VI.

Aus dem Pharmakologisehen Institut der Universitiit Heidelberg.

(~ber die Wi rkung yon Zyankali und Kupfer auf das isolierte Frosehherz.

VOll

Yonosuke Fuj imaki .

(Mit 1 Kurve.) (Eingegangen am 20. VII. 1924./

I . Z y a n k a l i .

Den Anlafi zu den hier vorliegenden Untersuchungen gab eine yon H i l d e b r a n d t am isolierten Meersehweinchenherzen gemaehte Be- obachtung, naeh der bei Zusatz yon geringen Mengen Zyankal i zur DurchstrSmungsflUssigkeit eine mi~chtige Steigerung der Herzt~ttigkeit eingetreten war.

Bei Durchsieht der Literatur 1) ergibt sieh, dab diesem Gift bis- her nur ein li~hmender Effekt zugeschrieben wird, w~hrend yon einem exzitierenden nichts bekannt zu sein sebeint.

Wir haben daher die Zyankal iwirkung einer eingehenden Ana- lyse am isolierten Froschherzen unterzogen.

Die Versuche wurden in den Monaten Oktober 1923 bis Februar 1924 an 56 Temporarienherzen angestellt~ die an der Straubschen Kaniile schlugen. Die ttebeltibertragung war 1 : 7 .

Zungehst waren die verschiedenen Zyankalikonzentrationen auf ihre Wirksamkeit zu prtifen. Es ergab sich dabei der zuniiehst etwas tiberrasehende Befund, dab eine gewisse Zone in der VerdUnnung die Tatigkeit des Herzens anregt, wi~hrend sowohl stiirkere wie schwiiehere Konzentrationen einen ausgesprochen liihmenden Einflul~

1) 0. Loewi , Archly f. experim. Path. u. Pharm. 1897, Bd. 38, S. 127. -- Weizsgcker , Pfliigers Archly 1912, Bd. 147, S. 135 und Archly f. experim. Path. u. Pharm. 1913, Bd. 721 S. 282. - - Bodenhe imer , Ebenda 1917, Bd. 80, S. 77. - - Rohde und 0gaWal Ebenda 1912, Bd, 691 S. 200. -- Vgl. auch Reid Hunt in ttandbuch tier exper. Pharmakologie 1923. S. 745ff.

74 VI, YONOSUKE FUJIMAKI.

ausUben. Als Beispiel seien zwei Versuche in abgekUrzter t ' rotokoll- form wiedergegeben:

Versuch 13 vom 25. I. 1924.

Zeit Herzinhalt Kontraktionen Hubhiihe in 30 Sekunden in ram

11 h 07' 11 h 09' 11 h 15' 11 h 21' 11 h 23'

Ringer n/16 000 000 KCN n/8 000 000 KCN n/2 000 000 KCN

6 3,5 3

8

18 21 22

25

Versuch 14 vom 25. I. 1924.

Zeit Herzinhalt Kontraktionen Hubh~ihe in 30 Sekunden in mm

12 h 10' 12 h 12' 12 h 14' 12 :a 15' 12 h 17 r

Ringer n/8 000 000 KCN Ringer n/8 000 000 KCSI Ringer

7 11 6

11 7

24 27 24 27 23

Aus dem ersten Versueh geht hervor, dab eine Zyankalikonzen- tration yon n /2000000 Frequenz wie Itubh~he deutlieh steigert~ wiihrend die sehwi~chere Konzentration yon n/16 000 000 die Frequenz fast auf die H~tlfte herabsetzt, al lerdings unter leiehtem Anstieg der HubhShe, doch tiberwiegt die hemmende Wirkung bei dieser Ver- dtinnung deutlich.

Im zweiten Versuch tritt jedesmal nach Ersatz der Ringerliisung dureh n /8000000 KCbT ein ausgesproehen positiv ehronotroper und positir inotroper Effekt zutage.

Bei den Konzentrationen yon n/800000 bis zu n/40000 war das Resultat weehselnd; bei den meisten Herzen kam es zu einer deut- lichen Hemmung, bei einzelnen zu einer Verstitrkung der Aktion. Wahrseheinlich h~tngt dies mit der individuell verschiedenen Emp- findliehkeit zusammen. Noch h(ihere Konzentrationen (n/4000 bis zu n/400) ftihrten fast immer in kUrzester Zeit zu systolisehem Stillstand, der indessen durch Aussptilen und Ersatz der GiftlSsung dutch gift- freien Ringer in wenigen Minuten zu beseitigen war. Bei den mitt- leren VerdUnnungen beobachteten wir 5fter eine spontane Erholung der Herzen nach einiger Zeit, die auf Unschadlichmachung des Giftes durch Oxydation beruhen dUrfte.

IJber die Wirkung yon Zyankali und Kupfer auf das isolierte Frosehherz. 75

Um zu entscheidcn, ob das Zyankali am Oberherzen oder an den tiefer ~elegenen Zentren angreift~ haben wir weiter Yersuche an dem naeh Ams le r 1) und P ick veto Oberherzen abgetrennten, automatisch schlagenden Vontrikel angestellt. Hier erwiesen sich die h~iheren YerdUnnnngen, die am ganzen Herzen eine ausgesprochene Wirkung gehabt hatten, als fast wirkungslos. Ein deutlieher Effekt kam nur bei Konzentrationen oberhalb n/40000 zur Geltung and ~uBerte sieh in der Mehrzahl der Fiille in einer leiehten Hemmung; oft hatten aber sogar Konzentrationen yon n/4000 KC~ iiberhaupt keine Wirkung. n/400 KCb~ fiihrte regelm~Big in kUrzester Zeit zum Stillstand.

Damit war erwiesen, dub dem Zyankalieffekt wenigstens in den hSheren VerdUnnungen eine Beeinflussung der nerv5sen Apparate des Oberherzens zugrunde liegen muBte; es fragte sich~ ob die Steige- rung der Herzaktion eine echte sei oder nur eine seheinbare, bedingt dureh den Wegfall hemmender Impulse. Im ersteren Falle war an- zunehmen: dab sieh ein Antagonismus gegen l~hmende Gifte naeh- weisen lieBe. Es ergab sich indessen~ dub weder die Chloroform- noeh die Chloralhydratseh~digung durch die versehiedensten Zyan- kalikonzentrationen in gUnstigem Sinne beeinfluBt werden konnte.

Die Beseitigung hemmender Einfiiisse ersehien somit wahrschein- lieher, und wir haben zur weiteren Analyse die Beeinflussung tier Wirkung yon versehiedenen Nervenendgiften (Cholin, Atropin u n d Adrenalin) durch Zyankali untersucht. Das Ergebnis hing ganz da- yon ab~ in weleher Konzentration das Zyankali angewandt wurde. Bei den schw~chsten Konzentrationen wirkte es im gleiehen Sinne wie Cholin. Am deutlichsten tritt der Synergismus in folgendem Versueh zutage, in dem gerade an der Sehwelle liegende Desert yon Zyankali und Cholin zusammen ins Herz gebraeht sieh in ihrer Wirkung summierten (das Herz war besonders unempfindlieh gegen KCN, denn sogar die Dosis yon n/10000 KCN lug unter der wirk- samen Konzentration):

V e r s u c h 53 vom 21. II. 1924.

Zeit Herzinhalt Kontraktionen Hubh~he in 30 Sekunden in mm

6 ~ 30' 6 h 32' 6 ~ 42'

Ringer n/1 000 000 KCN n/10 000 KCN

11,5 11,5 11~5

30 30 30

1) A m s l e r und P ick , Pfliigers Archly 1920~ Bd. 184, S. 62.

76 VI. YONOSUKE FUJIMAKI.

Zeit Herzinhalt Kontraktionen Hubhiihe in 30 Sekunden" in mm

10 6 h 47' 7 h 00' 7 h 04' 7 h 05' 7 h 14' 7 h 15' 7 h 23'

Ringer Cholinester 1 : 10 Mill.

Ringer Cholin 1 : 10 Mill. -4- n/10 000 KCN

Ringer

10 9,5

3O

25 30

16 25

Die Dosen yon n/100 000 bis n/10 000 KCN wirkten fast bei allen, Herzen (mit Ausnahme des eben angeftihrten Versuehs mit besonders. hoher Unempfindliehkeit gegen das Gift) im selben Sinne wie Atropin~ wie beifolgendes Versuehsprotokoll veranschaulieht:

Zeit Herzinhalt Kontraktionen HubhiJhe in 30 Sekunden in mm

5 h 05 p 5 h 06 r 5 h 07' .5 h 13' 5 h 17'

Ringer Atropin 1 : 100 000

Atropin 1 : 100 000 --l- n/40 000 KCN

5

13

13

38

40

44

Die durch Atropin hervorgerufene Steigerung der Herztiitigkeit erfuhr dutch Zusatz yon Zyankali noch eine weitere ErhShung. Der Adrenalineffekt wurde dureh die gleiehen Zyankalidosen meistens nicht geiindert, hSchstens in geringem Grade gehemmt, so dab eine erregende Wirkung nicht vorzuliegen seheint, sondern eher ein li~h- mender EinfluB auf Hemmungsimpulse, die yore Vagus ausgehen. Daftir sprieht aueh, dab in einigen Fallen durch eben diese Zyan- kalidosen die Wirkung des Cholins abgesehwaeht wurde.

Dutch hohe Zyankalikonzentrationen dagegen wird aueh die Wirkung des Adrenalins stark beeinfluBt. So erwies sieh z. B. in einem Versuch sine vorher stark wirksame Adrenalindosis yon 1 zu 200000 mit n/1000 KCN zusammen als fast wirkungslos.

Fal]t man die Resultate zusammen, so ergibt sich folgendes: Die individuelle Empfindlichkeit des isolierten Frosehherzens gegen Zyankali schwankt in ziemlich weiten Grenzen. Die s e h w i i e h s t e ~ K o n z e n t r a t i o n e n verlangsamen die TKtigkeit des Herzens un4 zwar durch E r r e g u n g de r v a g a l e n E n d a p p a r a t e , was aus dem Synergismus mit unterschwelligen Cholindosen hervorgeht. M i t t l e r e V e r d t i n n u n g e n ' b e s c h l e u n i g e n u n t e r g l e i e h z e i t i g e m A n s t i e g

Uber die Wirkung yon Zyankali and Kupfer auf das isolierte Frosehherz. 77

d e r H u b h S h e n ; diese E r r e g u n g mSchten wir fUr eine w b a r e halten. DafUr scheint zu sprechen, dab es uns nicht gelang~ gegen Chloroform oder Chlo~:alhydrat eine antagonistische Wirkung nachzuweisen. Hohe K o n z e n t r a t i o n e n l i thmen das Herz~ .so dab auch der Adrenalineffekt unterdrUckt wird; doeh ist auch diese Wirkung reversibel. Wir haben keinen Anhaltspunkt dafur gefunden, dab Zyankali aueh den Herzmuskel schon in solchen Dosen schiidigt, welche die gesehilderten Nervenwirkungen hervorrufen.

I I . Kupfer.

Wit versuchten nun weiter, ob der Zyankalieffekt durch Zusatz yon Eisen oder Kupfer aufgehoben werden kiJnnte, da Zyankali mit Sehwermetallen ungiftige Komplexsalze bildet. Eine deutliche Be- einflussung war jedoch in unseren Versuchen nicht nachweisbar, was wohl damit zusammenh~ngen dtirfte, dab Eisen and Kupfer selbst eine starke Wirkung auf die T~ttigkeit des Herzens ausUben. Dies geht schon aus ~tlteren Beobachtungen von H a r n a c k and I-Iafe- mann~) hervor, die dis Wirkung yon Atropin and Kupfer auf das nach Wil l iams durchstrSmte Frosehherz untersuchten. Sie fanden, dab Kupferdoppelsalze, bevor sie den Herzmuskel l~thmten, energisch das Herz reizten. Die Vagusendigungen behielten ihre Erregbarkeit bei. Naeh Sehwarz 2) verursaeht die Durehstrtimung des isolierten Frosehherzens mit versehiedenen Kupfersalzen anf~tnglieh Frequenz- steigerung, tier naeh kurzer Zeit L~thmung des Herzens naehfolgt ~it Stillstand in Systole.

