This work has been digitalized and published in 2013 by Verlag Zeitschrift für Naturforschung in cooperation with the Max Planck Society for the Advancement of Science under a Creative Commons Attribution4.0 International License.

Dieses Werk wurde im Jahr 2013 vom Verlag Zeitschrift für Naturforschungin Zusammenarbeit mit der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung derWissenschaften e.V. digitalisiert und unter folgender Lizenz veröffentlicht:Creative Commons Namensnennung 4.0 Lizenz.

7. B e r e c h n u n g e n

Die Radioaktivität wurde zunädist auf «C/g Gewebe berechnet. Da die Tiere verschiedene Dosen injiziert be-kamen, wurde diese Organ-Radioaktivität auf die Radio-aktivität des Serums bei Tötung der Tiere bezogen (— % der Serum-Radioaktivität). Diese Umrechnung bringt gegenüber der direkten Relation zur injizierten Dosis den großen Vorteil mit sidi, daß der Fehler durch manche un-berechenbaren Faktoren, wie teilweise paravenöse In-jektion, Schwankungen des Plasmavolumens, Blutentnah-men usw., erheblidi reduziert wird.

23 S. K o l l e r , „Graphische Tafeln zur Beurteilung statistisdier Zahlen". Verlag Th. Steinkopff, Dresden und Leipzig 1940.

Die statistischen Berechnungen erfolgten nach K o l -l e r * * .

Unser Dank gilt in besonderem Maße Herrn Professor B e n n h o l d für die Anregung zu den vorliegenden Untersuchungen und für sein Interesse am Fortgang der Arbeiten.

Herrn Prof. Dr. R. B a u e r , dem Direktor der Rönt-genabteilung der Medizinischen und Chirurgischen Kli-nik, und Herrn Dr. H. H a r t w e g haben wir für ihr allezeit freundliches Entgegenkommen bestens zu danken.

Frl. B. K 1 u m p p danken wir für die unermüdlidie Assistenz, Fr. Dr. E. B o t h für die Mitarbeit bei den E lekt rophoresen.

Die Wirkung von Kobalt und Cadmium auf die A-Zellen der Langerhansschen Inseln*

V o n C . v . H O L T u n d L . v . H O L T

Aus dem Physiologiseh-diemischen Institut der Universität Hamburg (Z. Naturforschg. 9b , 319—325 [19541; eingegangen am 26. Januar 1954)

Herrn Prof. Dr. med. K.Thomas zum 70. Geburtstag

1. 48 Stdn. post injectionem von 12,5 bzw. 25 mg/kg CoCl., i.v. lassen sich an den Insel-zellen, insbesondere an den A-Zellen des Kaninchens, keinerlei pathologische Veränderungen nachweisen.

2. Die durch die Kobaltinjektion hervorgerufene Hyperglykämie läßt sidi durdi vorherige Gaben von Cystein oder Glutathion vermindern.

3. Am adrenalektomierten Tier kommt es nadi Injektion von Kobalt zu inkonstanten, ge-ringgradigen, initialen Blutzucker-Steigerungen und zum Auftreten von Hypoglykämien.

4. Dauergaben über 10—11 Tage von 12,5 mg/kg CoCl2/Tag i.v. führen zu einer signi-fikanten Vermehrung der A-Zellen von durchschnittlich 43 Prozent. Den Kobaltgaben voran-gehende Cystein-Injektionen bewirken eine geringere Vermehrung der A-Zellen.

5. Kobalt vermindert in einer Konzentration von 3,3 X 10~4 Mol/Z die O.,-Aufnahme eines Rattenleber-Vollhomogenats um 40 Prozent.

6-. Die Injektion von 26 mg/kg CdS04 i.v. führt beim Kaninchen nadi anfänglicher Hyper-glykämie zum Tode unter Schocksymptomen bei stark erniedrigten Blutzuckerwerten. An den Langerhanssdien Inseln finden sich keine pathologisdien Veränderungen.

7. 5—7-malige, tägliche i.v.-Gaben von 5,2 mg/kg CdS04 bewirken neben einer lang-andauernden Hypoglykämie nach initialer Hyperglykämie eine deutliche A-Zell-Hyperplasie mit Werten von durchsdinittlich 48 Prozent.

8. Pathologisch-anatomisdi finden sich nach Cadmiumgabe Verfettungen der Leber und Blutungen der Nebennierenrinde.

Durch die Untersuchungen von S u t h e r l a n d und de D u v e 1 sowie von G a e d e , F e r n e r

und K a s t r u p 2 sind die A-Zellen der Langerhans-schen Inseln als Produzenten des Glukagons in den

Auszugsweise als Vortrag auf dem I. Internationalen Neurovegetativen Symposium am 21. September 1953 in Florenz veröffentlidit.

