Erstmals versuchten TIEDEMANN und GMELIN (1826, S. 19-25), den Speichel bei Schafen zu gewinnen. Sie durchtrennten hierfür den Stenonschen Gang (Ductus parotideus) vor seinem Durchtritt in die Backenschleimhaut und befestigten an dem freien Ende ein kleines Gewicht. Dieses senkten sie in ein Glasgefäß, das mit einer Bandage am Kopf befestigt wurde.
HAUBNER (1837, S. 35-37) hatte das Ziel, gemischten Speichel aufzufangen, um die Auswirkungen auf die Vormagentätigkeit zu untersuchen. Hierfür schnitt er den Oesophagus an einer Stelle in Längsrichtung auf und fügte ein Rohr ein, das er mit zwei Ligaturen am Oesophagus befestigte. Das Rohr war gleichzeitig mit einer Blase verbunden, so daß es gelang, Speichel zu sammeln.
Während TIEDEMANN und GMELIN (1826) nur in der Lage waren, den Speichel der Glandula parotis aufzufangen, wollte WILCKENS (1872) den gesamten und damit gemischten Speichel aller Speicheldrüsen sammeln. Hierfür durchschnitt er seinen Versuchstieren (Schafen) den Oesophagus und befestigte das obere Ende in einem Gefäß. Der gleichen Methode bediente sich auch HOFMEISTER (1881), doch um zusätzlich das Sekret der Mandibularis und Parotis genauer zu untersuchen, ließ er seine Versuchstiere töten, die Glandula mandibularis bzw. die Glandula parotis herauspräparieren, zerkleinern, mit einem Mörser zerreiben und schließlich in einem verschließbaren Zylinder mit Wasser vermischen.
Dieses Gemisch filtrierte er nach einigen Stunden durch ein Seidentuch und unterzog es weiteren Untersuchungen (s.u.).
1885 legten ELLENBERGER und HOFMEISTER (1885b) Fisteln in den Ductus parotideus und in den Ductus mandibularis, um den Speichel beider Drüsen separat aufzufangen und zu untersuchen. Hierfür präparierten sie (ELLENBERGER u. HOFMEISTER 1881) den Ductus parotideus bzw. mandibularis frei und führten eine silberne Kanüle in den jeweiligen Gang ein, auf die ein Gummischlauch aufgesetzt wurde, der wiederum in ein Glasauffanggefäß
mündete. Dieses war nicht am Tier befestigt, sondern stand von ihm so entfernt, daß es nicht umgestoßen werden konnte.
Gemischten Speichel gewannen sie mit Hilfe einer Pilocarpin-Injektion, die zu einer starken Speichelsekretion führte. Bei einem anderen Versuch hingegen fingen sie den Speichel einer Kuh bzw. eines Rindes auf, nachdem sie diesen einen Strick quer ins Maul gelegt hatten.
Ebenfalls durch die Oesophagotomie eines Schafes war SCHEUNERT (1910) in der Lage, gemischten Speichel zu gewinnen. Um die Sekretionsleistung durch Kauen zu steigern, ohne den Speichel zu verunreinigen, legte er den Tieren außerdem noch ein Stück hartes Gummi ins Maul. Auch vertrat er die Ansicht, daß durch Vorhalten von Heu eine vermehrte Sekretion ausgelöst werde.
Auf eine weniger invasive Art gewann MARKOFF (1913) den Speichel eines Rindes. Er führte eine Sonde durch ein Maulgatter in die Speiseröhre und ließ den Speichel ablaufen.
SCHEUNERT und TRAUTMANN legten 1921 eine permanente Fistel bei Schafen oberhalb der Zahnleiste in der Maulhöhle an, um so Backenfisteln, welche durch den Kauakt entstehen können, zu vermeiden. Hierfür wurden die Papilla salivalis und der distale Teil des Ductus parotideus durch eine weiter ventral gelegene Öffnung nach außen gezogen und an den Rändern fixiert. Den Speichel fingen sie mit einem Glastrichter auf, der mit einem speziellen Kitt, welcher von GLINSKI (1895) unter der Leitung von PAWLOW entwickelt worden war, an der Haut des Tieres befestigt wurde. Die Spitze des Trichters war mit Häkchen ausgestattet, an die Probengläschen befestigt wurden.
Außerdem legten SCHEUNERT und TRAUTMANN (1921) nach der Pawlowschen Vorschrift (GLINSKI 1895) eine Mandibularfistel an. Dabei wurden die Speichelgänge, die sich in der Mundschleimhaut befinden, ein kurzes Stück freipräpariert. Die Maulhöhlenwandung wurde an der betreffenden Stelle perforiert, das Schleimhautstück nach außen geführt und hier an den Wundrändern angeheftet. Aufgefangen wurde der Speichel wie der Parotisspeichel (Abb. 1).
