Aus dem Pharmakologischen Institnt der Universit~t K6nigsberg i. Pr. (Direktor: Prof. Dr. Eichholtz.)

W i r k u n g yon Komplexbi ldnern und R6ntgenstrahlen auf die Verte i lung yon Blei in Organen und Tumoren .

Von

E. Flint, P. L. Giinther und F. Eichholtz. (Eingegangen am 23. XII. 1932.)

Seitdem B l a i r Be l l I das Blei ftir die Behandlung bSsartiger Ge- schwtilste empfahl , hat es nicht an Versuchen gefehlt, die besondere Wirkung dieses Schwermetalls durch das Tierexperiment zu best~tigen. Unzweifelhaft ftihrt das kolloide Blei, ebenso wie andere Schwermetalle in den Versuchen von N e u b e r g u. C a s p a r i 2 zu starkem Blutandrang im Tumor, zur Thrombose der Tumorgef~l~e und zu nekrotischen Ver- i~nderungen, wenigstens in den zentralen Partien des Tumors (Wood3). Eine direkte Wirkung auf die Tumorzelle ist indessen nicht naehgewiesen ( K a w a t a 4 ) . In gewissen anorganischen sowie metallorganischen Kom- plexverbindungen ist das Blei starker wirksam und liihrt zu einer vSlligen Riickbildung der Tumoren (Col l i e r u. KraussS) .

Uber den Mechanismus der Bleiwirkung besteht bis heute keine ~bereinstimmung. Ob das injizierte Blei im Blute sich an Eiwei~ an= lagert oder.in eine Phosphatverbindung (Mi l l e t u. J o w e t t 6) iibergeht oder in eine komplexe Calciumbleiphosphatverbindung (Aub : ) oder in glyzerinphosphorsaures Blei M a x w e l l u. B i scho f fS ) ; ob das Blei bei

1 Blair Bell: Lancet 1928 II, 164. e Neuberg, C. u. Caspari: Z. f. Krebsforsch. 14, 236 (1914). 3 Wood, F. C.: Brit. reed. J. 3437, 928 (1926). 4 Kawata, M.: Beitr. path. Anat. 82, 259 (1929). 5 Collier,W. A. u. Krauss: Z. Hyg. llO, 169 (1929). 6 Millet, H. u. M. Jowett: J. amer. chem. Soc. 51, 997 (1929). 7 Aub, Minor, Fairhall u. Reznikoff: J. amer. reed. Assoc. 83, 588 (1924). s Maxwell u. F. Bischoff: J. of Pharmacol. 37, 413 (1929).

Wirkung yon Komplexbildnern und R6ntgenstrahlen aui die Verteilung yon Blei. 619

seiner Verteilung im KiSrper dem Calcium folgt ( A u b u. Mino t~ ) , ob es yon der Oberfli~ehe tier Zellen adsorbtiv gebunden wird ( B e h r e n s 2 ) , ob es wie im Pro toplasma gewisser Pflanzenzellen sieh an die Sulfhydril-

gruppe einer organischen Verbindung - - voraussichtlieh des Glutathion - - anlagert (H a m m e t t a), oder an andere hydroxylhal t ige Komplexbildner, zu denen das Blei eine besondere Affiniti~t besitzt (Ludwig4 ) . M0glieher-

weise findet eine langsame Bindung des Bleies an Lipoide und dami t nachtri~glich eine Neuvertei lung im KSrper s ta t t (Beh rensS ) . Alle diese Fragen sind bis heute nieht eindeutig gekliirt. Sicher ist nur, dab

der Tumor im Vergleieh mit anderen ;Geweben ungewOhnlieh geringe Mengen yon B M aufnimmt ( W o o d 6, R e i n h a r d t u. B u e h w M d v, KawataS).

Wir haben uns zun~ichst die Frage vorgelegt, ob es durch Ver2 mittlung starker Schwermetallkomplexbildner gelingt, das Blei starker im Tumor anzureiehern. Dabei wurden besonders aueh jene Komplex, bildner beriicksichtigt, die miiglicherweise im physiologisehen Geschehen das Blei binden wie Cystein, Glutathion (Hammett9), Glukonsiiure ( L u d w i g 1 ~ Glykokolt und andere Aminosi~uren ( N e u b e r g u. R e - waldO1), Glyzerinphosphors~ture (Slt(.xwei1 u. B i s c h o f f ~e) rout Phos-= phate (Mi l l e t u. , I o w e t t la).

1

2

092s). 3

4

5

6

7

8

9

]. ()

11

1 2

1 3

Nethode.

