Ueber die Elektrolytpermeabilität der roten Blutkörperchen

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    13-Aug-2016

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<ul><li><p>Cleber die Flektrolytpermeabilitiit der roten BlutkSrperchen. </p><p>Von H. Rohony i (Budapest). (Aus dem physiol. Institut der KOnigl. ung. Univ. Budapest. Direktor: Franz Tangl.) </p><p>(Eingeggngen am 2~. August 1916.) </p><p>I nha l t . I. Einleitung. </p><p>II. Ueber die Aufnahme von Nitrit und Chlorat in rote Blutk6rperchen. a) Nachweis der Aufnahme von Nitrit. b) Wird Nitritsalz oder das Nitrit-Ion aufgenommen? c) Umtausch yon Nitrit-lon und Chlor-lon. d) Gasanalytische Untersuchungen. e) Einwirkung von Kaliumchlorat. f) Beeinflussungen der Nitrit- und Chloratwirkung. g) Einwirkung von Nitrit in Gegenwart von Salzen auf rote </p><p>Blutk6rperchen. h~ Einwirkung yon Nitrit in Gegenwart von Salzen auf h~tmo- </p><p>lysiertes Blut und auf die L6sung von kristallisiertem Hhmoglobin. </p><p>111. Ueber die Aufnahme des Ferrizyankaliums. a) Ferrizyan-S~ure-Wirkung und Agglutination. </p><p>IV. Diskussion und Zusammenfassung. </p><p>I. </p><p>Wird von einem Stoffe erklart, dab ffir denselben eine Zelle permeabel ist, so heist dies soviel, daft die Zelle denselben aus seiner L6sung aufzunehmen vermag, so daft, falls die Zelle wieder entfernt wird, die Konzentration der ursprfinglichen L6sung abgenommen hat, das fehlende Quantum aber in der Zelle vorzufinden ist. Bei der hier gegebenen Definition der Permeabilit/it sind zwei wesentliche Momente zu beachten: erstens, daft fiber den physikochemischen Mechanismus der Aufnahme des Stoffes nichts N~heres ausgesagt wird (ob der auf- </p><p>28 </p></li><li><p>33S KOLLO1DCHEMISCHE BEIHEFTE BAND VIII, HEFT 11--12 </p><p>genommene Stoff durch Diffusion, durch Aufl6sung oder aber durcl~ Adsorption in die Zelle gelangt), zweitens, dab bei dieser Definition auf den Unterschied zwischen Eindringen in das Innere der Blutzelle und Fixierung auf der Oberfl/iche der Blutzelle kein Gewicht gelegt wird, sondern bloB jene Frage Beachtung finder, ob der betreffende Stoff nach Entfernung der Zelle sich ebenfalls aus der L6sung entfernt oder nicht. In Anbetracht des gegenwartigen Standes der Lehre fiber die Permeabilit~it erscheint diese Definition zweckm~iBig, denn so kann jede hierher geh6rende Erscheinung, unbeachtet der gegenw/irtigen Unsicherheit derZellen-Struktur, sowie des physikochemischen Mecha- nismus der Aufnahme, hier dennoch besprochen werden,. Die pr/izisere Fassung des Begriffes der Permeabilit/it nach"der einen oder anderen Richtung hin wird erst dann m6glich werden, wenn die diesbezfiglichen Forschungen die endgfiltige L6sung der erw/ihnten Probleme z'eitigen werden. </p><p>Bis die Besprechung und Klassifizierung dieser Erscheinungen auf der einzigen exakten Basis, d. h. nach jenen physikochemischen Vorgangen, die sich in denselben offenbaren, m6glich sein wird, er- s cheint es zweckmaBig, die Permeabilit/it nach der Natur des aufge- nommenen Stoffes zu unterscheiden: 1. Permeabilit/it der t(olloide, 2. der organischen Kristalloide und 