Abbildung 1: Schaf mit Fistel der Glandula mandibularis und Sammelgefäß (nach SCHEUNERT u. TRAUTMANN 1921)
Allerdings gelang es ihnen nicht, die Schafe mit einer permanenten Fistel über mehrere Wochen am Leben zu erhalten. Aus diesem Grund legten sie temporäre Fisteln der Ohrspeicheldrüse an. Hierfür wurde eine Metallkanüle in den freigelegten Ductus parotideus eingeführt, auf die ein kurzer Gummischlauch aufgesetzt war, in den wiederum eine Glaskanüle eingeschoben wurde (Abb. 2). Das freie Ende dieser Glaskanüle ragte in eine Gummiblase, an der ein dicker Gummischlauch angesetzt war. An diesem zweiten Gummischlauch wurde ein Auffanggefäß befestigt und zusammen mit der Gummiblase am Halfter des Tieres angebracht (Abb. 3).
Abbildung 2: Schaf mit temporärer Fistel im Ductus parotideus (nach SCHEUNERT u.
TRAUTMANN 1921)
Abbildung 3: Schaf mit temporärer Fistel im Ductus parotideus und Sammelgefäß zum Auffangen des Speichels (nach SCHEUNERT u. TRAUTMANN 1921)
2.2 Bedingungen der Sekretion und Menge des abgesonderten Speichels
Nach Bestimmung der Sekretionsleistung der Glandula parotis durch TIEDEMANN und GMELIN (1826, S. 19) fanden bis 1930 nur relativ wenige ähnliche Analysen statt. Während HAUBNER (1837) die Menge des gemischten Speichels bestimmte, konzentrierten sich TIEDEMANN und GMELIN (1826), ELLENBERGER und HOFMEISTER (1885b), COLIN (1886) sowie SCHEUNERT und TRAUTMANN (1921) primär auf die Menge des von einer Speicheldrüse abgesonderten Speichels, wobei die ermittelten Werte weitestgehend übereinstimmen (Tab. 6).
Tabelle 6: Sekretionsleistung der Speicheldrüsen
Jahr Autor Spezies Menge
1826 TIEDEMANN u.
GMELIN
Schaf Parotis: 9 g/h
1837 HAUBNER Schaf Gemischter Speichel: 20,8 g/h
1867 ECKHARD Schaf Parotis: 6,3 ml/5min
1885b ELLENBERGER u.
HOFMEISTER
Rind Parotis: 1322 g/h
Mandibularis: 82-192 g/h
1886 COLIN Ochse Parotis: 800-2400 g/h
1921 SCHEUNERT u.
TRAUTMANN
Schaf Parotis: 22-30 ml/h
Mandibularis:∼10 ml / 10 min 1852 stellte LASSAIGNE fest, daß bei der Verabreichung von Hafer von einem Hammel mehr Speichel produziert wird als bei grünen Wicken. Da leider der Originalartikel nicht eingesehen werden konnte, können an dieser Stelle keine weiteren Angaben über die Art der Gewinnung des Speichels oder die tatsächlich sezernierte Menge Speichel gemacht werden.
1867 gelang es ECKHARD, die Dauersekretion der Parotis nachzuweisen. Bei Schafen und Ziegen untersuchten SCHEUNERT und TRAUTMANN (1921) das Sekretionsverhalten der Parotis und bestätigten, daß diese dauernd sezerniert. Während der Nahrungsaufnahme konnten sie jedoch eine geringe Erhöhung der Sekretionsgeschwindigkeit feststellen, und auch bei der Zusammensetzung des Speichels sahen sie außer einer geringgradigen Erhöhung der Alkalität keine Veränderungen. Auch beim Wiederkauen konnten sie keine Veränderung der Zusammensetzung und der Menge des Parotisspeichels ermitteln. Die Glandula mandibularis hingegen sezernierte nur während der Nahrungsaufnahme. In der Zeit zwischen den Mahlzeiten und während des Wiederkauens blieb sie inaktiv.
Wie auch schon LASSAIGNE (1852) beobachteten sie bei verschiedenen Futterstoffen eine unterschiedliche Sekretionsaktivität. So berichteten sie, daß bei der Aufnahme von Hafer pro Zeiteinheit mehr Speichel sezerniert wurde als bei Heufütterung. Bei genauer Betrachtung dieser Umstände fiel ihnen auf, daß in der Zeiteinheit aber die ca. fünf- bis sechsfache Gewichtsmenge an Hafer als an Heu aufgenommen wurde. Somit mußten sie ihren ersten Eindruck korrigieren und erkannten, daß bei der gleichen Menge beider Futtermittel bei der Heufütterung eine wesentlich größere Speichelmenge produziert wurde als bei der Verabreichung von Hafer. Sie zogen aus ihren Versuchen den Schluß, daß die Menge des abgesonderten Speichels in einer deutlichen Beziehung zu der Menge und der Art der
aufgenommenen Nahrung steht, und zwar besonders was die Trockenheit, Rauhigkeit und Schwierigkeit der Schlingbarkeit betrifft.
