Zeitschrift ffir die ges~mte experimentelle Medizin 132, 413--417 (1960)

Aus der Medizinischen Klinik und Poliklinik der Universit~t Miinster in Westfalen (Direktor: Prof. Dr. W. H. HAvss)

Enzymaktivit~it im Gewebe bei experimentellen Nierensch~idigungen +

Von

ULRICH GERLACH und ]EVERHARD SCH(~RMEYER

Mit 1 Textabbildung

(Eingegangen am 2. September 1959)

I n fr i iheren Unte r suehungen wurde gezeigt, dal3 das F e r m e n t Sorbi t - dehydrogenase (SDH) eine von vielen anderen E nz yme n abweiehende Vertei lung im S/~ugetierorganismus aufweist . Es ergab sich, dab bei R a t t e n aul3er der Leber noeh die Niere grSl?ere S D t I - K o n z e n t r a t i o n e n ent- h/fit (GERLACH 1,2, 3). Es schien uns deshalb in te ressan t zu untersuehen, ob exper imente l le Nie rene rk rankungen zu eharakter i s t i schen Anderungen der S D t t in der Niere fiihren. Dabe i sollte insbesondere auf eine Korre- la t ion zwischen den histologiseh naehweisbaren Ver/~nderungen und der F e r m e n t a k t i v i t g t ( t tAuss) geaeh te t werden.

Methoden a) Tiermaterial. 93 Wistar-Ratten im Gewicht yon durchschnittlich 120 g wur-

den in 4 Gruppen gegliedert: In der Gruppe A sind 27 gesunde Kontrolltiere auf- gefiihrt. Die Gruppe B umfaBt weitere 6 gesunde Ratten, die vor Versuchsbeginn 48 Std bei ausreichender Fliissigkeitszufuhr hungerten. In Gruppe C sind 48 Ratten eingeteilt, bei denen durch Verfiitterung von Dihydrotachysterin (A. T. 10) Nieren- ver/~nderungen erzeugt wurden. Diese Tiere erhielten 5 Tage lang t/~glich 0,5 ml A. T. 10 (Merck) dureh eine Schlundsonde alopliziert. Die Nieren dieser Tiere wurden am 6. Tag nach Fiitterungsbeginn untersucht. Die Gruppe D enthMt 11 Ratten, bei denen durch einmalige intraperitoneale Injektion yon Quecksilberchlorid (6 mg pro kg) eine Nephrose erzcugt wurde. Die Nieren dieser Tiergruppe wurden 71 Std nach der Sublimatinjektion un~ersucht.

Die Tiere der Gruppen A, C und D wurden mit Rattenstandardfutter (Naggut) und Wasser ad libitum ernahr~.

b) Enzymbesfimmung. Die sofort nach TStung der Versuchstiere entnommenen Nieren wurden gewogen und in eiskalter isotoniseher KaliumchloridlSsung homo- genisiert; Zentrifugieren des frisehen Homogenates bei 20000 • g ergab einen klaren I~berstand, der direkt in das Testsystem eingesetzt werden konnte.

Testzusammensetzung/iir SDH: 0,2 m Triaethanolaminpuffer (pI~ 7,4) ad 3 ml; 0,1 ml DPNH 2 (I0 mg 95~oiges DPNH 2 pro ml); Oberstand des Nierenhomogenates

* Der Deutschen Forschungsgemeinschaft danken wir ffir die Unterstiitzung der Arbeit.

29*

414 ULI~IOIt GERLACH und EVERHARD SCttLVl~MEYEI~:

in geeigneter Menge; Start der Reaktion mit 0,1 ml 40% iger Fruetosel6sung (HOLZER, HA• u. SCtINEII)EI~, GERLACIt 1, 2, 3).

Die Enzymaktivit~t wurde in Aktivit~tseinheiten ausgedriickt: 1 Aktivit~ts- einheit (E) entspricht derjenigen Enzymmenge, die in einem Testansatz yon 3 ml und einer Schichtdicke yon 1 cm eine Extinktions~nderung yon 0,001 pro rain be- wirkt, wenn die Reaktion bei einer Temperatur yon 240 und einer Wellenl~nge yon 366 m# abgelesen wird.

Aus methodischen Griinden wurde die ]~eaktion mit 0,1 ml 40%iger Fructose gestartet, obwohl die S&ttigung der Nieren-SDI-I im rohen, ungereinigten Gewebs- auszug erst bei einer Fructoseendkonzentration yon ca. 0,4 Mol/1 erreicht wird. /~hnliehe Verh~ltnisse gelten fiir die Bestimmung yon SDH in rohen Leberausziigen und aueh fiir die Messung der Serum-SDH, deren Aktivitat optimal bei einer End- konzentration yon ca. 0,4 Mol Fructose pro 1 untersucht wird. Gegeniiber Aktivi- thtsmessungen mit einer Fructosekonzentration yon 0,074 Mol/1 (entsprechend 0,1 ml 40~ Fructose in einem Gesamtvolumen von 3 ml) erh6ht sich die SDH- Aktivit~t bei einer Fructosekonzentr~tion yon 0,4 Mo]/1 etwa um den Faktor 2,7 (GEI%LACI~I 4; SCtII~IDT U. SCtIMIDT),

In den folgenden Versuehen ist die Aktivit~t der SDH auf jeweils 1 mg Nieren- trockensubstanz bezogen. Die Nierentroekensubstanz wurde fiir jedes einzelne Tier aus dem Verh~ltnis des Frischgewiehtes einer Nierenprobe zum Gewicht dieser Probe nach Trocknen bis zur Gewichtskonstanz errechnet.

e) ttistologie. Einc weitere Nierenprobe gelangte nach Fixierung in Formalin und F~rbung mit Hi~matoxylin-Eosin zur histologischen Untersuehung.

