Vortr~ige der 38. Tagung (Herbsttagung) der Deutschen Physiologischen Gesellschaft yore 29.9. bis 2.10. 1970 in Erlangen
Referate 1. Experimentell induzierte Anreicherung hSehster Konzentrationen yon 2,3-Diphosphoglycerins~ure in menschlichen Erythrocyten in vitro Experimentally Induced Accumulation of Maximal Concentrations of 2,3-Diphosphoglycerate in Human Erythrocytes in vitro DEUTICKE, :B., DIERKESI~IXNN, 1:~. (Abt. Physiologic, Med. Fakult~t der
Teehn. Hoehschule, Aachen) Im Rahmen yon Studien fiber Stoffwechsel trod Funktion der 2,3-Diphosphoglycerinss (DPG) im Mensehen-Erythrocyten wurde versuch~, den DPG-Gehalt der Zellen experimentell auf extreme Werte zu erhShen. Inkubation yon Erythrocyten mit hohen Konzentrationen von Inosin, Pyruvat und Phosphat (vgl. McManus u. Borgese [2]) f/ihrt bei pH 7,35 zu einem exponentiellen Anstieg der DPG-Konzen~ration yon 4,4 auf maximal 24 ~Mol/g Erythroeyten. Die Gesehwindigkeit der DPG-Bfldung hangt dabei von der extraeellularen Phosphatkonzentration ab. Maximale Syntheseraten werden bei 50 mlV[ Phosphat erreicht. Variation der Inosin- und Pyruvat-Konzentrationen zwisehen 5 und 40 mM beeinfluBt den Prozeg nieht. Pyruvat laBt sich als Wasserstoffaeeeptor durch ~Ie~hylenblau (1 raM) ersetzen. Neben DPG reiehern sieh andere Phosphatester in geringeren Konzentrationen an. Die Gesamtkonzentration organiseher Phosphate erhSht sich yon 14 auf maximal 65 ~Mol P/g. Wesentliehe Konsequenzen dieser Konzengrationszunahme nieht-diffusibler Anionen sind eine Donnan-bedingte Abnahme des intraerythrocyt/~ren pH und hieraus resultierende Ver/~nderungen des Erythroeyten-Stoffweehsels sowie der O~-Affinit/~t des tI/~moglobins (vgl. [1]). Mit Unterstiitzung dureh die Deutsche 1%rschungsgemeinschaft. Literatur
1. Duhm, J.: PfliigersArch. 819, R2 (1970). 2. Me,anus, Th. J., Borgese,T, A.: Fed. Proc. 20, 65 (1961). Priv.-Doz. Dr. B. Deuticke, Dr. R. Dierkesmann Abt. Physiologic,~ed. Fakult~t der Techn. Hochschule D-5100 Aachen, Alter Maastrichter Weg 1 ! PflfigersArch.(Herbsttagung1970)
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Refera~e
2. Zwei Komponenten der Wirkung yon 2,3-Diphosphoglycerat auf die Sauerstoff-Affinit~it yon H~imoglobin in mensehliehen Erythroeyten Two Components of the Effect of 2,3-Diphosphoglyeerate on the Oxygen Affinity of Hemoglobin in Human Erythroeytes D v ~ , J. (Abt. Physiologie, IVied. Fakulti~t der Techn. Hochschule, Aachen) Durch verschiedcne Verfahren [3,4] wurdc die Konzentra~ion yon 2,3-Diphosphoglycerat (2,3-DPG) in Menschen-Erythrocyten variiert und die dadurch bedingten ~_nderungen des Sauerstoffhalbsi~ttigungsdruckes (P5o) im Blur analysiert [5]. Bei 0,04, 4, 8, 14 und 24 ~Mol 2,3-DPG/g Erythroeyten betr~gt der Pso 15, 27, 32, 38 und 47 mm ttg (Plasma-pH (pile) = 7,4, Pco2 = 40 mm Hg, 37~ Diesen Veriinderungen des Ps0 liegen zwei Ursachen zugrunde: 1. Ein direkter Effekt yon 2,3-DPG auf die Sauerstoff-Affinit~t des H~moglobins [1,2]. Dieser nimmt mit steigender 2,3-DPG-I~onzentration exponentiell zu und erreicht bei 10 ~Mol 2,3-DPG/g Erythrocyten mit einem Ps0 yon 30--33 mm Hg [intracelluli~rer pH-Wert (pIt~) -----7,2] sein Maximum. 2. Ein indirekter Einflui~ yon 2,3-DPH. Dieser ist nur an intakten Erythrocyten nachweisbar und wird durch den Bohr-Effekt des ttiimoglobins vermittelt. Mit steigender 2,3-DPG-Konzentration nimmt pH~ auf Grund eines veranderten Donnan-Gleiehgewichtes ab. Fiir pile ---7,4 gilt pHs = 7,27 -- 0,0207 9 [2,3-DPG (~Mol/g)]. Die 2,3-DPG-beding~e Senkung des intraerythroeytgren pH-Wer~es ist wesen~lich am Gesamteffekt yon 2,3-DPG auf die Sauerstoff-Affinits des Blutes beteiligt und fiir die erhebliche Zunahme des Ps0 oberhalb yon 10 ~Mol 2,3-DPG/g Erythrocyten allein ver~ntwortlich. Literatur 1. Benesch, R., Benesch, R. E.: Biochem. biophys. Res. Commun. 26, 162 (1967). 2. Chanutin, A., Curnish, R. 1~.: Arch. Biochem. 121, 96 (1967). 3. Deuticke, B., Dierkesmann, R. : Pfliigers Arch. 819, R 1 (1970). 4. Duhm, J., Deuticke, B., Gerlach, E. : Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem. 850, 1008 (1969). 5. Siggaard-Andersen, 0., Jorgensen, K., Naeraa, •.: Scand. J. clin. Lab. Invest. 14, 298 (1962).
Dr. J. Duhm Abt. Physiologie, Med. Fakult~t der Techn. Hochschule D-5100 Aachen, Alter Maastrichter Weg 1
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3. Indirekte Bestimmung der C0:-Bindungskurve tier Skelet-Muskulatur des Hundes Indirect Determination of the C02 Combining Curve of the Muscles in the Dog ALBV,RS, C., SABO~OWSKLF., U s r s G ~ , W. (W. G. Kerekhoff-Institut der Max-Planck-Gesellsehaft, Bad Nauheim, und Lehrstuhl Physiologie I der Universit/~t, ~egensburg) Intraeellul/ires und extraeellul/ires Biearbonat und Gesamt-CO 2 wurden reehneriseh aus der Beziehung zwischen p H und Pco2 ermittel~. Dazu wurde elne Gleiehung entwickelt, die die Umwandlung der pH-log Pco~-Geraden ia eine C02-Bindungskurve ermSglicht. Fiir die extracellul/~ren Werte wurde das arterielle pH, ffir die intraeellul/iren Werte das mit der DMO-Methode bestimmte Muskel-pH~ verwende$ (Saborowski et al., 1970). Ftir Pcoz --~ 40 Torr wurden bei 10 ttunden folgende Mittelwerte erhalten : Bicarbonat
Extracellulgr Intracellul~r Gesamtgewebe
Gesamt-CO2
~/kg
~Z~/kg
m~/kg
mM/kg
HzO
Gewebe
H20
Gewobe
20,3 8,7 --
3,6 4,9 8,5
21,6 10,0 --
3,9 5,6 9,5
Die CO,-Bindungskurven wurden aul]erdem aueh fiber die ven6sen pit- und Pco2-Werte berechnet, wobei sieh kein signiffkanter Untersehied zu den aus den arteriellen Daten ermittelten Werten land. Die ffir die Muskulatur bereehneten C02-Werte waren etwa 8 ~ hSher als die frfiher flit das Gesamt-K6rperwasser bestimmten Werte (Spaich et al., 1969). Literatur Saborowski, F., Usinger, W., Albers, C. : Pfliigers Arch. 319, R4 (1970). Spaich, P., Usinger, W., Albers, C. : Pfliigers Arch. 807, R 8 (1969).
Prof. Dr. C. Albers, Dr. F. Saborowski, Dr. W. Usirrger Lehrstuhl Physiologie I der Universit~t l~egensburg D-8400 Regensburg, Universit~tsstr. 31
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Referate
4. ])as intracellul~ire 1)H des Muskels in Abh~ingigkeit vom C02-])ruek The Intraeellular l)H of the Muscle as Dependent on the C0: Tension
SABO~OWSKI,F., U s I ~ o ~ , W., ALBERS,C. (W. G. Kerekhoff-Institut der Max-Planek-Gesellschaft, Bad Nauheim, und Lehrstuhl Physiologie I der UniversitY,, Regensburg) Bei 10 narkotisierten Hunden wurde das intraeellul/~re pH der Skeletmuskulatur mit der DMO-Methode yon Waddell u. Butler (1959) in Abh~ngigkeit vom arteriellen CQ-Druek bei einer KSrpertemperatur von im Mittel 38,6~ bestimmt. Das gravimetrisch bestimmte Gesamtwasser betrug im Mittel 0,742 kg H~O/kg Muskel, das als Chloridr~um bestimmte extracellul~re Wasser 0,179 kg H20/kg Muskel und das als Differenz bestimmte intracellul~re Wasser 0,563 kg H20/kg Muskel. Fiir Pco2 = 40 Torr lag pH, im Mittel bei 6,934. Im C02-Druekbereieh yon 21--175 Torr bestanden die Beziehungen pH~ ~ --0,50 log Paco2 + 7,736 sowie pH~ = 0,73 pHa + 1,579. Wurden der Bereehnung die pttund Pco2-Werte des venSsen Misehblutes zugrunde gelegt, so ergaben sieh mit pH~ = -- 0,51 log Pvco2 + 7,740 und phi ---- 0,64 pHv + 2,217 praktiseh die gleichen Abh~ngigkeiten. Im physiologischen CO2-Druekbereich entspraehen die pH~-Werte des Muskels weitgehend den friiher mitgeteilten Werten fiir das ,,mean whole body phi" (Spaieh et al., 1969).
Literatur Spaich, P., Usinger, W., Albers, C. : PfltigersArch. 307, R 8 (1969). Waddell, W. J., Butler, R. C.: J. clin. Invest. 38, 720--729 (1959). Dr. iv. Saborowski, Dr. W. Usinger, Prof. Dr. C. Albers Lehrstuhl ]?hysiologieI der Universitgt Regensburg D-8400 Regensburg, Universit~sstr. 31
5. Methodische Untersuehungen zur Messung des kolloidosmotisehen ])ruekes des Blutplasmas Methodical Studies on the Measurement of Colloid Osmotic Pressure of Plasma M ~ D L ~ , N., Sc~ScK, R., MESSME~,K., SEBV,NIXG, F. (Chirurgische Universitats-Klinik, Miinchen) Der bedeutenden Rol]e des kolloidosmotischen Druckes (KOD) des Blutplasmas ffir die Dynamik des transcapill~ren Fliissigkeitsaustausehes steht ein Mangel an Information fiber seine Ver~nderungen unter versehiedenen pathophysiologischen Bedingungen gegeniiber, der auf die
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Problema~ik der Messung dieses Parameters zurfiekzuffihren ist. Methodische Untersuchungen am elektronischen ~embranosmometer yon Hansen ffihrten zu Verbesserungen yon Temperaturkonstanz, QuerflulL dichte der Membran und der Arbeitsvorschrift, so daI3 Messungen des KOD in 2--4 min mit einer Reproduzierbarkeit yon :L0,5~ mSglich sin& Vergleichende Untersuehungen mit Hilfe yon 10 Membranen verschiedener PermeabilitKt ffihrten zu folgenden Kriterien, die bei der Messung des KOD beaehtet werden mfissen: 1. Pathologisehe oder therapeutische Ver~nderungen der Polydispersit/~t des Blutplasmas -- z.B. durch Infusion von Kolloiden -- kSnnen zu MeBfehlern ffihren. 2. Die Kinetik der Einstellung des osmotisehen Gleichgewichts erlaubt die Beurteilung der Permeation ~dedermolekularer Antefle und damit die AuswahI geeigneter 1VIembranen. 3. Vergleichbare MeSergebnisse under pathologischen Bedingungen kSnnen nur erzielt werden, wenn die Trenngrenze der verwendeten Membran sicher unterhalb der Molekiilgr613e der kleinsten kolloidosmotisch wirksamen Bestandtefle des Plasmas liegt. Literatur
Hansen, A. T.: Acta physiol, scand. 53, 197 (1961). Dr. I~. Mendler, R. Schr6ck, Priv.-Doz. Dr. K. Messmer, Priv.-Doz. Dr. F. Sebening Chirurgisehe Universit~ts-Klinik, Sonderforschungsbereieh37 D-8000 Miinchen 15.~hlul3baumstr. 20
6. Kreislaufver~inderungen bei akuter Hiimokonzentration Circulatory Changes during Acute Hemoeoneentration H o L P ~ , K., HAsE, U., SCHR(~CK,R., SIEGLE, M., MENDLER, N., MESSM~n, K. (Institut ftir Experimentelle Chirurgie, Chirurgische Klinik, Miinchen) Dureh schrittweisen Ersatz arteriellen Blutes durch homologe Erythrocyten wurde bei splenektomierten, narkotisierten Hunden, deren endexpiratorischer pCO 2 bei 40 mm Hg konstant gehalten wurde, der Hiimatokrit akut auf 73~ erhSht. Gemessen warden: Art. Blutdruck, reehter Vorhofdruck, HZV (Thermodi]ution), H/imatokrit nnd ttamoglobinkonzentration, Blutgase, Serumelektrolyte und -osmolarit/~t, Serumproteinkonzentration sowie der kolloidosmotisehe Druck (KOD) mittels modifiziertem Hansen-0smometer [1] sowie die Viscosit/~t in Blur und Plasma mittels Brookfield-micro-cone-plate-Viscosimeter. Ergebnisse: Die Steigerung des H/~matokrits yon im Mittel 410/o auf 730/0 bewirkt einen Abfall des HZV auf im Mittel 320/0 des Ausgangswertes, w~hrend der arterielle Mitteldruck nahezu konstant blieb. Die
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Referate
Gesamtblutviscosi~i~t war bei allen untersuchten Schergraden signifikant erhSht, Plasmaviscosit~t, KOD sowie Serumpro~einkonzentra~ion nahmen dagegen mit s~eigendem H~ma$okrit ab. Als Ausdruek des low cardiac output entwickelCe sieh eine metabolische Aeidose sowie eine Hyperkali~mie. -- Da Hypovoli~mie und respiratorische Acidose auf Grund der Versuchsanordnung als ~ausalfaktoren ausgeschlossen werden k6nnen, sind die Kreislaufreaktionen allein auf die Versehlechterung der rheologischen Eigenschaften des Blutes zuriickzuffihren. Literatur
1. Mendler, N., SchrSck,R., ~eBmer, K., Sebening,F.: Pfltigers Arch. 819, R4 (1970). Dr. K. Helper Institut ffir ExperimentelleChirurgiean der Chirurg. Univ.-Klinik D-8000 ~iinchen 15, NuBbaumstr. 20
7. Der Einflnfl von H~imatokrit und Blutviscosit~it auf den Verlauf der Sauerstofftransportkapazitiitskurve The Influence of IIematocrit and Blood Viscosity on the Systemic Oxygen Transport Capacity Curve HASE, U., SUNDEI~-PLAsSMANN,L., ]~LOVEKORN,W.P., HOLP~, K., MEXDLE~,N., MwssMv,~,K. (Institut ffir Experimentelle Chirurgie, Chirurgische Klinik, Miinchen) Der theoretische Verlauf der 02-Transportkapazitgtskurve im H~matokritbereich yon 0--700/0 wurde erstmals yon Hint [1] angegeben. Dureh Versuehe mit isovolgmischer Hi~modilution und Itgmokonzentration sollte der Verlauf dieser Kurve experimente]l geprfift werden. Bei Itunden wurde der H~matokrit dutch Dextran 60 auf 7 ~ gesenkt bzw. durch homologe Erythroeyten auf 73 ~ erhSht. Dabei wurde gemessen: Art. Blutdruck, reehter Vorhofsdruek, HZV (Thermodilution), Blutgase, Protein- und Dextrankonzentration fin Serum, Blur- und Plasmaviseositar sowie der kolloidosmotische Druck (KOD) im Plasma mittels modifiziertem Hansen-Osmometer [2]. Ergebnisse: Bei der H~modilution steigt das HZV in Abhi~ngigkeit yon der Abnahme der Gesamtblutviscosits an, wi~hrend Plasmaviseositgt und KOD leicht zunehmen. Hi~mokonzentration bewirkt auf Grund des starken Viscositi~tsanstieges einen Abfall des HZV. Der Verlauf der 02-Transportkapazit~tskurve konnte auf Grund von 234 Einzelmessungen festgelegt werden. Die Kurve zeigt ein Maximum von 110~ bei 300/0 H~matokrit und entsprieht damit weitgehend dem theoretiseh zu erwartenden Verlauf.
Refera~e
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Literatur 1. Hin~, H.: Acta anaesth, belg. 19, 119 (1968). 2. ~endler, N., Schr6ck, R., MeBmer, K., Sebening, 1%: Pfliigers Arch. 819, R4 (1970). Dr. U. Hase Ins~itmt fiir Experimentelle Chirurgie an der Chirurg. Univ.-Klinik D-8000 l~finchen 15, NuBbaumstr. 20
8. Die kinetisehe Basis iiir den EinfluB yon 2,3-Diphosphoglycerat (2~3-DPG) und pH auf die Sauerstoffaffinit~it yon H~imoglobin The Kinetic Basis of the Effect of 2,3-Diphosphoglyeerate (2,3-DPG) and pH on the Oxygen Affinity of Hemoglobin BAUER, C., K_LOOX~,R . A . , Fogswm% R . E . (Dept. Physiology, ])iv. Grad. Wed., Univ. of Pennsylvania, Philadelphia) Dis Assoziations-(/c') und Dissoziationsgesch~ndigkeitskonstante (/c) der Reaktion H b - k 02 ~ - H b 0 2 wurde bei 430 n m in H~moglobin16sungen mit einer Konzentration yon 2 . 1 0 - 5 M Hameisen bei 10~ und in einem pH-Bereich yon 5,80--8,21 gemessen. Bei 37~ und 480 nm wurde nur/c in einem pH-Bereich yon 5,48--8,96 in H~moglobin]6sungen mit einer Konzentration yon 10 -8 M H~meisen bestimmt. Zu einer H i l f t e der H/~moglobinl6sungen wurde 5 9 10 -8 M 2,3-DPG hinzugeffigt, die Ionensti~rke betrug in allen F/fllen 0,20 M. Dis Messungen erfolgten in einem ,,stopped flow rapid reaction apparatus". Unter identisehen Bedingungen wurden spektrophotometrisch Sauerstoffbindungskurven aufgenommen. Es zeigte sich, dab bei 10~ 2,3-DPG und H + sowohl k' als auch/~ beeinflussen. Bei p H 7,21 zum Beispiel ist/c' ~ 1,32 9 106 M -i sec - i ohne und 0,65 9 108 M - i see -i mi~ 2,3-DPG, die entspreehenden Werte f/it/c sind 6,8 und 12,5 sec -:t. Die aus den Geschwindigkeitskonstanten errechneten Werte fiir den Sauerstoffhalbs/ittigungsdruck (P58 -- /eric' ~) sind im Mittel 10~ (S.D. ~ 1,7~ hSher als die direkt gemessenen Werte. Weiterhin ergab sich, dab bei 37~ die Zunahme des Sauerstoffhalbs~ttigungsdrucks durch 2,3-DPG (770/o bei p H 7,2) oder dutch H+ (640/0 bei einer pH-Versehiebung yon 7,2 nach 6,8) nur teilweise dutch eine Zunahme yon k (320/0 ffir 2,3-DPG und 18~ ffir pH) erkli~r~ werden kann. Dr. C. Bauer Physiologisches Institut der ~{edizinischen Hochschule D-3000 Hannover, l~oderbruchstr. 101 Dr. R. A. Klocke und Dr. R. E. Forster Dept. of Physiology,/)iv. Grad. l~ed. University of Pennsylvania Philadelphia 19104, U.S.A.
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9. Verhinderung Isoproterenol-induzierter Myokard-Nekrosen dutch Hemmung des transmembran~iren Ca++-Influx mittels K +- und Mg++-Salzen bzw. Ca++-antagonistisehen Hemmstoffen der elektro-mechanischen Koppelung Prevention of Isoproterenol-Indueed Cardiac Necrosis by Reduction of Transmembrane Ca Influx with the Use of K and Mg Salts or oI CaAntagonistic Inhibitors of Excitation-Contraction Coupling JANKE, J., J~DICKW, W., FLECKENSTEIN,A. (Physiologisches Institut, Freiburg i. Br.) !qach unseren frfiheren Ergebnissen werden die Ca++-Ionen f/Jr die Myokardfasern zu einem gef~hrlichen Nekrose-Faktor, falls eine zu starke intraeellul/~re Anreieherung erfolgt [1,3]. EnSseheidend ist dabei die ErschSpfung der Vorr/~te an energiereichem Phosphat a) infolge einer maximalen Aktivierung der Ca++-abh/ingigen Myofibrfllen-ATPase und b) infolge einer Ca++-bedingten Mitoehondrien-Seh/idigung. Unter dem EinfluB eiaer Nekrose-erzeugenden Dosis yon Isoproterenol (30 mg/kg s.c.) steigt z.B. bei Ratten innerhalb yon 6 Std die Netto-Aufnahme yon markiertem Ca ++ ins Myokard des rechten Ventrikels oder in die Innenschicht des linken Ventrikels auf das 7- bis 8faehe der Norm an. Dabei entsprieht die H/s und Ausdehnung der Nekrosen quantitativ der 45Ca++-Inkorporation. Ca++-antagonistische Inkibitoren der elektromeehanischen Koppelung [2] [Verapamil, Substanz D 600 (ein 1VIethoxyderivat yon Verapamil) und Prenylamin] k6nnen die Isoproterenolbedingte Steigerung der Radiocalcium-Aufnahme, den Schwund an energiereiehem Phosphat sowie die Nekrosen-Bildung verhfiten. Peroral verabreiehte K +- und Mg++-Salze fiben als natiirliche Ca++-Antagonisten analoge Sehutzeffekte gegenfiber Isoproterenol-induzierten Herznekrosen aus, was sich ebenfalls in einer Hemmung der myokardialen Radioealeinm-Inkorporation manifestiert. JLiteratur
1. Fleckenstein, A. : i~yokard-Stoffweehsel und Nekrose, VI. Symposium fiber Herzinfarkt und Schock der Deutsch. Ges. f. Fortsehr. inn. ~ed., 8.--9. Nov. 1968 Freiburg, S. 94--109. Stuttgart: Thieme 1969. 2. -- Tritthart, H., Fleckenstein, B., Herbst, A., Griin, G.~ Pflfigers Arch. 807, R 25 (1969). 3. Janke, J., Fleekenstein, A., Jaedicke, W.: Pfliigers Arch. 316, R 10 (1970). Anschrift der Verfasser: Physiologisches Institut der Universit~t D-7800 Freiburg i. Br., Hermann Iterder-Str. 7
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10. Potenzierung Isoproterenol-induzierter Myokard-Nekrosen durch Steigerung des transmembran~en Ca++-Influx mittels 9-a-Fluorcortisolacetat - - Aufhebung des Potenzierungseffektes durch K +- und Mg++-Salze Potentiation of Isoproterenol-Induced Cardiac Necrosis by Augmentation of Transmembrane Ca Influx with the Use of 9-a-Fluorocortisol Acetate-Neutralisation of this Effect by K or Mg Salts JA:EDICKE, W., J_t~NKE,J., FLECKENSTEIN, A. (Physiologisches Ins~itut, Frciburg i. Br.) Die Uberschwemmung des Myokards mit Ca++-Ionen ist nach frfiheren Ergebnissen [1,2] ein entscheidender KausaI/aktor bei der NekrosenEntstehung, da es hierbei durch maximale Aktivierung der Ca ++abh/ingigen Myofibrillen-ATPase und dutch direkte Ca++-bedingte Mitochondrien-Sch/idigung zu einem Schwund der energiereichen Phosphase kommt. Der Prototyp einer solchen -- durch exzessivc intracellulite Ca++-Anreicherung verursach~en Myokard-Lasion ist die Nekrose nach hohen Isoproterenol-Dosen: W/ihrend z.B. der 45Ca++Gehalt im Myokard des rechten Ventrikels von Kontroll-_Ratten ohne Isoproterenol nach in*raperitoncaler Applikation yon 1 ~C 45Ca++/100 g inncrhalb yon 6 Std auf nur 25,3 (4- 0,5)0/0 der Plasma-Aktivits anstieg, wurdc dieser Weir durch eine Nekrosc-erzeugende Isoprotercnol-Dosis (30 mg/kg s.c.) auf 241 (4- 23)0/0 gesteigert. Vorbehandlung mit 9-a.Fluorcortisolacetat (7 Tage jewefls 10mg/kg), das zu Myokard-Nckrosen pr/idisponiert [3], trieb die Radiocalcium-Aufnahme sogar auf 408 (=]=36)0/0 in die HShe. Dagegen kSnnen peroral verabrcichte K +- oder Mg++-Salze dicse -- durch Kombination yon 9-a-Ftuorcortisolacetat + Isoprotcrenol verursachte -- Ca++-l~berflutung des Myokards vermindern und dadurch die H/iufigkeit und Schwere der Nekrosen erheblich reduzieren.
Literatur 1. Fleekenstein, A.: Myokard-Stoffwechsel und Nekrose. VL Symposium fiber Herzinfarkt und Schoek der Deutsch. Ges. f. Fortschr. inn. Med., 8.--9. Nov. /968 in Freiburg, S. 94--109. S~uttgart: Thieme 1969. 2. Janke, J., Fleckenstein, A., Jaedicke, W. : Pfliigers Arch. 816, R 10 (1970). 3. Selye, H.: Elektrolyte, Stress und Herznekrose. Basel: Benno Schwabe & Co. 1960. Ansehrift der Verfasser: Physiologisehes Institut der Universit~t D-7800 Freiburg i. Br., Hermann Herder-Str. 7
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11. Untersuchungen zur Latenzzeit der mechano-elektrischen Rtickkoppelung am Warmbliitermyokard The Latency Period of Feedback Interaction between Mechanical and Electrical Events in Mammalian Cardiac Muscle
K i U F ~ X , R., ttv, I~NEKv,S, R., LAB, M . J . (Physiologisches Institut, Freiburg i. Br.) In vorausgegangenen Untersuchungen am Papillarmuskel der Katze wurde die Existenz eines mechano-elcktrisehen feedback-Systems in der Iterzmuskelzellc nachgewiesen, durch das der Kontraktionsprozel3 auf den Erregungsablauf zurfickwirkt [1,2]. In den vorliegenden Studien wurde nunmehr die Latenzzeit diescr mechano-elektrischen R/ickkoppelung durch quick release und quick stretch Expcrimente bestimmt : Quick release ffihrt dabei zu einer Verliingerung des Aktionspotentials, quick stretch zu einer Verkfirzung. Die Zeitspanne zwischen dem Beginn des mechanischcn Ereignisses und der ersten meBbaren Verindcrung des Aktionspotcntial-Verlaufs wird als mechano-elcktrische Latenzzeit bezeichnet. Sic betr~gt 5--8 msec, unabhi~ngig davon, zu welchcm Zeitpunkt des Kontraktionsverlaufs der quick release oder der quick stretch durchgeffihrt werden. Diese erstaunlieh kurze Latenzzeit macht es unwahrschcinlich, dab Diffusionsvorgi~nge aus dem Zellinnern zur/ick zur Membran fiir das Zustandekommen der mechano-elektrischen Riickkoppelung verantwortlich sind. Literatur
1. Kaufmann, R., Hennekes, R. : Pfliigers Arch. 816, 1%11 (1970). 2. -- Kohlhardt, ~., Tritthart, H., ttennekes, R. : Pflfigers Arch. 218, R 26 (1969). Anschrift der Verfasser: Physiologisches Institut der Universit~t ])-7800 ~reiburg i. Br., Hermann Herder-Str. 7
12. Unterschiedliche Beeinflussung der energiereichen Phosphate im Myokard durch Katecholamlne und 0xyfedrin Differences in the Effects of Catecholamines and 0xyfedrine on HighEnergy Phosphate Compounds of the Myocardium
ZIa~GLEI~,V., I~AMMERM]~I]~R,H., Gm~LACI~,E. (Abt. Physiologic, IVied. Fakult~t der Techn. Hoehschule, Aachen) Bei vcrgleichenden Stoffwechseluntersuchungen fiber Effekte yon Kateeholaminen und Oxyfedrin (---- Ildamen| eincr Substanz mit /3-sympathomimetischen Eigenschaften, wurden am Herz-Lungen-
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Pr/iparat und Herzen in situ (Meerschweinehen) folgende Befunde erhoben: Im su/jizienten Herzen ffihren Katecholamine zu einer dosisabh/~ngigen Konzentrationsverminderung energiereicher Phosphate; der Quotient Creatin-P/Ortho-P sinkt -- auch bei hSehster Dosierung -- auf maximal 250/o der Kontrollwer~e (vgl. [2]). Oxyfedrin verursacht bier in inotrop wirksamer Dosierung (1--10 mg/1) nur eine geringe Reduktion energiereieher Phosphate; Creatin-P/Ortho-P f/~llt auf maximal 65~ In extrem hoher Dosierung (30--100 rag/l) hat Oxyfedrin entgegengesetzte Effekte: Konzentrationszunahme energiereicher Phosphate bei Ubergang zu negar Wirkungen his zur Ausbildung einer Utilisationsinsuffizienz. Am insu//izienten Herzen (Utilisationsinsuffizienzen durch Barbiturate, Verapamil, fl-Receptorenblocker[1]) werden die h/~modynamisehen Insuffizienzsymptome dureh Oxyfedrin ebenso wie dutch Ka~eeholamine vollst/~ndig beseitigt. Dabei besr aber ein wesentlieher Unberschied: Katecholamine senken hier in der fibliehen Dosierung die fiberh6hten Spiegel energiereieher Phosphate unter die ffir suffiziente I{erzen typisehen Werte; Oxyfedrin bedingt dagegen in einem weiten Dosierungsbereieh nur eine geringffigige Reduk~ion.
Literatur 1. Fleckenstein, A., DSring, H. J., Kammermeier, H. : Klin. Wschr. 46, 343 (1968). 2. Krautzberger, W., Kammermeier, H., Kammermeier, B.: Pfiiigers Arch. 312, R 6 (1969). V. Ziegler, Priv.-Doz. Dr. H. Kammermeier, Prof. Dr. E. Gerlach Abt, Physiologie, Med. Fakult~t der Rhein.-Westf. Techn. t{ochschule D-5100 Aachen, Alter Maastriehter Weg 1
13. Proteinsynthese in Herz und Skeletmuskel der Ratte w~ihrend akuter kiirperlicher Belas~ung The Effect of Acute Exercise on Protein Synthesis in Heart and Skeletal Muscle of Rats
ZIM~rV~R,H.-G., SCHW~Z~I~I~n, 5., MA~xO,P., G ~ A c ~ , E. Physiologie, Med. Fakulti~ der Teehn. Hoehschule, Aachen)
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In vorausgegangenen S~udien fiber Stoffwechselprozesse im hyper~rophierenden Myokard wurde nachgewiesen, dab bei Druckbelastung des Herzens nach Coarc~ation der Aorta die Proteinsynthese vorfibergehend gehemmt ist [1]. Die jetzt durehgeffihrten Untersuchungen galten der Frage, ob es aueh bei akuter kSrperlicher Belastung zu entsprechen-
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den Ver~nderungen der Proteinsynthese im Iterzen sowie im Skeletmuskel kommt. Sprague-Dawley-Ratten erhielten i.v. 50 ~tC 1-1aC-Glycin. Nach l stfindiger Schwimmperiode wurde der 14C-Glycin-Einbau is die Proteine yon Herz-und Skeletmuskel gemessen. Aus den Analysendaten wurden Proteinsyn~hesera~en unter Berficksichtigung der jeweiligen Radioak~ivits des ,,precursor pools" im Gewebe berechnet. Bei akuter Schwimmbelastung wird die Protehlsynthese im Herzmuskel um ca. 25~ im Skeletmuskel um ca. 350/0 reduziert. Die Befunde zeigen, dal~ die Proteinsynthese im Herzen unabhs vonder Art der akuten Belas*ung gehemmt wird, und dab sich der Skeletmuskel prinzipiell iihnlieh verhs wie das Herz. Die Phase einer gehemmten Proteinsynthese kSnnte daher aueh fiir die Einleitung des Hypertrophievorgangs im Skeletmuskel yon Bedeutung sein. Mit Unterstiitzung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.
Literatur 1. Zimmer,H.-G., Marko,P., Kammermeier,H., Schwarzmeier,J., Krautzberger, W., Gourley,D. R. H., Gerlach,E.: PflfigersArch. 812, R 12 (1969). Dr. H.-G. Zimmer, Dr. J. Schwarzmeier, Dr. P. Marko, Prof. Dr. E. Gerlach Abt. Physiologie,Med. Fakult~t der Rhein.-Westf.Techn. Hoehschule D-5100 Aachen, Alter ~a~striehter Weg 1
14. Effekte yon Katecholaminen auf Funktion und Phosphat-Stoffwechsel des Herzens bei versehiedenen extraeelluF,iren pH-Werten Effects of Cateeholamines on Heart Function and Myocardial Phosphate Metabolism at Various Extraceliular pH Values KAMMEtCMEIER,I-I., ZIEGL]~, V. (Abt. Physiologie, Med. Fakultiit der Techn. ttochschule, Aachen) Nach vorausgegangenen Untersuehungen [1] verursaehen Katecholamine {Adrenalin, Noradrenalin, Isoproterenol) bei konst~nter Herzarbeit charakteristische Konzentrationsveranderungen energiereicher Phosphate im Myokard. ~qunmehr wurde geprfift, welchen EinfluB das extracellulare pH auf Katecholamin-induzierte funktionelle und metabolische Veri~nderungen hat [Versuche am Meersehweinehen-Herz-Lungen-Pr~parat; pH-Veri~nderungen (pH 7,0, 7,4, 7,9) durch Pco2-Variation]. Resultate. Die Kateeholamin-bedingten maximalen Frequenz-Effekte und die Lage der entsprechenden Dosis-Wirkungs-Kurven zeigen keine charakteristische Abhi~ngigkeit yore pH. Bei erhShtem pH sind die durch Katecholamine maximal erzielbaren Wirkungen auf dP/dtmax abgesehwaeht, auf die Konzentrationsabnahme energiereieher Phosphate
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dagegen wesentlieh verst/~rkt. In beiden Fs verschicben sich die Dosis-Wirkungs-Kurven in Richtung niedrigerer Kateeholamin-Konzen~rationen. Bei gesenktem pit besteht der umgekehrte Trend. Die Studien lassen erkennen, dab dutch pH-Variation die metabolischen Effekte der Katecholamine klarer in Erscheinung treten.
Literatur 1. Krautzberger,W., Kammermeier,~., Kammermeier,B.: Pflfigers Arch. 812, R 6 (1969). Priv.-Doz. Dr. H. Kammermeier,V. Ziegler Abt. Physiologie,~ed. Fakult~t der Rhein.-Westf. Techn. Hochschule D-5100 A~chen, Alter Maastrichter Weg 1
15. t~ber die Wirkung der intracellul~iren Na+-Konzentration auf den elektrogenen )~a+-Transport am Vorhof des Mecrsehweinchenherzens On the Effect of Intracellular Na Concentration on the Electrogenie Na Pump in Guinea-Pig Auricles
GLI~SC~, H. G. (Institut fiir Zellphysiologie, Universitat Boehum) ]3ei Wiedererw~rmen zuvor unterkfihlter Praparate des Warmbliitermyokards in Tyrode-LSsung hyperpolarisiert voriibergehend das Membranpotential (MP) (Tamai u. Kagiyama, 1968; Glitseh, 1969). Diese Hyperpolarisation wird wahrscheinlich dureh eine elektrogene Na +Pumpe hervorgerufen. An Meerschweinchenvorh6fen wurde der Einflug der intracellul~Lren Na+-Konzentration (Nai) auf die Hyperpolarisation des MP naeh tiy-pothermie untersucht. Die Vorh6fe wurden 4 Std in K+-armer Tyrode-L6sung mit weehselndem Na+-Gehalt bei 4--6~ unterkiihlt. ])as Wiedererw~rmen der VorhSfe erfolgte stets in normaler Tyrode-LSsung. Vor und naeh tlypothermie wurde das MP der Pr/iparate intracellul~r abgeleitet. Unter gleiehen Versuehsbedingungen wurde der Wassergehalt, der Inulinraum und der Na+-Gehalt der Vorh6fe gemessen und die Nai erreehnet. 10 min naeh Beginn des Wiedererwgrmens war bei Pr/iparaten mit einer Na~ von 70,4 4- 8,55 mM/1FW das MP um 11,1 • 1,23 mV mehr negativ als das MP im steady-state naeh Wiedererw/~rmen. Zum gleichen Zeitpunkt hyperpolarisierte das MP um 9,9 4- 0,86mV; 7,4 4- 0,80mV; oder 3,2 4- 0,50 mV an Vorh6fen mit einer Nat yon 39,0 4- 5,71 mM/1FW; 32,3 4- 5,68 mM/1FW bzw. 23,1 4- 4,0 mM/1FW. Das MP hyperpolarisierte nieht fiber den Wert naeh WiedererwKrmen, wenn die Nat der Pr/~parate geringer als 17,3 4- 3,36 mM/1FW war. Aus den Versuchsergebnissen wird auf eine Abh/~ngigkeit der elektrogenen Na+-Pumpe am Meerschweinehenvorhof yon der Nat gesehlossen.
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Literatur Glitsch, H. G.: Pfliigers Arch. 807, 29 (1969). Tamai, T., Kagiyama, S. : Circular. Res. 22, 423 (1968). Dr. It. G. Glitsch Institut fiir Zellphysiologieder Ruhr-Universitiit Bochum D-4630 Bochum, Postfach 2148 16. Die Verteilung des Sauerstoffdruckes im Myokard des sehlagenden Meersehweinehenherzens in situ Distribution of Oxygen Pressure in the tYIyoeardinra o~ the Beating Heart of Guinea-Pig in situ SCHVCHH~DT,S. (Max-Planek-Institut fiir Arbeitsphysiologie,Dortmund) Bei 14 thorakotomierten Meersehweinehen wurde der Sauerstoffdruek im Myokard des linken Ventrikels mit zwei daffir entwickelten Miniaturformen yon Pt-Stiehelektroden (Glasstichelektroden, Spitzendurchmesser 40 ~; Kanfilenstiehelektroden, Durchmesser 300 ix) gemessen. AuSerdem wurden intraventrikul/~rer p0~, Blutdruek und Atmung registriert. Naeh der Thorakotomie stellte sich der Blutdruck auf stark erniedrigte Werte yon durchsehnittlieh 50/30 mm Hg ein. Mittlerer intraventriku1/~rer pO~: 70 Torr. Der mittlere Gewebe-pO~ lag in allen Myokardsehichten im Bereieh von 10--30 Torr. Das Maximum der H/iufigkeitsverteilung s/imtlieher p02-Werte zeigte eine Verschiebung zu Werten yon 1--10 Torr. Diese Versehiebung is$ vermutlieh zum Tefl methodiseh (Erniedrigung yon Blutdruck und arteriellem TO2), zum Tefl physiologiseh (niederer eoronarvenSser p02, Diffusionsshunt) bedingt. Aus der gleiehm/~$igen pO2-Verteflung im Myokard wird auf eine homogene Durehblutung gesehlossen. Dr. S. Schuchhardt Max-Planck-Institut fiir Arbeitsphysiologie D-4600 Dortmund, Rheinlanddamm 201 17. Ein neuer komplexer h~imodynamiseher Parameter aus 5 additiven Gliedern zur Bestimmung des O~-Bedarfes des linken Ventrikels A New Complex Haemodynamie Parameter Consisting oi 5 Additive Determinants for Estimation of the O~.Consumption of the Left Ventricle BRI~TSCn2CEIDER,H. J., CoT% L. A., HENSV.r~,I., KWTTLER,D., M~RTV~L,J. (Physiologisches Institut, Lehrstuhl I, GSttingen) Unter Ausnutzung yon verschiedenen Narkosen, positiv und negativ inotrop wirksamen Pharmaka sowie yon Volumenbelastung und fraktionierter Entblutung wurde der 02-Verbrauch des linken Ventrikels an
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12 i n t a k t e n H u n d e n v o n etwa 5 - - 2 5 m l / m i n . 100 g varfiert. Bei ca. 300 Einzelmessungen gab der folgende P a r a m e t e r den 0~-Verbraueh des linken Ventrikels mit guter Korrelation proportional wieder: E~ = E 0 + E l q - E 2 + E 3 + g4; E o = R u h e - E n e r g i e b e d a r f des stillgestellten Herzens bei Normothermie (Bonhoeffer), = 0,7 ml 02/min 9 100 g; E 1 = zus~tzlieher Energiebedarf des isolierten leersehlagenden Herzens, = Systolendauer 9 Herzfrequenz 9 K1; E 2 = Energiebedarf der ,,Haltebet/itigung", = systoliseher Druek 9 ~mittl. Ventrikel-Vol. 2 9 Auswurfzeit 9 Herzfrequenz 9 K S; E 3 = Energiebedarf der Spannungsentwieklung, = dp/dtmax" Herzfrequenz 9 K~; E a = Energiebedarf der Ersehlaffung, = dp/dtmin" I-Ierzfrequenz 9 K 4. I m Gegensatz zu dem vor 1 J a h r vorgestellten P a r a m e t e r (d p/dtr~ax -~ d p/dtmin) " ]/Psyst " H Z V / k g erfagt der neue P a r a m e t e r auch das leerschlagende u n d das weitgehend isometrisch ti~ige Herz. Die Beziehung z u m O~-Bedarf des linken Ventrikels ist a u g e r d e m direk~ proportional u n d fiir untersehiedliche Narkose giiltig. IIerzwirkungen y o n P h a r m a k a kSnnen dureh Analyse der einzel. nen energieverbrauchenden Glieder besser beurteilt und a u f ein O p t i m u m eingestell~ werden. Literatur 1. Bonhoeffer, K. : Biblio~heca Cardiologica, Fasc. 18. Basel-New York: S. Karger 1967. 2. Bre~schneider, H. J. : Verh. dtsch. Ges. Kreisl.-Forsch. 27, 32 (1961). 3. Sbrauer, B. E., Reploh, I-I.D., Bretschneider, It. J. : Piifigers Arch. 812, 20 (1969).
Prof. Dr. H. J. Bretschneider, Dr. L. A. Cott, Dr. I. Hensel, Dr. D. Kettler und Dr. J. lVlartel Physiologisches Insti'~ut, Lehrstuhl I D-3400 GSttingen, Humboldtallee 7
18. Intramyokardialer pH-Verlauf w~ihrend versehiedener Formen des kiinstlichen Herzstfllstandes Intramyoeardial pH-Changes during Different Types of Artificial Cardiac Arrest
Lolls, B., BRAUN, U., H]~LLBERG, K., SPIECKERiVIANN, P. G., NORDECK, E. (Physiologisches Institut, Lehrstuhl I, G6ttingen) Es sollte gepr/ift werden, ob der intramyokardiale pH-Wert als Indicator f/Jr die Iseh/imietoleranzzeit wghrend eines kfinstlichen Herzstfllstandes
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verwendet werden kann. Neben Untersuchungen mit kardioplegisehem Herzstillstand bei 35~ und 15~ in Halothan-Narkose und bei 15~ in Dipidolor-Narkose wurden Experimente mit normothermem isehamischem Herzstfllstand in Dipidolor-, Barbiturat-, Chloroform-, Penthrane- und Ketamin-Narkose dnrchgefiihrt. Parallel zur Messung des pH-Wertes in Herzmuskelproben wurde deren Gehalt an energiereichen Phosphaten und Mflehsaure analysiert. Bei Kardioplegie wurde in Halothan- und Dipidolor-Narkose mit Erreichen der die praktische Grenze der Wiederbelebungszeit kennzeiehnenden ATP-Konzentration yon 4 ~mol/g ein pH-Wert von 6,2 gemessen. Die Zeit von Beginn der Ischamie bis Erreiehen dieses pH-Wertes betriigt bei 35~ in Halothan.Narkose 45 min, bei 15~ in Halothan- und Dipidolor-Narkose 260 rain. Beim isehamisehen Herzstfllstand in Normothermie differiert der 4 ~mol/g ATP entspreehende pH-Wert yon Narkose zu Narkose yon p H 6,18 bis pH 6,35.
Literatur Bretschneider, 1-I.J. : Verh. dtsch. Ges. Kreisl.-Forseh. 80, 11 (1964). ttellberg, K. : Dissertation, GSttingen 1970 (ira Druck). Spieckermann, P. G., Briickner, J., Eberlein, H. J., Grebe, D., Kiibler, W., Lohr, B., Bretschneider, H.J.: In: Boulton, T.B., Bryce-Smith, R., Sykes, M. K., Gillet, G. B.: Anaesthesiologie, Excerpta l~[edic~ Intern. Congr. Ser. 200, 738 (1969). - - - Kiibler, W., Lohr, B., Bretschneider, H.J.: Verh. Dtsch. Ges. Kreisl.Forsch. 85, 158 (1969). Dr. B. Lohr, Dr. U. Braun, Dr. K. Hellberg, Dr. E. Nordeck, Dr. P. G. Spieckermann Physiologisches InstRut, Lehrstuhl I D-3400 G6ttingen, Humboldtallee 7
19. Dynamik des linken Herzens bei Frequenzvariation tiber den Vagus, Sympathieus oder einen Sehrittmaeher Influence of Heart Rate Variation, Induced by Stimulating Vagus, Stellate Ganglion, or Pacemaker, on the Dynamic of the Left Heart WEND]~, W., HENRICIt, H., LIMBOURG,P., PELTER, U. (Physiologisches Institut, Wiirzburg) An thorakotomierten Katzen (Chloralose-Urethan-Narkose) wurde bei stabilisiertem Blutdruck der Effekt einer Frequenzvariation durch Reizung des N. vagus und des Ggl. stellatum rechts mit der Wirkung eines extrakardialen Sehrittmachers verglichen. Sehlagvolumen and Austreibungszeit waren negativ, die Maxima der Druckanderung in der Kontraktions- bzw. Erschlaffungsphase (~-- ~- alP~climax bzw. -- dP/ dtmax) positiv linear zur Herzfrequenz korreliert und mater dem Schritt-
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reacher geringer als bei vergleiehbarem Sinusrhythmus. Vs, d V/dtmax, alP~climaxund --dP/dtmax waren under Sympathieusreizung um einen konstanten Betrag erhSht, die Regressionskoeffizienten der Beziehungen zur Herzfrequenz jedoch unver~nder~. Nut die Austreibungszeit nahm unSer Sympa~hieusreizung mit waehsender Herzfrequenz weniger ab als unter den fibrigen Versuehsbedingungen. Das Maximum des HMV ersehien yon 210/min (ventrikuls Sehri~tmacher) bzw. 252/min (auriculs Sehrittmaeher) his auf 261/rain (Sympa~hicusreizung) verlagert. Chronotrope and inotrope Wirkung des Sympathieus blieben auch unter gleichzeitiger Vagusreizung erhalten: die dureh abges~uften Vagusreiz varfierte Iterzfrequenz wurde durch den Sympa~hicus um rund 220/0 des Ausgangswertes gesteigert; die fiir die Sympathicusreizung giilr Beziehungen yon -~dP/dtmax, --dP/dtmax und d V/dtmax zur Herzfrequenz blieben bei gleichzeitigem Vagusreiz unveri~ndert. Dr. W. Wende, Dr. H. Henrich, Dr. P. Limbourg, Prof. Dr. U. Peipor Physiologisches Inst)itu~ der Universit~t D-8700 Wfirzburg, RSntgenring 9
20. Untersuehungen fiber die Vagusinnervation des Hunde- und Kaninchenherzens The Vagusinnervation of the Heart of Dog and Rabbit SCH~TT-N]~UROT:g, GISWLA(Physiologisches Instir
Frankfurt a. M.)
Die Befunde bei doppelseitiger cerviealer oder chorakaler Vago~omie bei Itund und Kaninchen [1--6] wurden dureh eigene Versuehe besti~tigt. Sie beweisen die Notwendigkeit der neuralen Kontrolle des Herzens. In einer anderen Versuehsreihe wurden Kaninchen einseir cervical reehts bzw. links vagotomiert. Nach 6 Monaten wurden die Tiere naeh vorheriger Kontrolle der bestehenden Vagotomie getStet. Die Herzen warden histologisch untersucht mi~ besonderem Augenmerk ffir die Gefi~13e. Wi~hrend der ganzen Versuchszeit bes~and bei den rechts vagotomierten Tieren eine erh5hte Herzfrequenz, au~erdem nahmen sie starker an Gewieht zu. Die erhShte 0demberei~sehaft, die bei doppelseitiger Vagotomie s~i~rker in Erscheinung tritt, mug noch histologisch an einem grSBeren Versuehsgur besti~tigt werden. Die Ergebnisse beider Versuchsreihen begrfinden die VorstelIung, dab der Wegfall der afferent geleiteten Vaguserregungen beidsei~ig oder reehts zu einer StSrung im Wasser- und Hormonhaushalt ffihrt, was im erst,eren Falle ohne Reirmervation Lebensunf~higkeit bedingt, im zweiten Fall fiber li~ngere Zei~ kompensiert werden kaIm. 2 Pflilgers Arch. (Hcrbsttagung 1970)
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Literatur
1. Cooper,T., Gilbert, J.W., Jr., Bloodwell, R.D., Crant, R.J.: Circular. Res. 9, 275 (i961). 2. Hofmann, A.: Virehows Arch. path. Anat. 150, 161 (1897). 3. l~acCanon, D. M., Horvath, S. 1~. : Amer. J. Physiol. 189, 567 (1957). ~. Randall, W. C.: Nervous Control of the Heart. Baltimore 1965. 5. Shepard, R., Whitty, A. : Amer. J. Physiol. 206, 265 (1964). 6. Willmann, V. L., Cooper,T., Cian, L. G., Hanlon, C. R.: Circulation 27, 713 (1963). G. Schmitt-Neuroth Physiologisehes Institut der Universit~Lt D-6000 Frankfurt a. M., Ludwig Rehn-Str. 14
21. Negative Inotropie yon Aeetyleholin aus intramuralen parasympathischen Nervenendigungen des S~iugerventrikels Negative Inotropie Effects of Acetyleholine Released from Intramural Parasympathetic Nerve Endings of the Mammalian Heart KISSLING, G., N G v u H., KIENZLE, H. •., SIE]3EIr G. (Physiologisches Ins~itut, Abteflung fiir Herz- und Kreislaufforschung, Tiibingen) Bei adrcnergisch gesteigerter Contractilit/~t des S/s myokards karm yon aul~en zugeffihrtes Acetylcholin noeh in Konzentrationcn his 10-gg/ml eine deutliche Minderung der isomctrischen Kontraktionsamplitude bewirken (Jacob u. Mitarb., 1970). Die Frage, inwieweit am Ventrikelmyokard des Warmblfitcrs einc katechinaminbedingte ErhShung der Kontraktionsampli~ude durch organeigcncs Acetylcholin aufgehoben wcrden kann, wurde an 26 Papillarmuskeln der Ka~ze nn~ersuch~. Die Acetylcholinfreisetzung wurde durch ErhShung der Reizspannung und durch Reizserien wahrend der Refrakt/~rzeit ausgelSst. Da untcr diesen Bedingungen der Acetylcholineffekt in der Regcl dutch eine massive Kateehinaminfreisetzung iiberdeckt ~ r d , andcrerseits sich jedoch die negativ inotrope Acetylcholinwirkung nur als Katechinaminantagonismus manffestiert, wurden 16 Pr/iparatc mit Guanethidin (10 -5 g/ml) und Noradrenalin ( 5 . 1 0 -7 g/ml) und 6 Pr/~para~e nach Reserpinisierung (5 mg/kg) mit Noradrenalin (5 9 10 -7 bis 2 9 10 -6) vorbehandelt. Einzelne Pr/~parate zeigten bereits ohne pharmakologische Beeinflussung zu Beginn der Reizserien eine deutliche Contractilitatsminderung. Unter Guanethidin nahm die isometrische Kontraktionsamplitude w/ihrend der Reizserien durchschnittlich um 24~ (5--650/0), unter Rcserpin im Mittel um 7~ (0--12~ ab.
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Die negative Inotropie wurde durch Neostigmin gesteigert und lieB sich durch Atropin aufheben. Sic tra~ unter ttypoxie h~ufig deutlicher in Erscheinung.
Literatur Jacob, R., lgiller, D. T., Gilmore, J. P.: Pflfigers Arch. 316, R 14 (1970). Anschrfft der Vcrfasser: Physiologisches Institut dcr Universit~t, Abteilung fiir t{erz- u. Kreislaufforschung D-7400 Tiibingen, Gmelinstr. 5
22. Dehnungsaktivierung isolierter eontractiler Strukturen des Herzmuskels Stretch-Activation of the Isolated Contractile Structures from Heart Muscle STEm]~R, G. J. (Institut fiir Zellphysiologie, Bochum) Glycerin-extrahier~e Trabekel und Papillarmuskel yon Kaninchen- und ~eerschweinchenherzen zeigen -- wie fibrigens aueh lebende [1] und extrahierte [2] Skeletmuskelfasern -- nach reahteekfSrmigen L~ngen/~nderungen (nur) in Ca-haltigen ATP-SalzlSsungen einen biphasisehen Effekt: der abrupten Dehnung folgt ein phasengleicher passiver Spannungsanstieg mit viseSsem Abfall. Diesem Effek~ ist ein verz6gerter aktiver Spannungsanstieg fiberlager~, d.h. es kommt durch die Dehnung zu einer direkten Aktivierung der contraetilen Strukturen. Naeh abrupter Entdehnung der Pr~parate erhiil~ man ein spiegelbildliches Verhal~en. Bei 20~ stellt sich das contractile Spannungsmaximum bei Kaninehen. r nach ca. 1,5 sec und bei Meerschweinchentrabekel naeh ca. 1 see ein (Qi0 etws, 3). Die nur bei relativ kleinen Dehnungsamplituden (max. 1,5O/o) zu beobach~ende sekund&re Spannungszunahme bewirkt bei sinusfSrmigen Li~ngeni~nderungen eine Phasenverschiebung yon L/~nge und Spannung yon frequenzabh&ngigem Charakter mit einer ,Resonanz" bei ca. 0,2--0,5 Hz. ~it Unterstfitzung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (RU 154/3).
