Hartmut Pilz

Biochemische und vergleichende histochemische Untersuchungen in umschriebenen Gebieten des Gehirns bei Fällen von adulter und infantiler metachromatischer Leukodystrophie

ZusammenfassungMit Hilfe einer neuen Ultramikromethode wurden in 5–15 mg Hirngewebe (Feuchtgewicht) quantitativ bestimmt: die Cerebroside vom Cerebron-und Kerasintyp, die beiden entsprechenden Cerebrosidschwefelsäureester (Sulfatide), das C18- und C24-Sphingomyelin und-hier methodisch genau beschrieben—Cholesterin.Die Gewebsproben stammten aus der weißen Hirnsubstanz zweier Fälle von metachromatischer Leukodystrophie (m. L.) im Erwachsenenalter mit verschiedener Verlaufsdauer, eines infantilen Falles und entsprechender Normalgehirne. Die genannten Lipoide wurden in Gebieten ohne histologisch nachweisbaren Markzerfall (Kleinhirnmark der adulten Fälle), mit histologisch nur gering ausgeprägter Entmarkung (U-Fasergebiet) und stark zerfallenen Gebieten (Großhirnmark) bestimmt.Es ergab sich, daß nach den klassischen Färbemethoden (Weigert; Schroeder) intakt erscheinendes Mark in Gehirnen von Fällen mit m. L. deutliche Lipoidveränderungen im Sinne eines Abbaus aufweist. (Abnahme der Cerebroside, des C24-Sphingomyelins und des Cholesterins).Durch Vergleich histochemischer und biochemischer Untersuchungen wurden die Beziehungen zwischen der Mengenverteilung der histochemisch darstellbaren Sulfatide im Gewebe und ihrem Absolutgehalt geklärt.Die biochemischen Untersuchungsergebnisse machen wahrscheinlich, daß die Speicherung der sauren Sulfatide die Ursache für den Markzerfall ist.Alle quantitativen Unterschiede im Sphingolipoidabbau bei dem durch die m. L. verursachten Markzerfall gegenüber Markzerfallprozessen anderer Genese lassen sich zwanglos deuten, wenn man als primäre Ursache einen genetisch bedingten Defekt des Enzyms Cerebrosidsulfatase annimmt. Die Schwere des Defekts könnte bestimmen, zu welchem Zeitpunkt die Krankheit in Erscheinung tritt (infantile, juvenile, adulte Form).SummaryBy means of a new ultramicro method, in 5–15 mg of brain tissue (wet weight) the following were determined quantitatively: the cerebrosides of the phrenosine and cerasine type, both the corresponding cerebroside sulphuric acid esters (sulphatides), the C18- and C24-sphingomyelins and, here methodically exactly described, cholesterol.The tissue samples were taken from the white matter of two adult cases of metachromatic leucodystrophy (m. l.) of various duration, of one infantile case as well as of normal brains. The respective lipids were determined in areas without histological manifestation of demyelination (cerebellar white matter of the adult cases), in areas of only slight histologically demonstrable demyelination (U-fibers) and in strongly damaged regions (cerebral white matter).It became apparent, as seen by using the classical staining methods (Weigert; Schroeder) that in brains of cases with m. l. seemingly normal white matter showed clear changes of the lipids in the sense of degradation (reduction of cerebrosides, of C24-sphingomyelin and of cholesterol).By comparing histochemical and biochemical investigations, the relationship between the amount of the histochemically demonstrated sulphatides and the actual content was elucidated.The results of the biochemical investigation make it reasonable that demyelination occurs due to the storage of acid sulphatides.All the quantitative differences in the degradation of sphingolipids between m. l. on the one hand and the other types of demyelinating processes on the other hand, may be interpreted if a genetic defect of the enzyme cerebroside sulphatase is postulated as the primary cause. The intensity of the defect could be responsible for the time of onset of the disease (infantile, juvenile, adult type).

