XXXI.
Aus der II. med. Universit~itsklinik der KSnigl. Charit~ in Berlin (Director: Geh.-Rat Prof. Dr. Fr. K r a u s ) .
Histochemische Untersuchungen tiber die Harnstoffbildung in der Leber.
Von
Erich Leschke.
(Hierzu Tafel XIV,)
Die Bildung des Harnstoffs, des fiir den Mensehen und die S/iuge- tiere wichtigsten Endproductes des Eiweissstoffwechsels, ist bisher lediglieh mit physiologisch-ehemischen Methoden untersucht worden. Diese Unter- suchungen haben des Ergebnis gehabt, dass die Leber das haupts/ichliehste, wenn nicht das einzige Organ der Harnstoffbildung ist. v. S c h r S d e r sowie S e h m i e d e b e r g fanden, dass Blur, welches kohlensaures Ammoniak enthielt, nach liingerem DurchstrSmen durch die Leber eine starke Zu- nahme an Harnstoff zeigte, w/ihrend DurchstrSmungsversuehe an anderen Organen keine solche Vermehrung an Harnstoff ergaben, v. S e h r S d e r beobaehtete an der durehblute~en Leber des Hundes Bildung von 1:2 g Harnstoff w/ihrend der Dauer eines DurehstrSmungsversuches.
Eine Harnstoffbildung konnte jedoch nut dana erzielt werden, wenn entweder dem durehstrSmenden Blute irgendein Ammonsalz zugefiihrt wurde, oder wenn die Leber eines in Verdauung befindliehen Tieres mit dem Blute eines gleichfalls in Verdauung befindlichen Tieres durchstrSmt wurde. Dass es sich bei diesen DurchstrSmungsversuchen wirklich um eine Bildung und nicht nut um eine vermehrte Aussehwemmung des Harnstoffs hande]te, bewies S c h m i e d e b e r g in einer iiberaus ingeniSsen Versuchsanordnung, indem er dam durchstrSmenden Blute start des kohlensauren Ammoniaks kohlensaures Aethylammonium zusetzte. Dabei entstand nicht Harnstoff, sondern Monoathylharnstoff.
0b andere 0rgane als Harnstoffbildner in Betracht kommen, ist noah nicht entschieden, kueh die neueren Versuche yon S a l a s k i n und Z a l e s k y lessen die MSgliehkeit der Ilarnstoftbildung ausserhalb der Leber often. Bei manchen Tieren, z. B. beim Katzenhai, finder man nach den Feststellungen v. S c h r 5 d e r s auch in den Muskeln einen reich- lichen Harnstoffgehalt.
Als Harnstoffbildner kommen in Betraeht die Salze des Ammoniaks (v. S c h r 5 d e r , S e h m i e d e b e r g u. a.), die Aminosi~uren ( S c h u l t z e und N e n c k i , Stolte) und des Arginin (Kossel und D a k i n , Drechscl).
Ueber die Art, wie die Leber aus diesen Stoffen Harnstoff bildet, sind wir noah nicht ganz unterrichtet. F r e r i c h s hatte bereits vermutet~ dass
Histochemische Untersuchungen fiber die Harnstoffbildung in dor Leber. 499 die Harnstoffbilduug in tier Leber auf der Wirkung eines Fermentes be- ruhe, und R i c h e r glaubte, in Leberextraeten ein harnstoffbildendes Ferment gefunden zu haben. Nachuntersuchungen mit einer verbesserten Methode des Harnstoffnachweises~ die S p i t z e r , L o e w y sowie G o t t l i e b und v. S c h r S d e r ausgefiihrt haben, zeigten jedoch, dass die yon R i c h e r gefundene Substanz wohl ein alkoholiitherlOsliches und mit Mereurinitrat ausfallendes Amid, aber kein Harnstoff ist. Wahrscheinlich kommen ftir die verschiedenen Vorstufen des Harnstoffs verschiedene Entstehungs- mSgliehkeiten in Betracht. So wird das Arginin nach Untersuehungen yon Kossel und D a k i n sowie yon D r e c h s e l einfach hydrolytisch ge- spalten (Arginase). Derartige hydrolytisehe Spaltungen kommen ja aueh fiir andere Stoffe in der Leber vor. Fiir die Ammoniaksalze hatte S c h m i e d e b e r g angenommen, dass sie durch Anhydridbildung Harnstoff entstehen lassen. Durch neuere Untersuchungen yon E p s t e i n mit milch- saurem Ammoniak hat diese Annahme eine wesentliche Stiitze gewonnen.