Literatur 1. Armstrong, C.F., Huxley, A. F., Julian, F. J." J. Physiol. (Lend.) 106, 26 P (1966). 2. Rfiegg, J. 0., Sch~dler, M., Steiger, G. J.: Pfliigers Arch. 816, R 69 (1970). I)r. G. J. Steiger ][nstitut fiir Zellphysiologie der Ruhr-Universitiit Bochum ])-4630 Bochum-Querenburg, Postfach 2148 2*
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23. Ausli~sungsbedingungen fiir die ,,barynogene Kontraktion" lind anomale diastolisehe Verlaufsformen des Mcchanogramms beim isolierten Froschherzen Conditions Inducing the "Barynogenic Contraction" and Anomalous Diastolic Courses of the Mechanical Action of the Isolated Frog Heart SICK, W., Y~SSL~O, G., JACOB, R. (Abteflung ffir Herz- und Kreislaufforschung, Physiologisches Institut, Tfibingen) Wiihrend kurzfristiger Perioden isovolumetrischer Ts tritt bei isolierten, in Tyrode-LSsung (Zimmertemperatur) sehlagenden Esculentenherzen (Februar--Juni) gelegentlieh eine hochgradige ErschlaffungsverzSgerung auf. Naeh Rfiekkehr zu isotonischer Arbeitsweise resultiert ein sofortiger, ftillungsdruckunabh~ngiger Rfiekgang des diastolischen Ventrikelvolumens. Die ansehlieSende Volumenzunahme bis zum Kontrollwert erfolgt ann~hernd exponentiell, frequenzabhangig, beim sti]istehenden Herzen deutlieh langsamer (Halbwertszeit 40 see). Die Hs dieser -- bei primiir nieht erkennbar gesehiidigten tterzen auftretenden -- Reaktion ist wesentlich erhSht in der Phase restituierter Contractiliti~t naeh l~bergang yon 0,45 raM/1 [Ca++] auf eine NiihrlSsung normalen Ionengehaltes (1,8 raM/1 [Ca++]), erfi~hrt jedoch eine zus~tzliehe Steigerung unter gleichzeitiger Einwirkung yon NatrinmDithionit (5 9 10-6 g/ml). Die gleichen Bedingungen fSrdern die auch bei beginnender Strophanthinkontraktur besehriebene [1] aktive Faserverkfirzung [2] im Verlauf der Diastole selbst bzw. das Auftreten yon Nachkontraktionen. Bei Ausbleiben yon ~qaehkontraktionen ist w~hrend der postisometrisehen Phase abklingender Kontraktur jeweils eine sp~tdiastolisehe Volumenzunahme [2] zu verzeiehnen. Die Phs werden unter Beriicksiehtigung der monophasisehen Aktionspotentiale des Gesamtventrikels interpretiert, die mit Hi]re eines modifizierten Saeeharose-Trennwandveffahrens gewonnen wurden. Literatur
1. Kissling, G., Segarra-Domenech,J., Jacob, R.: Z. Kreisl.-Forsch. 58, 34 (1969). 2. Wezler, K. : Verh. dtsch. Ges. inn. lV~ed.70, 14 (1964). cand. reed. W. Sick, Dr. G. Kissling, Prof. Dr. R. Jacob PhysiologischesInstRut der Universit~it,Abteilung fiir Herz- und Kreislaufforschung D-7400 Tiibingen, Gmelinstr. 5
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24. Formanalyse tier isometrisehen Einzelzuekung des isolierten Katzenpapillarmuskels bei )~nderungen yon Vordehnung und ,,Contractilit~it" Analysis of the Isometric Twitch of the Isolated Cat Papmary Muscle during Changes of Preload and "Contractility" KELLER, W., G~LCH, l~., JACOB, l~. (Abteilung fiir Herz- u n d K r e i s l a u f -
forschung, Physiologisches Instir
Tfibingcn)
An isolierten Katzenpapillarmuskeln (Tyrode-L6sung 34 ~C) wurde untersucht, inwieweit der Quotient aus Gesehwindigkeit der isometrischen Kraftentwieklung (dK/dt) und momentaner Kraft (K) sowie das Zeitintervall (Tw) yon Kontraktionsbeginn bis zum Wendepunkt des Kraftanstiegs bzw. his zum Kurvengipfel (Ta) yon der Vordehnung unabh~ngig sind und mSglicherweise cine Bewertung der myokardialen Leistungsf~higkei~ erlauben. Unter der Voraussetzung eines iihnlichen Kurvenverlaufs K (t) ----a . /(t) (wobei a yon der Vordehnung abh~ngt) soll~en die genannten Quotienten und Zeitabschnitte nicht dutch die diastolische Vordehnung beeinfluSt werden. Bei einer Schlagfrequenz yon 60/rain ergab sich zum Zeitpunk~ tw fin dK/dt -- K-Diagramm ffir steigende Vordehnungen eine weitgehend lineare, jedoeh bei hohen Anfangsspannungen h/~ufig gegen die Abszisse (K) gekrtimmte Beziehung. Eine formal/~hnliehe Korrelation resultierte fiir dK/dtmax und die zum Zei~punkt ta entwickelte Kraft. Tw und Ta waren in geringem MaSe von der Vordehnung abhi~ngig. Aufgrund mathematischer Analyse ist die Voraussetzung eines ~hnlichen Kurvenverlaufs bei unterschiedlicher Vordehnung spezie11 flit die Kontraktionsphase nicht streng erfiillt. Pharmakologisehe und rhy~hmusabh/~ngige :4nderungen des Kontraktionsablaufs bedingten signifikante, unterschiedlich geriehtete Abweichungen yon den Kon~rollkurven (Ka~echinamine, pos~extrasystolische Potenzierung -- Sr++-Ionen), die jedoeh under Hexobarbital vermil~t wurden.
Literatur Jacob, R. : Jkrztl. Forseh. 23, 325 (1969). Reichel, H. : Proe. Internat. Union Physiol. Sci. 22. Int. Congress, Leiden 1962, Vol. I, p. 167. Siegel, J. H., Sonnenbliek, E. H. : Circular. Res. 12, 597 (1965). Veragut, U. P., Kray'cnbiihl, I~. P. : Cardiologia (Basel) 47, 96 (1965). r reed. W. Keller, Dipl.-Phys. R. Giileh, Prof. Dr. R. Jacob Physiologisches Insti~ut der Universit~it, Abteilung ffir Herz- und Kreislaufforsehung D-7400 Tiibingen, Gmelinstr. 5
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25. Die Abh~ngigkcit des Coronarwiderstandes und des systolischen Anteiles des coronaren Einstromes yon der Herzlrcqucnz The Influence of Heart Rate on Coronary Resistance and Systolic Part of Coronary Inflow
RAFF, W.K., Diisseldorf)
KOSCHV,,F., LOC~NV,~,W.
(Physiologisches
Institut,
Die Untersuchungen wurden an 6 narkotisierten Hunden durchgefiihrt. Nach Ausschaltung des Sinusknotens dureh Formalininfiltration wurde das rechte Herzohr elektrisch gereizt. Die Frequenz konnte zwischen 60 und 220 Sehl~gen in der Minute variiert werden. Maximale Dilatation der Coronargefa~e wurde dutch Adenosininfusionen in den R. circumflexus der linken Coronararterie erreicht. Der Einstrom in den R. circumflexus wurde elektromagnetisch gemessen. Der prozentuale systolisehe Autefl am Coronareinflul] bei nicht dflatierten Gef~l]en steigt yon 14~ bei 60 Sehl~gen pro Minute auf 350/0 bei 220 Schl~gen pro Minute. Bei dilatierten Coronargefiil]en ergeben sieh ffir den gleiehen Frequenzbereich Werte yon 20 und 470/0. Bei maximaler Dilatation der Coronargef~l~e steigt der Coronarwiderstand mit steigender Frequenz signifikant (P < 0,05) an. Der Anstieg betr~gt fiir eine Frequenzzunahme yon 100 Sehl~gen pro Minute wenigstens 10~ Hieraus ergibt sieh, dab die extravasale Komponente des Coronarwiderstandes mit steigender Frequenz zunimmt. Anschrift der Verf~sser~PhysiologischesInstitut der Universit~t D-4000 Dfisseldorf,Ulenbergstr. 123
26. Wirkung yon R-Zacken gekoppelter Extrastimulation auf CoronarfluB und Herzminutenvoinmen yon arbeitendcn Hundcn Effect of R-Wave Coupled Extrastimulation on Coronary and Aortic Flow in Exercising Dogs
]~ASSENGE, E., ]:[OLTZ,J., KUCHARCZYK,•., sches Institut, Miinehen)
STOIAN,D. (Physiologi-
Bei Hmlden mit implantierten FlowmeBkSpfen wurde die Wirkung von gekoppelter Stimulation (CS) auf den CoronarfluB (CF), das Herzminutenvolumen (HMV), die Aortenflul]besehleunigung (di/dt) und den Aortendruck (AD) untersucht [1]. 2 Elektrodenpaare im linken Ventrikelmyokard und eines am Vorhof dienten zur Triggerung, Ventrikelreizung und Registrierung der Vorhofaktionen. In Ruhe verursacht die CS eine Abnahme der effektiven Herzffequenz (HF) yon 18--45~ was dutch Znnahme des SV vSllig kompensiert wird.
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Bei unver/~ndertem HMV und ADm steigt die Blutdruekamplitude um 40--109~ und di/dt um 49--110~ Mit steigender Belastung (Laufband) wird die HF-Abnahme yon 42--49~ durch SV-Zunahme nicht mehr vo]l kompensiert, so dab bei reduziertem ADm ein HMV-Defizit vou bis zu 38~ entsteht, was m6glieherweise auf der dureh die CS hervorgerufenen 2:l-Dissoziagon yon Vorhof und Ventrikel beruht. Dabei ist der CF bei CS in Ruhe gegeniiber Kontrolle um 21--34~ gesteigert, w/~hrend bei Belastung der CF ann/~hernd der Kontrollbelastung entsprieht, so dab in beiden F/illen der Quotient CF/HMV um 250/0 gesteigert ist. Die phasisehe Analyse des diastolisehen Coronarwiderstandes ergib~, dab diese relative Coronarmehrdurehblutung Folge einer aktiven Coronardilatation ist.
Literatur 1. I-Ioltz,J., Kucharczyk, M., Kriener, J., Stoian, D., Bassenge, E. : Pfliigers Arch. 816, R 17 (1970). Priv.-Doz. Dr. Eberhard Bassenge Physiologisches Institut der Universit/~t D-8000 Miinchen 15, Pettenkoferstr. 12
27. Quantitative Bestimmung der Coronararterienkollateralen am Hundeherzen A Quantitative Approach to the Determination of Coronary Collaterals S C ~ L , K. W., BA~C~T,M., OT% C. (University of Mississippi Medical Center, Department of Medicine, USA) Um die Leitf/ihigkeit der Anastomosen yon Coronararterien in isoliert durchbluteten Itundeherzen zu untersuchen, wurde ein Modell des Coronarkreislaufs und seiner arteriellen Kollateralen entwiekelt. Diese Leitf/~higkeit wurde an zwei Tiergruppen gemessen: a) bei normalen Tierherzen und akutem VerschluB einer Hauptcoronararterie, b) bei Herzen, in denen eine Coronararterie fiber einige Monate zunehmend unterbunden wurde. Die zweite Gruppe wies im Durchschnitt eine 20fache Steigerung der kollateralen LeiSf/~higkeit gegen/iber der ersten auf. Die hSchste Leitf/~higkeit wurde immer zwisehen dem Ramus descendens und Ramus circumflexus der linken Coronararterie beobaehtet, die niedrigste zwisehen der rechten Coronararterie und dem Ramus descendens. Die kolla~erale Leitf/~higkeit stieg wahrend des ersten Monats nach der Unterbindung zunachst stark an. Danaeh verlangsamte sich der Anstieg. Er ersehien selbst nach 3 Monaten noch nicht roll entwickelt. Wurde die unterbundene Coronararterie nach Kaniilisierung
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wieder durehstrSmt, so war der Flow gegenfiber der Vergleichsgruppe niedriger. Ferner scheint ein Zusammenhang zwisehen der Dauer der Unterbindung und tier GrSl3e des l~lows zu bestehen. Dr. K. W. Scheel Univ.-Kinderklinik D-2300 Kiel, FrSbelstr. 13/15
28. Zur H~modynamik im normal vascularisierten und isehiimisehen Myokard naeh Coronarversehinl] (angiographisehe Untersuchungen am Itund) On Hemodynamies in ~ormal Vaseularized and Isehemic Myoeard (Angiographic Investigations in Dogs) F~,LIX, R., HAHN, N., FLOH~, H., T~U~N, P., PICHOTKA,[[. (l~adiologisehe Klinik, Experimentell-chirurgische Abteflung der Chirurgisehen Klinik und Physiologisehes Institut der Universits Bonn) Nach VerschluB des 1%. dese. anr kommt es bei Existenz funktionstfichtiger intercoronarer Anas%omosen zu einer retrograden Durchblutung bzw. Kontrastdars~ellung der VersehluBarterie im intravitalen Serieneoronarogramm. DiG Anastomosen selbst sincl inSravital beim unvorbehandelten H u n d nicht darzustellen. Die mitgeteilten Befunde gehen auf Beobachtungen an 18 Hunden mit funktionstfichtigen intereoronaren Anastomosen zuriiek. 1Waeh VerschluB des 1%. dese. ant. dilatieren weder dig freien extramuralen Coronarar%erien noeh jene im ischs Myokard. Bei Hypoxie (8 Vol-~ 0 2 in der Inspirationsluf$) und Anoxie dagegen werden dig Durchmesser der freien Coronarar%erien grbBer (Eckenhoff et al. ; Hilton et al. ; Rein), nicht aber die der okkludierten, fiber Anastomosen versorgten ar~eriellen Gefs Die Blutstr6mungsgeschwindigkei% ist in den okkludier%en, fiber Anas%omosen durchbluteten GefiiBen geringer als bei normaler Versorgung. Die Richtung des Blutstromes in diesen Ar~erien h~ngt yon der %opographischen Lage der intercoronaren Verbindungen ab. Literatur
Eckenhoff, J. E., Hafkenschiel, J. H., L~ndmesser, C. M. : Amer. J. Physiol. 148, 582 (1947). Hilton, R., Eichholtz, F. J.: J. Physiol. (London) 59, 413 (1925). Rein, It.: Z. Biol. 92, 101, 115 (1932). -- Pfliigers Arch. ges. Physiol. 258, 205, 309 (1951). Dr. R. Felix R~diologische Klinik der Universit~t Bonn D-5300 Bonn-Venusberg
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29. Die Wirkung yon Adenosin und Persantin auf die Coronar- und Nierendurchblutung des Hundes The Effect of Adenosine and Persantin on Coronary and Renal Blood Flow of Dogs KADATZ,~. (Dr. Karl Thomae GmbH, Biberach) Bei Hunden in Chloralose-Urethan-Narkose wurde die Durehblutung einer Coronar- und Nierenarterie mitte]s elektromagnetisehem Flowmeter gemessen. Die Durehblutung der A. renalis wurde dureh die gleiehen niedrigen intravcnSsen Adenosin- und Persantindosen verminderiG, welche die Coronardurehblutung steigern. Persantin i.v. potenzierte den Adenosineffekt auf die Nierendurehblutung ebenso wie seine Coronarwirkung. Theophyllin und Coffein hemmten sowohl die Adenosin- als aueh die Persantinwirkung auf Iqieren- und Coronardurehblutung. Weder die dureh einen kurzen Versehlul~ der Coronararterie hervorgerufene reaktive Ityper/~mie noeh eine dureh 02-Mangelbeatmung bewirkte coronare Dm~ehblutungssteigerung wurden dureh 0,05 mg/kg Persantin i.v. vers~/~rkt. Diese Befunde sind unvereinbar mit der Annahme, dab Pers~ntin die Wirkung yon in Hypoxie vermehrt aus dem Myokard freigesetztem Adenosin verst~rkt. SchluBfolgerungen auf den Wirkungsmechanismus yon Coronardilatatoren und die AdenosinHypothese der Regelung der Coronardurchblutung werden diskutiert. Priv.-Doz. Dr. R. Ka.datz Dr. Karl Thomae GmbH D-7950 Biberach a. d. Riss
30. Struktur-Wirkungsbeziehung fiber die bloekierende Wirkung yon Purinderivaten au~ Adenosin und adenosinpotenzierende Coronardflatatorch Structure-Action Relation on the Blocking Action of Purinderivates upon Adenosine and Adenosine-Potentiating Coronary Vasodilators SC~OLTHOLT,J., NITZ, R. E., SCm~AVEN,E. (Medizinisehe Forsehung, Cassella Farbwerke Mainkur AG., Frankfurt) Seit den Untersuehungen yon Afonso (1969) is~ bekann~, dab AmJnophyllin die Wirkung yon Adenosin und Dipyridamol auf die Coronargef/~e blockt. Coffein hat eine/~hnliche Wirkung (Dietmann et al, 1969). Durch Variation des Purinmolekfils (Kern- und Substituentenvariation) haben wir versueht, Einblicke in die ffir die Bloekung verantwortliche ehemisehe Struktur zu erreiehen.
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Die dazu notwendigen Untersuehungen wurden an narkotisierten Hunden (Chloralose-Urethan-Morphin) durchgefiihrt. Die bloekierende Wirkung yon Xanthinderivaten seheint an das Vorhandensein einer Methylgruppe in 1-Stellung des Xanthinmolek/ils gebunden zu sein. 1-MethylXanthin, 1,3-Dimethyl-Xanthin (AmJnophyllin, Theophyllin) und 1,3,7Trimethyl-Xanthin (Coffein) bloeken die gef/~Berweiternde Wirkung yon Adenosin, Dipyridamol, Hexobendin und Lidoflazin. Anders substituierte Xanthinderivate haben diese Wirkung dagegen nieht. Die adenosinpotenzierende Wirkung der Coronardilatatoren bleibt bei fehlender Coronardilatation erhalten. Intensain, eine Substanz, die Adenosin nieht po~enziert, bleibt in ihrer Wirkung auf die Coronargefs unbeeinfluBt.
Literatur Afonso, S.: Fed. Proc. 98, 779 (1969). Dietmann, K., Juhran, W., Schaumann,W. : Die Bedeutung des Adenosin]Theophyllin-Antagonismusffir die Wirkung yon Coronartherapeutika. Herz/Kreisl. 1, 302 (1969). Priv.-Doz. Dr. J. Scholtholt,Dr. R. E. l~itz, Dr. E. Schraven ~edlzinische Forschung, Cassell~Farbwerke ~ainkur AG. D-6000 Frankfurt a. M.-Fechenheim,Hanauer Landstr. 526
31. Nitroglyeerinwirkungen auf die Contraetilit~t des isolierten Ventrikelmyokards Influence of Nitroglycerin on Myocardial Contractility STRAUER, B. ]~., TAUCHERT,M. (Kardiologisehe Abteflung der Med. Univ.-Klinik und Physiologisches Institut, Lehrstuhl I, GSttingen) An 7 normalen, rechtsventrikul/~ren Katzenpapillarmuskeln wurden in isotonischen Unterst/itzungskontraktionen bei simultaner Registrierung der Reizfrequenz, der L/~ngen/s des Muskels, des 1. Differentialquotienten der L/~ngen/~nderung, der Muskelspannung und des 1. Differentialquotienten der Muskelspannung die Kraft-GeschwindigkeitsRelation sowie die Herzarbeit (K "Al) und Herzleistung (K. dl/dt) ermittelt. Unter Nitroglycerin (0,1 ~/ml einer 5~ alkoholischen Stamml6sung) kommt es zu einer Reehtsverlagerung der Kraft-GesehwindigkeitsRelationen mit Zunahmen der maximalen Verkfirzungsgeschwindigkeit (Vmax) und der maximalen Muskelspannung (Po). Bei konstanten Ausgangsbedingungen nimmt die Muskelverkfirzung um 11,5 4-3,90/0, die Verkfirzungsgeschwindigkeit um 17,0 • 7,1~ die maximale SpannungsanstiegsgeschwindigkeR um 12,3 :k 2,9~ zu; die tIerzarbeit [g.mm] steigt um 11,3 :J: 3,8%, die Herzleistung [g 9ram/see] um 17,1 q- 6,1~ an.
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Die Befunde zeigen eine direkte positiv inotrope Nitroglycerinwirkung am isolierten Ventrikelmyokard. Die Inotropies~eigerung sowie die Zunahmen der tIerzarbeit und Herzleistung werden in Hinbliek auf die hi~modynamischen Nitroglycerinwirkungen im Gesamtkreislauf und die Auswirkungen auf den Energiebedarf des tIerzens diskutiert. Literatur Bretschneider, It. J.: Nauheimer )~ortb.-Lehrgang 88, 69--96 (1968). ]:[onig, C. 1~., Tennej~,S. 1~., Gabel, 1). V.: Amer. J. ,~/~ed.12, 910--923 (1960). Raft, W. K., Drechsel, U., Scholtholt, J., Lochner, W. : Pfliigers Arch. 312, R 21 (1969). Williams, J. 1~., Glick, G., Braunwald, E.: Circulation 11, 767--771 (1965).
Dr. B. E. S~rauer Kardiologische Abteilung der MedizinischenUniversit~itsklinik D-3400 G6t~ingen, Humboldtallee 1 Dr. M. Tauchert Physiologisches Institut, Lehrstuhl I D-3400 G6ttingen, Humboldtallee 7
32. Das Verhalten von Herzvorhof-Affcrenzen des A- und B-Typs bei Perikard.Tamponade Effects of Perieardial Tamponade on the Discharge of A- and B-Type Atrial Receptors R6HZ~ELT, M., BBA~-B~r~G, P., HrNDORF, K. (Physiologisches Institut, Freie Universit/it Berlin) Die Bedeutung der Herzvorh6fe ffir die Volumenregulation konnte neuerdings [2] durch Perikardtamponade in] Vorhofbereieh welter erh/~rtet werden. AIlerdings blieb often, inwieweit das Impulsmuster der in der Vorhofhinterwand liegenden Receptoren durch Perikardtamponade beeL~flul]bar isr Deshalb leiteten wit an Chloralose-narkotisierten Katzen Vorhofafferenzen yore A. und B-Typ [3] w/~hrend stufenweiser Perikardtamponade ab. Ausgewertet wurden die Aktionspotentiale pro Salve und die mi~tlere Entladungsrate (AP/see) in Beziehung zum Volumen und Druck im Perikard und zum Vorhofdruck. Dabei verhielten sich A- und B-Typ unterschiedlich : Der B-Typ zeigte bei Perikardtamponade eine deutliche Abnahme der mittleren En~ladungsrate (durchschlfittlich 30--60%) mit einer klaren Beziehung zum Perikarddruck. Damit 1/iBt sich aueh neurophysiologisch erharten, dab der B-Typ MeBfiihler im Rahmen der Volumenregulation ist.
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Die Entladung des A-Typs war demgegenfiber aueh bei hohen Perikarddrueken weitgehend konstant, was mit dem sonstigen Verhaiten dieses Reeeptor~yps fibereinstimmt [1]. Das untersehiedliche Verh~lten yon A- und B-Typ bei Perikardtamponade k6nnte dureh eine entsprechende Lokalisation bedingt sein. Literatur
1. Brambring, P., RShnelt,~., ~indorf, K., Arndt, J. 0.: Pfiiigers Arch. 812, R 24 (1969). 2. Goetz, K. L., Hermreck, A. S., Slick, G. L., Starke, I~. S.: l%d. Proc. 28, 584 (1969). 3. Paintal, A. S.: Ergebn. Physiol. 52, 110--123 (1969). Dr. M. RShnelt Physiologisches Insti~ut der Freien Universiti~t Berlin D-1000 Berlin 33, Arnimalleo 22
33. Messung der peripheren Verteflung des Herzzeitvolumens mit radioaktiv markierten Partikein Measurement of the Distribution of Cardiac Output Using Radioactively Labelled Particles DAK~E~S, H., FLOltR, H., MEYER,M., CHI~IST,R. (Physiologisches Ins~itut, Bonn, und Dept. of Physiology, Univ. of Minnesota,USA) Radioaktiv markierte Partikel wurden voa versehiedenen Au~oren zur Messung der regionalen Verteilung des Herzzeitvolumens und peripherer DurchblutungsgrSi~en verwandt[1--4]. Die Voraussetzungen, unter denen dieser Indieatortyp zur Durchblutungsmessung eingesetzt werden kann, sind a) homogene Mischung des Indicators mit dem arteriellen Blut vor Eintritt in das arterielle System; b) vollst~ndige Extraktion aus dem zirku]ierenden Blur w~hrend der ers~en Passage des Indicators durch die terminale Strombahn; e) keine Beeinflussung der lokalen Durchblutung, des arteriellen Druekes und des peripheren Widerstandes bei Verwendung der zur Messung notwendigen Indicatormengen. Diese Voraussetzungen wurden in Versuehen an der Katze, am Kaninehen und am Hund ffir versehiedene Partikelpr~parationen fiberprfift : 1. 95--97~ der Partikel werden wi~hrend der ersten Passage dureh die terminale Strombahn extrahier~. 2. Dureh eine Injektion der Partikel in Mengen, die zur Messung erforderlich sind, wird keine meBbare ~mderung des arteriellen Druekes und des peripheren Gesamtwiderstandes bewirkt.
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3. Gleichzeitig vorgenommene for~laufende Messungen der Myokarddurchblutung lassen keine Beeinflussung der lokalen Durehblutung erkennen. Erst bei Verwendung der i0faehen Indicatormenge werden geringe, fliiehtige Durchblutungs/~nderungen beobachtet. 4. Die simultane Messung der Nierendurehblutung mit markierten Partikeln und mit dem Magnet-Flow-Meter ergeben eine gute 1)bereinstimmung der durch beide Verfahren ermittelten Werte. 5. Die simultane Bestimmung der Hirndurchblutung mit markierten Partikeln und nach der Xenon-Methode ergeben eine signifikante Korrelation der MeBwer*e; die naeh der Partikelverteilungsmethode ermittelten globalen Durchblutungsgr6fen liegen jedoeh h6her. Literatur
1. Flohr, tI.: Pflfigers Arch. 802, 268 (1968). 2. Kaihara, S., tteerden, P. D. van, Migita, T., Wagner, It. N., Jr. : J. appl. Physiol. ~5, 696 (1968). 3. Meyer, M., Tsche'~ter,T., Klassen, A., Resch, I. : In: Cerebral blood flow, p. 50. Brock, 1K., Fieschi, C., Ingvar, D. tI., Lassen, N. II., Schiirmann, K. (Eds.). Borlin-tteidelberg-New York: Springer 1969. 4. Neutze, J. 1~., Wyler, F., Rudolph, A. M.: Amer. J. Physiol. 215, 486 (1968). Priv.-Doz. Dr. H. Flohr Physiologisehes Instim~ der Universitat Bonn D-5300 Bonn, NuBallee li
34. Beziehungen zwischen lokaler Myokarddurchblutung, Herzfrequenz und Blutdruek an wachen Hunden und narkotisierten Hunden und Ferkeln Relations between Local Myocardial Blood Flow, Heart Rate and Blood Pressure on Conscious Dogs and Anaesthetized Dogs and Pigs B~,Ng~R, H.-P., BENZING, H. (Physiologisches Institut II, Tiibingen) Bei fortlaus Registrierung der lokalen Myokarddurchblutung (mit heizbaren W/~rmeleitsonden und Thermistoren), der Herzfrequenz und des arteriellen Mitteldruekes verglichen wir die ~mderungen der gemessenen Gr6Ben unter versehiedenen Versuchsbedingungen. Intermittierendc Drosselungen des Ramus interventricularis der A. coronaria sinistra mit einem Coron~rconstrictor fiihrten zu Durchblutungsverminderungen und bei wachen Hunden h&ufig zu deutlichen Herzfrequenzanstiegen bei gleichbleibenden oder geringfiigig abfallenden Blutdruckwerten. Mit Nembutal narkotisiertc Tiere zeigten dagegen bei h6hercn Frequenzausgangswerten keine Herzfrcquenzanderung bzw. eine geringffigigc Frequenzabnahme bei deutlicherem Blutdruckabfall. Die reaktive Hyperamie nach Gefa136ffnung war yon kurzfristigen, unterschiedliehen Hcrzfrequenz- und Blutch'uck/~nderungen begleite~.
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Bei Sauerstoffmangelatmung und Gabe yon eoronardilatierenden Substanzen sahen wit Myokarddurehblnmngsanstiege und deutliehe tterzfrequenzsteigerungen am waehen Tier, geringere oder entgegengesetzte I{erzfrequenz~nderungen in Narkoseversuehen. Die untersehiedliehen Reaktionen yon Blutdruek und Iterzfrequenz k6nnen auf die narkosebedingte, ver~nderte Ansgangslage zurtiekgeffihrt werden. Entgegen der Regel anftretende Durehblutungs- und Blutdruekverminderungen bei Bewegungen waeher Tiere, gelegentlieh beobachtet naeh Operationen, w/~hrend Sauerstoffmangelatmung und reaktiver Hyper/imie, verstanden wit als druckpassive Reaktionen bei stark dilatierten Coronargef/~gen. eand. reed. H.-P. Bender, Dr. H. Benzing PhysiologisehesInstitut II der Universitgt D-7400 Tiibingen, Gmelinstr.5
35. Autoradiographische Darstellung der regionalen Myokarddurehblutung mit J-131 markierten Albuminaggregaten und 4.JodantipyrinJ-131 Use of J-131 Labelled MAA and 4-J-Antipyrine-J-131 ~or Assessing Regional Myocardial Blood Flow FLOHR, 1=[, SCHOTTE,J., ItEUEE, J. (Physiologisches Institut, Bonn) Die intramyokardiale Verteilung rezirkulierender (4-Jodantipyrin-J-131) und nicht rezirkulierender (J- 131 markierte Albuminpartikel) Indieatoren wurde autoradiographisch untersueht. 1 mC 4-Jodantipyrin wurde narkotisierten (Nembutal 40 mg/kg) Hunden fiber eine Extremit~tenvene kontinuierlieh infundiert. 1 min naeh Beginn der Infusion wurden die Versuchstiere dureh eine i.v. Injektion yon KC1 getStet; das tterz wurde entnommen und in einem Aeeton-Trockeneisgemiseh eingefroren. 0,8--1 mm dieke Gefriersehnitte wurden auf Agfa Gevaert 053 Fflmen bei --4~ exponiert. Die Expositionszeit betrug 2--14 Tage. J-13t MAA wurde in einer Dosis yon 1 mC fiber einen Katheter in den linken Vorhof injiziert. Die Entnahme des Organs erfolgte 4 rain nach Absehlug der Injektion. Die weitere Bearbeitung und die Herstellung der Autoradiogramme erfolgte wie frfiher beschrieben [i]. Beide Indieatoren zeigen eine Verteflung, die auf eine inhomogene Durehblutung des l~yokards schliegen 1/~Bt. Dabei wird jedoeh eine geringere Durehblutung der subendokardialen Sehiehten, die yon vet-
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schiedenen Autoren [2--4] auf Grund der Unterschiede der intramuralen Drucke in den versehiedenen Sehiehten der Ven~rikelwand angenommen wird, keineswegs regelm/igig beobaehtet.
Literatur 1. Flohr, H., Hoppe, It.- Pfliigers Arch. 810, 16 (1969). 2. I-Ionig, C. R., Kirk, E. S., ~yers, W. W. : In: Coronary Circulation and Energe~ics of the Myocardium. Marchetti, Y., Taccardi, B. (Eds.). Basel-New York: Karger 1967. 3. Kirk, E. S., ttonig, C. R. : Amer. J. Physiol. 207, 361 (1964). 4. -- -- Amer. J. Physiol. 207, 661 (1964). Anschrift der Verfasser: Physiologisches Institut der Universit~t D-5300 Bonn, NuBallee 11
36. Wirkung kombinierter Xnderungen des Pa02 und PaC02 auf die Durchblutung yon Prosencephalon, Cerebellum und Stammhirn Effect of Combined Alterations ot PaO~and PaCO~on Blood Flow Through Forebrain, Cerebellum and Brainstem FLOHR, H., POLL,W., BROCK, M. (Physiologisches Institut, Bonn, und Neurochirurgische Universit/~sklinik, Mainz) Der Effekt kombinierter •nderungen der arteriellen O2- und C02Partialdrucke auf die Durchblutung verschiedener Hirrrregionen wurde an 31 Katzen in. Nembutal-Narkose untersucht. 15 Versuehstiere (Gruppe I) wurden bei normalem AMV mit Stiekstoff-SauerstoffGemisehen verschiedenen O~-Gehaltes beatmet. Der Pa02 in dieser Gruppe lag zwisehen 55--140 mm Hg; der PaCO2 war 28,2 mm Hg ~= 1,83 S.D. In 16 Versuehen (Gruppe II) wurden 3--50/o COs zu den o.a. Gasgemischen hinzugegeben. Der PaCO~ varfierte zwisehen 35,5 und 72,5 mm Hg (47,33 • 12,6 S.D.). Der Pa02 lag in einem Bereieh yon 5 0 - - 1 4 0 m m H g . Unter steady state-Bedingungen fiir Blu~druek, HMV, Pa02, PaCO2 und p H des arteriellen Blu~es wurde die Durehblutung yon Prosencephalon, Cerebellum und Stammhirn nach der Partikel-Verteflungsmethode bestimmt. Die Wirkung verschiedener arberieller 02-Partialdrueke auf die Durehblutung der versehiedenen Regionen is~ in Hyperkapnie und Normokapnie untersehiedlich. W~hrend in Normokapnie ffir einen O2-Partialdruekbereich yon 5 5 - - 1 4 0 m m H g keine Korrelation zwisehen PaO~ und Durchblutung besteht, wird in Hyperkapnie fiir den gleiehcn O~-Partialdruekbereieh eine signifikante negative Korrelation beobachtet.
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Refemte
Literatur
Flohr, 1~., P611,W., Brook,M.: Experientia (ira Druek). Reivich, ~. : Amer. J. Physiol. 206, 25 (1964). Shapiro, W., Wasserman,A. J., Peterson, J. L., Jr. : Circular. Res. 19, 903 (1966). Anschrift der Verfasser: PhysiologisehesInstRut dot Universitg~ D-5300 Bonn, NuBallee 11
37. Periodisehe Sehwankungen des StrSmungswiderstandes isolierter Organe im Druekbereieh der Autoregulation Periodic Changes of Flow Resistance of Isolated Organs within the Pressure Range of Autoregulation BAs~a~, E., T m E ~ A ~ , V., Xu C. (Physiologisehes Institut, Kiel, und Institute of Biology, Ankara) Am kfinstlich perfundierten, isolierten Hinterbein, an der Niere und dem Mesenterium der Rat*e wurden spontane Fluktuationen des Volumenstromes im Druekbereich der Autoregulation (zwischen 100 und 200mmHg) beobaehte~. Organe, bei denen diese Volumenstromsehwankungen auftraten, zeigen das Phgnomen der Autoregulation der Durehblutung. W~hrend man bei der isolierten Niere die beschriebenen spon~anen Stromsehwankungen und die Autoregula~ion bei Durehs~rSmung mit Plasmaersatzflfissigkeiten aueh ohne Zusatz gefi~Btonisierender Pharmaka beobaehtet, lassen sieh die Autoregula~ion und die spon*anen Stromst~rkesehwankungen in den beiden anderen Gefi~Bgebieten nur naeh Zusa*z gefgBtonisierender Pharmaka naehweisen. Um eine von unserer Arbeitsgruppe disku~ierte ttypothese zu prfifen (Ba~ar u. Weiss, 1968), naeh der bei der ErhShung des Str6mungswiderstandes wi~hrend der Au~oregula~ion die ringfSrmig oder spiralig angeordnete Gefs sieh rhythmiseh kontrahiert, haben wir Stromkurven, die bei konstantem Peffusionsdruek aufgenommen wurden, mi~*els Zeitreihen~nalyse auf periodisehe Komponenten untersueht. Dabei ergaben sieh Hinweise ffir das Vorhandensein zweier distinkter Periodizit~ten der Widerstandssehwankungen mi* Periodendauern von 8 bis 10see und 20--30see. Diese Schwankungen w~ren offensiehtlieh myogener Natur, denn sie versehwanden naeh Zugabe von gefiiBmuskell~hmenden Pharmaka wie Papaverin. Literatur
Ba~ar, E., Weiss, C.: PfliigersArch. 304, 121--135 (1968). Dr. E. Ba~ar Institute of Biology,Hacettepe University Ankara/Tiirkei Dipl.-Phys. V. Thiemann PhysiologisohesInstRut der Universit~t Kiel D-2300 Kiel, Olshausenstr.40--60C2
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38. Gegens[itzliehes Verhalten yon Str~mungswiderstand in der Arteria pulmonalis und Thromboeytenver~inderungen im Tourniquet-Sehock des Hundes Contrary Response of Pulmonary Resistance and Platelets Reaction during Canine Tourniquet Shock LEa2~BERGER,H., VAN ACKERN,K., BROCKNER,U. ]3., DEUSTER,J.-E., S C ~ E R , J. (Abteilung ffir Experimentelle Chirurgie, Heidelberg) An narkotisierten und heparinisierten Hunden wird der Str6mungswiderstand in der A. pulmonalis erreehnet aus dem Druek in der A. pulmona[is, gemessen mit einem Einschwemmkatheter, und dem Herz-ZeitVolumen (Kalteverdiirmungsmethode). Aus arteriellen Blutproben werden die Zahl der Thrombocyten und deren in vitro-Aggregation (Methode yon C. D. W. Morris) bestimmt. Fiir 4 Std werden beide Hinterextremitaten dureh Tourniquets aus der Zirkulation ausgeschaltet. Nach Freigabe der Durchblutung fallen das Herz-Zeit-Volumen und der arterieUe Druck zugleieh mit der Thromboeytenzahl. In der Regel mindert sieh auch die Aggregationsfahigkeit der Thrombocyten. Der Widerstand in der Lungenstrombahn erhSh~ sich nm ca. 70%. Er erreicht sein Maximum prafinal. Durch 02-Atmtmg steigen Blutdruek und Herz-Zeit-Volumen voriibergehend an. Der StrSmungswiderstand in der A. pulmonalis nimmt ab. Gleichzeitig zeigt die Aggregationsfahigkeit der Thrombocyten eine steigende Tendenz. Der StrSmungswiderstand in der A. pulmonalis nnd die Thromboeytenzahl sowie ihre in vitro-Aggregation verhalten sich in der Regel gegensinnig. Literatur
Briickner, U. ]3., Herrmann, H., Schmier, J., Ulmer, H.: Europ. Surg. Res. 1, 180 (1969). H. Leinberger Abtoilmag fiir Experimentelle Chirurgie, Chirurgische Universita~sklinik D-6900 Heidelberg, Bergheimer Str. 147, Haus ,,Land_fried" 39. Gef[tl]widerstand des Gehirns naeh kompletten Iseh~imien in Normothermie Vascular Resistance of the Brain Following Complete Ischemia in Normothermia
ZIMMER,R., OBERDORSTER,G., LANO,R. (Institu~ ffir Normale und Pathologische Physiologic, KSln) Naeh Aussehaltung aller extrakraniellen Gefal3e wurde ein vollstandig veto Rumpf getrermter Hundekopf yon einem Spenderhund fiber eine 3 Pflfigers Arch. (Herbsttagung 1970)
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A. femoralis--A, maxillaris interna-Anastomose perfundiert. Die Durehblutung des Gesamtgehirns wurde fiber den AusfluB des Sinus eonfluens, der Blutdruck im Cireulus arteriosus eerebri fiber die A. basflaris gemessen, p02, pCO~ und pH des arteriellen Blutes warden auf I~ormwerten gehalten; das ECoG und der O2-Verbraueh des Gehirns waren normal. Die vor Beginn jeder Iseh~mie aufgestellten I-P-Kurven zeigten im untersuehten Druckbereieh yon 40--100 m m H g eine deutHehe Autoregulation. Die naeh den kompletten Isch~mien yon 1, 5, 10, 20 und 30 min Dauer auftretenden #mderungen des Gef~Bwiderstandes wurden mi~ den aus den I-P-Kurven ermittelten Widerstandswerten vergliehen. Unabh~ngig yon der Dauer der Iseh~mie fielder Widerstand w~hrend der Reperfusion maximal auf ca. 450/0 des Ausgangswertes ab. Dagegen nahmen mit steigender Iseh~miedauer die auftretende Mehrdurchblutung und die Zeit bis zum Erreiehen des Ausgangswiderstandes zu. Anschrift der Verfasser~ Institut f'ur Normale und Pathologische Physiologieder Universit~t D-5000 K6ln-Lindenthat,Robert Koeh-Str. 39 40. Uber die druekabhiingige Liings- und Querdehnung yon YIikrogef~illen der isolierten Mesenterialmembran sowie ihre Korrelation zum Gesamtwiderstand Pressure Dependent Changes of Length and Diameter of Mierovessels in the Isolated Mesenterie Membrane and their Correlation with Total Vaseular Resistance GA]~ttTOV,NS, P. A. L. (Institut ffir Normale und Pathologisehe Physiologie, KSln) An isolierten, druekkonstant perfundierten Mesenterialmembransegmenten (Hund) wurdo die I-P-Beziehung ha Druckbereieh zwisehen 0 und 170 m m H g bestimmt. Dabei fanden sieh ausnahmslos druekpassive Charakteristiken. Der ,,kritisehe VerschluBdruek" lag bei 11 ~= 1 mm Hg, die Durehblutung der Segmente betrug 0,38 =h 0,03 ml/min.g Trockengewicht bei 100 mg Hg. Bei mikrophotographisehen Bestimmungen der Gef~Bdimensionen arterieller ]Wikrogef~Be fanden sieh zwei Typen yon Druck-Durehmesser-Beziehungen: Die H~lfte aller Gef~Be zeigte bei abfallendem Druek erst unterhalb yon 70 mm Hg eine Durehmesserabnahme yon etwa 250/0 (Plateau-Typ). Der andere Typ zeiehnete sieh dureh eine fast druekproportionale Durehmesserabnahme fiber den gesamten Druekbereieh aus (Proportional-Typ). Beide Verhaltenstypen fanden sieh in demselben Pr~parat. Ein vollst~ndiger Gef~BversehluB war selbst bei einem Perfusionsdruek yon 0 mm Hg nieht naehzuweisen.
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Zus~tzlieh land sich eine druckabh~ngige L~ngen~nderung um etwa 20o/0 bei Gef~flen, die nicht in Richtung der vorwiegenden Gewebespannung verliefen. Das Widerstandsverhalten des Gesamtpriiparates lieB sich mit dem der Einzelgef~13e korrelieren unter der Annahme, dab die beiden Gef~fltypen funktionell parallel geschaltet sind. Dr. P. A. L. Gaehtgens
Institut flit Normale und PathologischePhysiologicder Universit~t D-5000 K61n-Lindenthal,Robert Koch-Str. 39 41. Untersuehungen zur Ursaehe des negativen interstitiellen Gewebsdruekes (Guyton-KapseD The Question of the Negative Interstitial Tissue Pressure (the Guyton Capsule) I~-gSOlt, K., gA~'rLENBEUL,W., MEI~KER,H . J . (Physiologisehes und Anatomisehes Institut, l~reie Universit/~t Berlin) Naeh Guyton wird der fiir den capill/iren Stoffaustauseh wiehtige transmurale Druek dutch einen negativen interstitiellen Druck mitbestimmt. Dieses Ergebnis sl~amm~yon Druckmessungen in subcutan implantierten, siebartig perforierten Kapseln [1]. Wiederhielm [2] maehte unter den gleiehen Versuehsbedingungen kolloidosmotisehe Kr~fte ffir die negativen Kapselinnendrueke verantwortlich. In eigenen Untersuehungen wurde jetzt der Einflul3 untersehiedlieher Eiweii3konzentrationen auf die Elektrolytkonzentrationen berfieksiehtigt, d~ diese ihrerseits osmotisehe Druckdifferenzen verursachen k6nnen. Tats~chlich ergaben unsere Untersuchungen der Kapselflfissigkeit an Ra~ten gegenfiber dem Plasma durchsehnittlieh um 2,5 g-~ erniedrigte Eiweil3- und um 9 mval erniedrigte Elektrolytkonzentrationen. Aus den ElektrolyCuntersehieden errechnete sich eine mit~lere osmotisehe Druckdifferenz yon 2,6 em H~O. Direkte Messungen zeigten stets subatmospharisehe Drueke (Mittelwert --2,9 cm H20 ). Erreehnete undgemessene Werte korrelierten weitgehend (r ---- 0,53; p < 0,05). Somit liel3en sieh die negativen Kapselinnendrueke zwanglos auf osmotische Kr~fte zurfickffihren. Inwieweit Guyton-Kapse]n ein geeignetes Modell zum Studium des interstitiellen Druekes darstellen, wird an Hand dieser und elektronenmikroskopiseher Befunde diskutiert. Literatur
1. Guyton, A. C.: Circular. Ros. 12, 399--414 (1963). 2. Wiedorhielm,C. ,4,.: J. gen. Physiol. 52, 29s--63s (1968). Dr. Karl Kirsch PhysiologischesInstibut der Freien Universit~t Berlin D-1000 Borlin 33, Arnimallee22 3*
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42. Vergleichende Untersuehungen fiber alas Dehnungsverhalten yon Einzelvenen und Gesamtgefiil~bett am Kaninehenohr mittels kombinierter photographiseh-plethysmographischer Technik Comparison between the Stretch Behaviour of Single Veins and of the Total Vascular Bed in the Rabbit Ear with a Combined PhotographicPlethysmographie Technique HmSCHM~N, G. H., I~nSCH, K., M~CH~LS,H., TH}tO/~,I-I. L. (Physiologisehes Institut der Freien Universiti~t und Institut ffir Klinisehe Physiologie im Klinikum Steglitz, Berlin) Die Analyse des Dehnungsverhaltens peripherer KapazitatsgefiiSe in situ mittels plethysmographischer Methoden stSBt auf die Schwierigkeit, intravasale yon extravasalen ~nderungen des Gewebsvolumens zu differenzieren, was insbesondere ffir Aussagen fiber Itysterese und Nachdehnungserseheinungen bei wechselndem Gef~iStonus Probleme aufwirft [1]. Um bier zu einer weiteren Kl~irung beizutragen, wurde die konventionell aus Venendruek (Pv)- und Gewebsvolumen (Vol)-~mderungen naeh Kurzzeitdrosselung des ven5sen Abstroms ermittelte Druckvolumen-Charakteristik eines ganzen Gef~13bettes (denerviertes, kenstant blutperfundiertes Kaninehenohr in flaehem, wassergeffillten Plexiglasplethysmographen [2]) mit der gleiehzeitig an demselben Ohr aufgenommen Pv/Durehmesser (D)-Charakteristik einer einzelnen Randvene (Serienphotographie im Durehlieht) vergliehen. Zus/~tzlieh wurde tier segmentale StrSmungswiderstand 1/~ngs der Ohrvene bestimmt. Bei erhShtem eontraetilen Gef/~13tonus (i. art. Noradrenal'minfusion) stimmten Pv/Vol-Charakteristik und Pv/D-Beziehung in ihrer Form ann/~hernd fiberein. AuBerdem erwies sieh beim Vergleieh beider Dehnungsdiagramme, da$ an der protrahierten Volumenzunahme w/~hrend Langzeitstautmg neben transeapill/~rer Ausw/~rtsfiltration auch Wandnaelidehnungserseheinungen tier konstringierten Kapazit/~tsgefaSe beteiligt sind. Bei niedrigem Anfangstonus andererseits lies die Pv/DBeziehung weder Hysterese noch Iqaehdehnungseffekte erkennen.
Literatur 1. Gauer, O. H., Thron, H. L. : Physiol. Rev. 42 (Suppl. 5), 283 (1962). 2. Kirsch, K., Lange, L., Thron, H. L.: Pflfigers Arch. ges. Physiol. 297, R 36 (1967). Dr. Karl Kirsch Physiologisches Institut der ~'reien Universit~t Berlin D-1000 Berlin 33, Arnimallee 22
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43. Cardiovascular Reflexes from Lung Inflation in Rabbits Kardiovascul~reReflexe, ausgeliist dareh Inflation der Lunge beim Kaninellen OTT, N., S~EPH~D, J. T. (Mayo Clinic and Mayo Foundation, Rochester, Minn.) Rabbits (2.4--4.4 kg) were anesthetized with sodium pentobarbital, paralyzed with gallamine triethiodide and artificially ventilated. Both sinus and aortic nerves were cut and one hindlimb and a kidney perfused at constant flow. During 2 min periods of diffusion respiration (DR) the lungs were inflated with 03 at pressures from 2.5 to 15.0 cm H~O. Aortic (BP) limb perfusion (LPP) and kidney perfusion pressures (KPP) were measured before and after vagotomy. During DR at ambient pressure there was, as the CO S tension increased, a small increase in BP, a "linear" increase in L P P and a "hyperbolic" increase in KPP. Inflation during DR caused a decrease in BP and L P P proportional to the inflation pressure; K P P also decreased but this could not be quantified because of the "hyperbolic" increase seen without inflation. The atrial transmural pressures decreased with lung inflation suggesting that pulmonary and not cardiac receptors were responsible for the reflex circulatory changes. The receptors are slowly adapting and are activated by distending pressures as low as 2.5 em H~0. Literatur Daly,~L d. B., /-]:azzlcdine,T. L., Ungar, A.: J. PhysioI. (Lond.) 188, 331--351 (1967). Glick, G., Wechsler, A. S., Epstein, S. E. : J. clin. Invest. 48, 467--473 (1969). Paintal, &. S. : Ergebn. Physiol. 52, 74 (1963).
Dr. N. Oft, J. T. Shepherd, M.D., D.Sc. l~ayo Clinic and M~yo Foundation Rochester,/~inneso~a 55901, U.S.A.
44. Die Wirkung einer Sympathicusaktivierung bei ver~inderten Blutgasen und nach a-Blockade bei Katzen Effect of Sympathetic Activation daring Changed Blood-Gases and alter a-Blockade on Anaesthetized Cats T~:~ME~, V., K m c ~ E ~ , F., STocx, G., H ~ M ~ L I ~ , D. (I. Physiologisches Institut, Heidelberg) An jewells zwei Katzen mit gekreuztem Kreislauf wurden in NembutalNarkose die Aktionspotentiale eines sympathischen Nierennerven, der Blutdruck, die Blutgase, tier pH-Wert and der Widerstand einer fremd-
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durchbluteten Hinterextremit/it gemessen. Durch elektrische Reizung im hinteren Hypothalamus oder dureh CarotisversehluB wurde der Tonus der Gef/~Bnerven erhSht. Vergliehen wurde die Widerstands/inderung in Abhiingigkeit vom pH-Wert des Blutes und nach Injektion yon verschiedenen Pharmaka. ~eben Widerstandsanstieg bei Reizung fanden wir auch Vasodilafion. Der Reizerfolg bei Vasoconstriction war im wesentlichen abh/~ngig vom pH-Wert des die Extremit/~t durohstrSmenden Blutes. Sie versehwand naeh c<-Bloekade und war starker bei hSherem sympathisehen Ausgangstonus. Die Vasodilation liel3 sich durch Atropin ausschalten. Anschrift der Verfasser: I. PhysiologischesInstimt der Universit~t D-6900 Heidelberg,Akademiestr. 3
45. Die ,,reine" Druck-Stromst~ke-Beziehung der autoregulierenden Hundeniere The "Genuine" Pressure-Flow-Relationship of the Autoregulating Dog Kidney K~cm~mM, H., GROSS, R., HA~DT, D., KEI:NTZEL,B. (I. Physiologisches Institut, Heidelberg) An waehen Hunden wurde nach Implantation eines Miniaturdruekaufnehmers (Eigenfrequenz in Luft: 35 kHz) 20--40 mm distal veto Abgang der linken Nierenarterie der Blutdruek seitst/Cndig in der abdominalen Aorta gemessen. Die StrSmungsgesehwindigkeit in der linken Nierenarterie wurde 6 mm distal ihres Ursprungs aus der Aorta mit einem elektromagnetischen FluBmesser gemessen. Der Amplituden-Frequenzgang des FluBmessers zeigte bei 42 Hz eine Amplitudenabnahme um 50/0 und bei 100 Hz um 3 dB. Zur Bereehnung der Phasenverschiebung zwisehen Druck und Stromstiirke wurde die Pulswellenlaufzeit und die AbtastverzSgerung des FluBmessers (4,8 ms) berfieksichtigt. Bei Wiedergabe der FluBsignale auf der Ordinate und der Drucksignale auf der Abszisse (Elektronenstrahloszillograph) ergaben sieh im Uhrzeigersinn durehlaufende Stromst/~rke-Druck(i.-p.)-Schleffen. Dureh elek~risehe Reizung des rechten Halsvagus wurden i.p.-Kurven gewonnen, die in 2 sec bis herab zu Druekwerten um 25 mm Hg durchlaufen wurden. Diese i.p.-Beziehungen lieBen sieh dureh eine Potenzfunktion der Form: i =
a.P
n
besehreiben. W~hrend einer BlutdruckerhShung -- die mittlere Nierendurchblutung blieb dabei unveri~ndert -- nahm der Exponent n ab und der Koeffizient a zu.
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Die Versuehe zeigen, dab die raseh durehlaufene (,,reine") i.p.-Beziehung der Niere infolge der Dehnungsabh~ngigkeit der Gef/~Bdimensionen eine Potenzfunktion des Druckes darstellt, deren Exponent und Koeffizien~ veto jeweiligen druekabh/~ngigen Kontraktionszustand der Muscularis der Gef~Be bestimmt werden. Mit dankenswerterUnterstiitzung der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Literatur Green, H. D., Lewis,R. I~., Nickorson,N. D., Heller, L. : Amer. J. Physiol. 141, 518--536 (1944). Wetterer, E., Kenner, Th. : Grundlagen der Dynamik des Arterienpulses, S. 304. Berlin-Heidelberg-NewYork: Springer 1968.
Anschrift der Verfasser: I. PhysiologischesInstRut der Universit~t D-6900 Heidelberg, Akademies~r.3
46. Die Wirkung einiger Hypotensiva auf die elektrisehe Aktivit~it yon Nierensympathicus und N. depressor bei narkotisierten Katzen Effects of Hypotensive Drugs upon the Electrical Activity of the Renal Sympathetic Nerve and N. depressor in Anaesthetized Cats KIRCHNER,F., KYN~L, J. (I. Physiologisohes Institut und Pharmakologisehes Institut, Heidelberg) An narkotisierten Katzen (50 mg/kg Nembutal i.m.) wurden Aktionspotentiale yon Nierensympathicus und N. depressor abgeleitet. Ferner wurden Blutdruek und Herzfrequenz registrier~. Dureh i.v. Infusion versehiedener Dosen muskul/~r angreifender Hypotensiva (Nitroprussid-Natrium, Diazoxid) lieB sich eine konstante Blutdrueksenkung einstellen. W~hrend die Aktivits des N. depressor proportional zur Blutdrucksenkung abnahm, stieg diejenige des Iqierensympathieus an. Bei Rfiekkehr des Blutes zum Ausgangswer~ gingen gleiehzeitig die Aktivit&ten der beiden Nerven auf ihre Ausgangswerte zurfick. Die Pulsfrequenz verhielt sich proportional zur sympathischen Aktivit~t. Die Befunde bcst~tigen, dab die untersuehten Pharmaka direkt peripher angreifen. Als Folge der Blutdrueksenkung treten gegensinnige ~nderungen der Aktivit~ten des N. depressor und des Nierensympathicus auf.
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Literatur Page, I. H., Corcoran, A. C., Dustan, H. P., Koppani, T. : Circulation 11, 188--198 (1955). Rubin, A. A., Roth, F. E., Taylor, R. 1V[.,Rosenkilde, H. : J. Pharmacol. exp. Ther. 186, 344--352 (1962). Friedrich Kirchner I. Physiologisches Institut der Universit~t D-6900 Heidelberg, Akademiestr. 3, Postfach 1347
47. Untersuchungen fiber das vascul~ire Escape-Ph~inomen am Intestinalkreislauf der Ratte Analyses of the Vascular Escape Phenomenon in the Intestinal Circulation of the Rat H E ~ c H , H., LvTz, J. (Physiologisches Institut, Wiirzburg) Der Wirkungssehwund kontinuierlich arteriell infundierter vasoconstrictorischer Substanzen wurde unter stromst/~rkekonstanter Perfusion untersucht. Die Bezcichnung ,,vascul/~res Escape-Ph/~nomen (VEP)" anstelle des urspriinglich yon Folkow et al. [1] gebrauchten ,,autoregulatory escape" ist vorzuziehen, nachdem Richardson u. Johnson [2] keine Beziehung zur Autoregulation festgestellt haben. Zur Quantifizierung bietet sich der excape-bedingte prozentuale Riickgang der Constriction an: (P~- Pa)/(P2- P1)" 100; /)1 ---- Ausgangsdruck, P~ = Maximaldrnck, Pa = Einstelldruek. Es bestand eine Bezichung zur lokalcn Konzentration, wobei das Wirkungsoptimum ffir Noradrenalin nicht stets mit dem fiir das VEP zusammenfiel. Eine Abh/ingigkeit yon der Anstiegssteilheit der prim/~ren Vasoconstriction war gegeben; insbesondere ein zu langsames Einsetzen der Constriction schlieSt ein st/~rkercs VEP aus. Weiterhin ergab sich neben einer Abh/ingigkeit vom Ausgangsdruck eine Vcrminderung bis Aufhebung des VEP bei Perfusion mit Tyrodel6sung. Unter Anwendung yon Vasopressin lie6 sich aueh bei Beriieksiehtigung einer Tachyphylaxie ein VEP nachweisen, das dem unter Noradrenalin und Adrenalin weitgehend entsprach. Dieser Befund spricht gegen die urs/~chliche Beteiligung yon ~- und/~-Reccptoren. Das VEP scheint eine generelle GefASreaktion mit initialem UberschieSen der Kontraktion zu sein, unter Umst~nden bedingt durch eine voriibergehende starke Synchronisation muskul/~rer Einheiten mit nachfolgender Desynchronisation im steady state. Auch die Einstellung eines energetischen und nutritiven Gleichgewichtes im Sinne einer best/~ndigen Tonuslage wird diskutiert.
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Literatur 1. Folkow, B., Lewis, D.H., Lundgren, 0., l~Iellander,S., W~llentin, I.: Acta physiol, scand. 61, 445 (1964). 2. l~ichardson, D. R., Johnson, P. C.: Amer. J. Physiol. 217, 586 (1969).