Über metachromatische Leukodystrophie

ZusammenfassungEs wird ein Fall metachromatischer Leukodystrophie beim Erwachsenen mitgeteilt. Es handelt sich um eine 32 1/2 Jahre alt gewordene Frau, die im Alter von 28 Jahren mit Konzentrationsmangel und einer zunehmenden Schwäche im rechten Bein erkrankte. In der Folgezeit kam es zu Blasenmastdarmstörungen und erheblichem intellektuellem Abbau. Nach vierjähriger Krankheitsdauer erlag die körperlich stark reduzierte Patientin einer Bronchopneumonie.Die neuropathologische Untersuchung ergibt das typische Bild der Sklerosierung und Entmarkung beider Großhirnhemisphärenmarklager mit Verschonung der U-Fasern. Das histologische Bild wird beherrscht durch das massenhafte Auftreten von Sulfatidgranula hauptsächlich innerhalb von Körnchenzellen. Die biochemischen Grundlagen der Erkrankung werden diskutiert.

Die Sphingolipoidveränderungen bei der Leukodystrophie Typ Krabbe im Vergleich zum akuten und chronischen sudanophilen Markzerfall

ZusammenfassungIm Gesamtlipoidextrakt aus 5–40 mg Hirngewebe (Feuchtgewicht) wurden die Cerebroside vom Kerasin- und Cerebrontyp, die Cerebrosid-Schwefelsäureester (Sulfatide) vom Kerasin- und Cerebrontyp, das C18- und C24-Sphingomyelin, das freie und gegebenenfalls veresterte Cholesterin mit einer neuen Ultramikromethode quantitativ bestimmt.Es wurden Gehirnstücke der weißen Substanz eines beginnenden Falles und dreier ausgeprägter Fälle von Leukodystrophie Typ Krabbe im Kindesalter, je eines Falles von akuter und chronischer disseminierter Encephalomyelitis, von sudanophiler diffuser Sklerose (orthochromatische Leukodystrophie) sowie entsprechende normale Vergleichsfälle untersucht.Alle sudanophilen Markzerfallsprozesse zeigen das gleiche Abbauschema der Lipoide, das je nach Verlaufsform im Ausmaß variiert. Dabei werden die Cerebroside und Sulfatide vom Kerasintyp schneller abgebaut als diejenigen vom Cerebrontyp. Das Gegenteil trifft beim Makzerfall durch die Leukodystrophie Typ Krabbe zu. Hier werden die Cerebroside und ihre Schwefelsäureester vom Cerebrontyp schneller abgebaut als diejenigen vom Kerasintyp.Ob dieser Umkehr im Abbau eine ätiologische Bedeutung bei der Krabbeschen Erkrankung zukommt, ist ungewiß, scheint aber unwahrscheinlich. Unter Berücksichtigung aller bisherigen Kenntnisse über die Natur von Lipoidosen im zentralen Nervensystem geben die hier durchgeführten differenzierten Untersuchungen der Lipoide keinen Hinweis für eine primäre, durch einen Enzymdefekt bedingte Störung des (Sphingo-) Lipoidstoffwechsels bei der Leukodystrophie vom Typ Krabbe, wie vielfach angenommen wird.SummaryUsing a new ultramicro-method in the total lipid extract of 5–40 mg brain tissue samples (wet weight) cerebrosides of kerasin- and cerebron-type, cerebrosidesulphuric acid ester (sulphatides) of kerasin- and cerebron-type, C18- as well as C24-sphingomyeline, free and esterified cholesterol were quantitatively examined.Brain specimens of the white matter of one early and three distinct cases of infantile leukodystrophy of Krabbes type, one case each of acute and chronic disseminated encephalomyelitis and of sudanophilic diffuse sclerosis (orthochromatic leukodystrophy) as well as of corresponding normal cases as controls were examined.Sudanophilic demyelinating processes show the same type of lipid degradation, varying in extensity, depending on the type of course. Cerebrosides and sulphatides of kerasin-type are more rapidly degradated than those of cerebron-type. On the contrary in the case of myelin destruction in the leukodystrophy of Krabbes type, cerebrosides and cerebroside-sulphuric acid esters of cerebron-type are more rapidly degradated than those of kerasin-type.It is uncertain, whether this inversal type of degradation in Krabbes disease is of etiologic significance; however, this seems unlikely. Considering the facts known so far concerning the nature of cerebral lipidoses the described differentiated investigations of lipids in the leukodystrophy of Krabbes type do not indicate a primary disorder of sphingolipid metabolism caused by an enzymatic defect, as supposed by some authors.

