Die Regeneration der chronisch durch

Die Regeneration der chronisch durch Diäthylnitrosamin geschädigten Leber
nach Teilhepatektomie
U.
MOHR,
R.
SPEETZEN,
M .
KNECHT
und
H .
WRBA
Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg, Institut für experimentelle Pathologie
(Direktor: Prof. Dr. Dr. H. W R B A )
(Z. Naturforsch. 2 3 b, 5 2 8 — 5 3 0 [ 1 9 6 8 ] ; e i n g e g a n g e n am 8. A u g u s t 1967)
Die chronisch durch DÄNA geschädigte Leber zeigt gegenüber der normalen Leber eine gesteigerte DNS-Synthese und nach Teilresektion ebenfalls regeneratives Wachstum. Sowohl autoradiographisch als auch nach Bestimmung des 3 H-Hhymidineinbaues ist das Ausmaß der Regeneration
bei nicht verzögertem Beginn gegenüber der normalen Leber herabgesetzt.
Lebercirrhosen, als proliferative Reaktion auf
Schädigungen der Leber lassen sich experimentell
durch verschiedenartige Substanzen induzieren. Die
Beziehung zwischen der Regenerationsfähigkeit des
Organes und der bestehenden Lebercirrhose wird in
der Literatur unterschiedlich diskutiert. Die durch
Tetrachlorkohlenstoff chronisch geschädigte Leber
soll nach Teilhepatektomie nur eine eingeschränkte
Regenerationsfähigkeit besitzen ( M A N N
,
HURO-
Wucherungen, gutartige Hepatome und Carcinome
(THOMAS
10
, GRUNDMANN u n d
1( 2
WITZ
und
STUDER
3
,
RABINOVICI
und
WIENER
4
).
5
Nach der Beschreibung der leberschädigenden
Eigenschaft des Dimethylnitrosamins ( M A G E E und
8
B A R N E S ) wurde in Wiederholung und Erweiterung
dieser Versuche eine ähnliche Leberwirkung für Diäthylnitrosamin
(DÄNA)
gefunden
(SCHMÄHL,
9
P R E U S S M A N N und H A M P E R L ) . Das histologische Bild
dieser Schädigung ist gekennzeichnet durch fleckförmige Nekrosen, Blutungen und Fett- und Eiweißeinlagerungen in die Parenchymzellen. Als Folge finden
sich progressive Veränderungen, wie Gallengangs-
2
3
4
5
6
F . C . MANN, S u r g e r y 8 , 2 2 5
N
) .
Material und Methode
An-
dererseits wird über den Rüdegang einer bestehenden Tetrachlorkohlenstoff-Cirrhose nach Teilresektion der Leber berichtet ( C O S T A und S M O R L E S I ,
6
I S L A M I und Mitarbb. ). Auch die durch Thioacetamid geschädigte Leber läßt nach Teilhepatektomie
eine geringere Zunahme der Proliferations-Aktivität
erkennen als die unbehandelte, teilresezierte Leber
7
( S T Ö C K E R und Mitarbb. ) .
1
SIEBURG
Ein wesentlicher Teilvorgang der Regeneration ist
der nachweisbare Anstieg der DNS-Synthese im regenerierenden Organ. Durch die Bestimmung des Einbaues von DNS-Vorläufersubstanzen läßt sich daher
Umfang und Kinetik der Regeneration erfassen.