3. der anorganischen Kristalloide (d. h. der Elektrolyte). DaB diese Unterscheidung nicht ganz ephemerer Art ist, erscheint dutch den Umstand best/itigt, dab bekanntlich die Aufnahme der in diese drei Gruppen klassifizierten chemischen Stoffe in die Zelle dutch ganz verschiedenartige Gesetzm~iBigkeiten bedingt ist, so zwar, dab der Umstand, ob ein Stoff zu den Kolloiden oder organischen Kristalloiden oder den Elektrolyten z~ihlt, auch hinsichtlich der Aufnahme desselben in die Zelle ausschlaggebend ist. </p><p>Die Aufnahme der Ko l lo id -K6rper (unter denselben ein grot~er Teil der Farbstoffe) in die Zelle wurde in zahllosen F~illen untersucht; auf Grund dieser Untersuchungen wurden hinsichtlich des Mechanismus der Aufnahme verschiedene Konklusionen gezogen. Es steht auBer Zweifel, dab heute die Aufnahme der Kolloide auf der einfachsten und allgemeinsten Weise durch die R u h I a n d'sche Theorie beschrieben werden kannl); hinsichtlich der Permeabilit/it der Kolloide sind jene ihrer Eigenschaften maBgebend, welche zugleich die Ge- schwindigkeit ihrer Diffusion in irgend ein Gel bestimmen, also in, erster Reihe der Grad ihrer Dispersitat. Je rascher irgend ein Kolloid </p><p>x) Ber. d. Deutsch. botan. Ges. 30, 139 (1912). </p></li><li><p>ROHONYI, ELEKTROLYTPERMEABILITAT ROTER BLUTKORPERCHEN 339 </p><p>in ein Gelatine- oder anderes Gel diffundiert, desto rascher wird das- selbe von der Zelle aufgenommen. Die elektrische Ladung oder die chemische Natur usw. des Kolloidteilchens kommt bloB nebensiichlich und insofern in Betracht, als all dies blot~ daffir maBgebend ist, ob </p><p>' in der Zelle' das aufgenommene Kolloid gebunden wird oder nicht; die Geschwindigkeit der Aufnahme jedoeh wird durch diese Eigen- schaften nicht beeintfiichtigt. </p><p>Die Gesetzm~Bigkeit der Permeabilit~t der o rgan ischen Kr i s ta l - lo i d e wird durch die Lipoid-Theorie, welche bis zur neuesten Zeit allgemeine Geltung besaB, bekanntlich folgendermaBen beschrieben: Die Blutzelle nimmt umsomehr yon dem betreffenden Stoffe auf, je besser sich derselbe in Lipoiden oder in L6sungsmitteln der Lipoide aufl6sen l~iBt. Die Erkliirung dieses Zusammenhanges zwischen Permea- bilifiit und Lipoidl6slichkeit w~ire dutch den Umstand gegeben, dab die Zellen-Membran ausschlieBlich oder zumindest fiberwiegend aus Lipoiden besteht. Diese Theorie hat bei ihren unbestreitbaren Erfolgen mit vielen Schwierigkeiten zu kiimpfen; heute scheint die T ra u b e'sche Theorie, dureh welche die auch in der Lipoid-Theorie mehr oder weniger erkliirten Tatsachen ohne etwaige spezielle Hypothesen fiber die Natur der Zellen-Membran ausgelegt werden, zur Beschreibung der gesamten hierher geh6rigen Erscheinungen besser geeignet zu seinl). Nach T r au b e werden die Stoffe in jener Reihenfolge aufgenommen, in welcher die- selben die Oberfliichenspannung der Zellen-Membran vermindern. </p><p>Wiihrend fiber die Permeabilit~t der Kolloide und organischen Kristalloide in den erwiihnten Theorien sehr weitgehende Kenntnisse niedergelegt erscheinen, sind hinsichtlich der Aufnahme der E 1 e k t r o- l y te selbst die elementaren