Vergleich der neurotoxischen Wirkung von Digitalisglykosiden und Geninen bei intracerebraler und intravenöser Injektion an Mäusen, Ratten und Meerschweinchen

  • Published on
    09-Aug-2016

  • View
    213

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

  • Naunyn-Schmiedeberg's Arch. exp. Path. u. Pharmak. 242, 76--89 (1961)

    Aus dem Pharmakologischen Institut der ]~edizinischen Akademie Diisseldorf (Direktor: Prof. Dr. K. G~EE~'F)

    Vergleich der neurotoxischen Wirkung von Digitalisglykosiden und Geninen bei intracerebraler

    und intraveniiser Injektion an ~I~iusen, Ratten und Meerschweinchen*

    Von K. GREEFF** und H. l~ASPERAT

    (Eingegangen am 20. Mai 1961)

    Klinische Beobachtungen und tierexperimentelle Untersuchungen fiber die neurotoxisehenNebenwirkungen herzwirksamer Glykoside haben zu widerspruchsvollen Ergebnissen gefiihrt. Am Menschen beobachtete schon W. WITHERING, dal3 Digitalisglykoside in hoher Dosierung Er- regungssymptome, z.B. Kri~mpfe, Erbrechen oder Schwindel, auslSsen. Das ist bis in die heutige Zeit wiederholt best~tigt worden (1]bersicht bei ROTHLIN U. B~CHE~). Andererseits wurden nach Verabreichung mancher Glykoside, z.B. aus Adonis vernalis, auch sedative Wirkungen beob- achtet.

    Im Tierversuch beobachtete als erster STRAUB (1916), dab an Fr6schen nach Injektion yon Digitoxigenin ,,Schreikriimpfe" und L~hmungen auf- traten; da dem Glykosid (Digitoxin) diese Nebenwirkung fehlte, schloB STRAUB, dal~ die zuekerfreien Genine bei geringerer Herzwirksamkeit eine st~rkere Wh'kung auf das Zentralnervensystem besitzen. T]bereinstim- mend hiermit fanden C~EX u. Mitarb., dal3 auch an Katzen die i.v.- Injektion yon Digitoxigenin, nicht aber yon Digitoxin, Kr~mpfe ausl6st und dab die Brechwirkung des Strophanthins und des Digoxins geringer ist als diejenige ihrer Genine. Auch HEvJ3~v,~ beobachtete an Katzen nach subcutaner Injektion yon Digitoxigenin und Gitoxigenin Kri~mpfe, die mehrere Stunden lang anhielten. An Ratten, deren Herz gegeniiber der spezifischen Glykosidwirkung besonders unempfindlich ist, k6nnen auch dutch Glykoside (Seillirosid, Digitoxin u.a.) Kriimpfe erzeugt werden (GOLD U. Mitarb. ; L]~DLE U. OLDE~BUnO). Da die Kr~mpfe bei Verabfolgung der Glykoside jedoeh erst nach einer Latenzzeit yon meh- reren Stunden auftraten, vermuteten L~NDL~, u. OLDENBURG, dab

    * Ein Teil der Versuche wurde am Pharmakologisehen Institut der Universit/~t Frankfurt a. 1Vf. durchgeffihrt und ausfiihrlicher in der Dissertation yon H. KASPERAT (Frankfurt a. M. 1960) dargestellt.

    ** Mit Unterstiitzung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

  • Neurotoxische Wirkung von Digitalisglykosiden und Genien 77

    wiihrend dieser Zeit ein Abbau der Glykoside zum Genin erfolgt sei. An M?iusen beobachteten KOCH u. K~]~II, nach intraven6ser Injektion hoher Digitoxindosen ebenfalls Kr~mpfe.