Befunde

Gruppe A (KontroUtiere) und Gruppe B (Hungertiere) Zuni~ehst sollte gekl~rt werden, ob die SDH-Aktiviti~t in der Niere yon

hungernden Tieren gegen/iber gesunden Kontrol len ver~ndert ist. Es ergab sich, dal3 die Aktivi t~t der Nieren-SDH in der Kontrol lgruppe (Gruppe A) im Mittel 24 E/rag Troekensubstanz betrug und daI3 hiervon die SDtt-Aktiviti~t einer Tiergruppe, die 48 Std gehungert ha t te (Gruppe B) nicht wesentlich versehieden war. Diese Feststellung ist deshalb yon Bedeutung, weft einerseits fiber die Aktivi t~t yon Nieren-SDH bei hun- gernden Tieren in der Li teratur keine Angaben vorliegen, weft aber an- dererseits kranke Tiere h~ufig weniger fressen als gesunde. Du nun naeh unserer Untersuehung zwisehen geffitterten und hungernden Ra t t en kein Unterschied in der Aktivititt der Nieren-SDIt besteht, k6nnen Aktivi- ts163 bei den kranken Tieren der folgenden Versuehsgruppen nicht mehr ~uf verminderte Nahrungsaufnahme zurfickgeffihrt werden.

Gruppe C (A.T. lO- Tiere) Die makroskopische Betraehtung der Nieren dieser Versuehsgruppe

zeigte als hervorstechendes Merkmal nach A.T. 10-Ffitterung eine ~uf- f~llig blasse F~rbe der Nierenrinde.

Die histologisehe Untersuchung ergab Schitdigungen des Tubulus- epithe]s yon verschiedenen Schweregraden. Von einer trfiben Schwellung des Tubulusepithels bis zum vollst/indigen Untergang mit Absehilferung

Enzymaktivit/~t im Gewebe bei experimentellen Nierensch~tdigungen 415

in das Tubuluslumen fanden sich alle IJberg/~nge. Die Glomerula und das Interst i t ium liel3en keine Ver/~nderungen erkennen (vgl. G~RLACH U. SC~IORMm:~R).

Bei der enzymatischen Bestimmung der Nieren-SDH in der Gruppe der A.T. 10-Tiere be~rug die mittlere Aktivit~t 12,4 E pro Milligramm

Tabelle 1. Aktivitiit von Sorbitdehydrogenase in normalen und geschiidigten Nieren von Ratten. Die Aktivits ist in Einheiten pro 1 mg Nierentrockensubstanz angegeben

Nieren der Nieren der Nieren der Kontrol l - A.T. 10- Subl imat -

r a t t e n Gruppe gruppe

Anzahl der Versuchstiere 27 49 11

Mittelwert (E/rag Trockengewicht) 24,0 12,4 3,5

Standardabweichung 5,27 3,81 1,53

Streuung 27,76 14,52 2,34

Tabelle 2. Statistische Berechnung der Wahrscheinlichkeit p liar den Vergleich von Kontroll- und Versuchsgruppen (Signifikanz ist anzunehmen, wenn p < 0,05 ist)

Tiergruppe I Wahrsche in l ichke i t

Vergleich der SDIt-Aktivit/~t in den Nieren der Kontroll- und A. T. 10-Gruppe p 0,001

Vergleich der SDH-Ak~vit~tin den Nieren derKon~oll- und Sublimatgruppe p 0,001

Vergleich der SDH-Aktivit/~t in den Nieren der A. T. 10- und Sublimatgruppe p 0,001

Trockensubstanz. Bei statistischer Berechnung erwies sich diese Er- niedrigung der Aktivit~t gegenfiber der Kontrollgruppe als signifikant Tabelle 1 u. 2).

Gruppe D ( Quecksilberchlorid-Nephrose )

Eine gegenfiber der A.T. 10-Gruppe noch ausgepr~gtere weiBliche Verf~rbung zeigten die Nieren der Gruppe D, die durch Quecksilber- chloridintoxikation gesch~digt worden waren.