Dünnschichtchromatographische Lipoidmuster vom normalen menschlichen Serum und Liquor cerebrospinalis

Zusammenfassung1. Durch Dünnschichtchromatographie wurden folgende Lipoide quantitativ bestimmt: Colaminkephalin im Serum; Lecithin, Sphingomyelin, Lysolecithin, freies und verestertes Cholesterin im normalen menschlichen Serum und Liquor cerebrospinalis.2. Normalwerte für Erwachsene wurden mitgeteilt. Die Serumwerte eines 3monatigen Säuglings unterschieden sich nicht signifikant von den Erwachsenenwerten.3. Die geringste Streuungsbreite der Werte bei der Untersuchung einer Reihe von Normalpersonen ergab sich beim Bezug auf den Gesamtlipoidextrakt, die Werte wurden auch bezüglich Trockenrückstand und Nativmenge dargestellt. Darüber hinaus wurde der Lipoid-Eiweißquotient ermittelt. Es zeigte sich, daß die Methode auch für Routinebestimmungen geeignet ist.4. Sphingomyelin vom Serum mit niederem Rf-Wert auf der Kieselgelschicht (unteres Sphingomyelin) enthielt vorwiegend C16- und C18-Fettsäuren, das mit höheren Rf-Wert (oberes Sphingomyelin) vorwiegend C22- und C24-Fettsäuren. Im Serum überwog das obere, im Liquor das untere Sphingomyelin.5. Die Untersuchungen ergaben den Hinweis, daß Lysolecithin nativer Bestandteil des menschlichen Serums ist.Summary1. By use thin-layer chromatography the following lipids were quantitatively determined: phosphatidylethanolamine in the serum; lecithin, sphingomyelin, lysolecithin, free and esterified cholesterol in the normal human serum and cerebrospinal fluid.2. The mean values in the serum of a 3-month old infant not significantly differed from those of adults.3. Examination of several healthy people showed, that the smallest fluctuation of lipid values was found in the total lipid extract; the values were also presented as well as in relation to the lyophilized dry subtance or to the native fluid. Besides the lipid-protein quotient was inquired. It has been shown, that the method is suitable for routine determinations.4. Serum sphingomyelin with a lower Rf-value on the thin-layer plate (lower sphingomyelin) principal contained C16- and C18-fatty acids, with higher Rf-value (upper sphingomyelin) C22- and C24-fatty acids. In the serum the upper, in the cerebrospinal fluid the lower sphingomyelin is prevailing.5. A further result of the examination showed, that lysolecithin is a native constituent of the human serum.

Conversion of labelled cerebrosides in adult rabbit brain, local brain necrosis, autolysis series and in brain homogenate

SummaryTetracosanoic-(15,16-3H) acid was used to form lignoceroyl psychosine (kerasin). Emulsion of the labelled sphingolipid was injected directly into the brain of adult rabbits and the resultant metabolic products were examined for radioactivity over a period of 21 days. In six animals the precursor was administered after application of cold on the exposed dura. This procedure was found to be an easy practical method for inducing local brain necrosis which resembled histologically and biochemically sudanophilic myelin breakdown occurring in some demyelinating diseases. Small amounts of the labelled material were used in an autolysis series and in an in-vitro study with brain homogenate.The radiochemical investigation revealed that most of the applied cerebroside remained unchanged. Some radioactivity was found in the ester linked fatty acids (glycerophospholipids and neutral fats), whose chains shortened with time down to acids with chain lengths of C 16 and C 18. Only very small amounts of kerasin were directly converted to sulphatides or via ceramide to sphingomyelin.The suprising finding that the major portion of initially administered linked labelled fatty acid was detectable in neutral fats in undamaged brains after 2 days and the poor degradation of exogeneous applied kerasin was not increased by the intervention of artificially induced macrophages leads to the suggestion that the hydrophobic material was not able to enter oligodendroglia cells which are responsible for the metabolism of myelin cerebrosides.No degradation products were seen in the autolysis series or after incubation with brain homogenate.