E. \V. S u t h e r l a n d u. Chr. d e D u v e , J. biol. Chemistry 175, 663 [1948].

Blickpunkt der an dem Diabetesproblem interessier-ten Forschergruppen gerückt worden.

Nach der Darstellung und erfolgreichen Kristallisa-tion des Glukagons durch S t a u b und Mitarbb.3 stellt sich den Untersuchungen über die Physiologie und

2 K. G a e d e , H . F e r n e r u. H. K a s t r u p , Klin. Wschr. 28, 388 [1950],

3 A. S t a u b , L. S i n n u. O. K. B e h r e n s , Science [Washington] 117, 628 [1953],

Biochemie dieses dem Insulin antagonistischen Kohle-hydratstoffwechsel-Hormons noch eine wesentliche Schwierigkeit entgegen, nämlich die der selektiven Ausschaltung der das Hormon produzierenden Zel-len. Von V e r n e 4 wurde über eine A-Zellendegene-ration nach Gaben von Extrakten aus Amanita phal-loides berichtet, jedoch kam es gleichzeitig zu schwer-sten Leberzellschäden. Die von K a d o t a 5 erhobe-nen Befunde über die A-Zellenzerstörung durch Di-äthyldithiocarbamat konnten von D a v i s " und von uns7 nicht in vollem Umfange bestätigt werden. Jedoch scheint nach der Untersuchung von D a v i s 6

im Synthalin ein A-Zellen schädigendes Agens vor-zuliegen.

In diesem Zusammenhange sind die Befunde von v a n C a m p e n h o u t und C o r n e 1 i s 8 von ganz besonderem Interesse. Die genannten Autoren fan-den nach parenteraler Zufuhr von Kobaltchlorid am Meerschweinchen eine weitgehende Degeneration der A-Zellen bei erhaltengebliebenen B-Zellen. Diese Untersuchungen wurden von V u y l s t e k e , C o r -n e l i s und d e D u v e 9 dahingehend erweitert, daß im Pankreas von mit Kobalt behandelten Meerschwein-chen eine beträchtliche Verminderung des Glukagons nachzuweisen ist. A v e z z u und Mitarb. 10 fanden nach Gaben von Kobaltdilorid einen Rückgang der Hyperglykämie alloxandiabetischer Kaninchen. Bei der histologischen Untersuchung der Bauchspeichel-drüsen dieser Tiere ließen sich neben der durch das Alloxan hervorgerufenen Schädigung der B-Zellen von den Autoren keine intakten A-Zellen nachweisen.

In ein neues Stadium gelangten die Untersuchun-gen über die Beziehungen von Kobalt zum Glukagon bzw. zu den A-Zellen durch die Arbeiten von G o 1 d n e r und Mitarbb. n - 1 2 . Diese Autoren be-stätigten am Kaninchen die histologischen Befunde von v a n C a m p e n h o u t 8 . Sie fanden 24 Stdn. nach 25—40 mg Kobaltchlorid pro Tier in vielen Inseln keine A-Zellen mehr. Die noch vorhandenen A-Zellen zeigten fast alle eine merkliche Schädigung, gekennzeichnet durch Degranulation, Kernverlust und Unschärfe der Zellbegrenzung. 48 Stdn. post in-jectionem ließen sich im Pankreas praktisch keine normalen A-Zellen mehr nachweisen. Trotz des Feh-

* J . V e r n e , C. R. Seances Soc. Biol. Filiales 143. 66S [1949].

5 J . K a d o t a u. O. M i d o r i k a w a , J. Lab. clin. Med." 38, 671 [1951].

« J. C. D a v i s , J. Path. Bacteriol. 64, 575 [1952], 7 C. v. H o l t , unveröffentlichte Versuche 1953. 8 E. v. C a m p e n h o u t u. G. C o r n e l i s , C. R.

