E. F. Pfeiffer

On line continuous monitoring of subcutaneous tissue glucose in men by combining portable glucosensor with microdialysis

SummaryFor the normalisation of blood glucose levels in diabetic patients by feedback controlled insulin delivery, a self-manageable and reliable method for continuous glucose estimation is still not available. By combining a commercially available needle type dialysis probe (molecular cutoff 20,000 Da) with a sensitive glucose sensor, we obtained a device for continuous glucose measurement in dialysate. This device was tested in healthy volunteers during a 75-g oral glucose tolerance test and in Type 2 (non-insulin-dependent) diabetic patients. Venous glucose and subcutaneous sensor signal were followed for 300 min (ten healthy subjects), 21 h (three healthy subjects) or 9 h (seven Type 2 diabetic patients). The recovery of the microdialysis was interindividually different, but after calibration, glucose levels in the dialysate and subcutaneous glucose sensor signal correlated well (r = 0.84–0.95). Under the assumption of a physiologic and technical delay between intravenous and subcutaneous glucose, correlation coefficient between intravenous glucose and subcutaneous sensor signal ranged from 0.60 to 0.93. We conclude that changes in blood glucose could be monitored in the subcutaneous tissue by the microdialysis technique in a continuous on line manner.

Über die radioimmunologische Bestimmung von Insulin im Blut

ZusammenfassungEs wurden Verfahren zur Trennung des freien und antikörpergebundenen Jod131-Insulins für die radioimmunologische Insulinbestimmung mit Agargelelektrophorese und Anionenaustauschern (Dowex 1 und Amberlite) beschrieben.Verwendet wurde Jod131-Insulin vom Schwein, Rind und Menschen, das zum Teil nachGreenwood undHunter mit Chloramin T und NaJ131 selbst markiert wurde. Durch die Jod131-Markierung entstehen Verunreinigungen, die sich an α2-Globulin binden und durch einen besonderen Reinigungsprozeß mit Hilfe einer Sephadex-Säule abgetrennt werden müssen. Der Einfluß dieser Verunreinigungen sowohl auf das Meßergebnis als auch auf die Genauigkeit des radioimmunologischen Insulinbestimmungsverfahrens wird an typischen Beispielen demonstriert.Mit gereinigtem Jod131-Insulin und der Verwendung von Anionenaustauschern ergibt sich eine hohe Genauigkeit mit einem Index von 0,039. Im Nüchternserum von 30 Stoffwechselgesunden wurde ein mittlerer immunologisch reagierender Insulingehalt von 22 ± 10 µE/ml gemessen. Nach einer oralen Glucosebelastung (100 g p. o.) fand sich bei 8 Stoffwechselgesunden nach 60 min ein maximaler Anstieg bis auf 128 µE/ml.SummaryVarious methods for separating the free and the antibodybound (J131-)hormone in order to perform a sensitive and precise radio-immunochemical assay of serum insulin concentration have been investigated. Human, porcine and bovine insulin were studied. The insulin was labelled in part in the own laboratory by means of Chloramin-T and NaJ131 and in part commercially availableJ131-insulin preparations were used. Considerable degradation of the insulin following the labelling procedure withJ131 has been observed, leading to non-specific binding of the degradation products to α2-serum globulins, which interfered with the assay. The removal of those degradation products by Sephadex G 75 filtration has been shown in detail.Separation of the free and the antibody-bound (J131-)insulin has been achieved by means of agar electrophoresis and of anion-exchange resins (Dowex 1 and Amberlite CG-400 I). The latter technique yielded a sensitivity of 0.5–1µU insulin with a precision index ofλ 0.039. A mean fasting concentration of 22 ± 10µU Insulin per ml. has been determined in the serum of 30 normal subjects which in 8 cases rose to a maximum of 128µU insulin per ml. serum, 1 hour after 100 g glucose orally.