Grundbedingungen nicht gekl~rt Die Lehre fiber den osmotischen Druck der Zellen stfitzte sich darauf, dab die im lnneren der Zelle befindliche Elektrolytl6sung yon einer f/it Salzl6sungen semipermeablen Membran umgeben ist. Die yon Ham- b u r g e r, G ry n s, H e d i n und anderen mittelst verschiedener Methodik vorgenommenen Untersuchungen ergaben, dat~ die anorganischen Salze nicht in die Zelle aufgenommen werden; ja, nach Bethe und Warburg ist dies (mit Ausnahme des Ammoniaks), auch hinsichtlich Laugen und S~uren nicht der Fall2). </p><p>Andererseits wurde nachgewiesen, daB, wenngleich die Salzmolekfile auch nicht in die Zelle aufgenommen werden, Rewisse Bestandteile </p><p>1) Pflfiger's Arch. 123, 419 (1908). 3) B ethe, Pfliiger's Arch. 127, 219 (1909); Warburg, Biochem. Zeitschr. </p><p>29, 414 (1910). 23* </p></li><li><p>340 KO'LLOIDCHEMISCHE BEIHEFTE BAND VIII, HEFT 11--12 </p><p>derselben ohne Zweifel in die Zelle gelangen kOnnen. So hat zum Beispiel B 0 n n i g e r nachgewiesen, dab die roten Blutk6rperchen Brom aus der L6sung der Alkalibromide aufnehmenl); auch ist es eine 1/ingst bekannte Tatsache, dab die Zellen des mit Kohlens~iure durch- str6mten Blutes yore Serum Chlor entziehen usw. Zur Auslegung dieser Tatsachen hat K o e p p e seine Theorie 2) fiber die lonenpermeabilit/it der Zellen aufgestellt, nach welcher die Salzmolekfile nicht, wohl aber einzelne Ionen durchdringen k6nnen; die gegenseitige Wanderung der Anionen durch die Blutk6rperchen.Oberfl~iche hindurch wird durch Diffusionskr/ifte bewirkt. Mit der freien Diffusion der Anione stimmen viele Feststellungen /jberein, ein wichiiger Umstand ist aber mit dieser Deutung bisher unvereinbar, n~imlich die Differenzen im Gehalt an den einzelnen Anionen, welche zwischen Blutk6rperchen und Serum offenbar bestehen (H6bera) . Wird aber die lonenpermeabilit~it nicht auf die verschiedenen Diffusionen der Ionen basiert, so kann sie die Folge einer Adsorption oder chemischen Bindung der Ionen sein. In diesem Sinne hat die Permeabilit~it der Zelle f/jr irgend ein Ion soviel zu be- deuten, daft jenes Ion in der Zellenmembran oder in dem Zellenproto- plasma (dutch Adsorption oder chemische Reaktion) gebunden wird; impermeabel aber ist die Zelle f/Jr jenes Ion, welches auf solche Weise nicht gebunden wird. </p><p>Meine Experimente haben sich auf Untersuchung dieser Hypo- these und auf die eingehende Kl~rung derselben gerichtet. Der Grundgedanke meiner Untersuchungen war folgender: Zur Unter- suchung der Elektrolytpermeabilit~it sind Zellen zu gebrauchen, welche einen Stoff enthalten, der in Gegenwart des Elektrolyts leicht eine Ver~inderung aufweist; andererseits sind solche Elektrolyte zu pr/jfen, welche zur Hervorbringung dieser Ver/inderung besonders ge- eignet sind. Sodann ist die Einwirkung des Elektrolyts auf den be- treffenden K6rper einmal, wenn sich derselbe in reiner w~isseriger L6sung befindet, zu priifen, und daraufhin ist hiermit die Einwirkung des Elektrolyts dann zu vergleichen, wenn es auf den in d er Z e l le be- findlichen K6rper einwirkt; solcherart wird sich die Rolle der Zellen- struktur, sowie jene der Zellenmembran offenkundig zeigen. </p><p>Diesen Vorbedingungen ist leicht Gen/jge zu tun, wenn die Ver- anderung des Hamoglob ins der ro ten B lu tk6rperchen be i E i n wi r k u n g d e r E 1 e k t r o I y t e untersucht wird. Vom Hamoglobin </p><p>1) Bonn iger , Zeitschr. f. exp. Path. u. Therap. 