Ausserdem kann naeh H o f m e i s t e r Harnstoff dutch eine oxydative Synthese [z. B. aus Oxaminsiinre (Halsey)] entstehen. Ob sehliesslich auch analog der W6hlersehen Synthese des Harnstoffs aus Cyans/iure und Ammoniak in tier Leber Harnstoff entstehen kann, wie H o p p e - S e y l e r es ftir m5glieh gehalten hat, ist zweifelhaft, da man his jetzt im tierisehen Organismus Cyansiiure nicht hat nachweisen kSnnen.
Ihren H6hepunkt erreieht die Harnstoffbildung in tier Leber nach den Feststellungen yon N e n c k i , P a w l o w und Z a l e s k i wKhrend der Verdauung, wobei der Leber reichliche Mengen yon Harnstoffbildnern zu- gefiihrt werden. Abet auch im Hungerzustande verarmt die Leber nicht ganz an Harnstoff, wie wir aus den Versuchen yon S a l k o w s k y sowie von J a e o b y wissen.
Dass die Harnstoffbildung in der Leber ein ftir die Erhaltung des Lebens ausserordentlich wichtiger Vorgang ist, haben die Versuehe Ne n c k i s gezeigt, der nach Leberausschaltung und reichlieher Eiweissffitterung ausser- ordentlieh sehwere Vergiftungserscheinungen zustande kommen sah, die durch die Vorstufen des Harnstoffs, wie das kohlen- und karbaminsaure Ammoniak verursaeht wurden. Auch tiber die Ausscheidung des in der Leber gebildeten Harnstoffs liegen Untersuehungen vor, die gezeigt haben, dass derselbe zum grOssten Teil in das Blut ausgeschieden wird, um von da durch die Nieren entfernt zu werden, w/4hrend in der Galle nur Spuren yon Harnstoff abgesondert werden.
Alle diese Feststellungen sind mit Hilfe physiologisch-chemischer Methoden gewonnen worden. Es musste yon Interesse sein zu unter- suehen, ob man nicht den H a r n s t o f f in tier L e b e r auf h i s t o - e h e m i s e h e m Wege n a e h w e i s e n und die Statte seiner Bildung sowie seiner Ausseheidung in das Blut sichtbar maehen kSnnte.
Da ich bereits in friiheren Untersuchungen gezeigt hatte, dass man den Harnstoff durch FKllen mit Mercurinitat histochemisch in der Niere nachweisen kann, untersuchte ich auch mit der gleichen Methode die Leber verschiedener SSugetiere in den verschiedenen Stadien der Ver- dauung und des Hungerns. Durch das Mercurinitrat wird natiirlich nieht
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500 Erich Lesohke,
nur der Harnstoff gef£11t, sondern neben ihm auch einzelne seiner amid- artigen Vorstufen. Ffir die hier vorliegende Frage fiillt dieser Umstand aber nicht nennenswert ins Gewicht.
Die erste Mitteilung meiner Versuchsergebnisse erfolgte auf dem XXXI. Congress fiir innere Medicin in Wiesbaden im April 1914.