Seances Soc. Biol. Filiales 45, 933 [1951],

lens intakter A-Zellen bewegte sidi der Blutzucker nach anfänglicher Hyperglykämie in normalen Gren-zen. Insbesondere wurde von G o l d n e r 1 1 keine Hypoglykämie beobachtet. Dieser Befund steht im Gegensatz zu Untersuchungen von D a v i s 6 , der am Kaninchen schwerste Hypoglykämien mit letalem Aus-gang nadi Schädigung der A-Zellen durch Synthalin beobaditete. Eine Beeinflussung des Alloxandiabetes durch Kobaltgaben konnten V o l k und Mitarbb. 12

trotz histologisch nachweisbarer Zerstörung der A-Zellen nicht feststellen. Aus diesen Befunden ziehen G o l d n e r und M i t a r b b . 1 1 1 2 den Schluß, daß die Blutzucker-Regulation nicht von der Unversehrtheit der A-Zellen abhängt, und das funktionelle Über-gewidit der A-Zellen über die alloxanzerstörten B-Zellen nicht zur Ausbildung der schweren Form die-ses Diabetes beiträgt. Im Gegensatz zu V o l k und Mitarbb. 12, die eine Verminderung des Leberglyko-gens nach Kobaltgaben feststellten, wies W e i s -b e r g 1 3 eine deutliche Vermehrung nach. Die weit-tragende Bedeutung der aus diesen Befunden ge-zogenen Schlüsse und die sich widersprechenden Ergebnisse der einzelnen Autoren bezüglich der Be-einflußbarkeit des Alloxandiabetes durch Kobalt so-wie das mit den bisherigen Vorstellungen über die Rolle der A-Zellen nicht in Einklang zu bringende Verhalten des Blutzuckers veranlaßten uns zu einer erneuten Untersuchung über die Wirkung des Ko-balts auf die Langerhansschen Inseln und den Blutzucker. Weiterhin wurden der Einfluß von Sulf-hydryl-Verbindungen und die Beziehungen extra-pankreatischer Faktoren (Leber und Nebenniere) zu der Kobaltwirkung untersucht. Um die Frage der Spezifität der nach Kobaltgaben erhobenen Befunde zu klären, wurde die Wirkung des Cadmiums, eines anderen 2-wertigen Sdiwermetall-Ions, in diesem Zusammenhange geprüft.

B e s c h r e i b u n g d e r V e r s u c h e

Als Versuchstier wählten wir das Kaninchen. Kobalt-chlorid wurde entsprechend den Angaben von G o l d -n e r 1 1 in Dosen von 12,5 bzw. 25 mg/kg in physiologi-scher Kochsalzlösung intravenös verabreicht. Die Blut-

9 Ch. A. V u v 1 s t e k e, G. C o r n e 1 i s u. Chr. d e D u v e , Arch. int. Physiol. 60. 128 [1952],

10 G. A v e z z u u. R. L u i s e . Boll. Soc. ital. Biol. sperim. 27, 1515 [1951],

11 M. G. G o l d n e r , B. W. V o l k u. S. S. L a z a -r u s , Metabolism 1,544 [1952],

B. W. V o l k , S. S. L a z a r u s u. M. G. G o l d -n e r , Proc. Soc. exp. Biol. Med. 82, 406 [1953].

i» H. F. W e i s b e r g u. Ch. M. K a p l a n , Fed. Proc. 12, III. 151 [1953],

1. Gabe 2. Gabe 3. Gabe 4. Gabe 5. Gabe

Kan. Nr. Nü heW Nü heW Nü heW Nü heW Nü heW

79 122 273 (1) 187 215(1) 141 320(3) 169 326 (2) 124 232 (2)f 80 105 195 (1) 106 130 (1) 118 249 (4) 118 254 (1) 201f 82 106 130 (1) 98 132 (1) 136 275 (3)f 84 105 289 (1) 92 185 (2) 108 223(1) 102 248 (2) 106_ Alloxan

Tab. 1. Nüchtern-Blutzucker (Nü) und höchste erreichte Blutzucker-Werte (heW) in mg% nach täglicher Gabe von 25 mg CoCl.,/kg i.v. Die Zahlen in Klammern geben den Zeitpunkt des Blutzucker-Maximums in Stunden nach der

Injektion an.

zucker-Bestimmungen erfolgten nach der Methode von H a g e d o r n - J e n s e n . Die Versuche wurden an hafer-gefütterten, 12 Stdn. nüchternen, 2—3 kg schweren Ka-ninchen ausgeführt.

Adrenalektomien wurden von dorsal in Numal-Äther-Narkose vorgenommen. Nach Adrenalektomie wurde Glucose in physiologischer Kochsalzlösung i.v. und Hafer oral gegeben. Außerdem erhielten die Tiere NaCl-halti-ges Trinkwasser. An adrenalektomierten Tieren wurden die Versuche nach 6—8-stdg. Nahrungskarenz durchge-führt.

Die Pankreaspräparate wurden nach G o m o r i 1 1 . Leberschnitte auf Fett mit Scharlachrot-Diacetin gefärbt. Für die Unterstützung bei der histologischen Beurteilung möchten wir Herrn Prof. F e r n e r (Anatomisches Institut der Universität Hamburg) unseren besonderen Dank sagen.