Der ~us 5 mg 7-~(luivalent Radiothor nach 24sttindi~er Exposition eines Platinbleehes gewonnene aktive Niedersehlag, der aus einem Blei- und einem Wismutisotop besteht, wird mit I Tropfen Salpetersiiure getSst, mit 0,5 ecru Wasser versetzt und der zu untersuehende Komplexbildner zugesetzt. 0,4 ccm wird einer weit3en R,~tte injiziert; nach 2 bzw. 24 Stunden wird dann das Tier get6tet, (tie Organe entnommen und naeb dem Verfahren yon S c h m i d t u.

Aub u. Minot: a.a.O. [lehrens, 211. u. G. Antotl: Ar(.h.f. exper. ])at.h. 128, 105 (1928); 137, 305

t lammett , F.: Protoplasma (Lpz.) 5, 647 (1929). Ludwig, H.: Bioehem. Z. 210, 353 (1929). Behrens, B.: a. a. O. Wood, F. C.: a. ~. O. Reinhardg, M. C u. ]{.W. F;uci~wald: 3. Cane. l),~!s. 1;/, 239 (1~929). Kawata, N.: a. ~. O. I tammett , F.: a. a. O. Ludwig, H.: a. a. O. Neuberg, C. u. RewMd: t~ioehem. Ilandlexikon. Maxwe]l, L. C u. BisehofI: a. a. O. Millet, H. u. M. Jowett : a. a. O.

620 E. FLINT, P. L. Gt~NTHER und F. EICHttOLTZ:

T a b e l l e .

Inj izier ter ~Niederschlag und untersuchter Komplexbi ldner

2 Stunden nach In jekt ion Werte in % auf 100 m g berechne t

Kontrolle = 100% 1

Sarkom I Leber Blur I Knochen i ~ ie re I . J I I , i

24 S tunden naeh In jekt ion

Sarkom Leber Niere

1. A n o r g a n i s c h e S u b s t a n z e u . . . . . . . 36 ! 504 1659 Natriumphosphat . . . . . - - / 57 i 437 1455

2. O r g a n i s c h e P h o s p h o r s i i u r e e s t e r .

Fruktosediphosphors~iure 6 8 1 6 5 1 1 0 6 I 253 i 6~. i1355 31 ' 487 249

3. S o n s t i g e b i o g c n e S c h w e r m e t a l l k o m p l e x b i l d n e r . Cystein . . . . . . . . . Glutathiou red . . . . . . . Zuckersaures Kalium-

Natrium . . . . . . . . Glukonsaures Calcium (San-

doz) . . . . . . . . . . Glyzerinaldehyd . . . . . . Glykokol! . . . . . . . . ! Dioxyphenylalanin . . . .

Oxyglutamins~ure . . . . .

1-0xyprolin . . . . . . .

34

37 69 30

32

24 95

33 119

7-8 114 41 171 64 132 34 131 43 131

~ ,5 20 2 157

156

150

256 342 272 179 197

11 127

441 11140

797 351

m

730 454 586 704 610 116 538

1898 1126 1230 498 968 145 707

66 25

52

51 48 53 31

25

4. N i c h t b i o g e n e S c h w e r m e t a l l k o m p l e x b i l d n e r . Brenzkatechindisulfosaures Na { Pyrogalloldisulfosaures Na Pyrogalloldisulfosaures Na

(neutral) . . . . . . . . 1,8-Dioxynaphthalin- 3,6-di-

sulfositure { 2,3-Dioxynaphthalin-6-sulfo- I

sam-es K I 2-Amidophenol-4,6-disulfo-

s~iure . . . . . . . . .

1-Amido-2-naphthol-6-sulfo- / S i~ure /

1- : i29.

Benzimidazolsulfos.~ure..

Thiohydantoin-essigsaures Ra

Digthylamino:dthyl-allylthio- barbiturs-~ure . . . . . .

50 51 8O 24 27 40

36 137 [ 101 29 128 296 54 54

74 69 59 65 144' 53 53 77 66

16 18 4.5 8 13

48' 51 345! 49 34 177 [ 32 33 88

l aa j los

256 187

698 168 497 185 462

122 175 91 605

222 768 143 451 123 1365

219 824 106 813

16 75 223 616 208 853 148 485

133 285

262 331 136 245

1143 36:3 779

1024

448 345 223 441 384

670 322

67 765

1013 828

521

452 625 125 679

509 984

380 1063 639 417 210 672 274 847

136 520

21 54 32

61 51

49

43 78 38

45

87 32

27 25

32 263 633

119 219 103 246 110 502

637 1243 514 662

198 808

217 863 217 564 794 98

9~) 168

629 685

232 454 101 396

Diejenige Menge yon radioaktiver Substanz, die intraveniis injiziert wurde, wird mit soviel Wasser verdiinnt, als dem K(irpergewicht des Tieres entspricht. 100 mg dieser Liisung dienen als Kontrolle und werden mit 100 % angegebon.