Anschrift der Verfasser: Physiologisches Institut D-8700 Wfirzburg, RSntgenring 9
48. Aflrencrge Aktivierung des Geffil]muskels in l~a-armer L5sung l~orepinephrine-Induced Contraction of Vascular Smooth Muscle in Sodium-Reduced Environment PEn'EI~, U., WENDE, W., Gi~IEB~L, L. (Physiologisehes Institut, Wfirzburg) An Spiralstreifen der Rattenaorta wurde die durch 3 - 1 0 - 6 g Noradrenalin (=NA)/ml induzierte Kontraktionsamplitude bei erniedrigtem Nae mit den Kontrollwerten ( = 1000/0) in normaler Tyrode-LSsung vergliehen. 1. Ersetzt man Nas/~quimolar his auf 20 mM/1 dutch K, entwiekelt sich eine Kontraktur yon 100~ . NA 1/itt die Spannung um weitere 30% ansteigen. 2. Ein Ersatz yon Nae bis auf 20 raM/1 dutch Cholin erzeugt nach 30 min eine stabile Xontraktur yon 300/0. hTA erhSht die Gesamtspannung um 500/0. 3. Bei Ersatz des Na dureh Lithium ist die passive Ausgangsspannung naeh 30 min um 10~ vermindert. NA erzeugt eine Spannungszunahme yon 80~ . 4. Ersatz des NaC1 dutch Saeeharose ffihrt nach 30 rain zu einer Kontraktur yon 30%. Die adrenerge Kontraktionsamplitude betr/igt jetzt noeh 20~ Die adrenerg auslSsbare Spannungszunahme wried demnaeh bei waitgehendem Ersatz des Nae dutch K, Cholin oder Lithium zwar vermindert, aber nieht aufgehoben. Dies stfitzt die Hypothese, da$ NA die Kontraktion des Gef/~Bmuskels nieht allein fiber eine elektromeehanisehe Koppelung des Ca-Ions auslSst. Prof. Dr. U. Peiper, Dr. W. Wende, Dr. L. Griebel Physiologisehes Institut der Universit~t D-8700 Wiirzburg, RSntgenring 9
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49. Wirkung geringer Erh~hung der extracellul~en K+-Konzentration auf rhythmisch aktive Streifenpr~parate der Rattenaorta Effects of Small Increase of the External K+-Concentration on Rhythmically Contracting Helical Strips of the Rat Aorta
WwSSEL, H. J., BLaST, O, G., N61~rNo, J. (Medizinische Klinik -- Poliklinik und Institut ffir Klinisehe Physiologie, Klinikum Steglitz der Freien Universit~t Berlin) Wir untersuchten in 148 Einzelexperimenten die Wirkung geringer ErhShungen der exbracellul~ren K+-Konzentration [K+]0 auf Noradrenalin aktivierte (2,0 ~g/1), sich rhythmisch kontrahierende Streffenpr~parate der Rattenaor~a. Es wurden simultan die mechanischen Spannungs~nderungen und die ex~raeellul~r von beiden Enden des Pr~parates abgeleitete elektrische Aktivit~t registriert [1]. Die als Korrelat einer Vasodila~ation zu betrachtende Spannungsabnahme nach ErhShung der [K+]0 in einem Bereich zwischen 2,7 und 12,7 raM/1 wird -- unabh~ngig yon der [Ca++]0 (1,0--7,0 m~I/l) -- dutch eine Dekremen~leitung der Schri~maehererregungen induzierb. Dieser K+-Effekt dauert 30--200 see und ffihrt sehlieBlieh zu einer Verbesserung der Erregungsiiberlei~ung. Entspreehend der in vivo erhobenen Befunde (vgl. [2]) trat bei der Ra~tenaorta naeh ErhShung der [K+]o fiber 13 raM/1 keine voriibergehende Abnahme, sondern immer eine sofort einsetzende Zunahme der Spannung ein. Die initiale inh~bi~orische Wirkung von geringen [K+]0-Erh5hungen wird auf eine vorfibergehende Hyperpolarisation zurfickgeffihrt, wobei die Verstellung des Leitf'~higkeitsquotienten gx: gNa als en~seheidender Parameter diskutiert wird. Mit Unters~iitzung der Deutschen Forschungsgemeinschaf~(Bi 122/1). Literatur 1. Biamino, G., Kruckenberg, P. : Amer. J. Physiol. 217, 376--382 (1969). 2. Haddy, F. J., Scott, J. B. : Physiol. Rev. 48, 688--707 (1968). Anschrift der Verfasser~ ~edizinische Klinik und Poliklinik, Klinikum Steglitz der Freien Universit~ D-1000 Berlin 45, Hindenburgdamm 30 50. Kombination von Dipiritramide und N20 , ein neues Narkoseverfahren zur Untersuehung yon Herz- und Kreislauffunktionen am Hund Combination of Dipiritramide and N20, a New Anaesthetic Method for Studies of Cardiovascular Function in Dogs
KETTLES, D., COTT, L., HENSEL, I., MARTEL,J., BRETSCHNEIDER,H. J. (Physiologisches Institut, Lehrstuhl I, GSttingen) Dipiritramide (WZ. Dipidolor, Fa. Janssen, Dfisseldorf) wurde in Kombination mit N~O/O2 (80 ~- 200/0) in 15 Experhnenten an Hunden erprobt.
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Diese Narkosekombination zeichne$ sich gegenfiber anderen Anaesthesieverfahren dureh folgende Vorzfige aus: i. Gu~e narkotisehe und analgetische Wirkung. 2. GroSe therapeutisehe Breite, gu~e Reversibfli~/~t dutch Lorfan. 3. Geringe emetisehe Wirkung. 4. Keine oder nur flfiehtige Beein~r/~ch~igung tier Inotropie. 5. Keine wesentliehe Beeinflussung der Coronar- und Nierendurehblutung. 6. Stabile Blutdruckverh/fltnisse, aueh bei sehr langer Narkose. 7. Vagotone Ausgangslage mit niedriger Herzfrequenz und gu~er Reaktionsf/~higkeR yon Herz und Kreislauf fiber die Dauer eines Tages. 8. Niedriger 02-Verbrauch des Gesam~organismus. 9. Keine tt/~molyse (wie bei Chloralose-Ure~han). 10. Relativ geringe metabolisehe Aeidose. Durchf~hrung der Narkose. Pr/~medikation: 1,5mg/kg Dipiritramide, i,0mg Seopolamin. Narkoseeinleitung mit 10 mg/kg Thiopen~al, anschlieSend Intubation. Bea~mung der Tiere mit N20/02 im gesehlossenen System. Zur Aufreeh~erhaltung der Narkose werden s~iindlieh 0,5 mg/kg Dipiri~ramide naehinjiziert. S~/~rkere Bradykardien sind durch 0,125 bis 0,250 mg Atropin leichC zu beseitigen. Die Narkose 1/~$t sich dureh 0,5--1,0rag Lorfan und t3bergang auf 02- und Raumluftbea~mung raseh aufheben. Literatur 1. ganssen,P.: AnaesShesist11, 1 (1962). 2. -- Niemegeers,C. J. E., Dony,J. G. H.: Arzneimittel-Forsch. 18, 502 (1963). 3. Saarne,A. : Acta anaesth, seand. 18, 11 (1969). Dr. D. KeStler, Dr. L. Co~, Dr. L Hensel, Dr. J. Martel und Prof. Dr. H. J. Bretschneider Physiologisches Institut, LehrsSuhl I D-3400 GSStingen,Humboldtallee7
51. Zur Problematik iiblieher Elastizitfitsbegriffe bei hoehdehnbaren Stoffen, insbesondere bei dem Druek-Streek-Verhalten yon Gef~Ben; Folgerung flit einen Zusammenhang yon Coronarperfusionsdruek und Inotropie The Problem of Using Common Elasticity Definitions in Rubberlike Materials, Especially in the Pressure-Stretch-Relation of Vessels. Conclusions Concerning the Correlation of Coronary Perfusion Pressure and Inotropy JonAs, W. (Physio]ogisches Institut, LehrsSuhl I, GSt$ingen) Die IAteratur fiber Gef/~$elastizit/~t enth/~lt im allgemeinen wenig pr~zise Begriffsbestimmungen der elastisehen GrSSen, wie ,,Elastizit/~$s-
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modul" und ,,Querkontraktionszahl". Erst in den letzten Jahren ist es vor allem durch Kenner zu einer K1/~rung der Grundlagen gekommen. Die Durehrechnung theoretiseher Gef/~BmodelIe hat ergeben, dab bei erhShtem Innendruck auch eine Dehnkraft in L~ngsrichtung auftritt. In durehstrSmten engen Gef/~Ben kommt eine dem Druekl/~ngsabfall proportionale Dehnkraft hinzu. Beide Kr/~fte f/ihren, w o e s mSglich ist, zur L/~ngsdehnung der Gef/iBe und damit auch zur Dehnung gegebenenfalls umgebender paralleler Muskelfasern. Diese Berechnungen werden auf folgendes Problem angewandt: Loehner versucht die yon ihm gemessene erh6hte Contractilitiit und Sauerstoffaufnahme von Hundeherzen infolge erh6hten Perfusionsdruekes der Coronargef/~l]e elastomechaniseh durch deren Streckung im Sinne von Geraderichtung gekrfimmter Gef~Be dureh Versteifung zu erkl/iren. Es wird gezeigt, dab durch deren Streckung im Sinne vorr Dehnung, d.h. Verl/~ngerung, welt eher eine elastomeehanisehe Erklilrung oder Teilerkl~rung der erhShten Contractilit/it mSglich ist. Literatur Kenner, T. : Arch. Kreisl.-Forsch. 54, 68 (1967). Lochner, W., Arnold, G.: In: Reindell-Keul-Dolh ~erzinsuffizienz. Stuttgart: Thieme 1968. Stuart, I-L A.: Die Physik der Hochpolymeren, Bd IV. Berlin-GSttingen-Heidelberg: Springer 1956. Treloar, L. R. G. : The physics of rubber elasticity. Oxford: Univ. Press 1958.
Dipl.-Phys. W. Jonas Physiologisches Institut der Universit~t, Lehrstuhl I ])-3400 G5ttingen, Humboldtallee 7
52. Hydrostatischer Druck und Gef~Belastizitiit Hydrostatic Pressure and Elasticity of the Vessels SemeSTEr, F. (Physiologisches Institut, Frankfurt a. M.) Untersucht wurden Arterien und Venen vom Pferd aus dem Hals-, Aehsel- und MittelfuSbereieh. Durch wiederholte Druekdehnungen konnten die dutch Einlegen in Plasma stark kontrahierten isolierten Gef/~$e akkommodiert, d.h. vSllig ersehlafft werden. Die Kontraktionsf~higkeit der Arterien und Venen des Mittelfu$bereiehes ist signifikant gr613er als die des Hals- und Aehselbereiehes. Dementsprechend kana sieh aueh der vom Kontraktionszustand abh/~ngige StrSmungswiderstand der Arterien und die davon ebenso abh~ngige Kapazit~t der Venen an den MittelfuSgef~$en wesentlieh starker
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~ndern als an den beiden anderen untersuchten Gef~Bbezirken. Die relative Wandst/~rke der Ar~erien und Venen steigt mit der hydrostatischen Druckbelastung deutlich an. Doz, Dr. F. Schliiter Physiologisches Ins~itut tier Universit~t D-6000 Frankfurt a. 1~., Ludwig l~ehn-Str. 14, Theodor Stern-Haus
53. Differenzierte Aktivit~its~inderungen sympathischer Efferenzen unter dem EinfluB yon Asphyxie, Hypoxie und Hypercapnie Differentiated Changes of Regional Sympathetic Activity during Asphyxia, Hypoxia and Hypcreapnia II~IKI, M., WALTHV,R, O.-E., PLv~SCm~A,K., SimoN, E. (W. G. KerckhoffInstitut der Max-Planek-Gesellschaft, Bad Nauheim, und Physiologisches Institut, Giel]en) Die bei Kaninchen zu beobaehtende Zunahme der Hautdurchblutung wi~hrend Asphyxie oder Itypoxie steht im Gegensatz zu den neurogenen Durchblutungsminderungen in anderen Teflkreisli~ufen [1,3]. Es wurde untersueht, ob dieser Antagonismus, ebenso wie regionale thermoregulatorisehe Durchblutungs/inderungen, auf differenzierten Aktivit~ts/inderungen der eutspreehenden sympathischen Efferenzen beruht [2]. Methode. 31 mit Nembutal narkotisierte und durch Succinylcholin gelahmte, kfinstlieh beatmete Kaninehen wnrden bei Kontrolle der Blutgase einer Asphyxie (2 rain), Hypoxie (80/0 02, 6 min) oder Hyperkapnie (80/0 CO2, 6 rain) ausgesetzt. Neben Blutdruck, Herzfrequenz und Ohrtemperaturen wurde die Aktiviti~t cutaner (,,Ohrsympathieus" [2]) und viseeraler (N. splanchnieus) sympathischer Efferenzen registriert und Xnderungen mittels Amplitudensummierung erfaBt. Ergebnisse. Asphyxie und Itypoxie (PaOi 22,3--31,9 Tort, pH 7,43 bis 7,51) bewirkten eine mit Ohrtemperaturanstieg einhergehende Aktivit~tsabnahme im,,Ohrsympathicus" bei gleichzeitiger Aktiviti~tszunahme im N. splanchnieus. Hyperkapnie (PaCO2 48,7--64,7 Torr, pit 7,14 bis 7,23) fiihrte zur Aktivitiitssteigerung im N. splanehnieus ohne signifikante ~_nderung yon Ohrtemperatur und ,,Ohrsympathicus"-Aktivit~t. Gegen Ende der Asphyxieperiode kam es in der tt/~ffte der F~lle zum Wiederanstieg der Aktivit/~t im ,,Ohrsympathieus". Kontrollen mit lgngerer Asphyxiedauer oder st/~rkerer Hypoxie (40/o 03; PaO~ 18.0 bis 19.4 Torr, pl:[ 7,45--7,47) ergaben regelm/iBig diesen Befund.
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Referate
Literatur 1. Chalmers, J. P., Korner, P. I. : J. Physiol. (Lond.) 184, 685--697 (1966). 2. Walther, O.-E., Iriki, M., Simon, E. : Pfliigors Arch. 816, R 26 (1970). 3. Zuntz, N.: Pfltigers Arch. ges. Physiol. 17, 374--412 (1878). Anschrfft der Verfasser: W. G. Kerckhoff-Insti~ut der ~ax-Planck-Gesellschaft D-6350 Bad N~uheim, Parkstr. 1
54. Der Einflufl yon Noradrenalin auI den Kreislauf der Hirnrinde w~ihrend Hypercapnie Effect of Nor-Adrenaline on the Cerebral Cortex Circulation during Hypereapnia KANzow, E., B~R~D% C. (Physiologisehes Institut, GSttingen) Um die Bedeutung der Autoregulation ffir die Noradrenalinwirkung auf den Hirnkreislauf zu prtifen, wurde die Wirkung yon Noradrenalininfusionen bei dureh ttyperkapnie gestSrter Autoregulation vergliehen mit der Wirkung w~hrend Normokapnie. An unnarkotisierten Katzen warden die Durchblutung der parietalen tErnrinde (mit einem thermisehen Verfahren) und der Aortendruck gemessen. Noradrenalin wurde jewefls 5 mln lang in einer Dosis yon 4 y/min i.v. infundiert. W~hrend Normokapnie blieb die eortieale Durehblutung unvergnde~ bei erhShtem Aortendruck. Wiihrend Hyperkapnie (5--10~ CO2 in der Atemluft) war die Noradrenalinwirkung nieht einheitlich. Tefls war die eortieale Durehblutung nur wenig erhSht oder unver~ndert, besonders in den Fs in denen die Hypereapnie nur zu einer m ~ i g e n Vasodilatation ffihrte, tefls stieg die Durehblutung ann~hernd proportional zum Aortendruck an. Eine Abnahme der Durehblutung wurde in keinem Falle beobachtet. Prof. Dr. E. Kanzow, Dr. C. Berndt Physiologisches Institut der UniversR~t D-3400 G6ttingen, Humboldt~lleo 7
55. Beziehung zwischen Rumpfblutvolumenveriinderung, Rumpiblutvolumen und Totalblutvolumen Relationship between Changes of the Trunk Blood Volume, Trunk Blood Volume and Total Blood Volume I)~ M~R~Es, If., PIXBV~G, It. U. (Physiologisches Institut und Institut fiir Nuklearmedizin, Hannover) Da bei der or~hostatisehen Belastung betr~ehtliehe Blutvolumina aus dem R u m p f entspeichert werden, erfolgt eine Drueksenkung in den
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NiederdruekgefaBen des Rumpfes, die in ihrem AusmaB nieht allein vom entspeicherten Blutvolumen, sondern aueh yon dem vorhandenen Rumpfblutvolumen abhangt. Mit Hilfe yon Cr~X-markierten Erythrocyten in Kombination mit einem segmentplethysmographisehen Verfahren wurde das Rumpfblutvolumen bestimm~. Dutch Modetlversuehe erfolg~e eine Absehatzung der mSglichen methodischen Fehler. Bei 10 Versuchspersonen ergab sich bei einem mittleren Totalblutvolumen yon 4682 ml ein Rumpfblutvolumen yon durchsehnittlieh 2406 ml, yon dem 376 ml bei orthostatischer Belastung entspeiehert warden. Die getrennte Messung fiber Thorax und Abdomen ergab, dab dieses entspeicherte Volumen zu 560/0 aus dem thorakalen und zu 440/0 aus dem abdominalen Bereich stammt. Literatur
Kuni, H., Graul, E. H., Hundeshagen,It., SchaumlSffel,E.. Atompraxis 9, 377 (1963). de ~ar6es, H., Barbey, K.: PflfigersArch. 807, R 49 (1969). Dr. H. de ]~ar6es PhysiologischesInstRut der ~ed. Hochschule D-3000 ttannover, l~ioderbruchstr. 101 Dr. tI.-U. Pixberg Institut fiir Nuklearmedizinder i~ed. tIochschule D-3000 Hannover, Osterfeldstr.5
56. Ri~ntgenangiographische Studien zur Frage der Reflexionsbedingungen in der thorakalen Aorta in rive bei Katzen X-Ray Angiographie Study of the Mechanics of the Thoracic Aorta in vivo in Cats ARNDT, J. 0., HII~DORF,K., STEGALL,F . H . (Kardiovasculare Abteilung, Physiologisches Institut der Freieu Universitat, Berlin) Die Untersuchungen zielen auf zwei Fragen: 1. Fallt die Aorta thoraealis als Reflexionsgebiet quantitativ ins Gewicht, und 2. sind die ReflexJonsbedingungen vom Druck bzw. vom Kon~rak~ionszustand der GefaBmuskulatur abhangig ? Wellenreflexionen entstehen, wenn sich die Wellenimpedanz entlang einer Gefal]strecke ander~. Neben Aufzweigungen spielen dabei der GefaBquersehnitt und die Wandelastizitat eine Rolle, Faktoren, die aus der Druek-Durehmesserbeziehung ableitbar sind.
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Die Aortendurchmesser wurden r6ntgenangiographisch nach Thorotrastdarste]lung des Gef~$gebietes [I] bestimmt und die Filme enddiastolisch bzw. mittsystoliseh (Druekplateau) beliehtet. Der Aortendruck wurde direkt im Aortenbogen gemessen und durch Carotis- und Aortenabklemmung sowie Noradrenalini~usion varfiert. Aus den Druek-Durchmesserkurven waren als 0rtsfunktion entlang der Aorta ableitbar: Pulswellengesehwindigkeit, Aortenquerschnitte, Wellenimpedanzen und Reflexionskoeffizienten, die unter 10~ lagen und druckunabh~ngig waren. Die thorakale Aorta f~llt demnaeh in vivo als Reflexionsgebiet nicht nennenswert ins Gewicht. Zudem werden die Reflexionsbedingungen vom Druckniveau bzw. vom Noradrenalinspiegel im Blur nicht wesentlieh beeinfluiit. Die Resultate sind vom Standpunkt der Abstimmung Herz/Arteriensystem interessant. Literatur 1. Bohme,W.: Ergebn. Physiol. 88, 251 (1936).
Prof. Dr. J. O. Arndt PhysiologisehesInstitut der Freien Universit~ Berlin D-1000 Berlin 33, Arnimallee22 57. Untersuehungen iiber die lokale Gef~il~wirkung meehaniseher Vibrationen an der Katzenhinterextremit~it The Vascular Effect of Mechanical Vibrations in the Cat Hind Limb
GAGOV,S., PETROV,L., NATSCttEV,TSCH. (Physiologisches Bulg. Akademie d. Wissenschaften, Sofia)
Institut,
Langdauernde Einwirkung meehanischer Vibrationen (M.V.) auf die menschlichen Extremitaten ffihrt hhufig zu BlutzirkulationsstSrungen [1,2]. Um die zugrunde liegenden Mechanismen zu klaren, wurden 25 autoperfundierte Katzenhinterextremitii.ten mechanisehcn Sinusschwingungen (100 Hz; 0,4 mm Amplitude; Wirkzeit 60 rain) ausgesetzt und die resultierenden Veriinderungen des lokalen Str6mungswiderstandes ermittelt. Untersucht wurden die Auswirkungen yon M.V. unter normalen Perfusionsbedingungen, naeh 1)harmakologiseher Ganglienblockade (10--15 mg/kg Pendiomid) sowie wahrend i.v. Dauerinfusion yon 4 ~g/mia 1-~qoradrenalin. Au~erdem wurde regelmal3ig die Reaktivitat des GefaI~betts auf vorfibergehende PerfusionsdruckerhShung um 50--60 mm Hg getestet. -- lCesultate: Unter M.V.-Einwirkung trat stets innerhalb 50 rain erhebliche Widerstandszunahme im untersuchten Gefal3bett ein, bei unverandertem Perfusions- und Systemarteriendruck.
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Dasselbe Reaktionsmuster war naeh Pendiomidgabe und Denervierung zu beobaehten, w~hrend bei erhShtem Ausgangs~onus (Noradrenalininfusion) der lokale S~rSmungswiderstand unver/~ndert blieb. Die Reaktivit/~t der Widerstandsgef/~Be auf Innendruckerh6hung wies ebenfalls Abweichungen gegen~ber dem Verhalten des unbeeinfluBten Gef/~Bbetts auf. -- Insgesamt sind die Versuehsergebnisse mit der Annahme erkl/~rbar, dab 1/~ngerdauernde Einwirkung meehaniseher Vibrationen zu einer lokalisierten ErhShung des Basaltonus der WiderstandsgefaBe fiihrt. Literatur 1. Andreeva-Galakina, E. Z., Droschgin~, S., Azschamonova, W. : Vibrazionnaja bolesn. Moskau: I~edgis 1961. 2. Guignard, J. C.: Proc. roy. Soc. reed. 53, 92--96 (1960).
Dr. S. Gagov z.Z. Institut fiir Klinische Physiologie, Klinikum Steglitz D-1000 Berlin 45, ttindenburgdamm 30
58. H~modynamische Ver~inderungen bei IIundes~iuglingen w~hrcnd doppelseitigem Carotisverschlul| Hcmodynamie Changes in Puppies during Occlusion of the Common Carotid Arteries SOHMIDT, H . D . ,
SCHELL, W .
(Abt. f. exper. Chirurgie, Chirurgische
Univ.-Klinik, Heidelberg) Bei 11 Welpen (1510 g) und 10 ausgewaehsenen Hunden (25 kg) wird in oberfl~chlicher Halothan-Laehgas-~qarkose der Carotissinusentlastungsreflex geprfift. Der Druek im Carotissinus f~llt nach doppelseitigem Caror in beiden Altersgruppen auf etwa 500/0 des Ausgangsdruekes und damit gleiehstark ab. Die Herzfrequenz nimmt bei den ausgewaehsenen Hunden (all) um 24 • 18,3~ zu (n = 18), bleibt jedoeh bei den Hundes~uglingen (HS) unver~ndert (~-3 4- 4,370/0, n ---- 18, p < 0,005). Dies erkl~rt sich dureh prak~iseh fehlenden vagalen EinfluB auf die Ruheherzfrequenz, denn Vagusdurehtrennung ver~ndert bei den HS die Herzfrequenz nicht (-~2 ~= 6,8 Schl~ge/min, n ---- 5). Dagegen s~eigt die Frequenz bei den aH um 49 ~: 22 Schl~ge/mi~ an (n = 5). Dem VerhalT~en der Iterzfrequenz wKhrend des Carotisversehlusses entspricht der Verlauf des Herz-Zeit-Volumens, das bei den HS um --3 • 7,30/0 abf~llt, bei den aIt aber um 13 ~ 16~ ansteigt 4 PflfigersArch.(Herbsttagung 1970)
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(p ~ 0,01). Das Schlagvolumen ver~ndert sich deshalb in beiden Gruppen nur wenig. Der Anstieg des gesamtcn peripheren Widerstandes ist mit 4 2 2 =~ 14,2~ (HS) und H-33 ~ 22,2~ (att) nicht signifikant verschieden. Arteriellcr Blutdruck: -~ 17 ~= 8,3~ (HS) und H-32 -b 12,7~ (all). Das Verh~ltnis zwischen dem Druck in den verschlossenen Carotiden und dem reflektorisch erhShten arteriellen Druck betr~gt bei den HS 0,45 =L 0,003, bei den aH 0,37 =L 0,002. Dies spricht ffir bessere Kollateralversorgung bei den HS. Literatur Schmidt, H. D., Hollmann, G. : Pflfigers Arch. 812, R 41 (1969).
Priv.-Doz. Dr. H. D. Schmidt Abteilung ffir Experimentelle Chirurgie, Chirurgische Universit~tsklinik Heidelberg D-6900 Heidelberg, Kirschnerstr. 1
59. Studies on the Central Mechanism of Reflex Inhibition of Respiration by Baroreeeptor Afferents Zum l~Ieehanismus der pressoreeeptorisehen Atemhemmung KLffSSENDORF,D., ~)HIL1TP,U., KOEPCHEN, H. t ). (Physiologisches Institut, Freie Universit~t, Berlin) The effect of artificial pressure increase and carotid sinus distension on expiratory neurons was tested in anesthetized dogs under the following conditions (a) spontaneous respiration, (b) Q-insufflation, (c) artificial ventilation, (d) passive hyperventilation, (a) during hyperventflation, (fl) immediately after cessation of hyperventilation, (e) apnea induced by chloralose. The neurons in the expiratory area described earlier [2], generally showed decrease of discharge frequency during baroreceptor activation depending on the basic frequency under all mentioned conditions. The inhibitory action of the carotid sinus distension is followed by activation ff the reflex fall of blood pressure is not compensated. Blood pressure decrease causes activation of the expiratory neurons. Single neurons with early expiratory discharge patterns situated at the border of the expiratory area are even more strongly inhibited by arterial pressure increase and especially by carotid sinus distension.
Referate
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Thus the expiratory neurons are influenced by baroreeeptor afferents in the same direction as the majority of the blood pressure dependent reticular neurons [1]. This work was supported by the Deutsche Forsehungsgemeinschaft.
Re/erences 1. Koepchen, H. P., Langhorst, P., Seller, H., Polster, J., Wagner, P. I-l. : Pfliigers Arch. ges. Physiol. 294, 40 (1967). 2. Philipp, U., Kliissendorf, D.: Pflfigers Arch. 812, R 57 (1969). Dipl.-Ing. D. Kliissendorf, can& reed. U. Philipp, Prof. Dr. H. P. Koepchen Physiologisches Institut der Yreien Universit~t Berlin D-1000 Berlin 33, Arnimallee 22 60. The Discharge Pattern of Expiratory Neurons during Various States of Apnea
Entladungsmuster exspiratoriseher Neurone bei versehiedenen Grenzzust~nden der Rhythmogenese der Atmung ]~O]~PCH]~lV, H. P,, KL~SS~DO~F, D., PmLrPr, U. (Physiologisches In-
stitut, Freie Universitat, Berlin) According to the behavior of exph'atory neurons (e.n.) two basic states of apnea are distinguished: (a) inactive apnea, (b) arrythmie apnea. The reactions of e.n. in a region the stimulation of which causes expiration, were investigated during arrythmie apnea, effected b y a) passive hyperventflation, b) chloralose. During arrhythmic apnea these c.n. fire continuously. The reappearance of respiratory r h y t h m occurs with sudden interruption of this activity, sometimes after preceding activation. Reflex influences on the continuously active e.n. are tested during arrhythmie apnea. They are activated by chemoreceptor excitation. Lung inflation induces changes of discharge frequency partly opposite to the reaction during spontaneous respiratory rhythmicity: Activation by moderate and slow inflation, inhibition b y strong and rapid inflation in the case of intact rhythm; inhibition at all degrees and rates of inflation in arrhythmic apnea. I t is concluded that part of the reflex effects on e.n. in eupnea is produced indirectly by action on inspiratory neurons. Supported by the Deutsche Forsehungsgemeinschaft.
Re/erences Kliissendorf, D., Koepehen, tL P.: Pfliigers Arch. 812, R 58 (1969). Prof. Dr. H. P. Koepehen, Dipl.-Ing. D. Kliissendorf, cand. meal. U. Philipp Physiologisehes Institut der Freien Universiti~t Berlin D-1000 Berlin 33, Arnimalleo 22 4*
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61. Beziehungen zwisehen vasomotorisehen und respiratorisehen Regionen in tier Medulla oblongata der Katze Interrelationship between Vasomotor and Respiratory Regions in the Medulla oblongata of the Cat T~ouT~, C. 0., Lo~,scHcxv,, H.H. (Institut ftir Physiologic, Bochum) Bei Katzen in Chloralose-Urethan-Narkose wurden mit WofframMikroelektroden Strukturen der Medulla oblongata an der ventralen Oberfi~che und in der Tiefc unipolar mit RechteckstSl3cn gereizt (i--4 V; 1 msec; 40/sec), um die Beziehungen zwisehen vasomotorisehcn und respiratorischen Antworten zu untersuchen. Starke inspiratorischc Reaktionen sind fibcrwiegend mit vasopressorischen Effektcn, exspiratorisehc Reaktionen mit vasodepressorischcn Effcktcn gekoppelt. Depressorische Reaktionen sind mehr im mediodorsalen Bereich, Pressoreffekte h~ufiger in den lateralen Regionen zu beobachten. Eingrenzung in depressorische bzw. pressorische und in inspiratorisehe bzw. exspiratorisehe Zonen ist mSglieh mit der Einsehr~nkung, dab gelegentlieh innerhalb inspiratorischer Gebiete exspiratorisehe Antworten erhalten werden. ~hnlich findet man gelegentlich depressorische Effekte innerhalb pressoriseher Gebie~e. Keine erkennbare Beziehung zwischen Atmungs- und Kreislaufantworten wurde in der Tiefe (2--4 mm) des yon Schl~fke u. Loeschcke beschricbenen k~ltcempfindliehen Arcals rostral der Hypoglossuswurzeln gefunden: Dort treten -- unabhi~ngig yon der Art der Atmungsreaktion -- regelmi~l~ig vasopressorische Effekte auf. In den lateralen Bereichen caudal der Hypoglossuswurzcln finden sich dagegen fast ausschliel~lich inspiratorische Verschiebungen der Atemlage, die immer mit Pressoreffekten kombinicrt sind. Literatur
Schl~fke, M., Loeschcke, H. H. : Pfliigers Arch. ges. Physiol. 297, 201--220 (1967). Anschrfft dor Vorfasser: Institu~ f/ir Physiologic der Ruhr-Universit~ D-4630 Bochum, Friederikastr. 11, Postfach 2148 62. ~ber ein numerisehes Verfahren zur Bestimmung yon S~iure-BasenParametern im Blur A Numerical Method for the Determination of Acid-Base-Parameters in Blood
M~CKENHOFF,K., LOESCHCKE,I-~. H. (Institut fiir Physiologic, Bochum) Die Parameter des S~ure-Basen-Haushaltes im Blut werden gewShnlich mit ttflfe des yon Siggaard-Andersen [3] und anderen angegebenen
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N o m o g r a m m s ermittelt. Ffir bestimmte Zweeke -- Rechnerprogramme, mathematische lVlodelle -- isf es wfinschenswert, fiber eine M6gliehkeit zur numerischen Bestimmung yon S/~ure-Basen-Parametern zu verffigen. Ausgehend yon der Elektronenneutraliti~t in der Plasma- und Zellphase des Blutes und unter der Annahme, dab beide Phasen isotonisch sind, und unter Berficksichtigung des Ionenaustausches yon Bicarbonat und Chlor und des Wasserausfausches zwischen beiden Phasen ls sich unter Verwendung der Serhm-EiweiB-Titrationskurve yon Siggaard-Andersen [4], der H/~moglbbin-Titrationskurve yon Rossi u. Roughton [2] und deren analytischer Beschreibung durch Lloyd u. Michel [1] ein Gleichungssystem ffir das Blur aufstellen, das mit Itilfe eines ForfranProgrammes gel6sf wird.
Literatur 1. Lloyd, B. B., Michel, C. C. : A theoretical treatment of the carbon dioxide dissociation curve of true plasma in vitro. Respirat. Physiol. 1, 107--120 (1966). 2. Rossi, L., Roughton, F. J. W.: Transport of oxygen and carbon dioxide. In: Handbook of Physiology, Sect. 3 (Respiration). Vol. 1 (1962). 3. Siggaard-Andersen, 0. : Scand. g. clin. Lab. Invest. 14, 598 (1962). 4. -- The acid-base status of the blood. Copenhagen: 1Kunksgaard 1964. Anschrift der Verfasser: Institut fiir Physiologie der Ruhr-Universit~ D-4630 Bochum, Friederikastr. 11, Postfach 2148
63. Die Steuerung der Atmung dutch die extraeellul~ire Wasserstoffionenkonzentration in tier Medulla oblongata Control of Respiration by the Extracellular Hydrogen Ion Concentration in the Medulla oblongata BERNDT, J., BERGWR, W. (Institut ffir Physiologie, Bochum) U m aus Bicarbonatkonzentration und C02-Druck im Blur und im Liquor cerebrospinahs das extracellul~re p H ira Gehirngewebe zu ermitteln, wurde ein Ns entwiekelt. Dieses Verfahren setzt Annahmen fiber Ort und Geschwindigkeit der Biearbonatdiffusion, fiber den Bicarbonataustausch zwischen Extraeellul/~rraum und Blur und fiber die Gr6Be der Gehirndurchblutung voraus. Das aufgestellte Gleichungssystem beschreib~ a) den C02-Druek im Gehirngewebe, b) die extraeellul/~re Bicarbonatkonzentration und e) die extraeellul/~rc Wasserstoffionenkonzentration in Abh/~ngigkeit yon der Entfernung yon der Gehirnoberfl/~che. Konstruiert m a n unter Anwendung dieses N~herungsverfahrens aus experimentell gewonnenen Daten Kurven, die den Zusammenhang
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Refera~e
zwisehen extraeellul/~rem pH und Ventilation wiedergeben, so weiehen die Einzelwerte eines Versuehes dann am geringsten yon einer gemeinsamen ,,ptI-Antwortkurve" ab, wenn die ptI-Werte aus einer Tiefe yon 250--300 ~ unter der ventralen Oberfl/iche der Medulla oblongata verwendet warden. Dieser Befund ergibt sieh bei ~nderungen des COsDruckes im Blur wie aueh der Biearbonatkonzentration oder des CO2Druekes im Liquor. Daraus wird gesehlossen, dab dieselbe medull/ire, oberfl/~ehennahe Struktur die Reaktionen der Atmung auf ]~nderungen der Wasserstoffionenkonzentration des B]utes Me aueh des Liquor cerebrospinalis ausl6st. Dr. J. Bemdt, Dr. W. Berger Institut fiir Physiologieder Rutu'-Universit~t D-4630 Boehum, Friederikastr. 11, Postfach 2148
64. Untersuchungen zur Interaktion der peripheren und zentralen Chemoreeeptoren des respiratorischen Systems Studies on the Interaction of Peripheral and Central Chemoreceptors of the Respiratory System BERG~t~,W., B~I~ND~, J., B~I~G~, K. (Institut fiir Physiologic, Bochum) Die zur Ermittlung des Zusammenhanges zwisehen IAquor-pl=[ und Atmung entwiekelte Technik der 13berstrSmung begrenzter Areale der Gehirnoberflache mit k/instlichem Liquor cerebrospinalis macht es mSglieh, die Interaktion peripherer und zentraler Chemoreeeptoren der Atmung zu untersuehen: An Katzen in Chloralose-Urethan-Narkose wurde unter Sauerstoffatmung die ventrMe Oberflaehe der Medulla oblongata mit Bicarbonatpuffern (pH 7,0--7,5)/iberstrSmt. Gleiehzeitig erfolgten Injektionen yon NaCN (40--160 ~zg) in die rechte A. earotis communis mittels eines Katheters, dessen Spitze unmittelbar vor der Teilungsstelle der Carotiden lag. Der linke Sinusnerv war durehtrennt. PACo~wurde auf 35 4- i Torr konstant gehalten. Exspiratoriseher C02-Druck, Spirogramm und Femoralisblutdruck warden registriert. Mit zunehmender Wasserstoffionenkonzentration der ]~berstrSmungsflfissigkeit nahm die Atmungsantwort auf Reizung der peripheren Chemoreceptoren durch NaCN ab. Entsprechende Ergebnisse wurden erhalten, wenn anstatt der NaCN-Injektionen Gemisehe mit erniedrigten Sauerstoffkonzentrationen geatmet wurden. In beiden F/illen also ist das Zusammenwirken yon zentralen und peripheren Chemoreeeptoren nieht additiv. Ansehrift der Verfasser: Institug ffir Physiologicder l~uhr-UniversitEt D-4630 Bochum, l%.ioderikastr.11, Postfach 2148
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65. Einflul~ yon Vagusausschaltung auf die Atmungs- und Kreislaufwirkungen der elektrisehen Sinusnervenreizung Influence of Vagal Blockade on the Respiratory and Circulatory Responses to Electrical Sinus 5Terve Stimulation K~WULL,P., WI~M~, W. (Insti~u~ ffir Physiologie, Boshum) In Fortfiihrung einsr frfiheren Versushsserie wurde sin Sinusnerv des Kaninshens (NembuSal-Narkose, Lufta*mung) vor und nach tempor/~rsr VagusaussshMtung (K/~ltebloskade) elektrissh gereizt, wobei dursh systematissheVariation der Rsizparameter dis en~sprechenden AnSwortsharak~eristiken yon Atmung, Blutdruck und Herzfrequenz ermit~elt warden. Die atmungssteigernden, blutdrusk- und herzfrequenzverminderndsn Wirkungen dsr Reizung nahmsn erwar~ungsgsm/iB mit der Spannung, der Dausr sowie der Frequenz der RechSeckimpulse zu. Mi$ washssnder Impulsdauer erreishten diese Wirkungen bei etwa 2 ms einen S/i~tigungswsr*, mit washsender Frequenz bei etwa 60 Imp/s zun/s sin Maximum, um dann -- vor allem bei der A~mung -- mit nosh h6heren Reizfrequenzen wiedsr abzunshmen. Das AusmaB dieser Wiederabnahme hing dabei yon der Dauer dsr Einzslimpulse ab. Aussshaltung der Nn. vagi verschob die Reizan~wortkurven des Atemzeitvolumens sigl~fikant nash hSheren, die der tterzfrequenz nash niedrigeren Wer~en. Die Blutdruskwirkungen wurden dadursh nur insignifikant vsrminder~. Der Einttul? der Vagusbloekade auf das Reizverhalten der tterzfrequenz ist wahrseheinlish auf dis Aussshaltung efferenter Impulse im N. vagus zuriiskzufiihren, die Veranderung der Agmungsantwor~ dagegen auf die Aussshaltung afferenter vagaler Impulse, die die zentrale Verreehnung der Chemoreeeptorenafferenzsn besinflussen. Literatur Wiemer, W., Kiwull, P. : PflfigersArch. ges. Physiol. 288, 1%46 (1965). -- -- Proc. Amer. Physiol. Sot., Physiologist10, 345 (1967). Dr. P. Kiwull, Prof. Dr. W. Wiemor Ins$itut ffir Physiologic,Arbeitsgruppe 1%egulationsphysiologie D-4630 Boehum, Postfach 2148
66. Die aADCO~ im 0~-Mangel Alveolar-Arterial CO~-Differenee in Hypoxia KREKELER,]~[., BILDEN,~., 1)ICHOTKA,J. (Physiologisches Ins%itu~,Bonn) Die aADCO 2 wurde in 114 Experimenten an 34 Versuchspersonen bei sys%sma%isehzunehmenden Graden des O~-Mangels gemesssn. Die Stufen
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erniedrigten O,-Druckes waren 19, 17, 15, 12, 10 und 80/0 03 in N 2. Die Messung der arteriellen Kohlensgurespannung erfolgte mit dem Combianalysator naeh Gleiehmann-Ltibbers, die der alveolgren Kohlens~urespannung massenspektrometriseh bzw. mit dem Uras. Die aADCO~, nimmt systematisch mit fallendem inspiratorisehen 03Druck zu. Das grit insbesondere bei einem inspiratorisehen O~-Druek unterhalb 150/o. Die aADCO 2 nimmt weiterhin w~hrend der Dauer des O2-Mangels zu; das gilt umso mehr, je niedriger der 03-Druck in der Mangelphase ist. Die stgrksten Zunahmen der aADC02 fanden sich in der posthypoxischen Phase, wenn der inspiratorisehe 02-Antefl in der Mangelphase niedriger als 15~ war. Unter diesen Bedingungen haben wir Mittelwerte der aADCO 3 yon 6--7 Torr fiir die Dauer yon 15 min gemessen. Dr. H. Krekeler, Dr. R. Bilden, Prof. Dr. Josef Pichotka Physiologisehes Institut der Universit~i~Bonn D-5300 Bonn, Nugallee 11
67. Beziehung zwisehen Temperatur und 02-Aufnahme isolierter M~iusezwerehfelle oberhalb der normalen Kiirpertemperatur Relation between Temperature and Oxygen Uptake of Isolated Diaphragms of Mice in the Range above the Normal Body Temperature SCHMIDT,I-I. J., I ~ L E ~ , A., PICHOTI~A,J. (Physiologisehes Insti~ut, Bonn) Die 03-Aufnahme isolierter Zwerchfelle yon erwachsenen m/innlichen M/~usen wurde manometrisch nach der direkten Warburg-Methode im Bereieh von 36,0--42,0 ~C gemessen. Suspension der Gewebe in Medium I I naeh Krebs; timderung der Temperatur in Schritten yon 0,2~ MeBdauer bei jeder Temperaturstufe 60 rain. I m Bereich von 37,0--40,5~ tritt bei rechtwinkligen ErhShungen der Badtemperatur um 0,2~ eine Erniedrigung der O~-Aufnahme ein. Bei gleichen Erniedrigungen der Badtemperatur trit~ eine ErhShung der 03-Aufnahme ein. Dieses Verhalten kehrt sich bei 40,5~ um in eine positive Beziehung yon Temperatur/~nderung und 03-Aufnahme, d.h. oberhalb dieses Punktes steigt die OrAufnahme mit steigender Tempera~ur und umgekehrt. Literatur Kahlen, A. : Diss., Bonn 1970. Picho~ka, J. : ~ed. Meteorolog. Hefte. 18, 38 (1958). Schmidt, H. J., Arens, B., Kahlen, A., Pichor J. P. : Pfliigers Arch. 312, tt 63
(1969). Anschrift der Verfasser: Physiologisches InstRut der Universitat Bonn ])-5300 Bonn, Nul~allee 11
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68. AaD0~ bei Atmung yon 210/0 0~ in versehiedenen Inertgasen AaD0~ While Breathing 210/o 0e in Different Inert Gases LI~SE, W., M e v s ~ s , K., PICHOTKA,J. (Physiologisehes Institu~, Bonn) Bei 10 Versuchspersonen im Alter von 20--35 Jahren wurde die AaDO 2 w/~hrend der Atmung verschiedener Iner~gase mit gleichem inspiratorisehen 02-Partialdruck unter Kons~anz der alveolaren Ventilation bestimm~. Sic be~rug im MitteI ffir/q2-O~ 8,7 Torr, ffir Ite-O 2 I5,3 Torr und ffir Ar-O~ 16,3 Tort. Die Differenzen der AaDO~ bei Atmung yon tIe-0~- und Ar-0~-Gemischen gegenfiber der AaD0~ bei N2-O2-Gemisch sind signifikant verschieden (p ~ 0,001). Unter Berticksiehtigung der Beziehung zum alveolaren O~-Partialdruek ist die AaD0~ bei Atmung yon Ar-O 2 ebenfalls signifikant gegenfiber der AaD0~ bei Atmung yon tie-02 versehieden (p ~ 0,001). Dr. W. Liese, Priv.-Doz. Dr. K. Muysers, Profi Dr. J. Yichotka Physiologisehes Institut der Universitat Bonn D-5300 Bonn, Nul3allee 11
69. Die Wirkung minimaler Konzentrationen yon NO2 (5 ppm) auf den Gasaustauseh in der Lunge The Effect of Minimal Concentrations of 1~02 (5 ppm) on the Gas Exchange in the Lungs ~7IEDING, G. YoN, ](I~EKELEIr H., SMIDT,U., MUYSERS,K. (Krankenhaus BeShanien ffir die Grafsehaft Moers) 13 gesunde Versuchspersonen im Alter yon 18--40 Jahren atmeten in 3 unmittelbar aufeinanderfolgenden Intervallen yon 15min zuerst Raumluft oder ein Gemisch mit 20,90/0 03, 50/o Argon, Rest N~, danach dasselbe Gemisch mit Zusatz yon 5 ppm NO~ und schliefilich wieder Raumluf~. Es warden bestimmt : 1. Die fibliehen A~emwerte: AF, AMV, AV und I~o2; dazu der Belfiftungsquotient ftir 2 Kompartments (l?~/VA) und die Diffusionskapazitat ffir 03 (DFo2 app), 2. die alveolaren Gasdrueke: Po2A und Pco~A, 3. die arteriellen und mischvenSsen Blutwerte: Po~, Pco2~, pHa; Po~v, Peony, pity, dazu die AaDo2 und die aADco~, 4. die KreislaufgrS~en: ItF, ttMV, V~r., Ppulm. srst.
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Als wesentliches Ergebnis stellte sieh heraus, dab P o ~ unver/~ndert blieb, w/~hrend P o ~ deutlich erniedrigt war. Die daraus sich ergebende Erh6hung der AaDo~ ging einher mit einer deutliehen Zunahme des Druckes in der Arteria pulmonalis. W/ihrend der 15miniitigen Naehphase bei Atmung von Raumluft gingen ane GrSBen auf die Normalwerte zurtick. Dr. G. yon Nieding Bundesgesundheitsamt Berlin, Institut fiir Boden-, Wasser- und Lufthygiene D-1000 Berlin Dr. H. Krekeler, Dr. U. Smidt Krankenhaus Bethanien ffir die Grafsehaft ~oers Priv.-Doz. Dr. K. ~uysers Physiologisches Institut der Universit~t Bonn ])-5300 Bonn, NuBallee 11
70. Zur Theorie der Atemmeehanik
Contribution to the Theory of Respiration Mechanics Itv.VSING~, P . P . (Bergbau-Forschung GmbH, Essen-Kray) Unter der Voraussetzung, dab Atemdruck und Atemstrom an der yon der Theorie geforderten Stelle gemessen werden, ]assen sich aus deren Verlauf der Atemwiderstand and die Atemleistung der Lunge ermitteln. Beide Gr6Ben setzen sich aus einer Wirkkomponente des'(~Energieverzehrs und einer Blindkomponente der Energiepulsation zusammen. Abweiehungen der Atmung vom Sinusverlauf werden dutch Integration vollst~ndig erfaBt. Die Integrationsmethode hat Vortefle gegeniiber der Schnittpunktmethode. Linearit/~tsabweichungen der Widerst~nde bedeuten ffir die Definition der Atemleistung keine Einsehr/~nkung, wohlaber fiir den Atemwiderstand selbst. Diese Einsehr/inkung kann abet dadureh behoben werden, dab man neben der Frequenz als Parameter linearer Widerst/~nde auch das Atemzugvolumen zul/il3t. N/~herungsweise kann an die Stelle beider Parameter deren Produkt, das Atemzeitvolumen, als einziger Parameter treten. Bei der Atemvariation yon der Ruhe bls~zur " e` Sehwerarbeit lassen sieh Atemwiderstand und Atemleistung in iibersiehtlieher Weise als Ortskurven darstellen. Literatur Handbook of Physiology, Section 3 (Respiration). Vol. 1 (1962). Chapter 11 and 17.
Dipl.-Phys. P. P. Heusinger Bergbau-Forschung GmbH, Forsehungsinstitn~ des Steinkohlenbergbauvereins D-4300 Essen-Kray, Frillendorfer Str. 351
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71. Direkte Messung der Striimungsrichtung der Atemluft in der Entenlunge Direct Measurement of the Direction of Respiratory Gas Flow in Lungs of the Duck SCH]~ID, P., Pm~]~, J. (Max-Planck-Institut fiir experimentelle Medizin, GSttingen) Der pulmonale Gasaustauseh beim Vogel vollzieht sioh in den lufMurehstrSm~en Parabronehien, die einerseits fiber die Ventrobronehien, andererseits fiber die Dorsobronchien und die Hauptbronehien an das Luftsaeksystem angesehlossen sind. Von den zahlreiehen Vors~el]ungen /iber die l%iehtung der AtemgasstrSmung in der Vogellunge haben besonders zwei sich widerspreehende Hypothesen Aaerkennung gefunden: naeh Zeuthen (1942) alterniert die LuftstrSmungsriehtung in den Parabronehien je nach der Atemphase, w~hren4 naeh Hazelhoff (1943) die Atemluft in den Parabronehien immer in der gleiehen l~iehtung strSmt. -- An waehen Enten wurde ein Hitzdrah~s~rSmungsmesser in einen der (bei dieser Species) oberfl/ichlieh gelegenen Dorsobronehien iuftdieht eingesetzt. Die Messungen zeigen, dal] die Atemluft bei Inspira~ion wie Exspiration unidirektional in der t~iehtung Dorsobronchus-Parabronchus--Ventrobronehus str5mt, wie es der Hypo~hese yon Hazelhoff entsprieht. Obwohl die StrSmungsrieh~ung fiir den gesamten parabronehialen Gasaustausch im Prinzip gleichgfiltig sein sollte (Seheid u. Piiper, t970), beeinflu3t sic die Zusammense~zung des in die Lunge eins~rSmenden Atemgases und bestimmt, in weleher A~emphase und an welcher Stelle das ,,end-parabronchiale" Gas gemessen werden kann. Literatur Hazelhoff,E. It.: Versl. gewoneVergad. Afd. Natuurk. Kon. Ned. Akad. We$. 52, 391 (1943) [EnglischeUbersetzung: Structure and function of the lung of birds. Poultry Sci. 30, 3 (1951)]. Scheid, P., Piiper, J. : l~esp. Physiol. 9, 246 (1970). Zeuthen, E. : Kgl. Danske Videnskap. Selskab. Biol. Y~edd.17, 1 (1942). Dr. P. Seheid, Prof. Dr. J. Piiper ~ax-Planck-Institut fiir experimentelle~edizin D-3400 GSttingen,ttermann Rein-SSr. 3
72. Messung dcr Pufferkapazit~it des Skelctmuskels am RattenzwerchfeU Determination of the Buffering Capacity of Skeletal Muscle in Rat Diaphragm I/]~ISL~, N., Pn~E~, J. (Max-Planck-Institut ffir experimente]le Medizm, Abteflung Physiologic, GSttingen) Um die Pufferkapazit/~t des Skeletmuskels zu bestimmen, wurden bei narkotisierten Ratten (~ Sprague-Dawley, 350--450 g) die Zwerchfelle
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reseziert, sofort in fliissigem Stickstoff gefroren, zerkleiner~ und mit der 2- bis 3faehen Menge Krebs-Ringer-L6sung verdfinnt. Diese gewonnene Suspension wurde mit Gasen yon versehiedenem C02-Gehalt ( i - - 4 0 % ) ~quilibriert. Mit dem vom ~quilibriergas bekannten Pco~ und dem gemessenen pH-Wert (6,4--7,0) wurde naeh der Itenderson-HasselbalehGleiehung der Biearbonatgehalt des Muskelbreis berechnet. Aus der Beziehung zwisehen dem berechneten Biearbonatgehalt und dem pItWer~ wurde -- unger Beriieksiehtigung des Verdfinnungsfaktors -- die Pufferkapazigag der Niehg-Biearbonat-Puffer erreehnet. I m Mitre1 betrug die Pufferkapazi~t royal reval 45 pH 9 kg Muskel bzw. 51 pH 9 kg Muskelzellen Die yon anderen Autoren angegebenen Pufferkapazit/~ten ffir Muskelgewebe liegen zum grSBten Tell erheblieh tiefer [1,3,4]. Die niedrigen Werte wurden jedoeh ia vivo bes~immt, wobei die MSglichkeit eines Austausehes yon Biearbonat-Ionen mit Blut und anderen Geweben gegeben war. Unser Wert fiir die Pufferkapazit/~t liegt im Bereieh der Werte ffir S/~uger-Ery~hroeySen (50--55
royal p H . kg]"
Literatur 1. Clancy, R. L., Brown, E. B. : Amer. J. Physiol. 911, 1309--1312 (1966). 2. ]%rasawa, K., Kerridge, F. IV[.T. : J. Physiol. (Lond.) 68, 33--41 (1927). 3. Irving, L., Foster, H. C., Ferguson, J. K. W.: J. biol. Chem. 95, 95--113 (1932). 4. Waddell, W. J., Butler, T. C.: J. clin. Invest. 88, 720--729 (1959).
Prof. Dr. g. Piiper Max-Planck-InstRut fiir experimentelle Medizin, Abteilung Physio]ogie D-3400 GSttingen, Hermann Rein-Str. 3
73. Reflexionsphotometrisehe Analyse yon inhomogen verteilten Farbstoffgemisehen an lebenden Geweben mit Hilfe von Lichtweginvarianten Analysis of Reflexion Spectra of Inhomogeneously Distributed Mixtures of Dyes in Living Tissue by Means of Invariants of Light Path
WODICK, 1~., LOBBERS,D. W. (Max-Planck-Institut ffir Arbeitsphysiologie, Dortmund) Die Reflexionsspektren des lebenden Gewebes ergeben sieh sowohl aus additiver wie aus multiplikativer Farbmisehung [1,3]. Daher kSnnen zur Auswertung nur Methoden verwendet werden, die ffir beide F/~lle anwendbar sind [2, 4]. Es zeigt sich, dab die Wellenl/~ngenabst/~nde gleicher Extinktionen bzw. Absorption der nStigen Inv~rianzforderung [2] genfigen (Queranalyse).
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Unter Verwendung einer elektronischen Rechenmaschine ist es mSglieh, in dieser Weise das gesamte gemessene Spektrum, z. B. ffir die Bereehnung der Oxygenierung des HKmoglobins, heranzuziehen. So gelingt es, die Genauigkeit des Verfahrens entscheidend zu verbessern. Es zeigt sich, dal3 es Wellenl/~ngenabst/~nde zwisehen gleiehen Extinktionen gibt, die unabh/~ngig yon der Oxygenierung sind. Diese ,,isosbestisehen Punkte zweiter Art" benutzen wir zur Korrektur der Bezugslinie. Aussagen fiber die Wellenl/~ngenabh/~ngigkeit der Lichtwege werden dadurch erhalten, dal3 geprfift wird, ob sich bei wellenl/ingenunabhi~ngigen Lichtwegen die gemessenen Spektren und die Standard-Cuvettenspektren dutch eine eindeutige Transformation Q aufeinander abbilden ]assen. Wit benutzen die Abweiehung yon der Eineindentigkeit der Transformation Q, um die ~nderung der Liehtwege re_it der Wellenl/~nge zu erfassen.
