Pfltigers Archly, Bd. 251, S. 293--312 (1949).

Aus dem Physiologischen Institut der Universit/~ Greifswald.

Der Mechanismus der Glueoseausseheidung dureh die Amphibienniere.

Von G~NTHER VO~EI~.

Mit 4 Textabbildungen.

(Eingegangen am 29. Juli 1948.)

Einleitung.

Trotz vielfaeh vorgebrachter Zweifel und andersartig dcutbarer Befunde wird die Harnbereitung auch heute im allgemeinen in der Weise Verstanden, wie sie C u s ~ ¥ in seinem grundlegenden Werk 1 dargestellt hat. Danach wird der Vorharn als ein Ultrafiltrat des Blutes aufgefaBt, das, abgesehen yon den groBmolekularen EiweilL kSrpern, s~mtliche Bestandteile des Blutes in ~quimolekularem Ver- h/~ltnis enth/tlt. ])as bedeutet auch ftir die Glucose, 'dab Vorharn und Plasma in bezug auf den Zuckergeha]t isoton sind. ])as unter physio- logisehen Bedingungen anzutreffende l%hlen yon Zucker ira end- gfiltigen Ham ist danach allein eine Folge tubul~rer Riickresorption, wobei a]le Dextrose bis zu einem bestimmten Zuckergehalt des Blutes resorbiert wird, die darfiber hinaus im provisorischen tIarn vorhandene Dextrose wird durch die Niere ausgeschieden. Diese Anschauung yon der Bet~tigungsweise der Xiere beruht einmal auf dcr morphologischen Kenntnis der Glomerulusmembran als einfacher Capillarwandung und zum andern auf den Untersuchungen, die seit den Experimenten yon I{ICJ~A~DS 2 mit der Methode der direkten Glomeruluspunktion am Kaltblttter gewonnen wurden. In Versuchen an der Warmbliiterniere, vor allem der des tIundes ( G ~ L s : in B]~C~E~ - - s ) , konnte das Vorhandensein yon Glucose im Glomerulusfiltrat nicht direkt be- wiesen, sondern nur vermutet und die Gr5Be der I~eabsorption durch die Methode des Kreatinin- oder Inulin-Jndexes (Clearance) indirek~ erschlossen werden. Hun muB darauf hingewiesen werden, dab RIC~AI~DS in der oben angeffihrten Arbeit im Glomeruluspnnktat zwar Glucose dann qualitativ naehweisen konnte, wenn im end- giiltigen Ham kein Zucker ersehien, dab ~ber nichts dariiber ausgesagt wird; ob die Glueosekonzentration des Glomeruluspunktats der des Plasmas entspricht, was z.B. fiir Chloride yon EKE~01~ 4 mit der Methode der Titration mit Silbernitrat bewiesen scheint. An Winter- nekturen konnte yon WroTE and SCttMITT ~ naehgewiesen werden,

294 G O ~ VoQ~:

dab in der durch Kapselpunkt ion gewomlenen Glomerulusfliissigkeit Zucker nieht vorhanden war, und dab erst bei einer durch subeutane Zuckerinjektion hervorgerufenen Blutzuckersteigerung Glucose "im Vorharn in quali tat iv nachweisbarer Menge erschien. Besonders yon der japanisehen Schule sind Arbeiten publiziert worden (IMAGAWA G und HOSAYAT), die mit der Methode der kfinstlichen ~ierendurch- strSmung an japanisehen KrSten (Bufo jap.) Ergebnisse zeitigten, die im Gegensatz zu den allgemeinen fibrigen Anschauungen eine Rfick- resorption yon Zueker in den Tubtdi nicht erweisen und den Glome- ruluscapillaren eine weitgehende Undurehl~ssigkgit ffir Glucose zu- schreiben. Each diesen Arbeiten wiirde auch die HShe des Schwellen- wertes der ~ ie re ffir Dextrose vom Zllstand der Glomeruli abh~ngen. Da auch eigene Versushe fiber die Zuckerausscheidung der kfinstlich durchstrSmten Frosehniere daftir zu sprechen seheinen, daI~ die Glome- ruluscapillaren weitgehend undurchl~ssig f~fir Glucose sind, schien es wfinsehenswert, zu untersuchen, 0b eine glomerul£re Zuckerschwelle der Kaltbli i terniere existiert, ode~ ob die Kaltblfi terniere analog der des Warmblfi ters arbeitet .

Methodilc.

Aus dieser Fragestellung herans ergibf sich die Notwendigkeit , eine Methodik zu wi~hlen, die einerseits die ~Sgliehkeit often l~13t, die experimentellen Bedingungen mSgliehst fibersiehtlich und frei yon un- kontrollierbaren Faktoren zu gestalten, und die andererseits die physio- logischen Bedingungen mSglichst getreu wiederzugeben in der Lage ist. Eine solehe ~e thod ik sehien uns in der kfinstlichen DurchstrSmung der 2qiere nach BAI~mCIDGW, COLLINS lind ME~zIEs s vorzuliegen. Die Technik der NierendurehstrSmung ist geniigend oft mitgetei l t w(~rden, als daI3 die ~erforderlichen Angaben wiederholt werden mfil~ten. Als DurchstrSmungsflfissigkeit ~ kam nach dem Vorschlag von H£1lSl, m~ 9 eine modifizierte MineslSsung l° zur Anwendung, die als Pufferung ein Gemiseh yon Bors~ure und ~la-Aeetat enthi~It.

Im einzelnen zeigt sie folgende Zusammensetzung: NaCI . . . . . . . . 0,6% KC1 . . . . . . . . 0,01% CaCt . . . . . . . . 0,02% Ha:BO a . . . . . . . 0,031% CHaCOONa -~- 3 I-I20 . 0,068% } m/200 L6sung.

Die Fliissigkeit strSmte aus M~_RIOTT]~sehen Flasehen in das ~Tierenpr~parat und wurde vor und wi~hrend des Versuehs mit Sauerstoff'ges~ttigt, der dureh die Fliissigkeit perlte. Als Versuchstiere k~men nut ausgesuchte m~nnliche Tauporarien in Betracht, die dureh Dekapitation getStet wurden. Um eine Nieren- sehgdigung infolge eines zu lunge dauernden Versuchs zu vermeiden, wurden die Versuehszeiten so kurz wie mSglich bemessen, d.h. dauerten so lunge, bis sieh in den Ureterkantilen geniigend ,,Ham" angesammelt hatte, um darin die Zucker-

Meehanismus der Glucoseausscheidung dureh die Amphibienniere. 295

bestimmung nach HAGEDORN-JENSE~T auszuffihren. Langer als 2 Stunden dauerte keiner der Versuehe, meistens dehnte sieh die DurchstrSmung hie fiber mehr als 60 M_in. aus. Um fehlerhafte Bestimmungen zu vermeiden, die durch den bereits vor der DurchstrSmung in den Kanalehen befindlichen Ham ent- stehen kSnnten, wurde erst abgewartet, bis sieh 0,1---0,2 em 3 ,,Ham" in den Ureterkaniilen angesammelt hatte, der abgesaugt und nicht ftir die Bestimmung der Glueosewerte verwandt wurde. Erst der naehfolgende ,,Ham", der allein_- wahrend der DurehstrSmung erzeugt sein konnte, kam als Versuehswert zur Ver- wendung. Die Druekverhaltnisse waren so gewahlt, dab der arterielle (aortale) Druck stets das Doppelte des in der V. renoportalis herrschenden betrug; als absolute Werte kommen vor allem in Frage: 24 und 12 em Wasser, aber auch 18 und 9 und 14 und 7 cm Wasser. In einigen Fallen wurden die Drucke noeh welter naeh unten oder oben variiert, aber in diesen Versuehen handelt es sieh darm um Fragen naeh dem kleinsten Filtrationsdruek, bei dem noeh Urin sezerniert wird, oder nach der Abhangigkeit der Zuckerausscheidung bzw. Harnmenge veto Filtrationsdruck.