    Demgegeniiber ist bekannt, dab herzwirksame Glykoside -- beson- ders Strophanthusglykoside und -genine -- auch Liihmungen verursachen k6nnen (GRSBElq~; GROSS; SA~TTESSON U. STRINDBERG; LEI~DLE u.a.). Wi~hrend friiher dieser liihmenden Wirkung meist ein zentraler Angriffs- punkt zugesprochen wurde, konnten GR~FF u. WESTERMANN 8n Ratten nach l~hmenden Strophanthin-Dosen eine Hemmung der direkten und indirekten Erregbarkeit der Skeletmuskulatur und des Zwerchfells nach- weisen, die verbunden war mit einer dutch die Glykoside bedingten Kali//mie und einer Kalium-Verarmung der Muskulatur. Schon vorher hatte W~ST]~R~A~N gefunden, dab die neuromuskul~re Li/hmungs- wirkung des Succinylcholins und Decamethoniums am isolierten M~use- zwerchfell durch Strophanthin verst~rkt wird.

    Kiirzlich versuchten I)AL RI u. SCHMIDT zu ermitteln, ob die nach Appli- kation vonStrophanthin und Digitalisglykosiden auftretende A temldhmung zentral oder peripher bedingt ist, indem sie gleichzeitig vom N. phrenicus und vom Zwerchfellmuskel Aktionspotentiale ableiteten: Nach intra- ven6ser Injektion von k-Strophanthin (1--2 mg/kg) kam es zu einer Ab- nahme der Aktionspotentiale des Zwerchfellmuskels, nicht aber des N. phrenicus; das spricht in Ubereinstimmung mit den Untersuchungs- ergebnissen yon GREEFF U. WESTElCMANN fiir eine periphere Hemmung der neuromuskuli/ren Erregungsiibertragung oder der Zwerchfellmusku- latur selbst. H6here Strophanthindosen (4 mg/kg) oder langsame intra- ven6se Infusion yon Strophanthin oder Digitoxin verursachten auch eine Abnahme der Aktionspotentiale des N. phrenicus, was fiir einen zentralen Angriffspunkt spricht.

    In den vorliegenden Untersuchungen sollte festgestellt werden, welche neurotoxischen Symptome bei direkter intracerebraler Injektion der Glykoside bzw. Genine auftreten. Zum Vergleich wurden die gleichen Cardenolide auch intraven6s injiziert. Im Hinblick aufdie noch ungekl~rte Frage nach der Bedeutung des Zuckerrestes fiir zentrale Nebenwirkungen haben wir die Wirksamkeit von Geninen und Glykosiden mit verschie- denem Zuckergehalt verglichen (siehe Tab. 1).

    Methodik 18--22 g schwere m~nnliche Albino-M~iuse erhielten intraven6s (Schwanzvene)

    0,1 ml pro 10 g K6rpergewicht der frisch zubereiteten L6sungen. Die intracerebrale Injektion erfolgte nach der yon HALE U. MCCORMICK angegebenen Methode: es wurde eine auf 3 mm verkiirzte Injektionskaniile (Nr. 20) 2--3 mm lateral yon der sutura sagittalis in H6he der Verbindungslinie der vorderen Ohrbasen ein- gestochen. Injiziert wurden jeweils 0,02 ml pro 10 g K6rpergewicht mit I-Iilfe einer Pr~zisionsspritze. In Vorversuchen kontrollierten wit die Injektionsteehnik durch

  • 78 K. G~EEFF und H. I~ASt'I~RAT:

    Applika~ion einer Tuschel6sung, die 1 : 10 mit 0,9/oiger NaC1-L6sung ver4firmt war, mit anschlieBender Sektion des Gehirns.

    Alle Glykoside und Genine wurden in 96/0igem oder 48/oigem ~_tharml gelSst und zur Injektion mit 0,9/0iger NaC1-L6sung verdfinnt. Der -~thanolanteil betrug bei intraventricul~rer Injektion 1 --20/0, bei intravenSser Injektion meistens 2--5/0, bei den h6chsten Konzentrationen einiger Glykoside (Lanatosid A und DigRoxin) bis zu 10/0 . In Kontrollversuchen valrden intracerebml 2,00/oige ~thanoll6sungen

    Tabelle 1. Verwendete Glykoside und Genine

    Mol.- Art und Anzahl Substanz Gewicht Genin der Zucker

    k- Strophanthidin k-Strophan~hin c

    (Cymarin) k- Strophanthin y

    (Strophanthosid)

