Hermann Passow

Untersuchungen ber den Kaliumverlust bleivergifteter Menschenerythrocyten

ZusammenfassungUnter dem Einfluß von Blei verlieren Menschenerythrocyten Kalium. Der Kaliumverlust betrifft aber nur dann alle Zellen einer Suspension etwa gleichmäßig, wenn die Bleikonzentration in der Suspension einen gewissen, nicht sehr scharf definierten Wert übersteigt. Bei geringen Bleikonzentrationen gruppieren sich die Geschwindigkeiten, mit denen die einzelnen Zellen ihr Kalium in die Außenlösung abgeben, um zwei anscheinend größenordnungsmäßig voneinander verschiedene Mittelwerte. Es treten in einer Suspension nebeneinander Zellen mit raschem und langsamen Kaliumverlust auf. Die prozentuale Verteilung beider Fraktionen auf die Gesamtzahl der Zellen einer Suspension ist abhängig von der Bleikonzentration und bei festgehaltener Bleikonzentration vomph.Das Ausmaß der Bleiwirkung auf die Kaliumpermeabilität von Menschenerythrocyten hängt ab von der Einwirkungsdauer des Pb auf die Zellmembran. Die bleivergifteten Zellen gewinnen nach einigen Stunden weitgehend die Fähigkeit zurück, die ungleiche Kaliumverteilung zwischen Zellinnerem und Außenlösung aufrechtzuerhalten.Unter dem Einflus von Blei verlieren Menschenerythrocyten Kalium. Der Kaliumverlust betrifft aber nur dann alle Zellen einer Suspension etwa gleichmasig, wenn die Bleikonzentration in der Suspension einen gewissen, nicht sehr scharf definierten Wert ubersteigt. Bei geringen Bleikonzentrationen gruppieren sich die Geschwindigkeiten, mit denen die einzelnen Zellen ihr Kalium in die Ausenlosung abgeben, um zwei anscheinend grosenordnungsmasig voneinander verschiedene Mittelwerte. Es treten in einer Suspension nebeneinander Zellen mit raschem und langsamen Kaliumverlust auf. Die prozentuale Verteilung beider Fraktionen auf die Gesamtzahl der Zellen einer Suspension ist abhangig von der Bleikonzentration und bei festgehaltener Bleikonzentration vomph. Das Ausmas der Bleiwirkung auf die Kaliumpermeabilitat von Menschenerythrocyten hangt ab von der Einwirkungsdauer des Pb auf die Zellmembran. Die bleivergifteten Zellen gewinnen nach einigen Stunden weitgehend die Fahigkeit zuruck, die ungleiche Kaliumverteilung zwischen Zellinnerem und Ausenlosung aufrechtzuerhalten.

Zusammenwirken von Membranstruktur und Zellstoffwechsel bei der Regulierung der Ionenpermeabilität roter Blutkörperchen

Im vorliegenden Referat mochte ich anhand einer Auswahl experimenteller Untersuchungen uber die Ionenpermeabilitat roter Blutkorperchen einige aktuelle Probleme der Permeabilitatsforschung skizzieren. Um den Uberblick uber ein umfangreiches Material zu erleichtern, mochte ich zunachst dogmatisch darstellen, wie Membranstruktur und Zellstoffwechsel bei der Regulierung der Ionenverteilung zwischen Zellinnerem und Plasma zusammenwirken und erst anschliesend mit der detaillierten Diskussion offener Fragen beginnen.

Hemmung des Kaliumverlustes fluoridvergifteter Erythrocyten durch Komplexbildner

SummaryFluoride poisened (40 mequiv./l.) human red cells lose potassium at rates of about 25 mequiv./l. cells/hr. This rapid potassium loss is reduced to 1.6 to 2.0 mequiv./l. cells/hr. by the addition of ethylendiaminetetra acetic acid (EDTA) or citrate. Oxalate is ineffective.EDTA enters neither intact nor fluoride poisened erythrocytes.The action of the complexing agents is reversed by a surplus of Ca++ or Mg++.The drastic decrease of cellular ATP-content associated with fluoride poisoning of red cells is not inhibited by EDTA.It has been concluded that the slow potassium loss of 1.6 to 2.0 mequiv./l. cells/hr. is due to the absence of an energy supply for active cation transport, induced by the inhibition of glycolysis by fluoride; whereas the rapid potassium loss is caused by an additional or independent reaction of fluoride in the cell surface. This latter reaction seems to involve either the formation of a metal-fluoride-complex with ligands in the cell membrane or the activitation by Ca++ or Mg++ of abnormal metabolic reactions in the cell surface, which lead to a breakdown of the permeability barrier.

