die kolloidchemie des muskels und ihre beziehungen zu den problemen der kontraktion und der starre

II.

Die Kolloidchemie des Muskels und ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion und der Starre.

Von

O t t o v o n F i i r t h .

Mit 2 Abbildungen im Text und T~fe! I,

I n h a l f s v e r z e i c h n i s . Seite

Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376

I. Die P r o t e i n s u b s t a n z e n des iVJEuskelgewebes . . . . . . . . . . . . . 379 1. Myogen und Myosin . . . . . . . . . . . . " . . . . . . . . . . . . . . 379 2. Uitramikroskopische Beoba~htungen am Muskelp~esss~fte . . . . . . . . . 3i~0 3. Natur des l(~slichen hlyogenfibrins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382 4. Muskelstroma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383

II. Die M i l c h s ~ u r e b i l d u n g i m M u s k e l . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384 A. Postmort~le S~urebild~mg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384

1. S~urcbildung als r i f f l e r Vorgang . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384 2. S~urebildungsmaximum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385 3. Abhi~ngigkcit des S~urebildungsmaximums yon physiologischen und p~tholo-

gischcn Faktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 4. Zeitlicher Ablnuf der postmortalen Milchs~urebildung . . . . . . . . . 389

B, Milchs~urebilclung bei der Muskelarbeit . . .. . . . . . . . . . . . . . . 390 C. Urspru~g der Milchsi~ure im Muskel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393

III. Die E i n w i r k u n g d e r M i l c h s ~ u r e au f d ie M u s k e l k o l l o i d e . . . . . . . 395 A. Allgemeinc Charakteristik der Si~urewirkung auf Eiweissstoffe . . . . . . . 395

a) Neutrales und ionisiertes Eiweiss . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396 b) Viskosit~t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 c) Alkoholfgllbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 d) DrehungsvermSgen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 e) Osmotischer ])tuck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398 f) Einwirkung yon Neutmlsalzen nuf S~ureeiweiss . . . . . . . . . . . 398 g} S~urequellung der GaUerten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399

B. Die Bildung yon S~ureproteinen innerhalb des ~iuskelgewebes . . . . . . 400 a) S~urei~llung der ~uskeleiweisskSrpe~ . . . . . . . . . . . . . . . . . "400 b) Beziehungen der ~[ilchs~urebildung im Muskel zur Spontangerinnung des

Muskelplasmas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401 c) Viskosit~,t yon Muskelpresss~ften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402 d) Physikalisch-chemische Vorbedingungen fiir die Bildung yon S~ureproteinen

innerhalb des Muskels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403

364 O t t o y o n ]~ i i r t h ,

Seite IV. 0 s m o ~ i s c h e s V e r h a l t e n d e s q u e r g e s t . r e i f t e n M u s k e l s in W'as se r u n d

K o e h s a l z l S s u n g e n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406 A. Osmotisches Verhalten des ruhenden und absterbenden ~V~uskels . . . . . . 406

a) Grundversuehe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406 b) F l e t c h e r s osmotisehe Kurven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408 e) Kolloidehemisehe Auffassung. Annahme semipermeabler ~ e m b r a n e n . . . 409 d) W i n t e r s t e i n s Niuskelbreiversuche . . . . . . . . . . . . . . . . . 410

B. Osmotisehes Verhalten tles ermfideten l~Iuskels . . . . . . . . . . . . . . 412 C, Osmotisches Verhalten des starren Muskels . . . . . . . . . . . . . . . 414

i. Versuehe ~¢on F l e t c h e r und NIeigs . . . . . . . . . . . . . . . . . 414 2. Versuehe yon F i i r t h und L e n k . . . . . . " . . . . . . . . . . . . . 415 3. W i n t e r s t e i n s Einw~nde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417

D. Die Wasserbindung im Muskel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422 1. Freies und gebundenes ~¥asser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422 2. Wasseraufna.hme im ermfideten Muskel . . . . . . . . • . . . . . . . . 423 3. Abh~ngigkei~ der Muskelleistung yore ~¥assergehulte . . . . . . . . . . 423

V. O s m o t i s c h e s V e r h a l t e n d e s q u e r g e s t r e i f t e n M u s k e l s in s ~ u r e h a l t i g e n L S s u n g e n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424

VI. V e r h a l t e n d e s q u e r g e s t r e i f t e n M u s k e l s in L S s u n g e n v e r s e h i e d e n e r E l e k t r o l y t e u n d N i c h t e l e k t r o t y t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428 A. Kuliumsalze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428 B. Alk~lische Erden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430

1. Entquellende Wirkung der alkalischen Erden . . . . . . . . . . . . . 430 2. Kolloidverfestigung (lurch C~lciumsalze . . . . . . . . . . . . . . . 433

C. Seltene Erden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434 D. Unentbehrlichkeit der Na-Ionen ffir den Kontraktionsakt . . . . . . . . . 435 E. Wirkung 4er An ionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436 F. LSsungen yon Nichtelektrolyten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438

VII. P e r m e a b i l i t a t d e s q u e r g e s t r e i f t e n M u s k e l s . . . . . . . . . . . . . . 439 I. Osmotische Theorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439 2. O v e r t o n s Theorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439 3. l ~ a t h ~ n s o n s Mosaiktheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441 4. Theorie der koUoidalen LSsungsgemische . . . . . . . . . . . . . . . . . 441

VIII. 0 s m o t i s e h e s V e r h a l t e n d e s g l a t t e n M u s k e l s . . . . . . . . . . . . 442

IX. G e r i n n u n g s v o r g ~ n g e i m M u s k e l u n d i h r e a n g e b l i c h e n B e z i e h u n g e n z u r T o t e n s t a r r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444 1. K i i h n e s Gerimmngstheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444 2. Beob~chtungen fiber Gerinnungsvorggnge bei der Totensturre . . . . . . . 445 3. Ursachen der Plasmagerinnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446 4. Angebliehe Beteiligung einer Albuminatabsebeidung bei der Ents tehung der

Totensturre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447 5. Verkiirzungskmwe des Muskels beim Eintr i t te der Totenstarre . . . . . . . . 447

X. Die Kontrak t ions theor ie d e r T o t e n s t a r r e . . . . . . . . . . . . . . 448 1. ~l tere Untersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448 2. M c D o u g a l l s Theorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449 3. W i n t e r s t e i n s Versuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450 4. S~urequellungstheorie der Totenstarre . . . . . . . . . . . . . . . . . 451 5. Weitere Forschungsergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452

XI . P h y s i o l o g i s e h e F a k t o r e n , w e l c h e d e n E i n t r i t t d e r T o t e n s t a r r e f S r d e r n u n d h e m m e n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454 a) Ermiidung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454 b) Einfluss des :Nervensystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454

Die Kol lo idchemie des M uske l s u. ihre B e z i e h u n g e n zu den P r o b l e m e n de r K o n t r a k t i o n etc. 365

seite e) Ro t e u n d weisse Muske ln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455 d) S p ~ n n u n g s v e r h ~ l t n i s s e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456 e) T e m p e r a t u r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456 f) Durchsp f i l ung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456 g) Sauers to f f . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457 h ) ]Ern~hrungs~ erh ~It nisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457

X I L L f s u n g d e r T o t e n s t u r r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457 1. Die L f s u n g der S ta r re erfolgt u n ~ b h ~ n g i g y o n der F~u ln i s . . . . . . . . 457 2. Kf ins t l i che L f s u n g der S t a r r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457 3. Die L f s u n g der S ta r re is t n i eh t du rch ~u to ly t i s che Eiweissver f l f f ss lgung bed ing t 458 4. L o c k e r u n g der W ~ s s e r b i n d u n g i m Muske l bei L f s u n g der T o t e n s t ~ r r e • . • 458 5. E ine L f s u n g des E iweissger innse l s i m Muske l k a n n n i ch t d u r c h ~Ii tchs~ure~n-

h ~ u f u n g er fo lgen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459 6. G e r i n n u n g s b e f f r d e r n d e F ~ k t o r e n beg i ins t igen die L f s u n g der T o t e n s t a r r e . . 459 7. N a c h L f s u n g der phys io log i schen Tote~lstarre k a n n noeh die W~rmes t a r r e , n i ch t

abe r die e h e m i s c h e S ta r r e e n t s t e h e n . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460 8. Ausb le iben e ines s t a r r ee r r egenden Ef fek te s e iweisskoagul ie render Agenz ien . . 460

!XII I . S ~ u r e k o n t r a k t u r u n d S ~ u r e s t a r r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 1. 1) er fusions~- er suclie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 2. W i r k u n g e ines Mi lehs~ureb~des . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463 ~. W i r k u n g s g r a 4 ~erseh iedener Si£uren . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464 4. l~eversibi l i t~t der S / iu rewirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464 5. W a s s e r a u i n ~ h m e bei der S ~ u r e k o n t r a k t u r . . . . . . . . . . . . . . . . 466 6. Superpos i t ion won Z u e k u n g e n a u f die S i~urekont rak tur . . . . . . . ". . . 467 7. S~uref~Uung o h n e S~ures tu r re . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468

XIV . C h e m i s e h c S t a r r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468 1. K o a g u l u t i o n s s t a r r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468 2. l~hod~na te u n d Sal icyla te . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470

3. Jod ide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472 4. Ca lc iumsa lze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473 5. Kal i sa lze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473 6. F l u o r n a t r i u m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473

XV. W ~ r n ~ e s t a r r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474 1. E r s e h e h m n g e n der W ~ r m e s t a r r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474 2. W f r m e v e r k f i r z u n g s s t u f e n des M uskc l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475 ~. T h e r m i s e h e ~ iuske l re izung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476 4. Mi lchs~ureb i tdung bei der t h e r m i s c h e n R e i z u n g . . . . . . . . . . . . . 477 5. Z u s a m m e n f a s s u n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478

XVI . t I i s t o l o g i e d e s K o n t r a k t i o n s v o r g a n g e s . . . . . . . . . . . . . . . 479 1. B a u e l e m e n t e der Muske l f a se rn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479 2. K o n s i s t e n z der k o n t r a k t i l e n S u b s t a n z . . . . . . . . . . . . . . . . . 480 3. I so t rope u n d aifiSOtl'ope S ch i ch t en . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480 4. :Fes tonbi ldung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481 5. M c D o u g a l l s :Bl~schentheorie. ~I is tologische K r i t i k derse lben . . . . . . . 482 6. E x n e r s B e o b a c h t u n g e n fiber W a s s e r a u s t r i t t a u s d a u e r n d k o n t r a h i e r t e n Muskel -

I a se rn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484 7. H i i r t h l e s ~ Ies sungen a n t e b e n d e n ~Iuske l fasc rn . . . . . . . . . . . . . 485 8. : E n g e l m a n n s B e o b a c h t u n g e n a n f ix ie r t en Muske l f a se rn . . . . . . . . . . 487 9. H t i r t h l e s B e o b a e h t u n g e n a n Muske l fase rn , welche i m gef ro renen Z u s t a n d e ge-

t r oekne t w orden wa ren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488 10. D ive rgen te A n g a b e n fiber die W a s s e r v e r s c h i e b u n g i n n e r h a l b der Muske l fase r

bei der K o n t r a k t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490

366 O t t o v o n , F f i r t h ,

XVIII .

Seite 11. Kontraktil i t~t und Doppelbreehung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491 12. Zusammenfassende Sehlussfolgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492

XVII . E n e r g e t i k u n d T h e r m o d y n a m i k d e s K o n t r a k t i o n s v o r g a n g e s . . . . 493 1. Gasweehsel des unt~tigen und absterbenden ~uskels . . . . . . . . . . 494 2. G~swechsel 4es t~tigen ~Iuskels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495 3. Anoxybiose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496 4. Tonus ohne vermehrten Gasweehsel . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497 5. F i e k s c h e und B e t h e s c h e Hypothese . . . . . . . . . . . . . . . . . 498 6. N~tur des innerhalb des Muskels verbraImten l~Iateriales . . . . . . . . . 499 7. W~rmeb~ldung im ruhenden l~Iuskel . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502 8. W~rmebildung im absterbenden Muskel . . . . . . . . . . . . . . . . . 502 9. W~rmebildung des arbeitenden l~Iuskels. Initiale W~rmebildung . . . . . 503

10. W~rmebildung w~hrend der Erholungsperiode. t~olle der Milchs~ure . . . . 505 11. Zweimaschinentheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506 12. Versuehe yon Parnas • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507 13. Wirkungsgrad der Muskelmasehine . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508 14. Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510

E l e k t r o e h e m i s e h e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510 1. Aktions- und Demark~tionsstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510 2. Einfaches S~ure-Diffusionspotentiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511 3. P a u l i s Theorie der MuskelstrSme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511 4. Theorie der Ph~sengrenzkrMte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513

X I X . C h e m i e d e r E r m i i d u n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513 1. Ermfidungsstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514

a) Milchs~ure, b) Phosphorsgure, e) Kohlensgure, d) K~liumsalze, e) Stickstoff- haltige Extraktivstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514--515

2. Kenotoxine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516 3. Begleiterscheinungen der Ermiidung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517

XX. O b e r f l E e h e n s p a n n u n g s t h e o r i e n d e r M u s k e l k o n t r a k t i o n . . . . . . . 5 2 0

A. Die Oberfl~ehenspannilngstheorie in ihrer ~lteren Fassung . . . . . . . . 520 1. Grundgedanken. Analogie der ]~Iuskelkontraktion mit der am6boiden Be-

wegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 520 2. B e r n s t e i n s Hypothese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522 3: Einw~nde gegen die Oberfl~chenspannungstheorie . . . . . . . . . . . 523 4. M a c C a 11 u m s Beobachtungen fiber die Verteilung der Kaliumsalze inner-

halb der kontraktilen Substanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526 B. t i e r r e a rms Koagulations- und L i l l i e s Aggregationstheorie und deren Bezie-

hungen zur O b e f f l ~ c h e n s p a n n u n g s t h e o r i e . . . . . . . . . . . . . . . . 528

XXI. O s m o t i s e h e T h e o r i e n d e r I ~ i u s k e l k o n t r a k t i o n . . . . . . . . . . . . 530 A. Mac Douga l l s -osmot i sehe Theorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530

2. Grmldidee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530 2. Einw~nde gegen die Theorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531

B. Die Z u n t z s c h e osmotisehe Theorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532 C. W a e k e r s Kohlens~uretheorie der Muskelkontraktion . • ~ . . . . . . . . 533

1. Die Hypothese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533 2. Einw~nde gegen die W a e k e r s e h e Hypothese . . . . . . . . . . . . 534

XXII . Q u e l l u n g s t h e o r i e n d e r M u s k e l k o n t r a k t i o n . . . . . . . . . . . . . . 537 1. E n g e l m a n n s thermodynamisehe QueUungstheorie . . . . . . . . . . . . 537

~bergang yon der thermodynamisehen zur S~urequellungstheorie . . . . . . 538 3. M e D o u g a l l s Theorie der Fibrillenquellung auf Kosten des Sarkoplasmas 540 4. E n g e l m a n n s Theorie der intrafibrill~ren Wasserverschiebung. Anhang:

P i i t t e r s Theorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541

Die Kolloidehemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 367

Seite 5. E n g e l m a n n s Theorie der anisodiametrischen Quellung . . . . . . . . . 542

a) E b n e r s Versuehe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543 b) ]~nge lmanns Versuehe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543 c) Bfi tschl is Beobacbtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 544 (l) ]behmanns Theorie molekularer Richtkr~fte . . . . . . . . . . . . . 544 e) P roe te r s Musketmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545 f) P~u l i s Beobaehtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545 g) Beobachtungen yon W. H. S t r i e t m a n n und M. H. F i sche r . . . . . 545 b) B e r n s t e i n s Einw~nde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546

Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547

XXIII. l q e u f o r m u l i e r u n g der S~ureque l l ungs theo r i e . . . . . . . . . . . . 547 1. Schematische Darstellung einer Hypothese fiber die Struktur der kontraktilen

Formelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547 2. Kritische ~berpriifung der Theorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 550

XXIV. Z u s a m m e n f a s s u n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556

L i t e r a t u r v e r z e i c h n i s .

Arnold , R., Experimentelle Untersuehungen fiber die Quellungsf~higkeit der verschiedenen Muskelarten in S~urelSsungen (Mediz. Klinik Jena). Dissert. Jena 1914. KoUoidchem. Beihefte 5. 411 (1914).

Bar crof t , J. Zur Lehre vora Btutgaswechsel in den verschiedenen Organen. Tell I., Die Skelett- muskeln. Ergebn. d. Physiol. 7. 702 (1908).

Bau mann , W., Untersuchungen iiber die ~uskelst~rre. (Phys. Inst. Tiibingen). Pfliigers Arch. 167. 114 (1917).

Baur , E. (Ziirich), Die Quelle der Muskelkraft. Naturwiss. Wochensehr. 13. Nr. 18 (1914). Bechhold, H., Die Kolloide in Biologie and Medizin. Dresden, Verl. yon Th. Steinkopf (1912)

S. 268--275. Bel £k, A., ~ber ~iuskelquellung speziell unter Wirkung des Coffeins. (Pharmakol. Inst. Frei-

burg i. Br.). Biochem. Zeitschr. 83. 165 (1917). Benda , R., ~ber Reizung der Skelettmuskeln dutch kochsalzarme LSsungen. (Physiol. Inst.

Pra.g.) Zeitschr. f. Biol. 63. 531 (1914). Berg, W. N., Einige Untersuchungen fiber Ermfidung und l~estitution des fiberlebenden M.

Sartorius beim ]~h'osche. Skand. Arch. f. Physiol. 24. 345 (1911). Derselbe, Die physikMisch-chemischen Grundiagen fiir eine Theorie der Muskelkontraktion.

Die Theorie yon Zuntz. Pfliigers Arch. 149. 195 (1912). Derselbe , The physico-chemical basis of striated muscle contraction. Biochemical Bulletin

1. 520; 2. 101 (1912); a. 17,7, 187 (1914). Be rns t e in , J., t~ber die Beziehungen zwischen Kontraktion und Starre der IVIuskeln. Unters.

a. d. physiol. Inst. Halle a. S. 2. Heft 1890. Derse lbe , Die Energie des Muskels als Oberfl~chenenergie. Pfliigers Arch. 85. 271 (1901). ] )erselbe , Zur Theorie der Muskelkontraktion. Ibid. 109. 323 (1905). Derselbe, Kontraktionstheorie. Ibid. 128. 186 (1909). Derse lbe , ~ber den zeitlichen Verlauf der W~rmebildung bei der Kontraktion des Muskels.

Ibid. 159. 521 (1914). Derse lbe , Kritksches und Experimentel[es zur Theorie der Muskelkontraktion. Ibid. 162.

1 (1916). Bethe, A., Die Dauerwerkiirzung der Muskeln. Pfliigers Arch. 142. 334 (1911). Beu thne r , R., Untersehiede kolloidaler und osmotischer Schwellung beim Muskel. Biochem.

Zeitschr. 89. 280 (1912). Derselbe, Einige weitere Untersuchungen, betreffend osmotische und kolloidale QueUung des

Muskels. Biochem. Zeitschr. 48. 217 (1913).

368 O t t o y o n F i i r t h ,

B i e d e r m a n n , W., Vergleichende Physiologic der irritablen Substanzen. Ergebm d. Physiol. 8, 38 (1909).

B i e r f r e u n d , M., Untersuchungen fiber die Totenstarre. Pfliigers Arch. 43. i95 (1888). B i r n b a c h e r , Th., Uber das Verhalten des ~uskels im ~fuskelpresssafte. (Physiol. Inst. Graz.)

Pflfigers Arch. 154. 416 (1913). De r se lbe , Weitere Untersuchungen iiber die Verkiirzung des Muskels im Muskelpresssafte.