Wirkung yon Komplexbildnern und RSntgenstrahlen auf die Verteilung yon I]lei. 621

Gtinther~ eingeascht, aufgearbeitet und mit einem a-Elektroskop die Radio- aktivit~t ausgedrfickt in Skalenteilen pro Sekunde gemessen.

Da das zu Beginn der Untersuchungen mit dem Blei injizierte Wismut- isotop infolge seiner geringen Halbwertszeit bei Ausftihrung der Aktivit~ts- messung abgeklungen ist, so gibt uns die gemessene Aktivit~t nur Mal]e fiir die Menge des vorhandenen Bleiisotops.

Die dabei gewonnenen Werte sind in der nebenstehenden Tabelle zusammengestellt.

I, Komplexbildner. Zusammenfassend stehen wir vor der Tatsache, dab nach Injektion

der untersuchten Bleiverbindungen das Blei rasch aus dem Blut ver- schwindet und sich in spezifischer Weise in den Organen ablagert. Dabei wird das Metall in erster Linie vonder 5Tiere, in zweiter Linie yon Leber und Knochen aufgenommen. 5Tur fiir die Komplexverbindung mit 1-Amido-2-naphtol-6-sulfos~ure ist eine an@re Verteilung des radio- aktiven Bleies festzustellen. Diese Substanz wird mehr in der Leber abgelagert. In allen untersuchten Verbindungen wird das radioaktive Blei niemals im Sarkomgewebe gespeichert.

Die Ursache dieser Verteilung ist darin zu erblicken, dal./ gewisse Gewebe aut~erordentlich rasch aus jeder der untersuchten Komplex- verbindungen das Blei an sich ziehen und dadurch verhindern, dab es im Tumor angereichert wird. ])ie Komplexbildner des Gewebes, be- sonders die yon Niere und Leber sind demnach starker als diejenigen, die in den obigen Versuchen verwandt wurden. Uber die Natur dieser Komplexbildner in Niere und Leber, die iiber die Verteilung des Bleies im Organismus entscheiden, geben die Versuche keine Auskunft. Be- kannt ist his heute nur, da6 die Substanz aus dem mit fliissiger Luft vereisten Gewebe mit Hilfe yon n/100 Essigs~ure extrahiert werden kann und dal~ sic dann in die Quecksi]berchloridf~illung iibergeht.

II. Riintgenbestrahlung. In einem zweiten Teil besch~ftigen wir uns mit der Einwirkung der

RSntgenstrahlen. Durch die Methode der multiplen Impftumoren (Eich- hol tze) ist es mSglich geworden, das Schicksal injizierten Bleies yon Stunde zu Stun@ zu verfolgen. In einem derartigen Vorversuch erhielt eine Ratte, die sechs Sarkome hatte, die iibliche Menge des aktiven 5Tiederschlages intravenSs injiziert. Die Sarkome wurden nach der In- jektion von Stun@ zu Stunde exstirpiert.

1 Schmidt u. Giinther: Arch. Augenheilk. 104, 417 (193t). 2 Eichholtz, F.: Biochem. Z. 235, 170 (1931).

Archly f. experiment . Patl l . u. Pharmakol . ~Bd. 169. 40a

6 2 2 E . FLINT, P . L. G01'~TttER mud F . ]~ICItHOLTZ:

Gehalt an radioakUver Substanz in 2 Stunden

Versueh I Versueh II

165% 61%

Zeit nach Injektion 4 Stunden I 6 Stunden 8 Stunden I 10 Stunden I 24 Stunden

- - 1198%, 216% 238% 253% 92% I 95% 124% - - 82%

Es ergibt sich aus dem Versuch, dal~ prakt isch nach 2 Stunden ein

weitgehender Ausgleich zwischen Blut und Gewebe eingetreten ist. Die Frage ents tand nunmehr, ob nach RSntgenbestrahlung das Blei

starker im Tumor angereichert wird. Hierzu werden folgende Versuche

aufgeftihrt.

Eine Ratte yon 160 g erhielt die tibliche Dosis aktiven l~iederschlags intraven6s injiziert. Der erste Tumor wurde nach 2 Stunden, der zweite nach 3 Stunden exstirpiert. Anschliel]end daran wurden die Tumoren einzeln be- strahlt (3 H . E . D . = 1800 r). 5Tach einem weiteren Intervall yon 2, 4, 6, 191/2 Stunden wurden die tibrigen Tumoren exstirpiert. Bei der Analyse ergaben sich folgende Werte:

Versuch 40. L e e r a b f a l l des E l e k t r o s k o p s in Sk l t / sec . ~ 0,000099.

Tumor

Kontrolle

Zeit vor T nach Bestrahlung in Stunden

2

1 - - 2

4 6

- - 1 9 1 / 2

Menge in mg

445 442 471 303 490 490

500 500

Zeit der Ablesung

4 h 15' 4 h 34' 4 h 47' 4 h 56' 5 h 08' 5 h 21'

5 h 38' 5 h 47 r

1984 2006 2205 2065 2718 2028

6311 6151

Aktivi tat in Sklt. pro Sek. X106

bezogen auf pro 100 mR 4 Stdn. 15 Miu.

