G. Garbe

Beziehungen zwischen Histamingehalt und Aktivität der Histidindecarboxylase im Bereich von Hautverletzungen

SummaryHistamine content and histidine-decarboxylase-activity were determined in human and guinea pig skin two minutes to 48 hours following injury. The guinea pig experiments showed in injured and uninjured skin a periodic increase of free tissue histamine, with peaks between the first and second, and 24th and 48th hour. Phasic changes between excess and deficiency of histamine content and HDC-activity were observed in injured and uninjured skin. These changes, however, seem to be different in cases of sharp or blunt force injury.These differences indicate that the evaluation of histamine and HDC-activity is possible on fresh human autopsy material. A definite relationship between histamine or HDC-content and time of survival could not be established so far because of the small number of experiments. Negative histamine values and increased HDC-activity, however, appear to indicate a survival time of less than one hour. The different values show significant negative correlations between histamine content and HDC-activity: increased histamine production seems to be conditioned by a histamine deficiency, and an excess of histamine content seems to be followed by a decreased HDC-activity.We assume, that these observations made in guinea pigs and especially in autopsy material, may be interpreted as a feed-back-mechanism in histamine metabolism.ZusammenfassungIm Tierversuch (Meerschweinchen) und an menschlichem Sektions-material wurden der Histamingehalt und die Aktivität der Histidindecarboxylase in Hautverletzungen verschiedenen Alters zwischen 2 min und 48 Std untersucht. Im Tierversuch fanden sich periodische Zunahmen des freien Gewebshistamins und der extrahierbaren HDC mit Maxima um die 1.–2. und die 24.–48. Std sowohl im Wundrand als auch in entfernten Hautarealen mit korrespondierender Tendenz der Ausgangswerte.Die beim Vergleich der Werte zwischen Wundrand und Kontrollhaut gefundenen Differenzen zeigten ebenfalls ein phasenhaftes Verhalten mit einem Wechsel von Überschuß und Defizit sowohl des Histamins wie der HDC im Wundrand. Hinsichtlich der zeitlichen Abfolge scheinen zwischen scharfen und stumpfen Verletzungen Unterschiede vorzuliegen.Wie die brauchbaren Differenzbestimmungen zeigen, sind auch an menschlichem Sektions-material in der frühen Leichenzeit Aussagen über Histamingehalt und HDC-Aktivität möglich. Zeitliche Rückschlüsse im Zusammenhang mit der forensischen Wundaltersbestimmung erscheinen nach dem bisher untersuchten geringen Material noch nicht genügend gesichert; bei negativer Histaminbilanz und hoher HDC-Aktivität ist zu vermuten, daß eine Überlebenszeit von unter einer Stunde vorliegt.Die Differenzwerte lassen aber eine signifikante, negative Korrelation zwischen Histamingehalt und HDC-Aktivität erkennen: ein Histamindefizit im Wundrand bedingt gesteigerte Histaminbildungskapazität, ein Histaminüberschuß des Wundgewebes gegenüber der unverletzten Haut ist mit verminderter HDC-Aktivität verbunden. Wir meinen, daß der regelmäßige Nachweis dieser Verknüpfung in unserem Material, sowohl im Tierversuch als auch insbesondere in der menschlichen Haut, geeignet ist, einen Feed-back-Mechanismus im Histaminstoffwechsel der posttraumatischen Frühphase wahrscheinlich zu machen.