Ibid. 1~9. 514 (1914). de Boer , G., ~ber den Einfluss des thorakalen autonomen ~Nervensystems auf die Lcichen-

starre bei Kaltbliitern. Akad. Wet. Amsterdam. 22. 971 (1914); zit. n. Zentralbl. f. Biochem. u. Biophys. 17. 346 (1914).

du B o i s - R e y m o n d , R., Zur Theorie der Muskelkontraktion. Berl. klin. Woehenschr. 1916. 392. BonhSfer , (~ber einige Eigenschaften diinn- und dickfaseriger Muskeln bei Amphibien. (Physiol.

Inst. Tiibingen.) Pfliigers Arch. 47. 1891. B o t t a z z i , F. und Ducchesch i , V., Les substances prot~iques du myoearde. Arch. ital. de

Biol. 28. 395. 29. 126 (1899). Der se lbe und d ' A g o s t i n o , E., Viseosit& e tensione superfici~le eli sospensioni e solnzioni di

proteine musculari sotto influenza di acidie di alcali. - - Atti R. Aecad. dci Lincei. Anno 1913. 22. 2. Semestre S. 183.

Der se lbe und Q u a g l i a r i e l l o , G., Reehcrehes sur la eo~ i tu t ion physique et les propri~t~s chimico-physiques du sue des muscles lisses et des muscles strips. Arch. internat, de physiol. 12. 234, 289 (1912).

Der se lbe mit d 'Agos t ino , E. und Q u a g l i a r i e l l o , G., Propriet~ chimiche e chimieo-fisiche del succo di muscoli stri~ti e lisei. I. II. III . Atti R. Accad. dei Lincei. 21. 2. Semest. 8. (1912) und 22. 2. Semest. S. 52 u. 307.

Der se lbe , Physical Chemistry of Muscle Plasma. Biochem. Bulletin 2. 379 (1913). Brod ie , F. G. und R i c h a r d s o n , S. W. F., A study of the phenomena and causation of the

heat contraction of skeletal muscle. Phil. Transact. London. Series B. 191. 127 (1899). B i i t s eh l i , O., ~ber die quellbaren KSrper und die Bedingungen der Quellung. Abh. d. K.

Ges. der Wissensch. zu GSttingen. 40 (1896). Bugl ia , G., Uber die physikalisch-ehemisehen £nderungen der Muskeln w~hrend der Ermiidung.

Bioehem. Zeitsehr. 6. 158 (1907). De r sc lbe , Azione del calore sui colloidi proteiei. (Phys. Inst. Neapel). Arch. di fisiol. 7. 281

(1910). B u r r i d g e , W., An inquiry into some chemical factors of fatigue. (Physiol. Labor. Oxford

and Bristol.) Journ. of Physiol. 41. 285 (1910). De r se lbe , Observations on the role of potassium salts in frogs mnscle. Ibid. 42. 359 (1911). Cohnhe im, 0. und Uexk i i l l , J. v., Die Dauerkontraktur der glatten Muskcln. Zentralbl.

f. Physiol. 76. 314 (1911). Cooke, E., Experiments upon the osmotic properties of living frogs muscle. Journ. of. Physiol.

23. 137 (189~). Dale , D. and Mines, G. R., The action of acids on skeletal muscle. Journ. of Physiol. 4~.

(Proc. Physiol. Soc. 29.) 1911. Da le , It. H., Der Einfluss des variierten osmotischen Druekes auf die anaphylaktisehe und

andere Reaktionen des glatten Muskels. Journ. of Pharm. and exper. Therap. 4. 517 (1913). Zit. n. Chem. Zentralbl. 1914II, 1592.

Der se lbe , The effect of small variations in concentration of Ringer solution on the reponse of isolated plain muscle. Journ. of Physiol. 46. (Proe. Physiol. Soe. 19.) 1913.

D a n i l e w s k y , A., Myosin und seine Darstellung, Eigenschaften etc. Zeitsehr. f. physiol. Chem. 5. 158 (1881).

De moor und P h i l i p p s o n , Influence de la pression osmotique sur l~allure de la contraction mnseutaire. BulL de l'Aca& de m~d. de Belg. 22. 655 (1908).

Dur ig , A., Wassergehalt und Organfunktion. Pfliigers Arch. 85. 414 (1901). Derse lbe und Zun tz , Iq., Die Naehwh'kung der Arbeit auf die Respiration in grSsseren HShen.

Skand. Arch. f. Physiol. 27. 133 (1913).

Die Kolloidehemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemon der Kontraktion etc. 369

D u r i g, A., Die Ermiidung. Wien 1916. Verl. Alfred H51der, S. A. aus ,,Das 5sterr. Sanit~ts- wesen". 28. Beiheft zu Nr. 18/21 (t916).

Ebne r , V. v., Untersuchungen fiber die Urs~chen der Anisotropie organisierter Substanzen. Leipzig 1882.

E l i a s , H., ~ber die Kohlens~urebildung im fiberlebenden, blutdurehstrSmten Muskel. (Phys.- chem. Inst. Strassburg.) Biochem. Zeitschr. 55. 153 (1913).

E m b d e n , G., mit K a l b e r l a h , F., Enge l , H., K o n d o , K., Uber Milehstiurebildung im Muskel. presssafte. Biochem. Zeitschr. 45. 45, 63 (1912).

De r se lbe , Uber den Chemismus der S~urebildung bei der Muskeltgtigkeit. VI. Tagung der deutschen physiol. Ges. Juni 1914. Zentralbl. f. Physiol. 28. 738 (1914).

Der se lbe mit G r i e s b a e h , W. nnd S e h m i t z , E., ~ber lVIilchs~urebildung and Phosphor- s~urcbildung im Muskelpresssafte. Zeitsehr. f. physiol. Chem. 98. 1 (1915).

Der se lbe mit Cohn, M. and Meyer , R. ~ber das Verhalten yon Milchs~ure und Phosphors~ure im Uteruspresssafte. Ibid. 98. 46 (1915).

De r se lbe mit Hage mann, H., ~ber die Einwirkung des Uteruspresssa~tes auf Hexosephosphor- s~,ure. Ibid. 98. 54 (1915).

De r se lbe mit Laque r , F., fiber die Bildung yon Milehs~ure und Phosphorst~ure i m Froseh- muskel. Ibid. 93. 60 (1915).

De r se lbe mit Cohn, M., ~ber Milchs~ure- und Phosphors~urebildung im Karpfenmuskel. Ibid. 98. 84 (1915).

D e r s e l b e und Laque r , F., ~Jber die Chemic des Lactacidogens. Ibid. 98. 94 (1915) und 98 181 (1916).

Derse lbe , Gr i e sbaeh , W. und Laque r , F., ~ber den Abbau yon Hexosephosphors~ure und Lactaeidogem Ibid. 93. 124 (1915).

Enge l mann, Th. W., Neue Untersuchungen fiber die mikroskopischen V0rg~nge bei der Muskel- kontraktion. Pfiiigers Arch. 18 (1878).

De r se lbe , Uber den Ursprung der Muskelkraft. Leipzig, Verl. yon W. Engelmann 1893. Der se lbe , Zur Theorie der Kontraktitit~t. Sitzungsber. d. K. preuss. Akad. d. Wiss. 89. 18. Ok*

tober 1906. E x n e r , S., ~ber die optischen Eigenschaften lebender Muskelfasern. Pfliigers Arch. 40. 372

(1887~. F a h r , G., Uber den Natriumgehalt der Skelettmuske]n des Frosches. (Phys. Inst. Wiirzburg.)

Zeitsehr. f. Biol. 52. 77 (1908). F e l d m a n n , J. and Hi l l , L., The influence of oxygen inhalation on the lactic acid produced

during hand work. Journ. of Physiol. 42. 439 (1011). F i s c h e r , M. H. and Moore, G., On the swelling of fibrine. Amer. Journ. of Physiol. 9O. 330

(1907). De r se lbe , ~)ber die Analogien zwisehen Wasserabsorption durch Fibrin und durch Muskeln,

Pfliigers Arch. 1~4. 69 (1908). D e r s e l b e , Weitere Versuche fiber die Quellung des Fibrins. Ibid. 125. 99 (1908). D e r s e l b e , ])as ()dem. (Dcutsch yon K. S c h o r r and W. Ostwald . ) Dresden 1910, Vcrl.

yon Steinkopf. F l e t c h e r , W. M., The survival resl~iration of muscle. Journ. of Physiol. 23. 410 (1898/99). De r se lbe , The influence of oxygen on the survival respiration oI muscle. Ibid. 28. Nr. 5. (1902). De r se lbc , The osmotic properties of muscle and their modifications in fatigue and rigor. Ibid.

8{). 414 (1904). Derselbc and Hopkins, F. G., Lactic acid in amphibian muscle. Ibid, ~ . 247 (1907). Dersclbe. , On the alleged formation of lactic acid in muscle during autolysis and in postsurvival

periods. Ibid. 43. 281 (1911). D e r s e l b c , Lactic acid formation, survival respiration and rigor mortis in mammalian muscle.

Ibid. 47. 361 (1913). De r se lbc , The relation of oxygen to the survival metabolism of muscle. Ibid. 48. 474 (1914). Derse lbe and Brown, G. M., The carbon dioxide production of heat rigor in muscle and the

theory of intramolccular oxygen. Ibid. 48. 177 (1914). Asher-Spiro, Ergebnisse der Physiologic. XVII. Jahrgamr. 24


F o l l i , Sulle cause dell ~ irrigidimento eadaverico. Imola 1894. Fo l i n , O., On rigor mortis. Amer. Journ. of Physiol. 9. 374 (1903). F r a n k , O., Thermodynamik des Muskels. Ergebn. d. Physiol. 8. 2 (1904). F r e u n d , W., Zur Physiologie des Warmblfitvrmuskels. ttofmeisters Beitr. 4. 438 (1904). v. F r e y , Beobachtungen fiber die Vorg~nge der W~rmestarre. (Naeh Versuchen yon M. Re i ssne r.)

Sitzungsber. d. recd.-phys. Ges. zu Wfirzburg 1905. Der se lbe , Allgemeine Physiologic des quergestreiften Muskels. Nagels Handb. d. Physiol.

4. 2. H~lfte, 1. Tell. 427 (1905). F r f h l i c h , A. und Meyer , H. H., ~ber die Muskelstarre bet der Tetanusvergiftung. Mfinch.

med. Wochenschr. 1914. 289. F i i r t h , O. v., ~ber die Eiweisskfrper des Muskelplasmas. (Pharm. Inst. d. deutsch. Univ. Prag.)

Arch. f. exper. Path. 86. 231 (1895). De r se lbe , ~ber die Einwirkung yon Giften auf die Eiwcisskfrper des Muskelplasmas und

ihre Beziehungen zur Muskelstarre., Ibid. 37. 390 (1896). De r se lbe , Ober die Eiweisskfrper des KaltbI(itermuskels und ihre Beziehungen zur W~rme-

starre. Zeitschr. f. physiol. Chem. 81. 338 (1900). De r se lbe , ]~ber die Gerinnung der Muskeleiweisskfrper und deren mutmassliche Beziehung

zur Totenstarre (Phys.-chem. Inst. Strassburg.) Hofmeisters Beitr. 8. 543 (1903). De r se lbe , Zur Gewebschemie des Muskels. Ergebn. ¢L Phys. 1. 110 (1902). De r sc lbe , Die chemischen Zustands~nderungen des l~Iuskels. Ibid. 2. 574 (1903). De r se lbe , Chemie des Musk(lgewebes. Handb. d. Biochem., herausgegeb, yon O p p e n h e i m e r .

2. 2. H~lfte. 241 (1908). Der se lbe und Schwarz , C., ~ber die Steigerung der Leistungsf~ihigkeit des Warmblfiter-

muskels durch gcrinnungsbeffrdernde Muskelgifte. Pfliigers Arch. 129. 525 (1909). Der se lbe und Lenk , E., Die Bedeutung yon Quellungs- und Entqucllungsvorg~ngen fiir den

Eintritt und die Lfsung der Totenstarre. Bioehem. Zeitschr. 88. 341 (1911). D iese lben , ])as Wesen der Totenstarre und ihre Lfsung. Wiener klin. Wochensehr. 24. Nr. 30

(191]). Diese lbcn , ~ber ein physikalisch-chemisches Verfahren zur Untersuchung der Zustands~nde-

rungen des Fteisehes. Zeitsehr. f. Unters. d. l~ahrungs- u. Genussm. 24. 189 (1912). F u c h s , R. F., Vergleichende Untersuchungen fiber die Muskelstarre. (Phys. Inst. Ertangen.)

Zeitschr. f. ~llgem. Physiol. 4. 359 (1904). G a l e o t t i , G., ~ber die elektrochemische Lehre yon der Muskelkontraktion. Zentralbl. f.

Physiol. 26. 536 (1912). Gayda , T., Influenz~ d lla temperatura sulla funzionalit~ dei muscoli isolati di rieeio. (Lab.

Phys. Turin.) Arch. di fisiol. 15. 51 (1913). Gle iss , W., Ein Beitrcg zur Muskelchemie. Pfliigers Arch. 41. 69 (1887). G o l d b e r g e r , J., Uber die ~nderung der Wa.sserstoifionenkonzentration w~hrend der Arbeit.

(Physiol. Inst. Budapest.) Biochcm. Zeitschr. 84. 200 (1917). Grober , J., Muskelkomr~ktion und Kolloidqu¢llung. I. Uber den zeitlichen Ablauf der Quel-

lung ung~ d~hnter Kolloide. Miinch. m(d. Wochenschr. 59. 2433 (1912). Gruber , Ch. M., Studies in f~tigue. (H~rvard med. School.) Amer. Journ. of Physiol. 82.

221 (1913). Gu the rz, S., Zur Histologie der quergestreiften Muskelfasern, insbesondere fiber deren Quer-

schnittsbild bet der Kontraktion. Arch. f. mikroskop. Anat. 7& 209 (1910). De r se lbe , Bemerkung~n zu J. M a t u l a s Artikel: ,,Zur Kolloidchemie der Muskelkontraktiom

Die Naturwissenschaften 1. 388 (1913). H a l l i b u r t o n , W. D., On muscle plasma. Journ. of Physiol. 8. 133 (1888). H e i d e n h a i n , M., P1 sma und Zelle. Die kontraktile Substanz. Handb. d. Anat., herausgegeb.

yon K. v. Ba rde l eben . 8. (1911). H e r m a n n , L., Allgemeine Muskelphysik. Handb. d. Physiol. tterausgegeb, yon L. H e r m a n n .

1. 140. 250 (1879). H e r l i t z k a , A., Sull inizio della produzione del calore nella eontrazione muscolare. Giorm

della R. Aeead. di reed. di Torino. 77. 273 (1914).

Die Kolloidchemie des I~Iuskels u. ihre Beziehuugen zu den Problemen der Kontraktion etc. 371

H e r z e n , A., De la nature des mouvements fonetionels du coeur. Lausanne 1883. Hi l l , A. V., The position occupied by the production of heat on the chain of processes constituing

a muscular contraction. Journ. of Physiol. 43. 1 (1911). De r se lbe , The absolute mechanical efficiency of the contraction of an isolated muscle. (Physiol.

Inst. Cambridge.) Ibid. 46. 435 (1914). De r se lbe , The heat contraction in prolonged contractions of an isolated frogs muscle. Ibid.

47. 305 (1914). De r se lbe , The total energy available in isolated muscles kept in oxygen. Ibid. 48' (Proc. Phys.

Soe. 11) 1914. Der se lbe , Die Beziehungen zwisehen der W~rmcbildung in den im Muskel stattfindenden

chemisehen Prozessen. ]~rgebn. d. Physiol. 15. 340 (1916). H6ber , R., Physikalisehe Chemic der Zelle und der Gcwebe. 3. Aufl. Leipzig (1911). S. 385

u. 425ff. und 4. Aufl. S. 755ff. De r se lbe , Die Arbeitsleistung der Verbrennungsvorg~nge in den Organismen. Zeitschr. f.

]~lektrochem. 19. 738 (1913). De r se lbe , und S p a e t h , R. A., ~ber den Einfluss seltener Erden auf die Kontraktilitgt des

Muskels. Pfliigers Arch. 159. 433 (1914). H o f m a n n , ~. B., Ober die Beziehungen der l~Iuskelstarre zur ]~iweissgerinnung. (Nach Vers.

yon E. Rossi .) Verh. d. Deutsch. physiol. Ges. Wfirzburg 190:]. Zentralbl. f. Physiol. 23. 299 (1909).

H ohl we g, Ober den Einfluss der Muskelarbeit auf die Zerlegung subkutan einverleibten Zuckers. Zeitschr. f. Biol. 55. 396 (1911).

Hii r t h 1 e, K., l]ber die Strukt ur des quergestreiften Muskels im ruhenden und t~tigen Zustande und seincn Aggreg~tzustand. Biol. Zentralbl. 27. 112 (1907).

De r se lbe , ~ber die Struktur der quergestreiften Muskelfasern yon Hydrophilus im ruhenden und tEtigen Zustande. S. A. aus Pflfigcrs Arch. Bonn, Verls g yon M. Ha ger 1909.

J e n s e n , P. und F i s c h e r , H. W., Der Zustand des W8 ssers in der iiberlebenden und abgetStcten Muskelsubstanz. Z~St~,ehr. f. allgem. Physiol. 11. 23 (1910).

De r se lbe , Artikeh ,,Allgemeine Physiologic der Bewegung" im ,,HandwSrterb. cL Naturwissen- sch~ften". 1. 1062 (1912).

De r se lbe , Weitere Un~ersuehungen fiber die chemisehe ~Iuskelreizung. Pfliigers Arch. 160. 333 (1915).

I n a g a k i , C., Beitr~ge zur Kenntnis der W~mest~rre des Muskels. (Phys. Inst. Wfirzburg.) Zeitschr. L Biol. 48. 313 (1907).

K a r p a , J., Uber die Totenstarre keimfreier Muskeln (Physiol. Inst. K6nigsberg.) Pfliigers Arch. 11~.. 199 (1906).

K a t z , Die mineralisehen Bestandteile des Niuskelfleisches. Ibid. 63. 1 (1896). K e r r y , R. A. und Ros t , E. ~ber die Wirkung des Natriumperchlorates. Arch. f. experim.

P~th. ~9. 144 (1897). K lee fe ld , G., Contribution ~ l'&ude de la contraction museulaire. Influence des an61ectro-

lytes, ~lectrolytes et de la pression osmotique. (Institut Solvay, Bruxelles.) Bull. Aead. roy. B~lgique 1918. 91.

Kl in gc n b i t 1, Untersuchungen fiber Muskelstarre am quergestreiften Muskel. Inaug.-Dissert. H~lle 1887.

K6rSsy , K. v., l~ber Muskelsehwellung. (Aus der biol. Abt. d. Rockefeller Inst. for ~£dieal Research.) Zeitscbr. f. physiol. Chemic. ~3. 154 (1914).

K o p y l o H , G., ¥ersuche fiber Si~ur~kontrakturen an quergestreiften Muskeln. (Physiol. Inst. Ki(1) Pfliigers Arch. 153. 129 (1913).

Ki ihne , W., Untersuchungen fiber d~s Protoplasma. Leipzig 1864. ~ Vgl. aueh: Arch. f. mikroskopisehe Physiol. 18~9, 213).

L a n g e n d o r f f , O., Zur Kenntnis der l~Iuskelstarre. (Nach Vers. yon Gerlach.} Pfl~gers Arch. ~5. 481 (1894).

L a n g u i e r , H. et B 6nard , H., Contribution £ l'&ude des propri~!~s csm t.ques des muscles. Journ. de physiol, et de pathol. 13. 497 (1911).

24*


L a n g l e y , J: N., Die l~uskelwirkung yon Natriumsulfocyanid. Journ. of Physiol. ~0. 408.(1916). Lee, F. S., The action of normal fatigue substances on muscle. Amer. Journ. of Physiol. 29.

170 (1907). L e h m a n n , O., Fliissige Krystalle, Myelinformen und Muskelkraft. Verh. d. deutsch, physikal.

Ges. 10. 321 (1908). Lenk , E., Eine Methode zur Bestimmung des Alters einer Fleischprobe. :Die Naturwissensch.