Die Technik der Versuche gestaltete sich folgendermassen:
tIunden~ Kaninchen oder Meerschweinchen wurden kleine~ hSchstens 1/2 mm diinne Leberschnitte frisch exstirpiert~ entnommen und in eine verdfinnte LSsung yon Mercurnitrat in lpro¢. Salpeters~iurelSsung eingelegt. Da sti~rker concentricrte LSsungen des Quecksilbersalzes die Gewebe ausserordentlich briichig machen~ wurden stets mehrere Stficke derselben Leber in verschieden stark concentrierte (1/lo--1/2 ges~ttigte) LSsungen eingelegt. Nach 24 stiindigem Verweilen wurden die Stiicke 6--12 Stunden lang gut gew~ssert~ bis alles 15sliche Quecksilber sicher entfernt war~ und dann in Paraffin gebettet. In den Schnitten wurde der Qaecksilberharnstoff durch Einlegen in frisches Schwefelwasserstoffwasser zu braunschwarzem Quecksilbersulfid verwandelt.
Lebern~ welche bei gut gefiitterten Tieren auf der HShe der Ver- dauung untersucht wurden~ zeigten durchweg einen ziemlieh starken H a r n s t o f f g e h a l t in a l l e n L e b e r z e l l e n . Ein Beispiel hierfiir zeigt Fig. 1 (Taf. XIV). Dis Kupffersehen Sternzellen treten hierbei ganz zuriick; man sieht nut ihren Kern zwischen den Leberzellbalken.
Einen noch st~rkeren Harnstoffgehalt zeigen die Lebern yon Tieren, denen vorher harnstoffbildende Stoffe, z. B. kohlensaures oder carbamin- saures Ammoniak oder Aminosituren injiciert worden waren.
Ganz anders ist das Bild dagegen naeh Beendigung der Harnstoff- biidung in den letzten Stadien der Harnstoffausscheidung aus der Leber, wie es Fig. 2 (Taf. XIV) veranschaulicht. Man sieht hierbei, class die Leberzellen nur noch einzelne Harnstoffniederschl/~ge enthalten, w~.hrend die K u p f f e r s c h e n S t e r n z e l l e n a u s s e r o r d e n t l i c h s t a r k h a r n s t o f f - h a l t i g sind und geradezu electiv gef/irbt zur Darstellung gelangen.
Auch die L y m p h r i i u m e enthalten Harnstoff.
Wenn man solche Bilder aueh nioht immer bekommt, so sieht man sie doch recht h~ufig im Beginn des Hungerzustandes nach vorher statt- gehabter Verdauung. Sie geben einen Anhaltspunkt dafiir, dass die A u s s c h e i d u n g des in der L e b e r g e b i l d e t e n H a r n s t o f f s in die L y m p h b a h n und yon da in das Blut n i c h t a l l e i n d i r e c t e r f o l g t , s o n d e r n zu einem g r o s s e n Teil d u r c h die v e r m i t t e l n d e T/~tig- k e i t d e r K u p f f e r s c h e n S t e r n z e l l e n b e w i r k t wird. Eswirddadurch ein gleichm/issigeres Uebertreten des Harnstoffs in das Blur gewi~hrleistet.
Diese Regulation ist darum besonders zweekm/issig, weil der Harnstoff, wie wir aus den Versuchen yon H e i l n e r wissen, den gesamten Eiweiss- stoffwechsel in betrachtlichem Masse zu steigern vermag. H e i l n e r land:
dass subeutane Einverleibung yon Harnstoff eit~e Mehrzersetzung yon Eiweiss bewirkt, die im Durchschnitt 53,4 pCt. betrug und bis zu 88,6 pCt.
steigen konnte. Es ist wohl denkbar, dass die regulierende T~tigkeit der Kupfferschen Sternzellen zugleich auch den Zweck hat, solche starken Schwankungen des Eiweissstoffwechsels auszugleichen, wie sic bei directer Ausschwemmung des Harnstoffs aus den Leberzellen in das Blur notwendigerweise zustandc kommen miissten.