Lebercirrhosen werden durch DANA, besonders bei
einer Tagesdosis von etwa V30 der LD50/kg/KG erzeugt ( D R U C K R E Y , S C H I L D B A C H , S C H M Ä H L , P R E U S S M A N N
und I V A N C O V I C S 12 ). Weibliche Albinoratten (SpragueDawley) mit einem Gewicht von 200 + 25 g wurden
verwendet. Die Tiere erhielten Preßfutter (HopeFarms) und Wasser ad libitum. In einer ersten Versuchsreihe wurden bei 20 Tieren dreimal wöchentlich
je 16 mg DÄNA/kg/KG subcutan bis zu einer Gesamtdosis von 768 mg/kg/KG verabreicht. Eine Woche nach
Abschluß dieser Behandlung wurden 10 Tiere und
10 Tiere gleichen Alters ohne Behandlung teilhepatektomiert. 24 Stdn. später erhielten alle Tiere intraperitoneal 100 /xC 3H-Thymidin/Tier. Die restlichen 10 mit
DÄNA behandelten Tiere dieser Versuchsgruppe und
10 unbehandelte Ratten erhielten die gleiche Menge
3
H-Thymidin ohne Teilhepatektomie. Sämtliche Tiere
wurden zwei Stdn. nach der Thymidinapplikation getötet. Von den entnommenen Organen wurden HESchnitte und Histoautoradiogramme nach der StrippingFilm-Methode angefertigt. Es wurden 10 000 Parenchymzellen im Histoautoradiogramm ausgezählt.
7
[1940].
F. C. MANN, J. Mt. Sinai Hosp. N. Y. 11, 65 [1944].
R . B. HUROWITZ U . A. STUDER, A. M. A. Arch. Pathol. 69,
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8
F. STÖCKER, V. HÖPER,
Wschr. 44, 675 [1966].
P . N. MAGEE U. J. M .
[1956].
9
10
11
S . PLATO
BARNES,
U.
W.
D . HEINE,
Klin.
Brit. J. Cancer 10, 114
SCHMÄHL, R. PREUSSMANN U . H . HAMPERL, Naturwissenschaften 47, 89 [I960].
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D.
57 [1962].
12
H . DRUCKREY, A . SCHILDBACH, D . SCHMÄHL. R . PREUSSMANN U.
S . IVANCOVICS,
Unauthenticated
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Arzneimittel-Forsch. 13, 841 [1963].
In einer zweiten Versuchsreihe erhielten 40 Tiere
zweimal wöchentlich subcutan je 40 mg DÄNA/kg/KG
bis zu einer Gesamtdosis von 960 mg/kg/KG. Eine
Woche nach Absetzen der Behandlung wurden alle
Tiere teilhepatektomiert. Im Abstand von 4, 8, 12, 16,
20, 28, 32, 36 und 48 Stdn. nach Hepatektomie erhielten je 4 Ratten intraperitoneal 250 /uC 3H-Thymidin/
kg/KG. 40 gleichalte unbehandelte Ratten wurden teilhepatektomiert und in der gleichen zeitlichen Anordnung, bei gleicher Thymidin-Applikation untersucht.
Alle Tiere wurden zwei Stdn. nach der Thymidininjektion getötet und die Organe histologisch untersucht. Die
aufgenommene Aktivität an 3H-Thymidin wurde nach
13
K A L B E R E R und R U T S C H M A N N
für 1,0 g Lebergewebe bestimmt. Dabei werden die Gewebsproben in Sauerstoffatmosphäre in einem geschlossenen System verbrannt.
Die Aktivität enthaltenden Verbrennungsprodukte wurden in einer Absorptionslösung aufgenommen und im
Flüssigkeits-Scintillations-Spektrometer gemessen.
Ergebnisse
In der ersten Versuchsreihe nach einer Gesamtdosis von 768 mg DÄNA/kg/KG zeigte die Leber
der Tiere einen unterschiedlich starken Parenchymumbau. Bei der Hälfte der Versuchstiere traten
Hepatome auf.
Die Leber der mit DÄNA behandelten Tiere zeigte
eine nachweisbare DNS-Synthese, während bei den
unbehandelten Tieren, der Erfahrung entsprechend,
der Markierungsindex unter 1 %o der Leberzellen
liegt. Die Teilhepatektomie führte bei den mit DÄNA
behandelten Tieren zu einem Anstieg im Markierungsindex, der etwa der Hälfte der Größe bei einer
Leber von teilhepatektomierten, unbehandelten Tieren entspricht (Tab. 1).