Cystein (pH 6,5) bzw. Glutathion (p^ 3,5) wurde in 5-fach molarer Menge, bezogen auf Kobalt, 5 Min. vor der CoCl„-Gabe intravenös verabreicht.

Die verabfolgte Alloxandosis betrug 200 mg/kg. Cadmiumsulfat, gelöst in physiologischer Kochsalzlösung,

injizierten wir in Dosen von 26 bzw. 5,2 mg/kg i.v. — Die Messung der 0.,-Aufnahme der Leber führten wir

am Rattenleber-Vollhomogenat 1 :5 verdünnt in Phos-phat-HCl-Puffer pj] 7,2 in 0.,-Atmosphäre im Warburg-Apparat bei 37° und 110 Oszillationen/Min. durdi. Kobalt wurde in 2-proz. Glykokoll-Lösung, mit NaOH auf pfI 7,2 eingestellt, im Zeitpunkt 0 zugegeben. Die Kobalt-End-konzentration betrug 3,3 X 10~4 Mol IL

E r g e b n i s s e

Das Verhalten des Blutzuckers nach 12,5 bzw. 25 mg CoCl2 ist in der Abb. 1 dargestellt. Es wurden Blutzucker-Werte z. T. über 300 mg% erreicht. Signifikante Hypoglykämien traten während der 24-stdg. Beobachtungszeit nicht auf (Abb. 1).

Histologisch ließen sich 48 Stdn. nach einmaliger Gabe von 12,5 bzw. 25 mg/kg CoCl2 bei keinem der untersuchten Tiere degenerative Veränderungen an den A-Zellen nachweisen (s. Abb. 2 *).

Das Plasma war mit roten Granula dicht ange-füllt. Die in verschiedenen Schnitten zu beobachtende

14 G. G o m o r i in: „Das Inselsystem des Pankreas". ( H . F e r n e r ) , Verlag G. Thieme, Stuttgart 1952.

variierende Granulagröße möchten wir nicht beson-ders bewerten. Auch die A-B-Relation mit 24 %

1 • 5 " 1 v 5h

Abb. 1. Blutzucker-Werte in mg% nach der i.v.-Injektion von 12,5 mg (• •) und 25 mg CoCl9/kg (a a ). Die Blutzucker-Werte nach 24 Stdn. wurden nicht dargestellt, erreiditen aber bei keinem Tier Werte unter 90 mg%.

A-Zellen und 7 6 % B-Zellen spricht nicht für eine Verminderung der ersteren.

Tägliche Verabreichung von 25 mg CoCU/kg be-wirkte nach jeder Injektion einen erneuten Blut-zuckeranstieg (s. Tab. 1). Hypoglykämien kamen nicht zur Beobachtung.

Bei 3 Von 4 Tieren schien eine Tendenz zur Nüchtern-Blutzuckererhöhung zu bestehen. Die Ka-ninchen 79, 80 und 82 gingen unter einem allgemein toxischen Bild, bei dem eine starke Kreislaufschwäche im Vordergrund stand, zugrunde.

Das Tier Nr. 84 erhielt 200 mg/kg Alloxan einen Tag nach der fünften Kobaltinjektion und kam in der

* Abb. 2—5, 10 u. 11 s. Tafel S. 316 d.

hypoglykämischen Phase der Diabetesentwiddung ad exitum. Es fand sich eine Nekrose der B-Zellen. Die Kerne waren pyknotisch und die Zellgrenzen nicht mehr sicher festzustellen. Das Plasma erschien hyperchromatisch und homogenisiert. Die A-Zellen zeigten zytologisch keine Veränderungen. Durch die Zerstörung und Schrumpfung der B-Zellen waren die interzellulären Spalten vielfach verbreitert. Die A-Zellen erschienen vermehrt. Vereinzelt fanden sich spindelige A-Zellformen, die jedoch einen normalen Befund darstellen. Die Zellen waren dicht mit phloxin-gefärbten Granula gefüllt (s. Abb. 3).

Ein besonders auffälliger Befund ließ sich nach 10—11-maliger, täglicher CoCU-Gabe (12,5 mg/kg i.v.) an den Langerhansschen Inseln erheben. Bei den so behandelten Tieren kam es zu einer eindeutigen, erheblichen Vermehrung der A-Zellen. Der zentrale B-Zellenhaufen, an dem sich zytologisch keine patho-logischen Veränderungen fanden, war schalenartig von teilweise mehr-schichtigen A-Zellenlagen um-geben, ein beim Kaninchen außerordentlich unge-wöhnlicher Befund (s. Abb. 4 und 5).