Literatur 1. Hutten, H. : Pflfigers Arch. 305, 177 (1969). 2. Lfibbers, D. W., Piroth, D., Wodick, R. : Naturwissenschaften 57, 42 (1970). 3. -- Wodick, R. : Appl. Optics 8, 1055 (1969). 4. Piroth, D., Lfibbers, D. W., Wodick, R. : Pfliigers Arch. 312, R 145 (1969). Prof. Dr. D. W. Lfibbers, Dr. R. Wodick 5~ax.Planck-:[nstitut fiir Arbeitsphysiologie D-4600 Dortmund, Rheinlanddamm 201
74. 5Tachbfldung der gemessenen p0~-Profile im Glaskiirper des Katzenauges anhand eines Diffusionsmodells Simulation of the Measured p0.~ Profiles in the Vitreous Body of the Cat by Means of a Diffusion Model GRUNEWALD,W., UYANIA,C. (Max-Planck-Institut fiir Arbeitsphysiologie, Dortmund) Rodenh~user u. Mitarb. [2] haben im GlaskSrper des Katzenauges mit Pt-Stiehelektroden pO~-Profile gemessen. Diese pO2-Profile werden anhand eines Diffusionsmodells nachgebildet. Unter Ausnutzung der geometrisehen Beschaffenheit des Auges setzt das Modell voraus, dal3 GlaskSrper und Linse fiber die Netz-Aderhaut per diffusionem mit Sauerstoff versorgt werden. Die Modellberechnungen werden auf einem Digitalreehner durchgeffihrt und dabei wird versucht, fiber 1. 02-Verbrauch im GlaskSrper, 2. 02-Verbrauch in der IAnse,
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3. Os-Angebot an der Peripherie des Glask6rpers Informa~ionen zu erhalten. Bei Variation dieser Versorgungsgr6$en ist eine Ann/iherung zwisehen bereehneten und gemessenen pO~-Profilen nut m6glieh, wenn aueh im GlaskSrper ein 02-Verbraueh angenommen wird. Ffir die Linse ergibt sich ein im Vergleieh zu Literaturwerten [1] geringerer OrVerbraueh. Die beste l~bereinstimmung zwisehen gemessenen und bereehneten pO2-Profilen ergibt sieh bei einem Abfall des p02 an der Glask6rperperipherie sowohl in Riehtnng auf don hinteren Augenpol als aueh in Riehtung auf die CiharkSrl)er zu. Die Ergebnisse werden denen anderer Modellans/~tze gegenfibergestellt und diskutiert. Literatur
1. Griffiths,~. H.: Biochem. J. 99, 12--21 (1966). 2. Rodenh~user,J. H., Baumg~rtl,H., Lfibbers,D.W., Briggs,D.: Behavior of the oxygen partial pressure in Che vitreous body under various oxygen conditions. Intern. OphthalmologenkongreBin Mexico-City,8.--14. 3. 1970. Dr. W. Grunewald Max-Planck-Institut fiir Arbeitsphysiologie D-4600 Dortmund, Rheinlanddamm201
75. Verhalten des Augeninnendrucks bei Ityperventilation
Reaction of Intraocular Pressure during Ityperventilation K A v ~ ' ~ , H., Sc~o~E, J. F., HOLT~AN~, H. W. (Universiti~ts-Angenklinik und Physiologisehes Institnt, Bonn) Bei 10 Versuchspersonen wurde unter kontrollierter ttyperventflation (PCO 2 im Mittel auf 23,6 mm Hg -b 1,58 SD) fiber 15 rain der Augeninnendruck beider Augen nach Sehie~z gemessen. Es finder sieh eine Erniedrigung des Augeninnendruckes. ])er ])tuck f~llt in Sehiotz-Einhei~en yon 5,6/5,5 ( ~ 0,88 SD) bei Normoventilation auf 6,7/5,5 ( ~ 1,29 SD) unter Hyperventilation, das entspricht einem Druekabfall yon 15,7 mm Hg attf 12,6 mm Hg. Dieser Unterschied ist mit p < 0,01 signifikant. Ansehrift der Verfasser: Univorsittts-Augenklinik D-5300 Bonn-Venusberg, Abb6straBe
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76. Der Einflufl des 02-Diffusionskapazit~ts-Perfusions-Verh~ltnisses auf die alveol~ir-arterielle 02-Druckdifferenz bei obstruktiver Ventilationsst~rung The Influence of the O~-Diffusing Capacity Perfusion Ratio on the Alveolar Arterial 02-Difference in Obstructive Ventflatory Disturbances
SCHMIDT,W., SCHNABEL,K. H. (Physiologisehes Institut, Mainz) Bei Gesunden is~ die alveol~r-arterielle O2-Druekdifferenz (AaD) nahezu aussehlie$1ich durch Verteflungsinhomogenitiiten yon Ventilation und Perfusion bedingt (AaDDistr,1).Die AaDo2, en*stehend aus Verteflungsinhomogenit~ten yon 02-Diffusionskapazit~t und Perfusion (AaDDlstr,2), betr~g~ weniger als i mm Hg. Die Untersuehung yon Patienten mit schweren obstruktiven Ventilationss~Srungen mi$ einem Verfahren, das sowohl die Bestimmung der AaDDistr,1 als aueh die der AaDDistr,~ in einem Arbei~sgang erfal~t (Thews u. Vogel, 1968; Sehmidt u. Schnabel, 1970), zeigte einen deutliehen Anstieg der AaDDistr,2. I)a gegenfiber den Werten bei Gesunden die AaDDistr,1 aber ebenfalls erheblieh zunimm$, kann man die Zunahme der AaD infolge StSrung des Diffusionskapaziti~$s-Perfusions-Verh~ltnisses auf eine erhebliche Minderperfusion groBer Alveolargebiete zuriiekffihren. Es werden die Absolur der Diffusionskapazi*~$ und Perfusion in den einzelnen Alveolargebieten mitgeSeflt und die vermutliehen Anpassungsmechanismen besproehen. Literatur Schmidt, W., Schnabel,K. H. : Respiration 27, 15--23 (1970). Thews, G., Vogel,H. R. : PflfigersArch. 808, 195--205 (1968).
Ansehrift der Verfasser: PhysiologischesInstitut der Universit~t D-6500 ~ainz, Saars~raBe21
77. Rhythmisehe Ver~inderungen yon AtemgrSfien bei Hypoxie und Hyperkapnie. Untersuchungen an Gesunden und Kranken mit ehroniseher Atemwegsobstruktion Rhythmic Changes of Ventilatory Values in Hypoxia and Hypercarbia. Investigations in Healthy Men and in Patients with Chronic Obstructive Lung Disease SCHNAB~L,K. H., SCH~IDT,W. (Physiologisches Institut, Mainz) Ein Weehsel der inspiratorisehen Atemgaskonzentrationen fiihrt fiber ein komplexes Regulationssystem zur Anpassung der Ventilation an die ver~nderten ~uSeren Bedingungen. Den zeitliehen Ablauf der ventila$ori-
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sehen GrSBen untersuehten wir an 20 gesunden jugendliehen Versuehspersonen bei Normoxie, ttypoxie und I-Iyperkapnie. Dieser Gruppe werden 20 Patienten mit schweren obstruktiven Atemwegsveriinderungen gegeniibergestellt, deren VentilationsgrSl3en unter den gleichen Bedingungen iiberprfift wurden. Folgende AtemgrSSen wurden regis~riert: Atemzugvolumen (VT), Atemminutenvolumen (]?E), die Dauer bis zur beginnenden respiratorischen Reaktion auf die inspiratorische Gaskonzentrationsiinderung und die Zeit bis zum Erreichen eines neuen, quasi-station/~ren ventilatorisehen Gleiehgewichtszustandes. Alle respiratorischen Parameter zeigten unter lqormoxie ein rhythmisehes Verhalten mit zwei sieh fiberlagernden periodisehen Oszillationen: Einen sehnelleren Rhythmus mit einer Periodik yon 10--15 sec und einen langsameren mi~ einer Periodik yon 30--60 sec bei Gesunden. ~hnliehe Atemrhythmen waren bei den Patienten mit obsSruktiven A~emwegserkrankungen zu beobachten, deren Periodik jedoeh auf 20--25 bzw. 80--120 see verl/ingert war. Bei Untersuehung unter Hypoxie und under Hyperkapniebedingung war bei beiden Gruppen die Periodik der Oszillationen verkiirzt. Anschrift der Verfasser: PhysiologischesInstitu~ der Universitat D-6500 1Vfainz,Saarstr. 21
78. Die Wirkung yon percutan aufgenommener Kohlens~iure auf die Atmung Influence on Respiration of C02 Administered Percutaneously F~O~MHERZ, E., ttm~v., H. (Ins~itut f. Balneologie und Klimaphysiologic, Freiburg i. Br.) An gesunden Jugendliehen wurde der EinfluB pereutan resorbierter Kohlensaure auf folgende Weise untersueht: Die Versuehspersonen lagen ruhig in Wasser versehiedener Temperatur. W/~hrend 10 min wurde der Gasstoffweehsel der Versuchspersonen in normalem Wasser gemessen. Danach impr/~gnierte man das Wasser bis zur Ubers/~ttigung mit CO2 (ca. 1500 mg COs/1). In Best/itigung /ilterer Untersuchungen (Kramer) konnte eine Kohlens/~ureaufnahme durch die Haut naehgewiesen werden. Die Resorption h/~ngt in gesetzm/~$iger Weise yon der Temperatur des Wassers ab. Die aufgenommene Kohlens/~ure ffihrte bei den Versuchspersonen zur Hyperventflation bei gleiehbleibender Kohlens/~urekonzentration der Exspirationsluft. Prof. Dr. H. Hille Institut fiir Balneologieund Klimaphysiologie D-7800 Freiburg i.Br., ]~ermann Herdor-Str. 7
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79. Der EinfluB des arteriellen und hirnven~sen 02-Druekes aul die Regulation der Hirndurchblutung unter versehiedenen Bedingungen fur den S~ltre-Basen-Status des Blutes The Influence of Pao~ and Pvo~ on the Cerebral Blood Flow Regulation under Various Acid-Base Conditions
GROTE, ft., KREUSCItER,H., Russ, H. J., SCHUBV,RT, R. (Physiologisehes Institut und Institut ffir Anaesthesiologie, Mainz) An vollst~ndig relaxier~en und kiinstlieh bea~meten Hunden wurde under den Bedingungen einer lq~O-Analgesie der Eirdtul~ des Oe-Druekes im arteriellen und hirnven6sen Blur auf die Regulation der Hirndurehblutung unter versehiedenen Bedingungen ffir den S~ure-Basen-Status des Blutes untersueht. Die Gesam~hirndurehblutung konnte mit Hilfe von Farbs~offverdfinnungskurven ermittelt werden, die regionale Durehblu~tmg der Hirnrinde mi~ Hilfe yon KrSS-Clearanee-Kurven. Durch Ver~nderung der Ventflationsbedingungen wurden bei normalem Blutdruek kontrolliert fortsehreitend erniedrigte O~-Drueke bei gleiehble~benden C0,-Drucken (30--60 mm Hg) im arteriellen Blu~ eingestellt. Die Blutgasdaten im arteriellen und venSsen Blur des Gehirns wurden polarographiseh bestimmt, die O~-Aufnahme des Hirngewebes konnte an Hand der gemessenen Daten erreehnet werden. Un'~er normalen Bedingungen fiir den S~ure-Basen-St~tus (Pco~ ~40 mm Hg) sowie bei leieht erniedrigten C0,-Drueken im arteriellen Blur ffihrte die Erniedrigung des arteriellen 02-Druekes bei Erreiehen eines Sauerstoffdruekwertes yon ca. 25--27 m m H g im ven6sen Blur des Gehirns zu einem deutliehen Anstieg der Hirndurehblutung. Kritisehe Bedingungen ffir die O~-Versorgung des Hirngewebes tra~en bei einem 02-Druek yon 1 7 - - 1 8 m m H g im venSsen Itirnblut auf. Nur naeh sofortiger ErhShung des arteriellen O~-Druekes konnten wieder normale Werte fiir die Durehblutung und 02-Aufnahme des Gehirns gemessen werden. Unter den Bedingungen einer respirar und niehtrespira~orisehen Acidose setzte die 02-Druek-abh~ngige Regulation der Hirndurchblutung bereiSs bei 02-Drueken fiber ca. 35 mm Hg im venSsen Hirnblut ein. I~ritisehe 02-Versorgungsbedingungen des Hirngewebes wurden bei 02-Drueken im venSsen Blur des Gehirns zwisehen 30 und 34 mm Hg erreieh$. Die'~Ergebnisse werden bereits vorliegenden Befunden experimenteller und theoretiseher Untersuehungen der O~-Versorgung des Gehirns [1--5] gegenfibergestellt. 5 P~ligers Arch. (Herbsttagung 1970)
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Literatur 1. Grote, J. : In: Hydrodynamik, Elektrolyt- und S~ure-Basen-Haushalt im Liquor und l~ervensystem, S. 41. Stuttgart: Thieme 1967. 2. McDowall, D. G.: In: A Symposium on Oxygen Measurements in Blood and Tissues and their Significance, p. 205. London: Churchill 1966. 3. Iqoell, W., Schneider, ~. : Pfifigers Arch. ges. Physiol. 246, 207 (1942). 4. -- -- Pflfigers Arch. ges. Physiol. 250, 514 (1944). 5. Thews, G. : Pfliigers Arch. ges. Physiol. 271, 197 (1960). Anschrift der Verfasser: Physiologisches Institut der Universit~t D-6500 Mainz, Saarstr. 21
80. Der Einflu~ erhShter arterieller C0~.Drucke auf die Sauerstoff- und Glucoseaufnahme des DS-Carcinosarkoms in vivo Influence of Increasing Paco~ on Oxygen- and Glucose-Consumption of DS-Carcinosarcoma in vivo Gff~T~]m, It., VAVr~L, P., GROTW,J. (Physiologisches Ins~itut, Mainz) In vitro-Untersuchungen an Ascites-Tumorzellen und Gewebeschnitten verschiedener Tumoren ffihrten zu dem Ergebnis, dab dis ErhShung des C03-Partialdruekes im umgebenden Medium die 03- und GlucsseAufnahme der Zellen veri~ndert. In Abh~ngigkeit yon der Tumorart und dem Ausma• des C03-Druckanstieges beobachtete man sowohl eine Zunahme wis eine Abnahme beider GrSI~en (Kieler, 1960). Um zu fibsrpriifen, ob diese Befunde auf die Bedingungen in r i v e fibertragen werden dfirfen, wurden Untersuehungsn an Impftumsren (DS-Careinosarkom) der Rattenniers durchgeffihrt (Sehwarz u. Mitarb., 1969). Es wurde gepriift, in welcher Weiss eins ErhShung des ar~eriellen C02-Druckes (Pace2) im physioiogisshen Bereieh sieh auf die 03- und Glucoseaufnahme des Tumorgewebes auswirk~. An 14 narko~isierten, spsntanatmenden Sprague-Dawley-Ratten wurden fslgende GrSBen gemessen: 1. Tumsrdurehblutung, 2. ar~erieller Mitteldruek, 3. Po2, Pco2, p i t und Glucosekonzentratisn in arteriellen und tumsrvenSsen Blutproben. Ergebnisse : Dis ErhShung des C02-Gehaltes im inspiratorischen Atemgasgemisch (03 : 21 Vsl-~ COS ~ 5 Vol-~ ffihrt zu einer Zunahme der 03- und C03-Drueke sswis einer Abnahme des pH-Wertes im arteriellen und tumorvenSsen Blur. Gleiehzeitig sinkt bsi konstantem arteriellem Mitteldruck die Tumordurehblu~ung um ca. 300/0. Die O2-Aufnahme des Tumorgewebes erniedrigt sieh um ca. 500/0, die Gluesseaufnahme um ca. 35~ gegentiber den Ausgangsbedingungen.
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Da ~rotz Erniedrigung der Durehblutung die arteriellen und tumorven5sen O~-Drucke und Glucosekonzentrationcn gegeniiber den Ausgangsbedingungen ans~eigen, besteht kein direkter Hinweis auf eine Veranderung der 02- und Glucoseversorgungsbedingungen. Aus dem unSersehiedlichen Abfall der Oe- und Glueoseaufnahme bei erhSheen arteriellen C02-Drucken kann gcschlossen werden, dab der Tumorstoffwechsel im Sinne einer Zunahme der ,,aeroben Glyeolyse" ver~ndert wird. Mit Untersttitzung dureh die LVA Rheinland-Pfalz, Speyer.
Literatur Kieler, J.: J. nat. Cancer Inst. 25, 161--176 (1960). Schwarz, W., Schulz, V., Kersten, 1VI.,WSrz, R.: Pflfigers Arch. 312, R 64 (1969). Ansetu'fft der Verfasser: Physiologisches Institut der Universitat D-6500 Mainz, Saarstr. 21
81. Die Glucose- und Sauerstoffaufnahme des DS-Careinosarkoms in vivo bei Hyperglyk~imie Glucose- and Oxygen Consumption of DS-Carcinosareoma in vivo under Hyperglycemia Conditions VAurv,L, P., G~T~v,~, H., GROTV,,J. (Physiologisches Institut, Mainz) Um den EinfluB erhSh~er ar~erieller Glucosekonzen~rationen auf die Glucose- und Sauerstoffaufnahme yon Tumorgewebe zu bestimmen, wurden in vivo-Untersuehungen an gewebsisolierten Impftumoren yon Ra~ten (DS-Careinosarkom) durchgeffihr$. Nach Steigerung der arteriellen Glucosekonzentrationen dureh i.v. Gaben yon 5,5~ GlucoselSsung wurden die Tumordurchblutung, der Blu~druck, die Glucose- und Sauerstoffaufnahme des Tumorgewebes sowie die BlutgasdaSen (Po2, Peon, pH) und der Hb-Gehal~ in arteriellen und tumorven5sen Blu~proben bestimmt. Die Versuehstiere waren narkotisiert und atmeten spontan. Ergebnisse: 1. Bei ErhShung der mittleren Glucosekonzentration im Tumorblut steigt die Glucoseaufnahme des Gewebes und erreieht bei capill~ren Glueosekonzentra'~ionen yon ca. 550--600 rag-~ einen Endwer~. Die GrSi~e des Endwer~es fiir die Glueoseaufnahme wird beeinflu]~t vom
Pacor 2. Die fortschreitende Steigerung der mittleren Glucosekonzentration im Tumorblu~ -- ausgehend yon Normbedingungen -- ffihrt zunachst zu einer Erniedrigung der O~-Aufnahme des Tumorgewebes um ca. 5*
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500/0 (Mira'mum bei 250--300 mg Glucose/100 ml Blur). Wird die mittlere Konzentration yon ca. 300 mg Glucose/100 ml Blur fiberschritten, so s~eigt die 02-Aufnahme des Gewebes wieder an und erreicht bei mittleren Glucosekonzentrationen yon 550 mg/100 ml Blur einen Endwert, der um ca. 50~ fiber dem Ausgangswert liegt. Die Beziehung zwischen der 02-Aufnahme des Tumorgewebes und der angebotenen Glucosekonzentration fin Tumorblut wird vom Paco~beeinfluBt. 3. ErhShung der Glucosekonzentration im Tumorblut dureh einmalige i.v. Gaben yon Glucose ffihren in Abh~ngigkeit yon der mittleren Konzentration zu einem Abfall der 02-Aufnahme des Gewebes. Mit Unterstfitzung dutch die LVA Rheinland-Pfalz, Speyer. Dr. P. Vaupel, H. Giinther, Priv.-Doz. Dr. Dr. g. Grote Physiologisehes InstRu~ der Universit~t D-6500 Mainz, Saarstr. 21
82. Eine Methode zur gleiehzeitigen Po~- und Aktionspotentialmessung mit derselben Gold-Mikroelektrode A Method for Simultaneous Po~" and Actionpotential-Measurement Using the Same Gold-Mieroeleetrode Mv.TZGE~,H., KVNK~, S., ERDMANN,W. (Physiologisches Institut, Mainz) Mit kleinen Gold-Mil~roelektroden yon wenigen Mikron Spitzendurchmesser kSnnen sowohl AktionspotentialableRungen als auch Po2-Messungen im cellul/iren Bereieh durchgeffihrt werden. Eine simultane ]~bertragung beider GrSBen, wie sie fiir zahlreiehe physiologische Fragestellungen wiinschenswert w/~re, konnte bisher wegen der Schwierigkeit der Entkopplung beider MeBsysteme und wegen des ungfinstigen SignalRauseh-Abstandes nicht durchgeffihrt werden. Zus~tzliche Sehwierigkeit bereitet auBerdem die Kunststoffbesehiehtung der Elektrodenspitze, die bei der Aktionspotentialableitung einen kapazitiven Spannungsabfall hervorruft. Eine neue Methode gestattet erstmalig die gleichzeitige Messung beider GrSBen mit derselben Elektrode : In einem Regelkreis wird die Polarisationsspannung der Gold-Elektrode auf einem konstanten So]lwert gehalten. Registriert werden sowoh] die langsamen als auch die schnellen StSrgrSl~en des Regelkreises: Die langsamen St5rgr513en sind durch den Po~-abh/~ngigen Diffusionsgrenzstrom an der Elektrodenspitze bedingt, w/~hrend die schnellen StSrgrSi3en den gleichzeitig yon der Elektrode tibertragenen Aktionspotentialen entsprechen. Die Bedeutung der neuen Methode besteht in der Zuordnung der regionalen Po~-Werte zu den gleiehzeitig abgeleiteten Aktionspotentialen.
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Sie besteht weiterhin darin, da$ die Polarisationsspannung unabh~ngig yon i~uSeren Gewebspotentialen dutch den Regelkreis auf einem konstanten Weft gehalten wird. Eigensehaften des Regelkreises sowie AnwendungsmSgliehkeiten werden insbesondere im Hinbliek auf eine neue Gold-Mil~roelektrode diskutiert. Ansetn'fft tier Verfasser: Physiologisches Institut der Universit~t D-6500 Mainz, Saarstr. 21 83. Ein Verfahren zur Herstellung standardisierter Gold-Mikroelektroden fiir die Po2-Messung im Gewebe Production o~ a Standardized Gold-Mieroeleetrode for Measurement of Tissue-Po2 E ~ D M ~ , W., KR~LL, W., M_ETZO~.I~,H., NixI)o~r, I. (Physiologisches Institut, Mainz und Battelle-Institut, Frankfurt a. M.) Gold als Elektrodenmaterial zur Po2-Messung besitzt naeh den Untersuehungen zahlreicher Autoren eine im Vergleich zu Platin hShere MeBwertkonstanz (Drift l~ naeh Longmuir, 1964). Die Verwendung yon Golddr/~hten zur Herstellung kleinster Mikroelektroden mit 1 Spitzendurehmesser is~ bisher an den unterschiedlichen Sehmelzpunkten yon Gold und Glas geseheitert. Naeh einem neuen Ziehverfahren wurden erstmals glasisolierte Golddr/~hte mit weniger als 1 ~ Gesamtdurehmesser hergestellt. Die eine Seite des ffir die Elektrodenherstellung verwendeten glasisolierten Goldffidehens wird auf einer Diamantseheibe plan gesehliffen, die andere Seite wird under dem Mikroskop an einen Sflberdraht yon 50 ~ Durehmesser angesehmolzen, in eine auf einem Elektrodenziehger/it ausgezogene Glaspipette eingef/idelt und mit UHU-hart eingeklebt. Im Vergleieh zu den yon Cater und Silver hergestellten Elektroden besitzen die glasisolierten Goldelektroden eine grSSere Elastizit/~t. Sic breehen beim Einstieh in das Gewebe seltener ab. Si~mtliehe Elektroden einer Serie haben dariiber hinaus eine ann/~hernd gleiche Eichkurve und Empfindlichkeit und k6nnen naeh leiehtem Platinieren sowohl fiir die Po2- als aueh flit die PH~-Messung im Mikrobereieh des Gewebes eingesetzt werden (vgl. Metzger, Erdmann, Heidenreich, 1969). Literatur Lengmuir, I. S.: 5. Biechem. 57, 81--87 (1954). iYfetzger,X-I.,Erdmann, W., ]~eidenreich, J. : Cerebral blood flow. Berlin-Heidelbergl~ew York: Springer 1969. Ansehrift tier Verfasser: Physiologisches :[nstitut der Universit~t D-6500 Mainz, Saars~r. 21
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Referate
84. t~ber die gesetzm~ifligen ~nderungen physiologischer und ultrastruktureller Gr~Ben der motorischen Vorderhornzellen des Kaninchenriiekenmarkes unter abgestufter Isch~imie Characteristic Changes of Functional and Ultrastructural Parameters of Motoneurons in the Rabbit after Increasing Isehemia B~vNv., W. (Abteilung ffir Angewandte Physiologic des Physiologischen Instituts, GieBen) Blasius u. Zimmermann [2] batten erstmalig Beziehungen yon histoehemiseh-morphologiseh bestimmten GrSBen der GangHenzelle (Glykogengehalt und Liisionsgrad) mit physiologischen GrSl~en (Funktionserhaltungszeit und Sehwundzeit) naeh abgestufter Ischi~mie gefunden. Es semen wiehtig zu prfifen, ob auch zwischen den physiologischen LeistungsgrSBen der Ganglienzelle und den in den Versuchen yon Merker [3] gefundenen ultrastrukturellen Ver~nderungen an dan Mitochondrien iseh~misierter Ganglienzellen quantitative Beziehungen bestehen. Nach der Methode yon Blasius [1] wurde dureh zeitlich begrenzte Abklemmung der Aorta abdominalis das Lumbalmark des Kaninchens und damit das Reflexzentrum ffir dan Quadrizeps-Eigenreflex (QER) dem EinfluB einer Iseh~mie unterworfen. Gleichzeitig wurden die Reflexaussehl~ge des in gleichm~Bigem Takt dutch ein Hammerwerk ausgelSsten QER registriert. Die elektronenmikroskopischen Priiparate der motorisehen Vorderhornzellen wurden nach Totalfixierung gewonnen. Bei photographischer Auswertung der Pr~parate im MaBstab 1:56000 wurde die relative Mitochondrien-Stoffwechselaktivits naeh einem yon Sitte besehriebenen Punktz~hlverfahren (Bestimmung des Quotienten S c / V m ) bestimmt. Dabei stellte S c dan Anteil der Cristae mitochondriales am Mitochondrienvolumen V m dar. Die Sehwundzeit S des Quadrizeps-Eigen-Reflexes ist im Bereich li~ngerfristiger Isch~mie yon der Ischi~miedauer A nach Art folgender Funktion abh~ngig : log S = log SO~- K . log A ( K = 1 , 3 4 1 , logS0------0,899 ). Zwischen dam Erholungsaufwand der Ganglienzellen E A , der dureh Planimetrierung der Hfillkurvenfl~ehe der wiederkehrenden Reflexausschl~ge fiber 60 see nach LSsung der Ischi~mie ermittelt wurde, und der Isehi~miezeit A fanden wir eine analoge Funktion: log E A ---- log E A (log E A o = 3,299,
o ~ K 9 log
A K -~ --0,973).
Referate
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Die Zunahme der Isch~miedauer A wirkt mithin auf die Schwundzeit S verl~ngernd, jedoch auf den Erholungsaufwand E A verringernd. Wurde der Quotient Sc/Vm der Mitoehondrien der motorischen Vorderhornzellen mit der Abklemmzeit A in Beziehung gesetzt, ergab sich folgende Funktion: log (Sc/Vm) = log (Sc/Vine) § K . log A [log (Sc/Vmo) ~ 1,842, K ~ --0,550]. Die J~hnliehkeit der funktionellen Beziehungen zwisehen S bzw. E A und A sowie zwisehen Sc/Vm und A legt den SchluB nahe, dal~ nach Iseh~mie der Ganglienzelle der Sehwund der Energiereserven und die ~mderung des metabolisehen Zustandes der Zelle in kausaler Verkniipfung stehen zu der Verl~ngerung yon E A und der Aufquellung der Mitoehondrien bei gleiehzeitigem Schwund der Cristae mitoehondriales. Literatur Bl~sius, W.: Z. Biol. 103, 209--252 (1950). -- Zimmermann,H. : Pfl[igersArch. ges. Physiol. 264, 618--650 (1957). N~erker, G.: Z. Zellforseh.95, 568--593 (1969). W. Brune Abteilung ffir AngewandtePhysiologie D-6300 GieBen,Friedriehstr. 24
85. Elektronenmikroskopisehe Bestimmung der Strukturerhaltungszeit motoriseher Vorderhornzellen des Kvnlnehens Electronmieroscopieal Determination of the Structure Maintenance Time of Spinal Motoneurons in Rabbits M]~RKER,Gv,SA(Abteflung ffirAngewandte Physiologiedes Physiologisehen Instituts, Giel]en) Bei ausf/ihrliehen experimentellen physiologischen, lichtmikroskopischen und his~ochemischen Untersuehungen batten Blasius u. Zimmermann (1957, 1958) eine Definition der Strukturerhaltungszeit motorischer Vorderhornzellen des Kaninehens gegeben. In Fortffihrung dieser Versuehe konnten nunmehr auch die ers~en Ver~nderungen der Ultr~struktur dieser G~nglienzellen unter Iseh~miebedingungen beschrieben werden (NIerker, 1969). Von grSl~tem Interesse waren ffir uns jetzt die Fragen, ob bei elektronenmikroskopiseher Methodik eine neue Definition der Strukturerh~ltungszei~ nS~ig sei, und ob die ersten Ver~nderungen der Ultrastruktur noch reversibel seien. Naeh den physiologischen Untersuehungen [Bestimmung der Funktionserhaltungszeit und der Sehwundzeit naeh Blasius (1950)] wurde der Kreislauf der Tiere entweder unmittelbar naeh Ende der Isch~mie oder naeh einer konst~nten
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Referate
Manifestationszeit yon 72 Std bei noch schlagendem Herzen fiir 2 min mit physiologiseher 5TaC1-LSsung veto linken Ventrikel her durehspfilt und ansehlieBend zur Fixation des Riiekenmarkes mit gepuffer~er 5~ GlutaraldehydiSsung perfundiert [Nachbehandlung der Pri~parate s. Merker (1969)]. Erste Veri~nderungen der Ultrastruktur der Vorderhornzellen kormten bereits naeh einer Iseh~mie yon 5 rain naehgewiesen werden (Quellung der Mitoehondrien und des endoplasmatischen Reticulums). Mit Verl~ngerung der Isehi~miezeiten wurden die Veriinderungen immer deutlieher. Bei einer Ischgmied~uer yon 12,5 mill zeigten die Vorderhornzellen nach einer Manifestationszeit yon 72 Std wieder ein norma]es Ultrastrukturbild. Naeh einer Drosselung der Blutzufuhr yon 15 rain wiesen die Mitoehondrien und das endoplasmatisehe Retieulum bei derselben Manifestationszeit noeh leiehte Auftreibungen auf. Eine Regeneration dieser Strukturen war im Vergleieh zu den Tieren, bei denen eine Manffestationszeit nicht gesetzt wurde, deutlich feststellbar. Nach einer Ischgmie yon 20 rain hingegen und einer Manifestar yon 72 Std zeig~en die isch~misehen Rfiekenmarksabsehnitte fortgeschrittene GewebszerstSrungen und AuflSsung der Synapsen, die dureh das Auftreten yon Makrophagen gekennzeiehnet waren; Erholungsvorggnge an den Ganglienzellen waren bei dieser Isch~miedauer nieht mehr festzustellen. Mithin lag die StrukturerhMtungszeit in derselben GrS~enordnung wie bei den Versuehen yon Blasius u. Zimmermann. Literatur Blasius, W. : Z. Biol. 108, 209--252 (1950). -- Zimmermann, H. : Pflfigers Arch. ges. Physiol. 264, 618--650 (1957). Merker, G.: Z. Zellforsch. 95, 568--593 (1969). Dr. rer. nat. G. Merker Abteilung fiir Angewandte Physiologic D-6300 GieBen, Friedriehstr. 24
86. EinfluB des Biearbonats und anderer lipidliisIieher Puffer aul die isotone Fliissigkeitsresorption im proximalen Tubnius der Rattenniere Effect of Bicarbonate and Other Lipid Soluble Buffers on the Isotonic Fluid Absorption in the Proximal Tubule of the Rat Kidney
ULL~TOH,K. J., RVMRICH, G., RADTX~, tt.-W., KLOss, S. (Max-PlanckInstitut fiir Biophysik, Frankfurt a. M.) In friiheren Untersuchungen hatten wir gezeigt, dal~ die proximale l~aC1- und Wasserresorption mit steigender Bicarbonatkonzentration im CapiUarperfusat zunimmt [1]. In diesen Experimenten war isotone
Refera~
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NaC1-LSsung und 10 mMol Acetat als Gertzscher sehrumpfender Tropfen verwandt worden. In den jetzigen Versuehen wurde der sehrumpfende Tropfen aus der gleichen LSsung gebfldet wie das Capillarperfusat. Da diese Variation die gleiehen Resultate wie friiher ergab, sind in der untensSehenden Tabelle die Mittelwerte aller ResorptionswerSe (Jr) bei jeweitiger HCOs--Konzentrar im Perfusat angegeben. In einer zweiten Versuehsserie wllrden anstelle des Biearbona~puffers andere lipid15sliehe Puffer verwandt, die bei der exokrinen Pankreassekretion den Biearbona~puffer teilweise ersetzen kSnnen [2]. Tabelle Serie 1 Bicarbonat A. Konz. mXq]l 50 35 im C~pillar- A- 10% C02 ~- 7% C02 perfusa~
25 ~- 5% COs
5 A- 1~ C02
O A-0% C02
B. Jvr~o*
2,3 4-0,13 SE
1,0 -V0,12 SE
0,7 • 0,08 SE
3,1 (. i0 -5 mma/ • 0,07 SE SeC)
m m
2,9 • 0,06 SE
9
Serie 2 Na-Barbital
Na-Sulfamerazin
Na-Glykodiazin
Koni~rolle
A.
35
8
30
0
B.
0,9 5s
SE
1,9 5s
SE
3,2 5s
0,9 SE
9 Bezogen auf Tubulusl~nge (Meniskuskorrektur 1 d). Wie die Tabelle zeigt, is~ dies auch in der Niere der Fall. Na-Barbital zeigt nur einen geringen Effekt; bei Na-Sulfamerazin -- das wegen der sehleeh~en WasserlSsliehkeR nut in maximal 8 mmolarer L5sung verwandt werden konnte -- ist die Wirkung grSl~er, und Na-Glykodiazin ( = Redul| kann den Bicarbonatpuffer fast vSllig ersetzen. Die Befunde lassen sieh zweffaeh deuten; entweder is~ die Wasserstoffionensekretion und die dutch sie bewirkte Pufferrfiekresorption aussehlaggebend flit die pro~imale Salz- und Wasserresorption oder/und die Abpufferung yon transmembranalen H+/OH--Konzentrationsdifferenzen ist ausschlaggebend fiir den gleiehzeitig ablaufenden Na+-Transportmeehanismus.
Literatur 1. Rumrich, G., UUrich, K. J.: J. Physiol. (Lend.) 197, 69--70 P (1968). 2. Schulz, I., Gold_mann,F., Ullrich, K. J.: Pfliigers Arch. 816, R 48 (1970). Anschrfft der Verfasser: ~ax-Planck-Institut fiir Biophysik D-6000 Frankfur~ a. ~., Kennedyallee 70
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Referate
87. The Kinetics of Sodium Reabsorption in the Renal Tubules oi the Rat Kinetik der Natrium-Resorption in Nierentubuli der Ratte
STRI]$DER, N., WIEDERIIOLT,M., KHURI, R. N., GIEBISCII,G. (Department of Physiology, Yale University School of Medicine, New Haven,
Conn.) Changes in fluid flow through the tubular lumen of the rat kidney were induced by graded and sustained intravenous infusion (1.2 ml/h; 8 ml/h; 25 ml/h) of isotonic saline or isoosmotie urea-saline. From micropuneture recollections and lissamingreen transi$ time sodium reabsorption rate (NaRR) and tubular flow rate have been calculated for the proximal (PCT) and distal convoluted tubule (DCT). 1. Fractional sodium reabsorption by the PCT progressively decreased with increasing luminal flow rate. The NaRR varied inversely with the rate of saline infusion. 2. In the DCT sodium concentration and fraction of filtered sodium escaping reabsorption decreased as contact time increased. NaRR increased as the luminal sodium concentration increased. This concentration-dependence of dis~al NaRR did not exhibit any transport maximum (Tm). 3. NaRR by the DCT increased with increasing luminal flow rate. No Tm was demonstrable for this reabsorptive process. 4. NaRR by the DCT was load-dependent (analogous to the glomerulartubular balance for the PCT). Dr. K. SSrieder PharmakologischesInstitut der Universit~t Innsbruck A-6020 Innsbruck, Peter-~ayr-Str. 1
88. The Kinetics of Potassium Transport in the Renal Tubules of the Rat Kinetik des Kalium-Transportes in Nierentubuli der Ratte
WIED]~RHOL%M., STRIEDER,N., KI{URI,1% N., GIEBISCH,G. (Department of Physiology, Yale University School of Medicine, New Haven,
Conn.) Kinetic information about potassium transport in the nephron of rats maintained on a control diet, a high K diet or a low I4 diet have been obtained by examining the effects of increasing intratubular flow rate (induced by intravenous infusion of isotonic saline or isoosmotic ureasaline) on tubular fluid potassium concentration (TFK) and potassium transport rate. 1. During saline diuresis the fractional potassium reabsorption by the proximal tubule decreased progressively. 2. The distal TFx at a given point along the length of the tubule was independent of
Refera~e
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flow rate in control rats and high K rats. Under these conditions cellularto-lumen potassium secretory rate is fast and can maintain a constant TFK in the face of progressing luminal flow rates. 3. In low K rats TFK was an inverse function of flow. The secretory rate is too slow to keep up with the increasing liminal flow rate. 4. Thus the system may be kinetically characterized as being flow-limited in control and high K rats and transfer-limited in low K rats. Prof. Dr. ~. Wiederholt Institut ffir Klinische Physiologic, Klinikum Steglitz der Freien Universit~t Berlin D-1000 Berlin 45, Hindenbargdamm 30
89. Der elektrische Widerstand des Sammelrohrepithels der Hamsterniere The Electrical Resistance of Medullary Collecting Ducts of the Hamster Kidney I~AU, W. S., FRS]KTE1G]~. (Max-Planck-Institut far Biophysik, Frankfurt a. M.)
An dcr l~icrenpapille des Hamsters wurde in situ der Spannungsabfall lings des Sammelrohrs und der effektive Widerstand des Sammelrohrs (Reff) bestimmt, wi~hrend das Sammelrohrlumen mit 0,3 molarer NaC1Ringer-L6sung perfundiert wurde. Rerr wurde mit doppell~ufigen angeschliffenen Capillaren yon 5 ~ Aul]endurchmesser gemessen. Um ein Kurzsehliel3en der Fremdspannung zum RTierenbecken bin zu verhindern, wurde das Endstiick des Sammelrohrs yon der Papillenspitze bis zur Einstiohstelle mit Si]iconharz gefiillt. Dabei stieg die transepitheliale Potentialdifferenz auf 67 mV (Lumen negativ) an. Refr betrug 1,24 9 105 ~ . Fiir den Spannungsabfall ergab sich eine soheinbare Langenkonstante ~app = 920 ~. Da ~app grSBer ist, als die mittlere Zweigliinge des Sammelrohrbaums, sind die einfachen Kabelgleichtmgen nicht anwendbar. Zur Bestimmung des spezifischen Wandwiderstandes (Rm) wurde deshalb ein unendliohes System diehotom verzweigter Kabel yon konstantem Durchmesser (d) und konstanter Zweigl/inge (1)zugrunde gelegt [1]. Mittelwerte fiir d----40 ~ und l ~ 650 ~ wurden aus Direktboobachtungen und Ausgul3praparaten gewonnen. Fiir /~m folgt daraus ca. 950 t9 9 cm 2. Ein ahnlich hoher Wert ist vom corticalen Sammelrohr der Kaninohenniere bekannt [3]. Das Sammelrohr hat demnach einen sehr viel h6heren Wandwiderstand als der proximale [2] und distale [4] Tubulns.
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Referate
Literatur 1. George,E. P. : Aust. J. exp. Biol. 89, 267--274 (1961). 2. Hegel, U., Fr6mter, E., Wick, T.: Pfliigers Arch. ges. Physiol. 294, 274--290 (1967). 3. Helman, S. I., Grantham, J. J.: Fed. Proc. 28, 524 (1969). 4. l~alnic, G., l~vllo Aires, M., Giebisch, G. : VI. Syrup. Gesellschaft ffir Nephrologie, S. 243--246, Wien 1968. Anschrift der Verfasser: 9Iax-Planck-Institut ffir Biophysik D-6000 Frankfurt a. M., Kennedyallee 70
90. Die spezifischc Markierung eines Phlorrhizin-Receptors in tier Biirstensaumfraktion der Rattenniere Specific Labelling of a Phlorizin Receptor in a Brushborder Fraction of Rat Kidney T~OMAS, L., F ~ O H ~ T , P . P . , Biophysik, Frankfl~rt a. M.)
KI~V,, R.
(Max-Planck-InstRut
ffir
I n frfiheren Un~ersuchungen wurde gezeigt, da~ in der isolierten Bfirs~ensaumfrak~ion der Ra~r [2] eine Bindungsstelle mit hoher Affiniti~t fiir Phlorrhizin vorhanden is$. Die Bindnng yon Phlorrhizin wird durch D-Glucose kompeti~iv gehemmt und ist yon der l~atriumkonzentration im Medium abh~ngig [1]. Au•erdem wird sie dutch mit SH-Gruppen reagierenden Substanzen, wie N-/~thyImaleimid (NEM) irreversibei und nieh~ kompe~itiv bloekiert. Bei gleiehzeitiger Anwesenheit yon Phlorrhizin und NEI~ im Inkuba~ionsmedium kann Phlorrhizin die Bindungsstelle vor der Reak~ion mi~ NEM schiitzen. Das Aglucon Phloretin hat dagegen keinen Schu~zeffek~. Nach Auswasehen yon Phlorrhizin und I~EM isr es mSglieh, die primer durch Phlorrhizin gesehfitzten SH-Gruppen mit radioak~ivem NEM zu markieren. Unsere Untersuchungen ergaben, dab d~bei pro Phlorrhizinbindungsstelle im Mittel 4 Molekiile NEM gebunden werden. Die vorliegenden Befunde zeigen, dal~ eine spezifisehe irreversible Markierung des Phlorrhizin-Reeeptors der Biirstensaummembran durchgefiihrt werden kann. Ob allerdings die mit NEM reagierenden SHGruppen direkt bei der Bindung yon ~-Glucose an den Biirstensaum beteilig~ sind, kann noeh nieht entschieden werden. Literatur 1. Frasch, W., Frohnert, P. P., Bode, F., Baumann, K., Kinne, R.: Pfliigers 2~rch. (ira Druck). 2. Kinne, R., Kirme-S~ffran, E.: Pflfigers Arch. 808, 1--15 (1969). Anschrift dot Verfasser: l~ax-Planck-Institut fiir Biophysik D-6000 Frankfurt a. 1~., Kennedyallee 70
Reforate
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91. The Effect of Metabolic Inhibitors on Isotonic Volume Absorption in Rat Renal Proximal Tubules and the Effect of Phosphoenolpyruvate (PEP) in Inhibited Tubules Uber die Wirkung yon metabolischen Hemmstoffen auf die isotone Fliissigkeitsresorption in proximalen Tubuli yon Ratten und die Wirkung yon Phosphoenolpyruvat auf den gchemmten Transport GY6~Y, A. Z. (Max-Planck-Institut for Biophysik, Frankfurt a. M.)* Isotonic volume absorption (Jr) in proximal tubules of Wistar rats was investigated b y the shrinking oil droplet of Gertz including a correction factor for meniscus error. Cyanide and ouabain, both at 5 mM, inhibited Jv I00~ and 60~ respectively, but only when applied peritubularly. Antimycin and oligomycin caused reproducible inhibition of ,Iv when applied intratubularly but only in conjunction with albumin, and variable inhibition when applied peritubularly. Albumin at the concentration used did not, on its own, affect reabsorption rates. The effects of the various inhibitors on ,Iv (as percent inhibition), are summarized in the Table : Peritubular capillary perfusion
Intratubular: with 0,5~ albumin
Cyanide 5ram
Ouabain 5 ml~ <60 sec > 60 sec
An~imyein (2 rain) 10-dM 10-sM
Oligomyein (4 rain) 10-aM
10-sM
~00o/o
iSO/o
sl%
79o
,0%
rapidly reversible
reversible within 2--3 rain
60%
s3~
reversible within 5--10 rain
irreversible for up to 30 rain
The application of phosphoenolpyruvate (5raM) intratubularly in antimycin inhibited tubules increased their reversibility significantly. In ollgomycln inhibited tubules no such effect could be demonstrated. P E P (10 raM) when applied peritubularly to either antimycin or oligomyein inhibited tubules was ineffective. The data indicate that, at the most, 800/0 of the energy needed for normal isotonic volume absorption is supplied by ATP provided by the respiratory chain. P E P can substituCe for some of this energy ff applied intratubularly in conjunction with albumin, and it probably acts through phosphorylating ADP to ATP, as it is itseff not a substrate for the Na-K ATPase. A. Z. GySry ~ax-Planek-Institut fiir Biophysik D-6000 Frankfurt a. ~., KennedyMlee 70 * C. J. l~Iar~in Fellow of the i~ational Health and 1VfedicalResearch Council of Australia.
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92. Bceinflussen Passagezeit-Bestimmungen die renale Natrium-Ausseheidung der Ratte No Increase of Renal Sodium Excretion by Measurement of Passage Time GALASKE,I~., G~_LASKE,W., STEI~HAUSEN,M. (I. Physiologisches Institut, Heidelberg) Dutch die Untersuchungen yon DSrge u. ~agel [i] an der isolierten Bauehhaut yon Rana temporaria sahen ~ uns veranlal~t naehzuprfifen, ob Lissamingrtin (LG) weiterhin zur Bestimmung tubuli~rer Passagezeiten an der Warmblfiterniere empfohlen werden kann. Hierbei war spezieU die Frage zu kli~ren, ob LG-Passagen die Na-Ausseheidung im H a m wesentlieh erhShen. Wir injizierten deshalb mehr als 20 Inacr Ratten 10~ LG-LSsung (LG-rekristallisiert, LSsungsmittel 0,98/0 NaC1 bzw. besser Rattenplasma -- vgl. aueh [2]) und bestimmten gleichzeitig seitengetrennt die Clearance yon Inulin und Natrinm. LG wurde entweder als einmalige oder 2fach wiederholte i.v. Stol~injektion (0,07 ml) oder aber als Dauerinfusion (0,15 ml in 1 Std bzw. 0,19 ml in 30 rain) verwendet. Da bei diesen LG-Gaben, welehe mit denjenigen bei Passagezeit-Bestimmungen identisch sind, keine signifikanten ~nderungen der tubul~ren Na-Reabsorption oder der Na-Ausscheidung im H a m gefunden wurden, sind wir der Ansieht, dal~ LG -- unter Beaehtung obiger Kautelen -- zur Bestimmung tubul~rer Passagezeiten nach wie vor geeignet ist. Literatur
1. DSrge, A., Nagel, W.: Pfifigers Arch. 818, 11--18 (1969). 2. Steinhausen, ~., Loreth, A., Olson, S. : Pfltigers Arch. ges. Physiol. 286, 118--141 (1965). Ansehrift der Verfasser: I. Physiologisehes Institut der Universit~t Heidelberg D-6900 Heidelberg, Akademiestr. 3
93. Beeinflussen Lumenweite und Striimungsgesehwindigkeit die isotone Fliissigkeitsresorption und die Permeabilit~it des proximalen Tubulus ? Influence of Luminal Diameter and Flow Velocity on Isotonic Fluid Absorption and a6C1Permeability of Proximal Tubules I~ADTKE, H.-W., RUlgRICtt, G., KL~SSS,S., ULLRICH, K.J. (Max-PlanckInstitut fiir Biophysik, Frankfurt a. M.) Proximale Tubuli yon Ratten wurden mit isotoner Ringer-LSsung, die 14C-Inulin enthielt, bzw. mit Gleiehgewiehtsl5sung, der neben Inulin noch 8601zugesetzt war, durchstr5mt. Jeder Tubulns wurde nacheinander
Referate
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mit 2 verschiedenen Infusionsgeschwindigkeiten(6 und 16 nl/min) oder bei 2 versehiedenen Lumendurehmessern (20 bzw. 30 [z) perfundiert. Das Perfusat wurde an jewefls 2 versehiedenen Stellen abgesaugt, die mindestens 500 ~ yon der Einstiehstelle der Pumpcapillare entfernt waren. Der Lumendurehmesser wurde dureh verschieden starken Gegendruck beim Absaugen variier~. Zur Kontrolle des ,,optiseh eingestellten" Durehmessers wurde bei Versuehen mit Gleiehgewiehtsl6sung naeh Momentanstop der Perfusion die verbleibende Flfissigkeit aus dem Tubuluslumen abgesaugt und gemessen. Die paarweise zueinander geh6rigen Werte der isotonen Flfissigkeitsresorption Jv bzw. der 86C1Permeabilits zeigt folgende Tabelle:
Jv nl/min 9
Lumendtu'chmesser
Perfusionsrate
20 ~
10 nl/min
30 ~
3,98~=0,38SE 4,12•
SE 3,88~=0,18SE 4,53• 6 nl/min
Pc1X 10-5 mm3/mm 11,8 • SOC 9
SE 12,3 •
30 nl/min
SE
SE
16 nl/min
10,2 :J=0,67SE 11,5 ~ I , 0 S E
Die Daten zeigen, dab die isotone Resorption und die Tracerpermeabilit~t, bezogen auf die Tubulusls nur in relativ geringem MaBe yon der Str6mungsgeschwindigkeit und praktisch nicht veto Tubulusdurehmesser abh~ngen. Anschrift der Verfasser:
Max-Planck-Institut flit Biophysik D-6000 Frankfurt a. ~., Kennedyallee70
94. Hydrostatiseher und onkotiseher Drurk im subkapsul~ren interstitiellen Raum der Rattenniere Hydrostatic and 0ncotie Subeapsular Interstitial Pressures in the Rat Kidney WUNDERLICtt, P., PERSSON, m., SCHNEBMANN,J., ULFENDAHL,H., WOLGAST, M. (Institut ffir Physiologie und Medizinische Physik, Uppsala, und Physiologisches Institut, Miinchen) Eine Regulation der Flfissigkeitsresorption im proximalen Tubulus der Niere durch peritubulare Faktoren ist vielfach diskutiert worden. Da der unmittelbare peritubul~re Raum veto NiereninterstRium gebildet wird, haben wir versueht, dieses Kompartment hinsiehtlieh des hydrostati-
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sehen und onkotisohen Drucks zu oharakterisieren. Folgende Befunde veranlassen uns, den subkapsul/iren Raum als I~iereninterstitium anzusehen: 1. Der subkapsuli~re Druek gemessen fiber Mikrokatheter yon 40--60 ~ und Miniaturdruokaufnehmer steigt an bei MaBnahmen, die den interstitiellen Druek erh6hen sollten, wie Nierenvenenconstriction, ureteraler Drosselung und Mannitolinfusion; 2. in den subkapsul~ren Raum injiziertes Jl~l-Albumin wird nach etwa 1/~ Std in den Hiluslymphgefi~Ben in wesentlieh hSherer Konzentration als im Blur wiedergefunden. Folgende Ergebnisse ffir den subkapsul/~ren in~erstitieUen Ranm wurden erhal~en: 1. Der hydrostatisehe Druek betr~gt ca. 4 cm H~O ; 2. der onkotisehe Druek entsprieht einer Albuminkonzentration yon 0,5--40/0 (gemessen fiber Xnderungen des subkapsuls Drucks bei Bespfilung der AuBenseite mit verschieden konzentrierten Albuminl6sungen); 3. bei akuter NaCl-Infusion f~llt der onkotisehe Druck stark ab, w/ihrend der hydrostatisehe Druck ansteigt. Bei Bespfilung yon dekapsulierten Nieren mit 20~ Albuminl6sung finde~ man einen Abfall des proximalen intratubuli~ren Drueks yon im Mitre1 1,1 cm H~O. Dieses vorl/~ufige Ergebnis liiBt einen unmittelbaren EinfluB der interstitiellen Druekverh~l~nisse auf die Flfissigkeitsresorption vermuten. Dr. E. Persson, Dr. H. Ulfendahl, Dr. IV[.Wolg~s~ BiomedieinskaCentrum Box 572, Uppsala/Schweden P. Wunderlieh, Dr. J. Sehnermann PhysiologischesIns~itut der Universit~t ~finehen D-8000 ~iinehen 15, Pe$tenkofers~r.12
95. Analyse intraeellul~er Elektrolytkonzentrationen in 5Iierensehnitten mit der Elektronenstrahlmikrosonde Electron Probe Mieroanalysis of Intraeellular Electrolytes in Kidney Slices SOH~w~MA~, J., ROSENSTZWL,A. P. vo~, K~IZ, W., H6~vNO, H. J. (Metaalinstituut TNO, Delft; Anatomisehes Institut und Institut fiir Medizinische Physik, Mfinster; Physiologisehes Institut, Mfinchen) Die intracelluliire Verteilung yon Natrium, Chlorid und Kalium in verschiedenen Tubulusabsehnitten und Nierenregionen wurde mit tt_ilfe einer Elektronenstrahlmikrosonde untersueht. Nieren antidinretischer und diuretiseher Ratten wurden in flfissigem Propanol (--170~ gefroren. Im Kryostaten (--20~ wurden Schnitte von 7 ~ hergestellt, auf eine dfinne Nylonfolie fibertragen, gefriergetrocknet (--40~ und
Refera~e
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mit Aluminium bedampft (Schich$dieke 400/~). Zur Standardisierung warden 6~ Agar-AgarlSsungen unterschiedliche Na~rium-, Chloridund Kaliummengen beigemischt mid die Konzentra~ionen flammenphotometrisch kontrolliert. Von diesen Standards wurden ebenfalls 7 ~Sehnitte hergeste]lt, die in gleicher Weise wie die Gewebsschnitte behandelt wurden. Es fand sich eine gute Beziehung zwischen der Elektroly~konzentration der Agarstandards mid den emittier~en RSntgenimpulsen der spezifisehen Wellenlgnge (primiire Elektronenstrahlspalmung 35 kV, Probenstrom 58 nA). Bei Annahme gleicher Schni~tdicke, nur geringgradiger Umverteilung der Elektrolyte bis zum gefriergetroekneten Schnitt und vergleichbarer RSntgenabsorption in Standard- und Gewebsschnitten ergaben sich bei starker Streuung der Einzelwerte folgende ann~ihernde Konzentrationen fiir proxlmale Tubuluszellen (mMol/1): Iqa 130, K 150, C1 50. In den Strukturen des Innenstreffens und der Innenzone fanden sieh bei Antidiurese wesen~lieh erhShte Natrinm- mad Chlorkonzentra~ionen, wghrend die Kaliumkonzentrationen unver~ndert waren. Der cortieo-medull~re intracelluliire Natrium- und Chlorgradient war bei Furosemiddiurese aufgehoben. Dr. J. S e h n e r m a n n
PhysiologischesInstitu~ der Universit~t~iinchen D-8000 ~iinchen 15, Pettenkoferstr. 12 Dipl.-Ing. A. P. v. Rosonstiel Me~a~lins~ituutTNO Delft, Niederlande Dr. W. Kriz .~_uatomischesInstRut der Universiti~t~tinster D-4400 Miinster, Vesaliusweg2--4 Dr. H. J. HShling Ins~itut fiir MedizinisehePhysik der Universitiit Miinster D-4400 ~iins~er, Hiifferstr.68
96. Mikropunktionsuntersuehungen zum PAH-Transport am proximalen Tubulus der Rattenniere unter Frei-FluB-Bedingungen Mieropuneture Studies of Proximal Tubular Transport of PAH in the Rat Kidney during Free Flow H A B m ~ , D. (Physiologisches Institut, Miinchen) In fffiheren Mikroperfusionsexperimenten am proximalenKonvolut der Rattenniere zeigte sich, dab die PAH-Konzentrationen, die der Tubulus in seinem Lumen dureh Sekretion aufbauen kalm, bei PAH-Plasmakonzentrationen under 1,5 raM/1 yon diesen abhgngig sind, w~thrend 6 Pflilgers Arch. (Herbsttagtmg 1970)
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hShere Plasmakonzentrationen ohne EinfluB sind [1]. Um auszuschlieBen, dab dieser Befund den verwendeten PerfusionslSsungen zuzuschreiben ist, wurde jetzt die PAH-Sekretion unter den Bedingungen des freien Flusses untersucht. Dabei ergab sieh: 1. Die durch Sekretion erzeugte PAH-Konzentrationsdifferenz zwisehen Tubulusflfissigkeit und Plasmawasser (TF/PpAH/TF/PIn) s~eigt im Verlauf des proximalen Konvolutes an. 2. W~hrend im Bereich niedriger PAH-Plasmakonzentrationen (unter 0,6 mM/1) nur etwa in der tt~lfte der F~lle eine Nettosekretion zu beobaehten is?~, wird im Bereich h6herer Konzentrationen der Tubulusflfissigkeit ein konstanter Betrag an PAH durch Sekretion zugeffigt. 3. Die am Ende der oberfli~chlichen Konvolute gefundenen PAHExkretionsraten reichen nieht aus, um ein unter den gleichen Versuchsbedingungen an der gesamten Niere meBbares Extraktionsverh~ltnis yon 0,81 [2] zu erreehnen.
Literatur 1. Deetjen, P., Sonnenberg, H. : Pfliigers Arch. ges. Physiol. 285, 35 (1965). 2. Peters, G.: Arch. exp. Path. Pharmak. 235, 113 (1959). Dr. D. tt~berle Physiologisehes Institut der Universiti~t D-8000 Mfinchen 15, Pettenkoferstr. i2
97. Die Bestimmung der Transportkonstanten der Glucose am proximalen Tubulus der Rattenniere durch Mikroperfusionsstudien Evaluation of Transporteonstants of Glucose in the Proximal Tubule of the Rat Kidney by Mieroperfusion Studies BAEYER, H. voN, CONTA, C. VON, HXBERLE, D. (Physiologisches Institut, Mfinchen, und Leibniz-Rechenzentrum der Bay. Akademie der Wissenschaften, Mfinchen) DurchstrSmt man Segmente des proximalen Tubulus der Rattenniere mit GleichgewichtslSsung, die steigende Glucosekonzentrationen enthalt, so finder man eine nicht proportionale Zunahme des unidirektionalen Glucoseauswartsflusses, die sieh in einer Vergr6Berung der Halbwerts1/~nge ausdriickt. Zu Glueosekonzentrationen yon 1,0, 7,0, 20,0 und 30,0raM/1 gehSren Halbwertslgngen yon 0,480, 1,040, 1,800 und 2,200 ram. Gleichzeitig /~ndern sich dabei die Kurvenverl/iufe im Sinne einer Abflachung der zuni~chst exponentiellen Charakteristik des Konzentrationsprofils bei 1,0 raM/1 Glucose im Perfusat. Unter Phloridzinhemmung dagegen mit 10 -4 M/1 zeigt die Restpermeation eine eindeutige Proportionalkinetik bei variierter Glucosekonzentration.
Referate
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Diese Befunde stehen in ~lbereinstimmung mit der Annahme yon 2 Transpor~wegen der Glucose am proximalen Nierentubulus [2]. Sie ermSgliehen ferner under Zugrundelegung der Erhaltungss~tze fiir mbul~re Transportprobleme[1] die Aufstellung einer Transportgleiehung fiir den unidirek~ionalen Glueoseauswartstransport. Die fil der Gleichung enthal~enen Konstanten kSnnen dureh Aufsuchen des Minimums der mittleren quadratischen Abweichung der Transpor~funktion bestimm~ werden. Zur Bereehnung der Konzentrationsprofile unter freiem Flul3 ist dann noch zus~tzlich der Einw~rtstransport zu beriieksiehtigen. Literatur 1. Fuchs, G.: Biomotr. Z. 11, 1 (1969). 2. L6schke, K., Baumann, K.: Pflfigers Arch. 805, 139 (1969).