Behandlung
768 mg D Ä N A + T H
768 mg D Ä N A
TH
keine
Markierungsindex in°/oo
Mittlere
Abweichung
des Mittelwertes
172,2
28,8
311,5
0,7
± 7,9
± 3,5
± 11,7
Tab. 1. Markierte Parenchymzellen 3 H-Index: 1. der DÄNALeber 24 Stdn. nach der Teilhepatektomie, 2. der DÄNALeber ohne Teilhepatektomie, 3. der normalen Leber 24 Stdn.
nach der Teilhepatektomie und 4. der normalen Leber ohne
Teilhepatektomie.
In einer zweiten Versuchsreihe bei einer wöchentlichen Dosis von 80 mg DÄNA/kg/KG mit einer Gesamtdosis von 960 mg/kg/KG zeigten alle Versuchs13
F. KALBERER U. J.
[1961].
RUTSCHMANN,
Helv. chim. Acta 44, 1956
0
8
16
24
32
AO
48
h nach Teilhepatektomie
Abb. 1. Inkorporierte 3 H-Thymidinmenge der normalen und
der durch DÄNA geschädigten Leber zu verschiedenen Zeitpunkten nach Teilhepatektomie. Urwerte transformiert nach
2=
100(10 g x ) - 2 0 0
—
•
...
(Signifikanz
,
,
durch
..
.
.
Varianzanalyse
gesichert.)
tiere Lebercirrhosen. Das Lebergewicht der mit
DÄNA behandelten Tiere betrug 9,4 ± 2,7% des Körpergewichtes, das der unbehandelten Kontrolltiere
3,7 + 0,2% des Körpergewichtes.
Bei der Bestimmung der eingebauten Radioaktivität findet sich bei den unbehandelten Tieren der bekannte Anstieg der DNS-Synthese (Maximum bei
24 Stdn.). Die DNS-Synthese in der Leber der mit
DÄNA behandelten Tiere liegt während der gesamten Regenerationszeit deutlich unter den entsprechenden Werten unbehandelter Tiere (Abb. 1).
Diskussion
Die vorliegenden Ergebnisse erbringen den Beweis dafür, daß nach Teilhepatektomie auch bei einer
toxisch geschädigten Leber eine Regeneration des
Organes erfolgt. Autoradiographische Untersuchungen (Markierungsindex) und die Bestimmung der
Inkorporation an 3H-Thymidin in zwei unabhängigen Versuchsreihen zeigen, daß Ausmaß und die
Intensität der Regeneration beim DÄNA vorbehandelten Tier geringer sind. Dabei ist zu berücksich-
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tigen, daß die normale Leber mit der Leber eines im
chronischen Versuch mit Diäthylnitrosamin behandelten Tieres nicht unmittelbar vergleichbar ist; die
DÄNA behandelten Tiere zeigen eine vergrößerte
Leber, es entstehen Lebercirrhosen. Die Frage, ob
die Hepatektomie einen günstigen Einfluß auf die
Lebercirrhose hat, läßt sich an unseren Befunden
nicht klären. Es ist aber festzustellen, daß auch nach
chronischer Substanzwirkung die regenerative Kapazität des Organes nachweisbar erhalten ist. Der Beginn der Regeneration ist bei der chronisch geschädigten Leber nicht verzögert.
Über den Einfluß von Hydroxyenalen (4-Hydroxypent-2.3-toz«j-en-al-l)
auf DNS und RNS von Ehrlich-Ascites-Tumorzellen
E.
SCHAUENSTEIN,
W .
WÖHL
Und
I.
KRAMER
Lehrkanzel für Biochemie der Universität Graz, Österreich
(Z. N a t u r f o r s c h . 2 3 b , 5 3 0 — 5 3 7 [ 1 9 6 8 ] ; e i n g e g a n g e n a m 3 1 . J u l i 1967)
Die cytotoxischen Wirkungen von HPE bei einer Konzentration von 5 - 1 0 " 3 Mol// während
30 Min. aerober Inkubation auf Ehrlich-Ascites-Tumorzellen werden cytospektrometrisch untersucht:
1. Der Gehalt an DNS, untersucht mit der F e u 1 g e n - Reaktion, erfährt keine signifikante
Veränderung.