Verteilung von Anionen und Kationen bei Fluoridvergiftung menschlicher Erythrocyten

Zusammenfassung1. In Suspensionen von Rinder- und Menschen-Erythrocyten in NaCl- und NaF-haltiger Lösung hat spätestens nach 4 min die Verteilung der Fluorionen auf Erythrocyteninneres und Außenlösung einen Gleichgewichtszustand erreicht.2. Bei der Natriumfluoridvergiftung menschlicher roter Blutkörperchen ändert sich die Natriumionenverteilung zwischen Blutkörperchen und Außenlösung (isotonisch NaCl) während des hochgradigen Kaliumverlustes der Zellen nicht.3. Das Verhältnis desph in der Außenlösung zu dem des Hämolysates ändert sich bei NaF-Vergiftung mit der Zeit. Dieph-Differenz zwischen Systemen menschlicher Erythrocyten in NaF-haltiger Kochsalzlösung und in reiner isotonischer Kochsalzlösung nimmt, bei Null beginnend, im Laufe der Zeit zu.

Kaliumverlust und ATP-Zerfall in bleivergifteten Menschenerythrocyten

SummaryAt lead concentrations slightly exceeding the concentration which produces the first detectable effects on potassium permeability (10−7 mol./gr cells) a drastic decrease of the intracellular ATP occurs. The rate of decrease of ATP-content (as measured by an enzymatic test) is slow as compared with the rate of potassium loss.ATP-poor red cell ghosts still respond to the action of lead with an increase of potassium permeability.It is concluded that the potassium loss after lead poisoning is the consequence of a direct effect of the lead on the cell membrane and not a consequence of the interruption of the intermediary metabolism.Since it is known that the cell content of erythrocytes renders the lead inactive, it is assumed that also the lead effect on the cellular ATP is produced by interactions of lead with ligands in the cell membrane.

Kinetik und Gleichgewichte bei der langsamen Anionenpermeabilitt roter Blutkrperchen

Die Beweglichkeit eines gelSsten Ions wird im Inneren einer Membran durch deren Durchli~ssigkeit bestimmtG. Dieselbe Membran kann ffir verschiedene Ionensorten erhebliche unterschiede der Durchl~Lssigkeit aufweisen. Bei geeigneter kiinstlicher Membran kSnnen diese Unterschiede im extremen Fall so welt gehen, d~B eine, oder eine be~enz te Anzahl yon Ionensorten praktisch fiberhaupt nicht durchdringen kann, w~hrend andere Ionensorten nur wenig behindert werden. Die unterschiedliche Durchl~ssigkeR nennt man hier Selektivi t~. Biologische Membranen dagegen sind prinzipiell durchl~ssig fiir alle physiologischerweise vorkommenden Anund Kationen. Dennoch werden betr~chtliche Konzentrationsgradienten zwischen Zellinnerem und umgebendem Medium aufrech~ erhalten. Bei jeder der ira System vorkommenden Ionensorten mul~ also fiir eine bestimmte, ins Zellinnere eingedrungene Ionenmenge eine ~quivalente Menge ins Aui]elmailieu abgegeben werden. Eine Anderung der Konzentrationsgradienten durch Variierung des Aul~enmflieus zeigt nun folgendes:** Bei einem Tell der vorkommenden Ionensor~en sind die Konzentratiollen im Zellinneren in gesetzm~l]iger Weise yon den Konzentrat ionen in der Aui~enlSsung abh~ngig. Bis zur Einstellung einer neuen Endverteilung sind die Geschwindigkeiten, mit denen die Ionen in das Zellinnere eindringen, verschieden yon den Geschwindigkeiten, mit denen Ionen derselben Sorte es wieder verlassen und abh~ngig yore Konzentrationsgradienten. Bei den anderen Ionensorten sind trotz der vStligen Durchlgssigkeit der Membran bei der Anderung der Konzentrationsgradienten die Konzentrationen im Zellinneren konstant geblieben. Die Geschwindig-

Über einige Eigenschaften roter Blutkörperchen in hypertonischen Lösungen

Zusammenfassung1. Die Lichtdurchlässigkeit von Erythrocytensuspensionen in hypertonischen NaCl-Lösungen hängt, von etwa 3fach isotonisch an, stark von der Zusammensetzung der Suspension an verschieden geformten Elementen ab.2. Lichtdurchlässigkeit und Zusammensetzung der Suspension aus verschieden geformten Erythrocyten ändern sich im Laufe der Zeit.3. Die zeitlichen Veränderungen finden auch in KCl-Lösungen statt.4. Die Umwandlung der Scheiben- und Dellenformen läßt sich quantitativ beschreiben.5. In der Diskussion wird das Auftreten der einzelnen Formen zu Versuchsbeginn mit verschiedenem osmotischem Verhalten der Zellen, der zeitliche Ablauf der Formwandlung mit Permeabilitätsunterschieden in Verbindung gebracht.