    Digitoxigenin Monodigitoxosid

    des Digitoxigenins Digitoxin AcetyldigRoxin a

    Lanatosid A

    404 548

    872

    390

    508 764 807

    968

    Strophanthidin Strophanthidin

    Strophanthidin

    Digitoxigenin

    Digitoxigenin Digitoxigenin Digitoxigenin

    Digitoxigenin

    1 Cymarose

    1 Cymarose 2 Glucose

    1 Digitoxose 3 Digitoxose 2 Digitoxose 1 Aeetyldigitoxose 2 Digitoxose 1 Aeetyldigitoxose 1 Glucose

    (0,02 ml/10 g) symptomlos ver~ragen, 5/oige AthanollSsungen hatten eine hypno- tische Wirkung un4 verursaehten 1--3 miu lung Seitenlage. IntravenSs waren 2--5/0ige AthanollSsungen (0,1 ml/10 g) ebenfalls wirkungslos, 10/oige Athanol- 15sungen wirkten dageger~ leieht hypnotisch (taumeliger Gang, keine Seitenlage). Die Angaben der neurotoxischen Wirkungen und der Toxicitat der Cardenolide beziehen sich auf eine Beobachtungszeit von 3 Std; die l~aumtemperatur betrug 25--27C.

    Fiir die ~berlassung der Genine und Glykoside danken wir den Firmen C. F. Boehringer & Soehne, Mannheim (k-Strophanthidin, k-Strophantin a und y, Mono- digitoxosid des Digitoxigenins); P. Beiersdorf und Co. (Digitoxigenin, Acetyldigi- toxin ~, Digitoxin, LanatosidA) ; Sandoz AG. (k-S~rophanthiny, Acetyldigitoxin a) und der Firma E. Merck AG (Digitoxin).

    Ergebnisse

    1. k-Strophanthidin a) Nach intraventricul?irer Injektion ansteigender k-Strophanthidin-

    Dosen machten wir folgende Beobachtungen: 0,5 nMol/lO g (0,2 ~) warea wirkungslos. I nMol/lO g (0,4 ~) bewirkten bei sieben yon neun Tieren klonische

    oder klonisch-tonische Kr/~mpfe, die 2- -3 rain nach der Injektion ein- setzten und 10--20 see lung anhielten. Die Krampfanf~Ue wiederholten sich zwei- oder dreimal im Verlauf von 25 min. Es bestand eine Tachy- pnoe. Drei Tiere s~arben im AnschluB an einen S~reckkrampf 20--25 min

  • Neurotoxische Wirkung yon Digitalisglykosiden und Geninen 79

    nach der Injektion; die fibrigen Tiere zeigten 1 Std nach der Injektion normales Verhalten.

    2 nMol/lO g (0,8 y) 15sten bei allen Tieren 1--2 min nach der Injek- tion kloniseh-tonische Krampfe aus. Im Gegensatz zu den vorangehenden Versuchen mit 1 nMol/10 g traten die Krampfanfalle h~ufiger auf und hieltea bis zu 3 min lang an; die tonisehe Komponente war deutlicher ausgeprgt, und bei manchen Tieren kam es zu reinen Streckkrampfen. Drei yon sieben Tieren starben 17--45 min nach der Injektion im An- sehluI~ an einen Streekkrampf, die iibrigen Tiere iiberlebten.

    4 nMol/lO g (1,6 y) bewirkten, wie die vorangehende Dosis, bei allen Tieren innerhalb von 2 rain klonisch-tonisehe Kr~mpfe, die ebenfalls anfallsweise auftraten. Wi~hrend der krampffreien Phase ertrugen die Tiere Seitenlage und reagierten nieht auf Sehmerzreize. Alle Tiere starben innerhalb yon 2 Std naeh der Injektion.

    b) Nach intraven6ser Injektion hoher Strophanthidin-Dosen standen Liihmungserscheinungen im Vordergrund, niedrige Strophanthidin-Dosen wirkten erregend. Im einzelnen machten wir folgende Beobaehtungen:

    50 nMol/lO g (20 ~) waren wirkungslos. 100 nMol/lO g (40 y) fiihrten nach 5-- 10 min zu Erregungszust~nden :

    Die Tiere liefen umher, sprangen im K~fig hoch und reagierten auf taktile Reize mit heftigen Abwehrbewegungen. Dabei bestanden Tremor und leichte Ataxie. Dieser Zustand hielt etwa 30 rain lang an. Alle Tiere iiberlebten.