Dr. It. yon Baeyer Physiologisches Institut der Universit~t Miinchen ]9-8000 ~iinchen 15, Pettenkoferstr. 12
98. Untersuehungen zum tubul~iren Harnstofftransport an Batten mit heredit~irem, hypophys~rem Diabetes Insipidus Tubular Transport of Urea in Rats with Hereditary Hypothalamie Diabetes Insipidus JOPFICH, 1~. (Physiologisches Institut, Miinchen)
In Mikropunktionsuntersuchungen wurde die *ubul~re Behandlung yon I-Iarnstoff unter excessiver Wasserdiurese untersucht. Als Versuehstiere dien~en Ratten mit hypophysi~rem Diabetes Insipidus, da bei ihnen sich Wasserdiuresen mit U/P-Inulin-Werten um 10 und Uosmol-Werten um 65 mosmo]/1 in Narkose erzeugen lassen, ohne dab die glomerul~re l~iltrationsra~e absink~. Unter diesen Bedingungen betrag~ am Ende des proximalen Tubulus das prozentuale Itarns~offload 550/0. I m distalen Tubulus erscheinen 490/0 und im Endurin 47~ Unter zus~tzlieher osmotiseher Diurese (U/P-Inulin des Endharnes um 5) finden sieh am Ende des proximalen Tubulus noeh 800/0 des Harnstoffloads, yon denen dann aueh im weiteren Verlauf des Nephrons keine nennenswerten Mengen mehr resorbiert werden. I)ie Ergebnisse lassen erkennen, dai~ in excessiver Diurese das sps proxim~le Harns~offload nahezu quantitativ im Endurin erscheint. I m distalen Tubulus finder also bei fehlender Wasserresorption keine nennenswerte Harnstoffresorption mehr start. Dr. reed. R. Joppich Physiologisches Insti~ut der Universit~it D-8000 1VItinchen15, Pettenkoferstr. 12 6*
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99. Wird die ATPase-Aktivit~it in Plasmazellmembranen (PMF) der Rattenniere dutch die extracellul~ire Na-Konzentration reguliert ? Is the ATPase Activity in Plasma Cell Membranes (PMF) of the Rat Kidney Regulated by Extracellular Na-Concentration ? EB~L, H., L w ~ I T Z , W., F~o~sr, P., unter technischer Assistenz yon B~OGGV,MA~N, U. (Institut fiir Klinisehe Physiologic, Klinikum Steglitz, Berlin) Bisher ist bekannt, dab in der Niere yon adrenalektomierten R a t t e n (Nap = 128 mval/1) die ATPase-Aktiviti~t in der PMF ansteigt [1]. Jetz~ wurden in der PMF yon chronisch koehsalzreich ern~hrten R a t t e n (Nap ~ 165 royal/l) folgende EnzymaktivitKten gemessen: Spezifische Aktivitg$ (~mol P/rag Protein 9h)
~lg-ATPase ~gNaK-ATPase ~aK-ATPase Mg-Acetylphosphatase MgK-Acetylphosphatase K-Acetylphosphatase 5~-Nucleotidase
Kontrolle
n
Ha-reich
n
6,5 • 0,5 36,5 ~ 1,7 30,0 • 1,3 19,3 ~ 2,3 36,9 i 3,2 17,6 :j: 2,1 5,5 ~: 0,2
9 9 9 12 12 12 12
9,1 -~ 0,8 60,4 • 2,2 51,3 =~ 2,3 26,7 ~- 2,6 46,7 • 4,0 19,1 4- 3,0 5,3 :J: 0,3
9 9 9 12 12 12 9
Bei Gabe yon Aetinomycin D (7,5 f~g/100 g, 1 • pro die) fiber 7 Tage war die typische Aktivits der ATPase in der PMF koehsalzreich ernghrter R a t t e n erhalten. GrSBere Dosen (100 ~g/100 g, 1 • ) hatten naeh 24 Std ebenfalls keinen Einflug auf die erhShte ATPase-Aktivits Dagegen verhinderte die Gabe yon Aldosteron (2,5 ~g/100 g, 2 • in 24 Std) fiber 7 Tage den Na-abh~ngigen Aktiviti~tsanstieg der ATPase. -Kinetisehe Untersuchungen ergaben nach kochsalzreieher Ern~hrung einen Anstieg yon Vmax bei unvergndertem Km und gleiehbleibendem Hill-Koeffizienten. -- Naeh diesen Ergebnissen wird die ATPase-Aktiviti~t der PMF im Untersehied zur mikrosomalen ATPase [2] nieht dureh die extraeelluli~re Nva-Konzentration reguliert.
Literatur 1. Ebel, H., De Santo, N. G., Hierholzer, K. : Pfiiigers Arch. ges. Physiol. 800, R 28 (1968). 2. Jorgensen, P. L. : Biochim. biophys. Acta (Amst.) 151, 212 (1968). Dr. H. Ebel Institut ftir Klinische Physiologie, Klinikum Steglitz D-1000 Berlin 45, Hindenburgdamm 30
Referate
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100. 5Ta-Resorption in der isoliert perfundierten Rattenniere (Abh~ngigkeit yon Substratangebot und Na-Load)
Na-Reabsorption in the Isolated Peffused Rat Kidney (Dependency on Substrates and Na-Load) SOHUREK, H. J., LOHFERT, H., ttIEXHOLZE~, K., mi~5 techniseher Assistenz yon CHAI~LOT~V,MiYLL~I~-Svv~ (Institut fiir Klinische Physiologic, Klinikum Steglitz, Berlin) Ziel war, fiir die Na-Resorption m6glichst optimale Bedingungen zu fmden. Die rechte Niere wurde immobilisiert und in situ fiber eine in die Mesenterialar~;erie eingebundene Glaskanfile im offenen System perfundiert [1,2]. Bei Verwendung sferiler Elektroly~-Its (mit Zusatz yon tIarnstoff, ADH, Inulin ~- Substrat) erzielten wir fiber > 2 Std sta$ion~re Perfusionsbedingungen (S~romst/@ke ca. 10, GFR ca. 0,5 ml/min 9g Niere). Absolute und Prozent-Na-Resorption nahmen zeitabh/~ngig ab. Parallel dazu stieg der Urin Na/K-Quotient fiber 1,0 an. Tabelle Subs~ratkonzentration Perfusionsim Perfusat druck (re.M/l) (mm Hg) I Glucose Ia Glucose
Versuchsdauer (rain)
Namtr.
~ NaResorption
(~vat/min. g)
4 4
80 65
40-- 50 90--100
68 39
82,1 89,8
II Glucose 20 IIa Glucose 20
80 65
40-- 50 90--100
57 27
95,2 96,3
80
40-- 50
65
96,3
65
90--100
33
95,7
III
Glucose 4 Acetate 25 IIIa Acetate 4 Acetate 25
Die Tabelle zeigt, dab die Prozent-Na-Resorption bei vergleiehbarem Na-Load yore Substratangebot abh/~ngt und bei gleichem Subs~ratangebot nach Senkung des Na-Load (Erniedrigung des Perfusions(h~uckes) wieder ans~eig~. Auch Senkung der [Na]Perfusat yon 145 auf 125 m~q/1 fiihr~e zur Steigerung der Prozent-Resorption auf 90O/o naeh 90 rain Versuchdauer. Literatur
1. Nishiitsutsuji-Uwo, g. M., Ross, B. D., Krebs, H. A. : Biochem. J. 103, 852 (1967). 2. Weiss, C., Passow, H., Rothstein, A.: Anmr. J. Physiol. 196, 1115 (1959). Dr. If. J. Schurek, can& reed. It. Lohfert, Prof. Dr. K. Hierholzer .$nstitut ffir Klinische Physiologie, Klinikum Steglitz der lq'reienUniversit~t Berlin D-1000 Berlin 45, ttindenburgdamm 30
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101. Konzcntrations- und Verdiinnungsf~ihigkeit der ,,geMammerten" und dcr unberiihrten Niere bei Ratten mit experimentellcm Hoehdruck
Concentrating and Diluting Ability of the "Clamped" and of the Untouched Kidney in Rats with Experimental Renal Hypertension
KI~AMER,P., OCHWADT,B. (Max-Planck-Institut ffir experimentelle Medizin, Abteilung Physiologic, GS~tingen) Dutch Einlegen yon Dauerkathetern in die operativ ge~eilte Harnblase wurde an der unnarkotisierten Ra~te mit einseitig stenosierter Nierenarterie der H a m beider Nieren fiber langere Zeit getrennt aufgefangen. 36 Std nach Trinkwasserentzng und dauernder subcutaner Zufuhr yon 2 mU/kg/min Lysin-Vasopressin in 0,003 ml wurde eine maximale Osmolaliti~t von 2030 ~: 300 mosm/1 im Urin der geklammerten nnd yon 1830 :~ 270 mosm/1 im Urin der nngeklammerten l~iere beobachtet. Nach intraduodenaler Wasserzufuhr (6--12ml/Std) fiel U/Posm im Urin der geklammerten Niere auf 0,3 -4- 0,1 und im Urin der ungeklammer~en Niere auf 0,25 :L 0,07. Dieser Unterschied zwischen den beiden Nieren beruht im wesentlichen anf einer unterschiedliehen fraktionellen Wasserresorption. Inulin- und PAH-Clearance waren, bezogen auf das Nierengewich~, nur wahrend s~arkster Antidiurese auf der geklammerten Seite niedriger. Die osmolare Clearance war sowohl in Wasserdiurese wie in Antidiurese in der ungeklammerten I~iere hSher als in der geklammerten Niere. Das gleiche gilt ffir die Na+-Konzentration im t t a r n und fiir CH2o (in Wasserdiurese) und ffir THee (in Antidiurese). -- Die Ergebnisse weisen auf eine untersehiedliche Wasserand Na+-Resorption in der Henleschen Schleffe der beiden I~ieren hin und stehen im Einklang mit den frfiheren Ergebnissen yon Mikropunktionsversuchen (Lowitz, Stumpe u. Ochwadt).
Literatur Lowitz, H.-D., Stumpe, K. 0., 0chwad~, B.: Pfliigers Arch. 304, 322 (1968). Dr. P. Kramer Max-Planck-Institut ffir experimentelle Medizin, Abteilung Physiologie D-3400 GSttingen, Hermann Rein-Str. 3 102. A 5Tatriuretic Factor in Human Urinary Extracts
Ein natriuretischcr Faktor in Urinextrakten yon Menschen WALDECK, F., LAA~, H. (Biologisehe Forsehung der Fa. C. tt. Boehringer Sohn, Ingelheim und I. Medizinisehe Klinik, Mainz) To clarify the question, whether a natrinretie factor is present in the urine of hydrated men, 20 samples were collected and the extracts were pre-
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pared similar to Little's procedure (1955). These extracts proved to yield a diuretic effect after i.v. injection in normally fed rats as well as in rats which were on a Na--deficient diet for a period of 3 weeks. The individual extracts, as well as a pool of these extracts, caused a natriuresis, which, during a test period of 6 hours, was up to six times as much as t h a t of the controls. The excretion of potassium and the clearance of free water nearly remained constant. Using ~g-amounts/100 g rat dose-effect curves could be established. According to Krfick's results (1967) after higher doses a decrease in effect was observed. Corresponding extracts of normal day urine showed no activity in preliminary trials, although extracts of morning urine and those of urine taken after oral administration of NaC1 (0.05 g/kg) proved effective. First attempts to clarify the mechanism of the chemically unknown substance(s) have shown t h a t probably neither a protein or a steroid are involved. Moreover, the action is unlikely to be due to a bradykinin-, an oxy~ocin- or a prostaglandin (E1)-effect or to an aldosterone antagonism.
References Kriick, F.: Klin. Wsehr. 45, 30 (1967). Little, J. 3/[.: Amer. J. Physiol. 180, 173 (1955). Priv.-Doz. Dr. reed. F. Waldeck c/o C. H. Boehringer Sohn D-6507 Ingelheim am Rhein Dr. reed. It. Laaff I. ~edizinisehe Klinik der Universitgt 1)-6500 Mainz
103. Diuretic Effect of a Human Urinary Extract in the Dog Zur Diuresesteigerung eines Harnextraktes yon Menschen am Hund L ~ F , H., W~mDEOK, F. (Aus der I. Medizinischen Klinik Mainz und der Biologischen Forschung der Fa. C. H. Boehringer Sohn, Ingelheim) We were interested as to whether the evident natriuretic effect, observed in rats, of a non dialysable urinary extract (obtained from hydrated humans), can also be observed in dogs and whether various parameters of the renal function are influenced. I n pentobarbital-anaesthetized animals the following parameters were measured: the urinary output; the Na +- and K+-excretion; the clearance of exogenic administered ereatinine; the clearance of free water; the blood perfusion of one kidney (using an electromagnetic flowmeter) and the blood-pressure (using a S t a t h a m strain gauge). The i.v. injection of 10--20 ~g/kg of the extract
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led, after a latency period of 30--50 min to an increase in diuresis, which was 2 - - 6 times greater than t h a t of the initial value, reaching a m a x i m u m aiter about 70 rain and had decreased after further 80--100 rain. At the same time the renal blood flow increased by 20-- 60 ~ while the blood pressure and the ereatinine-elearanee remained almost constant. The increase in diuresis was accompanied by a proportionally lower output. of sodium and potassium. The initial negative values of the free-waterclearance, were distinctly less negative when the extract became effective, and in numerous trials even positive values were obtained. F r o m these results a decrease of the osmotic gradient in the renal medulla can be supposed. To clarify if this is due to an increase in the medullary blood flow, the PAH-extraction was measured in additional trials. I n these studies a tendency of increasing medullary blood flow was observed. Priv.-Doz. Dr. reed. F. Waldeck c/o C. H. Boehringer Sohn D-6507 Ingelheim am Rhein Dr. reed. H. Laaff I. ~edizinische Klinik der Universiti~t D-6500 Mainz
104. Die Wirkung yon Lateralstriimen dureh die Frosehhaut The Effect of Lateral Currents through Frog Skin KARG~, W. (Physiologisehes Institut, Boehum) Eine Frosch- oder Kr6tenhaut, die genfigend groBfl/ichig abpr~pariert ist, kann zwischen die beiden Halbzellen einer DflTusionskammer nach Ussing und Zerahn in der Weise montiert werden, dab noeh zwei seitliche H a u t l a p p e n rechts und links an der zusammengesetzten MeBkammer herunterh~ngen. L~Bt m a n diese beiden H a u t l a p p e n jeweils in mit Ringerl6sung geffillte und mit Elektroden versehene Gef/~Be eintauchen, so 1/iBt sieh fiber beide lateralen Elektroden (z.B Ag/AgC1-St/~be) dutch die H a u t l a p p e n ein Gleich- oder Wechselstrom schieken, der seinerseits mit dem Hautpotential U = (~geI)idermal--09corial) Sowle mit dem Xurzschlul~strom I s interferiert. Durch externe Stromkreisschaltungen k6nnen ferner die Teilspannungen U 1 = @epidermal--~lateral)und U s ~-- @lateral-~eorial) dutch bestimmte Stromwerte mit Hilfe eines Gleiehstromkonstanters separat zu Null gemacht werden, wodurch Aussagen fiber die zugeh6rigen Widerst/~nde R 1 und/~2 resultieren. Prof. Dr. W. Karger Institut fiir Physiologie der Ruhr-Universit/~$ D-4630 Bochum, Friederikastr. 11
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105. Der Einflu~ yon 0uabain auf den Natrinmtransport der isolierten Frosehhaut Influence of 0uabain on Sodium Transport of Frog Skin DS~G~, A., NAG]~, W. (Physiologisches Institut, Mfinchen) In Fortsetzung unserer Untersuehungen fiber den Natriumtransport an der isolierten Itaut yon Rana esculenta wurden folgende Untersuehungen zur Wirkung yon Ouabain (10 -4 M/I) durehgeffihrt: 1. Intraeellulares Natrium a) Das gesamte austausehbare Natrium steigt innerhalb yon 100 rain um ca. 40 meq/kg Zellwasser an. b) Das epithelseitig austauschbare Natrinm (Transportnatrium) bleibt unveri~nderr c) Das eoriumseitig austauschbare Natrinm verhi~lt sich wie das gesamte austausehbare. Die intracellulare KaHumkonzentration fallt in allen Fallen am den gleichen Betrag ab, wie die intracellulare Natrinmkonzentration zunimmt. 2. ~ Na-Fluxe a) Die Zeitkonstante des Flux-build-up yon Epithel zu Corium ist unter Ouabain kleiner als in tier Kontrolle. b) Der NettonatrinmfluB is$ gleich dem SCC in den Ouabain-steady statePerioden. c) Der unidireetionale Influx erreicht das steady state naeh Ouabain. applikation in gleieher Zeit wie der SCC. Nach unseren Untersuehungen scheint, wie an der I~.5tenblase [1], primar eine Hemmung des aktlven NatriumSransportmeehanismus in allen Kompartmenten vorzuliegen. Literatur 1. Herrera, F. C. : J. gen. Physiol. 51, 261 (1968). Dr. Adolf DSrge, Dr. Wolfram Nagel Physiologisches Institut der Universiti~t Miinehen D-8000 ~finchen 15, Pettenkoferstr. 12
106. Naehweis einer Kationen-spezifisehen Bindungsstelle an der (Na+ -~ K+)-stimulierten ATPase Demonstration of a Cation-Specific Binding Site in (Na + -~ K +).Activated ATPase Sc~oNw~, W., SOH~n)T, H. (Physiologisch-chemisches Institut, GSttingen) Eine membrangebundene (Na + ~- K+).stimulierte ATPase ist ein Teil der in den Zellmembranen lokalisierten Na+, K+-Pumpe [2]. Die In~ktivie-
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rung dieses Enzymes durch Dieyclohexylcarbodiimid (DCCD), einem Reagens anf Carboxyls~uregruppen, kann durch die Gegenwart yon ATP oder einwertigen Kationen verhindert werden [1]. Die relativen Schutzeffekte der Kationen bei einer Konzentration yon 60 mM gegen die Inaktivierung der (Na + ~- K+)-stimnlierten ATPase durch DCCD sind bei p H 7,95 ~ a + ~ K + ~ Rb + ~ Cs + ~ L i + u n d b e i p H 5,1 Cs + ~ Rb + ~ K + Na+ ~ Li+. Die ffir eine halbmaximale Schutzwirkung notwendige Kationenkonzentration liegt bei allen pH-Werten bei 10 raM. Eine ~nde. rung des Na+/K+-Quotienten in Abhi~ngigkeit yore pH-Wert konnte nieht nur bei der Untersuchung der Schutzwirkung yon Kationen gegen die Inaktivierung durch DCCD gefunden werden, sic land sich auch bei der Un~ersuchung der enzymatischen Aktivit~t der (Na+ ~-K+)-stimulier~en ATPase. Es wird angenommen, dab eine w~hrend der ATPhydrolyse lokal auftretende Verschiebung des pIt-Wertes fiir die ~nderung der Kationenspezifiti~t des Carriers der Na +, K+-Pumpe veranr wortlich ist. Literatur 1. Schoner, W., Schmidt, It.: FEBS-Letters 5, 285 (1969). 2. Skou, J. C. : Physiol. Rev. 45, 596 (1965). Dr. W. Schoner, H. Schmid~ Physiologisch-chemisches Institut der UniversitEt D-3400 G6ttingen, Humboldtallee 7
107. Vergleiehcndc Mcssungen der Nierendurchblutung mit der ArgonMethode und dem Druekdifferenzverfahrcn Comparison of Renal Blood Flow as Measured by Argon Technique and by Pressure Difference Principle TAUCHERT, 1~., COTT, L., HEISS, W., H]~NSEL, I., •ETTLER, D., BRETSC~N~D~R, H. J. (Physiologisehes Institu~, Lehrstuhl I, GSttingen) Zahlreiehe Fragen der Pathophysiologie und Therapie der NierendurchblutungsstSrungen lassen sich nut mit DurehblutungsmeSmethoden untersuehen, die keine schwerwiegenden Eingriffe erfordern und ohne Risiko wiederholt anwendbar sind. Die Argon-Fremdgasmethode hat ihre gnte Eignung ffir Coronardurchblutungsmessungen im Tierexperimen~ und an fiber 100 Patienten bewiesen. -- Zur Vorbereitnng k]inischer Nierendurchblutungsmessungen wurden an Hunden simultane Messungen der Nierendurchblutung mi% der Argon-Methode und dem Drnckdifferenzkatheter nach Bre~schneider durchgefiihrt. Letzterer wurde von der V. femoralis aus in die Nierenvene eingelegt und diente auch zur Entnahme der nierenvenSsen Blutproben. -- Gleichzeitig mit der schlag-
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artigen Umstellung der Raumluf~beatmung auf das Argon-Sauerstoffgemisch (79 ~ Ar, 21 ~ 02) begarm die simultane E n t n a h m e der arteriellen und nierenvenSsen Blutproben; die Aufsgttigung wurde naeh 4 bis 5 rain abgebroehen. - - Bei der Bereehnung der Ergebnisse wurde das spezifisehe Gewieht des Nierengewebes mit 1,05 g/ml angesetzt, der Argon-Verteilungskoeffizient Niere-Blut mit 1,1. Es ergab sieh fiir einen Durehblutungsbereieh zwisehen 100 und ca. 500 ml/min 9 100 g eine gute l~bereinstimmung zwisehen den Werten der Argon-Methode und des Druekdifferenzverfahrens. - - Die Argon-Methode ermSglicht keine Differenzierung zwischen Rinden- und Markdurehblutung der Niere.
Literatur 1. Bre~scbneider, H. J. : Langcnbecks Arch. klin. Chit. 298, 774 (1961). 2. -- Cott, L., Hilgert, G., Probs~, R., Rau, G.: Verh. dtsch. Ges. Kreisl.-Forsch. 3~, 267 (1966). 3. Cott, L., Tauchert, M., Bretschneider, tI. J. : Pflfigers Arch. 312, R 12 (1969). 4. Kochsiek, K., Cott, L., Tauchert, IV[., Neubaur, J.: Verh. dtsch. Ges. KreislForsch. 36, (1970) (ira Druck). 5. Verb. dtsch. Ges. inn. 2Vled. 76, (ira Druck )(1970). 6. Rau, G. : Arch. Kreisl.-Forsch. 38, 322 (1969). 7. -- Tauchert, M., Brfickner, J. B., Eberlein, It. J., Bretschneider, H. J.: Verb. dtsch. Ges. Kreis].-Forsch. 34, 385 (1968). 8. Tauchcrt, 3{, Cott, L., Reploh, I-L D., Strauer, B.E., Bretschneider, H. J.: Pflfigers Arch. 812, R 13 (1969). Dr. IV[.Tauchert, Dr. L. Cott, Dr. W. tIeiss, Dr. I. Hensel, Dr. D. Kettler, I)r. J. Martel und Prof. Dr. H. J. Bretsctmeider Physiologisches Institut der Universitgt, Lehrstuhl I D-3400 GSttingen, ttumboldtallee 7
108. Systematischer Fehler und Zufallsstrcuung der Fremdgasmethode mit Argon Systematic and Random Error of the Inert Gas Method Using Argon COTT, L., TAUCHERT, M., BRETSCItNEIDER, H. J. (Physiologisches Instirut, Lehrstuhl I, GSttingen) Bei der Kety-Schmidt-Methode erfolgte die Messung yon Organdurchblutungen nach dem indirekten Fieksehen Prinzip. Die Inertgaskonzentration des Organs wird hierbei indirekt tiber die organven6se Konzentration und den Gewebe-Blut-Verteflungskoeffizienten flit das jeweilige Organ und Fremdgas bestimmt. Ffir ein bestimmtes Fremdgas n i m m t mit Verl~ngerung der Aufsi~ttigungszeit die berechnete DurchfluBgrSBe ab. Die organvenSse Inertgaskonzentration erreicht zwar die arterielle u m so raseher, je gr6Ber die Durehblutung ist; die Differenz zwisehen Organ- und organvenSser Fremdgaskonzentration durehl~uft aber ein
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Referate
Maximum, das sich mit Zunahme der Durchblutung vergr6Bert. Mit Argon erreieht die Organkonzentration 5 rain naeh Aufs~ttigungsbeginn bei i 0 0 ml/min. 100 g Myokarddurehblutung 98~ der organvenSsen Inertgaskonzentration. Die erreehneten Durchblutungsgr6Ben liegen demnach unter diesen Bedingungen 2 ~ fiber den echten Werten. Bei 300 ml/ rain 9 100 g und gleicher Aufsiittigungszeit betr/igt die Abweichung 5 ~ Der Zufallsfehler der 1Viethode umfaBt Entnahme- und gaschromatographischen Analysenfehler. E r betr/~gt bei punktueller Entnahmeteehnik in einem Bereieh yon 100 ml/min 9 100 g etwa =k 5~ und nimmt proportional zur Verminderung der arterio-organven6sen Konzentrationsdifferenz mit h6herer Durehblutung zu. Literatur Bretschneider, H. J.: In A. Fleckenstein (Hrsg.): Kreislaufmessungen, S. 295. ~finchen: Werk-Verl. 1964. -- Cott, L., Hilgert, G., Probst, R., Rau, G.: Verh. dtsch. Ges. Kreisl.-Forseh. 82, 267 (1966). Cott, L., Taucher~, M., Bretschneider, t{. J. : Pfliigers Arch. 812, 1%12 (1969). Lassen, Iq. A., Klee, A. : Circular. Res. 16, 26 (1965). Renner, E., Edel, H., Riecker, G., Gm'land, H., Anastasakis, S,, Buchborn, E.: Verh. dtseh. Ges. inn. Med. 68, 698 (1963). Sapirstein, L. A., Ogden, E. : Circular. l~es. 4, 245 (1956).
Dr. L. Cott, Dr. ~. Taucher~, Prof. Dr. I-I. J. Bretsehneider Physiologisches Institut der Universiti% Lehrstuhl I D-3400 GSttingen, Humboldtallee 7 109. Einflug von Bicarbonat-CO:- und Glycodiazinpuffer auI die Sekretion im Katzenpankreas The Action o[ Bicarbonate-C0 2- and Glycodiazinebuffer on Secretion in the Cat Pancreas
SCHULZ, I., STI~OV]~R, F., ]6][ASrI~IK,B., U LLRICH, K. J. (Max-Planck-Institnt ffir Biophysik, Frankfurt a. M.) In vorhergehenden Untersuehungen [I] hatten wit gezeigt, dab im isoliert perfundierten Bankreas Sulfamerazin den Biearbonatpuffer ersetzen kann und die Sekretionsrate des Sulfamerazins allein yon der Konzentration seiner undissoziierten Komponente (AI-I) abhangt. In weiteren Untersuehungen haben wir nun die Abh~ngigkeit der Biearbonatausseheidung yon versehiedenen CO~-I)rueken und HCO~-Konzentrationen im Perfusat untersueht. In neun Versuehen, in denen bei konstanter Biearbonatkonzentration die CO~-I)rueke erhSht wurden, trat nur 3real eine vermehrte ttCO~-Konzentration und -ausseheidung im Sekret auf, 6 Versuehe zeigten keinen eindeutigen Effekt. Bei Erh6hung der FiCO~-Konzentration (~co~ = konstant) stieg die HCO~-Ausseheidung in allen
Referate
1%93
4 Versuehen an. In 6 Versuehen mit Glyeodiacin (Redul@) nahm die Ausscheidungsrate des Puffers im Sekret ~hnlich wie bei den Bicarbonatversuchen mit steigender Gesamtpuffer- bzw. Anionenkouzentration zu. Abweichend yon den fibrigen Befunden wurde abet auch eine Zunahme der Sekretionsrate mit steigendem pH-Wert beobachtet. Die Befunde lassen sieh so deuten, dal3 bei der Puffersekretion eine H+/ O H - Ionentrennung vermutlich an der luminalen Zellseite eintritt. Je naeh Permeationsf/~higkeit und Konzentration der Puffer im Perfusat kann sowohl die undissoziierte Pufferform (z. B. AH des Sulfamerazins oder COs) als ~ueh die dissozfierte Form (z. B. Biearbouat- oder Redulanionen) transportbegrenzend sein. Literatur 1. Schulz, I., Goldmann, F., Ullrich, K. J. : Pflfigers Arch. 316, 1%48 (1970).
Anschrfft der Verfasser: l~x-Planck-Institut fiir Biophysik D-6000 Frankfurt a. 1~., Kennedyallee 70
110. Actinomycin D als Antagonist dcr Aldosteronwirkung am Speicheldriisengang Actinomycin D as an Antagonist to kldosterone in Salivary Duct Epithelium KzcAv~, H., G~vBv,~, W. D., Nowzo~ov~, B. (Max-Planck-Institu~ ffir Biophysik, Frankfurt a. M.) Um die Wirkung yon Aldosteron auf den]bransepithelialen Elektrolyttransport zu erfassen, wurde entweder einem aldosteronverarmten Tier Aldosteron zugegeben, oder bei vorhandenem Aldosteron versucht, seine Wirkung spezifisch zu bloekieren. Diese Blockade ist dutch Actinomycin D m6glieh [2]. Nachdem wit in vorausgehenden Untersuehungen [1] gezeigt haben, dab Aldosteron am Speieheldrfisengang deutlioh auf den aktiven Natriumtransport und nur in geringem MaB auf den aktiven KaHumtransport wirk~, haben wir R a t t e n 200 9g/kg Aetinomycin D verabreieht. T~belle
CNa ~Ox
vor Actinomycin D
nach Actinomycin D
37,5 ~' 1,2 28,1 d= 2,4
30,4 -4- 1,6 27,3 d= 2,6
(nEq/rain. G~ng); Mittelw. ~: SE
n~ 7 Perfusionsrate 1 ~l/min (Tyrode)
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Refer~te
Wie die Tabelle zeigt, wlrd dutch Actinomyein D nnr der aktive Natriumtransport gehemmt (T < 0,001). Der aktive Kaliumtransport bleibt unbeeinflul3t. Wir nehmen aufgrund dieser Ergebnisse an, dal~ die unter Aldosteronmangel beobaehtete geringe Senkung des aktiven Kaliumtransportes sekund~rer i~atur ist. Wahrend dureh Aldosteron der spezifische Wandwiderstand des Driisengangepithels vermindert wird, was dem gleichzeitigen Anstieg des KurzschluI~stromes zugrundeliegt, wird nach Actinomycin D-Gabe der spezifischen Wandwiderstand erhSht, d.h. der Aldosteroneffekt wird beseitigt. Literatur 1. Gruber, W. D., Knauf, H., FrSmter, E. : Pfliigers Arch. 812, R 91 (1969). 2. Wiederholt, 1~. : Pfliigers Arch. ges. Physiol. 292, 334 (1968). Anschrift der Verfasser: Max-Planck-Institu~ ffir Biophysik D-6000 Frankfurt a. M., Kennedy~llee 70
111. Untersuchungen zum Glueosetransport durch die isolierte Meersehwcinchenplaeenta Investigations on Transport of Glucose through the Isolated Placenta of the Guinea Pig SCHRSDER, 1=[., LEICItTWEISS, H.-P. (Universitats-Frauenklinik Hamburg, Abteilung fiir experimentelle Medizin, Hamburg) Iso]ier~e Meerschweinehenplacenten wurden mit eincr h~maccelhaltigen, kolloidosmotiseh isotonen N~ihrlSsung yon der maternen und fetalen Seite perfundiert. Die Untersuchung des m~terno-fetalen und feto-maternalen Glueosetransportes zeigte folgende Ergebnisse: 1. Mit steigenden Perfusionsstromsts beider Seiten nimmt der Glueosetransport zu. 2. Bei konstanten Perfusionsstromst~rken ist die GrS•e des Glucosetransportes yon den arteriellen I~onzentrationsgradienten linear abh~ngig. Bei einem mittleren DurehfluB (ca. 2,5 ml 9min -1 9g-l) betragt die transportierte Glucosemenge 0,01 mg Glucose-m in -1 .g-1 Placenta bei 1 mg-~ Glucosekonzentrationsdifferenz. Diese Menge ist in maternofetaler und feto-maternaler Riehtung gleich groB. Uberschlagsrechnungen zeigen, dab bei einem materno-fetalen Konzentrationsgradieuten yon ca. 25--35 mg-~ die diffundierte Glucosemenge dem Bedarf des Feten entsprieht.
Referate
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3.25 ~ der MeBwerte ergeben eine hShere venSse Glucosekonzentration auf der Empf/ingerseite als auf der ven6sen Seite des Gebers. Dieser ,Konzen~rierungscffekt" 1/i$t sich durch ein zumindest teflweise ausgebildetes Gegenstromsystem erkl/iren, dcssen morphologisehes Substrat yon Kaufmann (1969) nachgewiesen wurde. Literatur
Folk.art, G. R., Dancis, J., 1V][oney,W. L. : Amer. J. Obstet. Gynec. 80, 221 (1960). Kaufmann, P. : Z. Anat. Entwickl.-Gesch. 129, 83 (1969). Anschrift der Verfasser: Universitgts-Frauenklinik, Abteilung fiir experimentelle Medizin D-2000 Hamburg 20, ~artinistr. 52
112. Passiver Glucoseflull am Froschjcjunum in vitro: Effekt osmotischer Wasserfliisse und verschiedener Inkubationsmedien Passive Glucose Flux in Bullfrog Jejunum in Vitro: Effect of Osmotic Water Flow and Various Incubation Media
LOESC~IKE, K., HAtCE,D. K., CsXI(u T. Z. (Department of Pharmacology, University of Kentucky, Lexington, Ky., and Department of Medicine, State University of New York ar Buffalo, Buffalo, N.Y., U.S.A.) Frfiher war gezeigt worden, dab die osmotische Wasserpermeabflitgt des Froschjejunums asymmetrisch ist [1,2]. Der WasscrfluI~ ist gr5i3er yon mucosal (M) nach serosal (S) und fiihrt nur in dieser Richtung zu erweiterten Intercellul/irspalten. Jetzt wurde der Effekt richtungsverschiedenet osmotischer Wasserflfisse auf bidirektionale, passive (phlorrhizingehemmte) Fltisse radioaktiv markierter 3-Methyl-D-Glucose gepr/ift. Bei fehlendem Nettowasserflu$ ist die Glueoserpermeabilit/it symmetrisch (transmuraler Fluxquotient --~ 1). Bei Wasserflul~ yon M nach S besteht ein geringer solvent-drag-Effekt (Fluxquoticnt bis 1,7). Auff/illig ist ferner, dab hierbei die Glucosepermeabilit/it in beiden Richtungen erhSht ist. Dies wird auf die erweiterten Intereellul/irspalten zuriickgefiihrt bzw. auf eine gesteigerte Permeabflit/it der diesen lumenw/irts vorgeschalteten Zellmembranteile. Bei WasscrfluB von S nach M bleibt die Glucosepermeabilit/it dagegen so niedrig wie ohne Nettowasserflui~, ein solvent-dragEffekt fchlt oder isr minimal. M/i~ig hypertone sowie bestimmte isotone, nichtelektrolythaltige Inkubationsmedicn erhShen die Glueosepermeabifit/it zeitabh/ingig infolge progredienter Epithelabschilferung. ~[it Unterstiitzung des U.S. Public Health Service und der Deutschen Forschungsgemeinschaft.
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Referate
Literatur 1. Loeschke, K., Bentzel, C. J., Css T. Z.: Pfiiigers Arch. 312, R 47 (1969). 2. -- -- -- Amer. J. Physiol. (ira Druek). Dr. Klaus Loeschke II. Medizinische Klinik der Universit~t D-5000 KSln-3~erheim, Ostmerheimer Sir. 200
113. Ein neues Glucosetransportsystem im Hamstcrdfinndarm spezifiseh N r Glucose aus Disacchariden A l~ew Transportsystem in Hamster Small Intestine Specific for Glucose Released by Brush Border Enzymes
CASPARY, W. F., MALATHI, P., I~AMASWAIHY, K., CRANE, l~. K. (Department of Physiology, l~utgers Medical School, New Brunswick, New Jersey, USA) Als ,,Kinetic Advantage" bezelehneten wit die vorteilhafte strukturelle und funktionelle Organisa~ion yon Disaceharidasen und Transportearriern in der B a r s t e n s a u m m e m b r a n [1]. Als Grundlage dieses Ph/~nomens ist die Existenz eines zus/~tzliehen TransportsysSems far Glucose aus Disacchariden anzusehen. Glueoseaufnahme yon Hamsterdfinndarmsegmen~en in vitro ist maximal bei 30 mM Glucose und kann dutch hShere Glucosekonzen~rationen nieht gesteiger~ warden. Inkubiert m a n bei 30 mM D-Glucose zus/~tzlich mit Saccharose, Lactose, Maltose oder Trehalose, dann steigt dig Glucoseaufnahme u m mehr als 65 ~ d.h. unter Vmax-Bedingungen k o m m t es zu einer Addition des Transloortes yon freier Glucose und Glucose aus Disaeehariden. Galaktose und/~-Methyl-Glucosid hemmen die Aufnahme yon Glucose aus Saeeharose nieht-kompetitiv, ohne die Saceharoseaktivit/~t zu beeinflussen. Phlorrhizin wirkt in niedrigen Konzengrationen als kompetitiver H e m m e r (K~ = 5 9 10 .6 M), in hohen Konzentrationen nieht-kompetitiv (K~ = 10 -4 M) auf den Transport yon Glucose aus Saceharose. Unsafe Ergebnisse spreehen far die Existenz zweier untersehiedlicher Monosaccharidtransportsysteme : das eine transportiert n u t Glucose aus Disaechariden, das andere fibernimmt den Transport freier Glucose, die dutch l ~ e r w i e g e n der Hydrolasenaktivit/~t fiber die Transportkapazit/~t ffir Disaecharidsloaltprodukte in das Medium gelangt isg. Vorl/~ufige Untersuehungen deuten darauf hin, dab ~hnliehe Verh~ltnisse far die Resorption yon Dipeptiden und deren Spaltprodukte vorliegen. Diese Arbei~ wurde unters~iitzt dureh Grants yon NSF und NIH.
Referate
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Literatur Crane, R.K.: In: Warren, K. B.; Ed.: Symp. Intern. Soc. Cell Biol., Vol. 5, Intercellular Transport, pp. 71--102. New York-London: Academic Press 1966. Dr. W. F. Cas!aary
Abteilung f. Gastroenterolgie und Stoffwechselkrankheiten, IVied.Universit~tsklinik D-3400 GSttingen, l=[umboldtallee 1
114. Konzentrationsabh~ngigkeit Kr~tenblase
des PAH-Finsses in Frosehhaut und
Correlation between Concentration and Transport of PAH in Frog Skin and Toad Bladder
SCHNEIDER,W. (Physiologisehes Institut, Mfinchen) Wie frfiher beriehtet [1], ist die Permeabilit~t der H a u t yon Rana temporaria und R. esculenta ffir p-Aminohippurs~ure (PAH) yon der PAHKonzentration abh~ngig; dabei wurde die Permeabilit~t erreehnet aus den PAH-Flfissen, die in einer modifizierten Ussingkammer bei Isothermie unter Kurzschlu]bedingungen und kontinuierlichem Rfihren der epithel- und coriumseitigen LSsungen in ein PAH-freies Medium hinein erfolgten. Weitere Untersuchungen fiber diese Konzentrationsabh~ngigkeit ergaben folgende Ergebnisse: 1. Die Permeabflitgtskonstante verringert sich bei ErhShung von 0 auf ca. 1 mMol/1 etwa um den Faktor 10, bleibt dann bis 25 mMol/1 konstant. 2. Diese Selbsthemmung des PAH-Flusses ist nur auf der Seite mSglieh, yon wo aus der FluB erfolgt. Eine KonzentrationserhShung auf der Gegenseite bis zu 25 mMol/1 l~Bt den Flul~ unver~ndert. 3. Der permeationslimitierende Sehritt mul~ in der Membran und nieht in einem adh~renten Flfissigkeitsfilm liegen, da die ErhShung der Rfihrgeschwindigkeit auf das 4faehe die Permeation nieht beeinflu~t. 4. Die Aussagen (1.--3.) gelten aueh fiir die Blase yon bufo vulgaris. Die PAH-Permeationskonstante bei sehr kleinen Konzentrationsgradienten ist hier etwa 5mal grSSer als die der Frosehhaut unter gleiehen Bedingungen.
Literatur 1. Schneider, W., Deetjen, P. : Pflfigers Arch. 816, R 46 (1970). DipL-Phys. W. Schneider Physiologisches Institut der Universit~t l~finchen D-8000 Mfinehen, Pettenkoferstr. 12
7 Pfltlgers Arch. (Hcrbstta~mg 1970)
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115. Physiologische Tretbahn-Untersuchungen fiber das Bchaglichkeitsklima in Schuhen mit verschiedenen Oberbaumaterialien Physiological Measurements of the Micro-Climate in Shoes with Various Materials Carried out on a Treadmill
DIEBSCHLAG,W. (Institut ffir Arbeitsphysiologie der Technisehen ttoehsehule, Milnehen) 8 Schiller yon 19 Jahren gingen 90 min lang in etwa 300 Versuchen mit 5 km/Std horizontal auf einer Tretbahn. Wahrend dieser Geharbeit in Nylonsoeken und Halbsehuhen aus 3 versehiedenen Oberbaumaterialien wurde an 6 ausgewahlten Stellen jeweils der Temperaturverlauf auf der Ful~haut, im Schuhschaftmaterial und an dessen Au]enseite under sehr konstanten Bedingungen mit Miniatur-Thermoelementen registriert. Im medialen Fu~gewSlbe und dorsal im Bereich des Zehenansatzes wurden die relativen Luftfeuehtigkeiten zwischen Soeke und Schuh gemessen. AuBerdem wurde fortlaufend der Minu~enpuls erfal~t und daraus der Arbeitspuls zur Kontro]le der Leistung errechnet. Nach graphischer und statistischer Auswertung der ca. 400 000 Mel3werte liegt filr die gew~hlten Versuchsbedingungen folgendes Ergebnis vor: Im Lederschuh steigen die FuBhauttemperaturen nur wenig fiber den als optimal bekannten Wert yon 33--34~ und die relative Luftfeuehte ]iegt durehsehnittlich mit 65~ im Bereieh der subjektiv angegebenen Behaglichkeit. In den Schuhen mit synthetischen Oberteilen wurden signifikant hShere Temperaturen und Feuchten gefunden. Dipl.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. W. Diebschlag Institut f~' Arbeitsphysiologie, Technische Hochschule D-8000 ~[finchen 13, Barbarastr. 16 116. Der Einflufl maximaler Bclastung aui einige Blutparameter bei Trabrennpferden The Effect of Maximum Load upon Some Blood Constituents in Trotters KRZYWA~EK,H., SCHULZE,A. (Insti*ut ffir Veterinar-Physiologie, Freie Universit~t, Berlin) Bei Trabern wurden vor und nach regularen l~ennen im jugularven5sen Blur folgende Mel~gr5Ben bestimmt: pH, Standbiearbonat (St. bie.), Laetat, Freie Fe~ts~uren (F.F.S.), Sauerstoffs~ttigung (Sb), tt~matokrit (Itt), H~moglobin (Hb) und die 0smolaritat (Osm). Als Beispiel seien die Veranderungen bei einem Pferd angegeben (Ruhewerte in Kalmmern) : pH 7,08 (7,39); St. bic. 6,63 (21,07) reVal/l; Laetat 22,15 (0,51)reVal/l; F.F.S. 0,18 (0,25)mVal/1; Sb 81 (73,5)%; Ht 57,5 (42,5)% ; I t b 23 (17,2) g/100 ml; Osm 321 (284) mOsm/1.
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Auffallig ist die im Vergleich zum Mensehen niedrige Laetatkonzentration in Ruhe und ihre Steigerung auf das 40fache durch das Rennen. Dem entsprieht der starke Abfall des St. bie. und des pH-Wertes. Die Sauerstoffkapazitat des Blutes ist durch eine Entspeieherungs-Polyglobulie um ca. 350/o erhSht. Bei Lactaeidamien bis etwa 13 reVal/1 andert sieh der pH-Wert direkr proportional mit der Lactatkonzentration, wie es /~hnlich Keul c t a l . (1967) beim Menschen beschrieben haben. Bei extremer Belastung (Lactacidamien fiber 15 mVal/1) sinkt der pH-Wer~ jedoch starker ab, als naeh dieser Regression zu erwarten ware. Literatur Keul, J., Keppler, D., Doll, E. : Dtsch. reed. Wsehr. 92, 66 (1967). Dr. H. Krzywanek, Dr. A. Schulze InstiSu$ ffir Veterinar-Physiologie an der Freien Universit~b Berlin D-1000 Berlin 33, Koserstr. 20
117. MeBwcrte zum W~rmehaushalt bei Arbeit Experimental Data on Heat Exchange during Exercise B~HLI~G, K., BLEICHER~, A., GEBBERS, J. 0., ~ITZING, J., SCARP~ERI,~r ScA~P~I, S. (Physiologisches Institut, Hamburg) An 2 hoch~rainierten Probanden wurden fiber 250 Versuche bei Arbeit yon 0--30 kpm/s in variabler Umgebungstemperatur (0--40~ durchgeffihr~. Gemessen wurden Kernr Hauttemperatur an 10 MeGstellen, Atemminutenvolumen, 02-Verbrauch , C02-Abgabe , Herzfrequenz, Gewich~sverlust. Ergebnisse : 1. Die Kerntemperatur ist bei allen Leistungsstu~en klimaabhangig. 2. In einem mittleren Temperaturbereich, der sich mit wachsender Leistung zu kleineren Werten verschiebt, ist die Klimaabhangigkeit der Kerntemperatur mlr wenig ausgepragt. 3. Die mittlere Haut~emperaCur zeigt nur eine geringffigige Abhangigkeit yon der Leistung. 4. Der 02-Verbrauch in Ruhe is~ zwischen 28 und 40~ konstant. Jenseits dieser Temperaturen steigt die 02-Aufnahme an. Bei Arbeit verschiebr sich die untere Grenztemperatur nach k]eineren Werten. Bei Leistungen fiber 25 kpm/s ist sie in unseren Versuchen nieh~ mehr sicher nachweisbar. 5. Die Schwei~sekretion steig~ jenseits einer ffir jede Leistung eharakteristischen Raumtemperatur linear an. Die Steigung der Kurven ist zwischen 0 und 30 kpm/s yon der Leistung unabhangig. Dipl.-Phys. Klaus Behling Physiologisches Institut der Universita~ D-2000 Hamburg 20, Martinistr. 52 7*
1~ 100
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118. Zar Frage der thcrmischen Indifferenzzone bei kiirperlieher Arbeit A Contribution to the Problem of the Range of Indifference in Thermoregulation during Exercise BLEICHERT,A., BE1TLING,K., GEBB:ERS,J. 0., I~ITZING,J., SChRP]~RI,M., ScA~P~RI, S. (Physiologisches Institut, Hamburg) Nach den Ergebnissen yon Nielsen (1938) u.a. besteht fiir die Thermoregulation bei kSrperlieher Arbeit eine Indifferenzzone der Raumtemperatur. In dieser Zone, die nach unseren Ergebnissen (vgl. vorstehendes Referat) wesentlieh enger ist, als bisher angenommen wurde, besteht immer noch eine leichte Klimaabhangigkeit der Kerntemperatnr. Die Zeitverlaufe der Kerntemperatur erreiehen auch innerhalb der Indifferenzzone wahrend der Versuchszeit nicht immer ein Plateau. Dagegen stellen sich die Hauttemperaturen, die Schwefl~sekretion und die 02-Aufnahme innerhalb yon 2 Std in weiten Klimabereiehen auf konstante Werte ein. Anhand der Befunde werden die bestehenden Hypothesen zur Arbeitshyperthermie (vgl. I-Iammel, 1968; Nielsen, 1969) geprfift. Literatur
~Iammel, H. T. : Ann. Rev. Physiol. 80, 641--710 (1968). Nielsen, B.: Thermoregulation in rest and exercise. Acta physiol. Scand., Suppl. 823, 1--74 (1969). ~iclsen, M.: Scand. Arch. Physiol. 79, 193--230 (1938). Prof. Dr. A. Bleicher~ PhysiologischesInstitut der Universit~t Hamburg D-2000 Hamburg 20, ~artinistr. 52 119. Die Abh~ingigkeit der thermogenetischen Wirkung des Noradrenalin yon der K~rpergr~Be vcrschiedcner S~iuger Relationship between Thermogenetic Effect of Noradrenaline and Body Size of Different Mammals
HELDI~AIER,G. (Max-Planek-Institut fiir Verhaltensphysiologie, Seewiesen und Erling-Andechs) Zitterfreie W~rmebildung kann bei S~ugern durch die ealorigene Wirkung yon Na-Iniektionen nachgewiesen werden (Hsieh, Carlson u. Gray, 1957). Diese calorigene Wirkung ist stark dosisabh~ngig. Dosis-AntwortKurven yon NMRI-Maus und Goldhamster zeigten, dab bei jeder dieser beiden Arten eine andere NA-Dosis ffir die AuslSsung einer maximalen thermogenetischen Reaktion notwendig ist (NMRI-Maus 1,7 mg/kg s.c., Goldhamster 0,9 mg/kg s.c.). Ein interspezifischer Vergleich zwisehen zahlreichen Arten ergab eine negative logarithmisehe Beziehung zwischen dem KSrpergewicht und der NA-Dosis fiir maximale Reaktion (i.v. In-
Referate
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jektion) : NA (~g/kg 9rain) ----64,3 -- K G - ~ 45S; subcutane, intramuskuli~re a n d intraperitoneale Injektion : NA (mg/kg) : 6,6 - - K G - ~ 45s (KG ----KSrpergewicht in Gramm). Eine Pr/ifung der calorigenen Wirkung dieser NA-Dosis bei versehiedenen Arten fiihrte, gemessen an der Steigerung des O2-Verbrauchs (R~A), zu einer Reaktion, deren ttShe mit zunehmendem Gewicht des Versuchstieres abnimmt. Diese Abhi~ngigkeit der thermogenetischen W~rkung des NA l~13t sich mit der Formel RNA : 14 9 KG-~ al~ besehreiben. Literatur Hsieh, 2~. C. L., Carlson, L. D., Gray, G. : Amer. J. Physiol. 190, 247--251 (1957). Dr. Gerhard Heldmaier ~ax-Planck-Institut fiir Verhaltensphysiologie D-8131 Erling-Andechs
120. Verschiebung der Thermogenesesehwelle dureh Noradrenalin-Mikro~njektion in eine yon der thermosensitiven regio pr~ioptiea abgrenzbare, nieht thermosensitive Region des Hypothalamus Shift of Thermogenetie Threshold through Microinjeetion of Noradrenaline into a Non-Thermosensifive Hypothalamie Region Separable from the Thermosensitive Preoptie Region ZEIS~E~GER, E., B~t~CK, K. (Physiologisches Institut, Marburg a. d. Lahn) Mikroinjektion yon Noradrenalin (NA) in umschriebene Bezh'ke des vorderen H y p o t h a l a m u s yon jungen k/ilteadaptier~en Meerschweinchen versehiebt die Schwellen zur AuslSsung yon K/ilteabwehrmechanismen [3]. Die Frage, ob dieser NA-Effekt auf Beeinflussung yon pr~optischen thermosensitiven Strukturen [1], oder auf Stimulation yon postulierten thermoinsensitiven Referenzgeberzellen [2] beruht, wurde durch weitere Experimente, in denen beim gleichen Tier in zwei verschiedenen Frontalebenen (3 m m Abstand) des Zwischenhirns sowohl lokale I-Ieizung als auch NA-Mikroinjektion vorgenommen werden konnte, zu beantworten versucht. Ergebnisse: Lokale Heizung im Bereieh der regio pr~optica bewirkte - wie erwartet [2] - - Unterdriiekung der k/~lteinduzierten zitterfreien Wi~rmebfldung. NA-Mikroinjektion in dieselbe Ebene blieb ohne Effekt. Mikroinjektion yon NA in die 3 m m welter caudal gelegene Ebene des Zwischenhirns rief den oben genarmten NA-Effekt hervor; lokale Heizung in dieser Ebene blieb jedoch ohne Effekt. Danach sind die ffir die NA-bedingte Verschiebung yon K~lteabwehrschwellen verantwortliehen Strukturen nicht identisch mit Thermoreceptoren der area pri~optica, sondern mit mehr caudal gelegenen thermoinsensitiven Einheiten, die als Referenzsignalgeber wirken kSrmten.
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Referate
Literatur
1. Brfick, K., Gallmeier, H., Wiinnenberg, W.: Pfiiigers Arch. ges. Physiol. 294, R 86 (1967). 2. Eisenman, J. S.: Amer. J. Physiol. 216, 330 (1969). 3. Zeisberger, E., Brfick, K.: Pfliigers Arch. 812, R 119 (1969). Prof. Dr. K. Brfick, Dr. E. Zeisberger Physiologisches Institut /)-3550 Marburg an der Lahn, I)eu~schhausstr. 2
121. Theoretische Betrachtung zur Thermoregulation bei hoher ~iullerer K~iltebclastung Theoretical Consideration on Thermoregulation under High External Cold Stress PRIEBE, L. (Physiologisches Institut, Marburg a. d. Lahn) Die eigentliche Regulationsaufgabe bei hoher auBerer Kiiltebelastung, eine innerhalb bestimmter Grenzen mSgliche Fixierung eines normalphysiologischen Kernmilieus, dessen mitbestimmender ParameSer neben anderen die Temperatur ist, scheint in Frage gestellt, wenn die extreme Stoffwechselintensivierung im Kern selbst stattfinden soll. Die Konzeption einer Ws mit hoher Quellenergiebigkeit, welche in einer Modellvorstellung den kugelfSrmig angenommenen Kern umschlieBt, ist daher physiologisch sinnvoll. Die theoretisehe Behandlung dieser Annahme umschreibt die Frage, ob ffir die Existenz einer Ws aueh eine biophysikalisch inSerpretierbare Ursache gefunden werden kann. Theoretischer Ausgangspunkt ist die sr Tempera~urver~eflung im K5rperkern, wenn dieser von zwei Schalen, der Warme- und Isolationsschale, umgeben ist. Wahlt man die Kernrandtemperatur als RegelgrSl3e, so s~ellt Ua = ul(r~) -- F(Q1,Q~) (Ua = Auf3en~empera~ur ul(rl) ---- Konstan~e Kernrandtempera~ur Q1,Q2 -= Stoffwechselws des Kerns (1) und der Ws (2) in der Zeiteinheit) den Zusammenhang zwiscben der Aul3entemperatur als St6rgr613e, der Kernrandtemperatur als Regelgr613e und den mSglichen S~ellgr6i3en Q~ und Q2 dar. Das Kriterium daffir, welehe S~ellgrSl3e die Regelaufgabe iibernimmt, richter sich nach Mal3gabe der energetisehen Effektivits g~ der beiden
Zonen,
a~o (~ = 1,2),
welehe wiederum yon der Dicke der Ws
abhs
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Das erste Ergebnis der Rechnung besagt, dab ffir eine unendlich dfinne W/~rmeschale, deren Existenz aber sowohl ans physiologisehen als auch physikalischen Griinden nieht mSglieh ist, Gleichheit der energetischen Effek~ivitaten yon Kern und Warmeschale resultiert. Ware die W~rmeschale yon endlieher und noeh so kleiner Dicke, so ersehiene die StellgrSl3e des Kerns als energetiseh giins~iger, g2--gl < O. Die alleinige Ber4/ieksichtigung der Stoffwechselwarme zur Bestimmung der energetischen Effektivit~ten in einem umsehriebenen Geweberaum ist unvollstandig. Der gesam~e Energieaufwand E~ ist gr5Ber, da zur DurehblutungserhShung eine en~sprechende Muskeleinstellarbeit an den WiderstandsgefaBen des peripheren Kreislaufes aufzubringen ist. In Naherung kann diese Arbeit als die an einer elastischen Feder angesehen werden. Die energe~ischen Effektivitaten erseheinen nun als ~u~ (i = 1,2). Das Ergebnis der bier ankniipfenden Rechnung, der Warmesehalerrradius r 2 bei g2--gl > 0, zeig~, da$ unter Berficksichtigung der Muskeleinstellarbeit eine endlieh dicke Warmeschale existieren kann, welche mit geringerem energetischen Aufwand als tier Kern die Regelaufgabe bei hoher Kaltebelastung zu bewaltigen vermag. Die Frage, ob braunes Fettgewebe oder andere Gewebeschiehten bei hoher ~ul]erer Kaltebelastung eine WKrmeschalenfunktion iibernehmen, sell hier often bleiben. Dr. L. Priebe PhysiologischesInstitut der Universit~t D-3550 Marburg a. d. Lahn, Deutschhausstr. 2
122. Reduzierung der Einw~rts- und Ausw~rtsstr~me an Ganglienzellen der Aplysia dutch Stryehnin und Kobalt Reduction of Inward and Outward Currents in Ganglion Cells of Aplysia after Strychnine and Cobalt Application KLEIn, M. 1:~.,FABleR, D. S., I-IEISS, W.-D. (Neurosensory Laboratory und Laboratory of Neurobiology, Dept. of Physiol., Sunyab, Buffalo, N.Y.) An Nervenzellen im Visceralganglion der Aplysia Californica treten naeh Zusatz yon Stryehnin (10-5--2.5 9 10-3 M) zur Badl6sung folgende Vetanderungen auf: Abnahme der Amplitude und Zunahme der Dauer des Aktionspotentials, Zn- oder Abnahme des Membranpotentials und -widerstandes, Einsetzen yon gruppierten Entladungen in mehr als der Halfte der untersuehten Zellen, die nicht dureh eine Zunahme der synaptisehen Aktivitat bedingt sind. Das Auftreten der burst-Entladungen ist aul3er-
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dem yon der Caleinmkonzentration der Badl6sung abh/~ngig: ErhShtes Cao verhindert burst-Entladungen, verringertes Cao o d e r Blockierung der Caleiumkan/~le dureh CoC12fiihrt naeh Zusatz von Stryehnin zu langdauernden Depolarisationen [1]. Unter voltage elamp-Bedingungen zeigt sich, dug bei den in bursts en$ladenden Zellen durch Strychnin dosisabh~ngig der frfihe Einw/~rtsstrom, st/~rker aber h~ufig der nachfolgende Ausw/~rtsstrom reduziert wird. I n den ansehliel]enden Waschperioden nimmt vielfaeh der Ausw/s fiber den Kontrollwert zu und der Membranwiderstand entspreehend ab. Rednktionen der Einw/~rts- uud Ausw/irtss~rSme treten ebenfalls unter Kobaltchlorid auf und addieren sieh mit den dureh Stryehnin ausge16sten Abnahmen. Ferner bewirken beide Substanzen eine VerI~ngerung der Dauer des Ausw/~rtsstromes und eine Ver/~nderung im Ablauf des Ausw~rtsstromes: anstelle eines ,,sag" tritt ein ,,hump" auf. Besonders im Hinbliek auf die Reduzierung der Ausw/~rtsstrSme bes~ehen somit Ahnliehkeiten zur Wirkung des TEA, wodureh das Auftreten yon burstEntladungen unter beiden Pharmaka erkl/~rt werden kSnnte.
