Untersuchungen iiber den Magnesium- und den Kaliumgehalt der roten Blutkorperchen bei Anhie

VOll

Vald. Henriques t und Seren L. 0rekov a

(Aus dem Medizinisch-Physiologischen Institut der Universitat Kopenhagen und dem Physiologischen Institut der Universitat Aarhus)

(Mit a Figuren im Text)

In einer fruheren Arbeit (Henriques und IZlrskov, 1936) wurde der durch experimentelle Anamie bedingte Anstieg des Kaliumgehaltes der roten Blutkorperchen bei Kaninchen und Hunden beschrieben. Die Anamie wurde durch einen AderlaB hervorgerufen. Kaninchenblutkorper- chen zeigten einen Anstieg der Kaliumkonzentration bis 26% und bei einem Hund, wo die Kaliumkonzentration in den Blutkorperchen vie1 geringer ist, wurde ein Anstieg von 22,9 auf 65 mg%, d. h. von 183% beobachtet .

Die Versuchsresultate wurden dahin gedeutet, daB die jugendlichen, roten Blutkorperchen einen hoheren Kaliumgehalt haben als die aus- gereiften. Nach einem AderlaB ist der Anteil der jungeren Blutkorperchen ein relativ gronerer an der Gesamtmenge 'und die durchschnittliche Kaliumkonzentration der roten Blutkorperchen steigt. Nach dieser Auf- fassung sollten die jungen, roten Blutkorperchen fur Kalium permeabel sein und daher nach und nach einen Teil ihres Kaliumgehaltes in der Blutbahn verlieren.

Es schien uns von Interesse zu sein, festzustellen, ob der Magnesium- gehalt der Blutkorperchen bei Anamie ahnliche Verkderungen auf- weist. Die uber den Magnesiumgehalt der roten Blutkorperchen vor- liegenden Untersuchungen sind recht sp&rlich. Abderhalden (1898) hat den Magnesiumgehalt in den Blutkorperchen verschiedener Tiere

~

Der Redaktion am 11. Januar 1939 zugegangen. a Am 4. Dezember 1936 starb mein hochverehrter Lehrer Professor Vald.

Henriques, dem ich zu groSem Dank verpflichtet bin. Die vorliegende Arbeit wurde im Medizinisch-Physiologischen Institut in Kopenhagen begonnen und sp'Ater (seit September 1937) imPhysiologischen Institut der Universitat Aarhus fortgesetzt.

UNTERSUCHUNGEN UBER DEN MAGNESIUM- UND DEN KALIUMGEHALT usw. 87

bestimmt und einen sehr variierenden Gehalt von I mgyo bei der Kuh und beim Schaf bis 9 mgyo beim Schwein gefunden. Hund und Kanin- chen haben einen Magnesiumgehalt von etwa 4 mg%.

Greenberg, Lucia , Mackey und T u f t s (1933) halten die von Abderhalden angegebenen Werte fur zu niedrig. Sie finden beim Menschen von 5 bis 7,s mg% Magnesium in den Blutkorperchen und beim Hund 7 bis 103 mg%. Da im Plasma von Mensch und Hund nur 2-3 mg% Magnesium vorhanden sind, schlieBen sie aus ihren Beobachtungen, daB Magnesium durch die Membran der Blutkorperchen nicht permeieren kann. Diese Annahme wird weiterhin von der Tatsache gestutzt, daB die Blutkorperchen mit isotonischer NaC1-Losung gewaschen werden konnen, ohne daB sie ihr Magnesium verlieren. Bei Krankheiten, insbesondere bei Anamie finden sich groBere Mengen (10 bis 15 mg%) von Magnesium in den roten Blutkorperchen (Greenberg und Schmid t , 1935).

Method& Als Versuchstiere dienten Hunde und Kaninchen. Das Blut wurde

aus der Ohrvene entnommen und in Zentrifugen-Mefiglaser, die gesattigte Ammoniumoxalatlosung (1/3o) enthielten, gebracht. In der Mehrzahl der Versuche wurden folgende Bestimmungen vorgenommen :

H-oglobingehalt, Hamatokritwerte, Kaliumgehalt (nach der Me- thode von K r a m e r und Tisdal l ) und Magnesiumgehalt der roten Blut- korperchen. AuBerdem wurde in einer Reihe von Versuchen der Natrium- gehalt der Blutkorperchen durch Fallung nach Bu t l e r und T u t h i l l (1931) und Titration nach Weinbach (1935) gemessen.