Klinische Aspekte zur Bestimmung von Antikonvulsiva im Serum

SummarySerum concentrations of diphenylhydantoin (DPH), phenobarbital (Pb), primidone (Prim), carbamazepine (Cz), phenyl-ethyl-maloneamide (PEMA), and ethosuximide (Sux) were determined simultaneously by gasliquid chromatography (GLC) and results from 502 patients were analyzed. A general preference for prescription of DPH was found. Serum concentration in patients on monotherapy was analyzed according to therapeutic effect and therapeutic ranges for DPH, Pb, and Cz, were estimated. Serum concentrations of DPH tended to be low, and especially in outpatients a minimal concentration was often found, indicating that irregular compliance with the medication regimen was likely. No significant correlation between DPH dose and serum level could be established. Patients with clinical symptoms of intoxication all had a DPH concentration of over 100μMol/l. Treatment with Phenhydan ret. ® resulted in subtherapeutic levels despite high dosage, and this discrepancy was especially extreme in a few patients treated with DPH suppositories. In combination with dipropylacetate (DPA) relatively high DPH levels were encountered.With Pb treatment more patients were within therapeutic range, and there was no difference in average Pb serum levels after Pb and Prim treatment. With Prim therapy Pb concentration amounted to 65% of the total (Prim + Pb + PEMA). Significant correlation between dose and serum levels could only be established for PEMA and the total sum (Prim + Pb + PEMA). Similarly, with Cz therapy, there was no correlation between dose and serum level.These investigations confirm that routine determination of serum levels of anticonvulsant drugs are important for assessing treatment of epileptic patients.ZusammenfassungMittels Gaschromatographie wurden simultan die Serumkonzentrationen von Diphenylhydantoin (DPH), Phenobarbital (Pb), Primidon (Prim), Carbamazepin (Cz), Phenyl-äthyl-Malondiamid (PEMA) und Ethosuximid (Sux) bestimmt und die Ergebnisse von 502 Patienten analysiert. Es fand sich eine gewisse Präferenz für DPH. Bei Patienten mit Monotherapie wurden die Serumkonzentrationen mit dem therapeutischen Erfolg in Beziehung gesetzt und auf diese Weise die therapeutischen Bereiche für DPH, Pb und Cz errechnet.Die Serumkonzentrationen für DPH waren ungewöhnlich niedrig, besonders bei ambulanten Patienten fanden sich Minimalkonzentrationen, die eine unregelmäßige Medikamenteneinnahme wahrscheinlich machen. Eine Korrelation zwischen DPH-Dosis und Serumkonzentration bestand nicht. Patienten mit klinischen Intoxikationssymptomen hatten ausnahmslos Serumkonzentrationen über 100 μMol/l. Die Behandlung mit DPH in der Zubereitung als Phenhydan ret. ® ergab trotz hoher Dosierung subtherapeutische Spiegel. Besonders extrem war die Diskrepanz zwischen Dosis und Spiegel bei zwei Patienten, welche DPH-Suppositorien erhielten. Bei der Kombination von DPH und Dipropylacetat (DPA) wurden verhältnismäßig hohe DPH-Spiegel beobachtet.Unter Pb-Behandlung lagen wesentlich mehr Patienten im therapeutischen Bereich, dabei bestand in der durchschnittlichen Höhe der Spiegel kein Unterschied zwischen Pb- und Prim-Behandlung. Eine Korrelation zwischen Pb-Dosis und Serumkonzentration fand sich nicht. Bei Prim-Behandlung betrug die Pb-Konzentration 65% der Gesamtaktivität. Nach Prim-Einnahme zeigte sich keine Korrelation zur Prim-Serumkonzentration oder zur Pb-Konzentration, aber es bestand eine signifikante Korrelation zur PEMA-Konzentration bzw. zur Gesamtaktivität der Serumprodukte (Summe aus Prim, Pb und PEMA). Auch bei Cz ließ sich keine Korrelation zwischen Dosis und Serumkonzentration feststellen, Intoxikationssymptome wurden nicht beobachtet.Die Untersuchung bestätigt, daß die routinemäßige Analyse der Antikonvulsivaspiegel im Serum eine Rolle für die klinische Anfallsbehandlung spielt.