Wenn in den vorliegenden Untersuchungen wesentlich die Frage gepriift werden sol1, ob das Glomerulusfil trat bez~glich des Zueker- gehaltes /~quimolekular dem Plasma bzw. der DurchstrSmungsflfissig- keit sei, erhebt sich das Problem, ob die Gewinnung yon Glomerulus- f i l t ra t am durchstrSmten Nierenpr~parat mSglieh sei. Bis je tz t ~-arde, soweit uns bekannt ist, Glomerulusfi l trat nur durch direkte Punktion der Bow~ANsehen Kapsel gewonnen; aber einma] sind die so erhal- tenen Fi l t ra tmengen aui]er0rdentlich gering (0,055 cm3), und zum andern seheint uns die Anwendung yon gr51]eren Unterdrncken zum Ansaugen des Glomeruluspunktats eine erhebliche, bis je~zt noch nicht gewiirdigte Fehlerquelle in den Versuchen darzustellen, so dal3 die Frage nicht unbereeht igt erscheint, ob man nicht aueh am durch- s t rSmten Amphibiennierenprapra~ dureh (eventuell mSgliche) Aus- sehaltung der rfickreso~ptrisehen Komponente einen , ,Ha rn" erhalten kann, der entweder ein reines Glomerulusffltrat darstellt oder einem solchen wenigstens sehr nahe kommt. Unter der Voraussetzung, da]] die Tubuluseapillaren ihr Blur bzw. ihre DurchstrSmungsfliissigkeit nur durch die V. renoportalis beziehen, miil3te bei Sistierung dieses Stroms die R/ickresorption sehwer gesch~tdigt werden bzw. vSllig zum Still- s tand kommen, da dann keine Fliissigkeit mehr in Bewegung ist, die die ri iekresorbierten Stoffe und Fliissigkeit abtransport ieren kSnnte. Allerdings sin d, wie noch ausgefiihrt werden wird, die Kreislaufe in der Amphibienniere nieht so getrennt, dab sieh dieser Schlul~ realisiert s~he, d. h. man kann durch Ligatur der V. renotoortalis wohl die Reab- sorption herabsetzen, aber nicht mit Sieherheit zum vSlligen Stillstand bringen. Eine , ,Narkose" der KanMchenepithelien z .B . durch I(CN oder Ure than wandten wir zur Aussehaltung der Reabsorption nieht an, da es nieht sieher erscheint, ob das auf dem venSsen Wege in die Niere gebraehte Narkot icum nieht dureh einfache Diffusion oder auf rfickl~ufigem Wege fiber die Vasa efferentia auch die Glomeruli

296 C ~ R V o ~ :

erreicht, die, um e in igerm~en physiologisch zu arbeiten, mit dem Nar- kotioum nicht in Beriihrung kommen durften. Bei einer weiteren Variation der DurchstrSmungsverh~ltnisse glaubten wir jedoch ~einen Zustand erreicht zu haben, bei dem als einzige fiir die Harnberei tung in Frage kommende I~raft nur noeh der Blutdruck bzw. DurchstrS- mungsdruck fibrigbleibt. Were1 man n~mlich den Ausflul] aus der Niere versperrt (V. cava inf.), desgleiehen die V. abdominalis (aus der die Vv. renoportales hervorgehen), und nun von der Aorta aus die Flfissigkeit mit einem bestimmten Druek auf dem l~ierengef~l~system fasten lg{~t, wobei sich die Nierengef~l]e prall fiillen, wird ein Urin sezerniert, d e r n u r i t /den Glomeruli ausgeschieden werden kann. Bei dieser Diurese, die wir alS , ,Druckdiurese" bezeichnet haben, kann die ~Sglichkeit einer t~fickresorption in den Tubuli wegen vSlligen Still- standes der StrSmung in der i~iere keine l%olle mehr spielen, so dal~ der in die Ureterkatheter entleerte , H a r n " ein reines Glomerulusfiltrat darstellt . Die Behauptung, da~ in der so behandelten Niere eine Rfick- resorption keine oder nur eine verschwindend geringe l%olle spiele, ist dabei nur eine yon groper Wahrscheinlichkeit getragene Vermutung, sie geht allerdings aus der I~enntnis der Verh~tltnisse der Froschniere in situ und des kiinstlich durchstrSmten Pr£parats hervor, an denen z. B. tats~ehlich durch Sistierung der renoportalen BlutstrSmung die erhaltene Harnmenge wegen Wegfallens oder starker Einsehr~nkung der Reabsorption erheblich vergrSBert gefunden wurde. MIYAMURAn~ TAMURA und AKUTSU 12, WOODLAND 13, IlYIAGAWA 14, I1VIAGAWA 6. Die Versuche, die auf Grund der wiedergegebenen Uberlegungen gemacht wurden, gliedern sich in folgende Gruppen:

1. Versuche fiber die Variation der DurchstrSmungsmSglichkeiten. 2. Die Ausseheidung yon Glucose bei doppelter l~ierendureh-

strSmung. 3. Die Ausseheidung von Glucose bei DurchstrSmung nur yon der

Aorta her. 4. Die Ausscheidung yon Glucose bei , ,Druckdiurese". Ein lg~13 ffir die GrSBe der Glucoseausscheidung war in den vorliegendea

Versuchen die Zuckerkonzentration des ,,Urins", verglichen mit der DurchstrS- mungsfliissigkeit. Um vergleichbare Werte zu erhalten, wurde die Differenz voa Glucosegehalt der DurchstrSmungsflfissigkeit minus Glucosegehalt des Urins gebildet. Ein echter Schwellenwert, d. h. die Konzentration der DurchstrSmungs- flfissigkeit, bei der Glucose im I-I~rn zu erscheinen beginnt, konnte wegen des unveranderlichen Dex~rosegehalts der DurchstrSmungsflfissigkeit und wegen der geringen Urinmengen, die zur Verffigung standen, nicht bestimmt werden.

Im allgemeinen wird in den versuehen am Frosch die Differenz yon Blutzucker (Zuckergehalt der DurchstrSmungsflfissigkeit) und Harnzucker als Nierensehwelle bezeichnet. Unseres Erachtens ist diese

Bezeichnung jedoch nicht gerechtfertigt , wenn man unter der I~ieren-

Mechanismus der Gluc0seausscheidung dutch die Amphibienniere. 297

sehwelle jene Zuekerkonzentration versteht , bei der eben im Urin Zueker zu erscheinen beginnt. Man kann bei dieser letzteren Defi- nition keine Differenz bilden, da der Harnzuckergehalt unendlich klein ist. Aus diesem Grunde wird in den vorliegenden Untersuchungen die Differenz yon Dextrosegehalt der Durchstr6mungsfliissigkeit minus Harnzuekergehalt nieht als Nierensehwelle bezeichnet; diese Differenz gibt jedoeh vergleichbare Wer te fiir die Zuekerdurehl/issigkeit der Niere und ist ein Mag fiir die GrSge der Glueoseausscheidungen.

Versuchsergehnisse. Bei doppelter DurchstrSmung wurden die Druckverh~ltnisse meist

zu 24 (aortal) : 12 (venSs) cm Wasser gew£hlt, gelegentlich anch wie 18 : 9 und 14 : 7 era. In zwei Versuchsserien (Oktober/November 1946 und Oktober/November 1947) wurden je 7 und 8 Durchstr6mungen an Winterfr5schen vorgenommen. Mit SommerfrSschen wurden ins- gesamt 25 Versuche gemacht, wobei unter gleichbleibenden Dureh- strSmungsverh/~ltnissen in der GrSl~e der Harnsekret ion zwischen Sommer- und WinterfrSschen kein nennenswerter Untersehied bestand. Die GrSgendifferenz yon 5% (WinterfrSsche minus 5% gegeniiber Sommertieren) in der t tarnsekret ion kann kaum als Beweis fiir eine geringere Dinrese der Winterniere angesehen werden. Aueh die Harn- mengenproduktion der rein arteriell durehstrSmten Niere Melt sieh im l%ahmen der bei doppelter DurehstrSmnng gewonnenen Werte.