Serum Insulin-like Activity in Hypophysectomized and Depancreatized (Houssay) Dogs

Serum insulin-like activity was measured serially by the epididymal fat pad method in twelve dogs over several weeks. The animals were first hypophysectomized and subsequently pancreatectomized; no insulin was administered at any stage of the experiment. Hypophysectomy resulted in a reduction of serum ILA of some 50 per cent from an average normal fasting value of 420 μU. per ml. Subsequent pancreatectomy caused no further appreciable reduction in serum ILA over the entire observation period of five weeks. In a selected number of serum samples residual ILA was detectable also by the rat hemidiaphragin procedure. None of the Houssay dogs had measurable amounts of insulin in blood by immunoassay. It was considered unlikely that activities measured by the two bio-assays represented insulin.

Acth-Bestimmung mittels Messung des Plasma-Corticosterons der mit Dexamethason hypophysenblockierten Ratte

ZusammenfassungEine Methode zur in-vivo-Bestimmung kleiner Mengen von ACTH wird beschrieben, die auf der Messung des Plasma-Corticosterons der durch Dexamethason hypophysenblockierten Ratte mittels des Fluoreszenz-Zusatzes des Photometers Eppendorf beruht. Als unterste Grenze der Nachweisbarkeit konnten 0,05–0,1 mE ACTH (Internationales und U.S.P. Standard) mit einem Genauigkeitsindex von γ 0,28 ermittelt werden. Die Methode wird nach Diskussion ihrer Vor- und Nachteile als Alternative der bisher üblichen Verfahren empfohlen.

Acute Effects of Human Chorionic Somatomammotropin on Insulin and Glucagon Release in the Isolated Perfused Pancreas

Insulin and glucagon release from the isolated perfused pancreas of rats was measured following administration of human chorionic somatomammotropin (HCS). In the presence of low glucose levels there is a significant acute but short release of insulin and glucagon following HCS, which is not sustained despite continuous HCS infusion. The magnitude of HCS-induced insulin and glucagon release is closely related to the glucose concentration of the perfusion medium. At high glucose levels of 11 mM. there is no significant action on insulin or glucagon output by HCS. The short peaks of insulin and glucagon release are probably due to an HCS-induced membrane effect. The acute effects on α and β cells of the endocrine pancreas may indicate certain relationships between glycohomeostasis and HCS serum levels in pregnancy.

Über das Verhalten von ACTH und Cortisol im Blut von Normalen und von Kranken mit primärer und sekundärer Störung der Nebennierenrindenfunktion

ZusammenfassungIn eigenen früheren Untersuchungen konnten wir bei gesunden Versuchspersonen eine physiologische Tagesrhythmik der ACTH-Sekretion dann nachweisen, wenn die Patienten unter Ruhebedingungen im Bett gehalten wurden. Sie war in gleicher Weise bei jedem erniedrigten Steroidspiegel im Blut unabhängig vom aktuellen ACTH-Spiegel, z. B. auch beim subtotal adrenalektomierten Cushing-Kranken mit exzessiv erhöhten ACTH-Blutspiegeln, einwandfrei zu erkennen. Dagegen war diese Tagesrhythmik bei therapeutischen und spontan erhöhten Steroidspiegeln im Blut immer aufgehoben.Aufgrund dieser Befunde möchten wir die folgenden Vorstellungen über den Regulationsmechanismus von ACTH diskutieren:Im Hypothalamus nehmen wir zwei autonome Regulationszentren an, die für die Sekretion von ACTH verantwortlich sind. Beide werden durch Steroide gebremst. Das eine für die Bildung von CRF verantwortliche Zentrum reagiert sofort auf jede Änderung im peripheren Steroidblutspiegel und reguliert die aktuelle ACTH-Sekretion. Das andere für die Tagesrhythmik verantwortliche Zentrum reagiert nur langsam und versucht, bei allen Ruhe- und Unterfunktionszuständen der NNR auf tonische Art die Sekretion von ACTH und Cortisol anzuregen und zu erhalten.Bei spontanen oder therapeutischen Erhöhungen des peripheren Steroidblutspiegels ist dieses Zentrum jedoch völlig blockiert und die Rhythmik nicht mehr nachweisbar.AbstractIn a recently published paper we were able to demonstrate a reproducable diurnal rhythm in ACTH and cortisol secretion in metabolically normal persons only if these patients were kept under resting conditions in the hospital. This diurnal variation was also present in all cases with decreased blood steroid levels regardless of blood ACTH levels, e. g. in subtotal adrenalectomized Cushings patients. The rhythm, however, was absent in all cases with elevated blood steroid levels induced either spontaneously or therapeutically.From these results we would like to propose the following concept: There may exist two autonomous hypothalamic receptor sites controlling the release of ACTH. Both are responsive to the feedback of corticosteroids. In the case of CRF receptors, steroids are quickly active and regulate rapid responses. In the case of the center controlling rhythmic secretion of ACTH, responses are slower, and regulate in a more tonic fashion the secretion of ACTH. Under all conditions where blood steroids are high (exogenous administration and Cushings syndrome), however, this special hypothalamic center is blocked or inactive.