1. 780 (1913). De r se lbe , Die Bedcu¢ung der Elektrolyte fiir Quellungsprozesse. Biochem. Zeitsehr. 78.

15, 38 (1916). L i e h t w i t z , L. und l~enne r , A., ~ber die Temperaturabh~ngigkeit der Quellung yon Muskel

und Niere. Zeitschr. f. physiol. Chem. 92. 104 (1914). L i l l i e , R. S., The relation between contractility and coagulation of colloids in the ctenophore

swimming plate. Americ. Journ. of Physiol. 16. 147 (1906). De r se lbe , The influence of electrolytes and of certain other conditions on the osmotic pressure

of coUoid~l solutions. (Physiol. Labor. John Hopkins Univers.) Amerie. Journ. of PhysioL 20. 127 (1907).

L loyd , D. J., Die Beziehungen des ausgeschnittenen Muskels zu S~uren, Salzen und Basen. (Cambridge Zool. Labor.) Proe. Roy. Soe. London. (Serie B) 89. 277 (1916). Zit. n. Chem. Zeutralbl. 1. 518 (19t7),

Loeb , J., ~ber die Entstehung der Aktivit~tshypertrophie der Muskcln. Pfliigers Arch. 56. 270 (1894).

D e r s e l b e , Physiologische Untersuehungen fiber Ionenwirlrangen. I. Vcrsuche am Muskel. Ibid. 69. 1 (18981.

D e r s e l b e , Physiotogisehe Untersuehungen fiber Ionenwirkungen. II . Ibid. 71. 457 (1898). De r se lbc , Ober die ~hnlichkeit der Flfissigkeitsresorption in Muskeln und Seffen. Ibid. 75.

303 (1899). D e r s e l b e , Vorlesungen fiber die Dynamik der Lebenserseheinungen. Leipzig 1906. Mac Ca l lum, A. B., Oberfli~chenspannung und Lebenserseheinungen. Ergebn. d. Physiol.

11. 631 (1911). ~ a c C le nd on, J. F., The increased permeability of striated muscle during contraction. Americ.

Journ. of Physiol. 29. 302 (1912). Mac Douga l l , W., A theory of muscular contraction. Journ. of Anat. and Physiol. 82. 187

(1898). - - Vgl. auch Ibid. 81. 410 (1897). Mac Gil l , C., Studies on smooth muscle. Quarterly Journ. Exper. Physiol. 8. 241 (1910). ~ a t u t a , J., Zur Kolloidchemie der Muskclkontraktion. Die Naturwisseusch. 1. 109 (1913). Mayer , A., Versuche zur Frage der thermischen Erregung. Inaug.-Dissert. Wiirzburg. 1912. Meigs, E. B., A mechanical theory of muscular contraction. Americ. Journ. of Physiol. 14.

1905. Der se )be , The application of Mac D o u g a l l s theory of contraction to smooth muscle. Ibid.

2~. 478 (1908). De r se lbe , The structure of the element of cross-striated muscle and the changes of form i~

undergoes during contraction. (Physiol. Inst. Jena.) Zeitsehr. f. allgem. Physiol. 8. 81 (1908).

De r se lbe , Water rigor in frogs muscle. Journ. of Physiol. ~9. 385 (1909). De r se lbe , Concerning the supposed connection between protein coagulation and the heat

shortening of animal tissues. Amer. Journ. of Physiol. 24. 178 (1909). De r se lbe , The effects of destilled water and of various solutions on the weight and length of

striated muscle. Ibid. 26. 191 (1910). I ) e r s e lbe , i~icroscopic~l studies of living smooth muscle. Ibid. 29, 317 (1912). De r se lbe , Contributions to the general Physiology of smooth and striated muscle. Journ.

of exper. Zoology. 18. 498 (1912). De rse tbe , The structure of smooth muscle and its response to destilled water and hypotonic

salt solutions: an answer to C. Mac Gill. Quarterly Journ. of exper. Physiol. 5. 55.

(1912).

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihro Beziehungen zu don Problemen der Kontraktion etc. 373

]~eigs , E. B., 0b die Fibrillen der quergestreiften lVluskeln ihr Volumen wiihrend der Kon- traktion gndern? Hf i r th l e s Ergebnisse und ihre Auslegung. Pflfigers Arch. 158. 1 (1914).

D e r s e l b e , The osmotic properties of the adductor muscle of the clam Venus mercennaria. Journ of biol. Chem. 17. 181 (1914).

D e r s e l b e , The osmotic properties of different kind of muscles. Science 41. 698 (1915). De r se lbe und Atwood , W. G., Die Rcaktion des quergcstreiften I~Iuskels gegen Kaliumchlorid-

I6sungcn. Americ. Journ. of Physiol. 40. 30 (1916). Mines, R. G., 0her die Sunnnation yon Kon~raktionen. Journ: of Phyisol. 46. 1 (1913). Modica , Le singole forme delia rigidit~ muscolare nei cad~veri e loro cause. Bulletino cL R.

Accad. reed. Roma. 24. 343 (1897/98). Mondsehe in , J., Quantitative Bestimmung yon Milchs~ure bei Gegenwart yon EiweisskSrperm

(Physiol. Inst. Wien.) Biochem. Zeitschr. 42. 105 (1912). Moore, A., On the effect of solutions of various electrolytes upon rigor mortis and heat rigor.

Amer. Jotu-n. of Physiol. 7. 1 (1902). ~Iorgan, B., ~ber Pmizbarkeit und Starre der glatten ]~Iuskeln. Unters. a. d. physiol. Inst.

Halle a. S. 1883. Mii l ler , J., Ober die Milchs~iurebildung bei der Herzt~tigkeit. Festschr. f. J. R o s e n t h a l

1906. bIasse, 0., Chemic und Stoffwechsel des Muskels. Hermanns Handb. d. Physiol. 1. 1879. Osborne , W. A., Rigor morris and the formation of lactic acid. Journ. of Physiol. 26. Proe.

Physiol. Soc. 49--50 (1901). Os twa ld , W., ~ber den Einfluss yon S~uren und Alkalien auf die Quellung der Gelatine.

Pflfigers Arch. 108. 563 (1905). D e r s e | b e , ~ber die Quellung yon ~-Gelatine. Ibid. 109. 277 (1905). O v e r t o n , Beitr~gc zur allgemeincn Muskcl- und ~¢ervenphysiologic. (Physiol. Inst. Wfirzburg.)

Pflfigers Arch. 92. 115, 346 (1902). De r se lbe , dto. III . Studien fiber die Wirkung der Alkali- und Erdalkalisalze auf Skelett-

muskeln und Nerven. Ibid. 105. 176 (1904). P a r n a s , J., Energetik glatter Muskeln. Pfliigers Arch. 134. 441 (1910). De r se lbe , ~bcr das Wesen dot Muskelerholung. Zentralbl. f. Physiol. 39. 1 (1915). Der se lbe und W a g n e r , R., Uber den Kohlehydratumsatz isolierter Amphibienmuskeln und

fiber die Beziehungen zwischen Kohlehydratsehwund und Milchs~urebildung im Muskel. Biochem. Zeitschr. 61. 387 (1914).

P a u l i , W., Die Hitzekoagulation yon Siiureeiweiss. Hofmeisters Beitr. 10. 75 (1907). De r se lbe , Allgcmeine Physikochemie der Zcllcn und Gewebcn. Ergcbn. d. Physiol. 6. 114 (1907). D e r s e l b e und H a n d o v s k y , Untersuchungen iibcr physikalische Zustands~uderungen der

Kolloide VIII. Studien am S~ureeiweiss. Biochem. Zeitschr. 18. 340 (1909). :Derselbe, Ionisation, }~ydratation und optisehe Drehung yon :EiweisskSrpern. Zeitschr. f.

Chemie u. Ind. d. Kolloide 7. 241 (1910). Vgl. auch Sitzungsber. d. Almd. d. Wissensch. Wien. (~Icd.-Naturw. K1.) 17. 3. u. 30. 6. 1910.

De r se lbe und W a g n e r , R., Die innere Reibung you Albuminl6sungen. Biochem. Zeitsehr. 26. 296 (1910).

De r se lbe , Die kolloidalen Zustandsgnderungen der EiweisskSrper und ihre physiologische Bedeutung. Pfliigers Arch. 136. 483 (1910).

Der se lbe und F a l e k , 0., Die Hydratation verschiedener Eiwcissvcrbindungen mit besonderer Beriieksichtigung der Coffein~4rkung. Biochem. Zeitschr. 47. 209 (1912).

De r se lbe , Kolloidale Zustands~nderungen der EiweisskSrper. Abderhaldens Fortschritte der I~aturforschung. 4 (1912).

D e r s e l b e , Kolloidchemie der Muskelkontraktion. t~ber den Zusammenhang yon clektrisehen, mcchanischen und chemischen Vorg~ngen im Muskcl. Kolloidehem. Beihefte 8. 361 (1912). - - S. A. : Verl. yon Th. Stcinkopf, Dresden u. Leipzig 1912.

De r se lbe und Samec , 5{., ])as optische DrehungsvermSgen der Protcinsalze. Biochcm. Zeit- schrift 59. 470 (1913).

374 O t t o yon F i i r t h ,

P a u l i , W. und Hirsohfeld~ ~I., Die Proteinsatze verschiedener S£uren. Ibid. 62. 245 ('914). P e e h s t e i n , H., Die Reaktion dos ruhenden und arbeitenden Froschmuskels. (Berlinsr Kaiser-

Wilhelms-Institut fiir Arbeitsphysiologie.) Ibid. 68. 140 (1914). P o t e r s , R. A., Heat production of fatigue and its relation to the production of lactic acid in

amphibian muscle. (Physiol. Lubor. Cambridge.) Journ. of Physiol. 47. 242 (1913/14). P h i l i p p s o n , M., Influence de la teml~rature sur la viscositY, sur la tension superficieUe et sur

la contraction du muscle. Arch. eli fisiologia 7. 435 (1910). D e r s e l b e , L'action dos acides et des alcalis sur la contraction dos muscles. Ann. et Bull. Soc.

Roy. des Sciences m6d. et natur. Bruxelles 70. 397 (1912). Poh l , J., Zur Lehre yon der Wirkung substituierter Fetts~uren. (Pharmakol. Inst. d. d. Univ.

Prag.} Arch. "f. exper. Pathol. 24. 142 (1888). Po rce l t i , F. und T i t o n e , SUl grade d'aeidifieazione dei mnscoli nolle diverse eondizioni meeha-

niobe della lore contrazione. Internat. Zoitschr. f. 1)hysik.-chem. Biologie. 1. 338 (1914).

P r i b r a m , E., Die Bcdeutung der Quellung und Entquellung fiir physiologische und patho- logische Erscheinungen. Kolloidchem. Beihefte 1910. Heft 1/2.

P r o c t e r , H. R., ~ber die Einwirkung verdiinnter S~uren und SaizlSsungen auf Gelatine. Kol- loidchemische Beihefte 2. 243 (1910).

De r se lbe , Zur Theorie der Muskelkontraktion. Zeitschr. f. Chemie u. Industrie der Kolloide. 10. 281 (1912).

P r z i b r a m , H., Versuehe zur chemischen Charakterisierung einiger Tierklassen auf Grund ihres Muskelplusmas. (Physiol.-chem. Inst. Strassburg.) Hofmeisters Beitr. 2 (1902).

P i i t t e r , R., Neuere Untersnchungen zur Theorie der Muskelkontraktion. Die Naturwissen- schaften 2. 31 (1914).

Q u a g l i a r i e l l o , A., Proprietk chimiche e chimieo-fisiche dei mnscoli e dei suechi mnscolari. I1 sueco dei museoli bianehi e rossi. (Physiol. Inst. Neutral.) Areh. di Iisiol. 18. 74. Zen- tralblatt f. Physiol. 80. 50 (1915).

R a n k e , Tetanus. Leipzig 1865. R a n s o m , F., The action of coffeine on muscle. (Pharm. Labor. Cambridge.) Journ. of Physiol.

42. 122 (1911). Re au lau x, Die praktischen Beziehungen der Kinematik zur Geometric und Mechanik. Braun-

schweig 1900. R e n a u l d , H., Einfluss des osmotischen ])ruckes auf die Erregbarkeit yon Nerv und Muskel.

Arch. internat, de Physiol. 9. 101 (1910). Zit. Zentralbl. f. Biochem. u. Biophys. 19. 220. R e a l , H. E., A model to illustrate osmotic contraction of muscle. Journ. of Physiol. 48. Prec.

Phys. Soc. 28. (1912). ] ) e r se lbe , The influence of muscular rigidity on the oxygen intake and on the CO~ output of

decerebrate eats. Quarterly Journ. of exper. Physiol. ~. 3t (1912); 6. 393 (1913). De r se lbe , D~s Freiwerden yon Ionen und die Sauerstoffspannung yon Geweben w~hrend

der Aktivit~t. Prec. Roy. Soc. London, Serie B, 86. 215 (1913). Zit. Chem. Zentralbl. 1918 II. 2163.

De r se lbe , Die zeitlichen Beziehungen der S~urebildung im Muskel bei der Znsammcnziehung. Journ. of Physiol. 48. 380 (1915).

R ohde, E., ~ber den Einflnss der mechanischen Bedingungen auf die T~tigkeit und den Sauer- stoffverbrauch des Warmbliiterherzens. Arch. f. exper. Path. 68. 401 (1912).

R o s e n b o h m , E., (~ber die W~rmeentwickelung bei der Quellung yon Kolloiden. Kolloidchem. Beth. 6. 173 (1914).

Ross i , E., ~)ber die Bcziehungen der ~Iuskelstarre zm" Erregung und zur chemischen Musket- reizung. Zeitsehr. f. Biol. ~4. 299; ~6. 253 (1911).

R i i t z , gTber die Bedeutung der Milchs~ure bei der Muskelarbeit. Dissert. Berlin 1912. Ryf fe l , J. H., Experiments on lactic acid formation in man. Journ. of Physiol. 89. Prec.

Physiol. Soc. 29 (1910). Saka i , T., Ober die Wirkung einigcr Anionen auf den isolierten Froschventrikel. (Physiol.

Inst. KSnigsberg). Zeitschr. f. Biol. 64. 1 (1914).

Die Kol]oidehemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 375

San t e s son , C. G., ~ber den Einfluss der Chinaalkaloide anf die Leistungsf~higkeit des Kalt- bliitermuskels. Arch. f. exper. Pathol. 80. 411 (1892).

De r se lbe , :Einiges fiber die Wirkung des Glyzerins und des Veratrins auf die quergestreifte Muskelsubstanz. Skandin. Arch. f. Physiol. 14. 1 (1903).

Sax l , P., ~ber die MengenverhMtnisse der MuskeleiweisskSrper unter physiologischen nnd pathologischen Bedingungen; zugleich ein Beitrag zur Kenntnis der Totenstarre. Hof- meisters Beitr. 9. 1 (1906).

Schgfer , E. A., On i~ac Douga l l s theory of muscular contraction with some remarks on H i i r t h l e s observations on muscle structure and the changes which it undergoes in contraction. Quart. Journ. of exper. Physiol. 3. 63 (1910).

Sch ip i lo f f , C. und Danile~vsky, A., ~ber die Natur der anisotropen Substanz des quergestreiften Muskels und ihre r~umlieho Verteilung im Muskelbiindel. Zeitsehr. f. physiol. Chemie. 5. 349 (1881).

De r se lbc , (~ber die Entstehmlgsweise der ~uskelstarre. Zentratbl. f. d. reed. Wissensch. 1882. 291.

S c h m i d t - N i e l s e n , S., Die Autolyse in ihrem Verhi~ltnisse zur Bildung des i~/Iuskelsaftes. Hof- meisters Beitr. 4. 182 (1903).

Sehor r , C., ~ber Eigensehaften der Eiweissionen. Biochem. Zeitschr. 37. 424 (1911). Sch rebe r , K., Der Wirkungsgrad der Arbeitsmaschine (Teehnische Hochschule Aachen).

Pfliigers Arch. 159. 299 (1918). SehrSder , P. v., Uber Erstarrungs- und Quellungserscheinungen yon Gelatine. Zeitschr.

f. physiol. Chem. 45. 75 (1903). Sehwarz , C., Beitri~ge zur allgemeincn Muskelphysiologie I. ~ber Ermiidung und Erholung

won Froschmnskeln unter dem Einfiusse won ~qatriumsalzen. Pflfigers Arch. 117. 161 (1907).

D e r s e l b e , ~ber die Quellung ~nd Entquellung ruhender und t~tig gewesener Froschmuskeln in isotonischer KochsalzlSsung. Biochem. Zeitschr. 37. 34 (1911).

S e h we n ke r, G., ~ber Dauerverkiirzung quergestreifter Muskeln, hervorgerufen dutch chemische Substanzen. Pfliigers Arch. 157. 371 (1914).

Seeher , K. J. A., Einwirkung des Coffeins auf die quergestreifte Muskulatur. (Kopenhagen, Pharmakol. Inst.) Arch. f. exper. Pathol. 77. 83 (1914).

De r se lbe , Die Wirkung des Chinins auf die quergestreifte Muskulatur des Frosches. Ibid. 78. 45 (1915).

S iebe ck, R., ~ber die Wirkung des K~liumehlorids auf Froschmuskeln (Med. Klin. Heidelberg). Pfliigers Arch. 150. 316 (1913).

S i i rensen , t~ber die Messung und Bedeutung der H-Ioncnkonzentration bei biologischen Pro- zessen. Ergebn. d. Physiol. 12. 506 (1912).

de Souza , The effects of temperature on ~he osmotic prol)erties of muscle (Physiol. Labor. Sheffield). Quart. Journ. of exper. Physiol. 2. 3 (1910).

Sp i ro , K., Ober LSsung und Quellung yon Kolloiden. Hofmcisters Beitr. 5. 276 (1904). S t e w a r t , G. N. and S o l l m a n n , F., The proteids of muscle. Journ. of Physiol. 24. 427 (1899). S t r i e t m a n n , W. H. and F i s c h e r , M. H., On the contraction of catgut and the theory of

muscular contraction. The Lancet. 24. August 1912. D ie se lben , Ober die Kontraktilit~t won Katgut und die Theorie der Muskelkontraktilitiit.

Zeitschr. f. Chemic und Industrie de~ Kolloide. 10. 65 (1912). S t f ibe l , H., UItramikroskopische Beobachtungen an Muskel- und Geissclzellen. Pfliigers

Arch. 151. 115 (1913). V incen t , Swale , Die Eiweisskbrper der glatten Muskelfasern. Zeitschr. f. physiol. Chem.

84. 417 (1901). U r a n o , :F., ~euc Versuche fiber die Salze des ~Iuskels (Physiol. Inst. Wiirzburg). Zeitschr.

f. Biol. 50. 212 (1907). Ibid. 51. 483 (1908). T s e h e r m a k , A. v., Allgemcine Physiologic. 1. (1916). Berlin, Verl~g won J. Springer. Tsub~i , J., ~ber den Einfluss verschicdener Nahrungsmittel auf den lYassergehalt der Organe

(Physiol. Inst. lYiiinchen). Zeitschr. f. Biol. 44. 376 (1903).

376 O t t o yon F i i r th ,

Vernon; Heat rigor in coldblooded animals. Journ. of Physiol. 24. 239 (1899). Verworn, M., Allgemeine Physiologic. 2. Aufl. 1897. VerzAr, F., The gaseous metabolism of striated muscle in warm blooded animals (PhysioL

Labor. Cambridge). Journ. of Physiol. 44. 243 (1912), Derselbe, Der Gaswechsel des lVfuskels. Ergebn. d. Physiol. 15. 1 (1916). Vogel, R., Untersuchungen fiber Muskel~it. Deutseh. Arch. f. klin. filed. 1992. 292. Wacker, L., Zur Kenntnis der Totenstarre und der physiologisehen Vorg~ngc im Muskel. Miinch.

reed. Wochenschr. 1915. 874 (1913). Derselbe, Anoxybiotisehe Vorg~nge im Muskel. Kohlens~urebindung und W~rmebildung

als Begleiterscheinungen eines Neutralisationsprozesses im arbeitenden und iibertebenden l~Iuskel. Pfliigers Arch. 163. 491 (1916).