Der Einfluß von Blutverlust und Alkohol auf die frühen Wundreaktionen

The influence of loss of blood and alcohol intoxication on wound reactions in the first 12 hours after incisions into the skin of the back of guinea pigs was examined. As the most important result we found differences in the cellular and zymohistochemical reactions: while begin and progression of the dermal leucocytosis were not influenced, the parallel running activation of different structure bound enzymes was significantly delayed and decreased. Considering the first result and the haematogenous origin of the leucocytes there is reason to believe that in the hierarchy of the biological control circuit-at least in guinea pigs-the local reflex hyperaemia of the wound area certainly is primary to the dermal vasoconstriction during collapse. The animals with haemorrhagic shock showed a retardation in the liberation of histamine and serotonin. This decrease of the local mediators of the stromae dissociation is considered the reason of the impaired initial enzyme activities in the mesenchymal tissue.SummaryThe influence of loss of blood and alcohol intoxication on wound reactions in the first 12 hours after incisions into the skin of the back of guinea pigs was examined. As the most important result we found differences in the cellular and zymohistochemical reactions: while begin and progression of the dermal leucocytosis were not influenced, the parallel running activation of different structure bound enzymes was significantly delayed and decreased.Considering the first result and the haematogenous origin of the leucocytes there is reason to believe that in the hierarchy of the biological control circuit — at least in guinea pigs — the local reflex hyperaemia of the wound area certainly is primary to the dermal vasoconstriction during collapse.The animals with haemorrhagic shock showed a retardation in the liberation of histamine and serotonin. This decrease of the local mediators of the stromae dissociation is considered the reason of the impaired initial enzyme activities in the mesenchymal tissue.ZusammenfassungUntersucht wurde der Einfluß von Blutverlust und Alkoholintoxikation auf die Wundreaktionen in der 1.–12. Stunde nach Schnittverletzung in der Rückenhaut des Meerschweinchens. Als wichtigstes Ergebnis fand sich ein unterschiedliches Verhalten der zellulären und der ferment-histochemischen Reaktion: Während Beginn und zeitliche Progredienz der Wundleukozytose nicht beeinflußt wurden, fand sich die parallel verlaufende Aktivierung verschiedener strukturgebundener Enzyme signifikant verzögert und abgeschwächt. Angesichts der hämatogenen Abkunft der Infiltratzellen spricht der erstere Befund für die Vermutung, daß die lokalreflektorische Hyperaemie des Wundgebiets in der Hierarchie der biologischen Regelkreise gegenüber der kollapsgesteuerten dermalen Vasokonstriktion, jedenfalls beim Meerschweinchen, eine gesicherte Praeferenz genießt. Bei der Entblutungsreihe wurde eine Verzögerung der Freisetzung von Histamin und Serotonin festgestellt. Die Präsenzminderung der lokalen Mediatoren der Grundsubstanzentmischung wird als Ursache einer verschlechterten Ausgangslage fur Enzymaktivierungen im mesenchymalen Bereich angesehen.

Untersuchungen zur Morphologie und Biochemie der Wundheilung bei Leberschnittverletzungen

SummaryThe early phase of wound repair after liver incisions was investigated by histological, enzyme-histochemical, and biochemical methods in guinea pigs. There are considerable differences in cellular and histochemical reactions in comparison to incisions of the skin:1. The rapid leukocytic reaction showed little change during the observation interval (48 h). In short survival times epithelial cells show signs of hypoxidosis and loss of glycogen at the edge of an incision. Proliferation of organ-specific and mesenchymal cells was observed after more than 24 h.2. Alterations of the investigated enzymes in the traumatic area are important diagnostic parameters in the early stages of wound healing.3. In the early 12 h after injury distinct increase of histamine was observed, while serotonin was noticed to decrease.4. Therefore, the determination of wound age in the early wound reactions after injuries of the liver should include enzymehistochemical methods.ZusammenfassungEs wird über tierexperimentelle Untersuchungen berichtet, die sich unter Einbeziehung histologischer, enzymhistochemischer und biochemischer Methoden mit den frühen Reparationsvorgängen nach Leberschnittverletzungen beschäftigen. Die reaktiven Veränderungen auf zellulärer und histochemischer Ebene zeigen gegenüber den an Hautverletzungen bekannten Verläufen z. T. erhebliche Unterschiede:1. Die Gewebsleukozytose war für die Bestimmung des Wundalters weniger geeignet, da die frühzeitig nachweisbare leukozytäre Reaktion sich im weiteren Verlauf nur unwesentlich änderte. Bei den kurzen Überlebenszeiten zeigten die Leberepithelien in der Umgebung der Schnittverletzung Hypoxidosezeichen und Glykogenverlust. Andere histomorphologische Veränderungen traten erst nach 24 h auf, so die Proliferation von organspezifischen und mesenchymalen Zellen.2. Die mit histochemischen Methoden nachweisbaren Aktivitätsveränderungen der Enzyme im Verletzungsbereich lieferten insbesondere für die frühe Wundphase wichtige diagnostische Parameter.3. In den ersten 12 h fand sich eine deutliche Zunahme des Histamingehaltes im Wundgebiet, der Serotoninspiegel zeigte ein gegenläufiges Verhalten.4. Wir empfehlen daher, zur Schätzung des Wundalters bei Leberverletzungen enzymhistochemische Methoden mit einzubeziehen.