2. Die Intensität der Methylenblau-Färbung nimmt nach HPE-Behandlung drastisch ab, woraus
auf einen teilweisen Verlust an RNS geschlossen wird.
3. In den unter HPE-Einwirkung entstandenen Plasmaextrusionen werden tatsächlich typische
Nucleinsäure-Spektren erhalten, die der ausgetretenen RNS zugeordnet werden. Da diese Plasmaextrusionen jedoch auch sicher noch zusätzlich Proteine enthalten, werden sie als Ausdruck einer
Desintegration des Cytoplasmas aufgefaßt. Die geschilderten Effekte konnten bei gesunden Leber-,
Nieren- und weißen Blutzellen auch bei Anwendung viel höherer HPE-Konzentrationen nicht beobachtet werden.
Über die selektiven cytotoxischen Eigenschaften
verschiedener Hydroxyenale (HE), insbesondere Hydroxy octenal (HOE) gegenüber Ehrlich'schen Ascites-Tumorzellen (EATZ) wurde bereits mehrfach
berichtet 1 ' 2 . Der schädigende Einfluß dieser Substanzen auf die Krebszellen äußert sich in mehrfacher Weise, nämlich in Stoffwechselblockaden,
cytomorphologischen Veränderungen in vitro und
Hemmung des Tumorwachstums in vivo.
Bezüglich der cytomorphologischen Veränderungen sei insbesondere auf die früheren Untersuchungen gemeinsam mit R A T Z E N H O F E R und Z A N G G E R hingewiesen 2 ' 3 , in denen erstmals gezeigt werden
konnte, daß es bei der Einwirkung von HOE auf
EATZ zum Austritt kugeliger Plasmatropfen kommt
(Stalagmose), die an Größe zunehmen, bis ihr
Durchmesser den der Zelle erreicht oder gelegentlich
1
E . SCHAUENSTEIN, H . ESTERBAUER, H . J A A G U . M . T A U F E R ,
Mh.
sogar übertrifft, worauf es schließlich zur Abschnürung der ausgetretenen Plasmatropfen und zur völligen Ablösung von der Zelle kommt (Stalagmoptyse).
Die Stalagmose ist in ihren Anfangsstadien noch
reversibel und nur mit einem teilweisen Verlust der
Virulenz der Zellen verbunden, während die völlige
Ablösung der Tropfen selbstverständlich irreversibel
und ein Zeichen für den eingetretenen Zelltod ist.
Cytomorphologische Effekte sowie Stoffwechselblokkaden bei den bisher untersuchten Zellen gesunder
Organe und des Blutes, konnten nicht bzw. in ungleich geringerem Ausmaße beobachtet werden 112 ' 17 .
Die Stalagmose erfaßt rund 95% der Zellen nach
30 Min. Inkubation in HE-Lösungen bei 5 - 1 0 - 3
Mol// Endkonzentration. Der Verlust der Virulenz
tritt bei Verwendung von HOE ab 3 - 1 0 _ 3 M o l / / , bei
Hydroxypentenal (HPE) ab 2 1 0 _ 3 M o l / / ein. Bei
3
Chem. 95,180 [1964].
2
E . SCHAUENSTEIN, J . ZANGGER U . M .
forschg. 19 b, 923 [1964],
RATZENHOFER, Z .
Natur-
4
M . RATZENHOFER U . J . ZANGGER, Beitr. pathol. Anatom, allg.
Pathol. 130, H. 2, 243 [1964] bzw.: Verh. Dtsch. Ges.
Pathol. 48. Tagung (1964), 121.
W. BURKL, I. K R A M E R u. E . SCHAUENSTEIN, Z . Naturforschg.
22 b, 763 [1967].
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