Magnesium wurde nach der von Gruess-Cal laghan (1935) ange- gebenen und fur die vorliegenden Versuche von uns modiiizierten Methode bestimmt. Die Magnesiumanalysen wurden in folgender Weise ausgefiihrt :

Die Asche von 6 cms Blutkorperchen wird in 5 cms-Kolben iiber- fuhrt. Zu jeder Magnesiumanalyse werden 2 cms der Asche gebraucht und in spitze Zentrifugengber gebracht, die innen mit Flufidure mattiert sind, um die Ausfitllung zu fordern. o,z cms geattigtes 'Natriumtartrat, 0,4 cms I n NaOH-=sung und 0,2 cma einer zweiprozentigen alkoholi- schen Oxyquinolinlosung werden hinzugefugt . Nach der Durchmischung steht die Losung I Stunde in einem Wasserbad von 6o°C. D a m wird zentrifugiert, die Flussigkeit uber dem Sediment abpipettiert und ein- mal mit einer 1% schwach alkalischen Natriumtartratlosung gewaschen.

Dem Niederschlag werden 2 cms Bromat-Bromidlosung (0~27 g Kaliumbromat, 2,5g Kaliumbromid zu 500cm8 Wasser) und 1cmS 4 n HC1 zugesetzt. Nach drei Minuten wird Sttirkelosung hinzugeftigt und mit 1/40 n Natriumthiosulfatlosung bis zum Umschlagspunkt

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titriert. Der Unterschied zwischen einer Kontrollprobe und der unter- suchten, Magnesium enthaltenden Probe ergibt den Magnesiumgehalt, wobei I cm3 Thiosulfat 0,076 mg Magnesium entspricht.

Kalk und Eisen konnen die Genauigkeit der Magnesiumbestim- mungen beeinflussen. Wenn einer bekannten Magnesiumlosung CaC1, in Mengen zugesetzt wird, wie man sie in der Magnesium enthaltenden Losung von veraschten roten Blutkorperchen erwarten kann (Serumkalk wegen der Oxalatfallung), fallt ein Teil des Kalkes mit aus, und man bestimmt zu hohe Magnesiumwerte. Zusatz von FeCI, bedingt dagegen ein unvollstandiges Ausfallen und zu niedrige Magnesiumwerte.

Wenn auBer CaC1, und FeCI, eine Phosphatmenge zugefugt wird, die der in den Blutkorperchen vorhandenen entspricht, und wenn dann die Losung ebenso wie eine Blutprobe behandelt wird (Zusatz von Schwe- felsaure, Trocknen, Veraschen usw.) beeinflussen weder Kalk noch Eisen die Analysenresultate.

Eigene Versuche Ebenso wie bei den fruheren Versuchen uber den Kaliumgehalt der

roten Blutkorperchen (Henriques und IZlrskov, 1936) wurde die Anamie des Versuchstieres zum Teil durch AderlaB und zum Teil durch Injektion von Phenylhydrazin hervorgerufen. Kaninchen und Hunde dienten als Versuchstiere und zunachst sollen die Ergebnisse der Versuche an Kanin- chen behandelt werden.

AderlaBversuche an Kaninchen Insgesamt wurden 7 Versuche vorgenommen, in denen im Verlauf

von zwei Tagen mehr als die Halfte der Gesamtblutmenge des Tieres entnommen wurde. Nur in zwei Versuchen trat ein wesentlicher Anstieg der Magnesiumkonzentration in den Blutkorperchen auf ; in den ubrigen Versuchen war der Magnesiumgehalt unverandert, obwohl in der Mehr- zahl der Versuche ein deutlicher Anstieg im Kaliumgehalt beobachtet wurde. In Tabelle I sind die Werte von einem der beiden positiven Ver- suche zusammengestellt.

Man sieht in diesem Versuch einen erheblichen Anstieg der Magne- siumkonzentration der roten Blutkorperchen, der sehr schnell nach dem AderlaB einsetzt, am starksten zwei Tage spater ist und trotz der fort- dauernden Anamie und des stiindigen Vorhandenseins von 20% Retikulo- zyten, nach Ablauf von einigen Tagen abklingt. Dieser Befund ent- spricht den bei den Kaliumbestimmungen erhobenen, wo auch keine Parallelitat zwischen Retikulozytenanzahl und Kaliumgehalt beob- achtet wurde.