Literatur 1. Kleo, M. R., Heiss, W.-D. : Exeerpta Mediea 198, No. 5 (1969). Dr. ~. R. Klee Max-Pl~nck-Instimt fiir Birnforschung D-6000 Frankfurt-Niederrad, Deutschordenstr. 46
123. Die Wirkung rascher Konzentrationsitnderungcn yon l~a und Tetraiithylammonium (TEA) auf die Schniirringmembran Effect on the Nodal Membrane of Fast Changes in Na and TEA VlEI~I~AUS, J., ULm~Ict~, W. (Physiologisches Institut, KieI) An repe*itiv gereizten (80 Impulse/see) motorischen Nervenfasern yon Rana eseulenta wurde die Aul3enlSsung rasch zwisehen 57 InM Na (Rest Tris-Chlorid) und 228 mM Na + 1,0 mM T E A geweehselt. Die auftretende zeitliche :6nderung der maximalen Anstiegssteilheit (zl ~?A) diente als Mal3 for den VerIauf yon [Na]a, die Anderung der Aktionspotentialdauer (AD) als Ma$ ffir den TEA-Effekt. Eichwerte wurden aus tier station~ren Wirkung yon 200/o (a) und 50~ (b) des Konzentrationszuwaehses bezogen. W/~hrend des Austausehes betrug die Zeit veto Erreiehen des Effekts yon EichlSsung a bis zu dem yon b im Mittel (n = 7) 14 msee fiir d IrA, 50 msee ffir AD; beim Auswaschen (Effekt yon b bis a) 32 msee flu' A I?A und 53 msee ffir LID. Der rekonstrttierte Verlauf yon [Na]a war anns exponentiell; die Zei~konstanten der Zunahme und Abnahme betrugen im Mitre1 (n = 10) 27 bzw. 33 msec. Unter der An-
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nahme einer propoi$ionalen Jimderung yon [Na]a und [TEA]a folgte der TEA-Effekt diesem Verlauf nur beim Auswaschen unmitte]bar, bei TEAZugabe jedoch 2 - - 3 m a l langsamer. J. Vierhaus, Priv.-Doz. Dr. W. Ulbricht Physiologisches Institut der Universit~it ])-2300 Kiel, 01shausenstr. 40--60 124. Inaktivierung dcr Kaliumpermcabilit~it markhaltiger Nervenfasern Inactivation of Potassium Permeability of Myelinated Nerve Fibres Sc~[wA~z, J., VOGEL, W. (Physiologisches Institut, Kiel) In Voltage elamp-Versuehen an isolierten Isohiadieusfasern yon FrSschen (Xenopus) wurde gefunden, dab die K-StrSme w/~hrend langdauernder Depolarisation vom Spitzenwert IK max, ann/~hernd exponentiell (Zeitkonstante ~g) auf einen endliehen station/~renWert, IK~, durch Inaktivierung abfallen. M_it zunehmender Depolarisation (V) wird ~g grSl]er: 3 sec bei V ~ 30 mV und 18 see bei V -----100 mV (21~ Bei V --> 50 mV geht dieser langsamen Abnahme eine rasche Inaktivierungsphase voraus ( r ~ ' = 0,2--0,7 see). Die Verfiigbarkeit des K-Systems im station~ren Zustand, /r wurde ffir stitrkere Depolarisationen mit IKc~/Ig max bestimmt. Fiir -- 40 mV < V < q- 40 mV errechnete sich/~oo aus dem Verhi~ltnis yon IK max naeh einem ~ 13 sec dauernden Vorimpuls zu IK max ohne Vorimpuls. Die Beziehung /~oo-----/ (V) hat einen S-fSrmigen Verlauf: sie erreieht etwa bei F = -- 20 mV den Wert 1,0 und ffir V >-- 60mV den Wert 0,3. Das K-System ist somit, im Gegensatz zum Na-System, nicht vollsti~ndig inaktivierbar. Anschrift der Verfasser: Physiologisches Institut der Universiti~t Kiel D-2300 Kiel, Olshausenstr. 40--60 125. Neurophysiologische Untersuchungen bei experimentcllen Polyneuropathien Neurophysiological Investigations in Experimental Polyneuropathies KUNZ]L K., GOTHE, I~., MVSKAT, ]~. (Abteilung ffir Klinisehe Neurophysiologie an der Iqeurologisehen Universit/itsklinik; Institut fiir Parasitologie und parasit/~re Erkrankungen der Tiere, Institut fiir Erniihrungswissenschaft I, GieBen) Den bekannten experimentellen systematisehen Sch~digungen des peripheren Nervensystems [1--4] wird die Besehreibung zweier neuer Formen hinzugeffigt.
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1. Durch Larven einer Zeckenart (Argas Persieargas persicus) trRt bei Hfihnern akut innerhalb yon 4--5 Tagen eine Parese bis Paralyse der quergestreiften Muskulatur auf, die dutch eine StSrung der Erregungsleitung im peripheren Nerven und eine StSrung in der neuromuskul/~ren l~bertragung gekennzeiehnetist. Die maximale motorisehe Nervenlei%ungsgesehwindigkei~ (NLG) bei 3--4 Wochen aI%en Hfihnern bei schwerster Parese war ffir den N. ischiadieus mit 20,3 • 2,4 m/see und flit den N. mediano-ulnaris mit 21,4 • 5,0 m/see gegenfiber den entspreehenden Wer~en vor der Sch&digung yon 37,9 • 1,4 m/see (N.i.) und 38,5 :[: 1,7 (N.m.-u.) veringert. Bei leiehter Parese betrugen die Werte 26,9 • 5,2 m/see (N.i.) und 27,2 • 4,0 m/see (N.m.-u.). Die Paresen und aueh die neurographisch naehgewiesene FunktionsstSrung des peripheren Nerven war reversibel, wenn die Tiere fiberlebten. 2. Unter den Bedingungen des gestuften Thiaminmangels entwiekelt sieh bei Ratten etwa naeh 7 Wochen eine chronische Polyneuropathie mit Paresen vorwiegend an den hinteren Extremit/~ten und ~rophischen StSrungen, die ebenfalls reversibel ist, wenn tier Thiaminmangel nieht zu lange dauert. Bei 1%eduktion des Thiamins, z.B. auf 30O/o des Bedarfes, land sich eine Veringerung der maximalen NLG fiir den N.J. auf 4 1 , 0 / : 3,9 m/set im Vergleieh zu 69,0 • 4,9 m/see bei Kontroll- und Pair-Fed-Tieren. Neben einer leiehteren StSrung der neuromuskul/iren f2bertragung lie$en sich hier elektromyographiseh aueh Denervationszeiehen naehweisen. Literatur 1. Fullerton, P. M. : J. Neuropath. exp. Neurol. ~5, 214 (1966). 2. -- Barnes, J. ~. 9Brit. J. industr. Med. 23, 210 (1966). 3. Hildebrand, J., Joffroy, A., CSers, C." Arch. Neurol. (Paris) 19, 60 (1968). 4. Kaeser, I-L E.- Bibl. psychiat. Neurol. (Basel) 120, 1 (1963).
P. D. Dr. K. Kunze Abteilung fiir Klinische ~Teurophysiologiean der Neurologischen Universit~tsklinik D-6300 Giellen, Am Steg 18 P. D. Dr. R. Gothe Insti~ut fiir Parasitologie und parasit~re Erkrankungen der Tiere, Universit~it D-6300 GieBen Dr. E. ~uskat Institut ffir Ern~hrungswissenschaft I der Universit~t D-6300 Giel]en
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126. Abweiehungen vom Hodgkin-Huxley-Formalismus bei Voltage Clamp Versuehen an Helix pomatia Deviations from the Hodgkin-Huxley-Formalism in Voltage Clamped Helix pomatia Neurons NwH~a, E., Lux, H. D. (Max-Planck-Institut ffir Psychiatrie, Mfinchen) ClampstrSme fiber begrenzte Membranbereiche yon Ganglienzellen der Schnecke Helix pomatia (Neher u. Lux, 1969) lassen sieh nur dann in das Hodgkin-Huxley..Bild einffigen, wenn ziemlich eng begrenz~e experimentelle Bedingungen eingehal~en werden. Bei zu langen Clamppulsen trit~ eine sehon h/~ufigbesehriebene Abnahme des Ausw/~rtsstromes auf (Alving, 1969; Leicht, Meves u. Wellh6ner, 1970). Sie ist teflweise ein Resultat der Versehiebung des Gleiehgewichtspotentials, teilweise jedoeh aueh einer eehten Inaktivierung (Leitf/~higkeitsabnahme). Der Zeitverlauf dieser Abnahme 1/~13t sich nieht durch Gleichungen des Hodgkin-Huxley-Typs beschreiben. Bei hohen Ruhepotentialen oder naeh hyperpolarisierenden Vorpulsen tritt eine zus/~tzliche Stromkomponente auf, deren Gleiehgew~ehtspotential mit dem des normalen Ausw/~rtsstromes identisch ist. Im Gegensatz zu letzterem isb sie jedoeh aueh im untersehwelligen Spannungsbereich vorhanden. Sie ist mSglieherweise Bestandteil eines Sehrittmaehermeehanismus. Literatur
Alving, B. O. : J. gen. Physiol. 54, 512 (1969). Leicht, R., Meres, H., Wellh5ner,H. : PflfigersArch. 816, R 66 (1970). Neher, E., Lux, It. D. : PflfigersArch. 811, 272 (1969). Dr. E. Neher, Dr. H. D. Lux Max-Planck-Institu~fiir Psychiatrie D-8000 Miinchen23, Kraepelinstr. 2
127. MeBapparatur mit variabler Arbeitsgeraden zur Registrierung yon Aktionspotentialen bei versehiedenen Arbeitswiderstiinden Measuring Equipment with Variable Characteristic to Record Action Potentials with Different Working Resistances MXGORI,V. (Gesellschaft fiir Strahlenforschung, Institut ffir Biologie, Neuherberg) Neben der bekannten Beschreibung yon Erregungsvorg/~ngen an Nervenmembranen (t{odgkin, Huxley, 1952; Frankenh/~user, 1964) wurde in den leSzten Jahren eine andere Dars~ellung vorgesehlagen [1,2,4]. Sie
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ffihrt den Zei~verlauf eines Aktionspotentials auf Stromdifferenzen zwischen der Kennlinie der MeSapparatur (Arbeitsgerade) und den Kennlinien der Menabran zuriick. Eine Reihe yon Konsequenzen dieser Besehreibung sind sehon experimentell best/itigt [3]. Jedoch fehlt bisher eine Priifung der Vorhersagen tiber den Einflul~ der Arbeitsgeraden auf die Aktionspotentiale. Dazu wurde eine neuartige MeBapparatur entwickelt. Sie erlaubt es, alle Paranaeter ihrer Arbeitsgeraden (Steigung, Batteriespannung) in weiten Grenzen zu variieren. Die Ergebnisse yon Experimenten an einzelnen Nervenfasern nait dieser Apparatur stimmen :nit den Vorhersagen der genannten Besehreibung iiberein: 1. HShe und Dauer yon Ak~iouspotentialen, die yon einena festen Arbeitspunkt ausgelSst wurden, nehmen nait zunehmender Steigung der Arbeitsgeraden ab. 2. I m Stronaspannungsdiagranana liegen die Spitzen der Aktionspotentiale auf einer Membrankennlinie. Literatur 1. Albrecht-Bfihler, G., Stanek, F. W. : Biophys. 6, 207--230 (1969). 2. Frank, U. F.: Progr. Biophys. 6, 171--206 (1956). 3. 5~iiller-~ohnssen, H. : Station~rer neg. Widerstand und Verst~rkerfunktion des Ranvierschen Schniirrings, Bet. Ges. Strahlenforsch., Neuherberg bei Miinchen, 1967. 4. --Balk, 0.: Bioptlys. ~, 212--216 (1965).
Dipl.-Phys. V. M~gori Gesellschaft fiir Strahtenforschung, Institu$ fiir Biologie D-8042 Neuherberg, Ingolst~dter Landstr. 1
128. Arbeitsfiihigkeit und Glykolyse des Skeletmuskels bei Hypox~imie Working Capacity and Glycolysis of Skeletal Muscle during Hypoxemia WACXE~, U., LA~GOrI~, H. D., HII~CE~, H. (Physiologisches Institut, Diisseldorf) Untersuehungen ana isolierten, hypox/s (arterieller pO~ < 10 mm Hg) perfundierten, direkt, supranaaxinaal, rhythnaiseh, tetanisch stimulierten Gastroenemins des Hundes batten folgende Ergebnisse : 4--6 rain nach dena Umsehalten auf die hypoxs Perfusion in Ruhe sank der StrSmungswiderstand auf die H/ilfte des Wertes bei Nornaoxie. Die Arbeit betrug in der ersten Minute im MiStel 2,8 cal/100 g 9rain und sank nach durchsehnittlich 10 rain auf Null. W~hrend dieser Arbeit stieg die Milchs~ure-(MS-)Konzentration im Muskelgewebe um durehschnittlich 14,2 nag/ 100 g 9nain an. Gleiehzeitig wurden 9,1 nag MS/100 g 9 nain ausgeschwenanat. Daraus bereehnete sich eine Glykolysekapazitiit yon 23,3 nag
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MS/100 g 9rain. Die durchschnittliche Glucoseaufnahme betrug 5,6 rag/ 100 g 9rain, der durehschnittliche 02-Verbrauch 0,5 ml 0~/100 g 9min. Aus den Ergebnissen wird gefolgert, da$ der Skeletmuskel trotz hoher Durehblutung bei anaerober Glykolyse keine meehanisehe Arbeit im steady state leisten kann. Da die GlykolysekapazitKt grSBer ist als die MS-Permeationsgeschwindigkeit, kommt es zu einem MS-Anstau in der Muskelzelle, der die Glykolyse wahrseheinlieh hemmt. Dr. U. Wacker, Dr. H. D. Langohr, Prof. Dr. H. Hirche Physiologisches Institut der Universit~t Diisseldorf D-4000 Diisseldorf, Ulenbergstr. 123--131
129. Die ~Iilchsiiurcpermeation aus dem Skelctmuskel Lactic Acid Permeation from Skeletal Muscle HIRCHE, H., LANGOHR,H . D . , WACKER, U. (Physiologisehes Institut, Dfisseldorf) Untersuehungen am isolierten, normox/s perfundierten, direkt, supramaximal, rhythmiseh, tetaniseh stlmulierben Gastrocnemius des Hundes hatten folgende Ergeblfisse: Innerhalb der ersten 1--3 rain naeh Beginn der isotonischen Arbeit stieg die Milehs/s im Muskelgewebe auf Werte fiber 200 rag/100 g (feucht) an. Gleiehzeitig warden im Mittel 14 mg MS/100 g . rain ausgesehwemmt. Daraus berechnete sieh eine maximale Glykolysekapazitiit yon 200rag MS/ 100 g . min and eine laetaeide 02-Schuld yon 8,8 ml 02/100 g Muskel. Gleichzeitig erfolgte ein MS-Anstau im Skeletmuskel mit Konzentrationsgradienten zwisehen Muskelzelle und Interstitium yon mehr als 200 rag/ 100 ml. Die Abhangigkeit der MS-Permeationsgesehwindigkeit yon der MS-Konzentration im Muskelgewebe ergab eine S/ittigungskurve mit einem Km yon 73 mg MS/100 g und einer Vmax yon 17 nag MS/100 g . mill. Die MS-Permeation aus der Muskelzelle ist somit keine freie Diffusion. Bei sehwerer Muskelarbeit sind deshalb Rficksehlfisse aus der venSsen auf die intracellul~re MS-Konzentration nieht mSglich. Der MS-Anstau im arbeitenden Skeletmuskel sehfitzt wahrseheinlich den Organismus vor einer allgemeinen metabolisehen Aeidose. Prof. Dr. H. Hirche, Dr. H. D. Langohr, Dr. U. Wacker Physiologisches Institut der Universitat Diisseldorf I)-4000 Diisseldorf, Ulenbergstr. 123--131
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130. Versuche zur photometrischen Bestimmung der ~nderungen des intracellularen pH-Wertes yon Skeletmuskeln w~ihrend der Kontraktion Attempts of Measuring by an Optical Method Intraeellular pH-Changes in Striated Muscles during Contraction PrONT~K, P., Hv,~BS~,M. (Physiologisehes Institut, Hamburg) Am isolierten, l~ngsdurchstrahlten M. semitendinosus des Frosehes wurde synchron mit der Kontraktion eine Abnahme der LichtdurehlKssigkeit des Muskels gemessen, die im Bereich 468--580 nm weitgehend wellenli~ngenunabhs ist. Fiir den pH-Indica~or Bromthymolblau konnte gezeigt werden, dab er in die Muskelfaser eindringt, und dab (zumindest im Muskelhomogenat) seine Indieatoreigensehaften hinlKnglieh erhalten bleiben. Ausgehend yon diesen Befunden wurden dig ~nderungen des intracelluls pH-Wertes w~hrend der Kontraktion aus der Liehtdurchliissigkeit von Muskeln, die Bromthymolblau enthielten, bei den Wellenl~ngen 468 nm und 580 nm bes~immt. Unter den Versuchsbedingungen lassen sich drei Phasen der pH-~nderung voneinander unterseheiden: 1. ein sehneller pH-Abfall w~hrend des Austiegs der Kontraktion, 2. ein pH-Anstieg wghrend der Dauer der Ersehlaffung, 3. ein pH-Abfall, der die Einzelkontraktion iiberdauert. Es wird versueht, die gemessenen pH-~nderungen den w~hrend der Kontraktion ablaufenden biochemisehen Reaktionen zuzuordnen. Anschrift der Verfasser: Physiologisches Institut der Universit~t D-2000 Hamburg 20, ~artinistr. 52
131. Zur Unterscheidung yon H- und F-Welle im M. soleus des Menschen durch intranervale Stimulation Differentiation of H- and F-Waves in the Soleus Muscle of Man by Stimulation within the Nerve ~(__ROTT,H. M., JACOBI,i . 1~. (Abteilung ftir Neurologie, Ulm) In Erg~nzung zu der bisher beim Menschen fiblichen Oberflgchenreizung des Nerven bzw. paranervalen Nadelstimulation wurde mittels dutch Ableitung yon Mechanoreceptorafferenzen nachgewiesener intranervaler Nadellage [2] im N. tibialis gesunder Erwaehsener gereizt. Es warden infolge untersehiedlieher Reizparameter zwei versehiedene Reflexantworten im M. soleus abgeleitet:
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1. Eine konstant biphasische H-Welle mit niedrigerer als fiir eine M-Antwort erforderlicher Reizst/~rke, konstanter Latenz, reziprokem Ampli~udenverhalten yon M- und H-Welle und typisehem Faeilitationsmodus. 2. Eine wechselnd polyphasisehe F-Welle mit hSherer als ffir eine M-Antwort erforderlieher Reizsti~rke und mit einer im Vergleieh zur H-Welle weniger konstanten sowie langeren Latenz. DiG F-Welle war im Gegensatz zur H-Welle auch bei maximaler Reizstiirke nicht unterdrfiekbar. Das bisher nur in den distalen Hand- und FuBmuskeln naehgewiesene F-Potential [1,3,4] konnte aueh im M. soleus abgeleitet und yon der H-Welle untersehieden werden. Mit Oberfliiehenreizung war diese Differenzierung niehr mSglieh. Literatur 1. Gassel, M. M., Wiesendanger, I~. : Acta physiol, scand. 65, 138--142 (1965). 2. Krott, tL M., Poremba, )s B., Jacobi, H. 1~.: Pfliigers Arch. 312, R 105 (1969). 3. Mayer, R. F., Feldman, R. G. : Neurology (Mirmeap.) 17, 147--156 (1967). 4. Mc Leod, J. G., Wray, S. H. : J. Neurol. Neurosurg. Psychia~. 29, 126--200 (1966). Dr. It. M. Krott, Dr. H. M. Jacobi Abteilung fiir Neurologie der UniversitEt UIm D-7959 Dietenbronn
132. Die Wirkung yon Coffein auf die isometrisehe Kraft tetanisch gereizter Skeletmuskelfasern Action of Caffeine on the Isometric Force of Tetanically Stimulated Skeletal Muscle Fibres
lCOD~L, R. (Department of Physiology, University College, London) Die isometrische Kraft einer tetanisch gereizten Skeletmuskelfaser ist maximal (P0) bei einer Sarkomerl~nge yon 2,1 fzm, mit kfirzer werdender Li~nge f/~llt sie raseh und erreieht den Wert Null bei 1,3 ~zm [1]. Der Befund, dab die Myofibrillen im Faserzentrum bei Verkfirzung unter 1,6 ~zm wellig aufgestaueht werden, l~Bt darauf schlieBen, dal3 die Aktivierung bei dieser L/~nge das Faserinnere nicht mehr erreieht, und dab diese Inaktivierung zu dem starken Kraftabfall beitrs [3]. Um das Ausmal3 dieser Inaktivierung abzusehi~tzen, wurde Coffein, das fiir seine aktivierende Wirkung bekann~ ist, der B~delSsung zugegeben und die L/~ngeKraf~-Beziehung bestimmt. 3 mM Coffein (gerade unterhalb der Sehwelle ffir Kontraktur bei 20~ ergab folgendes: 1. Bei 2,1 ~zm war die isome~risehe Kraft auf 1,1 P0 gesteigert. 2. Bei 1,3 ~zm erzeugten die Fasern noeh 0,3 P03. Die Kraft fiel auf Null bei 1 ~m, derselben L~nge, auf die sich glycerin. extrahierte Fasern bei Zugabe yon ATP verktirzen [2].
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4. Die Myofibrillen im Zentrum blieben gerade in Fasern, in denen bei der gleiehen Lange vor der Zugabe yon Coffein Welligkeit nachgewiesen worden war. Literatur 1. Gordon, A. 1~., Huxley, A. F., Julian, F. J.: J. Physiol. (Lond.) 184, 170 (1966). 2. Huxley, It. E., Hanson, J.: Nature (Lond.) 17@,973 (1954). 3. Taylor, S. R., Riidel, R.: Science 167, 882 (1970).
Dr. 1~. Riidel II. PhysiologischesInstitut der Universit~ D-6900 Heidelberg, Bergheimer Str. 147
133. Zum Meehanismus der Dehnungsaktivierung und tier myogenen Oscillation in kontraktilen Systemen yon Skelet- und Insektenmuskeln On the Mechanism of Stretch-Activation and Myogenic Oscillation in the Contractile Systems of Sceletal Muscle and Insect FibrUlar Muscle
BREULL, W., STEIGER, G. J., IU~AA, M., R~EGG, J. C. (Institut fiirZellphysiologie, Boehum) Extrahierte Fascrn verschiedener quergestreffter Muskeln kSnnen im ATP-Bad oscillieren, weft Verl~ngerungen der contractilen Struktur Kontraktionen auslSsen, die darm ihrerseits ,,deaktivieren". Die Aktivierbarkeit dureh Dehnung [1] ist yon Calcium- und Magnesiumionen abhangig und kann dutch kurze Behandlung mit Alkali (pH 8) oder Urea ohne Verlust der Kontraktionsfahigkeit selektiv zerstSrt werden. Die mit rechteckigen, kurzen Dehnungspulsen induzierten Kontraktionen erreichen bei 20~ etwa 20--100msee nach dem L~ngensprung ein Spannungsmaximum, welches die isometrische Kraft bei derselben Muskellange betrs fibertrifft. Bei extrahierten Insektenmuskeln ist die Kontraktion offenbar bedingt dureh eiue der Kraft proportionale ErhShung der Zahl aktivierter Myosinquerbriieken und der ActomyosinATPase-Aktivit~t bis auf das Vielfache des Ruhewertes im ungedehnten Praparat (Wechselzahl bis fiber 30 pro see!). Dabei entsprechen maximale Aktivit~t und ,,Haltearbeit" verschieden sehneller lViuskeln ihrer Kontraktionsgeschwindigkeit oder Oscillationsfrequenz, bzw. der ,,TurnoverZahl" cyeliseh t~tiger Myosinbriicken. L~teratur 1. Riiegg, J. C., Sch~dler, 1~., Steiger, G.- Pfiiigers Arch. 316, R 69 (1970).
Dr. W. Breull Institut fiir Zellphysiologie,Ruhr-Universit~t D-4630 Bochum, Postfach 2148
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134. Beeinflussung des Aktionspotentiales und der Ausschiittung yon lJbertragerstoff durch polarisierenden Strom an motorisehen Nervenendigungen yon Krebsen Effects of Polarising Current on Action Potential and Release of Transmifter of Crayfish Motor Nerve Terminals DUD:EL,
J. (II. Physiologisches Institut, Heidelberg)
An Nervenendigungen auf dem ScherenSffner eines FluBkrebses warden mi~ extracellul~ren Mikroelektroden flare Potential/~nderungen sowie die zugehSrigen postsynaptisehen Potentiale abgeleite~ [1,2]. Dazu wurde em distal in der N~he tier Ableitestelle gdegener As~ des Nerven durehsehrdtten und das proximale Ende in eine knapp passende Capfllare]ektrode gesogen. Mit dieser Elektrode kormten monophasiseh positive NervenaktionspotentiMe yon 1--8 mV Amplitude gemessen und ~uch polarisierender Strom in die Faser geleitet werden. Hyperpolarisierender Strom von -- 1 bis -- 8 ~A vergrSl~erte Amplitude und Dauer der mit der Sogelektrode gemessenen Nervenaktionspo~ent~ale wie aueh der Po~entials in der Nervenendigtmg. Ferner wurden die postsynaptischen Potentiale dureh Bahnung grbBer und die Frequenz der spontanen postsynaptischen Potentiale nahm ab. Depolarisation der Endigung hatte entgegengesetzte~Effekte: Die Nervenaktionspotentiale wurden kleiner trod diphasiseh,!~bei etwa + 2 ~zA trat Block ein. Die Frequenz der spont~nen Potentiale konnte~bis i00fach erhSh$ werden. Die Befunde ~hneln den mit anderer Methodik an Vertebratenendplatten erhobenen [3]. Sie legen nahe, dab Hyperpolarisation der Nervenendigung wesentlieh zum Meehanismus der Bahnung durch wiederholte Reizung beitr/~gt.
Literatur 1. Dudel, J.: Pfl/2gersArch. ges .Physiol. 28], 323--337 (1965). 2. -- Kuffler, 8. W.: J. Physiol. (Lend.) 155, 530--542 (1961). 3. I~ubbard, J.: Progr. Biophys. 21, 33--124 (1970). Prof. Dr. J. Dudel II. PhysiologischesInstitu~ der Universit/~t Heidelberg D-6900 Heidelberg, Bergheimer S~r. 147 135. Die Wh'kung yon Mangan-Ionen auf Aktionspotential und Ionenstriime der Purkinje-Faser The Effect of Manganese Ions on Action Potential and Ionic Current in Cardiac Purkinje-Fibres
VI~,
M., T~Au~WmN, W. (IL Physiologisches Institut, Heidelberg)
Das AktionspotentiM des Purkinje.Fadens verliert sein Plateau und wird stark verkiirzt, wenn der Tyrodelbsung 5--10 raM/1 Mn++ zugegeben 8 gfliigers Arch. (Herbsttagung 1970)
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Referate
werden. Dabei sind Ruhepotential und Spitzenpotential unver/tndert. Die volle Wirkung wh'd naeh etwa 20 min erreich$, die Wirkung ist abhiingig yon der extracellul/iren Ca++-Konzentration, je h6her diese ist, desto grSBere Mn++-Konzentrationen sind notwendig, um den vollen Effekt auf das Aktionspoten~ial zu erzielen. Der Mn++-Effekt auf die Membran wird mittels voltage-elamp-Teehnik analysiert und gezeigt, dab Mn++-Ionen eiaen langsamen Einw/irtsstrom b]oekieren. Ffir diese Behauptung sprechen folgende Beobachtungen: 1. Die Dauer des Nettoeinw/irtsstromes bei Depolarisationssehritten ist stark verkiirzt, dabei seheint 2. der initiale Natriumeinstrom unverKndert. 3. Repolarisation zum Haltepotential ( = Ruhepoten~ial) 15st einen Einw/~rtsstrom aus, dessen Amplitude yon der Dauer der vorhergehenden Depolarisation abhgngt. Der Einw/~rtsstrom ist maximal, wenn diese ca. 10 ms betrKgt und f/illt mit 1/ingerer Depolarisationsdauer ab. Dieser Einw/irtsstrom wird durch Mn ++ fast vollst/~ndig blockiert, wobei seine maximale Amplitude erst bei 1/ingerer Depolarisationsdauer erreieht wird. 4. Dieser durch Repolarisation ausgelSste langsame Einw/~rtsstrom fiill$ auf ca. 1/3 ab, wenn das extracellul/~re Na + durch Cholin ersetzt wird. 5. Das restliehe Drittel des Emwgrtsstromes nimmt bei Erh6hung der extracelluli~ren Calciumkonzentration zu und bei Senkung ab. 6. Es wird dureh Mn++ bloekiert. 7. Der ini~iale Ausw/~rtsstrom, der bei Depolarisation zu Null und positiven Potentialen flieBt, is~ dureh Mn ++ praktisch nieht veriindert. 8. Mn ++ beeinflugt die station/ire lq-fSrmige Stromspannungskennlinie nieht. Aus den Befunden ist zu sehlieBen, dab der langsame Einwi~rtsstrom am Purkinje-~'aden (ef. Peper u. Trautwein, 1968; Reuter, 1968) zu einem grSgeren Teil (2/3--ah) yon Natriumionen, zu einem kleineren yon Ca ++ getragen wird. Dieser Einw/~rtsstrom bestimmt die Lage und Dauer des Plateaus. Ist er blockiert, trit~ Plateauverlust und Verkfirzung des Aktionspotentials auf. Literatur
Pel3er, K., Trautwein, W. : Pfifigers Arch. 808, 108--123 (1968). Reuter, H. : J. Physiol. (Lond.) 197, 233--253 (1968). Prof. Dr. W. Trautwein IL Physiologisches Institut der UniversitEt ~eidelberg D-6900 Heidelberg, Bergheimer Str. 147
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136. Elektrophysiologische Untersuchungen zur Spontanaktivit~t des isolierten Ureters vom Meersehweinchen Electrophysiological Measurements on Spontaneous Activity of the Isolated Ureter of the Guinea-Pig HANN~eP~L, J., GOLENI~OFEN,K., Lo~, D. vo~ (Physiologisehes Institut, Marburg a. d. Lahn) In 30 Versuehen an iso]ierten Priiparaten yon Nierenbeeken und Ureter des Meerschweinchens wurden die mechanisehe Spannungsen~wicklung sowie die elektrisehe Aktivit~t (extracelluliir trod intracellulAr) gemessen. Die Schrittmacherregion ffir die Harnleiterperistaltik sitzt welt proximal im Nierenbecken. Nur PrAparate mit Anteflen yore Aul~ersten renalen Ende des Nierenbeekens zeigen regelmAl3igeSpontanaktivitAt, deren Vorzugsfrequenz 5--6/min (bei KSrpertemperatur) betrAgt und somit mit der Frequenz der Magenperistaltik fibereinstimmt. Pr~parate mit distalen Anteilen des Nierenbeckens waren unregelmAl3ig spon~an aktiv mit racist reduzierter Frequenz, mittlere und distale Ureterpartien allein waren nie spontan aktiv. In der Lokalisation des Sehrittmacherprozesses bestehen somit Analogien zum Herzen. Auch der Verlauf der elektrischen Erregung (intracelIulAre Poten~ialmessung) steht dem Aktionspotential des Herzens nAher als elektrisehen Erregungsbfldern anderer glattmuskul~trer PrAparate: Wie beim Herzen finder sich eine Plateaudepolarisation, nur wird beim Ureter das Plateau in Form einer periodiseh gedAmpften Oscillation mit einer Frequenz yon 10--20 tIz eingestellt. Literatur
Boyarsky, S., Labay, P. : Ann. Rev. Med. 20, 383--394 (1969). Bozler, E. : Amor. J. Physiol. 136, 543--552 (1942). Kuriyama, tL, Osa, T., Toida, N. : J. Physiol. (Lond.)191, 225--238 (1967). Dr. reed. J. ttannappol, Pros Dr. med. K. Golenhofen,Dr. reed. D. v. Loh PhysiologischesInstitut D-3550 ~arburg a. d. Lahn, Deutschhauss~r.2
137. Intefferenzkontrast-mikroskopische Befunde flit die Aggregation yon Paramyosinfilamentcn im Sperrtonus eines glatten Muskels
Differential Interference Contrast Microscopy of Smooth Muscle Providing Evidence for Paramyosin Aggregation in 'Catch' StaY,ACE,s, T. (Institut fiir Zellphysiologie, Boehum) (Tberlebende ~aserbiindel des Byssus retractor yon Mytflus zeigen im Interferenzkontrast,mlkroskop nach Nomarski bei ,,Sperr$onus" eine charakteris~isehe L/ingsstreifung (etwa 0.3 ~m dick). Diese SbreJ-fenstruk89
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Referate
fur ist ffir die tonische Kontraktion speziiiseh; sie versehwindet nach LSsung des Sperrtonus, und sie tritt bei phasischer Kontraktion nieht auf. Analoge Befunde werden am gefriergetrockneten Pr~parat (Fasermodell) beobaehtet: die bei pH 6,5 sehr dehnungsresistenten Fasern weisen die charakteristische Streffenstruktur auf; Hebung des pH auf 8,5 setzt den Dehnungswiderstand stark herab bei gleJehzeitigem ,,Verd~mmern" der Struktur. Der Effekt ist reversibel. Die beobaehtete L~ngsstreffung wird in ]~bereinstimmung mit frfiheren elektromikroskopischen Befunden [1] als Ausdruck einer Umordnung und Aggregation der 500--1000 ~ dicken Paramyosinfilamentc im Sperrtonus gewertet. Dadureh wiirde im Sperrtonus ein vernetztes, dehnungsresistentes ,,Halte"-System gesehaffen. Literatur
1. Heumann, H. G., Rfiegg,J. C.: PfliigersArch. ges. Physiol. 300, 1~87 (1968). Dr. T. Schumacher Ins~itut fiir Zellphysiologie,Ruhr-Universit~t D-4630 Bochum-Querenburg,Postfach 2148
138. A Calcinm-Efflux Dependent Formation of ATP from ADP and Orthophosphate by the Membranes oi the Sarcoplasmie Vesicles Eine Calcium-Efflux abhiingige ATP-Bildung aus ADP und Orthophosphat dutch die Membranen des sarkoplasmatisehen Vcsikels M~K~osv,, M. (Max-Planck-Institut fiir medizinisehe Forsehung, Abteilung Physiologic, Heidelberg) After the cessation of the ATP dependent calcium uptake, the vesicles of the sareoplasmie membrane can maintain steep concentration gradients of calcium across the membrane ([Ca]i/[Ca] o ~ 3000). In media containing orthophosphate (20 mM), ADP (2 mM), ATP (5 mM) and magnesium (7 raM), the rate of calcium turnover amounts to --0.08 ~moles/mg prot 9rain at 20 ~C. Under these conditions, ff 82P-orthophosphate is used, a fast formation of (? 32P)-ATP is observed, the rate of which is identical with that of the calcium turnover. When the vesicular membranes are treated with ether or phospholipase A, leaks arc formed and the calcium gradient is abolished. Simultaneously, the vesicles lose completely the ability to form (? s~P)-ATP, although the transport ATPase is unimpaired. Prenylaminc inhibits the rate of calcium turnover and the 32p_ incorporation to the same extent. Acide and DNP have no inhibitory effect. The rate of 8~P-incorporation depends on the ADP and the orthophosphate concentration and its pH optimum lies between 6.7--6.9.
Referate
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The observations suggest a surprisingly close coupling between calciumeffiux and ATP-synthesis. Dr. 1~. Makinose IVfax-Planck-Institu~fOx medizinische Forschung, Abteilung Physiologic D-6900 Heidelberg, Jahnstr. 29
139. Der EinfluI~ Ca++.antagonistiseher Inhibitoren der elcktro-mechanisehen Koppelung auf isolierte Uterus-Muskniatur. Untersuchungen mit der Saceharose-Trennwandtecbnik Influence of Ca-Antagonistic Inhibitors of Excitation-Contraction Coupling on Isolated Uterine Muscle, Studied with the Sucrose Gap Method TRITTtIART, H., GR0~, G,. BYON, K. Y., Fr,v,C~IesT~, A. (Physiologisehes Institut, Freiburg i. Br.) Naeh vorausgegangenen Studien [2] sind Verapamil (Isoptin) und sein n~ehster Verwandter D 600 (a-Isopropyl-cc-[(IkLmethyl-l~-homoveratrfl)y-aminopropyl]-3,4,5 trimeth-oxyphenyl-aeetonitril) so~de Prenylamin (Segontin) nieht nut am Warmblfitermyokard, sondern auch an der gla~ten Musku]atur des isolierten Rattenuterus hoehaktive -- die elektromechanisehe Koppelung bloekierende -- Ca++-Antagonisten. Info]gedessen unterdrficken diese S$offe die mechanischen Reaktionen des Uterus bei Membrandepolarisation durch KC1, Katelektrotonus, Oxytoefli u.a., ohne dab dabei das AusmaB der Potentialver~nderungen an der Membran st/irker eingeschr/inkt wLrd. Ledig]ich die der Del0olarisation aufgesetzten Spikesa]ven werden dutch die genannten Ca++-Antagonisten ausgel6sch~. Ex~racaleium (7,2 raM/l) restituiert die F~higkeit zur Kontraktur und Spikeproduktion, wahrend Caleiummangel die Effek~e der Ca++-An~agonisten potenziert. Die Ergebnisse weisen in l?bereinstimmung mit Bfilbring u. Tomita (1968) [1] auf eine st/irkere Beteiligung der Ca++-Ionen am Aktionspocential glatter Muskelzellen bin. Bei der gleichzeitigen Regis~rierung yon Mechanogramm und elektrischer Aktivit/~t fiber Stunden haben sieh Nullpunkt-konstante, induktive Wegaufnehmer sowie eine modifizierte Saccharose-TrennwandCechnik besonders bew~hrt. Literatur
1. ]~iilbring,E., Tomita, T. : J. Physiol. (Lond.) 196, 137 P (1968). 2. Fleckenstein, A., Grfin, G. : Pfliigers Arch. 807, R 26 (1969). zknschrift der Vel-fasser: Physiologisches Institut der Universit~ s Freiburg i. Br, Hermann Herder-Str. 7
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Referafe
140. Unterdrliekung der Spontan-Aktivitiit und Kontraktilit~it des isolierten mensehliehen Myometriums dureh Ca++-Antagonisten Inhibition of Aniomatieity and Contractility of Isolated Human Uterine Muscle by Ca-Antagonistic Compounds GI~i?N, G., BYoN, K. Y., TI~rrTttAI~T, H., FLv,OXv,NSTEII~, A. (Physiologisches Institut, Freiburg i. Br.) Auch isolier~es menschliches Myometrium aus graviden und nioht-graviden Uteri kann dureh Ca++-antagonistische Inhibitorcn der elektromechauischen Koppelung (Verapamfl [Isoptin], Substanz D 600 (~-Isopropyl-a- [(N-mcthyl-N-homoveratrfl)-y-aminopropyl]-3,4,5 trime~h-oxyphenyl-acetonitril), Prenylamin [Segontin]) ruhiggcstellt werdcn [1]. Hierbei kommt es bereits in sehr niedriger Konzentration (z.B. 0,1 mg D 600/1) zu einer volls~gndigen Hemmung der spontanen Erregungsbfldung, wahrend die elektro-mechauische Koppelung crst bei etwa 10real hSherer Dosierung weitgehend bloeldert wird. Eine Membrandepolarisation mit~els KC1 oder 0xytocin fiihrt dann kaum mehr zu einer Kontraktur. Durch Zusa~z yon Ex~racalcium (Steigerung der Ca++-Konzen~ration vom Normalwert der TyrodelSsung (1,8 raM/l) auf das 4- bis 8fache) wird in den entsprechenden Dosierungsbereichen sowohl die Spontanak~ivit/~t als auch die Kontrakturf~higkeit restituicrt, fi-adrenergische Sympathomimctica sind am isoliertcn menschlichen Myometrium weder zu einer Ruhigs~ellung nooh zu einer Kontrak~urhemmung bef~hig~. Literatur
1. Fleckenstoin, A., Griin, G. : Pfliigors Arch. 807, R 26 (1969). Anschrif~ der Verfasser: Physiologisches Institut der Universita~ D-7800 Freiburg i. Br., Hermann Herder-Str. 7
141. Membrane Potential, Potassium Equilibrium Potential and Membrane Conductance of K-Depleted Smooth Muscle Cells during K-Reaeeumulation Ruhepotential, Kaliumgleiehgewiehtspotential und Membranleitfiihigkeit in K-verarmten glatten Muskelzellen wiihrend K-Aufnahme CASTV,ELS, R., Hv,NImIC~X, H., DROOGMANS,G. (Laboratorium veer Fysiologie, Uuiversitat LSwen) After potassium depletion of taenia cell cells, their resting potential has a value of --10 mV (Castee]s et al., 1969). We have now studied the changes of the membrane potential (M.P.) of the potassium equilibrium
ReferaSe
R 119
potential (EK) and of the membrane conductance during reaccumulation of K by these smooth muscle cells. After readmitting K in the external solution, the M.P. increases at a rate of 6.5 mV/min. At the same time the membrane conductance increases and reaches its highest value after 5--7 rain. The largest difference between M.P. and El; is observed when the membrane conductance starts to decrease. From now on the membrane potential decreases and becomes less negative than E/~, while the membrane conductance returns to its normal value. These results can be explained by assuming that readmission of K initially increases the membrane conductance and activates an electrogenic sodium pump. The modification of these two factors during K-uptake could explain the described changes of the membrane potential.
Literatur Cas~eels, R., Hendrickx, It., Droogmans, G. : Pflfigers Arch. 312, R 98 (1969). Profi R. Casteels Laboratorium voor Fysiologie Dekenstraat 6, B-3000 Leuven (Belgien)
142. GriilIe and ]~igenschaft der myogenen Kontraktionswellen im iso. lierten Ileum des Kaninchens Size and Property of Myogenic Contraction-Waves in Isolated Ileum of the Rabbit ULBRECHT, G., EL AMINE, W. (Physiologisches Institut, Mfinchen) Liinge und oro-analc Wanderungsgeschwindigkeit spontaner isotoner Kontraktionswellen des Duodenum und terminalen Ileum vom Meerschweinchen wurden kinematographisch an ca. 20 cm langen atropinisierten Pr~paraten gemcssen (37~ Ileum: Frequenz (r) 12 rain-l; Wellenl/~nge (4) 7,1--7,5 cm; Wanderungsgesehwindigkeit (v) 1,4--1,5 em 9 see -1. Duodenum: v ---- 15 rain-l; ~ ~ 7,5 cm; v ~ 1,9 cm 9 sec -1. Die HubhShe der isotonen Kontraktion ist yon Vordehnung, Belastung und Temperatur abh~ngig. Zu jeder Temperatur gehSrt eine optimale Last, bei der die Hubh6he maximal ist. Da im Bereich zwischen 18 ~ und 38~ Frequenz- und Vcrkiirzungsgeschwindigkeit proportional zueinander ansteigen, resultiert eine maximale Verktirzungsgeschwindigkeit
1~ 120
Referate
von 0,22 L 0 9sec -1 bei einer Belastung mit 0,25 K 0. Das Leistungsmaximum yon 18 ~cal-sec -~- cm -~ wircl unter einer Last yon 0,45 K 0 erzielt (L0 ~ Ersohlaffungslgnge vor optimaler Kontraktion; K 0 ~-Belastung, bei der keiue L~ngen~nderung mehr mSglich ist). Q10 betr/~gt ffir Leistung zwischen 18~ und 38~ 3,0. Die mechanische Spontanrhythmik ist zwischen pi t 6,8 und 8,0 nahezu pH-unabh/~ngig. Sie h6rt bei pH < 6,4 und > 8,2 auf. 10-3 Mol/1 Salyrgan hemmt die Spontanrhythmik reversibel, die Kaliumkontraktur bleibt unbeeinflu~t. Priv.-Doz. Dr. G. Ulbrecht Physiologisches Institut der Universit~t l~nchen, 1. Lehrstuhl D-8000 ~finchen 15, Pettenkoferstr. 12
143. Der Temperatureinflul] auf die spontane elektrische kktivit/it der Taenia coli des Meerschweinchens The Influence of Temperature on the Spontaneous Electrical Aetivity of the Taenia coli of the Guinea-Pig RI~MV,~, J., MAY~R, C. J., UL~I~V,CaT, G. (Physiolog. Institut, Mfinchen) Die spontane elektrische Aktivit~t glatter Muskelzellen der isolierten Taenia coli des Meerschweinchens ~drd mit intracellul/~rer Ableitung registriert, und gleichzeitig die isometrische Spannung des Gesamtpr~parates gemessen. Die Amplitude der minutenrhy~hmischen Schwankungen des Membranpotentials (MP) nimmt mit fallender Temperatur ab und wird bei ca. 30~ Null. Zwischen 30 ~ und 20~ wird die spontane En*ladung der Aktionspotentiale (AP) nicht mehr durch periodische Schwankungen des ,,]%uhe"-MP moduliert. Die stabile Frequenz der spontanen AP nimmt bei konstanter Vordehnung mit der Temperatur nahezu linear ab und versiegt bei etwa 20~ ganz. Zwischen 26 ~ und 28~ sind flare Ampli~uden mi~ durchschnittlich 54 mV maximal. Anstieg und Abfall der AP sind im gesamten Temperaturbereich fast symmetrisch. Die Temperaturabh~ngigkeit ffir beide ist ebenfalls gleich groB. Bei 37~ sind flare Steilheiten mit 7,5 V/sec am grSBten und fallen bei 28~ und bei 42~ auf die Its ab. Bei konstanten Temperaturen besteht zwischen MP und AP-Frequenz eine lineare Beziehung, unabh~ngig davon, ob das MP durch spontane minutenrhythmische Schwankungen oder passive Vordehnung modulier~ wird. Je niedriger die Temperatur, desto geringer ist die zu einem bes*immten MP gehbrende AP-Frequenz und desto kleiner der zu einer bestimmten MP-Minderung gehbrende Zuwachs der AP-Frequenz. Die Temperatursenkung wirkt stabilisierend auf die rh3~hmiseh aktive Membran. Die Ergebnisse werden hinsiehtlich des Temperatureinflusses auf andere Membrantypen diskutiert.
Referate
R 121
Literatur Bfilbring, E. : J. Physiol. (Lond.) 128, 200--221 (1955). - - Pfliigers Arch. ges. Physiol. 278, 1--17 (1961). Golenhofen, K., Loh, D. v. : Pfliigers Arch. ges. Physiol. 29l, R 64 (1966). Dr. J. Riemer Physiologisches Institut der Universit~t Miinchen, 1. Lehrs~uhl D-8000 Mfinchen 15, Pe~tenkofers~r. 12
144. Polygraphische S e h i a f u n t e r s u e h u n g e n d e s Tagschlafs nach einer Nachtsehieht und des Naehtschlafs naeh einer Tagschieht an 8 Krankenschwestern Polygraphic Sleep Investigations Comparing Day.Sleep after ~ight-Work to 5Tight-Sleep after Day-Work in 8 5Turses EHR~NSTE~, W., MffL~-LIMm~OT~, W., SCHAF~L~R, K., T~BAUD, C. (Insti~ut ffir Arbe~tsphysiologie der Technischen Hochschule, Mfinchen) An 8 Krankenschwestern einer chirurgischen Abteilung wurden 72 polygraphische Sehlaffegistrierungen durchgefiihrt. Von ]eder Versuchsperson wurde je 3real registriert: 1. Der Tagsehlaf nach einer N~ehtsehich~, 2. der T~gschlaf nach einer ~aehtschicht unter Gabe yon Adumbran (10 rag), 3. der Nachtsehlaf nach einer Tagschicht. Aus EEG, EOG, EMG, EKG, Atemfrequenzregis~rierungen und Aktogramm wurde fiir Abs~gnde yon je 1 mhl bestimm~: 1. die Schl~f~iefe, 2. dig ttShe des Muskeltonus, 3. die Anzahl der schnelien Augenbewegungen, 4. die Atemfrequenz, 5. die Herzfrequenz, 6. ein MaS ffir die Herzfrequenz-Arrhy~hmie, 7. die KSrperbewegungen. Die Daten wurden fiber Lochk~r~en einem Rechner zugeffihrt und ausgewer~et. Der Tagschlaf war mit 364 rain im Vergleieh zum Nachtschlaf im Mittel um 104 rain verkfirzt, die mi~tlere Dauer eines Sehlafeyelus war im Tagschlaf mit 99 rain 20 rain kfirzer als im Nachtschlaf. Adumbran vor dem Tagschlaf gegeben, haCte keinen EinfluS auf die mit~lere L~nge eines Schlafcyclus, verl&ngerte aber den Paradoxalschlaf und veri~nderte den Tiefschlaf. Wei~ere Ergebnisse fiber das Verhalten der Herzfrequenz, der Atemfrequenz, der KSrperbewegtmgen und des Pulsatemquotienten werden dargestellt. Literatur Ehrenstein, W., Miiller-Limmroth, W., Schaffler, K. : Arzneimittel-Forsch. (Drug P~es.) 19, 1656--1659 (1969). Dr. W. Ehrenstein, Prof. Dr. W. ~filler-Limmroth, cand. med. K. Schaffler, cand. med. C. Th6baud Institut ffir Arbeitsphysiologie der Techn. Hochschule ~iinchen D-8000 l~tinchen 13, Barb~rastr. 16
1%122
Referate
145. Die gegenseitige Kopplung zwisehen den eireadianen Periodizit~ten versehiedener vegetativer Funktionen beim Mensehen The Mutual Coupling between Circadian Rhythms of Different Vegetative Functions in Man W ~ v ~ , 1~. (Max-Planck-Institut ffir Verhaltensphysiologie, Seewiesen u n d Erling-Andechs) Es ist bekalmt, dag sich die circadianen Periodizit/iten der Aktivit/~ u n d der R e c t a l t e m p e r a t u r gegeneinander verschieben kSnnen u n d d a m R verschiedenen Oscfllatoren zugeordnet werden miissen [1,2]. I n Versuchen mit kiinstlichen Zeitgebern unterschiedlicher Perioden ( 2 4 : 0 0 S t d , 25:20 Std u n d 26:40 Std) wnrde an 8 Versuchspersonen gepriift, ob die Periodizit/~ten verschiedener vegeta~iver ~'unktionen (I~ectaltemperatur und Elektrolytausscheidungen im Urin) starr miteinander gekoppelt sind oder unabh/~ngig voneinander verlaufen kSrmen. Pro Stunde Periodenverl/ingerung haben sich folgende Xnderungen der internen Phasenwinkeldifferenzen ergeben (pos. Vorzeichen: Vorverlegung) : Verschiebung yon
Temp.
Na
K
Ca
H20
gegenAktivi$~t
@ 15,4~
~- 21,1 ~
~ 15,6~
-- 5,4~
-- 10,0~
A- 5,7 ~
+
0,2o
-- 20,80
-- 25,40*
-- 5,5 ~
-- 26.5 ~
-- 31,1 ~
gegenReetaltemperatur gegenNa-Ausseheidung * S~atistisch gesichert mit p < 0,05.
Lediglich die Periodizit/~ten der R e c t a l t e m p e r a t u r u n d der Kaliumausscheidung verschieben sich in diesen Versuchen stets parallel zueinander (mit einer k o n s t a n t e n Phasenwinkeldifferenz y o n 29,2~ alle anderen vegetativen F u n k t i o n e n verschieben sich bei J m d e r u n g der Periode gegeneinander u n d lassen d a m i t die Zuordnung zu getrennten Oscilla~oren vermuten. Literatur 1. Aschoff, J., Gerecke, U., Wever, R. : Pfliigers Arch. ges Physiol. 295, 173 (1967). 2. -- P6ppel, E., Wever, 1~. : Pflfigers Arch. 806, 58 (1969).
Dr. 1~. Wever Max-Planck-Institu~ fiir Verhaltensphysiologie D-8131 Erling-Andechs
Referate
R 123
146. Die Phasenbeziehungen zwischen den circadianen Periodizit~ten yon Aktivit/it, Kiirpcrtempcratur und 51ebennierenhormonen beim Menschen bei Isolation und bei Synchronisation Phascrclationships between Circadian Rhythms of Activity, Body Temperature and Adrenal Hormones in Man during Isolation and during Synchronization KRIEBEL, J. (Max-Planck-Institut fib, Verhaltensphysiologie, Seewiesen und Erling-Andechs) Bei einer jungen, gesunden m/innlichen Versuchsperson wurden w/ihrend 37 Tagen nicht/iquidistant ingesam~ 264mal (7,33/Tag) sublingual die Temperatur und 156real (4,33/Tag) Volumen, Adrenalin (A), ~Noradrenalin (NA), 17-Hydroxycor~icosteroide (17-OHCS) und die 17-Ketosteroide (17-KS) im Urin bestimmt. 17 Tage verbrachte die Versuchsperson davon in Isolation bei weitgehendem AussehluB aller Zeitgeber. Alle Variablen zeigten typisehe circadianperiodische Schwankungen, die in Isolation auf eine autonome Periode yon ca. 26 Std fibergingen. Bei freilaufender Periodik lagen die Maxima der vegetativen Funktionen n/iher a m Aktivit/itsbeginn als bei der auf 24 Std synchronisierten Periodik. Zur Analyse wurden die Einzelwerte hi Klassen yon 30 ~ (Temperatur) bzw. 60 ~ (Urinwerte) zusammengefal~$ (volle Periode: 360~ Ffir die Abst/~nde der jeweils hSchsten Klassenwe1%e veto Aktivit/~tsbeginn ergaben sich dann: Synehronisation
Isolation
Temp.
180~
90~
A
210~
90~
NA 17-OI~CS
210~ 90~
3O~ 30~
90~
30~
17-KS
Die Ausscheidungsmengen/S~d waren in beiden Versuchsphasen gleich groB.