Die Harnprodukt ion bei reiner Druekeinwirkung auf die Nieren yon der Aorta her lggt sich selbstverst/~ndlieh nieht in Prozenten der DurehstrSmungsfliissigkeit angeben, da ja keine Fliissigkeit das Pr&- para t durehstrSmte. Bei einem arterie!len Druek yon 24 em Wasser betrug die I-Iarnproduktion in 5 Versuehen an Sommerfr6sehen 0,62 em s, bei WinterfrSsehen (8 Versuehe) 0,59 em s. Diese Werte beziehen sieh auf eine Diuresedauer yon einer Stunde fiir beide Nieren. Aueh hier zeigte dis t tarnprodukt ion yon Sommer- und WinterfrSsehen keinen nennenswerten Untersehied.

Die DurehstrSmung nur yon der Seite der V. renoportalis aus ist in unseren Versuchen (5 Versuehe) ohne EinfluB auf die Harnbildung gewesen, his auf ein Experiment, in dem unter einem Druek yon 12 cm Wasser sieh in 120 Min. 0,05 cm s Urin aus den Nieren entleerten. In den gleiehen Versuchen konnte naehgewiesen werden, dab bei Dureh- str6mung yon der V. abdominalis (V. renoportalis) aus mit glucose- haltiger Fliissigkeit bis zu einer Konzentrat ion yon 250 mg-% Glucose nieht in den Harn entleert wird, aueh dann nieht, wenn die Nieren doppelt durehstr6mt werden, yon der arteriellen Seite aus ohne Glu- cose, yon der venSsen Seite aus mit glueosehaltiger Fliissigkeit. In Versuehen, in denen der Glueosegehalt der arteriellen und venSsen

298 G ~ R Veals:

Fliissigkeit verschieden war, richtete sieh der Harnzuckergehalt stets nach der Glucosekonzentr~tion der arteriellen DurchstrSmungsflfissig- keit, Somit konnte auch in diesen Versuchen erneut der Nachweis erbracht werden, dal~ die Tubuh*sepithelien in Richtung von den Blut- gefgl3en zum Innern der ttarnkanglchen ffir Glucose impermeabel sind.

Die besondere Gefgl]versorgung mull auch eine DurchstrSmung in f01gender Riehtung zulassen: V. abdominalis, Tubuluseapil!aren, Vasa

2~0 1 /o

220 I

200

180

760

7~tO

120

I

8o

g0

20

0 / 2 3 4 5 6 7 8 3 10 /7 Abb. 1. Da r s t e l l ung tier Zuekerd i f fe renz : Glueosegeha l t der a r t e r i e l l (aor tal) e in s t rSmen- den Fl i iss igkei t m i n u s Glucosegeha l t dos , , H a r n s " . Die vol le H 6 h o der S~ulen b e d e u t o t den Glucosegehal t tier e in s t rSmendon Fli issigkeit , s chwarz ausgezogen i s t dot B a r n - zucke rgeha l t . Der n i ch t ye l l ausgezogene Tei] de r S~ule s te l l t die Zuckerdi .fferenz d~r. J e d e S a u l e i s t ein Versuch . 1 1 V e r s u c h e a n WinterfrSschen. bei doppe l t e r D u r c h s t r S m u n g .

efferentia, Glomeruli, Vasa afferentia, Aorta, vorausgesetzt, dab der Ausflu• aus der V. cava inf. versperrt ist. Die experimentelle Prfi- lung dieser ~lberlegung ergab deren Richtigkeit (3.Versache). In einem Versueh kam ein Ausflu] aus der Aorta nicht zustande, in zwei Versuchen lieB er sich erzielen ebenso wie eine Urinsekretion. Die sezernierten Mengen waren jedoch so klein, dal~ sie ftir eine Zucker- bestimmang nieht verwendet werden komlten. Ebenso war die yon der V. abdominalis einstrSmende und durch die Aorta ausstrSmende Flfissigkeit aaf etwa 1/~ der Menge verringert, die bei umgekehrter D~rchstrSmu.ng das Pr~parat durchstrSmt. Wegen der hohen Wahr- scheinliehkeit einer fortschreitenden Nierenschi~digung konnten die

Mechanismus der Glucoseausscheidung dutch die Amphibienniere. 299

Versuehe nicht so ]ange fortgesetzt werden, bis geniigend Urin ffir die Zuckerbestimmung sieh angesanamelt hatte.

Die Anatomie der Gefi~i~versorgung in der Froschniere gestattet es fernerhin, den DurchstrSmungsvorgang auch folgendernaaBen zu gestalten : Aorta, Glonaeruli, Vasa efferentia (Ausflu~ dureh die V. cava inf. versperrt), Tubulusgef~l~e, V. renoportalis, V. abdonainalis (Aus- flu~). Auch bei dieser Versuchsanordnung wird Urin sezerniert, dessen Menge in einem Versuch wir mit 0,31 cna 3 Std. bestinamten. Sein Glucose-

16'0

i I[,,,,,,,, 0 I 2 3 ~I 5 G 7 o° 9 l o l l 12 131+115 "18 17181920

A b b . 2. D a r s t e H u n g cler Zuckerc l i f f e renz wie ~ b b . 1. 20 V e r s u e h e ]n i t d o p p e l t e r D u r c h s t r S m u n g a n S o m m e r f r S s c h e n .

gehalt betrug 34 ~ mg- To gegeniiber 105 nag-% der arteriellen Durch- strSmungsfliissigkeit. Bei dem bier gew~hlten Weg der Fliissigkeit in den Nieren nau• es nach unseren Vorstellungen nicht nur zu einer Filtration in den Glomeruli, sondern auch zu einer Resorption in den Tubuli kommen, da deren Capillaren fliissigkeitsdurchstrSnat sind.

Ffir die Glucoseausscheidung wurde als Ma~ die Differenz yon Glucosegehalt der arteriellen DurchstrSmungsfliissigkeit nainus ttarn- zuckergehalt gew~hlt. (Bei einigen Autoren wird diese GrSl3e als Nierensehwelle bezeichnet.) Bei doppelter DurchstrSnaung nait steigen- den Glueosekonzentrationen der arteriellen DurchstrSnaungsflfissig- keit (40--235 mg-%) ergab sich die Differenz von Glueosegebalt der DurchstrSnaungsfliissigkeit minus Harnzuckergehalt bei 11 Winter- frSschen zu 49,3 nag-To. Dabei steigt diese Differenz bis 80 nag-% nait steigendem Zuekergehalt der DurchstrSnaungsfliissigkeit (160 nag-%), vergrSl~ert sieh abet auch bei zunehnaendem DurchstrSmungszucker nicht welter (Abb. 1 ) .

300 GW~H~ roos t :

78O I rr~g

16o

120

700

80

80

go

0 2 3 ~ 5, Abb. 3. Dars te l lung der Zuckerdifferenz wie Abb. 1. 5 Versuche an Sommer- frSschen bei DurchstrSmung allein yon tier arteriellen Seite

(aorta]e DurchstrSmung).

lg0

rr~% l

72o

1oo

8o

8o

4~o

O 1 2 3 q 5 G y

Abb. 4. Darstellung der Zuckerdifferenz wie Abb. 1. 7 Versuche an Sommer-

frSschen, ,,Harn"sekretion dutch , ,Druckdiurese".

Die doppeite I)urchstr5mung an SommerfrSschen (20 Versuche) ergab, dab die Zuckerdifferenz erheblich tiefer liegt: bei 32)2 mg-%.

Wie die Abb. 2 zeigt, errcicht der I)u~ch- schnlttswert der Zuckerdifferenz nicht die H5he wie bei Winterfr5schen und erreicht auch eine kleinere maximale HShe (60 rag- % ). Mit anderen Worten heiBt das: Die Niere des Sommerfrosches l~Bt .Zucker leichter dureh als die de s Winterfrosehes (Abb. 2).