UNTERSUCHUNGEN UBER DEN MAGNESIUM- UND DEN KALIUMGEHALT usw. 89

I935 I 1 I I 19. 11.

11 Uhr 15.50Uhr

20. 11. 21. 11. 23. 11. 25. 11. 29. 11. 3. 12.

62 20 I2 I 2 I 2 I 2 I 2 I 2

82

43 36 36 38 44 55

39 25 I8 16 20 22

26.5 30

10.6 18.3 I9,2 2883 '785 '3.7 12.0

10.9

Phenylhydrazinversuche an Kaninchen Wahrend die AderlaBversuche in den meisten Fallen keinen Anstieg

in der Magnesiumkonzentration der roten Blutkorperchen zur Folge hatten, tritt ein solcher regelmaBig immer dann auf, wenn eine starke Anamie durch subkutane Injektion von Phenylhydrazin erzeugt wird. In den vorliegenden neun Versuchen dieser Art konnte ein sehr erheb- licher Anstieg der Magnesiumkonzentration beobachtet werden.

Die normalen Werte fur den Magnesiumgehalt der roten Blut- korperchen schwanken zwischen 7 bis 14 mg%. In den vorliegenden neun Versuchen mit Phenylhydrazinanamie wurden folgende Hochst- werte gefunden:

53?4 mg O/O 28 9 , 8 ,

29,s ,, ,. 36,7 ,, .. 36.4 ., ,. 50,6 ,, ,, 34.3 * > > >

35,8 9 , *,

. 40 ,# ..

In Tabelle 2 ist ein Beispiel eines solchen Versuches wieder- gegeben.

Der groBte Anstieg im Magnesiumgehalt tritt einige Tage nach der ersten Injektion auf ; zu diesem Zeitpunkt sind alle Blutkorperchen Reti- kulozyten. Funf Tage nach der letzten Injektion nahert die Magnesium- konzentration sich Normalwerten, wahrend noch immer 64% Retikulo- zyten vorhanden sind.

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Injektion Datum von IO/~ Phe- HBmo- Hama- Retiku-

tohit lozyten in Ol0 nylhydrazin globin

in cm*

Versuche mit AderlaB und Phenylhydrazininjektion an Hunden Von diesen Versuchen sind zwei besonders charakteristisch und

sollen in Figur I und Figur 2 naher beschrieben werden.

Tabelle 2 Kaninchen . Gewicht 2.8 kg I n i e k t i o n von P h e n y l h y d r a z i n

Mg'inden Blutkarp in "golo

28. 11. 29. 11. 30. 11.

3. 12. 5. 12. 7. 12. 8. 12.

2 . 12.

79 62 45 24

40 46 55

21

36 30 24 1 8 4

28 31 33

20 I00

97 64 29

12.3 19.6 21,6 25.8 25.0 17.5 14.1 14.1

Mg. im Plasma

in "9%

395 3.4 3.5 3.6 3,s 3.5 3.5 3.6

Figur I zeigt, dal3 beide Blutentnahmen einen Fall im Hamoglobin- prozent auf etwa die Halfte bedingen, dann steigt der Hamoglobingehalt wieder. Die Kaliumkonzentration der roten Blutkorperchen steigt in ubereinstimmung mit den frtiheren Versuchen sehr erheblich (von 15 auf 60 mg%).

Die Magnesiumkonzentration steigt bis auf das Dreifache, wobei die einzelnen Proben jedoch recht erhebliche Schwankungen zeigen. Die Retikulozytenzahl, die in der Abbildung nicht angegeben ist, ist erhoht und hat am 31. Tag mit 11% ein Maximum.

Die Phenylhydrazininjektionen bewirken einen sehr erheblichen Fall im Hamoglobingehalt bis auf IO-ZO%. Die Kaliumkonzentration steigt auf vie1 hohere Werte als friiher im Hundeblut gefunden wurden, n W c h bis auf etwa den 18fachen Wert.

Die Magnesiumkonzentration steigt auch mehr als nach den Ader- lassen und erreicht den funffachen Wert der Vorproben.

Die Zfilung der Retikulozyten war wegen Ausfaung in den roten Blutkorperchen sehr schwierig; aber vom 45ten Tag an waren an- scheinend die meisten Blutkorperchen Retikulozyten.

In den letzten funf Tagen wurde kein Phenylhydrazin gegeben und ein erheblicher Anstieg im Hihoglobin und Fall im Kalium und Magne- sium beobachtet.