Histochemische Untersuchungen fiber die Harnstoffbildung in der Leber. 501 Durch diese Feststellung gewinnen die Kupfferschen Sternzellen eine weitere Bedeutung. Withrend man bisher diese Zwischenzellen der Leber lediglich als einen Schlammfang for kSrperfremde Substanzen und namentlieh fiir nicht gelSste Partikelchen kennen gelernt hatte, scheinen sie dariiber hinaus auch eine Bedeutung zu besitzen fiir die R e g u l a t i o n des U e b e r t r i t t s der n o r m a l e n S t o f f w e c h s e l p r o d u c t e der L e b e r - zellen in die L y m p h e und den B l u t k r e i s l a u f .
Anhaltspunkte fiir eine H a r n s t o f f b i l d u n g in a n d e r n O r g a n e n liessen sich auf histoehemisehem Wege ebensowenig gewinnen wie bisher mit den physiologisch-chemischen Methoden. Namentlich konnten im M u s k e I yon S~ugetieren grSssere Mengen yon Harnstoff nieht nachgewiesen werden, und zwar weder in der Ruhe noch nach Muskeltiitigkeit.
Zusammenfassung.
Der h i s t o c h e m i s c h e N a c h w e i s des H a r n s t o f f s in d e r L e b e r gelingt dutch Fitllen des Harnstoffs mit Mercurinitrat und Ueberfiihren des Quecksilberharnstoffs in braunsehwarzes Quecksilbersulfid durch Be- handeln der Schnitte mit Schwefelwasserstoffwasser.
h u f der HShe der V e r d a u u n g sowie n a c h E i n f i i h r u n g yon H a r n s t o f f b i l d n e r n ( h m m o n i a k s a l z e n , Aminos/~uren) z e i g t die L e b e r der S / / u g e t i e r e e i n e n s t a r k e n H a r n s t o f f g e h a l t , und z w a r sind alle L e b e r z e t t e n g l e i c h m / i s s i g an d e r H a r n s t o f f b i l d u n g beteiligt.
Die A u s s c h e i d u n g des H a r n s t o f f s in L y m p h e und Blut er- f o | g t j e d o c h n i c h t n u t d i r e c t yon den L e b e r z e l l e n aus, s o n d e r n sie wird auch d u r c h die K u p f f e r s c h e n S t e r n z e l l e n r e g u I i e r t ; dabei ffi[len sich dieselben mit Harnstoff und geben ihn allm/thlieh an die Lymphe ab. D i e s e R e g u l a t i o n des H a r n s t o f f i i b e r t r i t t s ist i n s o f e r n als eine zweckm~issige E i n r i c h t u n g a n z u s e h e n , als d a d u r e h die s t a r k e n S c h w a n k u n g e n des E i w e i s s s t o f f w e c h s e l s , die der E i n t r i t t g r S s s e r e r H a r n s t o f f m e n g e n in den K r e i s l a u f b e d i n g t , g e m i l d e r t w e r d e n .
Die K u p f f e r s c h e n S t e r n z e i l e n sind d e m n a c h n i c h t a l l e i n ein S c h l a m m f a n g fiir k S r p e r f r e m d e S t o f f e und u n g e l S s t e P a r t i k e l e h e n , s o n d e r n h a b e n auch B e d e u t u n g fiir die Re- g u l a t i o n des U e b e r t r i t t s tier n o r m a l e n S t o f f w e c h s e l p r o d u e t e der L e b e r z e l l e n in den K r e i s l a u f .
In dell a n d e r e n O r g a n e n liess sieh eine H a r n s t o f f b i l d u n g auch auf h i s t o c h e m i s c h e m Wege n i c h t n a c h w e i s e n .
Erkl~rung der Abbildungen auf Tafel XIV.
Figur 1 : Kaninchenleber auf der HShe der Verdauung. Obj. 6. Oc. 2. -- Starke Harnstoffbildung in alien Leberzellen. Von dan K upfferschen Sternzellen sind nur die Kerne sichtbar.