    250 nMol/lO g (100 ~) verursachten 10--15 rain nach der Injektion Lahmungen, die besonders deutlich an der Naekenmuskulatur (head drop) und den hinteren Extremit~ten in Erscheinung traten. Die Tiere konnten sich teilweise nur miihsam mit den vorderen Extremit~ten fort- bewegen und schleppten die hinteren Extremit~ten naeh. Die Atem- frequenz war herabgesetzt. Daneben war auch bei diesen Tieren, wie nach der kleineren Dosis von 100 nMol/10 g, eine gewisse Ubererregbarkeit zu erkennen, indem sie bei Beriihrung starke Abwehrreaktionen zeigten. Die Symptome klangen im Verlauf yon 40--60 min ab; alle Tiere iiberlebten.

    1000 nMol/lO g (400 y) wirkten 6, 8 bzw. 27 min naeh der Injektion bei drei yon acht Tieren tSdlieh. Gleichzeitig mit L~hmungserscheinungen trat bei diesen Tieren eine stark verlangsamte, krampfhafte Atmung auf. Es ist wahrseheinlieh, daI~ der Tod durch Atemliihmung verursaeht war, denn die Herzti~tigkeit setzte -- wie wir durch Palpation oder Er6ffnung des Thorax feststellten -- erst 2--3 min naeh dem Atemstillstand aus. Die iibrigen fiinf Tiere, bei denen ebenfalls Li~hmungserseheinungen und Bradypnoe auftraten, erholten sich nach 2--3 Std.

    2000 nMol/lO g (800 F) fiihrten bei fiinf von sechs Tieren innerhalb von 7--15 min zum Tode, dem, ~hnlieh wie bei der vorangehenden Dosierung, L~hmungserseheinungen und Bradypnoe vorangingen.

  • 80 K. GREEFF und H. KASPERAT:

    Die bisherigen Versuche zeigen, dab das Aglukon k-Strophan~hidin bei intraventricul~rer und intraven6ser Injektion sehr versehiedene Ver- giftungssymptome verursacht: intraventricul5r stehen Erregungswir- kungen, intravenSs Li~hmungserscheinungen im Vordergrund. Im ersten Fall erfolgt der Tod unmittelbar im AnsehluB an einen Streckkrampf, im zweiten Fall sterben die Tiere an einer Atemliihmung.

    Eine Erregungswirkung intraven6ser Strophanthidin-Injektionen beobachteten wir nut naeh kleinen Dosen (100 nMol/10 g), ohne dab es dabei zu Kri~mpfen kam. Ein Hundertstel dieser Dosis gentigte bereits, umbei intraeerebraler Injektion Kriimpfe zu verursachen. In bezug auf die tSdliche Wirkung war Strophanthidin intraventricul~r etwa 800real wirksamer als intraven6s (siehe Tab. 3).

    2. k-Strophanthin y (Strophanthosid) a) Nach intraventriculdrer Injektion yon k-Strophanthin y maehten

    wir folgende Beobachtungen : 0,25 nMol/lO g (0,218 y) waren wirkungslos. 0,5 nMol/lO g (0,436 y) bewirkten, i~hnlich wie die intraventricul~re

    Injektion von 2 nMol/10 g Strophanthidin, bei allen Tieren klonisch- tonische Kr~mpfe, die wieder anfallsweise auftraten und 15--30 sec lang anhielten. Im Gegensatz zum Strophanthidin setzten beim Glykosid die Kr~mpfe erst sparer, 6--15 min nach der intraventricul~rea Injektion ein und wiederholten sich dann fiber eine Zeitspanne von 2--3 Std. Wiihrend der krampffreien Intervalle waren die Tiere erregt. Aeht von neun Tieren starben im Anschlul] an einen Streekkrampf 30--180 rain naeh der Injektion.