Die Wirkung von Erdalkalimetallionen auf die Hemmung des Kaliumverlustes fluoridvergifteter Erythrocyten durch Substrate und Stoffwechselgifte

SummaryThe inhibition of potassium loss of fluoride poisoned (40 mequiv/l. cell suspension) human red cells by metabolic poisons and substrates at varying Ca++-concentrations has been studied. At low calcium concentrations, fluoride produces rapid potassium loss after a lag period, whereas sodium permeability is little affected. This specific action of fluoride on potassium permeability can be almost completely prevented by the addition of cyanide, monoiodoacetic acid or adenosine. At high calcium concentrations, exceeding 0.1 mequiv/l. cell suspension, fluoride destroys the permeability barrier for both sodium and potassium ions without a preceeding lag period, which eventually leads to colloid osmotic hemolysis. This effect cannot be prevented by adenosine, monoiodoacetic acid or cyanide. It is concluded that the permeability change at high calcium concentrations is independent of the action of fluoride on cellular metabolism and is due to the formation of a calcium-fluoride-complex with ligands in the outer cell surface. On the other hand, the specific effect on potassium permeability, occuring at low Ca++-concentrations, is related to the inhibition of cellular metabolism by fluoride.

Die Wirkung von 5-Hydroxytryptamin auf das Gefäßsystem der isolierten Rattenniere

Einleitung Die bisher in der Li teratur beschriebenen Wirkungen des 5-Hydroxyt ryp tamin (5-HT) auf das Gefi~ßsystem sind außerordentlich vielfältig. Quanti tat iv und qualitativ unterschiedliche Effekte wurden nicht nur bei verschiedenen Tierarten beobachtet (PAGE 1952, 1954, 1958), sondern ebenfalls beim gleichen Versnchstier an verschiedenen Tagen unter peinlich gleichgehaltenen Versuchsbedingungen (AB~~AMS U. PICKFORD 1956). Die Reaktion der Vasomotorcn kann beim gleichen Tier von Organ zu Organ wechseln, ebenso wie sich die pharmakologische Beeinflussbarkei~ eines 5-HT-Effektes in verschiedenen Organen unterscheidet (RocH~ E SrLVA U. Mitarb. 1953; ROBE~TSON 1953; GADDUM U. HAI~IEED 1954). Von verschiedenen Autoren ist über eine Beeinflussung der Nierendurchblutung durch 5-HT berichtet worden (PAGE U. McCuEBIN 1953; ERSPAMER 1953, 1954; A~RAHAMS U. PICKFORn 1956; E~äA~UEL U. Mitarb. 1959). Es ist nach dem Obengesagten nicht überraschend, daß die dabei an verschiedenen Präpara ten gewonnenen Ergebnisse durchans nicht einheitlich sind. So hat z.B. ERSPA~ER (1954) gefunden, daß die subkutane Injektion von 4/~g 5-ttT/kg bei der Rat te eine protrahierte antidiuretische Wirkung mit einer reduzierten glomerulären Ffltrationsrate auslöst. ABRA~A~S U. PICKFORI) (1956) dagegen konnten beim Hund selbst nach i.m. Injekt ion von 74/~g 5-HT/kg keinen antidiuretischen Effekt beobachten. PAaE U. GLE~»E~INa (1955) berichten, daß sie nach i.v. Injektionen von 5-HT bei anästhesierten Ratten, bei Mäusen, bei Meerschweinchen und Kaninchen immer ein deutliches Blaßwerden der Nierenoberfl/~che gesehen haben. GI~zEL u. KOTT]~GODA (1953) haben nach intraarterieller Injektion von 20--300/~g 5-HT in die innervierte

Das Grenzflächen-pH roter Blutkörperchen in Gegenwart von Schwermetallionen

I m allgemeinen diirfte die Konzentrat ion diffusibler Ionen in unmittelbarer NiChe der Grenzfl&chen yon Zellmembranen ~on der Ionenkonzentration der umgebenden LSsung verschieden sein. Nach DAvso~ u. DA~I~LLI ~ k(innen diese Konzentrationsunterschiede unter Annahme einer Donnanverteilung zwischen der Grenzfl&che nnd dem Inneren der angrenzenden L6sungen, das allein der Analyse zug~nglich ist, berechnet werden. Ausgehend yon diesen Vorstellungen hat WILm~A~I)T~°, ~ in einer lZeihe yon Arbeiten die fi~nderung der Wasserstoffionenkonzentration in der Zellgrenzfl~che roter Blutk6rperchcn durch Gcgenwart zweiwertiger Kationen im Suspensionsmedium berechnet. Es tauchte dabei die Frage auf, ob auch Schwermetallwirkungen auf die Eigenschaften der Erythrocytenmembran Folge yon ~nderungen des Grenzfl~ichen-pl~ sein k6nn*en. In der ~lteren Literatur finder sich die Hypothese% dal~ die Steigerung der osmotischen l~esistenz bleivergifteter roter Blutk6rperchen, (die durch Kaliumvcrlust verurs~cht wird), die Folge der Freisetzung yon H+-Ionen in der Zellgrenzfl~tche sein soll. I m Jahre 1940 wurde yon HAlCTL~¥ U. RO~ s gezeig% daI~ ein zwingender Zusammenhang zwischen dem pI~ des Suspensionsmediums, dem elektrokinetischen Potential (bzw. der elektrophoretischen Wanderungsgeschwindigkeit) der suspendierten Teilchen und ihrem Grenzfli~chen-px besteht. Nach diesen Autoren gilt: