Naunyn-Sehmiedeberg's Arch. exp. Path. u. Pharmak. 240, 157--161 (1960)

Aus dem Pharmakologischen Institut der Universität Graz (Vorstand: Prof. Dr. H. F. HXVSLE~)

Untersuchungen über den Gehalt cerebraler Tumoren an Substanz P und Serotonin

Von

K. GRABNER lLnd F . LEMBECK

(Eingegangen am 16. August 1960)

Das V o r k o m m e n von Subs tanz P u n d Serotonin in Gehirngewebe g ib t ke inen Hinweis darüber , ob diese Subs tanzen in Nerven- oder Gliazel len en tha l t en sind. D a Kenn tn i s se übe r die celluläre Loka l i sa t iön dieser Stoffe Hinweise a u f die A r t ihrer zen t ra len W i r k u n g ihrer geben könnten , wurde ihr Gehal t in Geh i rn tumoren bes t immt , denn diese Geschwüls te s te l len ein ziemlich homogenes Gewebe e iner einzigen Zel l form da r und l ießen dahe r Rückschlüsse übe r die eelluläre Loka l i sa t ion in n o r m a l e m Gewebe erwar ten . Die Masse der Gliazel len überwieg t die der Nervenze l len u m ein Vierfaches, wie aus Un te r suchungen über den Granzel lkoeff iz ienten ( ~ R e l a t i o n , Gr i seum-Volumen/da r in en tha l t enes Nervenze l lvo lumen") e rgaben (HAu~ 1953) und worau f H:¢D]~~ (1958) kürz l ich auch bei b ioehemischen Unte r suchungen hinwies.

Methodik Das Tumorgewebe stammte von 14 Operationen und sieben Obduktionen 1. Die

Proben wurden bis zur Extraktion bei --25°C aufbewahrt. In s~mtliehen F~Uen wurde die Diagnose auf Grund histologischer Befunde erstellt.

Das Gewebe wurde mit der dreifachen Menge n/50 HG1 homogenisiert, 2 min auf dem kochenden Wasserbad erhitzt, mit n/10 NaOH auf PH 5,4 gebracht und die entstandene Fällung abzentrifugier~. Die klare überstehende Lösung wurde am Meerschweinchenileum in Tyride-Lösung mit einem Zusatz von je 0,1 sg/ml Atropin, Neo-Antergan und Lysergsäurediäthylamid mit einer Standard-Lösung von Sub- stanz P verglichen.

Falls genug Gewebe vorhanden war, wurde eine weitere Probe mit der vier- fachen Menge Aceton homogenisiert, nach 1 Std filtriert und das Ffltrat auf 1,0 g Gewebe/m] eingeengt. Diese Probe wurde am Rattenuterus in Dale'seher Lösung mit 1/« des normalen Ca"- Gehaltes und Zusatz von 0;1 ttg/ml Atropin aut Serotonin untersucht. In einigen Fällen, wo zu wenig Material für diese zweite Extraktion vorhanden war, wurde der saure Kochextrakt (siehe oben) auch zur Untersuchung auf Serotonin verwendet.

1 Für die Überlassung des Untersuchungsmaterials sei gedankt: Herrn Prof. Dr. M. RATZEI~ItOFER, Vorstand des Path. anat. Institutes, Herrn Doz. Dr. F. HEt'P~E~, Chirurgische Klinik, und Herrn Doz. Dr. I-I. Ho~MA~~¢, Augenklinik der Universität Graz. (Vorstand: Prof. Dr. K. Hruby).

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158 K. GRABNERund F . LEMBECK:

Ergebnisse Die Tab. 1 gibt einen Überblick über die Geschwülste der Gehirn-

gewebe nach den Angaben von Bo:KsT (1950), in welcher die Anzahl der untersuchten Tumore in Klammern gesetzt sind. Wenn man von den sehr seltenen Tumoren des Ependyms und des Plexus chorioideus

Tabelle 1. Geschwülste des nervösen Gewebes

:Keife Blastome Unieffe Blastome Hyperplasien

1. Neuroglia Spongioblastome Glioblastoma Gliose (1) Astroblastome multiforme (4) Astroeytome (5) Malig. Spongio- Oligodendrome blastome (2)

2. Nervöses Gewebe Ganglioneurome (1) Ganglioblastome

Medulloblastome(3) Retinoblastome (1) Mal. 1%uroepithe- liome Mal. gangl, l~euro- glioblastome

3. Ependym Ependymocytome Ependymoblastome Epend. Gliome Epend. Spongio-

blast.

4. Plexus chorioideu~ Pl. Papfllome Mal. Pl. Papillome Carcinome

I

5. Meningen Meningeome (3)

absieht, wurden aus jeder der häufiger vorkommenden Gruppen mehrere Tumore untersucht (Tab.2). Da die Meningen keine Substanz P ent- halten, war auch zu erwarten, daß Meningeome ebenfalls keine nennenswerten Mengen aufweisen, was sich auch bestätigte. Unter den eff Tumoren der gliösen Reihe fiel nur ein bestrahltes Glioblastoma multfforme durch einen scheinbaren Substanz P-Gehalt auf, wie er in Regionen des normalen Zentralnervensystems mit geringem Substanz P- Gehalt anzutreffen ist. Zwei Tumorextrakte lösten eine Kontrakt ion des Darmes aus, die aber, unterschiedlich von Substanz P-Kontraktionen, erst nach etwa 15 sec einsetzte und dann rhythmisch etwa 1 min lang immer höher wurde, während Substanz P innerhalb von etwa 15 sec zur vollen Kontraktionshöhe führte. Die gewonnenen Substanz P-Äquivalente treffen daher in diesen Fällen nicht zu (in Tab. 2 eingeklammert). In keinem Tumor aus der Reihe der nervösen Geschwülste konnte Substanz P erfaßt werden.

Serotonin war in sieben der neun untersuchten Tumore in einer etwa dem menschlichen Serum entsprechenden Menge (ERsrAME:K 1954)

Über den Gehalt cerebraler Tumoren an Substanz P und Serotonin 159

Tabelle 2

4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Einh. Sub- stanz P / t /xg HT/g

Spongioblastom (bestrahlt) Spongioblastom Astroeytom Astrocytom m. Überg. in Glioblastom Astrocytom Astroeytom Astroeytom Glioblastoma multiforme Glioblastoma multiforme G]ioblastoma multiforme Glioblastoma multiforme (bestrahlt)

3,5 < 8,0

(20,0) 1 < 8,0 < 7,0 < 8,0 < 8,0

4,0 (32,0) 1

< 7,0 13,0

Kleinhirngliose Ganglioneurom Medullobalstom Medulloblastom Medulloblastom Retinoblastom Meningeom Meningeom Meningeom Metastase eines Bronehuseareinoms

< 3,0

< 5,0 4,2

< 3,6 < 5,0 <10,0

5,0 < 4,0 < 1,0

1 Unspezifisehe Kontraktion (vgl. Text).

<0,04

<0,04

<0,04

< 0,04

1,3 0,03

3,0 0,11

<0,04

enthalten. Nur ein Ganglioneurom enthielt immerhin über 1 #g/g und auffallend hoch war der Gehalt eines Retinoblastoms mit 3/~g/g, in beiden Fällen Tumore der nervösen Reihe.

D i s k u s s i o n

Pharmakologische Untersuchungen an Gehirntumoren wurden von BÜLB~ING, Prosa'eT U. BOSX~BV]~T (1953) durchgeführt. Die Tumore enthielten etwa soviel Chõlinesterase wie das Stammhirn, wobei es sich vorwiegend um Pseudo-Cho]inesterase handelte. Der Gehalt an Amino- oxydase entsprach dem des normalen Gehirngewebes; ein Astrocytom fiel durch einen ungewöhnlich hohen Noradrenalingehalt auf.

In nahezu allen Fällen der vorliegenden Untersuchungsreihe war zu wenig Gewebe vorhanden, um auf mehrere Substanzen oder Enzyme untersuchen zu können, weshalb nur Substanz P-Bestimmungen und soweit als möglich auch Serotonin-Bestimmungen ausgeführt wm'den. Bei der Substanz P-Bestimmung wurde die nach Ausschluß von Aeetyl- cho]in, Histamin und Serotonin am Meerschweinchenileum beobachtete Kontraktion als Substanz P angesprochen; auf diese Weise ist wohl der Ausschluß von Substanz P bei fehlender Kontraktionswirkung des

11"

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Extraktes möglich, aber nicht immer ist eine Kontrakt ion auf Substanz P zurückzuführen. So täuschte in zwei Fällen eine langsame rhythmische Kontraktion, deren Art nicht der für Substanz P typischen entsplach, ein relativ hohes Substanz P-Äquivalent vor; diese Kontrakt ion erinnert vielmehr an die Art einer ,slow eontracting substanee" und machte eine Best immung der Substanz P in diesen Fällen unmöglich. Nur ein vor der Operation bestrahltes Glioblastoma multiforme enthielt Substanz P in der Größenordnung der Großhirnrinde; es ergaben sich jedoch keine näheren Anhaltspunkte für diese Ausnahme. Viel wichtiger aber ist die Tatsache, daß kein einziges Geschwulstgcwebe Substanz P in Mengen enthielt, wie sie etwa im Stammhirn anzutreffen sind.

Dieses Fehlen von Substanz P in nennenswerter Menge in den Tumo- ren der gliösen Reihe und den unreifen Geschwülsten der nervösen Reihe führt per exelusionem zur Annahme, dag die Substanz nur in den Nerven- zellen des Gehirnes vorkommt, von deren ausgereiften Formen aber keine Tumorentwicklung ausgeht, so daß der Gegenbeweis im Rahmen dieser Untersuchung nicht zu erbringen ist. Wenn normale Gliazetlen in der Lage wären, Substanz P zu bilden, dann wäre es durchaus vorstellbar, daß selbst unreife gliöse Tumore diese Fähigkeit schon besitzen, da sie auch Cholinesterase oder Aminooxydase aufbauen können (BÜLBRING, PItIL- POT U. BOSA~'QUET (1953); andererseits muß aber doch bedacht werden, daß z.B. in Phaeoehromocytomen die Methylierung des Noradrenalins zum Adrenalin nur geringgradig oder überhaupt nicht möglich ist, woraus zumindestens geringe Unterschiede zwischen normalem und dem entsprechenden Tumor- Gewebe zu erkennen sind. I m Sinne der Annahme eines Vorkommens von Substanz P in Nervenzellen spricht auch der hohe Gehalt in der besonders Glia-~rmen Retina (Du~Et~, EULE~ u. PERNOW 1.954) sowie der Befund von HOLWON (1958), daß Substanz P bei Durchschneidung eines sensiblen Nerven im distalen Teil abnimmt und im zentralen Teil zunimmt.

Die Serotonin gehalt der untersuchten Geschwülste lag nur in zwei Fallen über der Größenordnung des menschlichen Serums: Ein Retinoblastom und ein Ganglioneurom, welches, obwohl ein Tumor aus dem peripheren Nervensystem, ergänzend in die Untersuchung mit eingeschlossen wurde, wiesen einen Gehalt auf, der im Bereich der höchsten von BOGDANSKI, WEISSBACH U. UDENFRIEND (1958) in normalem Gehirn- gewebe gefundenen Werte liegt. Dies kann auf besondere Speicher- oder Synthesefähigkeit dieser Gewebe für Serotonin zurückgehen. Auffallend ist, daß es sich in beiden Fällen um Tumore aus der nervösen Reihe handelt. AMIS', CRAWFORD U. GADDUM (1954) fanden den höchsten Gehalt an Serotonin und Substanz P in der Area postrema, einem aus Neuroglia bestehenden Chemoreceptor-Areal, das bezüglich der Anfärbbarkeit mit Trypanblau eine Ausnahmestellung einnimmt. Dies veranlagte zur

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Vermutung , daß es Aufgabe der Neurog l ia sein könnte , chemische ùBo t scha f t en" in Nerven impu l se zu t r ans fo rmie ren (GADDU~ 1956). I n ähn l icher Weise zogen WooLLv.y u. SHAW (1957) in Erwägung , daß Sero tonin über eine K o n t r a k t i o n de r Ol igodendrogl ia den Sä f t e s t rom zur Nervenzel le beeinflussen könnte . Die vor l igenden Un te r suchungen liefer- t en jedoch ke ine neuen Ergebnisse zur S t ü t z u n g dieser Hypo thesen .

Zusammenfassung Von 20 un t e r such t en Geh i rn tumoren en th ie l t en 19 keine oder nu r

k a u m nachweisbare Mengen Subs tanz P ; ein Gl iob las tom enth ie l t e twa soviel wie die an Subs tanz P a rme Großhi rnr inde . Zwei T u m o r e x t r a k t e ve ru r sach t en l angsame r h y t h m i s c h e K o n t r a k t i o n e n , die n ich t a u f Sub- s t anz P zurückzuführen sind. Die Ergebnisse s tü t zen die Ansicht , d a ß Subs tanz P in Nervenze l len v o r k o m m t .

E in R e t i n o b l a s t o m enth ie l t 3/~g/g, ein Gangl ioneurom 1,3/~g/g Sero ton in ; die übr igen s ieben a u f Serotonin un te r such ten T u m o r e en th ie l t en nu r u n b e d e u t e n d e Mengen.

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Dozent Dr. F. LEMBEOK, Pharmakologisehes Institut der Universität, Graz/Öst¢rreich