Der Einfluß von Schlafmitteln auf die Entwicklung der morphologischen und biochemischen Wundreaktionen

SummaryThe influence of hypnotics (barbital und carbromal) on the development of the early wound reactions in mechanically injured skin of guinea pigs was investigated:1) The cellular reactions in incised wounds were retarded after moderate intoxication by hypnotics (300 mg/kg barbital; 3 g/kg carbromal). The histomorphological changes in wounds were inhibited by carbromal twice as much as by barbital. The hitherto published investigations had not shown any retardation of the early cellular inflammation by weakening influences such as loss of blood or alcohol without symptoms of shock (Berg et al., 1977) or local disturbances by acids and bases (Kampmann et al., 1978).2) A moderate delay of the activity of structure bound enzymes was found in barbital intoxication, a stronger restriction under the influence of carbromal.3) After barbital intoxication significant elevation of histamine or serotonin in wounds was not seen. Under the influence of carbromal there was also no increase of histamine but an increase of serotonin.Thus, although the cellular reactions seem to be the most reliable indicator among the methods for the determination of wound age under devitalizing influences, their value is reduced in cases of intoxications by hypnotics needing treatment. Possible pathophysiological connections of the alterations of morphological und biochemical wound reaction with shock are discussed.ZusammenfassungDer Einfluß von Schlafmitteln (Barbital und Carbromal) auf die rechtsmedizinisch gängigen Methoden der Wundaltersbestimmung wurde im Tierexperiment überprüft.1) Die zellulären Reaktionen im Wundgebiet (Rückenschnittverletzung am Meerschweinchen) werden durch mittelschwere Schlafmittelintoxikationen gehemmt. Die histomorphologischen Wundreaktionen sind unter Carbromal etwa doppelt so stark wie unter Barbital beeinträchtigt.2) Fermenthistochemisch fand sich durchgängig eine mäßige Verzögerung der Aktivitätssteigerungen bei Barbitalvergiftung, eine stärkere Reaktionsminderung unter Carbromaleinfluß.3) Nach Barbitalvergiftungen traten signifikante Erhöhungen des Histamin-bzw. Serotoningehaltes im Wundgebiet nicht mehr auf. Unter Carbromaleinfluß fand sich ebenfalls kein erhöhter Histamingehalt, aber ein gegenüber der Kontrollgruppe vermehrter Serotoningehalt im Wundrand.Die zellulären Reaktionen sind danach unter vitalitätsmindernden Einflüssen wohl als zuverlässigster Indikator der Wundaltersbestimmung anzusehen; auch sie dürften jedoch durch klinisch behandlungsbedürftige Schlafmittelintoxikationen erheblich beeinträchtigt werden.Mögliche pathophysiologische Zusammenhänge der Alteration morphologischer und biochemischer Wundreaktionen mit dem Schockgeschehen im allgemeinen werden diskutiert.