Die Zuckerdifferenz bei DurchstrSmung nur v o n d e r Aorta aus (5 Versuche an SommerfrSschen) ergab Werte, die keines- wegs nahe an Null lagen, wie es der Fall wi~re, wenn bei der rein arteriellen Durch- strSmung nur eine glomerul~re Filtration stat tfande. Im Mittel lag die Zuekerdifferenz bei 36,8 mg-%, unterschied sieh also nicht wesentlich yon der bei doppelter Durch- strSmung gefundenen (Abb. 3).

Auch in den Versuchen, in denen I-Iarn nur durch Druckeinwirkung auf die Glomeruti (Druckdiurese) sezerniert wurde, lag die

Zuckerdifferenz niemals bei Null. Sie betrug fiir SommerfrSsche (7 Ver- suehe) 13,5 rag-% und ffir Winter- frSsehe (8 Versuche) 21,8 rag-% (Abb. 4).

Von besonderem Interesse miis- sen jedoch, die Versuehe sein, in denen am gleichen Tier unter wechselnden Durchstr5mungsbedin- gungen durchspiilt worden ist (Tabelle 1). Dann t re ten die Unter- schiede in der HShe der Zuckeraus- scheidung bgi verschiedener Durch- strSmung klar hervor. Aus der Tabelle 1 geht ganz einwandfrei hervor, dab sich mit der Umschal- tung auf , ,Druekdiurese" der Harn- zuckergehalt stets dem Glucose-

gehalt der arteriellen DurehstrSmungsflfissigkeit n~hert, ihn jedoch hie ganz erreicht. Hinsichtlich der Glucose entspricht demnach der bei Druekdiurese sezernierte , ,Harn" nicht einem einfaehen Fil t rat

Meehanismus der Glucoseausscheidung dureh die Amphibienniere. 301

Ver- ] Durch- strbmungsform such (n = Durch- Nr. strSmung)

60 Doppelte D. Druckdiurese

61 Doppelte D. Druckdiurese

63 Doppelte D. Druckdiurese

65 Doppelte D. Druckdiurese

66 Doppelte D. Druckdiurese

67 Arterielle D. Druckdiurese

68 Doppelte D. Arterielle D. Druckdiurese

70 Arterielle D. Druekdiurese

Druck 4z "~.~ ~ m

132:7 23,4

1 2 24

14 : 8 20 14

14:8 12 14

14 27,6 19

14:7 24 1~ 3o i4

18 36 18

Tabelle 1.

~ ' ~ ~@ ~

16 0,66 0,49 25

25,8 0,6 0,66 10

26 0,7 1,0 ~- 43

30 0,3 0,66 + 120

24 0,24 0,56 + 133

0,49 0,23 -- 53

24 0,66 0,2 69 0,084 93

0,5 0,4 20

N g ~

~ ~2~.~ i s

2 31 47

26 39 76

24 • 70 82

9 31 54

8 19 40

82 56 83

15 35 35

21 30 46 -- 42,8

der Flfissigkeit, die den Druck auf das Nierengef~13system ausfibt, Die gel ,,Druckdiurese" sezernierten I{arnmengen sind gegentiber den bei doppelter oder rein arterieller DurchsirSmung produzierten eimal vermehrt und einmal vermindert, die Versuche lassen keinen eindeutigen SchluB auf die Abhi~ngigkeit der I-Iarnmenge yon der DurchstrSmungsart zu.

]~ine derartige ,,Druckdiurese" kann nicht nur yon der Aorta aus in Gang gebracht werden, man kann auch den Druck yon der V. abdomi- nulls (V. renoportalis) aus auf die Nieren einwirken lassen. Dieser Vet- such wurde an 2 SommerfrSschen gemaeht (Tabelle 2). Zuerst wurde das Pr~parat doppelt durchstr6mt, und darauI folgte die Druckeinwirkung, in Versu.ch 60 zuni~ehst yon der Aorta und dann yon der V. abdomi- nalis aus, in Versuch 61 nur yon der V. abdominalis aus. An don erhaltenen Werten zeigt sieh, dab es gleichgfiltig ist, ob der l)'iltrations- druck yon der Aorta aus oder yon der V. abdominalis aus auf die Glomeruli einwirkt.

Ans den bisher mitgeteflten Versuehsergebnissen geht hervor, dab bei Anwendung der besehriebenen Teehnik das Giomerulusfiltrat hin-

~ °

:4 e

+ 1550

÷ 50

+ 191

@ 242

+ 137

- - 31,7

+ 133

sichtlieh der Glucose nicht der arteriellen DurchstrSmungsfliissigkeit ~quim01ekularer ist, d. hi in den Glomeruli mug schon Glucose zuriiek- gehalten werden, die Glomeruluscapillaren sind zu einem Teil Sitz

302 C~T~ER VoarL:

Versuch 60

Versuch 61

Tabelle 2.

Harnmenge bei doppelter DurchstrSmung 0,66 cm~/Stunde

Harnmenge bei Druck yon der Aorta 0,49 cma/Stunde

Harnmenge bei Druck yon der V. abdomin. 0,51 cm~ Stunde

Harnmenge bei doppelter Durchstr5mung 0,6 cm~ Stunde

Harnmenge bei Druck yon der V. abdomin. 0,66 cm~ Stunde

Zucker- gehalt der

~Yrin- arteriellen ucker Durch-

strSmungs- fliissigkeit

ng- % rag-%

2

31 47

32

26 76

39

einer Glucoseschwelle der Niere, und wenn im endgiiltigen Urin Glucose nicht erscheint, so ist das nach den bisherigen Versuchsergebnissen keineswegs nur eine Folgc tier Glueosereabsorption, sondern ebensogut auch eine Folge der Dichte der Glomerdlusmembran ffir das Glucose- molekiil.

Um die Frage der zweifellos mSglichen Zuckerreabsorption in den Tubuli zu kl~ren und gegebencnfalls auch einen Einblick in die GrSSe der Reabsorptionskapazit/~t tier kiinstlich durchstrSmten Niere zu gewinnen, wurden weitere Versuehe mit partieller oder vollst/~ndiger Ausschaltung der Reabsorption durch Ausschaltung des venSsen Zu- stromes zur Niere gemacht. Wir gingen so vor, da$ die Nierenpr~parate in der iiblichen Weise yon Aorta und V. abdominalis aus durchstrSmt wurde, wobei wir auf eincr Seite die V. renoportalis ligierten. Man kann so auf der ligierten Seite durch Sistieren des Kreislaufs in den Tubuluscapillaren die Reabsorption ausschalten und erh~lt am gleichen Tier durch die verschiedene DurchstrSmung der Niere verschiedene Werte der Harnproduktion und Glucoseausscheidung bei doppelter (unligierte Seite)und rein arterieller (ligierte Seite) DurchstrSmung. In 5 yon 6 Versuchen (Tabelle 3) war die Harnmenge auf der ligierten Seite heraufgesetzt, ebenso lag die Glucosekonzentration n/~her an der der DurchstrSmungsfliissigkei~ wic auf tier unligierten Seitc, wo die Glucose- konzentration des , , t tarns" stets gcringcr war wie des gegenseitigen ,,Hams". In den Versuchen liel~ sich allerdings tin Parallelismus zwischen,Verminderung tier Harnmenge und ~erminderung der Glu- cosekonzentration der4igierten gegeniiber der anderen Seite nicht kon- staticren, die Werte differieren crheblich voneinander, immerhin spre- chen die Versu ehe einwandfrei ffir die Wirkung der Reabsorption auf tier nicht ligierten, doppelt durchstrSmten Self6.

~Mechanismus der Glucoseausscheidung durch die Amphibienniere. , 303

Tabelle 3.

Ver- such Nr .