445 445 454 463 468 485 681 713 554 587 414 445

1262 1383 1230 1361

Weft in %

32 33 35 51 42 32

100 100

In fiinf weiteren Versuchen wurde die Verteilung des radioaktiver~

Bleies 24 Stunden nach der RSntgenbestrahlung untersucht . Hierbei

wurden mannliche Rat ten im Gewicht von 100--140 g verwendet. Die Ergebnisse sind in folgender Tabelle zusammengefal~t:

Versuch Bleigehalt in % des Durchschnit tsgehalts Nr. imunbes t rah l teu Tumor I im bestrahlten Tumor

44 38 i 36 45 70 ~ 87 46 58 i 62 59 (weibliche Ratte) I 101 104 60 . . ,, i, 80 , 91

Wirkung voa Komplexbildnern und R6ntgenstrahlen auf die Verteilung yon Blei. 623

In diesen Versuchen li~l~t sich ein Unterschied gegentiber dem un- bestrahlten Gewebe nicht feststellen.

Von besonderem Interesse ftir das vorliegende Problem waren Ver- suche yon Kluge u. Zwerg*, nach denen dutch Lokalbestrahlung des Tumors, in geringerem Mal~e auch durch Kopfbestrahlung weiblicher Ratten bestimmten Gewiehts ein starker Anstieg des Calciums im Tumor stattfindet. Hier schien sich eine MSgliehkeit zu bieten, die Hypothese yon Minot zu prtifen, nach der sich Blei im KSrper ebcnso verteilen soll wie Calcium. 1gach einer derartigen Bestrahlung miil~te demnach zusammen mit dem Calcium auch das Blei in vermehrter Menge im Tumor aufgeschwemmt werden.

Hierzu werden folgende Vcrsuche aufgefiihrt:

Bei zwei weibliehen Ratten im Gewicht yon 170 g, die je drei Sarkome trugen, wurde der erste Tumor zur Kontrollbestimmung exstirpiert. An- schliel~end daran wurde der zweite Tumor mit 3 H.E.D.= 1800r bestrahlt; der dritte Tumor blieb unbestrahlt. 22 Stunden sparer wurde die tibliche Menge aktiven 2qiederschlags intravenSs injiziert und 2 Stunden spiiter, 24 Stunden na, eh tier RSntgenbestrahlung, beide Tumoren entnommen und analysiert.

Vcrsuch

~r.

(13 64

Kontrolltumor I Unbestrahlter Tumor ] Bestrahlter Tumor

-i i Pb- Wasser- Ca-Gehalt Pb- Wasser- Ca-Gehalt I Wasser- Ca-Gehalt gehalt Gehalt gehalt ' Gehalt gehalt in mg/%] in mg/% in rag/% ] in % in % in% in % , in %

83.7 41 ! 82.8 35 111 84,4 80 l 77 i

8316 78,8 ] 83,4 78 102 I 83:3 128 85 I

Entgege~l der Minotseheu Theorie wird demnach bei ErhShung des Calciumgehaltes des Gewebes weniger radioaktives Blei angeschwemmt.

Die in der vorliegenden Arbeit verwendeten organischen Komplex- bildner verdanken wir der Mitarbeit der I. G. Farbenindustrie A.-G., Werk Elberfeld.

Zusammenfas sung .

1. Die Verteilung yon Blei in Form des aktiven Bleiisotops ThB (Pb) in Organen, Geweben und Tumoren wird durch die untersuchten organi= schen Komplexbildner nicht oder nur wenig beeinflugt.

2. Nit Hilfe der Methode .der multiplen Impfsarkome l~il~t sich das Schicksal des injizierten radioaktiven Bleies im Tumor yon Stunde zu Stunde verfolgen.

1 Kluge, L. u. tI. G. Zwerg: Strahlenther., im Erscheinen begriffen. 40*

624 E. FLINT, P. L. Gi)I~TttER U. F. EICttHOLTZ: Komplexbfldner u. RSntgenstrahlen.

3. RSntgenbestrahlung des Tumors ftihrt nicht zu einer Mehran- schwemmung des radioaktiven Bleis.

4. Wird bei i~lteren weiblichen Ratten durch RSntgenbestrahlung der Calciumgehalt des Tumors erhSht, so erfolgt eine deutliche Minder- anschwemmung. Die Theorie, nach der die Verteilung des Bleies der CalciumerhShung parallel geht, wird nicht gesttttzt.

5. Der organische Komplexbildner, an den sich das injizierte Blei im Gewebe anlagert, li~flt sich mit n/100 Essigsi~ure extrahieren und ist dann durch Quecksilberchlorid fiillbar.