Eine rein l~thmende Wirkung yon Kupfersalzen stellten Sa lan t nnd Connet 3) fest, sowie in neuester Zeit Sehoen4). Letzterer glaubt den Kupfereffekt auf eine Versehiebung der Kationen und zwar zugunsten des Kaliums zurtiekftihren za sollen, da ~hnliehe Erseheinungen wig naeh Kupferbehandlung - - Ersehlaffung des tterzens, Verringerung der Hubhtihen, diastoliseher S t i l l s t a n d - aueh bei Abnahme des Quotienten Ca/K beobaehtet werden. Daftir spraeh aueh, dab eine Vermehrung des Ca-Gehaltes in der Niihr- flUssigkeit die Wirkung der Sehwermetalle verhinderte, Vermehrung des K-Gehaltes sie steigerte.

1) t t a r n a c k und H a f e m a n n , Archiv f. experim. Path. u. Pharm. 1883, ]~d. 17, S. 145.

2) S c h w a r z , Ebenda 1895, Bd. 35, S. 437. 3) S a l a n t nnd C o n n e r , Journ. pharm, exp. ther. 1920, Bd. 15, S. 217. 4) S c h o e n , Archiv f. experim. Path. u. Pharm. 1923, Bd. 96, S. 158.

78 VI. YO~OSUKE FUJIMAKI.

Ob indessen die Erscheinungen, die bei der Kupfervergiftung des isolierten Herzens auftreten, rein als Erfolg der Kationenver- schiebung zu deuten sind, erscheint fraglieh, denn es kann infolge einer Anderung des Verhiiltnisses Calcium zu Kalium aueh die Ein- trittsgeschwindigkeit eines Giftes in die giftempfindlichen Zellen fie- steigert oder verlangsamt werden. Von S e h l o B m a n n 1) wurde dies neuerdings fur das Strophanthin naehgewiesen.

Zweeks ni~herer Analyse haben wir die Wirkung des Kupfers am isolierten Herzen mit der am abgeschnittenen Ventrikel vergliehen. Die Versucbe wurden in den Monaten Januar his M~trz an 74 Tem- porarienherzen angestellt. In Ubereinstimmung mit den Experimenten Sehoens baben auch wir gefunden, dab das Kupfer am isolierten tterzen stark schiidigend wirkt. Der Grad der Wirkung und die Sehnelligkeit des Eintritts derselben hing yon der Konzentration ab: n/l(~0000 Kupferehlorid wirkte erst naeh l~ngerer Zeit, n/20000 bis n/10000 bereits naeh einigen Minuten. Bei den letzteren VerdUn- nungen stiegen die FuBpunkte etwas an, was aueh Schoen beob- aehtet hat. ~och stiirkere Konzentrationen (n/500) fUhrten zu systo- lischem Stillstand des Ventrikels innerhalb weniger Minuten, w~thrend der Vorhof noeh einige Zeit welter schlug. Die Wirkung der schwachen Konzentrationen war bis zu einem gewissen Grade re- versibel~ aber nur dann~ wenn das Gift nicbt l~nger als 15--20 Mi- nuten eingewirkt batte. Naeh llingerdauernder Vergiftung war auch dureh 5fteres Auswaschen des Herzens keine deutliche Besserung zu erzielen.

Anders verhielt sieh der abgeschnittene Ventrikel: n/25000 bis n/500 CuC12, das am ganzen Herzen eine stetige Abnahme der Fre- quenz und HubhShe hervorruft, wirkte hier deutlich erregend auf die Automatie, etwa in der gleiehen Weise wie BaCI:. Bei den htiehsten Konzentrationen wurden die Exkursionen des Ventrikels langsam kleiner, um sehlieBlich ganz aufzuhSren. Mit BaC12 gelang es dann nieht, die Automatie wieder in Gang zu bringen. Es ist anzunehmen, dab das Schwermetall mit dem ZelleiweiB irreversible u eingegangen hat.