- 72 73 74 75 76 77

U r i n m e n g e ,

ligierte Seite

0,4 • 0,53

0,53 0,3 0,25 0,42

U r i n m e n g e ,

unligicrte Seite

0,52 0,43 0,42 0,17 0,19 0,28

Unterschied in %

q- 30 - - 18 - - 1 9

- - 4 3

- - 31 -- 33

Alle Werte sind auf die Versuchsdauer

Harnglueose in ~g- %

ligierte unligierte Seite Seite

84 57 17

107 91 66 53 44 40 31 26

emer S~unde bezogen.

Unterschied in %

- - 32 -- 82 - - 15 - - 1 9

- - 9

-- 22

Ehe aus den vorliegenden Versuchsergebnissen Schlfisse aui die Funktionen der Nieren gezogen werden kSnnen, muB die Frage geprfift werden, was die angewandte 1VIethode zu leisten imstande ist. Die lange Uberlebensdauer der Kaltblfi~erniere macht diese zu einem brauchbaren Untersuehungsobjekt, wir mfissen jedoch kritiseh beob- aehten, inwieweit die doppelte Gefi~versorgung tats~chlich die MSg- lichkeit der getrennten Untersuchung yon Glomerulus- und Tubulus- t~itigkeit bietet.

Wegen dieser Besonderheit der Blutversorgung sind an der Amphi- bienniere eine groBe Anzahl yon Versuchen vorgenommen worden, ins- besondere fiber die Farbstoffausscheidung, wobei man zu folgenden Ergebnissen kam:

Farbstoffe, die der l~Iiere fiber die Aorta angeboten werden, und die im endgfiltigen Harn erseheinen, werden von den Glomeru]i aus- geschieden; Farbstoffe, die die ~iere yon der V. renoportalis aus pas- sieren und ebenfalls im endgiiltigen Harn erscheinen, werden dutch aktive Sekretion der Tubalusepithelien in die 1-Iarnkan£1chen entleert. Eine kritische Betraehtung daft jedoch die Dinge nieht so einfaeh sehen; denn wenn aueh Tabular- und Glomeruluskreislauf getrennt sind, worauf als erster NVSSBAVM ~ hinwies, so bestehen doeh insofern enge Verbindungen zwisehen den beiden Gefi~13systemen, als die Vasa effe- rentia sieh mit den Tubujuseapillaren vereinigen und gemeinsam als Vv. renales in die V. eava inf. einmiinden. So w£re immerhin aueh an einen RfiekfluI~ yon Blur aus den Tubulusgef£1]en in die Glomeruli und an eine dort stattfindende Filtration zu denken, so dab Stoffe, die der ~Iiere dureh die V. renoportalis angeboten werden, auf diesem Wege im endgiiltigen Harn erscheinen kSnnen. Diese lYiSglichkeit wurde yon RICHAlaDS und WALKER 16 im durehstrSmten l~ieren- praparat nach BAINBRIDGE, COLLINS und ~ENZIES ausfiihrlich geprfift. Sie kamen dabei zu dem SchluB, dal] die Glomeruli auch ffir die durch die V. renoportalis zug~fiihrte DurchstrSmungsflfissigkeit fiber die Vv.

304 Ge~R VoQ~:

efferentia zu erreichen sind, so dab es bei einseitiger DurchstrSmung yon der l~ierenpfortader al~s sogar zum Ausflul3 durch die Aorta kommen kann. Eine solche rtickl~ufige DurchstrSmung 1/~l]t sich auch schon bei Drucken yon 10 cm Wasser erzielen, besonders leicht jedoch bei tIarnstoffzusatz zur.DurchstrSmungsfliissigkeit. Mit diesen Befunden w/~re eine Erkl~Lrung dafiir gegeben, wieso es im Gegen- satz zu lgvssBAt~s Ang~ben auch bei Ligaturen der Renalarterien zu einer Sekretion yon tt~rn kommen kann. Doch kommt diese lViSglichkeit wohl nut fiir das kiinstlich durchstrSmte Pr/~ioarat in Betracht.

Eine andere Erkl~rung gibt KE~PToz¢ 17. Er land an 1%. catesbiana, dab aucti nach Unterbindung s/~mtlicher Nierenarterien noch tIarn sezerniert wird, Iiihrt das aber in ausgedehnten Versuchen darauI zuriick, dab die Glomeruli des hinteren Pols der Niere auch durch einen Kollateralkreislauf versorgt werden kSnnen, der yon den Ureter- arterien ~usgeht. Diese werden bei der Ligatur der Nierenarterien meist nicht erfal~t. Wenn dann durch die in situ befindliche I~Iiere tIarn ausgeschieden wird, so ist das eine Folge der Filtration in den durch den Kollateralkreislauf durchstrSmten Glomeruli. Die MSglich- keit derartiger Kollateralkreisli~ufe hatte vorher schon HA~Azv jr. TM

nachgewiesen, indem er auf Verbindungen zwischen den Genital- arterien und den Nieren des Frosches aufmerksam machte. TA~URA und AKUTSU 12 priiften den Nierenkreislauf in direkter, mikroskopischer Beobachtung nach Ligatur der A. renalis und fanden vS]]iges Sistieren der BlutstrSmung in den von ihllen beobachteten Glomeruli, dagegen zeigte die Glomerulusdurchblutung nach Ligatur der V. renoportalis keinerlei _~nderung. Das gleiche Ergebnis beschreibt MIYA~VRA n bei Ligatur der V. renoportalis.

Aus diesen Angaben geht hervor, dab die IgussBAvlVischen Befunde im wesentlichen zweifellos richtig sind, dal~ es aber nicht ang/~ngig ist, ohne w6iteres auf die aktive Sekretion eines im Harn erscheinenden Stoffes durch die Tu.bulusepithelien danll zu schliel3en, wenn dieser der lgiere durch die lqierenpfortader zugefiihrt wird. Derartige Schliisse kSnnen nur nach sorgfi~ltigem Ausscheiden jeder anderen MSglichkeit einer Glomerulusdurchbh*tung bzw. -durchstrSmung gezogen werden. Auch bei K~nntnis der besonderen DurchstrSmungsm5g]ichkeiten der Niere durch Kollateralkreisl~ufe kann jedoch mit Recht behaulotet werden, dal~ unter den physiologischen Druckverh/~ltnissen in der Niere (arterieller Druck mindestens doppelt so grol~ wie der venSse) die Glomeruli nur yon der arteriellen Seite her, die Tubulargef/~l~e nur yon der renoportalen Seite her durchstrSmt werden. Werden die DrUckverh£ltnisse auch im Versuch kiinstlicher DurchstrSmung in der angegebenen Weise gewghlt, dann wird man mit einiger Aussicht auf

Meehanismus der Glucoseausscheidung durch die Amphibienniere. 305

Zuverlgssigkeit Schliisse hinsichtlich der getrennten Untersuchung yon ~rubulus- and Glomerulusfunktion ziehen diirfen (BAI~mG~, CoL- 5LINS u n d NENZIEsS ' l g ) .

Soweit ans die Literatar bekannt ist, wurde die yon uns als ,,Druck- diarese" beze}chnete Nethode der ttarngewinnung zar Priifung der Glomerulasfunktion noch nicht angewandt. Aus den bisher vor- gebraehten Tatsachen darf jedoch mit grSBter Wahrscheinlichkeit ge- schlossen werden, dab die tIarnproduktion in diesen F£11en sich allein aaf die Abfiltration yon Fliissigkeit in den Glomeruli besehrankt, dab der ,,I-Iarn" demnach als ein reines Glomeru]usfiltrat erscheint, das darch l~eabsorption nieht verandert wurde.

Ob man dagegen bei rein arterie]ler (aortaler) DurchstrSmung einen ~Filtratharn erh£lt, laBt sich nicht mit vSlliger Sicherheit entscheiden. Wie die Versuche mit einseitiger Unterbindung der V. renoportalis beweisen, ist bei dieser Durehstr5mungsform die Reabsorption zu- mindest herabgesetzt; 0b sic vSllig ausgeschaltet ist, ist auf Grund vorliegende r Befunde nicht zu sagen.