Derse lbe , Die Kohlens~ure des tVlnskels und ihre Beziehungen zur Entstehung und L5sung der Totenst~rre. Pfliigers Arch. 16~. 452 (1916).

Derselbe, Physikaliscbe und chemische Vorg~nge im iiberlebenden ~[nskcl als Ursache der Totenst~rre. Biochem. Zeitschr. 75. 101 (1916).

Dersetbe, Chemodynamische Theorie der Muskelkontraktion. Berliner klin. Wochenschr. 54. 153 (1916).

DerseIbe, Chemody~mische und Kohlenst~uretheorie der :~Iuskelkontraktion. (Pathol. Inst. Miinchen.) Pfliigers Arch. 168. 147 (1917).

Wagener, G. R., Die Entstehung der Querstreifen auf den Mnskeln. Pfliigers Arch. 80. 511 (1883).

Weiehhardt , W., ~ber Ermiidungsstoffe. 2. Aufl. Stuttgart. Verl. vonFerd. Enke. 62 Seiten. WeizsEcker, V., The effects of various physical and chemical factors on the initial heat pro-

duction of muscle. Journ. of Physiol. 48. Proceeding Physiol. Soc. 86. (1915). Derselbe, Neue Versuche zur Theorie der Muskelmasehine. Miineh. reed. Wochenschr. 62.

217 u. 257 (1915). Whitfield, A., Note on the chemistry of muscle. Journ. of Physiol. 16. 486. Widmark , E. 1~I. P., Untersuchungen fiber die chemisehen Bedingungen flit die Beibehaltung

der normalen Struktur der ZeUen. Sl~ndin. Arch. f, Physiol. 23. 421 (1910); 24. 13. 339 (1911).

Derselbe, ~ber die Handhabung des Thunberg-Winters te lnsehen Mikrorespirometers etc. Ibid. 24. 321 (1911).

Wie meyer, H. C., ~ber die reversible und irreversible Aufhebung der Erregbarkeit des Frosch. muskels dutch Wasserentziehung. Pfliigers Arch. 166. 427 (1916).

Winters te in , H., Uber die physiologische :Natur der Totenstarre des Muskcls. Ibid. 120. 225 (1907).

Derselbe, Die Untersuehung der osmotischen und koUoidalen Eigenschaften der tierischen Gewcbe. Wicn. reed. Wochenschr. {~6. 551 (1916).

De rselbe, ~ber osmotische und kolloidale Eigenschaiten des Muskels. Biochem. Zeitschr. 75. 48 (1916).

Zuntz, N., Die Kraftlcistung des TierkSrpers. ]~estrede, gehalten an der landwirtschaftl. Hoch- sehule Berlin. Parey. 1908.

Derselbe, Betrachtungen fiber die Beziehungen zwischen N~hrstoffen und Leistungen des KSrpers (Die QueUe der Muskelkraft.) Handb. d. Bioehem. Herausgegeb. yon Oppen- heimer. 4. 863 (1911).

Einleitung. Sei tdem es f iberhaup~ eine Physiologie in des Wor tes eigen~licher Be-

deu tung gibt , haben die Phys io logen die Er forschung des grossen Na tu rwunde r s

der Muskelkontrak¢ion als eine der wicht igsten Aufgaben ihrer Wissenschaf¢

Die KoUoidehemio des ~Iuskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 377

betrachtet und niemals aufgehSrt, mit einem ungeheuren Aufgebote gedank- licher und experimenteller Arbeit der LSsung dieser Aufgabe zuzustreben. Es hat Zeiten gegeben, wo dieses Problem geradezu ffir aussiehts- und hoff- nungslos galt; noch Emi l du B o i s - R e y m o n d ist es so erschienen. Der mgehtige Aufsehwung der physiologischen Wissenschait im Laufe der Ietzten Dezennien und die kombinierte Anwendung physikalischer, chemischer nnd morphologischer Methoden auf die Erforschung der Probleme im Bereiche des Lebendigen hat diesen Pessimismus liingst tiberwunden und als W i l h e l m B i e d e r m a n n im Jahre 1909 in diesen ,Ergebnissen" in seinem geistvollen Aufsatze fiber die ,,Vergleichende Physiologie der irritablen Substanz" die Forschungsergebnisse tiber das Wesen der Muskelkontraktion kritisch verarbeitet hat, war glackticherweise yon einer VerzichtIeistung nichts mehr zu versparen, weder im Sinne eines ,,ignoramus" noch weniger ~ber im Sinne eines ,,ignorabimus." - - Die Schlagworte 0 b e r f l a c h e n s p a n n u n g s t h e o r i e , K o a g u l ~ t i o n s t h e o r i e , o s m o t i s c h e K o n t r a k t i o n s t h e o r i e , t h e r m o - d y n a m i s e h e Q u e l l u n g s t h e o r i e und S g u r e q u e l l u n g s t h e o r i e mSgen uns vorlgufig ats Marksteine auf dem langen, unter unendlichen Mtihen zurtick- gelegten Wege gelten.

Die Entwickelung der p h y s i k a l i s c h e n Chemie als eines selbstandigen Wissenszweiges konnte an einem so reizvollen Problem, wie es das grosse Muskelratsel ist, unmSglich achtlos voritbergehen. Ihre Stellungnahme mSge bier durch einen Psssus aus I%. HSbers grundlegendem Werke ,,Physikalische Chemie der Zelle und Gewebe" (4. Auflage 1914, S. 59) gekennzeichnet werden:

, , E n g e l m a n n zeigte, dass sgmtliche einuchsig-doppelbrechende und gleichzeitig quellbare Fasern, mSgen es mm lebende Fibrillen oder tote Binde. gewebsfasern, gesp~nnte Gelatinestreifen, Fibrinfgden oder D~rmsa~iten sein, sich ve rk t i r zen , wenn sie que l l en und dass sie zugIeieh an Anisotropie abnehmen. Von E n g e l m a n n riihrt auch die Angabe her, dass neben der Erwgrmung, Ans~iuerung das wirksamste Agens ist, urn die Quellungs- verktirzung suszulSsen. Deshalb ist im Laufe der letzten Jahre yon mehreren Forschern, yon McDouga l l , Meigs, B i e d e r m a n n und besonders yon M. H. F i s c h e r , P a n t i und v. F t i r th immer wieder die Q u e l l u n g s t h e o r i e erwogen worden, je mehr dutch die kolloidchemisehe Forsehung, die yon S piro beobachtete enorme quellungsbefSrdernde Wirkung der Sauren erkgnnt wurde. Abgesehen yon den Versuchen yon F l e t c h e r , nach denen die Milch- s~iure geradezu a]s die Y e r k t i r z u n g s s u b s t a n z des Muskels angesehen werden muss, seheinen mir die Versuche yon v. F t i r t h und L e n k zugunsten der Quellungstheorie zu entscheiden. Diese untersuchten die Schwellungs- fahigkeit sterbender Muskeln im Wasser und fanden, dass die Muskeln vor und wahrend der Totenstarre ein hohes ImbibitionsvermSgen haben, dass sie jedoch nach der LSsung der Starre im Wasser nicht nur nicht schwellen, sondern sogar Wasser abgeben. Dies bringen sie dutch Versnehe verschiedener

378 0 ~ o yon F ~ r ~ h ,

Art in sehr plausibler Weise derart in Zusammenhang, dass die hydrophilen Kolloide der Muskeln bei fortschreitender S~urebildung in den ausgeschnittenen sterbenden Muskeln anfangs mehr und mehr quellen, um yon einer bestimmten S~urekonzentration ab abw~rts zu entquellen, geradeso, wie es nach den Untersuchungen yon l~auli und H a n d o v s k y auch Eiweiss rut. Die T o t e n - s t a r r e ist also nicht, wie es 5frets behauptet wurde, ein G e r i n n u n g s p r o z e s s , vielmehr folgt diese Gerinnung erst bei der L S s u n g der S t a r r e dem anfanglichen Q u e l l u n g s p r o z e s s , welcher der Starre zugrunde liegt. Was ffir die S t a r t e bewiesen ist, kann bei den vielfiiltigen AnMogien, welche zwisehen Starre und Kontraktion existieren, auch ffir die K o n t r a k t i o n angenommen werden."

Ich bin, wie ieh voraussehickend bemerken will, weir davon entfernt, heute berei~ die Q u e l l u n g s t h e o r i e der M u s k e l k o n t r a k t i o n ffir ausreichend erwiesen zu halten. Doch haben gerade die letzten Jahre, seitdem B i e d e r m a n n .das Thema zusammenfassend bearbeitet hat, soviele wichtige Mitteilungen auf dem Grenzgebiete der Physik und Chemie des Muskels gebracht, dass mir eine ~berprfifung der wichtigsten hier in Betracht kommenden Theorien, vor Mlem der Quellungs-, tier osmotisehen und der Oberfl~chenspannungstheorien geboten erscheint. So haben, um nur einige Beispiele anzuifihren, P a u l i und M. H. F i s c h e r die p h y s i k a l i s c h e C h e m i e der S a u r e p r o t e i n e und der Q u e l l u n g s v o r g a n g e auf eine breitere Basis gestellt und hat L e n k die Bedeutung der E l e k t r o l y t e ffir Q u e l l u n g s - v o r g a n g ~ einer neuen Bearbeitung unterzogen. B o t t a z z i hat durch An- wendung der ultramikroskopischen Methode neue wichtige Aufschl~isse fiber die Natur tier M u s k e l e i w e i s s k 6 r p e r gewonnen. Aus Untersuehungen m o r p h o l o g i s e h e r Art yon Sch~fe r , sowie aus H f i r t h l e s m e s s e n d e n B e o b a c h t u n g e n an l e b e n d e n M u s k e ] f a s e r n schienen sich auf den ersten Blick sehwerwiegende Einwande gegen die Saurequellungstheorie ebensosehr zu ergeben, wie aus den o s m o t i s c h e n U n t e r s u c h u n g e n W i n t e r s t e i n s , wahrend andererseits die neuen Untersuehungen fiber os- m o t i s c h e Sehwellung yon J. Loeb nnd seinen Schfilern, yon Meigs , sowie yon C. Schwarz die Theorie zu stfitzen schienen. Die Frage der Wasse r - b i n d u n g im Muskel, sowie diejenige der c h e m i s c h e n M u s k e l r e i z u n g ist yon J e n s e n , das Problem der S ~ u r e s t a r r e yon B e t h e s Schule, dasjenige der c h e m i s e h e n S t a r r e yon F. B. H o f m a n n und Ross i neu fundiert worden. Betreffend die M i t c h s g u r e b i l d u n g im Muskel haben die Unter- suehungen yon F l e t c h e r , H o p k i n s und ihren Mitarbeitern diejenigen yon E m b d e n und yon P a r n a s den Kreis ~mseres Wissens bedeutend erweitert. Unsere Anschauungen betreffend den E r h o l u n g s v o r g a n g haben sioh dank den Untersuchungen yon t i l l ] und yon P a r n a s vOllig gewandelt; die D a u e r - k o n t r a k t i o n lassen uns die Versuche yon B e t h e , P a r n a s , sowie diejenigen yon A. F rOhl ich und H. H. Meyer in neuem Lichte erseheinen. Das gewaltige

Die Kolloidchemie des 31uskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontr~ktion etc. 379

Tatsaehenmaterial der E r m / i d u n g s v o r g ~ n g e ist yon Dur ig unter neuen Gesichtspunkten zusammengefasst worden. H Sb e r hat neue wiehtige Unter- ,suchungen fiber die W i r k u n g yon E l e k t r o l y t e n auf das k o n t r a k t i l e P r o t o p l a s m a ver6ffentlicht McCa l lum hat der yon B e r n s t e i n neuerlieh verfochtenen O b e r f l ~ e h e n s p a n n u n g s t h e o r i e einen neuen physikaliseh- chemisehen Untergrund zu geben versueht, W e i z s a e k e r hat interessante p h a r rn a k o 1 o gi s c h e V e r s u c h e zur Theorie der Muskelmaschine beigebracht, W a e k e r hat eine neue S t a r r e - und K o n t r a k t i o n s t h e o r i e aufgestellt usw.

So dtirfte denn der Yersueh gereehtfertigt erscheinen, das vorliegende umfa.ngreiche Material in unvoreingenommener Weise einer neuerlichen kritischen Prfifung in der Riehtung zu unterziehen, ob denn das, was wir heute an objektivem Tatsachenmaterial besitzen, bereits einen Sehluss damn gestattet, ob die S~urequellungs-, ob die Oberflgehenspannungs-, ob die os- .motische Theorie oder ob irgend eine andere Vorstellungsart den gegebenen Verhaltnissen am besten Rechnung tragt und ob nicht vielleieht die genannten ¥orstellungskreise, welche heute die Ideen der meisten Muskelphysiologen beherrschen, irgendwie miteinander in Einklang gebracht werden kOnnen.

I. Die Proteinsubstanzen des Muskelgewebes.

Wir beginnen unsere Betrachtungen damit, dass wir uns den Stand unserer gegenwartigen Kenntnisse betreffend die Natur jener Proteinsub- stanzen, welehe das wesenttiehste Substrat der kontraktilen Substanz bilden, in aller Kfirze klar maehen.

1. Myosin und Myogen.

Seit K fihn e s grundlegenden Untersuchungen war man gewohnt, zwisehen den EiweisskSrpern des M u s k e l p l a s m a s (oder Muske l sa f tes ) einerseits und denjenigen des M u s k e l s t r o m a s andererseits eine seharfe Grenze zu ziehen.

Die Untersuchungen, welche ich seinerzeit (1895) unter F. Ho f m eis t e rs Leitung im Anschlusse an die Arbeiten Kt ihnes und H a l l i b u r t o n s ausgeffihrt hatte, haben zu einer wesentlichen Vereinfachung der Vorstellungen fiber die Natur der spontan gerinnbaren EiweisskSrper des Muskelsaftes geffihrt. Meiner Auffassung naeh enthalt der aus der quergestreiften Muskulatur yon S~ugetieren gewonnene Muskelsaft nur zwei typische, spontan gerinnbare Proteinstoffe, das Myosin und das Myogen. Das Myosin ist ein globulin- artiger EiweisskSrper, der (lurch Halbs~ttigung mit Ammonsulfat, dutch Dialyse, sowie dureh verdfinnte S~uren gefMlt werden kann und der bei 46 bis 510 gerinnt. Das Myosin wird seiner Menge naeh um ein Mehrfaehes yon dem anderen Bestandteile des Muskelplasmas, dem Myogen , fibertroffen, einem in Wasser leicht 15slichen und durch Dialyse nieht fi~llbaren, erst bei

:380 Otto yon FtiTth,

h6herer Neutralsalzkonzentration aussa]zbaren Eiweisst~6rper, dessen klare goldgelbe LSsung beim schnellen Erhitzen bei 55--65 ° koaguliert.

Bei der s p o n t a n e n G e r i n n u n g des M u s k e l p l a s m a s geht sowohl das Myosin, Ms aueh das Myogen in eine geronnene Modifikation (Myosin- bzw. Myogenfibrin) fiber; und zwar das Myosin direkt, das Myogen jedoeh unter Auftreten eines globulinartigen, durch einen sehr niedrigen Koagulations- punkt yon 30--40 ° ausgezeiehneten Zwischenproduktes, des 15s l i ehen Myo- g e n f i b r i n s .

Es ergab sich dementsprechend ffir die Spontangerinnung des Muskel- plasmas das Schelna:

Myosin Myogen I +

]Ssliches Myogenfibrin $

Myosinfibrin Myogenfibrin.

D~ss ein ~weisskSrper mit einem so niedrigen Gerinnungspunkte wie er dem 15slichen ~Iyogenfibrin eigentiimlich ist, im lebenden Warmbliitermuskel unmSglich vorgebildet vorkommen kann, liegt auf tier Hand. D~gegen glaubte ich den Umst~nd, d~ss tier ~iuskelsaft mancher KMtbliiter bereits bei 30--40o gerinnt, d~hin deuten zu sollen, class die Muskeln solcher Tiere neben :~Iyosin uncl ~Iyogen auch noch gleichzeitig vorgebildetes 15sliches ~iyogenfibrin enthMten. H an s P r z i b r a m land Myosin und Myogen in tier Skelettmuskulatur Mler daraufhin untersuchten Wirbeltiere, d~s 15sliche Myogenfibrin jedoch nut bei Fischen und Amphibien, w~h~nd es bei l~pti|ien, VSgeh~ und S~ugetieren nut Ms sekundares Umwandlungsprodukt des Myogens zur Beobachtung gel~ngte.

2. Ultramikr0skopische Beobachtungen am Muskelpresssafte.

Die Ausbildung der ultramikroskopischen ~ Beobaehtungsmethode ist ebenso wie manchen anderen Gebieten der physiologisehen Chemie, ~euer- dings auch der Lehre yon den Muskelproteinen zustat~en gekommen und hat hier zu einer weiteren Kl~rung und ¥ereinfaehung cler Ansehauungen geffihrt.

B o t t a z z i und Q u a g l i a r i e l l o (1912/13) haben gezeigt, dass ha Buchner- presssaft sowoM quergestreifter Ms glatter Muskeln zweierlei EiweisskSrper vorkommen und haIten - - wie ieh glaube mit Recht - - die Existenz anderer EiweisskSrper darin nicht f fir bewiesen. Der eine dieser EiweisskSrper erseheint echt gelSst und bei ultramikroskopischer Beobachtung optiseh homogen. B o t t a z z i bezeiehnet diesen EiweisskSrper als , , M y o p r o t e i n " . Tatsaehlich ist er identiseh mit jener Proteinsubstanz, f fir die ieh seinerzeit die Bezeiehnung , ,Myogen" vorgeschla~gen habe und erscheint eine ~nderung der Bezeiehnungs- weise ffir einen ]~ngst bekannten Gegenstand in keiner Weise begrfindet und bereehtigt. Neben dem Myogen (oder Myoprotein) enth~lt der Presssaft jedoch ultramikroskopisehe Ksrnchen in grosset Menge und diese bilden

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 381

eben jenes Eiweisssnbstrat, welches yon mir ebenso wie yon K i ihne und H a l t i b u r t o n als Myosin bezeiehnet und charakterisiert worden ist.

Die Zahl der u l t r a m i k r o s k o p i s c h e n P a r t i k e l c h e n im unver- diinnten Buchnerpresssaft ist so gross, class das Gesichtsfeld davon fast gleichmassig hell erscheint. ~qach Verdiinnung mit Ringerseher F]fissigkeit trennen sich die Granu]a und erscheinen dann als leuchtende ~Punkte mit lebhafter Brownseher Bewegung. B o t t a z z i h~lt die Granula ffir vorgebfldete Zer- fallsprodukte der Muskelfibrillen. Dieselben treten nicht etwa ers~ sekundar als Fallungserscheinungen infolge Sauerung des Muskelplasmas auf. Es geht dies schon aus dem Umstande hervor, dass die Granula in verdfinnten Alkalien unlSslich sind, whhrend sieh durch S~ure frischgefallte Eiweissnieder- schlage stets alka]ilOslioh erweisen. Die Granula sollen, dicht aneinander gedrangt und in ein homogenes kolloidales Medium eingebettet, das Substra~ ffir die D o p p e l b r e c h u n g der Muskelfibri]len bilden. Doeh ist an den iso- ]ierten KOrnehen die Doppelbrechung nieht direkt nachweisbar. (Ebensowenig sind die Behauptungen yon D a n i l e w s k y und Schip i ]of f fiber die Doppel- brechung yon MyosinlOsungen yon spateren Untersuchern bestatigt worden.) Man wird sieh vielmehr vorzustellen haben, dass die Myosinpartikelehen ihre doppelbrechenden Eigenschaften, solange sie sich im Geffige der Muskel- fibri]le befinden, einer besonderen strukturel]en Anordnung verdanken.