In dem in Figur z dargestellten Versuch bedingt der Aderlal3 einen etwas geringeren Anstieg in der Kaliumkonzentration. Der Magnesium- gehalt steigt besonders im AnschluB an die Blutentnahmen.

Phenylhydrazininjektionen in Konzentrationen, wie im vorher be- schriebenen Versuch erzeugen keine so starke Anamie wie in jenem und

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Fig. I. Hund d, Gewicht 13 kg. Alter 14 Monate. Ordinate: Kalium und Magne- sium in mg.% und Hamoglobin in yo. Abszisse: Zeit in Tagen. 0-0-0 = Ka- lium; A-A-A = Magnesium; O--O--O = Hamoglobin. Der erste, senkrechte Strich bezeichnet eine Blutentnahme von 220 cms, danach werden zoo cms o,g% NaCI-Esung zugefiihrt, wieder 200 cms Blut entnommen, 200 cms o,g% NaC1-Lijsung eingespritzt, 150 cms Blut entnommen und endlich zoo cms o,g% NaC1-Lijsung eingespritzt. Beim zweiten, senkrechten Strich werden die Blutent- nahmen und Kochsalzeinspritzungen in gleicher Weise wiederholt. Vom dritten senkrechten Strich an werden taglich 1,25 cms einer 5% Phenylhydrazinltisung

gegeben

dementsprechend ist der Anstieg im Kalium- und Magnesiumgehalt nicht so erheblich. Erst nachdem die injizierte Menge verdoppelt wurde, stieg der Kaliumgehalt ebenso stark wie im vorher beschriebenen Ver- such und Magnesium zeigte einen etwas geringeren hst ieg; zuletzt stirbt der Hund.

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Fig. 2 . Hund 8, Gewicht 12.6 kg. Alter 7 Monate. Ordinate: Kalium und Magnesium in mg% und HBmoglobin in yo. Abszisse: Zeit in Tagen. 0-5-0 = Kalium; A-A-A = Magnesium; 0--0-0 = HBmoglobin. Der erste senk- rechte Strich bezeichnet eine Blutentnahme von 200 cms, dann werden 200 cms o,g% NaC1-Liisung eingespritzt und 200 cms Blut entnommen, wieder 200 cms 0.9% NaC1-Liisung eingespritzt, 150 cms Blut entnommen und endlich wieder 200 cms o,g% NaC1-Lijsung eingespritzt. Beim zweiten, senkrechten Strich werden die Blutentnahmen und Kochsalzinjektionen in gleicher Weise wiederholt. Vom dritten, senkrechten Strich an werden taglich 1,4 cms einer 5% Phenylhydra,zin- losung eingespritzt und vom vierten Strich an tBglich 2,s cms Phenylhydrazin.

Besprechung der Ergebnisse Die vorliegenden Versuche stutzen in hohem Grade die friiheren

Untersuchungen uber die Kaliumkonzentration der roten Blutkorperchen nach AderlaB und Injektion von Phenylhydrazin. In AderlaBversuchen an Kaninchen wurden erhebliche Steigerungen der Kaliumkonzentration beobachtet, die einige Tage nach der Blutentnahme bestehen bleiben. Die Versuche an Hunden zeigen nach dem AderlaB ein Anwachsen des Kaliumgehalts, das die gleiche GroBe hat, aber l age r anhalt als die in friiheren Versuchen gefundenen Steigerungen. Nach Phenylhydrazin- injektionen wurde beim Hund eine noch weit starkere Zunahme im

UNTERSUCHUNGEN WBER DEN MAGNESIUM- UND DEN KALIUMGEHALT usw. 93

Kalium in mgOJ0

. . . . . Blutkorperchen 23

Muskel 270

. . . . . . . . . . Leber 211 Niere 222 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Kaliumgehalt beobachtet, und es treten Werte auf, die den in Kaninchen- blutkorperchen gefundenen nahekommen.