In nachfolgenden Untersuchungen konnten SCHEUNERT et al. (1929b) die genannten Erkenntnisse vervollständigen. So stellten sie fest, daß das Wiederkauen einen starken Reiz der Kauseite darstellt und somit dort mehr Speichel produziert wird als auf der anderen Seite, die ihre Ruhesekretion fortsetzt. Auch die Aufnahme von Heu und Heuhäcksel stellte einen starken Reiz für die Parotis dar. Während sie beim Kauen von Rauhfutter beobachteten, daß immer die entsprechende Kauseite stärker sezerniert, beobachteten sie bei der Aufnahme von Hafer und Rüben eine Reizung beider Parotiden und somit eine gleich starke Sekretion. Sie erklärten sich diese Erscheinung damit, daß Rauhfutter in kleinen Mengen aufgenommen wird und nur auf einer Seite gekaut, bzw. später wiedergekaut wird. Dagegen würden Hafer und Rüben in so großen Mengen aufgenommen, daß das Maul fast vollständig gefüllt ist und sämtliche Zähne beim Kauen beteiligt seien. Sie folgerten, daß die Parotidensekretion lediglich durch mechanische Reize beeinflußt wird, eine psychische Sekretion schlossen sie bei Wiederkäuern hingegen aus, da es beim Vorzeigen von Nahrung zu keiner Erhöhung der Sekretion weder der Mandibularis noch der Parotis kam.
Im Rahmen von Versuchen, bei denen zwei Schafe mit einer beidseitigen Parotisfistel und einer Oesophagusfistel ausgestattet wurden, konnten SCHEUNERT et al. (1929a) nachweisen, daß außer der Parotis auch die ventralen Backendrüsen an der Dauersekretion beteiligt sind.
2.3 Funktion der Speicheldrüsen
Die Physiologen, die sich mit der Ernährung der Wiederkäuer beschäftigten, interessierte besonders, welche Funktion dem Speichel, insbesondere beim Wiederkauen, neben der rein mechanischen zukommt, wobei eine Reihe von Untersuchungen vermuteten (zelluloselösenden) Fermenten galt.
Die im 17. Jh. verbreiteten Ansichten waren rein spekulativer Natur. Während PEYER (1685, S. 67) lediglich von einem Erweichen des harten Futters im Pansen durch den Speichel ausging, sprach HARDER (in einem Brief an PEYER) von einer fermentfördernden Wirkung.
Mit den Versuchen von TIEDEMANN und GMELIN (1826, S. 19-25) begannen die wissenschaftlichen Untersuchungen über den Speichel. Zwar fiel ihnen die hohe Alkalität des Parotisspeichels auf, doch zogen sie hieraus keine Schlüsse über seine Funktion.
Als erstem gelang es HAUBNER (1837, S. 35-37), die Unentbehrlichkeit des Speichels nachzuweisen. Nach einem Längsschnitt des Oesophagus bemerkte er als Folge des unterbrochenen Speichelzuflusses ein Eintrocknen der Futtermassen im Pansen, was zum Stillstand der Vormagenmotorik und schließlich zum Tod der Tiere führte.
Zum Ende des 19. Jh. kamen immer wieder Spekulationen über eine mögliche Rohfaser-zersetzende Wirkung des Speichels auf.
1879 schloß WILDT aus der Analyse des Futters (Heu) und des Inhaltes der Haube und des Pansens auf eine Resorption der Rohfaser von 8,12 % sowie des Eiweißes von 13,3 %. Er versuchte dieses Ergebnis mit einer Verflüssigung der Rohfaser durch das seiner Ansicht nach im Speichel vorkommende Pthalin zu erklären. Bei der vermuteten Resorption des Eiweißes schloß er sich der Meinung von WEIß (1869, S. 53) und HAUBNER (1881, S. 208) an, die der Ansicht waren, daß die alkalische Eigenschaft des Speichels in der Lage ist, Proteinsubstanzen zu lösen.
HOFMEISTER beschäftigte sich 1881 eingehend mit der Zelluloseverdauung beim Wiederkäuer. Der von seinen Versuchstieren gewonnene gemischte Speichel und die Extrakte der Glandula parotis und mandibularis (Kap.: „Verfahren zur Gewinnung von Speichel“) wurden zusammen mit frischem Gras fünf Tage lang in einem Brutkasten inkubiert. Die Analysen ergaben einen Trockensubstanzgehalt des Grases vor dem Digestionsversuch von 16,5 % und danach von 4,98 %; da außerdem der Fasergehalt von 3,58 % auf 0,70 % reduziert wurde, schloß er ebenfalls darauf, daß der Speichel in der Lage ist, Zellulose zu lösen.