Ich werde sp~ter noeh Gelegenheit haben auf diese Befunde und auf ihre Bedeutung ftir die Theorie der Muskelkontraktion ausffihrlieh zurfiek- zukommen.

Die langst bekannte Neigung von MyosinlOsungen, s p o n t a n zu ge- r i n n e n , erscheint nunmehr dadurch erklhrt, dass die ultramikroskopischen MyosinkOrnchen die Tendenz haben, sieh zu grOsseren Komplexen zusammenzuballen und sich spontan abzusetzen. Diese Vorghnge vollziehen sich im unveranderten Presssafte, angesiehts der Kleinheit der KOrnehen und der Viskosi- t~t des umgebenden Mediums, nur langsam. Dagegen beschleunigt Verdtinnung und Dialyse des l~resssaftes, S~urezusatz und Warmezufuhr die Agglutination und Sedimentierung der Myosingranula in hohem Grade. Bei 45--510 (der ,,Koagulationstemperatur" des Myosins) vo]lziehen sich diese Vorg~tnge fast augenblicklieh.

Was die r e l a t ive Menge der Muskeleiweis~kOrper betrifft, habem B o t t a z z i und Qaag l i a r i e l lo (1913) aus 100 g Fleisch 32--38 g Buchnerpresssaft mit einem Eiweissgehatte yon 5---10 °/o erhMten. Die relative Menge der Myosingranula (wclche durch halbstiindiges Erhitzen auf 48 o yore Myoprotein abgetrennt worden waren) betrug in der Regel 33---45 o/o yore Gesamteiweiss. Es stimmt dies ungef~hr mlt meinen Beobaehtungen iiberein, denen zufolge alas Myogen das Myosin seiner Menge nachum das 3--4fache iibertrifft. Vergleiehende Versuche an weissen and ro ten Muskeln haben gelehrt, d~ss die ersteren relativ reieher an Myosin, die letzteren relativ reicher an Myopro te in sind. Quagl ia r ie l lo (1915) folgert daraus, d~ j~ die roten ~Iuskeln dutch ihren l~eichtum an S~rkoplasma ausgezeichnet sind, class alas Myosin der Fibri!lensubstanz, das ~¢Iyoprotein dem Sarkoplasma entstamme.

~ 2 Ot to yon Ft i r th ,

3. Natur des ,,l~sliehen Myogenflbrins".

Angesichts der I~l~rung und Vereinfaehung unserer Anschauungen t iber

die MuskeleiweisskSrper und ihre Ger innung erforder t die Frage der Ex is tenz

eines ,,15sliehen Myogenfibr ins" als eines im Muske lp lasma der Amphib ien

und Fische (neben dem Myosin und Myogen) vorgeb i lde ten globulin-

ar t igen, mi ter 40 o gerinnencten EiweisskSrpers eine neuerliche kr i t i sehe Er -

5r terung.

Machen wit uns klar, welche Beobaehtungen reich seinerzeit zur Abgrenzung dieses chemischen Individuums veranlasst haben.

Da w~re zun~hst eine hSehst ~ugenf~llige Beoba~htung zu nennen: Wird das Myogen dureh fraktionierte Salzf~llung abgetrennt und dutch wiederholtes Umf/~llen gereinigt, so erhglt man eine klare, goldgelbe EiweisslSsung yon t~Tisehen Eigensehaften: dieselbe gerinnt er~t jenseits yon 550 und ist weder dutch Dialyse noch dutch Halbs~ttigung rnit Ammonsulfat f~lbar. L~sst man nun eine solche LSsung einige Zeit bei Zimmertemperatur stehen, so bemerkt man eine auff¢~llende Vergnderung dersclben, insoferne ihr Gerinnungspunkt um etwa 20 ° herunter- riickt, w~hrend die LSsung nunmehr sowohl dutch Dialyse, als auch dutch HalbsgttJgung mit Ammonsulfat f~llbar erscheint, demnach das Verhalten eincr GlobulinlSsung aufweist. All- m/Chlich beginnt dann die LSsung sich zu triiben und einen Niedersehlag yon gerormenem Eiweiss (,,Myogenfibrin") abzusetzen.

Wit werdcn heute nach allem, was uns die Ultramikroskopie in bezug auf Eiweissgerin- nungsvorg~nge gelehrt hat, diese Erscheinungen derart zu deuten haben, dass ein in eehter LSsung befindlicher Eiweissk6rper, d~s Myogen, einem ganz allm/~hlichen Agglutinationsvorgange unterliegt. Naeh Massgabe, als die Eiweissmolekfile sich zu immer grSsser und grSsser werdenden Aggregaten zusammcnballen, wird sehliesslieh ein Stadium erreieht werden, wo die Aggregate ultramikroskopisch sichtbar werden und wo ihre Stabilitgt in der umgebenden Fliissigkeit soweit verringert erseheint, d~ss bereits GleiebgewiehtsstSrungen (wie ]Dialyse, Halbsgttigung mit Ammonsulfat, Erhitzen auf 35°), ~lchc den in echter JA3sung befindlichen Eiweisspartikeln niehts a~zuhaben vermSgen, die F~llung bewirken. Das w~re nun eben jenes Stadium, welches dem ,,15slichen Myogenfibrin" entsprieht. Geht der Aggregationsvorg~ng noch weiter, so treten bereits mit freiem Auge siehtbare Aggregate auf und wit haben darm dasjenige, was man als ,,Spontangerinnung" und ,,Abscheidung ,con Myogenfibrin" bezeiehnet hat.

Es liegt auf der Hand, d~ss yon irgend welchen scharfen Grenzen und pr~zisen ehemischen ~or mulierungen dort, woes sieh tats~chlieh um einc s tete Folge physikal iseher Ver~nderungen handelt, nicht die Rede sein kann. Aus der Niehtbeachtung dieser heute selbstverst~ndiiehen Wahrheit erkl~ren sich die endlosen Widersprfiehe, welehe die Literatur aller physiologisehen Gerinnungsvorg~nge - - dieselben mSgcn nun den i~uskelsaft, das Blur oder die Milch betrcffen ~ gleich unerquieklieh gestalten.

Das 1 5 s l i c h e M y o g e n f i b r i n unterscheidet sich chemisch v o m M y o s i n

im wesentl ichen n u t durch seinen u m e twa 10 ° niedrigeren Koagu la t ionspunk t .

Ieh habe frtiher die Vermutung , dass beide Subs tanzen un te re inander identisch

seien, entschieden abgelehnt . I ch mSchte dies heu te nicht~ mehr mi t der

gleiehen Entschiedenhei t tun , wenngleich es mi r ta ts~chl ieh in zahlreiehen,

daraufh in ~ngesteIIten sorgfal t igen Versuchen mi t re inen MyogenlSsungen

seinerzeit n ieh t gelungen ist, ein Um~vandlungsprodukt zu beobaehten , dessert

Koagu la t i onspunk t demjenigen des Myosins entsproehen, ha t t e Der Koagu-

l a t ionspunk t eines in e inem Organ entha l tenen Prote ins ist sozusagen die

Resul t ierende unz~hliger (uns grSsstenteils unbekann te r ) physikal isch-chemi-

Die KoUoldchemie des N[uskels u. ihre Beziehungen zu den ProbIemen der Kontraktion etc. 383

scher Faktoren. Ich kann mir heute recht wohl vorstellen, dass das ,,Myosin" in den Muskeln eines Frosehes und eines Saugetieres chemisch gleichwertig seien und dass das Myosin des Frosches dennoch berei~s bei 35 °, dasjenige des Saugetieres aber erst jenseits 450 gerinne.

Man hat frfiher vielfach versucht, die Fr~ge der Pr~existenz verschiedener EiweisskSrper im Muskel durch Beobachtung der s t u f e n w e i s e n Ver- k f i r z u n g e n b e i m a ] l m a h l i c h e n E r w ~ r m e n zu entseheiden. Ich werdo auf die einschlagigen Untersuchungen sparer noch zuriickkommen; jedoch mSchte ich bereits jetzt vorausschickend bemerken, dass mir diese Methode zur Entscheidung der vorliegenden Frage wenig geeignet scheint. Konnte doch Meigs (1909) den Nachweis f~hren, dass zwischen der Eiweissgerinnung und der Warmeverkfirzung im Muskel in Wirklichkeit kein unmittelbarer Zusammenhang besteht.

4. Muskelstroma.

Schliesslich mSchte ich an dieser Stelle der Wandlung gedenken, welche sieh im Laufe der letzten J~hre in unseren Anschauungen hinsich~lich des Wesens des M u s k e l s t r o m a s vollzogen hat. Werden Muskeln ohne An- wendung besonderer Vorsichtsmassregeln mit Wasser oder SalzlSsungen extrahiert, so bleibt schliesslich die Hauptmenge des Muskels ungelSst zurfick. Dementsprechend hat in der ~lteren Muskelphysiologie das ,,Muskelstroma" eine grosse Rotle gespiclt, welches, sozusagen als die solide Basis der Muskel- substanz, dem Muskelpl~sma gegenfibergestelIt wurde. Ans einer yon P. S axl (1906) auf meine .Veranlassung ausgeffihrten Untersuchung geht jedoch hervor, dass die Nichtbcachtung postmortaler Vergnderungen eine ggnzliehe Ver- kennung der na~firliehen Verhg]tnisse herbeigeffihrt hat. In einer etwa mit physiologischer KoehsrlzlSsung behandelten zerkleinerten Muskelmasse geht namlich ein betr~chtlicher Tell der PlasmaeiweisskSrper bald aus der 15slichen in eine geronnene Modifikation fiber. Werden aber die zerkleinerten Skelett- muskeln mSglichst schnell unter Eiskfihlung mit 10 °/oiger AmmoniumcMorid- 16sung erschSpfend extrahiert, so ergibt sich die Tatsache, dass nicht die Hauptmenge, sondern nur ein geringer Bruchteil der Muskelmasse (sicherlich weniger als ein Achtel) als ,,Stroma" iibIig bleibt. Da aber auch unter diesen Umst~nden postmortale Ver~nderungen sicherlich nicht ausgeschlossen werden kOnnen, erscheint der chemische BegIiff des ,,Stroma" derzeit ohne rechte chemisehe Grundlage. Allerdings gilt dies einstweflen nur ffir die Skelett- muskulatur der Sgugetiere. Beim Herzmuskel sowie bei der glatten Muskulgtur hat auch Saxl einen reichlichen ,,Stromarfickstand" gefunden. Immerhin bedarf die Stromafrage dringend weiterer Untersuchungen.

384 O~to yon Ffirth,

II. Die Milchsiturebildung im Muskel.

A. Postmortale Siturebildung t).

1. Die S~urebildung als vitaler Vorgang.

Die neueren Forschungen auf dem Gebiete der Muskelphysiologie haben die MilehsEurebildung in der kontraktilen Substanz mehr und mehr in das Zentrum des Kontraktions- und Starreproblems gertiekt. Daher erscheint es geboten, dass wit uns bei unseren Uberlegungen den gegenw~rtigen Stand unserer Kenntnisse fiber diesen Gegenstand in seinen wesentlichen Ziigen vergegenw~rtigen.

,,Offenbar geht," sagt E m b d e n (1912), ,,der Hauptweg des Kohle - h y d r a t a b b a u e s im O r g a n i s m u s fiber Milchsiiure und in der Mitchsaure ist noch bei weitem die Hauptmenge chemischer Energie vorhanden, die im Traubenzucker steckt . . . . Gerade die Tatsache, dass der Muskulatur eine fiberaus leicht in Milchsiiure fibergehende Mi lchs i~urevors tu fe zur Ver- ftigung steht, li~sst den Gedanken aufkommen, dass Milchstture die wesentliehe Quel le der M u s k e l k r a f t ist . . . . Wir wollen bier nur daran erinnern, dass Mtere und namentlich auch neuere Autoren es ausserordentlieh Wahr- scheinlich maehen, dass eine bestimmt lokalisierte Milchsi~ur6produktion innerhalb des Muskelgewebes ftir die AuslSsung der Muskelkontraktion yon Bedeu- tung ist. Gerade bei der raschen Produktion "yon }efilehsi~ure, dfirfte der Milchsi~nrevorstufe, die anscheinend nieht saurer :Natur oder doeh weniger sauer als Milchsiiure ist, eine wiehtige Rolle zukommen."

Fassen wir zunttchst die postmortale Sttuerung ins Auge. Bekanntlich hat E. du Bois-Rey mond die Entdeekung gemaeht, dass der Muskel, ebenso wie bei seiner Ti~tigkeit, so auch beim Absterben eine sauere Reaktion annimmt. Heute wissen wir, dass die postmortale Siiurebildung im Musket nur einen spez ie] len Fal l eines ifir alle Gewebe gf i l t igen Vorganges bedeutet. Sa lkowsk i (1890) hat betont, dass die postmortale Milehsi~urebildung im Muskel als eine F o r t s e t z u n g eines v i t a l e n Vorgangs aufgefasst werden mtisse: ,,Der Muskel bildet nicht Milchstture, weft er stirbt, sondern well er tebt . . . . Die Bildung yon Milehsaure wiire demnaeh kein Absterbephi~nomen, sondern ein Lebensphi~nomen. Diese Anschauung heb~ die Paradoxie auf, die darin ]iegt, dass ein- und dieselbe Stture einerseits bei gesteigerter Leistung gebildet wird, andererseits beim Tode." Naeh Unter- suehungen, die Meyerho ld (1899~)im Erlanger physiologisehen Institute ausgeffihrt hat, enthi~lt aueh der lebende ruhende Muskel bereits elne geringe Menge Milchsiiure. Auch setzt nach Osborne (t901) die Neubildung yon

1) Die gltere Literatur fiber die postmortale Sgurebildung im Muskel finder sich in meinem Ai~ikel ,,{]'ber ehemische Zustandsi~nderungen des Muskels" in den ,,Ergebnissen der Physiologie", 2. Jahrg. 1902, S. 594--600 ausffihrlich referiert.

Die Kolloidehemie des Muskels u. ihro Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. '385

Mitchsiiure nicht e twa erst beim Ein t r i t t der T o t e n s t a r r e ein, sondern un-

mi t te lbar nach AufhSren der Zirkulation.

2. Siiurebil dungsmaximum.

Nach R a n k e (1865) besi tzt jeder Muskel ein unver~nderl iehes S~ure-

b i ldungsmaximum in dem Sinne, dass die Gesamtmenge gebildeter S~ure

f fir einen bes t immten Muskel diesetbe ist, gleichgfiltig ob die S~uerung rascher bei hSherer oder langsamer bei niederer Tempera tu r erfolgt. Auch wird das

S~urebi ldungsmaximum durch vorangegangene Ermfidung nicht beeinflusst

( F l e t c h e r und H o p k i n s 1907). So fand BShm (1880, 1890) in Muskeln, die im kalten Raume starr geworden waren,

0,44--0,57 °/o Milchs~ure, Heff te r (1897) in starren Katzenmuskeln 0,53---0,56 °/o; RShmann (1891, 1894) land in starren Muskeln yon FrSsehen und S~ugetieren eine Titrationsacidit~t yon 32--72 ccm n/lo S~ure flit 100 g Muskeln, was auf Milchs~ure umgerechnet 0,29---0,65 °/D ~Iilchs~ure ~ntsprechen wfrde. Ich s ~ s t (1903) ermittelte (unter Anwendung vor t. Phenol- phthalein als Iudikator) eine Aciditgt yon 32--45 cem n/lo S~ure fiir 100 g Sgugetiermuskeln, was, unter tier Annahme, d~ss die Extrakte neben Milchsg.ure keine als Si~uren titrierbaren Substanzen in wesentliehen Mengen enthalten, 0,29---0,41 0/o Milchs~ure bedeuten wiirde. Ver- l~sslichere Daten geben allerdings Beobachtungen, bei denen die NIilchs~ure auf analytisehe m Wege als solehe ermittelt worden ist. So fanden F le t che r und Hopkins (1907) bei sehr zahlreiehen Beobachtungen an FrSschen in der k~lteren Jahreszeit ein S~urebildungsmaximum entsprechend 0,50--0,54 o/o Zinklactat, was etwa 0,4 °/0 freier Milchsgure gleiehkommt. Bei Kaninchen land Fle tcher (1911) 0,39--0,67 °/o Zinklaetat, was etwa 0,3--0,5 °/o Milehsi~ure bedeutet. Laquer (1917) in Embdens Laboratorium land in Froschmuskeln, die mehrere Stunden lang in physiologischer KochsalzlSsung auf 450 erw~rmt worden waren, 0,34--0,45 °/o Milchs~ure. Die Mehrzahl der in tier Literatur vorliegendcn brauehbaren Werte fiir alas Milch- s~iurebildungsmaximum liegen zwisehen 0,3--0,6 o/o.

Den Mteren fiber das Milehs~urebildungsverm5gen der Muske~n vor-

liegenden Angaben haf ten jedoch Ungenauigkei ten nach mehreren Riehtungen

bin an.

Zunachst sind dieselben vielfach mi t ungenauen Methoden ausgeffihrt

worden, ein l ]bels tand, dem ich gemeinsam mit C h a r n as durch Ausarbei tung

eines exakten M i l c h s a u r e b e s t i m m u n g s v e r f a h r e n s abzuhelfen bemfiht

war (Ermit te lung der Milchsaure durch oxyda t ive Aldehydabspa l tung und Bes t immung des abdesti l l ierten Aldehyds durch Bisulf i taddit ion auf ti tri-

metr ischem Wege 1)). Es ist ferner zu beachten, dass, wenn man fiber das maximale S~ure-

bildungsvermSgen eines Muskels genauen Aufsehluss erhal ten will, man sieh

aueh tatsachl ich die Gewissheit verschaffen muss, dass in dem betreffenden

Muskel der Prozess der S~urebildung aueh wirklieh bereits z u m A b s c h l u s s e

gelangt und nicht e twa noch im For tschre i ten begriffen ist. Ieh habe bei

eJner Untersuehung, w o e s mir darauf ankam, das S~urebi ldungsmuximum

menschlicher Muskulatur mSglichst genau zu ermit teln, Paral le lproben der

betre~fenden zerkleinerten Muskeln der A o t o l y s e in p h y s i o l o g i s c h e r

~) Bioch. Zeitsehr. 26 199 (1910). 2ksher-Spiro , Ergebnisse der Physiologie. XVII. JahrgaDg. 9~5

386 O t t o y o n F f i r t h ,

I4 o e h s al z 15 s u n g unier Zusatz yon Toluoi und Chloroform unterworfen; yon Zei~ zu Zeit wurde dann eine Probe entnommen und die Milchs~iure darin be- stlmmt (Biochem. Zeitschr. 69, i99 [1915]),

So land sich beispielsweise in 100 g der N[uskeln eines jugendlichen SelbstmSrders aach einer Autolyse yon 2 Tagen 0,318 g Milchs~ure

, . . . . . , 4 ,, 0,446 ,, ,, . . . . ,, ,, 9 ,, 0,42$ ,, ,, ,, ,, ,, ,, 12 ,, 0,424 . . . . . . . . . . . . 19 ,, 0,427 . . . .