Diese Versuche bestatigen die Auffassung, daB die Mutterzellen der roten Blutkorperchen sowohl bei Kaninchen als auch bei Hunden die gleiche hohe Kaliumkonzentration haben. Der groBe Unterschied in der chemischen Zusammensetzung sollte nach dieser Annahme erst bei der Reifung auftreten, wenn die Blutkorperchen Kalium verlieren. Dieser Verlust ist am grooten bei den Blutkorperchen des Hundes, die normaler- weise nur 10 bis 20 mgyo Kalium enthalten, wahrend die Blutkorperchen vom Kaninchen einen Kaliumgehalt von 300 bis 500 mgyo haben. Weiter- hin kann man annehmen, daB noch vorher groBe Mengen Natrium in die Hundeblutkorperchen eindringen. Die Natriumkonzentration der Blut- korperchen wurde bei den Hundeversuchen verfolgt und es zeigte sich, daB selbst dann, wenn der Kaliumgehalt der Blutkorperchen sehr hoch ist, die Natriumkonzentration, die recht erheblich variieren kann, nicht unterhalb der Werte der Vorperiode liegt.

DaB die Mutterzellen der roten Blutkorperchen einen sehr hohen Kaliumgehalt haben, ist nicht erstaunlich, wenn man hiermit den Kalium- gehalt in anderen Geweben vergleicht. Eine Muskelprobe von einem Kaninchen enthielt 427 mg%, eine Leberprobe 308 mgyo und eine Nieren- probe 262 mgyo Kalium. Die Magnesiumkonzentrationen in den gleichen Geweben war folgende: Muskel 31 mg%, Leber 24 mg%, und Niere

Bei einem normalen Hund wurden folgende Werte gefunden : 23,5 mg%-

Natrium Magnium in mgOJo in mgOJo

254 586 263 202 24 104 32

22

94 VALD. &NRIQUES UND SBREN 0 R S K O V

suche zutrifft, zeigen sie, daB die jungen Blutkorperchen fur Kalium, Magnesium und beim Hunde auch fur Natrium permeabel sind.

Wie die Permeabilitat der reifen, roten Blutkorperchen fur die ge- nannten Kationen ist, kann man noch nicht mit Sicherheit entscheiden. Die Kaninchenblutkorperchen sind fur Natrium und Kalium sehr wenig permeabel und die hohere Konzentration des Magnesiums in den Blut- korperchen gegenuber dem Plasma deutet darauf hin, daB auch Magne- sium nicht eindringen kann. Allerdings muB bei dieser Deutung beruck- sichtigt werden, daB man nicht weiB, in welchem Zustand Magnesium in den Blutkorperchen vorhanden ist.

Die Permeabilitat der reifen Hundeblutkorperchen fur Kationen ist bisher nur wenig untersucht worden; in diesem Zusammenhang sei nur darauf hingewiesen, daB das Konzentrationsgefalle zwischen Plasma und Blutkorperchen fur Natrium und Kalium nicht besonders groB ist, ein Befund, der auf einen gewissen Grad von Permeabilitat hindeutet.

Zusammenfassung

I. Nach AderlaB beim Kaninchen tritt nur in einigen Versuchen eine deutliche Steigerung in der Magnesiumkonzentration der Blutkorperchen auf, wahrend die Kaliumkonzentration erheblich wachst.

2. Nach Injektion von Phenylhydrazin findet sich beim Kaninchen eine sehr starke Zunahme im Magnesiumgehalt, die bis auf 50mgO/,, d. h. mehr als das Fiinffache der Ausgangswerte gehen kann.

3. Beim Hund bedingt ein kraftiger AderlaB einen deutlichen An- stieg in der Magnesiumkonzentration der roten Blutkorperchen, gleich- zeitig tritt ein erhebliches Anwachsen der Kaliumkonzentration auf.

4. Injektion von Phenylhydrazin beim Hund verursacht einen An- stieg im Magnesiumgehalt von 6-7 me/, auf 30-35 rngO/,,; gleichzeitig steigt die Kaliumkonzentration bis auf das Achtzehnfache des Aus- gangswertes und nahert sich den Konzentrationen, die im Kaninchen- blut vorhanden sind.

5. Es wird angenommen, daB die Mutterzellen der roten Blut- korperchen die gleiche Zusammensetzung haben wie die meisten aktiven Gewebe, d. h. reich an Kalium und Magnesium sind, und daB die un- reifen, roten Blutkorperchen zum Teil fi ir Kalium und Magnesium permeabel sind. Die Kaninchenblutkorperchen verlieren aber nur einen kleineren Teil ihres Kaliums, w&end die Blutkorperchen vom Hund fast ihr gesamtes Kalium verlieren. Gleichzeitig mu13 man annehmen, daB Hundeblutkorperchen in unreifem Zustand fiir Natrium permeabel sind und dieses daher in groBen Mengeraufnehmen.

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Literatur

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