Die Bedeutung topischer Differenzen und kadaveröser Veränderungen der Histamin- und Serotoninwerte für die Wundaltersbestimmung im Tierversuch

Even when the extraction method of Fazekas for the determination of the so-called free histamine and serotonin is used, different dorsal skin areas of laboratory animals show certain differences in the amine content, which reach higher values for histamine than for 5-HT. 1) Related to the animal collective, no differences in the mean values of the 5-HT and histamine content between the right and left side of damaged dorsal skin of guinea pigs resulted, although in single cases remarkable differences (up to 1.26 microgram/g) were found. Descending from nuchal to caudal a decrease of the amine content--less in case of 5-HT, more in case of histamine--is noticed. The observed topical differences possibly depend on the continous moulting of the animals. 2) From these analytical data a method for statistical prediction is derived, which allows to state, when and with which probability a single difference value exceeds the normal variance. Applied to the comparative measurements wounded skin/control skin it is thus made possible to test the validity of the findings obtained in practical cases. 3) Postmortal changes of the amine content of the wounded as well as the normal skin are not detectable for the 5-HT, while in the case of histamine solely the values of the damaged skin first show a decrease (24 h p.m.), followed by an increase (48 h p.m., bacterial neogenesis?).SummaryEven when the extraction method of Fazekas for the determination of the so-called free histamine and serotonin is used, different dorsal skin areas of laboratory animals show certain differences in the amine content, which reach higher values for histamine than for 5-HT.1) Related to the animal collective, no differences in the mean values of the 5-HT and histamine content between the right and left side of damaged dorsal skin of guinea pigs resulted, although in single cases remarkable differences (up to 1.26 μg/g) were found. Descending from nuchal to caudal a decrease of the amine content — less in case of 5-HT, more in case of histamine — is noticed. The observed topical differences possibly depend on the continous moulting of the animals.2) From these analytical data a method for statistical prediction is derived, which allows to state, when and with which probability a single difference value exceeds the normal variance. Applied to the comparative measurements wounded skin/ control skin it is thus made possible to test the validity of the findings obtained in practical cases.3) Postmortal changes of the amine content of the wounded as well as the normal skin are not detectable for the 5-HT, while in the case of histamine solely the values of the damaged skin first show a decrease (24 h p.m.), followed by an increase (48 h p.m., bacterial neogenesis?).ZusammenfassungVerschiedene Areale der Rückenhaut von Versuchstieren zeigen auch bei der Anwendung der Extraktionsmethode von Fazekas zum Nachweis des sog. freien Histamins und Serotonins gewisse Differenzen des Amingehaltes, die für Histamin hohere Werte erreichen als für 5-HT.1) Bezogen auf das Tierkollektiv ergaben sichin derunverletzten Meerschweinchenrückenhaut im Mittel zwischen rechter und linker Rückenseite keine Unterschiede im 5-HT-bzw. Histamingehalt, obwohl im Einzelfall beträ chtliche Unterschiede (bis 1,26 μg/g) gemessen wurden. Absteigend von nuchal nach caudal macht sich beim 5-HT weniger, beim Histamin deutlicher eine Abnahme des Amingehaltes bemerkbar. Die festgestellten topischen Differenzen hängen moglicherweise mit der kontinuierlichen Streumauserung der Tiere zusammen.2) Aus diesem Zahlenmaterial wird eine Methode zur statistischen Voraussage abgeleitet, die es festzulegen gestattet, wann und mit welcher Wahrscheinlichkeit ein einzelner Differenzwert den normalen Streubereich verläßt. Angewandt auf die Differenzmessung Wundhaut / Vergleichshaut wird es somit möglich, die im praktischen Fall erhobenen Befunde einer Validitätsprüfung zu unterziehen.3) Eine postmortale Veränderung des Amingehaltes der verletzten wie unverletzten Haut ist beim 5-HT nicht nachweisbar, während beim Histamin nur die Werte in der verletzten Haut zuerst eine Abnahme (24 h p.m.), dann eine Zunahme (48 h p.m., bakterielle Beubildung?) zeigen.