Nach F i e t c h e rs (1911) Untersuchungen sell ein dreistfindiges E r w g r m e n e i n e s Mu s- k e l s auf 400 ein geeignetes Mittel sein, u m die gesamte Niilehs~uremenge, welche darin zur Ent- wieklung gel~ngen kann, such tats~chlich zum Vorseheine zu bringen. So erhielt F l e t c h e r aus Kaninchenmuskeln bei Verarbei tung im frisehen Zustande 0,30 °/o Zinklactat , naeh x[~ Stunde bei 890 0,57 o/o ,r~ch lx/2 Stunden 0,64 °/o, nnch 4 Stunden 0,67 % , nach 11 Stunden 0,67 °[o. Die Angaben F l e t c h e r s deeken sich jedoch insoferne nicht mi t meinen eigenen Beobachtungen (s. o.), als ieh selbst nach l - -2 tgg ige r Autolyse bei Brutofentemperatur die Milehsgurebildung nicht inamer abgesehlossen fan&

Eine andere, bis vor kurzer Zeit vSllig unbeachtete wichtige Fehlerquelle bei Ermittelung des Milchs~iurebildungsvermSgens eines Muskels stellt ein yon meinem Mitarbelter S. Mon dsche in (1912) aufgedeekter Umstand dar: Die bisher vorllegenden Angaben fiber den Milchs~iuregehalt der Musketn erscheinen zu klein, da etwa ein Drittel der vorhandenen Milchs~ure beim Auskochen der Gewebe infolge B i n d u n g an P r o t e i n e im Koagulum ver- bteibt. Es hat sich herausgestellt, dass die im Kochextrakte normaler Muskeln vorhandene Milchs~iure dureh Titration (unter Anwendung yon Phenolphthalein als Indikator) mit anniihernder Genauigkeit bestimmt werden kann, da die gesamte Mflehs~iure darin in titrierbarer Form enthalten ist, andere sauere Produk~e aber praktisch nicht in Betracht kommen. Will man aber den im Eiweisskoagulum enthaltenen Milchsiiureanteil der Bestimmung zugiinglich machen, so geht man am besten so vor, dass man das Eiweissgerinnsel durch Erwarmen mi~ Lauge verflfissigt, die albuminathaltige LSsung dureh Zusatz gesattigter Koehsalz]Ssung enteiweisst und schliesslieh im eiweissfreien Filtrate die Milehs~iure nach dem yon mir und Cha rnas angegebenen Verfahren ermittelt.

N i o n d s c h e i n land so in der Muskul~tur fiir 100 g: 7 0 , 7 ~ 71,6 ccm n[1 o Milchs~ure----- 0,64 o/o , beim Pferde

, , Rind ,, Sehwein ,, Sch~f ,, Kaninehen ,, H u n d ,, Ka tze

5 4 , 4 - 99,3 , . . . . . = 0,49--0,89 O/o, 44 ,8-- 48,8 . . . . . . = 0,40-4),44 O/o,

60,4 . . . . . . = 0,54 O/o, 70,3 . . . . . . ~- 0,63 O/o,

6 0 , 3 - 73,2 . . . . . . ~ 0,54---0,66 O/o, 94,0--100,2 . . . . . . = 0,84--0,90 °/o.

Im l ~ t t e l aus z~hlreiehen Analysen ergab sich der beim Auskoagutieren mi t dam Eiweiss- gerinnsel in Verlus~ gehende Milchsgure~nteil mR 33 °/o oder rund einem D1%tel der im Koch- ex t rak te entha t tenen Milchs~u~emenge.

I m Zusammenhange mi t den vorerw~hnten Beobaehtungen muss eine yon L a q u e r (1914) in E m b d e n s L~boratorium ermit tel te interessante T~tsache Erw~hnung linden. L a q u e r


fand~ dass die bei der WKrmestar re gebi lde te Mi lehs~uremenge dureh Alkal izusaSz gewal t ig ges te iger t wird. So land sieh in l~'osehmuskeln naeh zweistlindigem Erwi~rmen auf 45°:

in physiologiseher Koehsalzl6sung in 2 o/oiger Natriumbiearborratl6sung 0,369--0,446 O/o 0,565--0,662 o/~ 0,338---0,428 O/o 0,659---0,803 °/o.

Bereits friiher hatte Kondo (1912) in E m b d e n s Laboratorium gefunden, dass S~urezusatz zum Muskelpress~afte die Milchsgurebildung vollkommen aufhebt, Zusatz van Natrium- biearbonat dieselbe dagegen begiinstigt und der )¢[einung Ausdxuck gegeben, class die Mflch- s~urebildung bei unzureiehendem Gehalte des Presssaftes an Alkali dutch S e l b s t s t e u e r u n g infolge Eintrittes einer bestimmter~ Wasserstoffionenkonzentration zum Stillstande gelange. Diese Ansieht wird aueh yon Laquer vertreten.

Im Hinblieke auf die Beobachtungen Mondsehe ins ergib$ ~sieh abet nunmehr die Frage, inwieweit die Milchs~,urezunahme" bei Gegenwart yon Alkali eine wirkliche oder seheinbare sei. Es w~re denkbar, class die Gegenwart yon Alkali einfach die Bindung yon )/filchs~ure an Muskel- proteine verhindere und so einer Maskierung derselben bei den iibliehen Bestimmungsmethoden entgegenwirke. Es wird besonderer Versuehe bediirfen, um sieh 5ber die Berechtigung oder Niehtberechtigung dieses Einwandes Klarheit zu versehaffen.

3. AbMingigkeit des Siiurebildungsmaximums yon physiologischen und pathologischen Faktoren.

a) Nach R a n k e sell das Si~urebildungsmaximum bei le i s tungsf i~higen Muskeln einen hSheren Grad erreichen, als bei minder leistungsfiihigen.

Die bisher vorliegenden exakten Versnehsdaten ge~iigen jcdoeh nieht, um diesen Satz als feststehend zu betrachten. Ich 1) fand bei einer Untersuehungsserie an mensehlichcm Leichen- materiale bei einer Reihe kachek t i s che r I n d i v i d u e n , die nach langer Krankheit zweifellos in ihrem Kr/~ftezustande stark heruntergekommen waren, ein durchaus normales Sgurebildungs- maximum (Diese Zahlen beziehen sich auf Koehextrakte):

19j/~hr. gesunder SelbstmSrder S~urebiIdungsmaximum 0,45 o/o. 48j~hr. Arbeiter, Todesfgll infolge Sch~delbruches ,, 0,36 °/o 56j~hr. Frau, Todesursache: Anaemia gravis ,, 0,40 °/o 41 j~hr. Mann, ,, Lungentuberkulose ,, 0,40 o/o 40j/~hr. Mann . . . . . . . 0,49 °/o 35j~hr. F~au, ,, Coma diabetieum ,, 0,32 °/o 59]/~hr. Mann . . . . . . . 0,49 °/o 76jii~hr. Mann, ,, Coma diabeticum und Gangr~n

eines Unterschenkels ,, 0,32 °/o 30j~hr. Mann, ,, Coma diabeticum ,, 0,34 °[o.

Richtig aUerdings ist es, dass ieh bei einigen andern, im kaehektischen Zustande gestor- benen Individuen Werte gefunden habe, die tier unter der Norm liegen: 50j~,hr. Mann, Todesursache: Myelitis transversa mit hoeh-

gradiger Muskelatrophie S/~urebildungsmaximum 0,18 °/0 18j/~hr. M/~tchen, ,, Coma diabeticum ,, 0,17 °/o 63j~hr. Mann . . . . . . . 0,200/0 50j/~hr. Frau . . . . ; ,, 0,11 O/o

Welche Faktoren hier als ausschlaggebend zu gelten haben, miissen erst weitere Unter- suchungen lehren.

x) O. v. F i i r th , ~ber die Beziehungen der Milehs/~ure zum Kohlehydratstoffweehsel IIL Biochem. Zeitschr. 69. 209--212. (1915).

25*

O t t o y o n F i i r t h ,

b) Bei FrSschen fanden F l e t c h e r und H o p k i n s (1907) das Si~urebildungsmaximum abhangig yon der J a h r e s ze i t :

Saurebfldungsmaximum $[ (lstfindiges Erhitzen auf 40 °)

|

I

im Marz 0,88°/o Zinklactat ,, Mai 0,42°/o ,, ,, Oktober 0,54°/o ,, ,, November 0,51% ,, ,, Dezember 0,520/0 ,,

Es finder sich ierner eine Angabe bei P e c h s t e i n (1914), derzufolge frisch gefangene SommerfrOsche durchschnittlich hShere S~urewerte (durch Warmestarre bei 40--45 ° herbeigefiihrt) zeigen, als" hungernde WinterfrOsche.

c) Ein wesentlicher Unterschied in bezug auf das Siiurebildungsmaximum scheint zwisehen r o t e n und we i s s e n Muskeln zu bestehen. F l e t c h e r verglich bei Fr5sehen das Saurebildungsvermogoh des roten Soleus mit dem weissen Gastroknemius und land z. B. im roten Muskel nach 81/4 St. bei 880 0,22°/o, im weissen 0,44°/o Zinklactat

. . . . . . 5a/a . . . . 880 0,83°/o . . . . . 0,46°/o ,, Dabei ist es beachtenswert, dass zwar die roten Muskeln welt weniger

Milchsaure bilden, dass dagegen die Starre-Verkfirzung des roten Muskels eine erheblich grSssere und sehnellere istX). Bereits frtiher hatte G l e i s s die weissen und roten Anteile der Muskeln verschiedener Saugetiere miteinander in bezug auf ihr SaurebildungsvermSgen (allerdings unter Anwendung einer rohen Methode) verglichen und stets die weissen Muskeln starker sauer gefunden.

d) In bezug auf die Milehsaurebfldung in g l a t t e n M u s k e l n liegen Angaben yon M a r t h a Cohn und R. Meyer (1914) aus E m b d e n s Labora- torium vor, denen zufolge der Presssaft aus Uterusmu~skeln (ira Gegensa~:ze zu demjenigen aus Skelettmuskeln) beim Erwarmen auf 400 nur eine ganz geringfiigige Menge yon Milchsaure entstehen lasst. Die Autoren erblicken darin einen Hinweis darauf, dass die Mi]ehsaurebfldung vielleieht gerade bei den rasch verlaufenden Muskelkontraktionen eine Rolle spiele. Dass ~uch die glatten Muskeln ganz allgemein Milchsaure produzieren, geht aus den Beobachtungen yon L e h m a n n an der Muskularis des S e h w e i n e m a g e n s , aus denjenigen yon S i e g m u n d an der m e n s e h l i c h e n U t e r u s m u s k u - l a t u r intra partum, sowie aus denjenigen yon B e r n s t e i n hervor, der die S c h l i e s s m u s k e l n de r T e i c h m u s e h e l bei ihrer Dauerkontraktion sauer land ~).

1) Im Zusammenhange damit wird man sieh zu vergegenwgrtigen h~ben, dass die sarkoplasmareichen ro t en Muskeln ~ndauerndere und gedehntere Bewegungen vollfiihren, die sarkoplasm~rmeren weissen Muskeln d~gegen flinker ~rbeiten, leichter erregbar sind und bei der Arbeit mehr W~rme produzieren. (Vgl. Lando i s -Rosemnnn , Physiologic 12. Aufl. S. 509).

3) Vgl. 0. N a s s e , H e r m ~ n n s Handb. d. Physiol. 1. 339--340 (1879).

Die Kolloidehemie des l~uskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 389

4. Zeitlicher kblauf der po~tmortalen Milchs~urebildung.

F l e t c h e r und H o p k i n s (1907, 1911) haben durch ihre wichtigen Unter- suchungen die Tatsache sichergestellt, dass nicht nut hShere W i~r me gr a d e, sowie Gif te der verschiedensten Art (wie A]kohol, Chloroform), sondern :auch m e c h a n i s c h e Li~sionen eine rapide Milchsiiurebildung auslSsen. Werden daher Muskeln ohne Anwendung besonderer Vorsichten abpri~pariert und zerkleinert, so erhitlt man ein nichts weniger als zutreffendes Bild des Milch- stturegehaltes des i n t a k t e n Muskels und alle Angaben ttlterer Autoren fiber diesen Gegenstand erscheinen als durehaus irrig. Nur bei Anwendung ganz besonderer Kautelen (z. B. Besehr~tnkung der mechanisehen L~sionen auf ein Minimum, Ktihlung mit fltissiger Luft, Extraktion mit eiskaltem Alkohol u. dg!: ) gelingt es, diese Fehlerquelle (ngmlich die Milchsgurebildung im Verlaufe der ManipuIationen) auf ein Minimum einzusehrttnken. Unter Umstttnden fanden sich so in ruhenden, frischen Frosehmuskeln nut 0,015o/o /vlilchsgure.

So fanden z. B. F l e t c h e r und H o p k i n s in frischen Froschmuskeln bei besonders vor- siehtiger Manipulation nur 0,04 O/o Zinklaetat 1), bei direkter Bestimmung ohne besondere Vor- sichtsmassregeln 0,22 °/o; nach 1 Stunde (W~sserstoffatmosphgre) bereits 0,33 O/o, nach 31/2 Stunden 0,47 O/o, naeh 8 Stunden 0,51 °/o , nach 20 Stunden 0,54 °/o. ~ Bei einem anderen Ver- suehe fand sieh in Froschmuskeln 11/2 Stunden p. m. bei Extrakt ion mit eiskaltem Alkohol 0,06 °/o Zinklaktat; eine Parallelprobe, bei Zimmertemperatur verarbeitet, ergab dagegen 0,26 O/o.

Die spontane ~,Iilehsi*urebildung erfolgt um so sehneller, je hSher die T e m p e r a t u r ist und endigt angeblich mit dem ErlSsehen der E r r e g b a r k e i t .

So land sieh beispielsweise in frischen Froschmuskeln 0,03 o/o Zinklactat nacb 5 Stunden bei 120 0,06 °/o ,,

,, 21 . . . . . . 0,12 o/o ,, ,, 47 . . . . . . 0,23 o/o ,, ,, 57 . . . . . . 0,2~ °/o ,, ,, 67 . . . . . . 0,48 0/o ,, Erregbarkeit geschwunden ,, 77 . . . . . . 0,48 O/o ,, ,, 1 Stunde ,, 450 0,52°/o ,,

Die Einwirkung yon Chl or of or md i~ m pfe n fShrt eine schnelle Nilehsi~ureent~ekelung herbei, z. B. frische unversehrte Froschmusehkeln 0,02 °/o Zinklactat, nach 4stiindiger Ein- wirkung yon Cl lo~oformdiimpfen 0,44 °/o. EbensolSst z. B. des C o f f e i n (naeh R a n s o m [1911]) oine schnclle Milchsi~urebildung aus.

Ah~fliche Verhi~lt nisse wie fiir Froschmuskeln ergaben sich auch fiir S ~u g e t ie r mu ske ln. So land F l e t c h e r (1911) in frisehen Kaninchenmuskeln, die sogleich mit eiskaltem

Alkohol verrieben worden watch, 0,17 o/o Zinklactat, naeh 21/2 Stunden bei 380 0,28 °/o, nach 10 Stunden bei 380 0,47 °/0. Bei einem anderen Versuche fanden sich in Muskeln, die direkt in kochendes Wasser geworfen worden waren, 0,25 o/o, nach 7 Stunden in chloroformhaltiger RingerlSsung d~gegen 0,54 °/o. Bei einem anderen Versuehe wiederum fanden sich in frischen Muskeln 0,30 o/o Zinklactat, nach 1/2 Stunde bei 390 0,57 °/o, nach 11/~ Stunden bei 390 0,64 °/o n~eh 4 Stunden 0,67 o/o und nach 11 Stunden ebenf~lls 0,67 °/o usw.

1) Die Angaben yon F l e t c h e r und H o p k i n s beziehen sich auf wasserfreies Zinklactat. ])as Zinksalz der Milchsiiure (CaH~O2)~Zn q- 3 H~O verliert sein Krystallwasser bei 110% Das wasseffreie Salz enthi~lt 27,8 °/o Zn. Um die Werte der englischen Autoren auf freie Milchsiiure umzurechnen, hat man dieselben also etv¢~ um 1/a zu vermindern.


HSchst interessant is~ der Einf]uss, welchen die Gegenwart einer S a u e r- s toff-Atmosphare auf die postmortale Milchsaurebildung ausiibt. F l e t c h e r und H o p k i n s haben beobachtet, dass die Milchs~iure bei reichlicher Zufuhr yon Sauerstoff aus dem Muskel versehwinde~, um bei Sauerstoffabschluss neuerlich zum Vorscheine zu kommen, und zwar kann dieses V e r s c h w i n d e n de r Mi lchs i iu re bei S a u e r s t o f f z u f u h r u n d ih r n e u e r l i c h e s Auf - t r e t e n bei S a u e r s t o f f a b s c h l u s s merkwiirdigerweise mehrmals hintereinander wiederholt werden, ohne dass sich das schliesslieh erreichte Siiure- bildungsmaximum iindert. Vorbedingung ffir dieses Verschwinden der Milch- saure in einer Sauerstoffatmosphare ist jedoch die Erhaltung der normalen Muskelstruktur; nach groben mechanische n Misshandlungen ist dieser Effekt nicht mehr wahrnehmbar. Das Wesen dieser Erscheinung, auf die wir noch wiederholt zuriickzukommen Gelegenheit haben werden, ist allerdings noch vSllig unaufgekl~rt. Doch kann es sehr wohl sein, dass gerade hier der Aus- gangspunkt liegt, yon dem au~ man der Erklarung der bedeutungsvollen Rolle, welche die Milchsaure bei der Muskeltatigkeit spielt, naher kommen kSnnte.

B. Milchs~urebildung bei der Muskelarbeit.

Bekanntlich hat D u B o is- i t ey m o n d (ausgehend yon einer Beobachtung yon B e r z e l i u s , der auffallend grosse Mengen yon Milchs~ure in den Muskeln gehetzten Wildes gefunden hatte) die Entdeckung gemacht, dass die neutrale oder schwaeh alkalische Reakt.ion des ruhenden Muskets bei der Tiitigkeit desselbe~ einer sauren Reaktion Platz maeht. Dass dabei eine Mflehsaure- bildung das Wesentliche sei, ist zwar mehrfach yon Autoren bezweiielt worden ( A s t a s e h e w s k y , W a r r e n , Mona r i , Hef f t e r ) , welche eine Zunahme der Milchsaure im Warmblfitermuskel beim Tetanus bei erhaltener Zirkulation vermisst hatten. Doch ist bereits yon Ma rcuse und W e r t h e r unter RSh- m a n n s Leitung der Beweis einer Milehs~ureneubildung zum mindesten f~ir den arbeitenden Froschmuskel erbracht worden. Auch liegen eine Anzahl Mterer Angaben fiber den Ubergang der Milchsaure in das Blut und den Ham yon Tieren und Menschen nach forcierten Musketleistungen sowie in die Durch- strSmungsflfissigkeit arbeitender Muskeln vor. Es mag gemigen, wenn ieh auf mein Referat fiber die einschlagige Mtere Literatur in den Ergebnissen der Physiologie (~. Jahrg., S. 589--594, 1903) verweise.

Uns interessiert hier speziell die Frage nach dem U m f a n g e der Milch- s~ iu reb i ldung bei der Ermiidung. Vermag der Muskel bei angestrengter Tiitigkeit die g a n z e Sauremenge zu entwickeln, welehe seinem Si iureb i l - d u n g s m a x i m u m beim Absterben entsprieht, oder nur einem Bruehteil dieser S~uremenge ?

Diese Frage ist yon F l e t c h e r und H o p k i n s (]907) damn beantwortet worden, dass bei der direkten Reizung des Froschmuskels nicht mehr als die

Die KoUoidchemie des Muskels u. ihre t3eziehungen zu den Problemen tier Kontrakt ion etc. 391

H a l f t e jenor S~uremengo entsteht, welche bei der W~trmestarre auftritt. So fanden sich in 5 Serion yon Froschmuskoln, die boi 45 o w~rmostarr gewordon waren, 0,51, 0,50, 0,51, 0,52, 0,51 °/o Zinklactat, in ermfideten Frosch- muskeln (Mittel von 16 Sorien) dagegen nur 0,216°/o .

In sohr guter Uboreinstimmung damit hat L a qu e r (1914) in E m b d e ns Laboratorium in Froschmuskoln nach Ermfidung 0,148--0,198°/o MiIohsauro gefundon, wghrend dioselbon boi 2stiindigem Erwgrmen auf 45 o in physiologischer KochsalzlSsung 0,888--0,446°/o Milchsgure zu entwiekeln vermochten.