    I nMol/lO g (0,87 y) ffihrten bei allen Versuchstieren 10--15 rain nach der Injektioa zum Tode, der, wit bei der vorangehenden Dosierung, im Anschlul~ an einen tonisehen Krampfanfall erfolgte.

    b) Nach intravenSser Injektion yon k-Strophanthin y standen, iihnlich wie naeh intraven6ser Gabe yon Strophanthidin, Liihmungserscheinun- gen im Vordergrund. Daneben verursaehte k-Strophanthin y, im Gegen- satz zum Genin, aber aueh bei intraven6ser Injektion krampfartige Erregungszustiinde :

    5 nMol/lO g (4,4 ~,) waren wirkungslos. 10 nMol/lO g (8,7 y) fiihrten 2--3 min naeh der Injektion zur Ataxie,

    6--10 rain spiiter zu einer Liihmung der Extremit~ten- und Naeken- muskulatur. Die Atmung war verlangsamt. Bei einigen Tieren traten neben diesen Li~hmungserscheinungen auch 5--10 sec dauernde krampf- artige Erregungszust~nde auf, wobei die Tiere pl6tzlich wild im K~fig herumrannten, hochsprangen und manehmal im AnsehluB daran in einen klomschen Krampfzustand verfielen, der 15--30 see anhielt. Sechs yon zehn Tieren starben 13--20 min naeh der Injektion nieht im Ansehlul3 an

  • Neurotoxische Wirkung von Digitalisglykosiden und Geninen 81

    einen Krampfanfall, sondern an L/~hmungserscheinungen. Die iibrigen vier Tiere erholten sieh im Verlauf von 1--2 Std und iiberlebten.

    20 nMol/lO g (17,4~) wirkten bei allen Tieren tSdlich; einige Tiere starben innerhalb yon wenigen Minuten im klonischen Krampfanfall, andere 5--10 min nach der Injektion an L/~hmungserseheinungen und Atemstillstand.

    Aus den Versuchen geht hervor, dab k-Strophanthin ~ wie das Genin k-Strophanthidin bei intracerebraler Injektion Kr~mpfe verursacht; das Glykosid war zwei- bis dreimal wirksamer als das Genin (siehe Tab.2). Im Gegensatz zum Genin fiihrte das Glykosid auch bei intravenSser Injektion h/iufig zum Auftreten kloniseher Kr/~mpfe. Gemessen an der tSdliehen Wirkung, war das Glykosid nun etwa 140 mal wirksamer als das Genin.

    3. k-Strophanthin ~ (Cymarin) Qualitativ bestand weder bei intraeerebraler noeh bei intravenSser

    Injektion ein Wirkungsunterschied zwisehen Cymarin und dem um zwei Glueosemolekiile reieheren k-Strophanthin ~. Quantitativ war Cymarin in beiden Applikationsformen weniger wirksam als k-Strophanthiny, aber st/~rker wirksam als das Genin (siehe Tab. 3).

    4. Digitoxigenin a) Nach intraventricul~irer Injektion von Digitoxigenin traten, wle

    beim k-Strophanthidin, 2--3 rain naeh der Injektion toniseh-klonisehe Kr/~mpfe auf, die 10--20 see lang anhielten und sich drei- bis sechsmal im Verlauf yon 30--60 min wiederholten. Die mittlere Krampfdosis betrug 1,5 nMol/10 g (0,5 y), die DL50 5,0 nMol/10 g (i,95 y).

    b) Nach intravenSser Injektion yon Digitoxigenin beobachteten wir, im Gegensatz zur intravenSsen Injektion von Strophanthidin, neben L/hmungserseheinungen auch deutliche Krlimp/e; dadurch ist die Wir- kuag des Digit...

Recommended

View more >