Literatur Aschoff, J., Gerecke, U., Wever, 1~.: Pfliigers Arch. ges. Physiol. 295, 173 (1967). .- SVever, 1~.: Naturwissenschaften 49, 337 (1962). Jfirgen Kriebel Max-Planck-Institut ffir Verhaltensphysiologie D-8131 Erling-Andechs
R 124
Referate
147. Stoffwechselrhythmen bei bestrahlten und kalt-adaptierten Friisehen
Metabolic Rhythms in Irradiated and Cold-Adapted Frogs LOCKER,A., Wv.IS]t, P. (Center for Theoretical Biology, Suny at Buffalo, Amherst, N.Y., und Institut ffir Strahlenschutz, Reaktorzentrum Seibersdorf-Wien) Bei entweder in Zimmertemperatur (Zt) oder im belfif~eten Kfihlsehrank (5~ 2--5 Monate lang gehalr Eskulenten (Frfihlingstieren) treten Oscillationen im Gesamt-O2-Verbrauch (V02) auf. In Zt zeigen diese [bei V02 (Durchschnittswert) : 0,237 und Periode (T) yon 30--34 Tagen] sinusartige Form. Nach Bestrahlung mit 5000 rad (Gammastrahlen) und Aufbewahren der Tiere in Zt versehwindet (zusammen mit dem Absterben der Tierpopulation, Locker u. Welsh, 1968) jede Stoffweehselrhythmik. Die I~lteexposition verminder~ bei unbesSrahlten Tieren den (bei 22,5~ bestimmten) VO~ (Durchschnittswerte einze]ner Reihen: 0,127 bzw. 0,176) mir geringer, z.T. insignifikanter Verkfirzung yon T (~uf Werte ~ 30 Tage), wiihrend die Form der Sinusschwingung erhalten bleibt. Bei bestrahlten Tieren, die vor Bestrahlung entweder in Zt oder 1 Monat in Ks gehalten wurden, erhSht sich bei Aufbewahren in 5~ der VO2 fortlaufend (Durchschnittswerte fiber 2--5 Monate: 0,180 bzw. 0,290) mit gleichzeitiger Zunahme yon ~ (yon 26 auf 46 Tage) und Amplitude (bzw. Schwingungsbreite) und Ubergang der Sehwingung in eine I~elaxationsform. Dieses Ergebnis s~eht hinsieh~lich der Beziehung zwisehen Durchschnittswert (Gleiehwert) und Schwingungstyp zu theoretischen l~berlegungen (Wever, 1965) deswegen nieht im Gegensatz, weft es sieh beim Sehwingungsverhalten w~hrend der Ks bestrahl~er FrSsche um eine typische Transiente hande]t. Es handelt sich Merbei vermutlich um tiefgreifende Einflfisse in einen nieht-eireadianen Zeitgeber (Lunarperiodik ?). Literatur
Locker, A., Weish, P. : Studia Biophysica6, 229--232 (1968). Wever, R.: In: Aschoff, J. (Ed.): Circadian Clocks, pp. 74--83. Amsterdam: North-Holland Publ. Comp. 1965 Doz. Dr. A. Locker Center for Theore~icMBiology Suny at Buffalo,Amherst, N.Y. 14226 (USA) Dr. P. Weish Institut ffir Str~hlenschu~z A-1082 Wien, Lenaugasse10
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148. Kohlehydratreeeptoren im Portalkreislauf Carbohydrate Receptors in the Portal Circulation FRANKW, G., STSCKW~T,}t. G., KO~FF, 1%, ttABE~ICH, F. J. (Institut fiir Angewandte und Klinische Physiologic, Marburg a. d. Lahn) Uber Osmoreceptoren im Portatkreislauf und ihre Bedeutung ffir die Osmoregulation liegen gesicherte Ergebnisse vor (z.B. [1--3]). Entsprechende Kohlehydratreceptoren wurden vermutet.
Methode. R a t t e n werden Dauerkatheter in Aorta, Vena eava inf. und V. portae implantiert. Nach Erholung werden am waehen Tier 0,3 bzw. 0,6 ml einer isotonen GlucoselSsung weehselweise in die V. portae bzw. V. cava in 1 min infundiert und die arteriellen Blutzuckerkonzentrationen (Aorta) verfolgt (GOD-Methode, Abnahmezeiten: 2--3, 5, 10, 20, 40, 60 und 90 min). Ergebnisse. Die Blutzuckerkonzentrationen nehmen folgenden Verlauf: 1. Intraportale Applikation yon Glucose: Steiler Anstieg, Maximum bei ca. 3 rain, steiler Abfall, Ausgangswerte nach 10 min erreicht, Unterschie~en der Kontrollwerte, Regularisierung nach ca. 40 rain mit relativ geringer Schwankung (Ausgangswert ~ 5--10 ~ ). 2. Intracavale Applikation: Steiler Anstieg, Maximum bei ca. 3 min, Sr~gerer Abfall, selten ,,undershoot"-Phs kaum Regularisierung und relativ groBe Sehwankungen fiber die gauze Versuchsdauer (Ausgangswert • 20 ~ ). Die Ergebnisse deuten auf die Existenz yon Glucosereceptoren im Portalkreislauf hin, die bei enteraler l%esorption yon Glucose -- wahrscheinlich auf nervSsem Wege (vago-vagal) -- eine primi~re l~reisetzung yon Insulin im Pankreas bewirken und so zu einer raschen Regularisierung der Blutzuckerkonzentration ffihren.
Literatgr i. Haberich, F. J.: Fed. Proc. 27, 1137 (1968). 2. -- Aziz, O., Nowacki, P. E., Ohm, W.: Pfliigers Arch. 818, 289 (1969). 3. Niijima, A.: Science 166, 15t9 (1969). Profl Dr. F. J. }Iaberich Institut fiir Angewandte und Klinische Physiologic der Philipps-Univ. ~r D-3550 ~r ~. d. Lahn, Lahnberge
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149. Analytieal Approaeh t o t he ExeitationMechanisms of ThermaICold Receptors Theorefisehe Untersuchungen zum Erregungsmechanismus yon K ~ e reccptoren ZEI~BST, E., DITTB]~!aNER,K.-H. (Physiologisches Institut der Freien Universitat, Berlin) By means of the methods of open system theory and the thermodynamics of irreversible processes the question was raised whether the eharaeteristics of coldreceptor performance can be described by compartiment systerns describing the metabolic pathways in excitatory membranes. In a first model system the assumption was made that the chemical reaction of transmitter release is coupled with the diffusion transport of the transmitter to the excitable membrane. I n the membrane compartiment the transmitter is inactivated by some chemical processes. Temperature alters the velocity coefficients of the chemical reactions whilst the diffusion coefficients are unaltered b y temperature. I n a second model the transmitter is removed from the compartiment of the excitable membrahe not only b y chemical mechanisms but also by diffusion. Analog computation of these models had the following results: The first model which can be described by identical equations as used in the "two-factorstheory" (Hensel [1]) did not fit the cold receptor performance as known from experimental results. The second model exhibits exactly the same properties of the stimulus response characteristics as found in natural cold receptors: The stimulus response curve exhibits an intermediate maximum, the adaptation type varies with the temperature range, the adaptation time constants increase with lower temperature ranges.
Re/erences 1. Hensel, H. : Acta physiol, scand. 29, 109 (1953). Profi Dr. E. Zerbst Physiologisches Institu* der Freien Universitat D-1000 Berlin 33, Arnimallee 22
150. Messung schneller pIt-Js und Absorptions~inderungen yon Rinder-StKbchenauBensegmenten bei Belichtung Measurement of Light-Induced Fast pH-Changes and Absorption Changes in Bovine Rod Outer Segments
EMRICtt, H. ]~[. (Institut fiir physikahsche Chemie, TU Berlin) Rinder-Stiibehenau$ensegmente wurden auf einem Saccharosediehtegradienten bei sehwachem Rotlicht isoliert. Mit Hilfe der periodischen
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Lichtblitzphotometrie [3] wurden die Absorptions~tnderungen der Metarhodopsin I - - I I - R e a k t i o n gemessen. Die bei dieser Reaktion auftretenden pH-J~nderungen [2] wurden unter Verwendung yon pH-Indicatoren (Bromkresolpurpm~, Bromthymolblau [1]) optisch registriert. Die so gemessenen ptt-Andernngen (Alkalisierung der Aul3enphase) verliefen etwa 30mal langsamer als die M. I--II-l~eaktion. Wurden die Membranen der AuBensegmente jedoch zerstJrt, so erfolgte die pH-~nderung mit ann~hernd derselben Kinetik wie die M. I--II-Reaktion. Mit steigendem pH-Wert und mit abnehmender Tcmperatur wurde die M. I - - I I - R e a k tion sowie die ptI-Jl_nderung verlangsamt. Zusatz yon Alkohol ( > 2 ~ ) besehleunigte die M. I - - I I - R e a k t i o n und die pH-2i:nderung. Die Ergebnisse stehen in Einklang mit dem Befund der Arbeitsgruppe um Wald [2], dal3 die M. I - - I I - R e a k t i o n mit einer Protonenaufnahme aus der LJsung einhergeht, und zeigen zus~tzlich, dal3 die Plasmamembran die AuBenphase gegeniiber diesen pH-~i_nderungen weitgehend absehirmt. Die Erregungsbfldung im St~behenaul3ensegment wird auf dieser Grundlage neu diskutiert. Literatur 1. Jackson, J. B., Crofts, A. R. : Europ. J. Biochem. 10, 226 (1969). 2. Matthews, R. G., Hubbard, R., Brown, P. K., Wald, G. : J. gen Physiol. 47, 215 (1963). 3. Witt, H. T. : On the analysis of photosynthesis by the pulse techniques in the 10-1--10 -s second range. In: Fast reactions and primary processes in chemical kinetics (Nobel Symposium V). p. 261. Ed. : S. Claesson. Stockholm: Almqvist & Wiksell 1967.
Dr. H. M. Emrich Max Volmer-Institut, I. Institut fiir physikalische Chemic, Technische Univ. Berlin D-1000 Berlin 12, Stral3e des 17. Juni 135
151. Extremal Points of the Biological Stimulus and the Adaptive Control System Extremwcrte biologischer Reize und das Kontrollsystem dcr Adaptation P~ZrBYLSKr, A. (Experimental and Clinical Medical Research Centre, Pofish Academy of Sciences, Warsaw) I t is recognized that every biological stimulus possesses certain energy and information component [4] and that a given value both of energy and information is necessary to produce threshold response. From comparative and developmental physiology it results that the detection of sensory adequate stimuli coincides with the lowering of the minimal energy threshold response, and that this lowering leads to corresponding increase in involvement of informational componen~ of the stimulus as
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well as to decrease of the efficient intensity of the stimulus producing the threshold response, what estimates, in the physiological range of the stimulus, certain minimal point of energy component and corresponding point of maximum of information component of the stimulus. The character of final product amount and speed of biochemical reactions on pH, temperature, substrate concentration and enzyme activity [1] determines extremal shape of these mutual interrelationships. The control in such systems does not occur with regard to fixed but around oscflIated value. Results of identification automatically set the regulator [2]. For these adaptive control systems [2] the characteristics of the quantit y of control against signal input value are extremal, what means that the control is maintained around certain optimal point. The regulator always maintains a working point corresponding to the extremal point of dynamic characteristic of the control system with zero value of the derivate of the quality of control with regard to signal input value. In the case of multisignal control inputs the extremal adaptive regulator has its extremum not on the curve but in multidemensional space. As a result of decrease of perception energy and lowering of free energy ibr biological response as well as increase of informational component of the stimulus it leads to formation of discontinuous functional trigger type systems (all-or-non-law), probably based on conformational changes and morphologically adapted forms [3].
Re]erences 1. Dixon, M., Webb, E.C.: Enzymes. Izdat. Mir., Moscow 1966. (guss. translat.). 2. Kalaba, R.: In: P. Bellman (Ed.), ~athematical problems in the biological sciences. Izdat. Mir., Moscow 1966. (Russ. translat.). 3. Ostaszewski, F. :Pracc IV Kraj. Konf. Autom. Krakow, 20.--24.6.1967. 4. Przybylski, A. :Acta physiol, scand. Suppl. 330, 122 (1969). Dr. A. Przybylski Experimental and Clinical Medical Research Centre Polish Academy of Sciences, Warsaw, Dworkowa 3, Poland 152. Der Einflufl yon Gamma-Efferenzen auf die Reaktion yon Muskelspindelaffcrenzen bei sinusf~rmiger Muskeldehnung Influence of Gamma-Efferents on the Reaction of Muscle-SpindleAf~ercnts on Sinusoidal Extension of Muscle
GuOssv, g, O.-J., PELLNITZ,K., ZAIIN,HEIDEMAI~IE (Physiologisches Institut, Freie Universit~t, Berlin) Aktionspotentiale prim~rer und sekundgrer Muskelspindelafferenzen des M. gastrocnemius wurden yon diinnen Hinterwurzelfflamenten registriert. Die zur registrierten Muskelspindelafferenz gehSrende Gamma-Efferenz
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wurde aufgesueht und funktionell so isoliert, dab keine Kon~raktion extrafusaler Muskeln bei elektrischer I~eizung des Vorderwnrzelfilamentes auftrat. W/~hrend sinusfSrmiger Dehnung des M. gastroenemins (0,3 bis 30 IIz) wnrde die Gamma-Efferenz mit 10--500 elektrisehen Reizen pro Sekunde erregt. Die Gamma-Aktivierung ver/~nderte die Reaktion auf sinusf6rmige l~eize, wobei zwei versehiedene Typen gefunden wnrden: 1. Die Amplitude der Antwort (gemessen als Verlanf der momentanen Impulsfrequenz) nahm wghrend der Gamma-Reizung zu. Vorhandene Niehtlinearit/~ten in der Antwort der Muskelspindelafferenzen nahmen ab (phasiseher Gamma-Effekt). 2. Die dutch den Sinusreiz ausgel6ste Amplitude der neuronalen l~eaktion blieb nahezu unvergndert, zu ihr addierte sieh jedoeh eine tonische Grundkomponente, so dab der Modulationsgrad der neuronalen Antwor~ abnahm (toniseher Gamma-Effekt). Ob eine Gamma-Aktivierung vom Typ I oder Typ 2 erzielt wurde, war einmal yon der elektrisehen Reizfrequenz der Gamma-Efferenz abhgngig, zum anderen aber aueh yon der Sinusfrequenz der meehanisehen l~eize. Die beiden I~eaktionstypen k6nnen also als funktionelle Xnderungen der lgeeeptorempfindliehkeit gedeutet werden, die dutch die gleiehe GammaEfferenz hervorgerufen werden k6nnen. Mit Untersttitzung der Deutschen Forsehungsgemeinschaft(Gr 161). Anschrift der Verfasser: Physiologisehes Institut der Freien Universitgt Berlin D-1000 Berlin 33, Arnimallee 22
153. Entladungsmuster tonischer und phasischer Motoneurone der Katze bei sinusfiirmigcr mechanischer Dehnung des M. gastroenemius Discharge Pattern of Tonic and Phasic Motoneurons of Cat on Sinusshaped Mechanical Stretch of the CTastrognemic Muscle Tm~L~, B~U~A~A (Physiologisches Institut, Freie Universits
Berlin)
Nach Denervation des Beines mit Ausnahme der Nn. gastrocnemii wurden die Aktionspotentiale tonischer und phasiseher Motoneurone yon Vorderwurzelfilamenten (L7--S1) abgeleite~. Die Tiere waren nicht spinalisiert. A]s meehanische Reizfrequenzen wurden wegen der niedrigen Versehmelzungsfrequenz der Motoneurone nur 0,3--20 Hz angewandt. Der afferente Zustrom zu den registrierten Motoneuronen bestand aus Muskelspindel- und Golgiafferenzen und (konstanten) efferenten Antrieben aus dem ZNS. Die Ifieht linear in der Momentanfrequenz modulierten Impulssalven yon Muskelspindelafferenzen bewirken dureh raumliehe und zeitliche Summation eine verhal~nismaBig homogen verteilte mono9
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synaptische Aktivierung der Motoneurone, die Ursaehe fiir die Impulssalven ist. Phasische Motoneurone entluden ghnliche Muskclspindein mit gruppierten Impulssalven wghrend der Dehnungsphase. Der Verlauf der Momentanfrequenz wurde oberhalb yon 1 Hz stark asymmetrisch und zwar in entgegengesetzter Richtung wie die Impulsmuster der Muskelspindelafferenzen (Uberkompensation der Spindel-~qichtlinearitgt). Im Amplitudenfrequenzgang fanden sich Andeutungen yon nichtmonorouen Kurvenverlgufen. Wie bei Muskelspindelafferenzen fanden sich Hinweise auf eine sequentie]le Determinierthei~ der neuronalen Impulsmuster. Mit Unterstiitzung der Deutschen Forschungsgemeinschaft(Gr 161). Dr. B. Thiele PhysiologischesInstitut der Freien Universitgt Berlin D-1000 Berlin 33, Arnimallee22
154. Renshawzell-(RZ)-Aktivitiit unter Rcserpin und L-DOPA Activity of Renshaw Cells after Reserpin and L-DOPA HELLWEG, C., MEYEI~-LoHMANN, J. (Physiologisches Institut, Lehrstuhl II, GSttingen) Die Ausgangsfrage war, ob bei extrapyramidalen StSrungen ein abnormes Verhalten der RZ-Aktivitgt vorliegen k6nnte. Zur Prfifung wurden mit Glasmikroelektroden im Lumbalmark der Katze in flacher Nembutalnarkose einzelne Extensor-RZ extracellulgr abgeleitet; ihre Aktivitgt wurde durch antidrome Einzelreizung yon Muskelnerven getestet. Am ,,intakten" oder spinalisiertea Prgparat kam es nach Simulierung eines extrapyramidalen Syndroms durch Reserpin [i] zu einer leichten Verminderung oder aber zu keiner ~uderung der RZ-Aktivitgt. Nach Antagonisierung dieses extrapyramidalen Syndroms dutch L-DOPA konnte keine Beeinflussung, bestenfalls eine leich~e Hemmung der RZ-Antwort beobachtet werden. Jedoeh fanden wir deut]iche Modulationen des monosynaptischen Massenrefiexes und seiner antidrom-recurrenten Hemmbarkeit. Aul~erdem konnten wir hgufig antidrom beeinfluBbare Interneurone ableiten. Zur Erklgrung nehmen wir an, dal~ die dopaminergen oder noradrenergen Systeme nicht direkt an den RZ angreffen, sondern an Interneuronen, die auf die Erregbarkeit der a-Motoneurone Einflul~ nehmen und durch die RZ moduliert werden. Aufgabe weiterer Untersuehungen ist es, diese Interneurone unter Reserpia und L-DOPA zu testen.
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Literatur 1. Steg, G. : Nobel Symposium I, Muscular Afferents and Motor Control, pp. 437--443. Ed. R. Granit. Stockholm: Almqvist and Wiksell 1966. C. Hellweg, Dr. J. Meyer-Lohmann Physiologisehes Institut der Universit~t, Lehrstuhl II D-3400 GSttingen, l=s 7 155. Die tonisehe Komponente und der .Feed-forward"-Mechanismus des Dehnungsreflexes The Tonic Component and the Feed-Forward Mechanism of the Stretch Reflex TAxA~O, K. (Physiologisches Institut, Lehrstuhl II, G6ttingen) Es ist diskutiert worden, dab die sehnelle phasische Reflexkomponente [1] als l~egelantwort auf eine schnelle, kurze Muskeldehnung zu sp/~t kommt; jedoch h~lt die tonisehe Reflexkomponente, die einen ersten ausl6senden Dehnungsreiz weir iiberdauert, den Muskel in einem kontraktionsversteiften Zustand und damit in Bereitsehaft, einen n/~chstkommenden sehnellen Dehnungsreiz unmittelbar, ohne VerzSgerung, zu bean%worten (,,Feed-forward"-Mechanismus [2]). Daf/ir zwei Beweise: 1. Es gib~ eine optimale Dehnungsgeschwindigkeit ftir die Summationsfi~higkeit des Reflexes bei wiederholter Muskeldehnung. Bei soleher Dehnungsgeschwindigkeit ist die Spannungsgr6Be der dynamischen Phase einer n~ehs%kommenden Dehnung linear abh/ingig yon der Spannungsgr6Be der tonischen Komponente der vorhergehenden Dehnung. 2. Das L~ngen-Ak~ivsparmungs-Diagramm bei sehneller Dehnung (ca. 300 mm/see) zeig~ -- fin Gegesatz zum unkonditionierten Verhalten -eine praktiseh sofortige Spannungsentwieklung yore Dehnungsbeginn an, wenn der ,,Feed-forward"-Meehanismus dureh einige Vorausdehnungen en~standen is~. Der ,,Feed-forward"-Meehanismus beruht also zwar auf einem tonisehlangsameren ProzeB, stellt aber selbst eine dynamische Sofortreaktion des neuerlieh gedehnten Muskels dar, deren kybernetisehe Bedeu~ung bisher fibersehen wurde.
Literatur 1. T~kano, K. : Nobel Symposium I, Muscular Afferents and Motor Control, p. 461. Ed. R. Granit. Stockholm: Almqvist and Wiksell 1966. 2. -- Pfliigers Arch. 316, R 63 (1970). Prof. Dr. K. Takano Physiologisches Institut der Universit~t, Lehrstuhl II D-3400 G6$tingen, Humboldtallee 7 9*
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156. Membranpotential und postsynaptisehe Potentiale spinaler Neurone bei periodisehen Schwankungen der Krampferregbarkeit Membrane Potential and Postsynaptic Potentials of Spinal Neurons during Periodic Fluctuations of Seizure Susceptibility Se~C~MANN, E.-J., CASP~s, H., JANZ~N, tr W. (Physiologisches Instirut, Miinster i. W.) Am Zentralnervensystem (ZNS) narkotisierter und kfinstlieh beatmeter g a t t e n treten nach wiederholter Applikation yon Pentetrazol periodisehe Erregbarkeitsschwankungen auf [1,2]. Zur weiteren Analyse dieses Ph/inomens wurden an lumbalen Motoneuronen das Membranpotential soMe die Reaktionen postsynaptischer Potentiale auf verschiedene Testreize bei zu- und abnehmender Krampferregbarkeit fortlaufend geprfift. Die Versuche erg~ben: 1. I n einer Phase steigender Krampferregbarkeit n i m m t das Membranpotential lumbaler Motoneurone um etwa 20 mV ab. Gleiehzeitig werden die dureh Hinterwurzelreizung ausgel6sten E P S P an Amplitude vermindert. Ebenso zeigen die recurrenten I P S P eine Spannungsreduktion. 2. Die dureh epicortieale Reizung hervorgerufenen polysynaptischen E P S P nehmen mit steigender Krampferregbarkeit an Amplitude und Dauer zu. Gleiehzeitig werden ihre Latenz und Gipfellatenz kiirzer. 3. Die durch Vorderwnrzelreizung ausgelSsten Aktionspotentiale bleiben bei steigender Krampferregbarkeit im wesentlichen unver/indert, solange eine kritische Depolarisation nieht iiberschritten wird. 4. Die periodisehen Erregbarkeitsschwankungen, die unter der Einwirkung yon Pentetrazol auftreten, kSnnen sich aus prgexistenten Aktivitgtsschwankungen des ZNS mit einer Periodendauer his zu mehreren Minuten entwiekeln. Literatur
1. Caspers, H., Speckmann, E.-J.: DC potential shifts in paroxysmal states. In: Basic Mechanisms of the Epilepsies, pp. 375--388. Ed. by H. It. Jasper, A. A. Ward and A. Pope. Boston: Little, Brown and Co. 1969. 2. Speckmann, E.-J., Caspers, H. : Electroenceph. clin. Neurophysiol. 27,686 (1969). Anschrift der Verfasser: Physiologisches Institut der Universit~t D-4400 Mfinster i.W., Westring 6
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157. Ammonium-Wirkungen am spinalen Motoneuron der Katze Action of Ammonium on Cat Spinal Motoneurons Lux, H. D., LORACHER, C., NEtIEIr E. (Max-Planck-Institut ffir Psychiatrie, Miinchen) Intracelluliire Elektrophorese yon NIt+ 4 fiihrt zur reversiblen Reduktion des Aktionspotentialiiberschusses und des Ruhepotentials, die einer partiellen Na+-Wirkung bzw. einer unvollst/indigen K+-Substitution entspricht (Binstock u. Lecar, 1969; Liittgau, 1961). Ferner finder sich eine 1/inger dauernde Depolarisation der EMK der postsynaptischen Hemmung (Eips~). Die letztere ~u ist betr/~chtlich spezifiseher bei externaler NH+4-Zufuhr durch extraeellul/~re NH+a-Elektrophorese (mit oder ohne Kopplung mit C1- oder -Aeetat als Gegenion) und bei Ammoniumaeetatinfusionen: Das ExPsP stellt sieh bei maximaler Wirkung auf das Ruhepotential ein bei ermittelten Gewebs-[NH+~] yon 10 -4 bis 10 -3 M/1. In diesem Dosisbereieh wirkt NIl+ 4 selektiv auf IPSPs; bei genereller NH+-Aplolikation auf~retende guhepotentialsehwankungen sind sekund/~re Folgen eines vermehrten excitatorischen Zustromes (Ammoniumkramiof). Die Einstellung des EIesP auf ver~nderte Ruhemembranpotentiale erfolgt innerhalb yon etwa 1--4 rain. Literatur
Binstock, L., Lecar, H.: J. gen Physiol. 53, 342--361 (1969). Lfittgau, tI. C. : Pflfigers Arch. ges. Physiol. 273, 302--328 (1961). Dr. H. D. Lux, C. Loracher und Dr. E. Nehcr Max-Planck-Institut fiir Psychiatrie D-8000 Mfinchen 23, I(raepelinstr. 2
158. Befunde zur postsynaptisehen Disinhibition bei krampfbewirkenden Antimetaboliten Postsynaptic Disinhibition Resulting from Antimetabolic Convulsants
LOgAOHER, C., Lux, H. D. (Max-Planck-lnstitut ftir Psychiatrie, Miinchen) Von einigen metabolisch bewirkten Krampfzust~nden, z.B. bei Fluorfetts/iurevergiftung und Insulinhypoglykiimie ist bekannt (Benitez, Pscheidt u. Stone, 1954; Tews, Carter u. Stone, 1965), dab pr/ikonvulsiv stark erhShte Ammoniumkonzentrationen (bis 2 mM/kg) im Hirngewebe auftreten. Im Zusammenhang mit der Wirkung yon N H + auf das elektrophysiologische Verhalten des spinalen Motoneurons wurden Ver/~nderungen des IPSP w/ihrend der genannten Zust/~nde untersueht. Insulindosen, die den Blntzueker auf ca. 40--60 rag-~ erniedrigten, bewirkten
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eine nahezu komplette AuslSschung der IPSPs identisch der bei externaler NH+4-Zufuhr. Auch hierbei handelt es sich um eine depolarisierende Verschiebung der EMK der postsynaptisehen Itemmung zum Ruhepotential. Die Wirknng auf das EirsP war kurzfristig reversibel bei Gabe yon Glucose mit Halbwertzeiten yon ca. 5--10 min. Fluoressigs/~urevergiftung ergab den gleichen, jedoch irreversiblen Effekt. Bemerkenswert ist die geringe Wirkung auf Ruhe- und Aktionspotentiale, auf EPSPs und passive elektrische Membrancharakteristica. M6gllche direkte oder indirekte Reaktionswege des Ammoniums werden diskutiert. Literatur Benitez, D., Pscheidt, G. R., Stone, W. E. : Amer. J. Physiol. 176, 488--492 {1954). Tews, J. K., Carter, S. H., Stone, W. E. : J. Neurochem. 12, 679--693 (1965). C. Loracher, Dr. H. D. Lux ~ax-Planek-Institut fiir Psyehiatrie D-8000 Miinchen 23, Kraepelinstr. 2
159. Microelectrophoretically Induced Changes of the Receptive Fields of Dorsal Horn Cells
Vcr~indcrungen der receptiven Felder yon Hinterhornzellen durch mikroelektrophoretisch applizierte Substanzen
ZI]~GLGiNS]3~BG]~R, W., H]~Rz, A. (Max-Planck-Institnt fiir Psychiatrie, Mfinchen) Single unit recordings were performed with multibarrellcd electrodes in the lumbar dorsal horn of 48 decerebrated or anaemically decorticated cats. Recordings were made from the cells of origin of the spine-cervical tract (SCT) as well as from interneurones and their cutaneous receptive fields (cRF) wer mapped. According to their reaction to microelectrophoretically applied substances different types of cells could be distinguished. Glutamate expanded the eRFs of most neurones and decreased their sensory threshold. The opposite effect could be evoked by application of glycine. Cold block at thoracic level led in most eases to a similar but less pronounced effect. A paradoxical effect was present with the most frequently encountered type of SCT-neurones in that glutamate could not induce depolarization block even at excessive doses. After an initial activation the rate of firing did not further increase but could decrease. At that time synaptie activation was less effective, and also, very often, small amplitude spike discharges of simultaneously activated nearby cells could be recorded. This paradoxical effect can be assumed to be due
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to an inhibitory action of the activated nearby neurones on the SCTneurones. Implications for the physiological importance of changes of the cleFs will be discussed. Dr. W. Zieglg/~nsberger, ProL Dr. A. Herz 1V[ax-Planck-Ins~itut fiir Psychiatric D-8000 Miinchen 23, Kraepelinstr. 2
160. Fusimotorische Reflexe prim~irer Muskelspindelendigungen und die Steflheit der Frequenz-Dehnungsbeziehung Fusimotor Reflexes of Primary Endings of Muscle Spindles and the Slope of Frequency-Extension Relation FI~OMM, C., HAAS~, J. (Max-Planek-Institut fiir experimentelle Medizin, G6ttingen) Bei deeerebrierten Katzen ist die fusimotorische Aktivit/~t pratibialer Muskelspindelendigungen sehwaeh, abet sie kann deutlieh ansteigen (z. B. auf der linken Seite), wenn der homologe Muskehaerv der kontralateralen Seite elektrisch ~etanisiert wird (Jansen u. l~udjord, 1965; Itaase u. Vogel, 1969). Diese reflektorisehe Aktivierung yon Fusimotoneuronen-untersucht bei sehrittweisen statisehen Extensionen der linken pr/~tibialen Flexoren -- ver/~ndert die Steilheit (Imp/see/ram) der linearen Frequenz-Dehnungsbeziehung der Muskelspindelendigungen nieht, sondern versehiebt die Gerade im Koordinatensystem nur naeh oben. Voraussetzung ist Mlerdings, dab die Dorsal- und Ventralwurzeln des LumboSacrMmarks praktiseh unversehrt shad. Wird indes die linke Seite yon L 6 - - $ 2 deafferentiert, dalm nimmt die Steilheit der Geraden zu. Wahrseheinlieh bewirken dehnungsempfmdliehe Proprioceptoren (wit denken in erster Linie an Golgi-Sehnenreeeptoren) im geschlossenen Reflexbogen eine autogene Hemmung der Fusimotoneurone, so da$ sieh die Proportionalit/~tskonstante der linearen Beziehung zwisehen statischer Muskelextension und Impulsfrequenz der Muskelsphadelendigungen nieht/~ndern kann. Literatur ttaase, J., Vogel, B. : Pfliigers Arch. 811, 168--178 (1969). Jansen, J. K. S., l~udjord, T. : Acta physiol, scand. 68, 236--246 (1965). can& med. C. Fromm, Prof. Dr. J. ttaase Max-Planck-Institut fiir experimentelle Medizin D-3400 G5ttingen, I-Iermalm Rein-Str. 3
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161. LSD and its Interaction with 5-Hydroxytryptamine and Noradrenaline on Medullary Reticular Neurons Der Einflu~ yon LSD auf die Wirkung yon 5-Hydroxytryptamin und Noradrenalin au~ Neurone dcr Formatio retieularis der Medulla oblongata HSSLI, L., TEBNCIS,A. K., SCH6~W~TT~, H. P. (Abteilung ffir Neurophysiologic, Neurologische Universits Base]) The method of microelectrophoresis was used to study the action of lysergie acid diethylamide (LSD) 1 on the effects of 5-hydroxytryptamine (5-HT) and noradrenaline (NA) administered to neurones of the bulbar reticular formation in unanaesthetized, decerebrate cats. LSD (2--50 mM in 165 mM NaCI, pH 5.1--5.6) usually had no effect on the firing of reticular neurons, but sometimes caused an excitation or depression. LSD often reduced or blocked the excitant action of 5-HT (15/20 ueurons) and NA (10/18 neurons), but rarely affected the depression caused by these amines (5-HT, 2/9 neurons; NA, 1/5 neurons). The time of onset of antagonism by LSD was usually 1--3 miu, and recovery generally occurred within 2--10 rain. On several neurons LSD (20 and 50 mM) did not antagonize either the excitant or depressant actions of the monoamines, even when it was ejected with high currents for several minutes. 1 Kindly provided by Prof. A. Cerletti (Sandoz, Basel). Dozent Dr. L. HSsli, Dr. A. K. Teb~cis, Dr. H. P. SchSnwetter )~bteilung ffir Neurophysiologie,NeurologiseheUniversits Soeinstr. 55, CH-4051 Basel (Schwoiz)
162. Karticrung des Cervikalmarks hoehspinalisierter Katzen mit elektrischer Reizung auf Blutdruck- und Sympathieuseffekte Stimulating the Cervical Spinal Cord of High-Spinal Cats for BloodPressure and Sympathetic Effects
ILLE~T, M., GABrieL, M. (Physiologisches Institut, Miinchen) Bei relaxierten Katzen wurde 7 Std nach Spina]isierung (C1) die Aktivit~t des Nierensympathicus und des N. Splanchnicus bipolar abgeleitet und der arterielle Blutdruck registriert. 25 tL Elektroden wurden dorsal in das Riiekenmark (C4--C6) eingestochen und in Sehritten (300 ~) nach ventral verschoben. Einminiitige monopolare Reizung (l~echteekreiz, 1 msee Dauer, 80 Imp/see, 3--4 Volt) wurde naeh jedem Schritt vorgenommen. Alle Stichkans wurden histologiseh kontro]liert. 1. ttemmung der Sympathieusaktiviti~t wurde ausgel6st bei Reizung in: Vorderseitenstrang zwischen Mittellinie und Lig. denticulatum; Hinter-
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seitenstrang direkt lateral des Hinterhorns ; vereinzelt in der Kommissur der grauen Substanz und entlang des Vorderhorns. 2. Anstieg der sympathischen Aktivit~t und des Blutdruekes wurden erzielt bei Reizung im lateralen Seitenstrang und im Hinterhorn. 3. Bei Reizung direkt lateral des Hinterhorns und am Ubergang des Hinterseitenstranges zum Vorderseitenstrang wurde oft eine Itemmung der Sympathieusaktivits beobaehtet bei gleichzeitigem Blutdruekanstieg. Die Befunde zeigen die Verteilung umsehriebener Areale im Cervicalmark, deren Erregung efferent die pr~ganglion~ren sympathisehen Neurone hemmend oder f6rdernd beeinfln/]t. Anschrift der Verfasser: Physiologisches Institut der UniversitEt Miinchen D-8000 Miinchen 15, Pettenkoferstr. 12
163. Die Versehaltung pr~- und postganglion~rer Neurone in lumbalen sympathischen Ganglien The Connections o:~Pre- and Postganglionic Units in Lumbar Sympathetic Ganglia HOBEYSECK, G., J,~NIG, W. (II. Physiologisches Institut, Heidelberg) Nach Hautnervenreizung ist die Reflexaktiviti~t in postganglion/~ren sympathisehen Fasern in Hautnerven signifikant hSher [2] als in pr~ganglion~ren Fasern des Halsgrenzstranges [1]. Ein Grund ffir diesen Unflersehied mag in der Versehaltung prs und postganglioni~rer Neurone liegen. Deshalb wurden die Entladnngen einze]ner postganglion~rer Neurone im N. suralis nach pr~ganglion~rer Grenzstrangreizung bei L~ untersucht und g]eiehzeitig das pri~gangiioni~re Massenaktionspotential bei Ls abgeleitet. Folgende Ergebnisse wurden erhalten: 1. Auf die postganglioniiren Neurone konvergieren zwei Komponenten myelinisierter und eine unmyelinisierter pr~ganglion~trer Fasern. 2. Naeh m~ximaler pr/~ganglion/~rer Einzelreizung antwor~en 45 ~ aller postganglion~ren Neurone im N. suralis mit einem Aktionspotential und 55 ~ mit zwei oder mehr Aktionspotentialen. 3. Von den Neuronen, die nur mit einem Aktionspotential antworten, sind 500/0 spontan- und reflexaktiv; Neurone, die mehrfaeh entladen, zu 90-- 95 ~ Hieraus l~l]t sich folgern, dab auf postganglion~re Neurone, die nach pri~ganglion~rer Reizung repetitiv entladen, mehr priiganglion/~re Axone konvergieren als auf Neurone, die nur einmal entladen. Es ]iegt daher
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Referate
nahe anzunehmen~ dab die h6here Spontan- und Reflexaktivit~t in postganglion~ren Fasern rein quantitativ mit der Verschaltung prii- und postganglion~rer Neurone erkl~rt werden kann.
Literatur 1. J~nig, W., Schmidt, R. F. : Pfliigers Arch. 814, 199--216 (1970). 2. -- Weller, E. : Pfliigers Arch. 312, R 109 (1969). Anschrif~ der Verfasser: II. Physiologisches Ins~itut der Universiti~t Heidelberg D-6900 Heidelberg, Bergheimer Str. 147
164. Synaptie Potentials in Deiters' Neurons Evoked by Stimulation of Peripheral Nerves Synaptisehe, dureh peripheren Nervenreiz ausgeliiste Potentiale in Deiters' Neuronen B~UOOE~CAT~, G. T~N, T~ZC~ANN, R., W ~ L L ~ , E. (Physiologisches Institut, Mfinchen) Experiments were performed in ehloralose-anesthetized cats. Synaptic potentials evoked by stimulation of various fore- and hindlimb nerves were recorded from Deiters' neurons [2] (citrate electrodes, cerebellum intact). Consistently, two kinds of synaptic pattern were seen : 1. A slowly rising hyperpolarization, followed b y a longlasting depolarization. Testing with intracellular current injection disclosed this pattern as being caused by an IPSP-disinhibition sequence. Cutaneous and muscle nerves of all limbs were effective just above threshold of the nerves (T). 2. A distinct sharp hyperpolarization riding on the initial phase of the slow hyperpolarization mentioned above. Again, both cutaneous and muscle nerves were effective. However, threshold for the effect was 2 - - 4 T, and generally, nerves from those limbs were most effective to segments of which Deiters' cells projected. I t is proposed t h a t these responses evoked from peripheral afferents (and linked to eerebellar activity, c.f. [2]) are mediated via mossy fibres (response 1) and climbing fibres (response 2), respectively.
Re/erences 1. Eccles, J. C., I~o, ~., Szents J.: The Cerebellum as ~ Neuronal Machine. Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1967. 2. Ito, M., Hongo, T., Yoshida, ~., Okad~, u Obata, K. : Jap. J. Physiol. 14, 638--658 (1964). Priv.-Doz. Dr. G. ten Bruggencate, Dr. E. Weller, 1~. Teichmann Physiologischcs Ins$itut der Universit~t ])-8000 )/Ifinchen 15, Pettenkoferstr. 12
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165. Somato-sympathisehe Reflexe w~ihrend der versehiedenen Sehlafund Waehstadien bei Katzen mit ehroniseh implantierten Elektroden Somato-Sympathetie Reflexes during Different States of Sleep and Wakefniness in Cats with Chronically Implanted Electrodes BAUST, W., B 6 ~ K E , J., BLOSSFV,LD, U. (Neurologische Klinik, Dfisseldoff) An Katzen mi~ chronisoh implantierten Elektroden wurden am Halssympathiaus Antwortpotentiale naah afferenter Ischiadiausreizung abgeleiteK Das nach einem Einzelreiz auftretende An~wortpotential bestand aus drei Komponenten unterschiedlicher Latenz (Fasergruppen I, II, III). Die Potentiale der Gruppen II und III sind im synehronisierten Schlaf (Non-REM) kleiner als im Wachzustand, sie arfahren eine weitere Reduktion im REM-Sehlaf. Wi~hrend die Latenz der Gruppe II im NonREM am gr6Bten ist, ist die der Gruppe III in diesem Schlafstadium am geringstan. Aueh innerhalb der REM-Stadien ergeben sich in Abhi~ngigkeit yon der zeitlichen Zuordnung des Reizes zu den Salven sehnellerAugenbewegungen Unterschiede. Die Versuche zeigen, dal3 die Reflexerregbarkeit des sympathisehen Systemes kein homogenes Verhalten in Abh~ngigkeit veto Sehlaf-Wach-Cyclus aufweist, wodurch das teilweise widersprfichliche Verhalten einiger vegetativ gesteuerter l~unktionen erkli~rt werden kSnnte. Prof. Dr. W. Baust, J. B6hmke, U. Blossfeld Neurologische Klinik der Universit~t D-4000 Dfisseldorf,Moorenstr. 5
166. Korrelation yon Herzfrequenz, Atmung und Trauminhalt Correlation of Heart Rate, Respiration and Dream Content BAUST, W., Engel, R. (Neurologische Klinik, Dtisseldorf) An 15 gesunden Versuehspersonen wurden w~hrend des Nachtschlafes EEG, Augenbewegungen, EMG, Herzfrequenz und Atmung kontinnierlich registrierb. Die Versuchspersonen wurden w~hrend des REM-Schlafes in der iiblichen Weise geweekt und nach dam Trauminhalt befragt. Herzund Atemfrequenz sowie die Atemamplitude wurden off-line als Histogramme auf Lochstreffen ausgegeben mad in einem Groi3rechner zusammen mit den Traumdaten, die dureh ffinf Auswerter nach einer yon Hauri at al. entwickelten Skala bewertet wurden, welter verarbeitet. Dabei ergaben sich hinsiahtIich der Herzfrequenz folgende signifikante Korrelationen: Hohe Herzfrequenz/angenehmer Traum; hohe Variabili*gt/wenig intensiver Traum, wenig aktive Teflnahme des Tri~umenden,
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wenig verbate Aggression. Bezfiglich der Atmung ergaben sich folgende Korrelationen: Hohe Variabiliti~t der Frequenz/wenig aktive Teilnahme am Traumgesehehen, wenig physisehe Aggression. Atemamplitude: Hohe Amplitude/intensive aktive Teilnahme; Variabiliti~t hoeh/Traum beinhaltet intensive physische Aggression; bei unangenehmen Trs wird das Verh~ltnis Inspiration/Exspiration zugunsten der Exspiration versehoben. Prof. Dr. W. Baust Neurologische Klinik der Universitit D-4000 Diisseldorf,I~oorenstr.5 Dipl.-Psychologei%.Engel PsychologischesInstitut der UniversitEt D-4000 Dfisseldorf,I-Iimmelgeisterstr.127
167. Gleiehzeitige Registricrung yon Liquordruck, Hirnvolumen und Gehirndurehblutung Simultaneous Recording of CSF-Pressure, Brain Volume and Cerebral Cortical Blood Flow ]~OOS, W., BETZ, ~]. (Neurologisehe Klinik und Physiologisehes Institut, Tfibingen) Zur Messung der Xnderung des Gehirnvolumens und des Liquordrucks bei geschlossenem Schgdel wurde in ein Schgdelbohrloch ein allseits umschlossener Wegaufnehmer so eingesetzt, dab gleichzeitig mit dem Druck innerhalb des Wegaufnehmergeh/iuses Gehirnvolumeninderungen bei geschlossenem Sch/~delraum fortlaufend registriert werden konnten. Der leichte Kern des Wegaufnehmers war so auf den Cortex aufgelegt, dab pulsatorische und nichtpulsatorische vertikale Weg~nderungen registrierbar waren. Die Volumeni~nderungen des Gehirns wurden nach dem Prinzip der Volnmengnderung ~hnlicher K6rper berechnet. Gleichzeitig wurde zuss die lokale corticale Durehblutung mit ttilfe eines flaehen Ws die endexspiratorische C02-Konzentration mi% ttilfe eines Ultrarotabsorbers und der arterielle Blutdruek fortlaufend registriert. Als Versuchstiere wurden narkotisierte Sehweine (5--20kg Gewieht, anaesthesiert mit 25 mg/kg Nembutal) verwendet. Bei den kombinierten Messungen und Anwendung yon durehblutungss MaBnahmen zeigte es sich, dab die Volumeninderungen und die Liquordruckgnderungen nicht immer parallel verliefen, und dab auch die Beziehungen der Durehblutungs/~nderungenzu den Volumens bzw. Liquordruckinderungen variabel waren. Vergleichsmessungen bei offenem
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Seh~deldach und geschlossenem Seh/~deldach lieBen AuBerungen der pulsatorischen und respiratorischen Volumenschwankungen des Gehirns erkennen. Dr. W. Roos Nourologische Klinik der Universit~t D-7400 Tiibingen, Liebermeisterstr. 18--20 Prof. Dr. E. Betz Physiologisehes Institut der Universit~t D-7400 Tfibingen, Gmelinstr. 5
168. Insulineinwirkung auf den Phospholipid-Stoffwechsel vcrsehiedener Hirnregionen des Haninchens bei unterschiedlicher Bintglucosekonzentration Effect of Insulin on Phospholipid Metabolism in Various Parts of the Rabbit's Brain at Different Blood Glucose Concentration I-~z~N, D. H., MSLL]~R,U., B]~CKE~, P. (Institut ffir Normale und Pa~hologische Physiologie, KSln) An Kaninehen in Pernocton| wurde die Wirkung hoher Insulingaben auf Gesamtphospholipide und versehiedene Phospholipidkomponen~en yon GroBhirn, GroBhirnrinde, t(]einhirn und Medulla oblongata in zeitlicher Beziehung zur abnehmcnden Blutglucosekonzentration und der elektrischen eorticalen Spontanaktivit/tt untersucht. In Grol]hirn, GroBhirnrinde und Kleinhirn wurden statistisch signifikan~e Vermlnderungen der Phospholipidgehalte um 18,8, 16,4 bzw. 14,4~ der Kontrollwerte erst mit Unterschreiten einer bestimmten kritischen Blutglueosekonzentration nachweisbar. Die H6he dieser kri~ischen Blutglucosekonzentration war regional geringffigig untersehiedlich. Die Phospholipidgeha]te der Medulla oblongata wurden zu keinera Zeitpunkt des hypoglyk/~mischen Zustandes signifikant ver~tndert. Eine mehrsf/indige Erh6hung der arteriellen Blufglucosekonzentrafion (150--211 rag/100 ml) bei gleichzeitiger Verabreiehung yon Insulin und Glucose fiihrte in keiner Hirnregion zu VerSnderungen der Phospholipidgehalte. Die Verminderung endogener Phospholipide des Gehirns w/~hrend Insulinhypoglyk~mie stfitzt die Annahme eines der Energiebildung dienenden Abbaus [1] wie aueh einer verz6gerten Neubildung der Phospholipide [2--4]. Literatur
1. Abood, L. G., Geiger, A. : Amer. J. Physiol. 182, 557 (1955). 2. 9 Ansell, G. B., Dohmen, H. : J. Neurochem. 2, 1 (1957). 3. -- Spanner, S.: J. Neurochem. 4, 325 (1959). 4. Dawson, R. M. C., Richter, D.: Prec. roy. Soc. B 137, 252 (1950). Dr. D. H. Hinzen, U. Miiller, P. Beeker Institut ffir Normale und Pathologisehe Physiologie
D-5000 KSln 41, Robert Koeh-Str. 39
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169. Ver~inderungen des Elektroeortieogramms und des Koblenhydrat. Phosphat-Stoffwechsels im Gehirn in Abh~ingigkeit yon Tiefe und Dauer eines hypoglyk~imischen Zustandes Changes of Eleetrocortieogram and Carbohydrate-Phosphate Metabolism of the Brain in Relation to Degree and Duration of Hypoglycemia M~T,ER, U., Hn~zEN, D . H . (Institut fib Normale und Pathologisehe Physiologie, KSln) Am Modell einer Insulinhypoglyks wurde der Einflul~ eines zunehmenden Glucosemangels auf den Energiestoffwechsel versehiedener Regionen des Kaninchengehirns sowie die spontanelektrische Aktivits der Gro~hirnrinde untersucht. Ws der cerebrale Glucosegehalt mit absinkender Blutglucosekonzcntration rasch vermindert wird, erfolgt der Abbau yon Glykogen crs~ bei weitgehend erschSpften cerebralen Glucosevorrs und Untersehrciten ciner bes%immten Blutglucosekonzentration (etwa 2,5 ~mol/ml). Die cnergiereichen Phosphate werden selbst bei massiv erniedrigten cerebralen (0,10--0,22 ~mol/g) und arteriellen Glueosegehalten (ca. 1 ~mol/ ml) nicht signifikant vers Erst unterhalb dieser kritischen Blutzuckerkonzcn%ration (1 ~mol/ml), bei z.T. noeh betr&chtliehen Glykogenbestinden, erfolg~ ein rascher AbfaU energiereieher Phosphate. Bei abnehmenden Gehalten der Embden-Meyerhof-Endstufen Lactat und Pyruva~ erweist sich die Glykogenmobilisierung als energieliefernder Prozel~ unzureiehend. Auch eine gcsteigerte Oxydation yon Nioht-Kohlenhydraten ist nicht in der Lagc, fiber ls Zeit die energiereichen Phosphatspiegel des Gehirns aufrechtzuerhalten. Die elektroeortieographischen StSrungen sind in einem weiten Bereich abnehmender Glucosegehalte yon den Verinderungen energiereieher Phosphate unabhs U. 1Kiiller, Dr. D. H. IIinzen Institut ffir Normale und Pathologische Physiologie der Universits D-5000 K61n 41, Robert Koch-S%r.39 170. Feldpotentiale und synaptische Potentiale im Troehleaxiskern der Katze nach Labyrinthreizung Field Potentials and Synaptie Potentials in the Troehlear Nucleus of the Cat Following Labyrinthine Stimulation PI~ECItT, W., BAKEI%,1%. (Institute for Biomedical Research AMA/ERF, Chicago) Die Trochlearismotoneurone (MN) finden sich im Bereich des %riphasischen antidromen Feldes, das durch Reizung des kon%ralateralen Tro-
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ehlearisnerven erzeugt wird. Direkt oder antidrom induzierte Aktionspotentiale der MN sind bei intraeellul~rer Registrierung nur yon positiven und negativen Nachpotentialen gefolgt. Es konnte kein Hinweis auf reeurrierende Erregung oder Hemmung gefunden werden. Intralabyrinthare Reizung des kontralateralen Vestibularis (Vc) erzengt ein Feldpotential, das im Kernzentrum aus zwei scharfen, prasynaptisehen Wellen n 1 uud n 2 und einem langsamen negativen Potential n 3 besteht. Letzteres ~ird durch die AktionsstrSme und erregenden synaptischen StrSme der MN erzeug~. Der Vc-l~eiz hat facilitatorisehe Wirkung auf die antidrome Invasion der MN. Intracellular entstehen naeh Vc-geiz EPSPs (Latenzen 1,3-- 1,9 mscc) mit zwei Komponenten, die yon den prasynaptischen Wellen n1 und n 2 verursacht werden. Anfgrund des Verhaltens bei intraeellularer Reizung und der rgumliehen Vcrteilung des ha-Potentials wird angenommen, dab die EPSPs vorwiegend an den Dendriten entstehen. Reizung des ipsilateralen Vestibularis (Vi) erzeugt ebenfalls zwei prii. synaptische Potentiale n~ und n 2, die yon einer langsamen positiven Welle gefolgt sind. Letztere wird dureh die hemmenden synaptischen StrSme im Kern erzeugt und ist auf den Bereich des antidromen Feldes beschrgnkt. Vi-Reiz blockiert die antidrome Invasion der M_N etwa fiir die Dauer der P-Welle. Intracelluli~r finden sich in allen MN zweikomponentige IPSPs, die durch Cl-Injektion und dutch ttyperpolarisierung der Zelle leicht umkehrbar sind und wahrseheinlich im Soma entstehen. Direkte l~eizung der Vestibulariskerne erregt monosynaptische IPSPs bzw. EPSPs in den M:N, je nachdem ob der ipsi- oder kontralaterale Vestibulariskern gereizt wird. Ein Vergleich der Latenzen der nervinduzierten mit den kerninduzierten PSPs ergibt, dab in beiden Fallen eine disynaptische Verbindung zwischen VN und MN besteht. Die funktionelle Bedeutung dieser Befunde wird diskutiert. Dr. WolfgangPrecht ~ax-Planck-Institut fiir ]tirnforschung D-6000 Frankfurt a. ~., Deutschordenstr. 46
171. Pr/isynaptisehe Depolarisation des N. lingualis und des N. glossopharyngieus durch Reizung propriozeptiseher Fasern im N. trigeminus Presynaptie Depolarisation of the Lingual and Glossopharyngic Nerves by Stimulation of Proprioeeptive Fibres of the Trigeminal Nerve THIv,LE, H., SAg~LA~D, E . K . (Department of Anatomy and Brain Research Institute, The Center of Health Sciences, UCLA, Los Angeles, California) Der Einflug der yon Kaumuskeln ausgehenden propriozeptischen Fasern auf den Grad der Polarisation afferenter Fasern des N. lingualis und des
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N. glossopharyngicus wurde an Katzen mit vollsts pr/~collicul&rer Durchtrennung des Gehirns untersueht. Erregbarkeitsver/~nderungen zentraler Endigungen des N. lhlgualis und des N. glossopharyngicus wurden mit Hilfe der yon Wall (1958) beschriebenen Methode bestimmt. Primare afferente Depolarisation (PAD) dieser sensiblen kTerven konnte durch elektrische Reizung des N. massetericus oder des Nerven zum vorderen Bauch des M. digastricus hervorgerufen werden. Auch durch sehnell ausgefiihrten Zug an den Adduktoren sowie Abduktoren des Kiefergelenkcs konnte PAD von Fasern des N. lingualis und des N. glossopharyngicus bewirkt werden. Langsamer und anhaltcnder Zug an diesen Muskeln hingegen hatte keinen EinfluB auf die zentralen Nervenendigungen. Es wurde gefolgert, dab yon Kaumuskeln ausgehende propriozeptische Fasern (mi~ Ausnahme der IA Gruppe yon Muskelspindeln) f~r die beobachtete PAD verantwortlich sind und eine Rolle bei der Kontrolle reflexm~tBig ausgefiihrter Zungenbewegungen spielen. cand. reed. H. Thiele D-2000 Hamburg 22 Barmbecker Markt 34
Prof. Dr. E. K. Sauerland, The Center of Health Sciences, UCLA Los Angeles, Calif. 90024, USA
172. Elektrophysiologisehe 0berfl/ichenableitungen veto Bulbus olfactorius des Goldfisches (Carassius auratus) naeh Regeneration durchsehnittener Riechnervenfasern Electrophysiological Surface Recordings from the Olfactory Bulb of the Goldfish (Carassius auratus) after Regeneration of Dissected Olfactory Nerve Fibres ZIPPEL, H.P., ROCKE~T,K. (Physiologisches Institut, Lehrstuhl II, GSttingen) An grol]en curarisierten Goldfischen wurden 6 Monate nach Durchschneidung der Ffla olfactoria die Oberfls am Bulbus olfactorius unipolar mit 1--2 Platinelektroden abgeleitet. Bei Reizung der Mueosa mit Riechstoffen bzw. durch Wasserstrahl konnten/~hnliehe Befunde erhoben werden, wie sie friiher bei Tieren mit intakten Fila elf. (Riickert u. Zippel, 1969; Zippel u. Riickert, 1969) abgeleitet wurden: grebe, sinusfSrmige Wellen (ca. 10 Hz) mit kurzer Latenz bei mechaniseher Reizung, Synchronisa%ion mit AmplitudenerhShung bei Amylacetat, Desynchronisa%ion mit Amplitudenerniedrigung bei Cumarin, mit Latenzen zwischen 0,5 und 45 sec. Alle Effekte lieBen sich dureh Lokalanaesthesie (Pan~oeain) der Mucosa olfactoria reversibel blocken. Damit konnte naeh funktioneller und histologischer Regeneration (Zippel, v. Baumgarten u. Westerman, 1970) auch der elektrophysiologisehe Nachweis ftir die Funktionstiichtigkeit der regenerierten Fila olfactoria und ihres Erfolgsorgans erbracht werden.
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L~teratur Riickert, K., Zippel, H. P. : Pfliigers Arch. 812, R 128 (1969). gippel, H. P., Baumgarten, R. v., Westerman, R. A.: Z. vergl. Physiol. (im Druck) (1970). -- .l~fickert,K.: Pfliigers Arch. 312, R 127 (1969).
Dr. H. P. Zippel, K. Riickert Physiologisches Insr der Universit~t, Lehrstuhl II D-3400 GSttingen, Humboldtallee 7
173. Uber die mensehliehe Reaktionszeit nach periodisehen und aperiodisehen optischen und akustischen Reizen On Human Reaction Time Following Periodical and Aperiodical Optic and Acoustic Stimuli TAGHAVY,A., Pv,N~TN~, J. (Universi~&ts-l~ervenkllnlk, Erlangen) Es wurde die Reaktionszei~ (RZ) der Hand auf einfaehe periodische und aperiodisehe op~isehe und akustisehe Reize an mehreren V.P. gemessen. Jeweils wurden 1000 RZ bei gleiehen Versuehsbedingungen dureh einen automatischen Reehner ausgewertet. Es land sieh eine anni~hernd normale Verteilung der RZ. Dies steht im Gegensatz zur Annahme einer Reehteekverteilung [2] und im Einklang mit den Befunden yon Schlier u. Mitarb. [1] fiir optische Reize. Die Verteihmg der akustischen RZ ist im Prinzip der der optisehen gleieh. Der Mi~elwert der akustisehen RZ jedoeh is~ generell kiirzer. Bei den periodisehen Reizen yon 1/e pro sec betrug z.B. der optisehe RZ-Mittelwert 215 msec und der akustisehe unter Konstanthaltung sonstiger Bedingungen 158 msee. Die zeitweflig zu beobaehtende Zweigipfligkeit der RZ is~ durch abweehselnde Reaktion auf Beginn und Ende des Reizes bedlngt, wenn eln Reiz yon relativ langer Dauer geboten wird (on-off-Effekt). Sic kann auch bedingt sein dureh den zuf~llig kurz nach dem Reiz erfolg~en ,,Antizipierungseffekt" (AE). AR tritt in der Regel bei Verwendmlg periodiseher Reize yon 0,5 bis i,5 pro see auf. Er ist frequenzabh~ngig, nimmb in seinem Ausmal~ bei l~ngeren Intervallen ab, w~hrend die RZ zunimmt, ist gegeniiber den l~eizarten invariant, zeigt ebenfalls ann~hernd eine normale Verteilung und tritt erwartungsgem~13 bei Darbietung aperiodischer Reize nicht auf. Es wird auf differentielle Anwendung der RZ naeh periodischen bzw. aperiodisehen optisehen sowie akustisehen Reizen auf bestimmte Probleme in Neurologie und Psychiatric hingewiesen. 10 PflfigersArch.(Hcrbsttagung]970)
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Refer~te
Literatur 1. Schlier, C., Schupp, W., T~umer, R.: Pflfigers Arch. 816, R 93 (1970). 2. Stroud, J. 1~.: In: Quastler, Ed.: Information Theory, pp. 174--205. Glencoe, Ill. : Free Press 1955.