Eine andore, uns hier wosentlieh interessierendo Ftage ist nun die, ob die Milohsaurenoubildung bei der Muskelarbeit tatsachlich eino S~uorung im strong physikalisch-ehomischen Sinne, d: h. eine S t e i g o r u n g der K o n - z e n t r a t i o n der W a s s e r s t o f f i o n e n im Muskel herbeiffihrt. Es kSnnto ja, wie P e c h s t o i n (1914) mit Reoht hervorhebt, die im Muskel auftrotondo

• Milchs~ure sofort veto A1 k a 1 i des Blutes gebunden odor etwa sofort zu I~i o h 1 e n- sauro v o r b r a n n t , odor etwa aueh zu einer n e u t r a l o n Vors tu fo zurfick- verwandolt werden. Auoh hat Berg (1912) gogonfibor der S~urequellungstheorie der Muskelkontraktion don Einwand erhoben, es sei unwahrseheinlieh, class f re ie Milehs~ure im arbeitenden Muskel uuftrete, da sie vormutlioh yon den P h o s p h a t e n der L y m p h e neutralisiert werdon dfirfte. Er verweist in diesor ttinsicht auf die Untersuchungen H e n d e r s o n s 1) fiber ,,Pufforsub- stanzen", aus denen hervorgeht, dass die Mischung yon Phosphaten und Carbonaten im Bluto und verschiedenen Geweben derart beschaffen ist, dass die Aufrochterhaltung absoluter Neutralit~t selbst gogenfiber dem Neuauf- troten erheblicher S~uremongen gewahrleistet erscheint.

Was lehrt nun in dieser Hinsieht die objoktive oxperimentelle Beobach- tung ?

G a loo t t i hat mit Hilfe yon Gasketten die Wasserstoffionenkonzentra- tion im Sarkoplasma gemessen und eino Zunahme derselben beider Kontrak- tion beobachtet; or deutet dieselbe in dem Sinne eines ~berganges yon H- Ionen aus dem Inneren dor kontraktilen Elemento in das Sarkoplasma.

t~oaf (t913) konnte durch Messung der Potentialdifferenz mit Hflfo yon Kalomolelektroden zoigon, dass bei dor Kontraktion tatsaehlich Wasser- stoffionen froi worden. Auch hat Mines (1913) dementsprechend die Tatsache, dass der Kontraktionseffekt oines Muskels boidor Tetanisierung grSssor ist als der maximalo Effekt bef einmaliger Reizung durch einen Induktionsschlag, aus einer S~ureanh~ufung 'ira Muskel im ersteren Falle erkl~rt.

Umfassende Untersuehungen fiber die Ionenacidit~t des ruhenden und arbeitenden Frosehmuskels sind jedoch neuerdings yon P e c h s t e i n (1914) im Berlinor Kaiser Wilhelms-Institute ffir Arbeitsphysiologie ausgeffihrt wordon.

I) Vgl. Ergebn. d. Physiol. 8. 254 (1909).


Unter Anwendung der l~ethodik you Miehae t i s und K r a m s z t y k ermit tdte nun Pech- s t e i n in ruhenden~ nieht kurarisierten FrosehmuskeIn eine Wasserstoffionenkonzentr~tion vor~ (~Ii = 4.6.10-8; in rubenden kurarisierten Frosehmuskeln ergab sieh ( I t ' ) = 3.6.10-81). Der r uhende Muskel steUt also ein so gut wie neutr~les Medium dar, ebenso wie das Blur ein solches ist (fiir reines Wasser ist (It ') ~ 8.10 -8, ffir defibriniertes S~ugertieblut (H') : 3.10 - s bis 7.10 -8 2). Bei vSlliger E r s c h S p f u n g d u r e h a n g e s t r e n g t e A r b e i t sah P e e h s t e i n einen Anstieg der Wasserstoffionenkonzentration auf ( H ' ) ~ 14.10 -8 . In der Muskulatur eines durch S t r y c h n i n t e t a n u s erschSpften Frosehes betrug tI ' ) nur 7.10--8; bei weiterer E r s e h S p f u n g d u r e h e l e k t r i s e h e Re i zung stieg (H') auf 15.10 - s an. Parallel mit der Erholung nimmt die Ionen~cidit~t wieder ab. Bei den ErschSpfungsversuehen ergab sieh fiir die Ionenacidit~t kein wesentlicher Unterschied, je nachdem ob der Muskel erst l~ngere Zeit mi t schwachen Str6men und ~ann erst mit st~rkeren Schli~gen gereizt worde~.w~r, ob vor der vSlligen ErschSpfung kurze Erholungsp~usen eingeschoben wurden u. dgl. Es w~,re zu erwarten gewesen, dass ein bei e r h a l t e n e r Z i r k u l a t i o n gereizter Muskel weniger sauer werde, als ein solcher, dessen ~irkulation vor der Reizung unterbroehen worden ist. Tatsi~ehlieh fund sich dieser erwartete ~Untersehied abet nieht. Zuweilen fund sieh sogar in dem unter Zirkulation stehenden ~ Beine ein hSherer Acidit~tsgr~d als in dera Kontrollbeine mit unterbrochener Zirkulatiom

Un~ergleiehlich gr5ssere Werte fiir die Ionenaeidit~t des Froschmuskels unter versehiedenen physiologisehen Bedingungen ermittelte P o r e e l l i - T i t o n e (1914) im Laboratorium Gale o t t i s unter Anwendung yon Gaselektroden:

Muskeln in Ruhe . . . . . . . . . . . . . . Muskeln t e t a n i s i e r t b is zu r E r m i i d u n g Muskeln, die mittelst 200 Kontraktionen eine effek-

t i re Arbeit yon 1000 gem verrichtet hutten Muskeln,-die 200 i s o t o n i s e h e Kontraktionen

ausgefiihrt batten (positive Arbeit ~- 800 gem) Muskeln, die 200 isometrisehe Kontraktionen aus-

gefiibrt h~tten (die Verkiirzung des Muskels war verbindert, derart, d~ss die Muskelanstrengung

Konzentration der H-Ionen ausgedriiekt in Gramm. Verh~ltnis zum

Ionen pro Liter Ruhewerte 0,000 000 16 1 0,000 000 61 3,8

0,000 000 98 6

0,000 000 44 2,6

nur eine Vermehrung der Spannung bewirkte) 0,00000089 5,3

Zugunsten der Peehs te inschen Werte sprieht der Umstand, (lass dieselben durehaus innerhalb der Gr(~ssenordnung jener Werte tiegen, welehe Miehae l i s und K r a m s z t y k flit die I0nenaeidit~t versehiedener Warmbliiter-Org~nextrakte ermitt(lt haben. (Diesdben ernfittelten (H) ~ 15.10 - s sis wahrseheinlicben Mittelwert fiir die Reaktion d~ r frischen Gewebss~fte und fanden in postmortal ges~uerten 0rganen etwa eine VeIdopp( lung d ss¢lben.)

D~gegen fanden B 0 t t a z z i u n d Q u a g l i a r i e l l o (1910) in B u e h n e r - P r e s s s ~ f t e n aus l~uskeln hohe Z~hlen fSr die Ionenaeid~t~t (I-I' = 56.10 8 bis 125.10-s); unter Umsti~nden sogar noch hShere ~rerte. D~bei ist aber zu beaehten, d as bei der Bereitung eines solehen PressS~es insbesondere dutch die Verkleinerungsprozrduren eine l~eublldung yon ~¢]~ilchsgure glis ihre~ Muttersubstanz in grossem Umfange ausgelSst wird, derart, d ~ss uns ein aolcher Press- saft:riieht etwa fiber die Verh~ltnisse des ,,nativen Gewebssuftes" zu orientieren vermag.

Sch l iess l l ch h a t in j t i n g s t e r Ze i t J . G o l d b e r g e r (1917) in T a n g l s

L ~ h u r a t o r i u m die J~nderung d e r W a s s e r s t 0 f f i o n e n k o n z e n t r a t i o n des Muske l s

wi~hrend t i e r A r b e i t mi~ Hi l f e y o n G a s e l e k t r o d e n a n M u s k e l b r e i d e r in R i n g e r -

i) In den Tabellen P e e h s t e i n s ist nut der Logarithmenwert P u n t e r Weglassung des negativen Vorzeiehens enthalten und ergeben sich obige Werte durch Umrechnung.

~) Vgl. t tSbe r , Physikalisehe Chemic der Zelle und Gewebe. 3. Aufl. S. 173.

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihxe Beziehungen zu den :Problemen tier Kontraktion ere. 393

seher oder Lockeseher Fltissigkeit suspendiert war, ermitte]t. Der It-Ionen- gehalt im arbeitenden Muskel war in jede m Falle bedeutend griisser als im ruhenden. Die titrierte Aciditi~t (Phenolphthalein!) erwies sieh stets 7--.10- tausendfach hSher als die elektrom~triseh gemessene. Die Z u n a h m e des t t - I ~ n e n g e h a l t e s bei der M u s k e l a r b e i t wird zum grossen Tei le , abe r n i c h t ganz d u t c h P r o d u k t i o n yon KohIensi~ure v e r u r s a c h t .

Die Frage, aus welcher Quelle die Milchs~ture im Muskel stamme, kann nur im Zusammenhange rnit der Frage der Rolle der Milehs~ure im allgemeinen Stoffwechsel erSrtert werden.

C. Ursprung tier Milchs~ture im Muskel.

Die Frage, ob die Milchsi~ure dem K o h l e h y d r a t v o r r a t e des M u s k e l s d i r e k t und u n m i t t e l b a r e n t s t a m m e , ist berei~s yon einigen iilteren Autoren im verneinenden Sinne beantwortet worden.

So fand B 5 h m, die postmortal entstandene Milehsiiure kSnnc nieht dem Glykogen entstammen, da der Glykogengehalt der Muskeln in seinen Ver- suchen fast konstant geblieben war, wi~hrend die Milchsiiure eine Zunahme auf das 2--3fache erfahren hatte. Ferner beobaahtete Demand , dass die Muskeln yon Tauben, welche durch 3tiigigen ttunger ihren Glykogenbestand eingebtisst hatten, nach dem Absterben noch reichlich MiIchsaure zu bildan verm6gen. Asher und J a c k s o n (1901) waren nicht imstande, bei Durch- blutung der hinteren Extremitaten yon Hunden eine Steigerung der Milchsaure- bildung durch Zuckerzusatz zum Blute zu erzielen. Sie neigten daher, ebenso wie einige andere Autoren, der Annahme zu, die Milchsiiure entstamme nicht den Kohlehydraten, sondern ,zerfallendem Eiweiss , und zwar schien die MSglichkeit einer Desamidierung des Alanins den Schliissel zu einer Erkli~- rung dieses Vorganges zu bieten.

Trotzdem hat es H o p p e - S e y l e r s L e h r e yon der E n t s t e h u n g der Milchsi~ure aus K o h l e h y d r a t e n im a n a e r o b e n S t o f f w e c h s e l als Funktion jedes lebenden Protoplasmas unter den Physiologen niemals an Anhitngern gefehlt und heute erseheint diese Lehre, dank einem reichen Baobachtungsmateriale, welches allen Gebieten der Stoffwechselforsehung entnommen ist, so solid begrtindet, dass diesatba dam festen Besitzstande tier Physiologic zugereehnet werden darf 1).

Zun~chst hatten Beobachtungen E m b d e n s ( E m b d e n , K a l b e r l a h und Engel 1912) an Muskelpresssi~ften sowie diejenigen F l e t c h e r s an zerkleinerten Muskeln zu tier Schlussfolgerung geftihrt, dass die postmortale Mileh- si~urebildung weder direkt auf Kosten Yon Kohlehydraten, noah auf Kostan yon Inosit oder Alanin arfolge. E m b d e n hat dann weiterhin die Annahme

1) Vgt. die einschlggige Literatur bei Fii r th : ,,Probleme tier physiol, und p~thol. Chemie, 2. 449[f. (1913}, sowie bei C. N e u b e r g ,,Zuckerumsatz der Zelle", ttandb, d. Biochemie, Er- ggnzungsbd., S. 569--609 (1913}.

39~ Otto yon FOrth,

gemaeht, die Milchsaure entstehe auf Kosten einer unbekannten Vorstufe, des L a e t u c i d o g e n s , deren Zusammenhang mit der ,,Phosphorfleischsaure" S iegf r i eds er vermutete.

Bekanntlich seheinen neuere Forschungen yon L e b e d e w , H a r d e n und Young sowie yon E u l e r u. a. dafiir zu sprechen, dass die in den Hefeg~rungs- gemischen enthaltene P h o s p h o r s a u r e eine wichtige Rolle bei dem G~rungs- vorgange spielt, insoferne sieh dieselbe mit der Hexose zu einem Ester (H ex o s e- phosphor s~ure ) vereinigt, der dann seinerseits erst der fermentativen Spaltung anheimfMlt.

Von diesen Anschauungen ausgehend, ist nun E m b d e n aui Grund seiner '(mit Gr i e sbach und S c h m i t z , Cohn und Meyer , H a g e m a n n und L a q u e r ausgefi~rten) Beobaehtungen an Muskeln und Muskelpresssaften zu der Annahme gelangt, dass die Milehsaure aus einer H e x o s e p h o s p h o r - saure ihren Ursprung nehme. ,,Wir glauben, dass durch die Tatsache, dass der Muskelpresssaft unter gewissen Versuchsbedingungen a q u i m o l e k u l a r e Mengen Mi lchs~ure und P h o s p h o r s a u r e bilddt, im Zusammenhange mit der Tatsaehe, dass t t e x o s e p h o s p h o r s ~ u r e als einzige yon allen unter- suehten Substanzen den Umfang der Milehs~,ure- und Phosphors~urebildung Steigert, es ausserst wahrseheinlieh wlrd, dass auch das L a c t a e i d o g e n Ms eine K o h l e h y d r a t p h o s p h o r s a u r e anzusehen ist oder doch in seinem Molek(fle einen K o h l . e h y d r a t - P h o s p h o r s ~ l u r e - K o m p l e x enthalt . . . . Die gesehilderten Versuche sprech~n daffir, dass der Kohlehydratabbau im Muskel, ebenso wie derjenige durch Here beginnt mit einer synthetischen Antagerung des Kohlehydrates an Phosphors~ure oder doeh an einen phosphor- saurehaltigen organischen Komplex."

Nun hat freilieh E m b d e n bei manehen seiner Versuehe ein paralleles Auftreten yon Mfichsaure und Phosphors~ure vermisst. Die Presssafte yon glatten und yon Fischmuskeln zeigten ein yon S~ugetiermuskeln abweiehendes Verhalten (Cohn und Meyer, H a g e m a n n 1914). Dutch Muskeltatigkeit wird in Frosehmuskeln zwar eine starke Milehs~urebildung, jedoch keine entspreehende Phosphorsaureneubildung hervorgerufen, dagegen ist bei der Warmestarre meist das Auftreten yon Phosphors~ure naehweisbar (Laquer 1914).

Wird Muskelpresssaft enteiweisst, mit Baryt gefallt und die Fallung mit Sehwefels~ure zerlegt, so kann man das La .c tac idogen mit Bleiaeetat, bzw. mit Bleiessig und Ammoniak ausfallen ( E m b d e n und L a q u e r 1914). Man erhMt so schliesslieh allerdings zuweilen LaetaeidogenlSsungen, welehe Milchsiiure ohne eine entsprechende Menge Phosphors~ure freimaehen kSnnen. E m b d e n deuiet dies aber in dem Sinne, dass die Phosl)horsaure im Laet- acidogen ausser an Kohlehydrat noeh an einen anderen Komplex (Nukleins~iure ?) gebunden sei. Ein Zerfall des Laetaeidogens kSnnte also vielleieht unter gewissen Umst~nden aueh in anderer giehtung als in der typisehen, verlaufen.


Es scheint E m b d e n neuerdings gelungen zu sein, aus Muskeln ein Osazon der H e x a s e p h o s p h o r s ~ u r e zu gewinnen. Er hat gemeinsam mit L a q u e r (1916). aus der Lactacidogenfraktion ein Osazon erhalten, welches sieh in bezug auf Elementaranalyse, Schmelzpnnkt ~md spezifisehe Drehung mit einem Osazon identisch erwies, das L e b e d e w afls der bei der tIefegSrung auftretenden Hexosephosphorsi~ure dargestellt hatte.

Die sorg4~ltigsten Untersuehungen fiber die Beziehungen zwischen Mi lchs i~ureneub i ldung und K o h l e h y d r a t s c h w u n d rilhren yon Pa ' rnas und W a g n e r her. (Dabei wurde der Gesamtkohlehydratbestand des Frosch- muskels naeh Inversion dureh Salzsiture dureh Zuekerbestimmung nach B e r t r a n d ermittelt.) Natfirliehe Starre, Chloroform- und Wi~rmestarre bewirken Milehs~urebildung (ira Mittel 0,41%) bei gleichzeitigem Kohle- hydratsehwunde (0,aS7%). Ausgiebige meehanisehe Verletzungen des Muskels bedingten eine Bildung yon 0,18°/o Milehsgure. In der Folge kam es in den zerkleinerten Muskeln nut noch zu einer unwesentliehen Milehs~ureproduktion, wogegen der Kohlehydratsehwund ein betriiehtlieher war und etwa der Ge- samtmenge der Mitchsi~ure entspraeh. Weiters ergab es sieh, dass der Kohle- hydratvorrat des isolierten Muskels, weleher wi~hrend der anaeroben Reizung um einen der gebildeten Milehsi~ure iiquivalenten Betrag abgenommen hatte, wi~hrend der Erholung in Sauerstoff keine ~ d e r u n g erfuhr.

Aus der Gesamtheit seiner Beobachtungen folgert P a r n a s (1915), es sei wahrscheinlieh, dass eine Z w i s c h e n s t u f e zwisehen K o h l e h y d r a t und Milchsi~ure ex i s t i e r e , in welehe das Kohlehydrat anaerob tibergefilhrt wird. Der Annahme gegenilber, dass das Laetaeidogen eine H e x o s e p h o s - phorsi~ure sei, verh~It sich P a r n a s jedoeh skeptisch. ,,Mir seheint das reiche Material", sagt P a r n a s , ,,welches E m b d e n und seine Mitarbeiter zu dieser Frage angesammelt haben; gerade zu zeigen, wie unabhi~ngig voneinander Milchsiiure und Phosphorsi~urebildung im Muskelpresssaft sin& Ein Zusammenhang zweier Prozesse in einem so wenig definierten System wie der Presssaft, ist nieht erwiesen, wenn man nur unter bestimmten Be- dingungen, welehe die kfinstliehe Hemmung des einen Vorganges enthalten, eine Aquivalenz der gebildeten KSrper erzielen k a n n . . . Ich m~Sehte die Frage der Phosphorsi~ure im Chemismus des Muskels Ms ganz often ansehen."

I I I . D i e E i n w i r k u n g d e r M i l c h s i i u r e a u f d i e M u s k e l k o l l o i d e .

A. Al lgemeine Charakter is t ik der S i iurewirkung auf Eiwe!ssstoffe .

Die Forschungsarbeit der letzten Jahre hat, namentlich dank den er- folgreichen Arbeiten Pau l i s und seiner Schiller, zu einer wesentlichen Um- gestaltung und Erweiterung unserer Anschauungen fiber das Wesen der Saure- einwirkung auf Eiweissstoffe geffihrt. Nun steht ja die Einwirkung der Milch-

396 O t t o won F f i r t h ,

saure auf die Muskelproteine gewissermassen im Mittelpunkte der uns hier beschaftigenden physiologischen Probteme. Eine dem gegenw~irtigen Stande des Wissens rechnungtragende Behandlung der einsehl~gigen Fragestellungen setzt aber voraus, dass wir uns fiber das Wesen der Saurewirkung auf Eiweiss- stoffe im allgemeinen klar werden. Ieh mSchte daher zun~chst, indem ieh im wesentlichen den Gedankeng~ngen P a u l i s 1) folge, versuchen, in aller Kfirze hier eine allgemeine Charakteristik der S~urewirkung auf Eiweiss- stoffe zu geben und halte dies um so mehr ffir geboten, als ieh den Eindruck habe, dass das auf diesem Gebiete der, physiologischen Chemie neu Erworbene noch nieht Gemeingut der Physiologen geworden ist.