ELLENBERGER und HOFMEISTER (1885b) ließen gemischten Speichel eines Rindes auf Kleister einwirken und beobachteten, daß nach 2-3 Stunden aus 1 g Kleister 0,125-0,156 % Zucker produziert worden waren. Den gleichen Versuch wiederholten sie mit Schafspeichel und stellten fest, daß dieser schneller in der Lage ist, Kleister in Dextrin und Zucker zu überführen. Auch ließen sie Speichel, den sie mit Hilfe einer Pilocarpin-Injektion gewonnen hatten, auf Kleister und Haferschrot einwirken. Während es beim Haferschrot schnell zu einer Zuckerreaktion kam, setzte diese beim Kleister erst nach vielen Stunden ein.
ELLENBERGER und HOFMEISTER (loc. cit.) schlossen aus diesen Versuchen, daß die schwache fermentative Leistung des mit Hilfe von Pilocarpin gewonnenen Speichels durch die Steigerung des Wassergehaltes ohne gleichzeitige Erhöhung der Fermentsekretion, zustande kommt.
1910 wiederholte SCHEUNERT den Versuch von HOFMEISTER (1881), weil er nicht an die zelluloselösende Wirkung des Speichels glaubte. Er inkubierte hierfür ebenfalls den gemischten Speichel, den er von oesophagotomierten Schafen gewonnen hatte, mit einer abgewogenen Menge an Rohfaser. Die Versuchsergebnisse zeigten keine Abnahme des Rohfasergehaltes; somit hatte er bewiesen, daß im Speichel keine zellolytischen Fermente vorhanden sind.
Nach Klärung dieser Frage rückte jetzt die schon seit TIEDEMANN und GMELIN (1826) bekannte Alkalität in den Mittelpunkt der Betrachtungen. 1913 wies ZUNTZ nach, daß in der täglichen Wiederkäuerspeichelmenge das sechsfache des Blutalkaligehaltes abgegeben wird.
Zur gleichen Zeit untersuchte auch MARKOFF (1913) den Wiederkäuerspeichel auf seine Zusammensetzung und gelangte zu dem Ergebnis, daß ein erwachsenes Rind mit der täglichen Speichelsekretion von ca. 50 l eine Menge von 300 g Soda (Na2CO3) abgibt.
Obwohl diese Menge seiner Ansicht nach nicht zur Neutralisation der großen Säuremengen im Pansen ausreiche, vertrat er die Meinung, daß die hohe Alkalität des Speichels eine Anpassung an die Pansengärung darstelle und reflektorisch reguliert werde, „je nach Bedürfnis der Neutralisation der Gärungsprodukte“.
Auch SCHEUNERT und TRAUTMANN (1921) beobachteten wie schon HAUBNER (1837, S. 33-46), daß die Tiere mit einer permanenten Fistel das Fressen und Wiederkauen einstellten und schließlich unter kachektischen Erscheinungen zugrunde gingen. Sie schlußfolgerten aus ihren Beobachtungen und den Untersuchungen des Parotisspeichels, daß die Tiere den ständigen Verlust des Alkalikarbonates des Parotisspeichels nicht vertragen können und aufgrund dessen zugrunde gingen, wie auch durch Eintrocknen des Panseninhaltes. Der Versuch, die fehlende Flüssigkeit durch Wassereingabe über die Pansenfistel auszugleichen, schlug fehl.
1924 untersuchte STEINMETZER den Speichel von Rindern erneut auf seine diastatische Kraft. Er befand den Speichel des Rindes, im Gegensatz zu ELLENBERGER und HOFMEISTER (1885b), als vollkommen unwirksam. Er stellte bei der Untersuchung des Rinder-, aber auch des Pferde- und Hundespeichels fest, daß ihnen das Proferment der
Diastase fehlt, der Aktivator jedoch vorhanden ist, und zog daraus den Schluß, daß dem Speichel dieser Tiere mehr eine mechanische Funktion des Gleitfähigmachens zukommt.
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Die Erkenntnisse von STEINMETZER (1924) besitzen auch heute noch Gültigkeit (HILL 1976, S. 100-106). Auch sei an dieser Stelle hervorgehoben, daß es bei Rindern und Schafen keine psychische Sekretion gibt, wie SCHEUNERT 1910 angenommen hatte (HILL 1976, S.
104).
Die (falsch-)positiven Versuchsergebnisse von WILDT (1879) und HOFMEISTER (1881) sind aus heutiger Sicht darauf zurückzuführen, daß sie nicht unter sterilen Bedingungen gearbeitet haben und dadurch Bakterien und evtl. Pilze in die Inkubationslösung gelangten und zu einer Zersetzung der Rohfaser und des Eiweißes führten.