Zur Bedeutung einer isocalorischen stärke- oder rohrzuckerreichen Nahrung auf die Insulinsekretion und Glucoseassimilation

SummaryIncrease of diabetes mellitus and obesity following high caloric intake has shown to be an alarming symptom of our affluent society. Similar effects, however, can be mimicked by a dietary change from starch to sucrose-rich food without increasing caloric intake. Yet studies regarding this phenomenon have resulted in conflicting conclusions. The present experiments were therefore designed to gather more data on this subject, by applying an isocaloric starch or sucrose-rich diet in rats. Their effects on blood sugar and serum insulin should be examined in fasting and postprandial state and following I.V.G.T.T. In addition, separate parts of the upper gastro-intestinal tract were loaded with glucose.After sucrose feeding there is marked hyperinsulinemia following oral or intravenous tolerance tests. The glucose disappearance rate is only increased following I.V.G.T.T. Peroral and duodenal glucose load, however, decrease the disappearance rate.There seems to be good evidence that prolonged sucrose feeding in rats has a direct insulinotropic effect. In addition, some as yet unknown factor in the duodenal mucosa might be activated, contributing efficiently to hyperinsulinemia and possibly hyperglucagonemia.ZusammenfassungWidersprüchliche Befunde in der Literatur ließen bisher keine Klarheit zu, inwieweit verschiedene Kohlenhydratformen einen unterschiedlichen Einfluß auf die Glucoseassimilation und Insulinsekretion haben. Bei Anwendung einer standardisierten isocalorischen Rohrzucker- bzw. Reisstärkediät wurden deshalb bei Ratten Glucosebelastungen durchgeführt und Blutzucker sowie Seruminsulin gemessen.Nach Rohrzuckerfütterung entsteht ein Hyperinsulinismus, der postprandial, besonders aber bei i.v. und peroraler Glucosegabe deutlich wird. Die Glucoseassimilation ist jedoch nur nach i.v. Belastung beschleunigt. Nach peroraler Glucosegabe besteht trotz Hyperinsulinismus ein verzögerter Schwund der Blutglucose. Dies tritt besonders deutlich bei einer Glucosebelastung des abgebundenen Duodenums hervor.Aus den vorliegenden Befunden muß eine gesteigerte insulinotrope Wirkung, eine beschleunigte Resorption aus dem Duodenum sowie ein durch Rohrzucker induzierbarer Duodenalfaktor als Ursache de gesteigerten Insulinsekretion nach Rohrzucker angenommen werden. Die verminderte Glucoseassimilation nach peroraler Belastung ist wahrscheinlich durch eine gesteigerte Glucagonsekretion bedingt.