Die histologische Untersuchung der Nieren dieser Tiergruppe ergab in Ubereinstimmung mit der Literatur (vgl. STAEMMLER) den typischen Befund einer Sublimatnephrose in unterschiedlicher Ausdehnung. Die Tubulusepithelien der tIauptstficke waren vorwiegend betroffen und zeigten Sch~digungsmerkmale in Form yon trfiber Schwellung bis zu vollst/indiger Zerst6rung mit Abschilferung in das Lumen der Tubuli. Die Schaltstiicke waren stellenweise erhalten. Die Kerne der Tubulusepi- thelien zeigten Pyknose und nur gelegentlich war noch eine Kernschwel-

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lung nachzuweisen. An einzelnen Stellen erwies sich die Basalmembran als zerstSrt. Epithelregenerationen waren in unseren Pr~paraten nicht nachzuweisen. Im Bereich der Henleschen Schleifen und SammelrShrchen fanden sich zahlreiche eosingef~rbte, homogene Zylinder. Die Glomerula waren his auf vereinzelte Verquellungen der Basalmembran und gering- fiigige.Exsudation in den Kapselraum unver~ndert. Am Interstitinm und

3#

/(on~ro/I- A.T. 10- Szzbh'mot- #ruppe gruppe #ruppe

3q 32

~so ~ 2e

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7#

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Abb. 1. Aktivi t~t der Sorbil~dehydrogenase in l~attennieren

an den Gef~Ben lieB sich kein pathologischer Befund erhe- ben. Verkalkungen waren bei der angewandten Technik noch nicht nachzuweisen.

Ein Vergleich der histolo- gisch faBbaren Veriinderun- gen an den Nieren der Grup- penC undD lieB erkennen,daB die Schi~digung der Nieren durch Sublimat und A.T. l0 im wesentlichen gleichartig lokalisiert waren, dab sich abet graduelle, das AusmaB des Gewebsschadens betref- fende Unterschiede ergaben: Die Nephrose der mit Snbli- mat vorbehandelten Tier- gruppe war zum Zeitpunkt der Untersuchung erheblich ausgepr~gter als in den Nie- render A.T. 10-Gruppe.

Die SDH-A/ctivitdt in den l~ieren der Sublimat-Ratten wurde mit 3,5 E pro Milligramm Trockensubstanz ermittelt. Auch diese Verminde- rung ist bei statistischer Auswertung gegeniiber der Kontrollgruppe signifikant. Dariiber hinaus ist die SDH-Aktivit~t in den durch Queck- silberchlorid gesch~digten I~ieren auch im Vergleich mit den 57ieren der A.T. 10-Ratten statistisch signifikant erniedrigt (Tabelle 1 u. 2).

Bespreehung Die mitgeteilten Befunde ergaben zuni~chst als Voraussetzung fiir die

weiteren Untersuchungen, dab die Enzymaktivit~t der SDtt in den Nieren hungernder Tiere gegenfiber einer Kontrollgruppe nicht veri~ndert war. Dagegen wurde eine eindeutige Erniedrigung der Fermentaktivit~t in den gesch~digten I~ieren derjenigen Versuchstiere nachweisbar, die mit A.T. 10 oder mit Quecksilberchlorid vorbehandclt waren (Tabelle 1).

Die makroskopisch und mikroskopisch erfaBten Nierenbefunde zeig- ten, dab bei der in unserer Versuchsanordnung verabreichten A.T. 10-

Enzymaktivit~t im Gewebe bei experimentellen Nierensch~digungen 417

bzw. Quecksi lberchlor iddosis eine reproduz ie rbare Nephrose erzeugt werden kann.

Vergleicht m a n nun die makroskopischen und mikroskopischen Zei- chen mi t den enzymchemischen Befunden, die innerh~lb der einzelnen R a t t e n g r u p p e n erhoben wurden, so is t zun~chst die folgende Beziehung e rkennba r : Die makroskopisch deut l ieher ver~nder ten Nieren der Subli- m~tg ruppe zeigen - - wie zu erw~rten war - - auch histologisch gr6bere S t rukturausf~l le als die durch A.T. 10 gesch~digten Nieren. Diesen morphologisch faBbaren Ver/~nderungen wird in den geschi lder ten enzyma- t ischen Unte r suchungen ein biochemisches Zeichen zur Seite geste l l t : En t sp rechend der schwereren Gewebssch~digung der Sub l ima tg ruppe is t auch die E n z y m a k t i v i t a t in den I~ieren dieser Tiere sehr viel deut l icher ve rminde r t als die F e r m e n t a k t i v i t ~ t in der A.T. 10-Gruppe.

Es bes teh t also eine e rkennbare Korrelation zwischen morphologischen und enzymatischen Abweichungen. Solehe Kor re la t ionen zu untersuehen, erscheint uns deshalb besonders in teressant , weft dadurch morphologisch faBbare Befunde nach funkt ionel len Ges ieh t spunkten erwei ter t werden k6nnen.

Zusammenfassung Morphologische und bioehemische Befunde bei exper imente l len Nieren-

sch/idigungen dureh D ihyd ro t achys t e r i n und durch Quecksflberchlorid werden mi tgete i l t . Es ergibt sich eine Kor re l a t ion zwischen dem AusmaB der morphologiseh faBb~ren Ver~nderungen und dem Abs inken der Sorb i tdehydrogenase -Akt iv i t~ t .

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Dr. U. G]~RLACH U. Dr. E. ScHt)g~r~g, Medizinisehe Klinik und Poliklinik der Universit~t Mfinster in Westfalen