380

300

200

100

SO

Abb. 6. Zwei typische Blutzucker-Kurven nadi 12,5 mg/kg CoCl2 i.v. mit ( ) und ohne ( ) Cystein-Vor-

behandlung.

w B Z i n m o %

300

200

WO

1 2 3 1 5 " 1 2 3 1 5h

nach derJnjcktion

Abb. 7. Zwei typische Blutzucker-Kurven von adrenal-ektomierten Tieren ( ) im Vergleich zu normalen Tieren ( ) nadi i.v.-Injektion von 12.5 mg/kg CoCl2.

Kan. Nr. % A-Zellen 7,, B-Zellen

204 41,7 58,3 100 46,2 53,8 202 46,1 53,9 102 38,0 62,0

Tab. 2. A-B-Relation nach Kobalt-Dauerbehandlung.

Kan. Nr. u/o A-Zellen % B-Zellen

219 33 67 213 24 76 218 27 73 220 37 63

Tab. 3. A-B-Relation nadi kombinierter Cystein-Kobalt-Dauerbehandlung.

Die A-Zellen erreiditen bei diesen Tieren einen Prozentsatz von durdischnittlich 43 (s. Tab. 2). Un-behandelte Tiere weisen bis etwa 2 5 % A-Zellen auf.

Diese Relationen wurden aus Durchschnittswerten von jeweils 30 Inseln pro Schnitt ermittelt. Die Blut-zuckerkurve, auch nach der elften Gabe, entsprach derjenigen nach einmaliger Dosis.

Die Kobalt-Hyperglykämie ließ sich durch voran-gehende Injektion von Cystein oder Glutathion deut-lich vermindern. Bei täglicher Behandlung mit Cystein und CoCk, über 10 Tage kam es zu einer Deformie-rung der Blutzucker-Kurve mit einem 2-gipfligen Verlauf (s. Abb. 6).

Histologisch fand sich im Vergleich zu lediglich mit Kobaltchlorid behandelten Kanindien eine gering-gradigere A-Zellenvermehrung (s. Tab. 3). Bei einem Tier (Nr. 213) war die A-B-Relation nicht gestört.

Nach Nebennieren-Entfernung kam es nur nodi zu einem ganz geringen Blutzucker-Anstieg oder zum Auftreten mehr oder minder ausgesprochener Hypo-glykämien (s. Abb. 7).

Offensichtlich ist also ein großer Teil der initialen Hyperglykämie an das Vorhandensein der Nebennie-ren-Funktion gebunden. Aus den Versuchen geht allerdings nicht hervor, in welchem Maße Neben-nieren-Rinde oder Nebennieren-Mark an dem Mecha-nismus beteiligt sind.

Histologisch fand sich sowohl nach Einzel- als audi nach Dauergaben von Kobalt bei einigen Tieren eine Leber-Verfettung. Auf Grund der anatomisdi nach-weisbaren Schädigung des Organs versuchten wir auch in vitro eine Stoffwechselstörung der Leber nach-zuweisen. Im Leber-Vollhomogenat ließ sich eine beträchtliche Stoffwechselhemmung durch Kobalt her-vorrufen. Die Abb. 8 zeigt den Verlauf der 02-Auf-

52 in mg 1.

'V / X

/ 1 1 \ \

/ X 1 \ / \ / \ 1 \ ! \ 1 1

^ l i

\ \ \ \ \ \

* \ i

\ i \ \ \

\ / 1 2 3 £ S 5 7 2 3 \ 5

nach der Injektion

BZ in mg 7«

1 2 3 1 5 " 1 2 3 1 5

Kan. Nr. Nü-BZ l h 2 h 3h 4h 5h 7h 14 h 16h 18 h 20 h 22 h 24 h 36 h

85 137 — 433 — 463 — — — — — 43 f — — —

103 107 399 419 414 — 233 109 78 —

104 105 172 183 178 — 107 98 97 —

201 117 — 252 — 178 — — — — — 641 — — —

94 112 77 86 87 88 64 — 38| 93 145 74 113 108 f — — — —

Tab. 4. Blutzuckerwerte in mg% 1—36 h nach der Injektion von 5,2 mg CdSOi i.v.

Kan. Nr. % A-Zellen % B-Zellen

103 57,9 42,1 96 45,0 55,0

101 37,0 63,0 104 52,0 48,0

Tab. 5. A-B-Relation nach Cadmium-Dauerbehandlung.

nähme eines Leberhomogenats bei einer Kobalt-Kon-zentration von 3,3 X 10~4 Mol. Co//. Unter dieser Kobalt-Konzentration, die etwa der nach intravenöser Injektion von 12,5 mg/kg CoCl2 entspricht, kam es zu einer Verminderung der 02-Aufnahme um 4 0 % (Abb. 8).