4, 417 (1904). ~) Koeppe, Pfliiger's Arch. 67, 189 (1897). a) Hober , Physik. Chem. d. Zelle (Leipzig 1911), 500. </p></li><li><p>ROHONYI, ELEKTROLYTPERMEABILIT.AT ROTER BLUTKORPERCHEN 341 </p><p>ist es bekannt, dab zahlreiche Stoffe die Umwandlung desselben in Methamoglobin bewirken, was sich in leicht wahrnehmbaren Verande- rungen kundgibt; unter diesen Stoffen sind die Nitrite, Chlorate, Ferrizyanide usw. Elektrolyte. Diese Reaktion des Hamoglobins kann in roten Blutk6rperchen, und nach Hamolyse, ohne Mitwirkung der Zellenstruktur, in wasser iger L6sung beobachtet werden. Das Verhalten der verschiedensten Stoffe auf diese Reaktion kann in der Blutzelle und in der L6sung verglichen werden, wodurch hinsichtlich der Permeabilitat dieser Stoffe indirekte Konklusionen gezogen werden k6nnen. </p><p>Meine Untersuchungen'beziehen sich vor allem auf die Frage der Permeabilitat der roten Blutk6rperchen und gewinnen dadurch allge- meine G/iltigkeit, da nach den bisherigen Kenntnissen die Verha|tnisse der Permeabilitat der roten Blutk6rperchen und anderer animaler sowie pflanzlicher Zellen keine wesentlichen Unterschiede aufweisen. </p><p>II. </p><p>Ueber die Aufnahme yon Nitrit und Chlorat in rote BlutkSrperchen. </p><p>Wird zu Blut oder zu hamolysiertem Blut oder zu ieiner Hamo- globinl6sung etwas (Zehntelnormal) Kalium- oder Natriumnitritl6sung getropft, so werden wir nach ein bis zwei Sekunden wahrnehmen, dab das vorher noch lebhaft rote Blut oder L6sung sich dunkel braunlichrot farbt. Diese Aenderung des Hamoglobins wurde yon Gamgee und nach ihm yon vielen anderen eingehend studiert; es wurde festgestellt, dab im Verlaufe der Reaktion das Hamoglobin sich in Meth~imoglobin umwandelt, dessen Spektrum sich yon jenem des Methamoglobins, welches infolge Einwirkung der Ferrizyansalze erzeugt wurde, einigermaBen unterscheidet; dab ein Mol Kaliumnitrit mit einem Mol Hamoglobin reagiert; dab das Reaktionsprodukt eine Additions- Verbindung zwischen dem Nitritsalz und Hamoglobin ist usw. Bei den durch Nitritsalze verursachten Vergiftungsf~illen hat sich herausgestellt, dab die Blutzellen in solchen Fallen teilweise Nitritmethamoglobin enthalten. Die physikochemischen Vorbedingungen des Verlaufes der Reaktion wurden jedoch, soweit ich weiB, bisher nicht untersucht, weder die in der Blutzelle, noch die in der L6sung vorgehende Reaktion betreffend. </p></li><li><p>342 KOLLOIDCHEMISCHE BE IHEFTE BAND VII I , HEVT 11--12 </p><p>a) Nachweis der Aufnahme von N i t r i t . </p><p>Vor allem prtifte ich, wieviel Nitritsalz vonder ~iut~eren L~sung wahrend der Zeit, in der die Nitritreaktion in der roten Blutzelle vor- geht, verschwindet. </p><p>Ich zentrifugierte frisches, defibriniertes Rinderblut und wusch die Zellen 4 - -5mal mit 0,85prozentiger KochsalzlSsung. Zu der so gewonnenen