Figur 2: Kaninchenleber zu Beginn dos Hungerzustandes naeh beendigtorVerdauung.
Obj. 6. Oe. 2. -- Geringer Harnstoffgehalt dor Leborzellen. Electives Hervortreten der mit Harnstoff imbibiorten Kupfforschen Sternzellen.
Harnstoff in den Lymphrgumen.
502 L e s c h k e ~ Histochemische Untersuchungen fib. die Harnstoffbildung in der Leber.
Literaturverzeichnis.
1. D r e c h s e l ~ Arch, f. Anat. u. Phys. Phys. Abt. 1891. - - Journ. f. prakt. Chemic.
Neue Folge. 1892. Bd. 22. S. 476.
2. A. E p s t e i n , Biochem. Z~itschr. 1910. Bd. 23. S. 250.
3. F r e r i c h s ~ Klinik d. Leberkrankheiten. 1858. Bd. 1.
4. G o t t l i e b u n d v . S c h r S d e r ~ Arch. f. exp. Path. 1899. Bd. 42. 8.238.
5. H a l s e y , Zeitschr. f. phys. Chemic. 1898. Bd. 25. S. 325.
6. Heilner~ Zeitschr. f. Biol. 1909. Bd. 52. S. 216.
7. J a c o b y , Ergebn. d. Physiol. 1902. Bd.1.-S.532. - - Zeitschr. f. physiol. Chemie.
1900. Bd. 30. S. 167.
8. K o s s e l und D a k i n , Ebenda. 1904. Bd. 41. S. 3 2 1 . - 1904. Bd. 42. S. 181.
9. E. L e s o h k e , Congr. f. innere Med. Wiesbaden 1914. S. 637.
10. L o e w i : Zeitsci~r. f. physiol. Chemic. Bd. 25. S. 511.
11. N e n c k i , Chem. Ber. 1872. Bd.5.
12. Nencki~ P a w l o w u n d Z a l e s k i ~ Arch. f. exp. Pathol. 1895. Bd. 37. S. 26.
13. S a l a s k i n ~ Zeitschr. f. physiol. Chemic. 1898. Bd. 25. S. 128 und 449.
14. S a l a s k i n und Zalcski~ Ebenda. 1899. Bd. 2 8 . - - 1 9 0 0 . Bd. 29. S. 517.
15. S a l k o w s k i 7 Ebeada. 1877. Bd. 1. - - 1880. Bd. 4. S. 44 and 100. - - 1882.
Bd. 7. - - Chem. Ber. 1873. Bd. 6. - - Zeitschr. f. klin. Med. 1891.
16. S c h m i e d e b e r g ~ Arch. f. ~xp. Path. 1878. Bd. 8. S. 1.
17. v. S e h r S d e r ~ Ebenda. 1882. Bd. 15. S. 3 6 4 . - 1885. Bd. 19. S. 3 7 3 . - Zeit- schrift f. physiol. Chemic. 1890. Bd. 14. S. 576.
18. S c h u l t z e und Nencki~ Zeitschr. f. Biol. 1872. Bd. 8. S. 124.
19. Schwarz~ Arch. f. exp. Path. 1898. Bd. 41. S. 60.
20. Spitzer~ Pfl/igers Arch. 1898. Bd. 71.
21. Stolto~ Hofmeisters Beitr. 1904. Bd. 5. S. 15.
22. E. W o i n l a n d ~ Die Physiologic der Leber. Handbuch d. Physiol. v. Nagol. 1907.
Bd. 2. S. 424.
D r u c k yon L. S c h u m a c h e r i n B e r l i n N. 4.
,~Gv/vc~;'i/? /.'<,.~?w-~ : Prtl//olo.gth u . 7~ ('~'<~IJiv. l O /l<l. ~d.:,i ~."