Parallel wurden Untersuchungen über die Wirkung anderer 2-wertiger Schwermetallionen, besonders des Cadmiums, auf den Blutzucker und die Langerhans-schen Inseln durchgeführt. Das Verhalten des Blut-zuckers nach Cadmiumgaben unterschied sich wesent-lich von dem nach Kobalt-Zufuhr (s. Abb. 9).

Nach der Injektion von 26 mg/kg C d S 0 4 i.v. kam es nach anfänglicher Hyperglykämie zu tiefen Hypo-glykämien mit teilweise letalem Ausgang unter schock-artigen Zeichen. Histologisch ließen sich an den In-seln dieser Tiere keine pathologischen Veränderungen nachweisen.

Wegen der allgemein toxischen Zeichen (Tonusver-lust, Tachypnoe, Polyurie) wurde die Dosierung von 26 mg Cadmiumsulfat/kg auf reduziert. Nach 5,2 mg Cadmiumsulfat/kg i.v. zeigten sich die toxi-schen Symptome nur noch in abgeschwächter Form, während die Blutzucker-Veränderungen sowohl in der hyper- als auch hypoglykämischen Phase deut-licher hervortraten (s. Tab. 4).

Auch bei dieser Dosierung ließen sich in dem Zeit-raum von 18—36 Stdn. nach der Injektion keine pathologischen Veränderungen an den Inselzellen nachweisen. Dagegen waren teilweise ausgesprochene Leber-Verfettungen sowie Nebennieren-Blutungen vorhanden.

Wiederholte tägliche Gaben von 5,2 mg CdS04/kg i.v. führten nach .5—7 Tagen zu einer deutlichen

Hyperplasie der A-Zellen, die Werte bis über 5 0 % erreichten (s. Tab. 5 und Abb. 10).

Wiederholt fiel uns dabei eine Vermehrung extra-insulärer A-Zellengruppen auf, die bei Kaninchen Nr. 103 zur Ausbildung eines kompakten A-Zell-stranges im Bereich des Pankreas-Schwanzes führte (s. Abb. 11). Diese extra-insulären A-Zellelemente

ul02

Abb. 8. Graphisdre Darstellung der 02-Aufnahme eines Rattenleber-Vollhomogenates. Aufgetragen wurden die

Mittelwerte von je 6 Ansätzen. Leberhomogenat 1 ad 5 in Phosphat-HCl, pH 7,2.

Co-Zugabe im Zeitpunkt 0. = 02-Aufnahme ohne Co. = 02-Aufnahme mit Co (3,3 X IO"4 Mol//).

Abb. 9. Blutzucker-Werte in mg% von 2 Kaninchen 30 Min. bis 3 Stdn. nach der Injektion von 26 mg/kg

CdSO* i.v.

wurden bei der Ermittlung der A-B-Relation nicht be-rücksichtigt.

Dauerbelastungen mit Cadmiumsulfat ließen sich wegen der glucose-refraktären, häufig letal endenden Hypoglykämien nur bei wenigen Tieren durchführen.

D i s k u s s i o n

Zusammenfassend läßt sich als Ergebnis unserer Untersuchungen zunächst feststellen, daß es sowohl nach einzelnen als auch nach wiederholten Gaben von CoClo beim Kaninchen nicht zu einer Destruk-tion der A-Zellen kommt. Dagegen tritt nach Dauer-gaben eine Vermehrung der A-Zellen auf. Dieser Befund steht im Gegensatz zu den Untersuchungen von G o l d n e r 1 1 und A v e z z u 1 0 . Ein Vergleich unserer Befunde mit denen von v a n C a m p e n -h o u t 8 ist nicht zulässig, da diese an verschiedenen Tierarten gewonnen wurden. Die unterschiedlichen Verhältnisse der Langerhansschen Inseln des Kanin-chens und des Meerschweinchens sind aus derAlloxan-diabetes-Forschung her hinreichend bekannt 1 5 ' 1 6 ' 1 7 .

Die von V o l k 1 2 und Mitarbb. beschriebene fehlende Beeinflußbarkeit des Alloxandiabetes durch Kobalt-gaben erklärt sich ohne weiteres aus unseren histo-logischen Befunden, die eine Unversehrtheit der A-Zellen nach Kobaltgaben am Kaninchen nachweisen. V a n C a m p e n h o u t 8 und V u y l s t e k e , C o r -n e l i s und d e D u v e 9 führen die initiale Hyper-glykämie am Meerschweinchen auf eine durch das Kobalt hervorgerufene Glukagon-Ausschüttung aus den A-Zellen zurück. V u y l s t e k e und Mitarbb.9

konnten eine Verminderung des Glukagons im Pankreas kobalt - vorbehandelter Meerschweinchen nachweisen.