kochsalzhaltigen BIutzellen-Suspension gab ich abgemes- sene Mengen von Normal-Natriumnitritl6sung. Nach erfolgtem Durchschiitteln br~iunten sich sofort die Zellen; nach 10- - 15 Minuten stellte ich mittelst des H~imokrites in der Suspension das Blutzellen-Volum fest sowie in der au~eren L6sung durch Titrierung mit Kal ium-Permanganat die Konzentration des Natriumnitrites. (Nach- dem die Zellen vorher griindlich ausgewaschen wurden, blieb yore urspriinglichen Serum keinerlei reduzierender K6rper zuriick, wovon ich mich in jedem einzelnen Falle eigens /.iberzeugte in der Weise, dab ich die letzte Waschflfissigkeit mit einigen Tropfen n/10 Permanganat- 16sung versetzte; in keinem Falle trat eine Reduktion der Permanganat- !6sung ein.) </p><p>Als Beispiel m6ge ein Versuch ausffihrlich beschrieben werden: Die Zellen yon defibriniertem Rinderblut werden mehrmals mit </p><p>Kochsalzl6sung ausgewaschen. Zu 50 ccm dieser Suspension werden 5 ccm n 1 NaNO~-L6sung hinzugef/igt; in diesen 5 ccm sind nach vorhergehender Bestimmung 0,270 g NaNO~ enthalten. Blutzellenvolum, gemessen mittelst des H~imotokriten: 47 Proz., d. h. die 55 ccm-Sus- pension enth~ilt 26 ccm Zelle (A) und 29 ccm L6sung (B). Die Titrierung yon B ergibt einen Oehalt yon 0,0063 g pro ccm, rnithin in 29 ccm 0,182 g. Also sind yon den zugesetzten 0,270 g 0,088 g (= 0,270 - - 0,182) verschwunden. Soviel f~illt auf 26 ccm Zelle; auf 1 ccm Zelle fallen 0,0034 g, was (wenn das ganze Volum der Zelle als eine wasserige L6sung betrachtet wird) einer n/20-L/3sung entspricht. </p><p>Die aus drei solchen Versuchen erhaltenen Daten lasse ich in der nachfolgenden Tabelle folgen: </p><p>Tabe l le I. </p><p>[ Zur, Blutsus- Nr. d. ~ pen'sion~hin- </p><p>zugegebene Versuchs Nitritmenge </p><p>i n g </p><p>1 0,162 2 .0,270 3 0,270 </p><p>g NaNO~ g NalNO2 Blut- gefunden verschwun- korperchen- in der den aus der LOsung LOsung volum </p><p>I 0,120 0,042 33 Proz. 0,182 0,088 47 0,216 0,054 28 ,, </p><p>Konzen- tration der BlutkOrper- </p><p>chen an Na N O~ </p><p>n/16 n/20 n/16 </p></li><li><p>ROHONYI, ELEKTROLYTPERMEABILITAT ROTER BLUTI~C)RPERCHEN ~43 </p><p>Aus dieser Tabelle geht hervor, daft die in Kochsalzl6sung sus- pendierten roten Blutk6rperchen eine 'betr~ichtliche Nitrilmenge aufzu- nehrnen verm6gen. </p><p>b) Wi rd N i t r i t sa l z oder das N i t r i t - Ion au fgenommen? </p><p>Die zweite Frage war, in welcher Form das zu den Blutk6rperchen :gegebene Nitritsalz aufgenommen wird: gelangen undissoziierte Nitrit- molekfile oder die Ionen in die Zelle? und welches Verhiiltnis besteht im letzten Falle zwischen der Aufnahme des Kations und des Anions? </p><p>Zur Untersuchung dieser Frage verwendete ich anstatt NaNO2 das Kalziumsalz, Ca (NO~)2, da dies ein Nitritsalz ist, bei welehem sich auch das Kation mi t Le icht igke i t bestimmen liii~t. DieSus- pension der mit Rohrzuekerl6sung ausgewaschenen roten Blutk6rperehen versetzte ich mit einer genau abgemessenen Menge einer Ca (NO~)2- L6sung und zentrifugierte sie nach kriiftigem Durchschfitteln. Dann titrierte ich...</p></li></ul>

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