Als NaB fiir die Fahigkeit der Niere, Glucose zuriiekzuhalten, wird gemeinhin die Nierensehwelle angegeben, d.h. jene Glucosekonzen- tration in Blur bzw. DarehstrSmungsfliissigkeit, bei der im ttarn Glucose zu erscheinen beginnt. In diesem Sinne lieB sieh in unseren Versuchen der Schwellenwert der Niere nieht bestimmen, da einmal die Glucosekonzentration der DurchstrSmungsfliissigke~t einen iesten Wert hatte, und da zum andern die sezernierten tIarnmengen zu klein sind, am laufend Zuekerbestimmungen zu machen. Wir muBten daher Ms NaB ffir die Glueoseausseheidang der Nieren die Differenz zwischen Zuekergehalt der DurchstrSmangsfliissigkeit minus Zuekergehalt des Urins angeben. Es geht unseres Eraehtens jedoch nicht an, diesen Wert als Nierensehwelle zu bezeichnen, wie das meist in der Literatur g~schieht, wlr wollen ihn daher lieber als Blutzucker-I-Iarnzucker- differenz oder einfach als Zuckerdifferenz bezeichnen. Diese Zucker- differenz lag in unseren DurchstrSmangsversuehen (dolopel~e Dureh- etrSmang) bei Sommer- und WinterfrSschen versehieden: bei Winter- frSsehen h5her als bei SommerfrSschen, mit anderen Worten: Die Nieren yon SommerirSschen sind weniger dicht fiir Glucose als die yon Wintertieren. Diese Tatsache ist bemerkenswert and paBt sieh sinnvoll in den Sparhaushalt der Wintertiere ein. JEAN and SH]~VKY m kommen aaf Grund ihrer Versuche mit PhenolrotdarchstrSmung zu dem Schlug, dab die Niere des Winterfrosches bessere I~esorptionsarbeit leiste als die des Sommertieres. Die Exkretion geringerer Harnmengen sei auf ,die Steigerung der l~esorption zuriickzufiihren. Auch !~u~IT~ 3s ist der Ansicht, dab bei Winterfr6sehen die l~.eabsorption gegeniiber Sommer- frSsehen vergr5Bert Ski, was er fiir dig Chloridausscheidung der Nieren

Pfltigcrs Archiv f. d. ges. :Physiologic. Bd. 251. 21

306 Gi3NTtlEI¢ VOGEL :

belegt. Die funktionellen Verschiedenheiten der Sommer- und Winter - niere liel~en sich sogar f£rberisch yon ELLINGE~ und HIRT 23 fluorescenz- mikroskopisch nachweisen.

Unsere Versuche mit der I-Iarngewinnung dutch Druckdiurese lassen darfiber den weiteren Schlul~ zu, da~ nieht nur die l%eabsorption ver - mehr t sein muir, sondern da~ aueh die Glomerulusmembran bei Winter - frSschen wenigstens ffir Glucose dichter als die bei SommerfrSschcn sein dfirfte, betrug doch die Zuckerdifferenz unter gleichen Bedin- gungen bei SommerfrSschen 13 und bei WinterfrSsehen 22 rag-%. Die HShe der Zuekerdifferenz bei rein arterieller DurchstrSmnng unter- schied sieh nieht merklich yon der bei doppelter DurchstrSmung, wa~ als Ausdruck fiir die Tatsaehe gedeutet werden kann, dab bei dieser Form der DurchstrSmung es nicht gelingen dfirfte, die Reabsorpt ion vSllig auszusehalten (EKEHOI%N4). Die angegebenen Versuchsergeb- nisse lassen nur den einen Schlul~ zu, da~ in der Froschniere nieht n u t Glucose reabsorbier t wird, sondern es mu3 nach den Versuchen m i t der Druekdiurese als fests tehend angesehen werden, dal~ das Glome- rulusfil trat hinsichtlich der Glucose der DurchstrSmungsfliissigkeit nicht £quimolekular ist, sondern dab Glucose bereits durch die Glome- ruluscapillaren zurfickgehalten wird. Es is t dabei glelehgfiltig, ob der Druck yon der Aorta oder v o n d e r V. abdominalis a u s auf die Niere einwirkt, was als weiterer Beweis ffir die grunds&tzliche Richtig- keit der NUSSBAU~schen Untersuchungen fiber den Nierenkreisla~ f am Frosch gewerte t werden darf.

Man kSnnte naeh diesen Befunden mit Rech t bereits yon einer glomerul~ren Zuckerschwelle der Niere sprechen, wie dies ja auch bereits geschehen ist (ttosAYA 7 und IMAGAWA6). Schlie~lich ve r t r i t t auch H6BE~ ~a 24 eine ~hnliche Anschatmng, wenn e r sagt, da~ der Glomerulus wahrscheinlieh nicht nur ein einf~ches passives Ul£rafil ter sei, sondern da~ er vermutl ich ~n der Bildung des Glomerulusharns akt iv beteiligt sei. Anderersei ts sind auch gewichtige Versuche ge- macht worden, die dahingegen die Glomerulusmembran als einfaches Porenfilter darstellen, dessen l~orengrSBe sogar am Durcht r i t t yon Ei- weiBkSrpern verschiedenen Molekulargewichts gemessen werden konnt~ (BOTT and RIOttAl%DS25).

Beim Zust~ndekommen der Zuckerdifferenz wirken sicher die Zuckerretent ionen im Glomerulus und die I%eabsorption 'yon Glucos~ in den Tubuli zusammen, so dal~ ffir die Ergebnisse bei doppel ter DurchstrSmung beide Faktoren, deren Wirksamkei ten sich nicht n£her gegeneinander abgrenzen lassen, zusammenwirken. Immerhin s t immen unsere Ergebnisse an WinterfrSschen gut fiberein mit denen yon C L U E 26, seinen Befund der Impermeabi l i t£ t der I<an~lehenepithelien in l%iehtun'g Tubuluscapillaren-Kan£1chenlumen haben auch wir aufs

Mechanismus der Glucoseausseheidung durch die Amphibienniere. 807

neue bestgtigt. Trotzdem bergen unsere Ergebnisse Tit doppelter DurchstrSmung eine l~eihe yon Fragen in sich : Wie kommt es z. B., dM~ much bei geringem GlucosegehMt der einstrSmeiiden Fliissigkeit niemMs sgmtlicher Zucker aus dem Harn verschwiiidet ? Nachdem offensichtlich mit steigendem GlucosegehMt der einstrSmenden Fliissig- keit die Nienge reabsorbierten Zuckers grSBer wird (s. Abb. 1 und 2: Steigen des Wertes der Zuckerdifferenz bei hSherer Glucosekonzen- tration in der einstrSmenden Fliissigkeit) erhebt sich die Frage, ob bei geringer Zuckerkonzentration in der arteriell einstrSmenden Fliissig- keit die reabsorbierte Zuckermenge geringer, die ,,Dichte" der Niere gegen das AbstrSmen v0n Glucose kleiner wird. Unsere Befuiide, in deiien eine gewisse Gesetzmgl~igkeit, wie sie eben angedeutet wurde, zu liegen seheint, bediirfen einer weiteren Nachpr/ifung und Durch- arbeitung. Dabei mul~ die tubulgre Reabsorption eingehend gewiirdigt and ihre Wirksamkeit quantitativ erfM~t werden. Da wir in der vor- liegenden Arbeit besonders die l~olle der Glomerularmembran bei der Glucoseausscheidung der Frosehiiiere untersuchen wollen, wiirde die obeii angedeutete Problematik den t~ahmen der Arbeit sprengen. Die aufgeworfenen Fragen werdeii jedoch yon uns weiter verfolgt. Hier kommt es nur darauf an, die Wirksalnkeit der g lomerulgren Zucker- retention und der tubulgren Zuekerreabsorption ungefghr gegenein- ander abzugrenzen. Das versuchten wir in DurchstrSmuiigeii Ti t ein- seitiger Ligatur der V. renoportMis zu erreichen.