Aus dem Unterschied zwisehen der Wirkung des Kupfers auf das ganze Herz und den abgeschnittenen Ventrikel geht hervor, dab dieselbe keine reine Muskelwirkung sein kann, sondern aueh an den Nerven des Oberherzens angreifen muB. Das zeigten aueh Versuche am ganzen Herzen, in denen dutch die II. Stanniusligatur der Ven-

1) Sehloiimann, Archiv f. experim. Path. u. Pharm. 1924.

lJber die Wirkung yon Zyankali and Kepler auf das isolierte Froschherz. 79

Zeit Herzinhalt Kontraktionen Hubhiihe in 30 Sekunden in mm

4,5 l l h 42' 11 h 59' :[2 h 02' 12 h 10' 12 ~ 15' 121~ 20' 12 h 26' 12 h 34'

Ringer n/5000 CuC12

n/500 CuCI2 6,5 6,5

S~illstand

27

29 25

13,5 7

trikel zum automatischen Sehlagen gebraeht war. Aueh bier war ein deutlicher Untersehied im Kupfereffekt geg.entiber dem intakten LIerzen. Als Gradmesser haben wir die Zeit yore Einbringen der KupferlSsung his zum StiItstand des VentrikeIs benutzt. Es ergab sieh, dab dutch n/5000 CuCl2 am ganzen Herzen der Stillstand regel- m~tBig nach etwa 15 Minuten eintrat~ wiihrend naeh Stannius II der Ventrikel erst nach einer 3/4 Stande zu sehlagen aufhSrte, mitunter sogar seine Tiitigkeit erst naeh tiber 1 Stunde einstellte.

Um nun die Wirkung des Kupfers anf das Oberberz niiher zu analysieren, haben wir welter versucht, welehen EinfluB dasselbe auf die Wirkung versehiedener erregender und l~hmender Gifte austibe.

Der Hemmungsstillstand yon synthetisehem Muskarin oder yon Pilokarpin wurde dureh Kupferzusatz prompt aufgehoben, dureh Vor- behandlung mit n/10000 CuC12 unterdrUekt. Atropin, das am iso- lierten Herzen bekauntlieh zu einer Versti~rkung der Herzaktion f l i h r t - Ashe r 1) deutet die Erseheinung so, dab bei der Aktion des Herzens vagusreizende Stoffe entstehen, deren Wirkung durch kleine Atropinmengen ausgesehaltet wird, wahrend H a b e r l a n d t 2) eine Erregung der herzf6rdernden Sympathikus-Endfasern annimmt - - , wirkte ebenfalls naeh Vorbehandlung mit Kupfer nieht, allerdings war dieser Vorgang nur dann deutlieh zu demonstrieren, wenn das Kupfer einige Minuten eingewirkt hatte. Das gleiehe Verhalten zeigte sieh gegentiber Adrenalin. Die Adrenalinwirkung wurde dureh Vorbehandlung mit Kupfer oder Zusatz (n/10000) gehemmt. Hatte das Kupfer einige Zeit auf das Herz eingewirkt, so trat auf Adre- nalin keine Andernng der Herzaktion mehr ein. Aueh B~C12 war dann wirkungslos. Daraus w~ire zu sehlieBen, dab die sehi~digende Wirkung des Kupfers auf einer L~hmung s~mflieher Herznerven,

1) Asher , Zeitse~ar. Biol. 1923, Bd. 78, S. 391. 2) H a b e r l a n d t , Ebenda 1924, Bd. 80, S. 137.

80 VI. YONOSUKE FUJIi~fAKL

sowohl der sympathischen wie parasympathischen bernht, der dann eine L~thmung der Maskelelemente naehfolgt.

Eine Beobachtung, die wir ganz regelmai~ig bei den mit Adre- nalin angestellten Versuchen maehten, verdient hier noch erw~hnt zu werden: Eine Kupferkonzentration~ die am normalen Herzen wenigstens fiir die Zeit yon einigen Minuten nur ganz schwach ein- gewirkt hatte, fUhrte bei Applikation kurz naeh Adrenalin plStzlieh zum Emporsehnellen der Ful~punkte and innerhalb weniger Minuten zam Stillstand (s. beifolgende Knrve).

Temporarienherz. 11 h 26 ~ n/2500 CuCI2' die HubhShen nehmen langsam ab. 11 h 30 ~ Spiilung mit Ringer. 11 h 32 p Adrenalin 1:500000: Zunahme der Fre- quenz you 12 auf 15 Sehfiige. (Die Zahlen oberhalb der geraden Linio bedeuten die Kontraktionen pro ~/2 Minute.) 11 ~ 36P Zusatz yon CuC12 (Gesamtkonzentration a/2500 CtlCI~ + 1 : 500 000 Adrenalin). Each 5 Minuten systoliseher Herzstfil-

stand mit starker Naehschrumpfung.