Auf Grund unserer Befunde scheinen jedoch zum mindesten beim Kaninchen die Verhältnisse etwas komplizierter zu liegen. Die Kobalt-Hyperglykämie ist nach Nebennieren-Exstirpation weitgehend ver-mindert bzw. aufgehoben. Damit scheint die Kobalt-Hyperglykämie zum großen Teil an die Funktion der Nebennieren gebunden zu sein. Da nach Unter-suchungen von L o n g und Mitarbb. 18 unter den von uns gewählten Bedingungen bei den adrenal-ekto-mierten Tieren noch mit einem ausreichenden Leber-

15 M. G. G o 1 d n e r , Bull. New York Acad. Med. 21, 44 [1945],

iß F. C. C h a r a l a m p o u s u. D. M. H e g s t e d , Proc. Soc. exp. Biol. Med. 70, 207 [1949].

17 J. C o l l i n s - W i l l i a m s , A. E. R e n o l d u. A. M a r b l e , Endocrinology 46, 1 [1950],

is C. N. H. L o n g , B. K a t z i n , E. A. F r y , Endo-crinology 26, 309 [1940],

glykogen-Gehalt (etwa 40—50 % des Glykogens nicht-adrenal-ektomierter Tiere) zu rechnen ist, läßt sich die fehlende Hyperglykämie keinesfalls allein auf eine Glvkogen-Verarmung der Leber infolge der Nebennieren-Exstirpation zurückführen. Ob außer-dem noch eine direkte Wirkung des Kobalts auf die A-Zellen besteht, wird zur Zeit noch untersucht. Da-mit erhebt sich die Frage, wie es bei Dauergaben von Kobaltchlorid beim Kaninchen zu einer Vermeh-rung der A-Zellen kommt. Diese kann als eine kom-pensatorische aufgefaßt werden. Die durch das Kobalt gesetzte akute Zuckeroxydations-Störung der Leber, die sich sowohl in der verminderten Oo-Aufnahme des Homogenates als auch histologisch in der Verfettung der Leber ausdrückt, könnte zu einem Kompensie-rungs-Versuch durch vermehrte Bereitstellung von Glucose durch Glukagon-Ausschüttung und Hyper-plasie der dieses Hormon produzierenden Zellen führen.

Von L e v y und Mitarbb. 19 wurde die Wirkung von Kobalt auf bestimmte Fermentsysteme unter-sucht. Es ließ sich dabei im Bereich der von uns ver-wandten Konzentrationen eine Hemmung der Succin-oxydase, Cytochromoxydase, Katalase und Cholin-oxydase nachweisen. V o n E u l e r 2 0 fand eine Hem-mung der Katalase und Peroxydase durch Kobalt-komplexe. Eine regelmäßige Abhängigkeit der Wir-kungshemmung der Fermente durch Blockierung von SH-Gruppierungen ließ sich dabei nicht feststellen 19. Die auch in unseren Versuchen nur unvollständige Schutzwirkung der Sulfhydryl-Verbindungen bezüg-lich der A-Zellenvermehrung deutet auf eine von SH-Gruppierungen zum Teil unabhängige Kobalt-wirkung hin. Die verminderte Steigerung des Blut-zuckers und .der biphasische Verlauf der Blutzucker-kurven lassen sich durch die Bildung von Kobalt-Cystein-Komplexen21 mit verlangsamter Abgabe von Kobalt erklären.

Unsere Befunde über die A-Zellen-Hyperplasie nach Dauergaben von Cadmium lassen sich als Unter-stützung der Auffassung einer kompensatorischen A-Zellvermehrung auf Grund einer Störung der Zuk-keroxydation oder Zuckerneubildung heranziehen. S i m o n und Mitarbb. 22 konnten eine 99-proz. Hem-