Aus der Tatsache eines h5heren GlucosegehMts des Urins der ligierten Seite gegeniiber der unligierten bei einseitiger Unterbiiidung der V. renoportMis und eiiier tieferen Glucosekonzentration bei dop- pelter NierendurchstrSmung im V.erhgltnis zur ,,Druckdiurese" schlie- l~en wir au{ eine Reabs0rption yon Glucose im Tubularapparat, wie sie in mannigfachen Versuchen vorher angegeben worden ist (ATI~I~SO~V, CLAI~K und MENZlE8 ~v. WHITE 2s, WHITE und SCttMITT 5, WHITE 29, WAKUa°, ENDO a~, H6BEI~aS). InM1 diesen Experimenten ist zwar das Vorhandensein der t~eabsorption voii Glucose festgestellt worden, man mul~ sich jedoch fragen, ob die l~eabsorption beim KMtbliiter wirklich die Rolle spielt, die sie tatsgchlich beim Warmbliiter erfiillt. Aus den Versuchen mit einseitiger Liga,tur der V. renoportMis geht hervor, dab die I-Iarlmlenge der unligierteii Seite gegen/iber der andereii um 28%. (5 Versuehe) vermindert ist, und auch ihr GlucosegehMt ist um 29 % herabgesetzt. Das spricht einmM dafiir, dab sowohl Wasser Ms auch Glucose in der doppelt durchstrSmten Niere reabsorbiert werden, zeigt aber auch andererseits, dab die Reabsorption fiir die Niere des l~rosches bei weitem nicht die ~unktion ausiibt, wie e s sicher beim hSheren Tier der Tall ist. ~iir eine derartige geringe Bedeutung sprieht nicht nur der anatomische Aufbau der ~rosehniere

21"

308 G~NTUE~ VooE~:

mit ihrem nur wenig ausgebildeten diinnen Schenkel der I-IENLEschen Schleife (s. POTTERS~), sondern auch die beim Frosch gewaltig ver- mehrte Harnm~nge, die je nach der Au•entemperatur und Lebens- weise des Tieres ungef~hr 10 cm ~ je Tag betragen kann (CusHNY, S, 104) und damit etwa ein Dri t te l des Gewichts des Tieres ausmacht, und schlieBlich auch die mangelnde Konzentrationsfiihigkeit der Froschniere, ist doeh der Kultblfiterharn dem Blur gegeniiber stets hypoton. Angesiehts dieser Tatsachen ist es ohne weiteres a priori wahrseheinlich, dab die Reabsorptionskapazitat der Kaltbliiterniere gegeniiber der des Warmblfiters erheblieh kleiner sein dfirite, und der Befund einer glomeru.l~ren Zuckerretention gewinnt sieher an Wahr- scheinlichkeit.

Zur Frage d6s Zuekernaehweises in dem naeh RICHA~DS gewonnenen Glomerulusfiltrat ist zu bemerken, daB, soweit uns bekannt ist, hie eine ~quimolekularit~t yon Plasmazucker und Vorharndextrose quanti- ta t iv nachgewiesen worden ist. Dazu sind sehon die bei Kapselpunk- tionen gewonnenen Fil tratmengen zu klein. Es wurde nur festgestellt (I%ICttA~DS 2, WHITE und SCm~ITT 5), dab im Glom~ruluspunktat Zucker qualitativ dann naehgewiesen werden konnte, wenn im endgiiltigen

• Harn keine Glucose erschien *. Ffir Chloride dagegen konnte EKEHOI~I~ ¢ quantifat iv ~quimolekularit~t yon Plasma und Punkta t nachweisen.

Das Punkta t wird so gewonnen, dal~ an die Punktionscapillare eine Saugpumpe (Quecksilber) angelegt wird, die gegen den Glomerulus einen Sog yon 25--40 cm Wasser (RIcHAI~DS) oder sogar yon 40 bis 50 cm Wasser (EKEHOE~) ausiibt. In welehem Verhaltnis s teht dieser Sog zu dem normalen Fil trat ionsdruek in der Froschniere ~.

Die Bestimmung des Capillardrucks in den Glomeruli wurde unter anderem yon HIr,L und I~cQuEEN $4 vorgenommen und zu 13--15 mm Hg errechnet. An transparenten N[embranen beim Froseh fund er $5, dub ein Druek yon 2,5.cm W a s s e r die Str5mung in den Capillaren zum Stillstand bringt. WHITE ~6 meint, da~ ein intraglomerul~rer Druck von 5~10 mm Hg immer noeh zu niedrig gegriffen sei, wahrend TAMuR~ S~ den Druek in der BowMA~sehen Kapsel bei Ruhe mit 6 mm Hg, bei Diurese mit 12--15 mm I-Ig annahm. Nehmen wit den hSehsten der angegebenen intraglom~rul~ren Drueks (HILL: 15 mm Hg) an, so muB davon der kolloidosmotische Druck der Eiweil~kSrper abgezogen werden, der n~ch WHITE 86 bei einem mitt leren Eiwei~gehalt von 2,5 % rund 10 em Wasser betr~gt. Dann bleiben fiir den Filtratior~sdruck

* Anmerlcung bei der Korr¢ktur: Erst nach Drueklegung der Arbeit wurde uns eine Arbeit yon WALKER an(l I%ErSINGEE [J. biol. Chem. 101, 223 (1933)] bekann~, in der die Autoren eine eolorimetrisehe Mikr0methode zur Glucosebestimmung mitteilten. Mit dieser you SuttEE angegebenen Methodik fanden sie beim Frosch fiir Glucose ~quimolekularit~t yon Plasm~ und K~pselpunktat.

Mechanismus der Glucoseausscheidung durch die Amphibienniere. 309

unter normalen Verh~tltnissen 10 cm Wasser, d. h. dab der G]omerulus- harn unter physiologischen Bedingungen mit einem Druck yon 10 cm Wasser abgeprgl]t wird. Wenn man nun zusatzlieh einen Sog, der sich zu diesem Fil trat ionsdruck addiert , yon 20--50 cm Wasser auf den Glomerulus wirken lal~t, so waren Kr~tfte yon 30--60 cm Wasser im Spiel. Naeh anderen Angaben (WHIT]~) wird der Sog bei der I~apsel- pt~nktion niedriger gewahlt, und zudem bleibt zu bedenken, wie die Wirkung des entstehenden Sogs durch die in der l%nkticnscapi]lare wirkenden Capfllarkr£fte abgeschw/~cht werden.kSnnte, so dab der am Glomerulus angreifende Unterdruck nicht jene e x t r e m hohen Werte erreieht. Es erscheint aber nach wie vor mSglich, dal~ bei der Kapsel- p u n k t i o n Kr~tfte wirken, die den normalerweise vorhandenen l~ i l - t rat ionsdruck iiberschreiten und so das Punkta t in Richtung auf ein Ultrafi l trat des Blutes ver£ndern, das es physiologischerweise gar nicht ist.

Wenn wir in unserer Methode der Druckdiurese in der Aorta einen Druck yon 24 cm Wasser erzeugen , der in den Glomeruli vielleicht noch zwei Drittel, also 16 cm Wasser betragen m5ge, so sind die Druckbcdin: gungen bei unserer Methode der Filtratgewinnung jedenfalls einiger- malden physiologisch, und wenn auch die Durchstr6mungsflfissigkeit sieher unphysiologischer als Blut. ist, so glauben wir doch auf Grund unserer Befunde Aussagen fiber die l~atur der Glomerulusmembran machen zu kSnaen, die der Wirklichkeit nahekommen. Die in anseren Versuchen gefundene teilweise Undarchlassigkeit der Glomerulusmem- bran fiir Glucose kSnnte unter Umstanden auch so gedeutet werden, da6 die Glucose hinsiehtlich ihrer Permeabili tat dutch biologische Mem- branen eine Sonderstellung einnimmt. Im Gegensatz zu Elektrolyt- substanzen kann sie wohl erst nach enzymatischen Veranderungen und Reaktionen permeieren (s. Phosphorylierungsvbrgange ). 'Dagegen kann man tatsachlich auch ffir die Glucose unter den Bedingungen der Druckdiurese Xquimolekularit/~t in , , t ta rn"- u n d Durchstr5mungs- fliissigkeit erreiehen, und zwar dann, wenn man die einwirken- den Drucke extrem steigert . Wie wir an WinterfrSschen nachweisen konnten, zeigt erst der bei einem Druck yon 70 cm Wasser erzeugte , ,Harn': den gleichen Zucker- gehalt wie die druckausiibende Fliissigkeit.