Aus der Kurve ist zu ersehen, dab n/2500 CuCI2 innerhalb 3 Minuten nur zu einer verhaltnismal~ig geringen Abnahme der Hub- hShen fiihrt. Nach AasspUlen mit Ringer wurde Adrenalin gegeben, das noch deutlich wirksam war, denn Frequenz wie HubhShen stiegen an. Auf Zusatz der gleiehen Menge CuC12 wie vorher gingen die FuBpunkte schnell in die HShe, w~hrend gleichzeitig die ItubhShen absanken, and nach 5 Minuten stand das Herz fast in Mittelstellung still. In den folgenden Minuten trat eine :Nachschrumpfung nach der systolisehen Seite ein. Man hat den Eindruck, als ob das Herz mit einer viel hiiheren Kupferkonzentration (etwa n/500)in Berllh- rung gekommen ware. Die Deutung dieses eigentiimliehen u glauben wit aueh in diesem Sinne geben zu sollen. L u n g e l) hat fUr den Froschmuskel nachgewiesen, dab dureh Adrenalin die Per-

1) Lunge, Zeitsehr. f. physiol. Chemie 1922, Bd. 120, S. 249.

Uber die Wirkunff yon Zyankali und Kupfer auf alas isolierte Froschherz. 81

meabilit~t der Zellgrenzsehicht geSndert wird. Aus seinen l:'roto- kollen ist zu ersehen, dab in der ersten Stunde naeh Einbringen des Gastroknemius in die AdrenalinlSsung dis Phosphorsaureausscheidung gegentiber dem Kontrollmuskel erheblich gesteigert ist: um in den folgenden Stunden weit unter die Werte des normalen Muskels, ja sogar auf Null abzusinken. In unseren Versuehen hubert wir stets das erste Stadium der Permeabil i ta tss teigerung vor uns gehabt und glauben, dab die Verstarkung der Kupferwirkung auf ein leichteres und sehnelleres Eindringen des Giftes zuriiekzuftihren ist. (In Kou- trollversuehen mit mehrmaliger Vergiftung des Herzens mit der gleiehen Kupferkonzentration haben wir nie innerhalb so kurzer Zeit die gleiehe oder eine ~hnliehe Erseheinung wahrgenommen, so dab der Einwand, es kSnnte Kupfer yon der ersten Applikation her noeh im Herzen zurUekgeblieben sein und dadureh eine Verst~rkung des Effek~es hervorgerufen werden, hinfallig ist.)

Zusammenfassend l~Bt sieh tiber die Wirkung des Kupfers auf das isolierte Frosehherz folgendes aussagen: Das K u p f e r wirkt a l l g e m e i n l a h m e n d auf s a m t l i e h e F u n k t i o n e n des Herzens . In e r s t e r L i n i e w e r d e n die ne rvSsen Geb i l de des O b e r h e r z e n s Yon der S e h ~ d i g u n g be t ro f f en , und zwar sowohl die fSrdernden wie die hemmenden Apparate. Dies geht aus der Unwirksamkeit sowohl der parasympathisch wie sympathiseh erregenden Gifte her- vor. An den tiefer gelegenen Zentren und wahrseheinlieh gleiehzeitig an tier Muskelsubstanz greifen erst viel hShere Konzentrationen (ilber n/500) an. Dies ergibt sieh aus dem Vergleieh des ganzen Herzens mit dem automatiseh schlagenden. Die Einwirkung des Kupfers ist nieht vollst~ndig reversibel; selbst bei kleinen Gaben bleibt eine Ver- ~nderung des Herzens zurtiek, vielleieht als Folge der Reaktion des Sehwermetalls mit dem ZelleiweiB.

Mit Adrenalin zusammen wirkt Kupfer um ein Vielfaehes stKrker l~hmend. Diese Erseheinung wird als eine )~_nderung der Dureh- l~ssigkeit der Zellgrenzsehichten unter dem Einflug des Adrenalins gedeutet in dem Sinne, dug infotge der Permeabilit~tssteigerung das Kupfer sehneller einzudringen vermag.

Archly L experiment. Path. u. Pharmakol. Bd. lOl.