Histaminspiegel und Lungenmastzellen bei Tod durch Verblutung

SummaryThe continuous determination of the plasma histamine level during fractionated exsanguination of guinea pigs over a period of 40–60 min showed that considerable amounts of histamine are released in blood plasma in 1 or 2 waves. Accordingly, a reduction of the histamine content and the number of mast cells in the lung was observed, together with the development of disstorage forms to a degree comparable with the findings in anaphylatoxic shock. In man, too, after death by bleeding the number of mast cells in the perivascular connective tissue of the lungs was found to be less than with other causes of death with short agony.ZusammenfassungDie fortlaufende Bestimmung des Plasmahistaminspiegels bei fraktionierter Entblutung von Meerschweinchen über 40–60 min ergab, daß hierbei in 1 bis 2 Wellen erhebliche Histaminmengen im Blutplasma erscheinen. Parallel hierzu fand sich eine Reduktion des Histamingehaltes und der Mastzellzahl in der Lunge, verbunden mit der Entwicklung von Entspeicherungsformen in einem den Befunden beim Anaphylatoxinschock vergleichbaren Ausmaß. Auch beim Verblutungstod des Menschen fand sich im perivasculären Bindegewebe der Lungen eine geringere Mastzelldichte als bei anderen Todesarten mit kurzer Agonie.

[The influence of acids and bases on the development of morphological and biochemical wound reactions (author's transl)].

Summary1) The influence of acids and bases on the development of the early wound reactions in the intact and the mechanically injured skin of guinea pigs was investigated. The cellular and the enzymohistochemical reactions showed to be different: the tissue leucocytosis after mechanical trauma is less restrained by chemical effects than the reactive increase of enzymic activity in the border of wounds, which proved to be affected by acids more than by bases. Changes in activity of structure bound enzymes could not be demonstrated in the skin after mere action of acids and bases, but only after mechanical trauma. The cellular reaction is in the border of the base necrosis more compact, in case of the acid necrosis broader and more diffuse. Characteristic changes in the nucleus were preferentially found after basic reaction.2) In the mechanically unhurt skin a significant excess of histamine was found after the action of acids, while the liberation of serotonin was distinctly decreased. After incision and addition of acid the histamine level was decreased and the serotonin concentration significantly increased. After exposition of guinea pig skin to chemicals, the concentrations of the so-called tissue hormones showed a contrary course.3) After postmortal incision and following cauterization a distinct increase of histamine was found in the wound area. Generally the excess of free histamine in comparison to the unhurt skin is considered to be a vital reaction. But because degranulation of mast cells and liberation of histamine can also be caused by chemical influence in the postmortal period, a critical interpretation in cases of skin exposition to acids or bases is necessary.Zusammenfassung1) Untersucht wurde der Einfluß von Säure und Lauge auf die Entwicklung der frühen Wundreaktionen an der intakten und der mechanisch verletzten Meerschweinchenhaut. Die zellulären und fermenthistochemischen Reaktionen zeigten hierbei ein unterschiedliches Verhalten: Die Gewebsleukozytose nach mechanischer Hautverletzung wird durch chemische Einflüsse weniger behindert als die reaktive Aktivitätssteigerung der Enzyme im Wundrand, welche sich durch Säure stärker und durch Lauge weniger beeinträchtigt zeigte. Aktivitätsveränderungen strukturgebundener Enzyme waren nach alleiniger Säure- und Laugenwirkung in der Haut nicht nachzuweisen, sondern praktisch nur nach mechanischen Verletzungen. Die zelluläre Reaktion entwickelt sich am Rande der Laugen-Nekrose stärker verdichtet, bei der Säure-Nekrose breiter und mehr diffus. Charakteristische Kernveränderungen fanden sich bei der Laugenwirkung stärker ausgeprägt.2) An der mechanisch unverletzten Haut fanden sich nach Säureeinwirkung signifikante Histaminüberschüsse, während die Serotoninfreisetzung deutlich abgeschwächt war. In der Schnitt-Säure-Gruppe ergab sich eine Verminderung des Histamingehaltes und eine signifikante Zunahme des Serotonins. Das Verhalten der sog. freien Gewebshormone nach Einwirkung chemischer Mittel auf die Meerschweinchenhaut ist zum Teil gegenläufig.3) Bei postmortaler Schnittverletzung und anschließender Verätzung fand sich ein deutlicher Histaminanstieg im Wundgebiet. Bekanntlich gilt der Überschuß an freiem Histamin gegenüber der unverletzten Vergleichshaut als Vitalreaktion. Da es auch postmortal durch chemische Einflusse zu einer Entspeicherung der Mastzellen und damit zur Freisetzung von Histamin kommen kann, ist bei Hautverätzungen eine vorsichtigere Interpretation angebracht.1) The influence of acids and bases on the development of the early wound reactions in the intact and the mechanically injured skin of guinea pigs was investigated. The cellular and the enzymohistochemical reactions showed to be different: the tissue leucocytosis after mechanical trauma is less restrained by chemical effects than the reactive increase of enzymic activity in the border of wounds, which proved to be affected by acids more than by bases. Changes in activity of structure bound enzymes could not be demonstrated in the skin after mere action of acids and bases, but only after mechanical trauma. The cellular reaction is in the border of the base necrosis more compact, in case of the acid necrosis broader and more diffuse. Characteristic changes in the nucleus were preferentially found after basic reaction. 2) In the mechanically unhurt skin a significant excess of histamine was found after the action of acids, while the liberation of serotonin was distinctly decreased. After incision and addition of acid the histamine level was decreased and the serotonin concentration significantly increased. After exposition of guinea pig skin to chemicals, the concentrations of the so-called tissue hormones showed a contrary course. 3) After postmortal incision and following cauterization a distinct increase of histamine was found in the wound area. Generally the excess of free histamine in comparison to the unhurt skin is considered to be a vital reaction. But because degranulation of mast cells and liberation of histamine can also be caused by chemical influence in the postmortal period, a critical interpretation in cases of skin exposition to acids or bases is necessary.

