i sehen Unte rsuchungsergebnisse sowie die phys i - ka l i seh-ehemisehen Befunde bei Messung der L ieh t - ze rs t reuung und in de r p r £ p a r a t i v e n Ul t r azen t r i fuge soil naeh~olgend berieh~e~ werden.

* :Die Arbei~ wurde mi~ Nitteln der Deu~schen Forschtmgsgemeinschaft durch~efiitn't.

Methodik ImmunhSmatdogische Untersuchungen. I)er direkte Anti-

globulintest (AGT) wurde gegeniiber hochtitrigen An~i- globulinseren (vom Kaninehen) auf der vorgew"armten Opal- glasplatte quantitativ ausgewertet. Bei Durchfiihmmg des modifizicrten Antiglobulintestes kamen bei 370 C/30 rain mit optimM verdiinnten Antiglobulinseren und y-Globulinver- diinnungen (1:40 der 16%igen LSsung) beladene Patienten- erythroeyten zur Verwendung. Der indirekte AGT, der y-Globulin-Neutralisationstest some die Untersuehung der W~rmeh/~molysine warden in der bekannten Weise vor. genommen.

Bei der Bestimmung der K~lteagglutinine warden naeh Blutentnahme und Serumgewinnung im vorgew~rmten Glas- material jewefls NaCl-Verdtinnungsreihen des Patientenserums bei der beschriebenen Temperatur und Zeit gegeniiber einer Erythroeytensuspension (Gruppe: 0-Rh-positiv) in thermo- konstanten Wasserbgdern ausgetestet und die eingetretene Agglutination mikroskopisch abgelesen. - - Der Albumintest erfolgte naeh Inkubation der vorsensibilisiergen Erythrocyten- sedimente in 20 %iger RinderalbuminlSsung bei 370/60 rain. - - Bestimmung der Sa~lrek~'l~hgmolysine bzw. der bithermischen K~ltehi~molysine (DO~AT~-LA~DSTEINE~) in einer 3~odifika- tion nach Sc~UBOT~E 2S, ~L

Gesamt-Eiweigbestimmung naeh der BiuretmethodeSL - - Zur papierelektrophoretiscben SerumanMyse diente die Appa- ratur naeh G~ASSM~tN~ und H~N~TIG~ (Trennung bei 105 V und etwa 1,5 n~h_ pro Streifen, Michaelispuffer ptI 8,6, Trenn- zeit 15 Std, EiweiBanf~rbung mit Amidoschwarz 10 B, Aus- wertung im Transparenzverfahren). Bei der prgparativen Serumauftrennung in die einzelnen Fraktionen wurde naeh einer Methode der gleJehen Autoren vorgegangen: Trennung yon 3ml Patientenserum in 60Std im Elphor-V-Ger~t (BENDER trod IIOBEIN) bei 150 V und etw~ 1,4 mA, Trenn- papier Schleicher und Schtill Nr. 2040b und l~{iehaelispuffer pH 8,6, Ionenst~rke # 0,05.

Strom~gewinnung in Anlehnung an PONDER-THEORELL bzw. RUtIE~ST~OTm Es wurden Stromata yon Erythrocyten der Gruppe 0-Rh-positiv aus 500 ml Vetrenblut einer Patien- tin mit einer Polycythamie (6,525~11. Erythroeyt~n, 122% Hgmoglobin, l~'I 0,94, H~matokrit 62,2) gewonnen, indem unter Beachtung steriler Kautelen fiir Versuchsmaterial und L5sungen die serumfrei gewasehenen Erythrocyten der Wasserh~molyse unterworfen wurden. Nach Wiederherstel- lung der Osmol~rit~t dareh Zugabe einer 6,2%igen NaCI- LSsung und Auswasehen des It~moglobins in vorgekiitflter physiologischer NaC1-L5sung wurde des bei jeweils 3000 g 30 rain in der Kiihlzentrifuge geschleuderte Stromasediment wiederh01t halbstiindig in m/100 Phosphatpuffer veto pH 8,0 zur weiteren Eliminierung des H~moglobins aufgeschwemmt und so lange gewasehen, bis es nahezu farblos war. Die Auf- bewahrung des Stromasedimentes erfolgte bei Kiihh-aum- temperatur (4 ° C) in Fleiseherscher LOsung.

Die K£lteagglutinine liel~en sich bei der jeweils angegebe- nen Temperatar und Zeit sowohl darch serum~rei gewaschene Erythrocyten (0-Rh-positiv) als auch durch Stromahiillen aus dem Patientenserum ~bsorbieren. Der Grad der Absorp- tion wurde papiereIektrophoretisch vor und naeh Absorption kontxolliert. Dabei erwies sieh eine Verdtinnung des Patienten- serums auI ein Endvolumen yon 1;100 zweckmi~Big, um den