Anschrift der Verfasser: Universit~its-~ervenklinik D-8520 Erlangen, Schwabaehanlage 10
174. Hemmwirkung pulmonaler Typ-J-Receptor-Afferenzen auf die Beeinflu0barkeit lumbaler Fusimotoneurone durch Pinna-Reizung The Inhibitory Effect of Type J Pulmonary Receptor Affcrents upon the Responsiveness ol Lumbar Fusimotoneurons to Pinna Stimulation SCHI~MA~N, B., SCHO~BVnG,E. D. (Physiologisches Institut, Lehrstuhl II, GSttingen) Die Erregung pulmonaler Typ-J-Reeeptoren [2] durch Phenyldiguanid (PDG) ffihrt naeh Deshpande und Devanandan [1] an der narkotisierten, nieh~ an der decerebrierten Ka~ze zu einer Hemmung von lumbalen monosynaptischen Reflexen. In unseren Untersuchungen wurde der Einflu~ der dureh PDG erregten Typ-J-Reeeptoren auf die fusimo$orischen Reak~ionen bei mechaniseher Pinna-Reizung (PR) geprfift. Unmittelbar naeh Injektion yon PDG (50--200~g/kg; Konz. 0,5 bis 1 mg/ml) in den rechten Vorhof zeigte sieh an lumbalen Fusimotoneuronen und Extensor- und Flexorspindelafferenzen neben einer Abnahme der Spontanfrequenz eine deutliehe Verminderung ihrer Reaktivits auf PR. Dies bedeutet en~sprechend den unSersehiedlichen zentratnervSsen Zust~nden [3] beim narko~isier~en Tier (Pentobarbi~al-bTa) eine Abschwi~ehung der PR-induzierten Hemmung, beim deeerebrierten Tier eine Absehw~chnng der FSrdereffekte unter PR. Diese Reaktivit~tsverminderung hatte ihr Maximum etwa 5--20 see naeh der PDG-Injektion und konnte 20 rain andauern. Naeh Vagotomie waren dureh PDG keine Ak~ivit~s- und Reaktivit~ts~nderungen mehr zu erzielen. Eine direkte zen~ralnervSse Wirkung yon PDG kann bei den vorliegenden Befunden ausgeschlossen werden. Literatur 1. Deshpande, S. S., Devanandan, ~I. S.: J. Physiol. (Lond.) 206, 345--357 (1970). 2. Paintal, •. S.: J. Physiol. (Lond.) 208, 511--532 (1969). 3. Schomburg, E. D. : Pfliigers Arch. 8~)4, 164--182 (1968).
B. Schiemann, Dr. E. D. Sehomburg Physiologisches Ins~itut der Universi~t, LehrsCuhl II ])-3400 GSttingen, HumboldtaUee 7
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175. Narkosewirkungen auf die Aktivit~t und Reaktivit~it bulb~cr Rctieularisneurone The Influence of Anaesthesia upon the Activity and Reactivity of Bulbar Reticular Neurons SeltOMBU~G, E. D. (Physiologisches Institut, Lehrstuhl II, GSttingen) Die fusimotorischen Reaktionen bei Pinna-Reizung (PR) lieBen eine dissoziierte Wirkung von i.v. Narkotiea auf f6rdernde und hemmende Strukturen der Form~tio retieularis vermuten [1]. In extraeellul/~ren Mikroablei~ungen wurde nun an decerebrierten und narkotisierten Ka~zen die Wirkung yon Pen~obarbi~al-Na auf die Grundaktivit~t und die R e a k t i v i t ~ bulb/~rer Re~ieularisneurone untersueht. Simultan dazu wurde in Fflamentableitungen das Verhalten yon lumbalen Fusimotoneuronen oder Muskelspindelafferenzen erfaBt. Die Reaktivit/it wurde auBer dutch P R mittels versehiedener anderer ,,natfirlieher" Reizmethoden (Druek., Beriihrungsreize, akustische Reize) und elektriseh-tetaniseher Nervenreizungen (Nn. gastroenemii, N. peronaeus, N. suralis) gepriift. An den Retieularisneuronen wurden naeh Pentobarbital-Na (5--10 mg/kg i.v.) teflweise parallel zu der typisehen Umkehrung der fusimotorischen PR-Effekte [1] folgende Muster yon l=I~uptver.~nderungen beobaehtet: 1. Abnahme der Grundaktivit/~t und der R e a k t i v i ~ als h~ufigster Befund entspreehend den Ergebnissen anderer Autoren [2]. 2. Unver/~nderte oder zunehmende Grundaktivit~t und Reaktivit~t. 3. Verst~rkung oder Neu-Auftreten yon poststimulatorischen Hemmeffek. +~en oder Rebound~ktivierungen. 4. Umkekrung der Riehttmg der Reizantworten. Die Befunde werden unter dem Gesiehtspunkt einer dissoziierten Wirkung yon Barbituraten auf die Forma~io retieularis diskutiert. Literatur 1. Schomburg, E. D. : Pfliigers Arch. 304, 164--182 (1968). 2. Valdman, A. V.: Progr. Brain Res. 20, 1--92 (1967).
Dr. E. D. Schomburg Physiologisches Insti~ut der Universit/~t, Lehrs~uhl II D-3400 G6ttingen, ttumboldtalleo 7
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176. Vergleiehende neurophysiologisehe Untersuehungen zur Signalverarbeitung in der Netzhaut yon Anuren
Comparative 5Ieurophysiologieal Experiments on Signal Processing in the Retina of Anuries GI~ffSSER-CoRNEHLS,U]~SULA, LODOI~E,MAI~LENE (Physiologisches Institut der Freien Universit/~t Berlin und Bascom Palmer Eye Institute, Department of Ophthalmology, University of Miami) Mit metallgeffiUten Mikropipetten wurden 3 Klassen yon afferenten Opticusfasern im Teetum opticum des haupts/ichlich d/~mmerungsaktiven kubanisehen Baumfrosehes (Hyla septentrionalis) abgeleitet. Die neuronalen Reaktionen waren/ihnlich wie bei Rana esculenta und Bu[o bu[o. Klasse 1--2 Neurone yon Hyla zeigten jedoch im Gegensatz zu Rana meist eine kurze Aktivierung auf diffuses Lieht ,,an-aus". Die durch Bewegung ausgelSste und nach Stop eines Reizpunktes im E R F anhaltende Aktivierung wurde durch Ausschalten des Lichtreizes nieht vollst/~ndig gehemmt. Das inhibitorische Umfeld der Klasse 1--2 Neurone war im Vergleich zu Rana weniger effektiv, daher wirkten auch ansgedehnte Reizmuster aktivierend. Die Schwellen (kleinste ReizpunktgrSl]e, Dislokation und Winkelgesch~digkeit) waren lfiedriger und die receptiven Felder aller 3 Klassen signifikant kleiner als bei Rana. Die Reaktionsformen der Klasse 1--2 Neurone und 3 Neurone von Hyla konnten quantitativ durch folgende Gleichung beschrieben werden: R~ = Ks" v ~
R 3 =
A c ~ log ~ - [Impulse 9see -1]
K S 9 v o , 97 9 c ( 0 , S - 0 , 8 )
log ~ . - [Impulse 9see-l].
Der Exponent der Geschwindigkeitsfunktion der Klasse 3 Neurone war yon der ~iehtung des Kontrastes, der Exponent der Kontrastfunktion aufgrund yon Sehwellenph/inomenen yon der Winkelgeschwindigkeit des Reizpunktes abhiingig. ~fi~ Unterstiitzung der Deutschen Forsehungsgemeinschaft (Gr 276). Anschrift der Verfasser: Physiologisehes Institut der Freien Universiti~t Berlin D-1000 Berlin 33, Arnimallee 22
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177. Die Steuerung des Beutefang- mad Fluchtverhaltens yon Anurcn durch verschiedene Ncrvenzellklassen im Tectum opticum Control of Hunting and Escape Behaviour of Anurics by Different Kinds of I~erve Cells in the Optic Tectum G~OssEa, O.-J., GRffSSV,R - C o ~ L S , URSULA (Physiologisches Institu~, Frcie Universit~t, Berlin) Im Tectum opticum yon Anuren (Rana esculenta, Bufo bufo, Bu]o calamlta, Hyla 8eptentrionalis) wurden mit Mikroelektroden die Aktionspotentiale einzelner Nervenzellen registriert und mit den bekannten Befunden der visuellen Signalverarbeitung in den vier verschiedenen Neuronenklassen der Netzhaut sowie verhaltensbiologischen Beobaehtungen beim Beutefang und der Flucht vergliehen. In den Netzhautneuronen werden Vorverarbeitungen der visuellen Signalmuster vorgenommen, jedoch keine Invariantenbildung. Keiner Neuronenklasse der Ganglienzellschieht der Netzhaut kann das Attribut eines ,,bug-detectors" oder ,,enemy-detectors" zugeschrieben werden, jeder visuelle Sehliisselreiz aktiviert immer mehr als eine Neuronenklasse. Diese Aussage gilt auch ffir Tectumneurone. Die Funktion der bisher gefundenen 6 groBen Klassen yon Teetumzellen kann als motorisehe Kommandofolge zur Steuerung von Bentefang- oder Fluchtverhalten interpretiert werden. Die verhalgensbiologisch sichtbare Invariante ist weder in einzelnen Neuronen noch in einer einzelnen Neuronenklasse reprs sondern als sequentielle Aktivierung yon vielen tausend Nervenzellen versehiedener Klassen. Ers~ die Kenntnis des Verhaltens erm6glicht eine sinnvolle Interpretation der Reaktion von Teetumneuronen auf bewegte Reize. Im Gegensatz zu den re~inalen Nem'onen haben Tecgumzellen sehr groBe receptive Felder, die bei allen Klassen fiber 10~ sind und in zwei Klassen mehr als 2/3 des Gesichtsfeldes einnehmen k6nnen (,,visuelle Generalisatoren"). Mit Unterstfitzungder Deatschen Forsehungsgemeinsehaft(Gr 161). Anschrift der Verfasser: PhysiologischesInsti~ut der Freien Universit~t Berlin D-1000 Berlin 33, Arnimallee22 178. Zur Entstehung der on. mad off-Antworten retinaler Ganglienzellen der Katze Production of On- and Off-Responses of the Cat's Retinal Ganglion Cells FleECeD, ]=[.-J., BlC~STLE,]~., WITA, C. W. (Neurologische Universit~tsklinik mi~ Abteilung ffir ~Teurophysiologie, Freiburg i. Br.) Bei Leuchtdiehteiinderung im rezeptiven Feldzentrum von retinalen Ganglienzellen entstehen immer Erregung yon on-Zentrum-STeuronen
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und Hemmung yon off-Zentrum-Neuronen bei Lichtinkrementen, Hemmung yon on-Zentrum- und Erregung yon off-Zentrum-~qeuronen nach Liehtdekrementen. Das zeitliehe Auftreten dieser 4 Erregungs- und ttemmungszust/~nde bei retinalen Ganglienzellen der Katze wurde gemessen. Dabei ergab sieh eine Gruppierung in 3 Klassen, die in der Reihenfolge ihres zeitlichen Auftretens nach der Leuehtdichte~nderung genannt werden : 1. Hemmung der off-Zentrum-~qeurone. 2. Erregung und Hemmung der on-Zentrum-~qeurone. 3. Erregung der off-Zentrum-Neurone. Die Zeitdifferenz zwisehen den einzelnen Gruppen ist reizabh/ingig : z.B. bei 2Log-Einheiten fiber Sehwelle zwischen 1. und 2. 10--15msee, zwisehen 2. und 3.5--10 msee. Ffir die retinale Sehaltung ergibt sieh daraus: 1. wird -- offenbar durch Hyperpolarisation -- direkter und sehneller vom Receptor zur Ganglienzelle fibertragen als 2. und 3. Die VerzSgerung der Erregung und Hemmung der on-Zentrum-Neurone und erneut der Erregung der offZentrum-Neurone spreehen ffir verschiedene intraretinale Meehanismen mit zunehmender Zahl yon VerzSgerungsgliedern bei der Entstehung dieser Reaktionen. Doz. Dr. H.-J. Freund, cand reed. R. Briistle, Dipl.-Ing. C. W. Wita Neurologische Universit~tsklinik mit Abteilung ffir Iqeurophysiologie D-7800 Freiburg i. Br., Hansastr. 9
179. Quantitative Erfassung der Erregbarkeit retinaler fianglienzellen dcr Katze: Rezeptive Feldorganisation bei Sehwellcnreizen in Zentrum und Umfeld Quantification of Excitability of the Cat's Retinal Ganglion Cells: Receptive Field Organization at Threshold Stimulation in Center and Surround ~sc~v,g, B., MAY, H . U . (Neurologisehe Universitiitsklinik mit Abteilung ffir Neurophysiologie, Freiburg. i. Br.) Die GrSBe eines rezeptiven Feldes wird bei gleichbleibender Hintergrundsbeleuehtung mit Reizen verschiedener Liehtst/irke (Produkt aus F1/~che und Leuchtdiehte, A 9I) untersehiedhch bestimmt. Der Radius des rezeptiven Feldes, insbesondere die Zentrum-Umfeld-Grenze, ist daher eine operationale GrSBe. Die Empfindliehkeit im rezeptiven Fe]d karm dutch eine Gauss-Verteilung besehrieben werden, die aber meistens eine ,Delle" verminderter Sensitivit/~t im Mittelpunkt hat [1,2]. Exakte Bereehnungen des Erregbarkeitsintegrals in Abh/~ngigkeit yon Reiz-
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fl/~chengrSBe und Position des Reizes im rezeptiven Feld gestatten eine theoretisehe Uberpriifung neuronaler Grundlagen des Riecoschen Gesetzes bei Schwellenreizen im Zentrum und Umfeld. Ein genauer Vergleich der fiber das Erregbarkeitsintegral berechneten und der gemessenen Sehwellen ist ffir die quantitative Erfassung der Rezeptiven-Feld-Organisation unerl/iSheh und kann fiber die Interaktion zwischen hemmenden und erregenden Meehanismen Aufschlfisse geben. Literatur 1. ~ay, H. U., Fischer, B. : Pfliigers Arch. 807, ~ 144 (1969). 2. -- -- (ira Druek). Dr. rer. nat. B. Fischer, Dr. rood. H. U. May I~eurologische Universitgtsklinik mit Abteilung fOr 1Yeurophysiologie D-7800 Freiburg i. Br., Hansastr. 9
180. Zeitliche Aspekte der neuronalen Informationsiibertragung im Sehsystem Temporal Aspects of Neuronal Information Transmission in the Visual System WITA, C. W., BROSTLE, 1%, FREUI~D, tt.-J. (Neurologische Universit~tsktinik mit Abteilung fiir NeurophysiologJe, Freiburg i. Br.) J~nderungen der Iml0ulsraten und Latenzen yon retinalen und Geniculatum-Neuronen wurden auf ihren Transinformationsgehalt untersueht mad als Modell ffir Informationsfibertrsgungen in sensorischen Systemen betrachtet. Die vom Einzeineuron fibertragbare Informationsmenge wird sowohl vom 1Vfodulationsgrad sis such yon der Varianz dieser Parameter bestimmt. Beide Variablen gehen in die Bereehnung der Transinformation ein und geben exakte und iibersichtliehe quantitative Beschrei. bungen der neuronalen Eingangs- und Ausgangsbeziehungen. Die Transinformation wird sowohl ffir die Impulsratenmodulstion als such ffir die Latenzmodulation an retinalen Ganglienzellen und Geniculatumneuronen berechnet und miteinander verglichen. Es wird gezeigt, welehe Transinformation die beiden Modulationsformen in einzelnen Teilbereiehen des Reizkontinuums enthalten. Die Berechnung der einzelneuronalen Informationskapazit/~t aus diesen beiden Anteflen wird diskutiert. Dipl.-Ing. C. W. Wits, cand. reed. R. Briistle, Doz. Dr. H.-J. Freund Neu~ologische Universiti~tsklinik mit Abteilung fOr Neurophysiologie D-7800 Freiburg i. Br., Hansastr. 9
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181. Die Wechselwirkung yon rezcptivcm Feldzentrum und rezeptiver Feldperipherie retinaler Neurone der Katze. I. Phasisehe Reizung im Zentrum Interaction of Center and Periphery of Receptive Fields of Retinal Neurons in Cat. I. Phasic Stimulation in the Center AM]~CKI~-M6NNINGI~OFF,ELISABETH, B~]~TTNER,U. W. (Physiologisehes Institu~, Freie Universi%/~t Berlin) 1. Die Aktionspotentiale yon 40 retinalen on- und off-Zentrum-Neuronen wurden stereotaktiseh mit Wolfram-Mikroelektroden aus dem True,us optieus yon Ka%zen registriert (Nembutalnarkose, Curarin-immobilisation). Das rezeptive Feldzentrum wurde bei konstanter mittlerer Leuehtdieh%e zwisehen 0,035 und 0,96 moduliert. Die rezeptive Feldperipherie wurde mit eh~em Liehtring konstanter Leuehtdiehte erregt oder blieb dunkel. 2. Die mittlere neuronale Entladungsrate und die Amplitude der neuronalen Autwort nahm mit ErhShung des Modulationsgrades zu, jedoch war oberhalb eines Modula%ionsgrades yon 0,5 eine nichtlineare Abweiehung eharal~en'stiseh. Bei einigen Neuronen war die mittlere Entiadungsrate unabh/~ngig yore Modulationsgrad. 3. Der hemmende Effekt (on-Zentrum-Neurone) bzw. bahnende Effek% (off-Zentrum-Neurone) der Feldperipherie war yon der dutch das Zentrum ausgelSsten Ak%ivierung, d.h. vom Modulationsgrad des Sinusliehtreizes, abh/~ngig. Relative Hemmung und Bahnung waren jewefls um so k]einer, je grSBer der Modulationsgrad des Liehtreizes im Zentrum war. 4. Diese Befunde sprechen dafiir, dab die Weehselwirkung zwisehen rezeptiver Feldperipherie und rezep%ivem Feldzentrum nieht immer dureh ein lineares Modell beschrieben werden kann. Mit Unterstfitzungder Deutschen Forsehungsgemeinschaft(Gr 161). Ansehrif%der Verfasser: PhysiologisohesInstitut der Freien Universi%gtBerlin D-1000 Berlin 33, Arnimallee22 182. Die Wechselwirkung zwisehen Feldzentrum und Feldperipherie yon retinalen Neuronen der Katze. II. Phasisehe Reizung in der Peripherie Interaction of Center and Periphery of Receptive Fields of Retinal Neurons in Cat. II. Phasic Stimulation in the Periphery
AMECKI~-IV[6NNI~G~OFF,ELISA~T~, BUETTNER,U. W. (Physiologisehes Institut, Freie Universit/~t Berlin) An Nembutal-narkotisierten und Curarin~immobflisierten Katzen wurden mit Mikroelek%roden Aktionspotentiale einzelner Fasern aus dem True%us
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opticus registriert. Das rezeptive Feldzentrum retinaler on-Zentrum- und off-Zentrum-Neurone wurde mit einem zeiflieh konstanten kleinen Liehtpunkt gereizt, wAhrend ein ringf6rmiger Reiz in der rezeptiven Feldperipherie sinusf6rmig mit versehiedenem Modulationsgrad und versehiedener mittlerer Leuehtdichte beliehtet wurde (Versueh A). In der Versuehsreihe B wurde der Sinusliehtreiz der rezeptiven FeIdperipherie konstant gehalten und die Leuehtdiehte des konstanten Reizes im rezeptiven Feldzentrum stufenf6rmig ge~ndert. Folgende Befunde wurden erhoben: 1. Die mittlere und die maximale Entladungsrate w~hrend der sinusf6rmigen l%eizung der rezeptiven Feldperipherie waren keine linearen Funktionen, weder beim Versuchstyp A noch beim Versuchstyp B. 2. Die Reaktion einiger Neurone auf Reizung der rezeptiven Feldperipherie war unabhangig yon der Leuehtdichte des Lich~reizes im rezepriven Feldzen~rum. 3. Der hemmende bzw. bahnende EinfluB der konstanten Belieh~ung im rezeptiven Feldzentrum auf die Reaktion sinusf6rmig modulierter IAchtreize in der Feldperipherie war keine Iineare Funktion der Leuchtdichte im R F Zentrum. l~it Unterstfitzung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (Gr 161). Anschrift der Verfasser: Physiologisches InstRut der Freien Universiti~t Berlin D-1000 Berlin 33, Arnimatlee 22
183. Die Entladungsmuster retinaler Neurone der Hatze bei sinusfiirmiger und stufenfiirmiger periodischer Reizung Discharge Pattern of Retinal l~eurons of Cat on Periodical Sinusoidal and Step.Shaped Stimuli EYSEL, U., G~ssv,~, 0.-J. (Physiologisches Institut, Freie Universit/~t Berlin, und Bascom Palmer Eye Institute, Department of Ophthalmology, University of Miami) An retinalen Neuronen yon Katzen wurden die durch periodisehe Liehtreize ausgelSsten Impulsmuster bei systematisch variierter Leuchtdichte, Reizfli~ehe und Reizfrequenz registriert. Die neuronalen Reaktionen wurden mit einem Digitalrechner analysiert, die Resultate aus den folgenden Programmen erm6glichen Rficksehlfisse auf die statistischen Eigenschaften des untersuehten neuronalen Netzwerkes : 1. Messung der Intervall/~nge nach der Ordnungszahl w/~hrend der Reizperiode, 2. Darstellung der H/iufigkeitsverteilung yon Intervallen und Latenzen,
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3. Verbundwahrseheinliehkeitsverteilung erster und hSherer Ordnung, 4. Korrelogramm der Verbundwahrscheinlichkeit fiber der Reizperiode, 5. Berechnung yon l~bergangswahrseheinlichkeiten und sequentiellen Abhi~ngigkeiten (vereinfachte Markoff-Kette mit zwei Zust~nden). Die neuronalen Impulsmuster hatten kurze Markoff-Ketten-Eigenschaften, wobei eine l~ngere sequentielle Abhs durch Rauschen maskiert war. Ein solches Resultat wird als charakteristische Eigensehaft einer Impulsfolge in einem komplexeren neuronalen Netzwerk interpretiert. Die Informationskapazit~t des einzelnen Neurons und die Analyse der Impulsintervalle durch die n~chsten Neurone werden durch diese Eigensehaften begrenzt. Mit Unterstiitzung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (Gr 161). Anschrift der Verfasser: Physiologisches Institut der Freien Universit~ Berlin D-1000 Berlin 33, Arnimallee 22
184. Modulation neuronaler Spontanaktivit~it im N. vestibularis dureh optomotorisehe Impulse beim Kaninehen Modulation of Spontaneous Activity of Neurons in the Vestibular Nerve by 0culomotor Impulses in the Rabbit DIGHGANS,J., WIST, ]~. 1:~., SCHlVlIDT,C. L. (Neuro]ogische Universits klinik mit Abteilung ffir Neurophysiologie, Freiburg i. Dr.) Modulationen der Spontanaktivit~t afferenter [5] und efferenter [1] Vestibularisneurone dutch kontralateralen Vestibularisreiz und dureh passive Extremits [1] wurden bei Xatze [5] und Xaninchen [1] beschrieben. Efferente Fasern [3,4] nnd ihre Endigungen an Vestibularisreceptoren [2, 6] sind bekannt. Bei waehen, nicht relaxierten encgphale-isol4-Kaninchen wurden optokinetischer und vestibul~rer Nystagmus registriert und mit Einzelfaserableitungen des Vestibularnerven korreliert. Wir fanden 2 Typen optomotorisch modulierter Neurone: Typ a wlrd stets 1--40 msec vor und wi~hrend Nystagmussakkaden alctiviert (2 bis 2,5fache Spontanentladungsrate). Typ i ist immer in seiner Spontan. entladung 1--120 msee vor Nystagmussak]~aden und dann ffir 30 bis 400 msec vollsti~ndig gehemmt. Beide Neuronentypen zeigen keine Spezifits der Entladungsmodulation zur Augenbewegungsrichtung. W~hrend langsamer Nystagmusphasen findet sich auger postexcitatorischer Hemmung keine deutliehe Beeinflussung. Die sakkadische Modulation ist nieht propriozeptiv ausgel6st, da sie pr~sakkadisch beginnt nnd auch
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bei Augenruhe naeh Flaxedill/~hmung als optokine~isch induzierte rhy~hmische Entladungs~nderung weiterlKuft. Die efferente Beeinflussung der vestibul/~ren SpontanaktivitKt w/~hrend raseher Nystagmusphasen ist an zentrale optokinetisehe Meohanismen gekoppelt.
Literatur 1. Bertrand, R. A., Veenhof, V. B. : Acta oto-laryng. (Stockh.) 58, 515--524 (1964). 2. Engstr6m, H.: Acta oto-laryng. (Stockh.) 49, 109--118 (1958). 3. Petroff, A. R.: Anat. Rec. 121, 352--353 (1955). 4. Rossi, G., Cortesina, G. : Acta anat. (Basel) 60, 362--381 (1965). 5. Sala, O. : Acta oto-laryng. (Stockh.) Suppl. 197, 1 (1965). 6. Wers~ll, J.: Acta oto-laryng. (Stockh.) Suppl. 126 (1956). Doz. Dr. 5. Dichgans, Prof. I)r. E. R. Wist, C. L. Sehmidt Neurologische Universit~tsklinik mit _~bteilung fiir Neurophysiologie D-7800 ~reiburg i. Br., Hansastr. 9
185. Alternierender Spontannystagmus, optokinetiseher und vestibul~er Nystagmus nnd ihre Beziehungen zu rhythmischen Modulationen der Spontanaktivit~it im N. vestibularis beim Goldfisch Alternating Spontaneous Nystagmus, Optokinetie and Vestibular Nystagmus and their Relationship to Rhythmically Modulated Spontaneous Activity in the Vestibular Nerve of the Goldfish SCHiVIIDT,C. L., WIST, E. R., DIe.CANS, J. (Neurologisehe Universit/~tsklinik mit Abteilung ffir Neurophysiologie, Freiburg i. Br.) Wie beim Kaninehen beschrieben [1] zeigen auch Goldfisehe optomotorische Modulationen der Vestibularisentladungen. Bei Kaltblfitern sind efferente Vestibularisfasern, die durch kontralateralen Labyrinthreiz [2, 4,5] und passive Augen- und Extremit/~tenbewegungen [5] aktiviert werden, neurophysiologisch gesiehert und ihre Synapsen mit der vestibul~ren Reeeptorzelle elektronenoptisch naehgewiesen [3]. Beim unnarkotisierten, unrelaxlerten, unter Frischwasserdurchstr6mung fixierten Goldfisch (Carassius auratus) wurden Neuronenableitungen aus dem N. vestibularis extradural durchgeffihrt und mit Augenbewegungen korreliert. Die Goldfische hatten einen mit regelm/~$iger Periodik um 25 sec richtungswechselnden vorwiegend horizontalen Spontannystagmus. Beim Goldfisch fanden wit im Gegensatz zum Kaninehen nich~ nur Neurone, die vor und w~hrend rascher Augenbewegungen und Nystagmussakkaden aktiviert (Typ a) und gehemmt (Typ i) wurden, sondern aueh reziproke riehtungsspezifische Neurone, die in einer Augenbewegungsrichtung aktiviert und in der entgegengesetzten gehemmt wurden. Hemmung und Aktivierung beginnen durchsehnittlieh 60 msee vet der rasehen
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Nystagmusphase oder Sakkade. Sie werden offenbar yon Hirnstammstrukturen induziert, die in den N. vestibularis projizieren. Literatur 1. Dichgans, J., Wist, E. 1~., Schmidt, C. L. : Pflfigers Arch. 819, R 154 (1970). 2. Gleisner, L., ~erLrikson, N. G. : Acta oto-laryng. Suppl 192, 90--103 (1963). 3. Hillman, D. E.: Exp. Brain Res. 9, 1--15 (1969). 4. Klinke, R., Schmidt, C. L.: Pfifigers Arch. 304, 183--188 (1968). 5. Schmidt, R. S. : Acta oto-laryng. (Stockh.) 56, 51--64 (1963). C. L. Schmidt, ProL Dr. E. R. Wist, Doz. Dr. J. Dichgans Neurologische Universit~tsklinik mit Ab~eilung fih"Neurophysiologie D-7800 Freiburg i. Br., Hansastr. 9
186. Reizantworten im Nucl. oculomotorius der Katze auf elektrisehe Reizung des okulomotorischen 5~erven
Responses in the Nuel. 0eulomotorius of Cat to Electrical Stimulation of the 0eulomotor Nerve OFFEELOCH, ]~., VOSSI~US,G., AttRENS, G. (Physiologisches Institut, Frankfurt a. M.) Bei Untersuchungen fiber die funktionelle Organisation des oculomotorischen Systems wurden bei narkotisierten Katzen dureh stereotaktische Reizung im oeulomotorischen Kerngebiet Augenbewegungen ausgelSs~. Es ergaben sich gekreuzte und ungekreuzte Abduktion, Adduktion, Heben und Senken sowie Rotationsbewegungen der Bulbi. Durch sinusfSrmig frequenzmodulierte Reizung konnten hin- und hergehende Augenbewegungen ausgel6st werden. Die Reizsehwellen lagen zwisehen~5 und 20 ~A. Bei weiteren 11 Katzen wurde extraeellul~r von den gleichen Stellen im Nuel. oeulomotorius die Spontanaktivit/it von Einzelneuronen registriert. Durch passives Bewegen beider Bulbi gegeneinander oder naeh unten liel3en sieh Neuronen hemmen. Dutch Reizung des III. ttirnnerven wurden einige Neuronen des oeulomotorisehen Kerngebietes aktiviert. Es wurden Latenzen yon 6--12 msec sowie yon 20--40 msee gemessen. Unter Beriieksiehtigung der efferenten und afferenten Leitungsgeschwindigkeiten sowie der Kontrak~ionszei~ der Augenmuske]n mSehten wir diese Reizantwort als direkte bzw. fiber l~ngere Bahnen gehende l~fickmeldung von Muskelreeeptoren der Augen deuten. Dr. K. Offenloeh, Prof. Dr. G. Vossius, cand. biol. eL reed. G. Ahrens Physiologisches Insti~ut der Universit~t D-6000 Frankfurt a. M., Ludwig Rehn-Str. 14 (Theodor Stern-IIaus)
Referate 187. Visuelle Informationsiibertragung beim Menschen: anisotropie im peripheren wie im zentralen Sehfeld
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Visual Information Transmission in Man: Anisotropy of Directions in the Peripheral as well as in the Central Visual Field BECtIINGER, DORIS, KONaEm~, G., KORNHUBER, H. H. (Abteflung Neurologic un4 Sektion Neurophysiologie, Universiti~t Ulm) Beim Erkennen der Richr yon sukzessiv randomisier~ gezeigten Geraden verschiedener Neigung (absolute Schatzung, Berechnung yon Gesam~- und Tefl~ransinforma~ion [1]) fand sich ffir Linien, die dureh das Sehfetdzentrum gehen, eine starke Anisotropie: Rieh~ungen 10 bis 15 ~ beidseits der ttorizontalen und Vertikalen werden sicherer erkannt als andere [2]. Der gleiche Befund ergab sich jetzt auch ffir das periphere Gesichtsfeld. Eine st~rkere zentrale Reprasentation yon Horizontaler und Vertikaler bes~eht also fiberall im Sehfeld; es handelt sich nicht um ein durch das Zentrum gehendes cartesisches Koor(iinatensystem oder einen ,,meridionalen Astigmatismus". Die Gesamttransinformation f~r Richtungssehen ist im peripheren nur wenig geringer als im zentralen Gesichtsfeld; dies fallt besonders angesichts des viel grSl3eren Untersehiedes der Sehscharfe auf. Die Transinformation ]iegt auch in der Peripherie weir fiber den ,,magischen sieben" Xategorien.
Literatur 1. Bechinger, D., Kongehl, G., Kornhuber, H. H. : Pfliigers Arch. 312, R 139 (1969).-Naturwissenschaften 56, 419 (1969). 2. -- -- -- Pfliigers Arch, 316, R 94 (1970). Prof.. Dr. H. It. Kornhuber Abteilung Neurologie und Sektion Neurophysiologie, Universit~?GUlm D-7900 Ulm, SteinhSvels?~ral~e9 188. Einstellen und Halten exzentrischer Bliekwinkel nach Ged~ichtnis ohne visuelle Afferenz Adjusting and Maintaining Eccentric Eye Positions by Memory without Visual Input BECKIng, W. (Sektion ~qeurophysiologie, Universitiit Ulm) Mittels EOG wurden Blickrichtung und -bewegung yon Versuchspersonen bei den folgenden Aufgaben registriert: 1. Sakkadische Augenbewegungen zwischen 2 Punkten mit Winkeldistanz fl, Abstand der Bewegungen ca. 5 sec. 2. Reproduktion gleich groBer Bewegungen im
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Dunkeln und HaRen der erreiehten Winkellage w~hrend 3--10 sec. Ergebnisse : Wennfl < 40 ~ sind nur die 4 ersten Dnnkelsakkaden ann~hernd riehtig; die darauffolgenden werden zunehmend grSBer. Im Bereich 40 ~ < fl ~ 70 ~ wird der Winkel aueh nach 10--20 Bewegungen richtig reproduzier~, fl ~ 70 ~ wird meist zu klein. UnbewuBte Xorrektnrsakkaden ghnlich den unSer normalen Bedingungen anftretenden [1] versehlechtern meist die Reprodttktionsgenauigkeit, bewuBte Korrekturrueke mit 1 see Latenz verbessern sie. Beim Versuch, den erreichten Winkel zu halten, gleite~ des Ange mi~ 2~ zur Mittellage zuriick; des RfickgleRen wird ~eflweise dureh Gegenrueke kompensiert (Blickriehtungsnystagmus). Die zuriiekgedriftete Strecke wird bei der folgenden Sakkade berfieksiehtigt: sie ist um so kleiner, je grSBer das vorangegangene Rfiekgleiten war. Rfiekgleiten und Reprodnktionsungenauigkeit nehmen bei Ermfidung zu.
Literatur 1. Becker, W., Fuchs, A. F.: Vision Res. 9, 1247--1259 (1969). Dr. W. Becket Sektion Neurophysiologie,Universit~t Ulm D-7900 Ulm, Parkstr. 11 189. Laterale Hemmung im Corpus genieulatum laterale tier Katze Lateral Inhibition in the Lateral Genieulate Body of the Cat Sr~o~R, W. (Max-Planek-Institut ffir Psychia~rie, Mfinehen) In Untersuehungen fiber eorticofugale Einflfisse auf das Corpus genieulatum laterale (CGL) der Katze wurden Itemmph~nomene beobaehtet, die sich durch reziprokettemmung zwisehen den on- und off-Systemen~allein nur schwer erkl~ren lie]~en (Singer u. Creutzfeldt, 1970). Ungef~hr 8 bis 12 msee nach Beginn der Prim~rerregung setzte eine Vermlnderung der En~ladungsfrequenz unter des Niveau der Spontanaktivit~ ein. Je hSher die Frequenz der Prim~rerregung war, um so ausgepr~gter warydie darauffolgende ttemmung. Diese Beobachtungen legten die Itypothese nahe, dal~ laterale tIemmung aueh im CGL vorhanden is~. Zur Nachpriifung dieser Hypothese wurden gleiehzei~ige Ableitungen mehrerer Neurone und die Zeitverl~ufe yon Membranpotentialen analysiert. Diese Untersuchungen ergaben: 1. Eine Relaiszelle des CGL erh~lt ihre Itaupterregung yon einer Traetusfaser; benaehbarte Zellen kSnnen yon derselben Tractusfaser erregt werden; zus~tzliehe Erregung yon anderen Traetusfasern k a n n a l s gesichert angenommen werden. 2. On-Zellen kSnnen benaehbarte on-Zellen, off-Zellen kSnnen benachbarte off-Zellen hemmen. 3. Des friihe Einsetzen einer aktiven Hemmung naeh der Pri-
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m/irerregung, die durch intracellul/ire Ableitungen nachweisbar ist, weist ebenfalls auf laterale Hemmung. 4. Bei zunehmender Grhl3e eines Reizpunktes verschlechtert sich das Ubertragungsverh/~ltnis an Neuronen des CGL bei gleichbleibender Tractusaktivitiit; auch dieser Befund ist durch die Hypothese der lateralen Itemmung deutbar.
I, iteratur Singer, W., Creutzfeldt, O. D.: Exp. Brain Res. 10, 311--330 (1970). Dr. W. Singer ~ax-Planck-Institut fiir Psychiatrie D-8000 ~finchen 23, Kraepelins~r. 2 und 10
190. Recovery of Sensitivity in the Optic Tract and LfiN of the Cat during Light Adaptation Sensitivitiitsanstieg im Traetus optieus und Corpus geniculatum laterale w~hrend Helladaptation BROOKS, BAtCBARA, ]:[UBER, C. (H. Physiologische Abteflung, W . G . Kerckhoff-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, Bad Nauheim) Diffuse adapting illumination (luminance 1 asb) caused an abrupt increase in threshold of single dark adapted neurones, as measured by the phasic response to a test flash in the receptive field center. The rapid initial transient was followed by slower regain of sensitivity, amounting to a decrease of about 0.5 log unit in threshold luminance, which occurred mainly during the first minute following adapting light onset. All classes of neurones including on-center and off-center of both Tract and Geniculate showed this recovery, indicating a preganglionic origin probably in the receptor, since a similar phenomenon is seen in the limulus [3]. The recovery is comparable in time course and amount to psychophysical measures in the human [1], but less than the effect noted in the frog ERG [2]. Patterns of tonic activity during light adaptation were not clearly related to sensitivity regain, suggesting that tonic activity is at least partially independent of receptor function.
Re/erences 1. Baker, H. D.: J. opt. See. Amer. 45, 839 (1955). 2. Dodt, E., Jessen, K. J=[., Vision Res. 1, 228 (1961). 3. Riggs, L. A., Graham, C. H.: J. cell. comp. Physiol. 16, 15 (1940). Dr. B. Brooks, Dr. C. Huber W. G. Kerckhoff-Institut der ~ax-Planck-Gesellschaft D-6350 Bad Nauheim, Parkstr. 1
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191. Off-Response Dependence on the Duration of Prior Light Stimulation in the Optic Tract and LGN
Abh~ingigkeit der Off-Antwort yon der Dauer vorangehender Helladaptation im Tractus optieus und Corpus genieulatum laterale B~oo~:s, B~BXRA, HUB~, C. (W. G. Kerckhoff-Institut der Max-PlanckGesellschaft, Bad Nanheim) The dominant responses of single visual neurones with concentric offcenter receptive field organization were measured as number of impulses per unit time, peak rate of firing, and duration of response. All of these measures increased as the duration of a test light is extended from 50 to 500 ms or more; latency, in contrast, decreased. For many neurones the duration variable appeared to have an effect on response magnitude at least equal to that of changes in luminance. The fact that augmentation of the off-response with increase in stimulus duration (i) was seen both in Optic Tract and LGN and (ii) can also be observed in the ERG of certain animals [2] suggests a preganglionic retinal origin. Its significance for higher centers may be related to a similar influence of stimulus duration on the off-response of the human visual evoked potential [1]. The results are compared to psychophysieal measures of luminance decrement perception by humans.
Re]erences 1. C1ynes,M., Kahn, M., Lifshitz, K.: Ann. N.Y. Acad. Sci. 112, 468 (1964). 2. Dodt, E., Jessen, K. ]t.: J. gem Physiol. 44, 1143 (1961). Dr. B. Brooks, Dr. C. Huber W. G. Kerckhoff-Institut der ~[ax-Planek-Gesellschaft D-6350 Bad Nauheim, Parkstr. 1
192. Wirkung repetitiver elektrischer Reizung des PineaInerven auf die Antwort des Stirnorgans Effect of Repetitive Electrical Stimulation of the Pineal Nerve on the Response of the Stirnorgan MORITA, Y. (II. Physiologische Abteilung., W. G. Kerckhoff-Institut der Max-Planck-Gesellsehaft, Bad Nauheim) Der das lichtempfindliche Stirnorgan des Frosches innervierende N. pinealis enthi~lt his zu 22 markhaltige und 146 marklose Fasern [3], die durch Reizung des intrakranialen Traetus pinealis aktivier~ werden kSnnen [2]. Elektrische Reizung des N. pinealis sollte kl~ren, ob die Fasern ausschlieB-
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lich afferentc Impulse vom Stirnorgan leitcn oder auch zentrffugale (efferente, autonome) Wirkungen auf das Pinealorgan vermitteln [1]. Elektrische geizung des Pinealnerven yon Rana eseulenta (0,1--0,5 ms, 20--300 Hz, 1--5 aA) bewirkt in der Regel eine langdauernde (2--5 rain) Hemmung, in einigen F/i]len naehfolgend auch eine Frequenzsteigerung der vom N. pinealis abgeleiteten Spontanentladungcn. Bei Bestimmung der LichtempfindlJehkeit des Stirnorgans wird post-tetaniseh efim Verminderung der Spikeentladungen und der langsamen Potentiale beobachier, deren Wiederhersteliung nicht parallel verl/iuft. Die Befunde sprechen ffir die Existenz efferenter, die Erregbarkeit des S~irnorgans modulierender Fasern im Pinealnerven des Frosches. Variation der Reizparameter ls dabei eine besondere Beteiligung markloser Fasern erkennen. Literatur
1. Collin, J. P., Arifins Kappers, J.: Progr. Brain Res. 11, 85 (1968). 2. Dodt, E., Morita, u : Pitfigers Arch. ges. Physiol. ~98, 184 (1967). 3. Oksche, A., Vaupel-von l=[arnack,M. : Z. Zellforsch. 68, 389 (1965). Prof. Dr. Y. ~orita W. G. Kerckhoff-Insf~i~utder ~ax-Planck-Gesellschaf~ D-6350 Bad Nauheim, Parkstr. 1
193. Supply and Demand of Energy in Retina Bedarf und Bereitstelluug yon Energie in der Netzhaut SIegeL, W. (Physiologisehes Institut, KSln) The uptake of oxygen of isolated retinas was measured polarographieally in a small volume of a recireulating nutrient medium while their functional state was controlled by light and theh" responses monitored electrically. The basic rates were smaller than those generally reported, which seem to disclose capacities rather than operational rates. Oxygen uptake increased with single light stimuli, but decreased in a steady adapting light. Light causing substantial bleaching resulted in extra oxygen uptake following the bleaching. The kinetics of stimulated oxygen uptake can be better appreciated from optical assay of transitory pyridine nucleotide oxidation/reduction from which relationships emerge with the slow electrical activity of the retina : P I I I and P I I components of Granit reflecting the load incurred by receptors and neural network, respectively, and P I - - a modulation of the DC component--the cationstimulated oxidative payment of the debt. 11
Pfl(igers Arch. (Herbsttagung 1970)
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Re/erences Granit, R.: Sensory Mechanisms of the Retina. Oxford: Univ. Press 1947. Siekel, W. : Retinal metabolism in dark and light. In: Handb. of Sensory Physiology. Berlin-Heidelberg-New York: Springer (in print). Dr. Werner Siekel Physiologisehes Institut der Universit~t D-5000 K61n-41, Robert Koch-Str. 39
194. Untersuehung der Liehtverteflung auf der Katzeuretina Experiments on the Distribution of Light on the Cat's Retina W;4SSL~, It. (Max-Planek-Insti~ut ffir Psychiatric, Miinehen) Mit Hilfe einer speziellen optisehen Einrichtung wurde die Lichtverteilung auf der Katzenretina bei verschiedenen Reizmustern gemessen. I m einzelnen wurden nntersucht : 1. Die Lichtver~eilung bei Rechteekgittern verschiedener Strichbreite. Daraus wurde die Modulationsiibertragungsfunktion des Katzenauges bestimmt. 2. Die Liehtverteilung bei einem leuchtenden P u n k t auf dunklem Hintergrund. 3. Die Lichtverteilung bei einem sehwarzen Streffen auf hellem Hintergrand. H'einz W~Ble Max-Planok-Institut ftir Psychiatric D-8000 ~iinehen 23, Kraepelinstr. 2
195. Die Alkaliionenaktivit~it im EZR des Skeletmuskels bei Muskelarbeit Changes in K + and Ha + Activity in the Exh'aeelinlar Space of Skeletal Muscle during Muscular Work GWBERT, G. (Physiologisches Institut, Tfibingen) An Kaninehen in Urethan/Nembutalnarkose wurde die K +- und Na +Aktivit~t im Blur der Vena fern. und im Interstitium der Skeletmuskulatar mit ionensensitiven Glaselektroden fortlaufend gemessen. Bei Reizung der Muskulatur nimmt sowohl die Na+- wie auch die K+-Aktiviti~t in Abh~'ngigkeit yon der Reizfrequenz zu, wobei die K+-Aktivitiit Spitzenwerte entspreehend 6--6,5 mmol/1 im venSsen Blur und 8 bis 8,5 mmol/1 im Interstitinm erreieht, wenn man yon einer Basiskonzentration yon 4 mmol]l K im EZR ausgeht. Die Zunahme vor allem der K+-Aktivit~t l~uft dem Durehblutungsanstieg (gemessen in der Art.
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femoralis) weitgehend parallel. Dieser Befund ist ein weiteres Indiz ftir die Beteiligung der Alkaliionen an der Steuerung der funktionellen Hyper/imie des Skeletmuskels. Priv.-Doz. Dr. G. Geber~ Physiologisches Institut der Universit~it Tiibingen D-7400 Tfibingen, Gmelinstr. 5 196. Der Einflul] des Diffusionspotentials an Salzbriicken auf die Messung des Zellmembranpot entials Liquid Junction Potential and Its Influence on the Measurement of the Membrane Potential of Cells PrIST~, H., P A ~ r , It. (Institut fiir Physikalisehe und Medlzinische Strahlenkunde, Erlangen) Messungen des Zellmembranpotentials mit KCl-geffillten M/krocapillaren werden durch das prinzipiell nieht reel]bare Diffusionspotential zwisehen Salzbrficke und Cytoplasma verf/~lseht. Es wird unter Benutzung yon Werten ffir die L~berffihrungszahl yon K + und C1- in Serumalbumin15sungen der ,,ideale" Anteil des Diffusionspotentials berechnet, wobei zun/~ehst die Aktivitat der Ionen dureh deren Konzen~ration ersetzt wurde. Unter Berfieksiehtigung yon plausiblen Wei~en ffir die Aktivit/~tskoeffizienten erh~l~ man Diffusionspoten~iale, die in einem Bereieh zwiseherr A- 10 mV und -- 10 mV liegen. ~Aanliche WerSe gelten wahrseheinlich ffir Zellen, so dab Angaben fiber das Membranpotential um diesen Betrag falseh sein kSnnen. Eigene Messungen des mittleren Aktivit/~tskoeffizienten yon KC1 in hoehkonzentrierten ProteinlSsungen und Cytoplasmafraktionen weisen darauf kin, dab der bei der Rechnung verwendete Wertbereich ffir die intraeelluls Ionenaktivit/~tskoeffizien~en erheblich kle~ner gew/~hlt werden kann. Dadurch lassen sieh die zu erwartenden Verfalschungen durch das Diffusionspo~ential prazisieren. Dipl.-Phys. Helmu$ Pfister, Prof. Dr. Dr. Helmut Pauly Instir ftir Physikalische und 1VfedizinischeStrahlenkunde der Universit~t Erlangen-l~firnberg D-8520 Erlangen, Kr.~nkenhausstr. 12 197. Ableitung afferenter Nervenaktionspotentiale am Mensehen Recording of Afferent Nerve Action Potentials in Man E~BnL, F., STRm~PLS~,A. (Neurologisehe KlinJk, TH Mfinchen) Mit Wolframelektroden wurde nach der Methodik yon Hagbarth und VaUbo die Aktivit/~t in peripheren Nerven in situ registriert. Dabei wurden die Afferenzen nach versehiedenen peripheren Reizen gemessen. 11"
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Literatur Hagbar~h, K. E., Vallbo, A. B.: Exp. Neurol. 22, 674--694 (1968).
I)r. F. Erbel, Prof. Dr. A. Struppler Neurologische Klinik der Technischen Hochschule Mfinchen D-8000 Mfinchen, Ismaninger Str. 22 198-]) 1. Spezifische W~rmereceptoren bei Primaten Specific Warm Receptors in Primates HEI~SV,L, H. (Institur ffir Physiologie, Marburg a. d. Lahn) Bei Rhesusaffen wurden afferen~e Einzelfaserhnpulse veto 1~. saphenus und veto R. superficialis und radialis bei thermischer Reizung der H a u l abgelei~e~. AuBer den bisher bekannten Kgltereceptoren warden spezlfisehe, dureh K~lte und meehanische Reizung nicht erregbare Wgrmereeep~oren besonders an den dLs~talen, dorsalen Extremitgtenabsehnitten gefunden. Diese Reeeptoren sind ab 32~ stationer t~tig, mit Maxima bis zu 20 Imp/see zwisehen 41 und 45~ Daneben besteht eine mehrfach hShere dynamisehe Antwor$ bei W~rmespriingen. l~ach Leitungsgeschwindigkeitsmessungen (Hensel u. Iggo, unverSffentlicht) werden die W~rmeimlaulse bei Prima~en in marldosen C-Fasern ge]eitet. Literatur Hensel, H.: Pfiiigers Arch. 813, 150--152 (1969).
Prof. Dr. H. Hensel Physiologisches Institu~ der Universi*A4t D-3550 Marburg a. d. Lahn, Deutschhausstr. 2 199-D 2. Codierungsverhalten meehanosensibler Vibrissenreceptoren bei Sinoidalreizung
Coding of Sinusoidal Stimuli by Meehano-Sensitive u NrE~, K., H ~ S E L , H. (Institut fiir Physiologie, Marburg a. d. Lahn) Mit einem Mikrovibrator wurde das Codierungsverhal~en neuraler Afferenzen bei mechaniseher Reizung der Vibrissenreceptoren untersueht. An eharakteristischen Einzel- und Mehrfaserpr~paraten werden die Beziehungen zwischen den wich~igsten neuralen Daten sowie den Signalparametern der Reizfunk~ion aufgezeig~. Literatur l~ier, K.: Inaug.-Diss., Marburg 1970. Dipl.-Ing. Dr, rer. physiol. K. ~Nier,Prof. Dr. reed. ~. Hensel Physiologisches Institut der Universit~t ~arburg a. d. Lahn D-3550 Marburg a, d. Lahn, Deutschhausstr. 2
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200-D 3. Erfahrtmgsbericht fiber eine sehriftliehe Physiologie.Priifungnaeh dem Multiple Choiee-Veffahren* Experience of a Written Examination in Physiology using a Multiple Choice Method ST~O~,M~W~,J., ULME~,H.-V. (Physiologisehes Institut der Deutschen Sporthoehsehul% KSln) Im Friihjahr 1970 wurde erstmals die obligatorisehe Physiologiepriifung for Diplomsportlehrer an der Deutsehen Sporthochsehule KSln sehrfftlieh durehgefiihrt. Die dabei benutzten Frage- und AntwortbSgen sowie die Auswertehilfen werden demonstiert. Jede Frage wurde mi~ Hilfe statistiseher Kri~erien auf ihre Sehwierigkeit, Trennseh/~rfe und Reliabilit/~ untersueht. An der Prtifung nahmen t36 Kandida~en teil. Der Fragebogen umfal~te 100 Fragen mit 5 Antworten, yon denen nur eine riehtig war. Diese war in einem Antwortbogen anzukreuzen, dessert Auswertung mit Bleehsehablonen durehgeffihrt wurde. Um die Zensuren festzulegen, wurden Mittelwerte und SSandardabweichungen der falschen Antworten bereehne~. M ~-s gait als Grenzwert ftir ,,nieht ausreiehend", (M + s noeh ,4"), M--s wurde noch als ,,sehr gut" beur~eil$. Die Zwisehennoten 2--4 wurden in Stufen zu s/3 festgeleg$. Der Zeitaufwand ftir die gesamte Prfifung 1/~Bt sich aufteilen in: 53,25 Std for den. Prfifer (= 23,5 min/Prfifling), 8real 3,5 Std for 8 Beisitzer (Kontrolleure), 31,75 Std for Wissensehaftliehe Assistenten, 9 S~d fOr Hilfskr/~fte. * Herrn Dipl.-Volkswirt S. Lachenicht, Abt. Dokumenta~ion des Bundesinstiruts fflr Sportwissenschaft, K61n, danken wir ftir seine Un~erstii~zung bei der statistischen Auswertung. Prof. Dr. J. Stegemann,Dr. H.-V. Ulmer PhysiologischesInstitut der Deutsehen SporthochschuleK61n D-5000 K61n41, Carl Diem-Weg
201-D 4. Eine neue Methode der thermisehen Durchblutungsmessung A Hew Thermal Method of Blood Flow Determination PI~IEBE, L. (Physiologisches Institut, Marburg a. d. L~hn) Das Prinzip der ~luvographie besteht darin, da~ die Gr61~e des yon einer W/~rmeleitsonde im Gewebe verursaehten Temperaturfeldes durch die Konvektionskomponente des in Sondenumgebung flieBenden Blutes mitbestimmt wird. ~ d e r u n g e n der Durchblutung bzw. der W/~rmetrans-
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Refer~te
portzahl bedingen solehe der Temperaturdifferenz, gemessen in den beiden KSrpern der WArmeleitsonde. Ist die elektrisehe Sondenheizung eine yon der Konvektion unabh~ngige und zeitkonst~nte GrSBe, so wird bei gegebener Durehblutungs~nderung die resultierende Einstelldauer der neuen Temperaturdifferenz um so hSher ausfallen, je gr6Ber die W~rmekapazig~ der SondenkSrper als auch der Sondenumgebung is~. Diese Ws kann in weitem MaBe ellmiuiert werden, wenn man die Wgrmelei~sonde in einen Regelkreis einsehal~et, in dem die Tempera~urdifferenz als l~egel- und die Heizleistung als StellgrSge operiert. ~ d e r u n g e n der Durehblu~ung bzw. der Konvektion werden nun bei konstantbleibender Temperaturdifferenz dureh entspreehende ~mderungen der tteizleistung angezeigt. Ein physiologiseher Vorteil konstantbleibender Temperagurdifferenz besteh~ auBerdem darin, dab eine thermiseh induzier~e Vari~bilitgg der Capfllarsituation ausgesehlossen werden kann. Die elek~risehe Sondenheizung wird zu diesem Zweeke als t~eehteekimpuls heizung mit konstanterAmplitude, konstanter Pausen-, aber variabler Impulsdauer gebildet. Die resultierende Impulswechselspannung wird mi~ einem Ratemeter gemessen. Dessen Anzeigewe~ U erlaubt dann die Bestimmung der W~rmetransportzahl ~ nach der Formel
wobei C1 und C~ durch Eichmessungen zu bestimmende Sondenkonstanten bedeuten. Aus elektronischen Griinden ist es hier angezeigt, an Stelle eines in der Fluvographie allgemein gebr~uehlichen Thermoelementes zwei Thermistoren als Temperaturdifferenzffihler einzusetzen. An einem kiinstliehen KonvektionsmodeU aus Plexiglas mit einer hherren Konvektionsstrecke (Wasserflul~)wird das dynamisehe Verhal~ea yon zwei W~rmelei~sonden gleieher Bauart aber versehiedener Betriebsweise bei gleicher station~rer Empfindhehkei~ simultan aufgezeiehnet. Es zeigt sich, dal~ pulsierende Flul3~nderungen der GrSl~enordnung 1 Hz yon der Sonde mit kons~an~er Heizleistung wegen allzugroBer D~mpfung nicht mehr angezeig~ werden, wogegen bei der anderen Sonde mit konstantbleibender Temperaturdifferenz eine frequenzgetreue Darstellung mSglieh ist. Daneben ist zu erkennen, dal~, wenn die Auderung der Konvektion als Treppenflmktion wirks~m wird, im ersten Fall der station~re Endzustand naeh einer welt l~ngeren Zeit als im F~lle der mit dem regelautom~tisierten Impulsheizger~t betriebenen W~rmeleitsonde erreieht wird. Dr. L. Priebe PhysiologischesInstitut der Universit~t D-3550 Marburg a. d. Lahn, Deutschhausstr.2