Versuch

19. 3.48 20. 3.48 23.3.48

Druck- Zucker - diurese, gehal t , ein-

D r u c k in i w i rkende cm Fli~ ssigkeit

Wasser mg-%

48 82 55 42 70 35

Zucker- gehalt, Filtrat

rag-%

72 39 35

Aus diesen Versuchsergebnissen lgl~t sic h zeigen, dab die Glucose- retention der Glomerulusmembran durch Anwendung unphysiologiseh hoher Drucke durchbrochen werden kann.

310 GWT~R VoQ~L:

Wenn die Tatsache der wenigstens partiellen Glucoseretengionen in den Glomeruli weiter erh/irtet werden kann, bietet die Theorie der Harnzubereitung beim Frosch nicht mehr die sinnwidrige Schwierig- keit, dab ein Stoff wie die Glucose zun/~chst in der gleichen Konzen- tration, wit er im Blur vorhanden ist, ausgeschicden werden muff, um dann unter erheblichem Energieaufwand wieder reabsorbiert zu werden, was bei dem geringen Stoffweehsel des Frosches eine vSllig un6ko- nomische Funktionsweise des Organismus darstellt. Zweifellos nimmt die Glucose ~ls Energielieferant u.nter allen die Niere durchlaufenden Stoffen eine Sonderstellung ein, und wenn wir ffir das Verhalten der Froschniere Glucos e gegeniiber einer ~unktionsweise aufgezeigt haben, die nieht vSllig in den Rahmen der Fittrations-Reabsorptionstheorie pagt, so ist damit eben auch nut fiir dig Glucose eine Sonderstellung einger/£umt. Es sei dariiber hinaus nochmals betont, dab die yon uns angeffihrten Befunde und Folgerungen nut fiir die Nieren des Frosehes erhoben wurden, und dab damit dig Existenz der Reabsorption keines- wegs geleugnet werden sell.

Es ist ledigtich unsere Absicht, darauf hirtzuweisen, dug die Niere offensichtlich nicht nur durch geabsorption, sondern bereits im Glome- rulus Glucose zuriickzuhalten vermag, so dab wir der Theorie der ~qui- molekularitiit yon Filtrat und Plasma hinsichtlich der Glucose nicht zustimmen kSnnen. Wenn wir gefunden haben, dab die Glomeruli des Winterfrosches Glucose bis zu einer I~onzentration yon 22 mg-% zuriickhalten kSrmen, und wenn die Plasmaglucose des Wintertieres ungef~hr 25 mg-% betr/~gt, so ist es sehr leicht denkbar, dug unter physiolggisehen Verhi~ltnissen Glucose gar nicht in den Filtratharn fibertritt. Bei all den Befunden und ~berlegungen muB jedoch im Auge behalten werden, dug dieNiere des Frosches in ihrer Bet/~tigungsweise erhebliche Unterschiede zu der des Warmbliiters aufweist, und dug die hier erzielten Ergebnisse sich nicht ohne weiteres auf dig Verh/iltnisse am Warmbliiter iibertragen lassen, wie es sicher vielfaeh in der VerM1- gemeinerung der am Kaltbliiter gewonnenen Ergebnisse der Glome- ruluspunktion auf die Theorie der Ilarnbereitung iiberhaupt ge- schehen ist.

Zusammen/assung. Es wird die Zuckerausscheidung am durchstr6mten Frosehnieren-

pr~tloarat nach BAINBRIDGE, COLLINS und MENZIES studiert. Im Laufe der Untersuchungen Werden verschiedene Variationen der

dutch die d0ppelte Gefagversorgung der Froschniere mSglichen Dureh- str6mungsarten erprobt.

B.ei doppelter DurchstrSmung sowie bei DurchfluB nur yon der Aorta aus sind die je Stunde sezernierten Harnmengen ungefahr gleich.

Meehanismus der Glueoseausseheidung dureh die Amphibienniere. 311

:Bei DurchstrSmung nur yon der V. renoportalis aus wird kein Urin sezerniert.

Es gelingt, eine riiekl~ufige DurchstrSmang yon der V. abdominalis nls EinfluB zur Aorta als AusfluB mit Urinsekretion zu erzielen. Ebenso is t es mSglich, bei EinstrSmen yon der Aorta die Fltissigkeit aus der V. renoportalis, aasflieBen zu lassen. Aueh bei dieser Versuchsanord- hung wird Urin sezerniert.

Aus der Variation der Durehstr6mungsfliissigkeiten wird die grund- s~tzliche Riehtigkeit der N~SSUA~sehen Untersuchungen gefolgert. Fi ir die Glueoseausscheidung wird als Mag die Differenz yon Glucose- gehait der arteriellen DarchstrSmangsfliissigkeit minus Itarnzucker- gehal t gew~hlt und als Zackerdifferenz bezeiehnet.

Die Zt~ckerdifferenz liegt bei. doppelter DurchstrSmung ftir Winter- frSsche bei 49,3 rag-%, fiir SommerfrSsche bei 32,2 rag-%, d .h . die ~ommerniere ist durchl~ssiger ffir Zueker als die Winterniere. Ftir rein arterielle Durehstr5mung liegt die Zuckerdifferenz bei 36,8 rag-%. Die Tubulusepithelien sind in Riehtung T~buluseapillaren naeh dem Lumen undureht~ssig ffir Glucose.

Zur Gewinnung von Glomerulusfiltrat wird ein Verfahren an- gegeben, das als Druekdiurese bezeichnet wird. Auch bei Druck- diurese ist das Fil trat hinsiehtlich der Glucose n icht ~quimolekular der einstrSmenden Fltissigkeit, sondern bereits im G!omerulus wird Zucker zuriickgehalten. Die Dichte der Glomerulusmembran fiir Zucker ist bei WinterfrSschen grSBer als bei Sommerfr6schen.

Damit ist erwiesen, dab das Zurtiekhalten yon Zueker dureh die Niere nieht allein Funktion der reabsorbierend'en Epithelien, sondern beim Froseh aueh elne Funkt ion der Glomerulusmembran ist.

In Durchstromungsversuehen mit einseit iger Ligatur der V. reno- portalis wird gezeigt, dab die l~eabsorptionska.pazit~t der Froschniere ffir Wasser and Glucose aul?erorder/4~lich gerlng ist.

In kritiseher Bespreehung werden die dureh Punktion der Bow~A~- sehen Kapse! gewonnenen Ergebnisse erSrtert und auf die mSglichen :Fehlerquellen der Methode hingewiesen, die in einer Anwendung un- physiologisch hoher Unterdrucke i)estehen kSnnen. Demgegentiber ~ind die bei der Druekdiurese angewandten Fil trationsdrucke im Be- reich des physiologisehen Filtratiortsdrucks.

~quimolekulari t£t hinsiehtlieh der Glucose zwischen DurchstrS- mungsflfissigkeit und Glomerulusfiltrat l£Bt sich nur bei Anwendung extrem hoher Drucke (70 cm Wasser) erzielen.

Literatur. 1 Ccs~v : The Secretion of Urine. London 1917. - - 2 RICttARDS: Amer.

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31~ G~NTHER VOG~: Glucoseausscheidung dutch die Amphibienniere.

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Dr. G. VOGEL, (1) Berlin N 4, Hessische StraBe 3/4, Physiolog. Inst i tut .