19 H. L e v y , V. L e v i s o n u. L. S c h a d e , Arch. Biochemistry 27, 34 [1950].

29 H. v . E u l e r , Dtsdi. med. Wschr. 75, 631 [1950]. 21 M. P. S c h u b e r t , J. Amer. chem. Soc. 53, 3851

[1931]. 22 F. P. S i m o n , A. M. P o t t s u. B. W. G e r a d ,

Arch. Biochemistry 12, 283 [1947],

mung der Sueeinoxydase bei einer Cadmium-Kon-zentration von 1(T4 Mol// nachweisen. Auch zahlreiche ältere Untersuchungen fanden z. T. weitgehende Hem-mungen von Enzymsystemen durch Cadmium 23' 24. Die von uns beobachtete Leber-Verfettung nach Cadmiumgaben bestätigt Befunde aus der Pathologie menschlicher Cadmium-Vergiftungen 25' 2ß. Im Unter-schied zum Kobalt ließen sich nach Cadmiumgaben schwerste Nebennieren-Schädigungen in Form teil-weise ausgedehnter Blutungen in der Rinde nach-weisen. Für die tiefen, durch Cadmium verursachten Hypoglykämien und den Tod im Schock ist damit neben der Störung des Leberstoffwechsels wohl zum großen Teil auch ein Ausfall der Nebennierenfunk-tion verantwortlich zu machen. Ob bei dem Mecha-nismus der Cadmiumwirkung eine Verdrängungs-Reaktion Cadmium-Zink eine Rolle spielt, läßt sich zur Zeit noch nicht sagen.

Zur Frage der kompensatorischen A-Zellen-Ver-mehrung wurde von M ü l l e r 2 7 folgender Befund veröffentlicht. Dauergaben des Ganglienblockers Pen-diomid führten infolge des Ausfalls der vegetativen Kohlenhydratstoffwechsel-Regulierung direkt oder in-direkt zu einer A-Zellen-Hyperplasie. Auch hier be-wirkt also eine (in diesem Falle vegetativ ausgelöste) Störung des Kohlehydrat-Stoffwechsels eine Hyper-funktion des A-Zellsystems, die wie bei den Folge-zuständen nach Kobalt- und Cadmiumgaben dem Zweck dient, einer Glucose-Verarmung des Organis-mus vorzubeugen.

* Für die Gewährung einer Sachbeihilfe danken wir der D e u t s c h e n F o r s c h u n g s g e m e i n s c h a f t und der J o a c h i m - J u n g i u s - G e s e l l s c h a f t der Wissenschaften.

23 H. A. K r e b s , Biodiem. Z. 220, 289 [1930]; 238, 174 [1931].

24 K. M y r b ä c k , Hoppe-Seyler's Z. physiol. Chem. 158, 160 [1926].

25 L. F r i b e r g , Acta med. scand. Suppl. 240, 1 [1950].

A n m e r k u n g b. d. Korr . : Nach wiederholten, in 24-bzw. 48-stdg. Abständen vorgenommenen intravenösen Gaben von 12,5 mg CoCl2/kg kam es bei insgesamt 6 von 10 Kaninchen zu einem in einigen Fällen allmählich er-folgenden, teilweise erheblidien Anstieg der Nüchtern-Blutzucker-Werte (12—14 Stdn. nüchtern), die jeweils vor der erneuten Kobaltinjektion bestimmt wurden (s.Tab. 6).

Kan.-Nr. Nü-BZ in m g %

Anzahl der Co-Injektionen

256 250 3 267 302 3 262 143 3 263 328 4 255 184 8 261 280 13

Tab. 6. Anstieg der Nüchtern-Blutzucker-Werte nach wiederholten Co-Injektionen.

Infolge der hochgradigen Allgemeintoxizität des Kobalts gelang es nicht, die Tiere länger als 24, maximal 48 Stdn., nach Erreichen der Hyperglykämie am Leben zu erhalten. 3 Tiere starben im Anschluß an die 2. bzw. 3. Injektion anscheinend in einem schweren Kollaps bei normalem Blutzucker. Bei einem Versuchstier wurde bei nicht er-höhtem Nüditern-Blutzucker 24 Stdn. nach der 13. und 14. CoCl0-Gabe (jeweils 12 Stdn. nüditern) die Glucose-toleranz durch perorale Belastung mit 1 g/kg geprüft. Dabei kam es mit einem Blutzucker-Anstieg auf 300 bzw. 340 mg% in der 3. Stde. und einem stark verzögerten Abfall (nadi 12 Stdn. lag der Blutzucker nodi 50 mg% über dem Nüchternwert) zu der Ausbildung einer im Ver-gleich zu unbehandelten Kontrollen im Sinne einer diabe-tischen Verlaufsform veränderten Blutzucker-Kurve. Diese Versuchsergebnisse stehen im Einklang mit der oben ver-tretenen Auffassung, daß nach Dauergaben von Kobalt-salzen eine Vermehrung der glukagon-produzierenden A-Zellen eintritt.

20 F. H e n d r y c h u. H. W e d e n in: Handbuch der experimentellen Pharmakologie III/2, 1400. Herausgeber: A. H e f f t e r , Springer-Verlag, Berlin 1937.

27 W. M ü l l e r , I. Internationales Neurovegetatives Symposium, Florenz, Sept. 1953.