Die Wirkung von Äthanol und Antabus-Alkohol-Reaktion auf den Histamin- und Mastzellgehalt der Lunge

SummaryAlcohol — orally given in concentrations from 1 to 4 g/kg body-weight — leads to a reduction of mast cells in the guinea pig lung. At the same time a minor decrease of histamine concentration was observed. The incompatibility reaction with alcohol after disulfiram intake (DAR) shows an additional degranulation oft mast cells of the lungs and decrease of histamine-content. So far, there seems little difference between the influence of disulfiram alone and the DAR. Besides thrombocytes and basophile leucocytes, the mast cells of the lung are responsible for the release of histamine and serotonine during higher alcohol concentrations and alcohol-disulfiram-reactions. We think that the intolerance phenomena of humans after alcohol — f. e. in form of flush-reaction — is at least partly related to the concomitant influence oft mast cell-substances.ZusammenfassungOrale Verabreichung von Alkohol in einer Dosierung von 1 bis 4 g/kg führt beim Meerschweinchen zu einer dosisabhängigen Reduktion der Mastzellzahl in der Lunge; gleichzeitig kommt es zu einer Abnahme des Lungenhistamingehaltes. Die nach Disulfiram-Vorbereitung durch Alkohol ausgelöste Unverträglichkeitsreaktion (DAR) führt zu einer zusätzlichen Entspeicherung von Lungenmastzellen und Verminderung des Histaminspiegels in der Lunge. Die Unterschiede zwischen den Auswirkungen von Disulfiram allein und der DAR sind nicht so eindeutig. Als Quelle der Histamin- und Serotonin-Liberation unter dem Einfluß höherer Alkoholdosen und im Verlauf der DAR kommt danach neben Thrombozyten und Blut-Basophilen besonders auch der Mastzellspeicher des Lungengewebes infrage. Wir halten es für nicht unwahrscheinlich, daß auch beim Menschen Intoleranzerscheinungen nach Alkoholgenuß, die ja auch außerhalb der DAR vielfach mit flushartigen Symptomen verbunden sind, wenigstens teilweise auf die Mitwirkung mastocytogener Mediatoren zurückgehen.