Über die Einwirkung von Thyreocalcitonin auf die Phosphaturie

ZusammenfassungThyreocalcitonin in Schilddrüsenextrakten führte nach 30 min beim Hund, nach 45 min bei der Ratte zum Abfall des Serumcalciums. Die am Serum-Ca der intakten Ratte maximal wirksame Thyreocalcitonindosis steigerte die Radiophosphaturie der parathyreoidektomierten Ratte mäßig stark, aber statistisch signifikant. Dagegen führte die gleichzeitige Gabe von Thyreocalcitonin und PTH zu einer markanten Verminderung des PTH-Effektes. Trijodthyronin beeinflußte des phosphaturische System nicht. Möglicherweise hemmt Thyreocalcitonin kompetitiv den Angriff des PTH an der Niere; die Spezifität des phosphaturischen Thyreocalcitonineffektes ist noch nicht geklärt. Addendum. DurchRobinson et al. (1966) wurde jetzt eine Steigerung der Phosphatausscheidung unter Thyreocalcitonin beschrieben, deren Wirkungsort im Tubulusapparat vermutet wird. Die Autoren stellen mit ihren Befunden den diagnostischen Wert von Phosphaturie-Tests bei der Differentialdiagnose zwischen Hyperparathyreoidismus und Hypercalciämien anderer Ursachen (mit konsekutiver Thyreocalcitonin-Mehrsekretion?) in Frage. Unsere Ergebnisse sprechen dafür, daß die Thyreocalcitoninphosphaturie nicht sehr stark ist und höchstens an der parathormonfreien Niere zum Ausdruck kommt, daß PTH dagegen durch den Wirkstoff gehemmt wird.SummaryThyrocalcitonin extracted from the thyroid glands of the hog caused a fall in serum calcium in the dog within 30 min, in the rat within 45 min, respectively. The most effective dose of thyrocalcitonin on the serum calcium of the intact rat showed a small increase in radiophosphaturia of the parathyroidectomized rat which was statistically significant. When thyrocalcitonin and PTH were injected simultaneously a decrease in the effect of parathyroid hormone on phosphaturia was observed. Triiodthyronine did not influence the phosphaturic system. Perhaps thyrocalcitonin inhibits competitively the activity of PTH on the kidney tubules. So far the phosphaturic effect of thyrocalcitonin has not been defined in terms of specificity.

The first experimental diabetes mellitus

SummaryIn the history of diabetes research, surgically induced experimental diabetes is usually associated with the names of Minkowski and von Mering on the basis of their investigations in 1889. However, temporary diabetes mellitus had already been induced 200 years previously by Johann Conrad Brunner (1653–1727) in an experiment in dogs. According to present-day knowledge, this temporary diabetes mellitus must be ascribed to subtotal pancreatectomy and reversible traumatic damage to the remaining endocrine pancreas. The brilliant experimenter Brunner did not associate the symptoms he produced with diabetes. Diabetes research would possibly have taken a different course had he done so.

Islet Cell Antigens: Extraction Studies and ELISA Analysis

Whole human and bovine pancreases were extracted in 20 mM Tris-HCI buffer without detergents and fractionated by high-speed centrifugation. The 80,000 × g supernatant was used to coat microtiter plates at a concentration of 5 μg protein/ml in phosphate-buffered saline. This solid-phase ELISA system was used for the detection of islet cell antigens defined by a series of monoclonal islet cell antibodies (HISL-1, -4, -5, -8, -14, and -19 and 4F2, 3G5, and A2B5). Both glycoprotein and glycolipid islet cell antigens in the total pancreatic extracts were detected by the monoclonal islet cell antibody in the ELISA system, indicating that epitope preservation had occurred during the extraction procedure. There was a good correlation between islet cell antigen quantitated by the ELISA system and the corresponding islet immunohistochemical reaction. Studies along these lines have the potential to facilitate the design of large-scale protocols for the purification of diabetes-related islet cell antigens to homogeneity.