Nur so kann eine feste Basis gev~nnen werden, um die uns bier speziell interessierenden Fragen der Muskelphysiologie in ]ogischer und systematischer Weise zu erSrtern.

a) Neutrales und ionisiertes Eiweiss. Wird Blutserum einer andauernden Dialyse unterworfen, so besteht die dabei resultierende EiweisslOsung ihrer Hauptmenge nach aus n e u t r a l e n Te i l c hen . Solche L5sungen enthalten nur eine minimale Menge n e g a t i v elektriseh geladener Eiweissteflchen (L a n d- S t e ine r and Pau]i) . Das Eiweiss verhMt sieh dabei wie eine sehr schwache

+

S~ure Eiw. C O 0 u H . Ffigt man allmahlieh eine starke Saure (z. B. HC1) hinzu, so wird durch die zugeffigten H-Ionen die Ionisation erst allmahlich zurfickgedrangt, bis der is o e I e k t r is c h e P u n k t erreicht ist, dem ein Maximum der Hitze- und Alkoholf~llbarkeit und ein Minimum der Viskosit~t und des 0smotischen Druckes entsprieht. Setzt man nun aber noch mehr Salzs~iure

+

hinzu, so reagiert das Eiweiss als Base Eiw. NH~.HuC1 and erhalt eine positive Ladung, was an seiner Wanderung zur Kathode kenntlich ist.

, , I on i sches E iwe i s s ist gegenfiber dem neutralen", sagt P a u l i (1912), ,,durch einen gewaltigen A n s t i e g der Q u e l h n g ode r H y d r a t a t i o n se ine r ' T e i l e h e n ausgezeiehnet. Eine soIche Hydratation der Teflchen 6rklart uns die Unwirksamkeit dehydrlerender Massnahmen, also, im Vereine mit den elektrostatisehen Wirkungen der Ladung, das AusbMben yon Alkohol- fMlung und Hitzegerinnung und ebenso die Vermehrung der Z~higkeit und die fSrmliehe Aufquelhmg der LSsung im Osmometer, welehe die Bildung geladener Proteinteilchen begteitet. Diese starke Hydratation der Eiweissteilehen ist keine Annahme ad hoe. Eine solehe Hydratation ist langst bekannt bei S al z- i o n e n m i t s e h w a e h e r H a f t i n t e n s i v i t g t i h r e r e l e k t r i s e h e n L a d u n g (Abbegg und Bodli~nder) , wie sie aueh bei den Eiweissionen ihrem ganzen Verhalten nach vorausgesetzt werden darf. Solehe sehwaehe Ionen werden

~) Vgl. die zusammenfassende Darstellung yon W. P ~ u l i : ,,Die kolloiden Zustands~nde- • " " r " rungen der Elwelsskorpe , in den Fortschritten d. naturw. Forschung, her~usgegeb .yon E. Ab-

d e r h M f l e n , 4, 223--272 (1912).


dutch Anlagerung neutraler Komplexe, win der Wassermolekfile ihr ¥ohmen vergrSssern, weft ihre Ladung infolge der geringeren elektrischen Dichte dann leichter festgehalten werden kann. Jede Rfiekbildung der Eiweissionen zu Neutralteilchen wird wiederum mit einer Dehydratation, also Abnahme der Reibung and des osmotischen Druekes und mit Wiederkoagutierbarkeit einhergehen."

Die S a u r e b i n d u n g an ELveiss kann mit Hilfe yon Leitf~higkeits- bestimmungen dutch eine Abnahme der gutleitenden Ionen direkt naehgewiesen werden (SjSquist) . Ceteris paribus ergibt sieh ifir sehwache S~uren ein~ erhebliehe Mehrbindung an das Protein im Vergleiche mit starken S~uren bei derselben Wasserstoffionenkonzentration (Paul i und H i r s c h f e l d 1914).

Ffir die F a l l u n g yon Eiweiss d u r e h k o n z e n t r i e r t e S~uren ist neben der Zurfiekdr~ngung der Eiweissionisation (s. u.) aueh der Verlust :des lyophilen Charakters ( D e n a t u r i e r u n g ) bestimmend. Jedenfalls haben abet P aul i und W a g n e r einen Parallelismus zwischen S~uref~llbarkeit and Neutralteilchenbfldung gefunden.

b) ¥iskosit~t, Die Z~higkeit einer EiweisslSsung steigt bei Zusatz yon Salzsaure erst zu einem hohen Maxi mum an und faUt d~nn bei fortsehreitendem S~urezusatze winder ab. Ein derartiger Anstieg der Viskosit/it infolge S/iurezusatzes ist yon Laque r u n d S aku r am Kasein, yon Hardy am Globulin, yon Pau l i und H a n d o v s k y am Serumalbumin und yon P. v. Sehr5- der an GelatinelSsungen studiert worden. Die Erkl~rung fiir das Maximum tier Reibungskurve ergibt sieh folgendermassen: Bei Saurezusatz entsteht zun~ehst ein Eiweisssalz: Eiw. NtI~

+ -k HCI ~__ Eiw. NH2.H--C1. Bei Meh~zusatz ~on S~ure wird zunaehst nach dem Massen- wirkungsgesetze die Zahl der Eiweissionen vermehrt, derart, dass fast nurmehr solche neben Chlorionen vorhanden sind. Dieser Zustand entsprieht dem Reibungsmaximum. Wird jetzt abet noch mehr Salzs~ure zugesetzt, so gesehieht dasselbe, was geschieht, wenn man etwa Salz- s~ure zu einer KochsalzlSsung hinzufiigt: das gemeinsame Cl-Ion d r ~ n g t die I o n i s a t i o n zurfiek und die Fotge ist nine Vermehrung der neutralen Teilchen.

In bezug auf den Verlauf der Reibungskurven verhalten sieh allerdings ve r seh iedene Sguren reeht verschieden und erscheint dieses Verhalten nicht etwa ausschliesslich durch die St~rke der S~uren bestimrat. So zeigt die Oxals~ure ein Maximum, nieht abet die sehr starke Triehloressigs~ure und Schwefels~ure, welehe iiberh~upt nut relativ wenig Eiweissionen (neben vielen Neutralteilchen) bilden. DaMs wir bei der schwachen Essigs~ure ein Maximum vermissen, ist nieht weiter 5berrasehend.

c) Alkoholl~illbarkeit. Dem Reibungsmaximum (Maximum der Ionisation) entspricht (naeh den yon Schorr [1911]) im Luboratorium Pau l i s ausgefiihrten Untersuehungen) stets ein Minimum der Alkoholf~Ilbarkeit. So sind die dutch Salzs~ure oder Monoehloressigs~ure stark ionisierten EiweisslSsungen dutch Alkohol viel sehwerer fiillbar, als die an neutralen Kom- plexen reiehen Eiweisssalze der Sehwefels~ure oder Triehloressigs~ure. ,,Eiweiss gewinnt seine bei anf~ngliehem S~urezusatz verlorene Atkoholf~tlbarkeit in hSheren Konzentrationen desselben Zusatzes wieder. Die Alkoholfiillbarkeit geht dutch ein ]~iinimum. Im Gegensatze zu diesem mit s t a rken S~uren erhaltenen Resultate stehen die Befunde mit schw~chen S~uren (Typus EssigsEure): Es kehrt die Alkoholf£11barkeit selbst in den hSehsten verwendeten Kon- zentrationen (2,5) nicht mehv wiede~."

d) I)~ehungsverm~igen. Die optische Drehung ist nach P a u l i und Samec (1910) beim ionisehen Eiweiss weir hSher, ~ls beim neutralen Eiweiss. ,,Wit h~ben", sagen die Genannten, ,,mittelst der polarimetrisehen )Iessung ffir die Kombination "con Eiweiss mit verschiedenen


SKuren Kurven erhalten, welehe alle charakteristischen Eigentfimliehkeiten der Reibungskurven getreu wiedergeben. S~uren wirken in derselben Art auf die Drehung wie auf die Reibung yon Eiweissk6rpern . . . . ~bersehuss yon S~ure ~irkt in t~ralleler Weise auf den Gang der Drehung wie der Reibung dutch die Zurfickdr~ngung der Eiweissionisation~ Salzzusatz und zwar sehon in n/10oo Konzentrationen ffihrt dutch Bildung yon I~eutralteilchen zu einem Absinken des DrehungsvermSgens."

e) 0smotiseher Druek. Der osmotische Druck yon EiweisslSsungen kann mit Hilfe won Celloidinmembranen im 0smometer direkt gemessen werden (Lillie 1907). I)urch Zusatz yon N i c h t e l e k t r o l y t e n (z. B. Zueker, Glyzerin, Harnstoff) wird der osmotisehe Druek nieht ver~ndert. ])agegen bewlrkt S~urezusa tz einen m~i~htigen Druekanstieg im Osmometer. Es ergab sich ffir

HC1 0 n/~ooo n/looo n/eoo nhoo ein Hg-Druek 8 12 26 35 39

Pau l i und H a n d o v s k y haben gezeigt, dass auch dabei die Bildung yon ionisiertem ]~iweiss das Wesentliehe ist, Naeh Pau l i und Samec sind die Kurven der SteighShen im Osmo- meter ein Abbild der Reibungskurven.

f) Einwlrkung yon Neu~alsalzen auI Siiureeiweiss. Dutch Zugabe relativ kleiner Mengen yon Neutralsalzen zu S~ureciweiss kommt es zu einer D e h y d r a t a t i o n der Eiweissteilehen: Die Reibung, ebenso wie der osmotisehe Druck sinken ab; die verlorengegangene F~llbarkeit dutch Hitze und Alkoh~l wird restituiert. Schon n/10000 Salz k~nn eine merkliche Abnahme der Viskosit~t einer sauren EiweisslSsung bew~rken, w~hrend Zusatz yon Niehtelektrolyten ohne Effekt ist. Offenbar handelt es sich um additive Ionenwirkungen. Zwisehen der Wirk~ samkeit versehiedener Meta l l i onen seheint kein so wesentlieher Unterschied zu bestehen, ~de zwischen den An ionen 1). Doch sind die Schwermet~lle den alkalischen Erden und diese wieder den Alkalimetallen fibe~legen (Lillie 1907, M. H. F i scher 1910). Die Hitzegerin- hung einer I 0/oigen Serumalbuminl5sung wird dutch 0,005 n/HC1 vollkommen aufgehoben; es geniigen Mengen yon 0,02 n KC1 oder 0,003 n K~SO 4 zur Wiederherstellung der Hitzegerinnung. Eiweiss wird in saurer LSsung durch gewisse Neutralsalze dot AlkMimetalle schon bei Zimmer- temperatur gef~llt (Posternak) . Die F~llung ist, im Gegensatze zu anderen Neutralsalzf~llungen, durch Verdiinnen der Salze nieht reversibel. Der Unterschied zwischen der W i r k u n g bei hohen und n i e d e r e n T e m p e r a t u r e n seheint nur ein gradueller zu sein. Wird z. B. salzfrei dialysiertes Rindersorum mit D,01 n HC1 versetzt, so bleibt diese Mischung beim Kochen vi~llig klar. ]~iig~ man noeh 0,01 n KC]NS hinzu, so gesteht die Flfissigkeit nach 24 Stunden bei Zimmor- temperatur zu einer Gallerto; helm Koehen wird sic jedoch sogleieh milebig triibe (Paul i 1907).

Was nun das Wesen derartiger Erseheinungen betrifft, ist die A b n a h m e ion ischer ]~iweiss te i lchen bei Salzzugabe zu S~ureeiweiss dureh Leitf~higkeitsbestimmung sowie durch ]Elektrophorese nachgewiesen worden (Hardy und Wood).

Pau l i deutet den Vorgang nach dem Schema: +

. R j N H ~ . H--C1 ~ N H s • H~C1 -}- KCI ----- R \ + -~ HCI

~COOH \ C 0 0 - - K

Dabei findet also angeblieh ein Platztauseh zwischen dem K des KC1 und dem H yon Eiweisscarboxylen st~tt, wobei es, wie P a u l i (1912) meinL einerseits zu einer S~uerung in der LSsung und andererseits zu einer l~eutralteilbitdung dutch Gegenwirkung des positiven Metall- und negativem Sgureions am Eiweissmolekfil kommen wird. Eine solehe Sguerung dutch Salz-

1) Die bekannten Hof me i s t e r schen Re ihen kommcn auch hier wieder zum Vorscheine. Naeh Pau l i und Fa l ek stimmt die dehydratisierende Wirkung auf S~uregelatine mit der Reihen- folge fiberein, in der die Anionen die Hitzegerinnung yon S~ureeiweiss fSrdern: Acetat, Fluorid, Chlorid, Bromid, Chlorat, Nitrat, Jodid, Sulfocyanid, Triehloracetat, Sulfat (wobei das Aeet~t, die schw~chste Wirkung entfaltet). - - Die Reihenfolge der A~/onen wird jedoch yon ~erschiedenen Autoren nieht ganz iibereinstimmend angegeben.

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre ]~eziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 399

zusaSz hubert H a r d y am Globulin und P a u l i und H a n d o v s k y am Albumin mittelst passender Indikatoren tats/ichlich gefunden, doeh bedarf diese Beobachtung noeh elner genaueren Pr'~ifung. Man wird es also vorl~ufig dahingestellt sein lassen, ob obiges Reak$ionsschema wirklich das eigentliche Wesen des fraglichen Vorganges in zutreffender Weise charakterisiert.

g) SKurequellung der Gallerten. Ffir die uns b ie r in e r s t e r L i n i e i n t e r e s s i e r e n d e n p h y s i o l o g i s c h e n P r o b l e m e war die E n t d e c k u n g K a r l Sp i r e s (1904), d e r z u f o l g e die Q u e l l u n g yo n L e i m g a ] l e r t e n d u r c h d i e G e g e n w a r t m i n i m a l e r S a u r e m e n g e n e ine g e w a l t i g e S t e i g e r u n g e r f a h r t , von f u n d a m e n t a l e r B e d e u t u n g . S p i r e fund, dass 1 Tell Leim bei Quellung in reinem Wasser 1,97 Teile Wasser, in n/5oo tIC1 dagegen 8,49 Teile und in n/20o HC1 gar 5,45 Teile Wasser aufnimm%.

Was das W e se n des Q u e l l u n g s v o r g a n g e s im allgemeinen betrifft, sei in aller Kfirze daran erinnert, dass Gelatine Wasser unter W ~ r m e e n t - w i c k e l u n g 1) adsorbiert und dabei e~nen g r o s s e n D r u c k auszufiben ~ermag. Je grSsser die bereits aufgenommene Wassermenge ist, desto mehr n immt die Affinit~t der Gelatine ffir das Wasser ab. Es handelt sieh um einen reversiblen Vorgang und kann das Wasser aus einer vollst~ndig gequollenen Gallerte nicht nur durch Verdunsten im Vakuum entfernt, sondenl auch durch mechanischen Druck teilweise entfernt werden. In kaltem Wasser geht die Quellung nieht in infinitum vor sich, sondern nur bis zu einem Maximum, das dem Gleichgewichtszustande zwischen der Affinitat der Gallerte ffir das Wasser und den e]astischen Kohasionskraften entspricht. In heissem Wasser wird allerdings z. B. Gelatine einer volls%~ndigen AuflSsung a~heimfallen (vgl. P r o c t e r 1910).

Fiir die S ~ u r e q u e l l u n g der Gallerten erscheint auch wiederum der Vorgang der H y d r a t a t i o n der E i w e i s s t e i l c h e n massgebend. ,,Es gilt auch bier der Satz", sagt P a u l i (1912), ,,dass die Umwandlung yon neutralen in ionische Teflchen mit einer gewaltigeD Hydratation oder Quellungsver- mehrung der Gelatine einhergeht. Sehon der Umstand, dass alle am ionischen Eiweiss aufgefundenen Xnderungen, wie Viskositgtsanstieg, Hemmung der Koagulierbarkeit durch Hitze und Alkohol auch am Leim zu linden sind und dass der l~bergang veto Sol zum Gel ein stetiger ist, spricht ffir ein veto Sol nicht verschiedenes Verhalten der ionischen Leimgallerten. S p i r e und W. O s t w a l d konnten schon vor lgngerer Zeit tatsachlich einen mgchtigen Quellungsanstieg yon Leimgallerten dutch kleine Mengen S~ure and Alkali nachweisen und R. Ch ia r i fund kfirzlich eine hochgradige Empfindlichkeit besonders sorgfaltig gereinigter Gelatine selbst gegen minimale Spuren Sgure . . .

1) Die W ~ r m e e n t w i c k e l u n g bei der Quellung yon Kolloiden is~ zuerst yon W i e d e - m a n n und L i idek ing (1885) gemessen worden. Nach R o s e n b o h m (1914) kann die Quellung yon Gelatine in zwei Vorg'ange zerlegt werden. Zun~chst erfolgt eine geringe Wasseraufnahme unter starker W~rmetSnung. Daran sehliesst sich die eigentliche Quellung, fi~r die eine seh* grosse Wasseraufnahme ohne merkliche W~rmeentwickelung charakteristisch ist.

400 O t t o y o n F i i r ~ h ,

Es gelang selbst den Kohlensauregehalt des destillierten Wassers dutch Steige- rung de s Quellungsgrades einer bereits in reinstem sog. Leitfiihigkeitswasser gequollenen Gelatine nachzuweisen."

Die Quellung einer Gallerte geht mR einem gewaRigen Anstiege des Druckes einher. Dieser ist fiir eine 25°/oige Gelatine auf 1250 Atmosph~iren berechnet worden. P a u l i 1) entwickelt die Vorstellung, dass bei der S~iure: quellung einer Gallerte zu jedem einzelnen Eiweission eine Anzah l Siiure- ion e n gehSren, die daran durch elektrostatische I4riifte festgehalten werden. Das kolloide Eiweission macht die daran anhangenden Saureionen membran- undurchg~ingig, derart, dass sie sich am osmotischen Drueke mitbeteiligten. So wtirde es verstiindlich, wie schon in geringen Siiurekonzentrationen eine m~chtige Quellung unter Bildung hydratisierter Ionen und unter Steigerung des osmotischen Druckes sich vollziehen kSnne.

Die d e h y d r i e r e n d e W i r k u n g der N e u t r a t s a l z e ist vielfach studiert worden. Es kehren hier im wesentlichen dieselben Verhiiltnisse wieder, wie bei SiiureeiweisslSsungen (Lil l ie , M. tI. F i s c h e r , P a u l i und t t a n d o v s k y , P r o c t e r u. a.). In Gelatine, die dureh starke Saute zu r Quellung gebracht worden ist, kann durch Neutralsalzzusatz die Dehydratation unter Umstiinden so welt gehcn, dass die Gelatine das Aussehen einer festen, hornartigen Masse annimmt (P roc t e r 1910).

Die Bildung elektrisch neutraler dehydrierter Teilchen in Si~uregelatine kann (nach P a u l i und H a n d o v s k y ) am Wiederauftreten der Alkoholf i i l l - b a r k e i t erkannt werden. So gibt 31/9°/o Gelatine mit tIC1 0,02 n bei Alkohol- zusatz eine klare Mischung, bei Gcgenwart yon 0,3 n KNOa jedoch eine faserige Ausflockung.

Sehwache Sauren werden (bei demselben H-Ionengehalte) yon Eiweiss- gallerten starker gebunden, als starke (Ch[ari 1911, Paul i mud H i r s e h f e l d 1914). Bei starken Siiuren, welche einen Farbenumschlag des Methylorange schon in ganz geringen Konzentrationen bewirken, kann bei passend gewi~hlten Versuchsbedingungen die I o n i s a t i o n der yon Gelatine adsorbierten Siiure so betriichtlich herabgesetzt werden, dass die Fiirbung yon Methylorange nicht mehr beeinflusst wird (P roc t e r 1910).

B. Die Bildung von S~iureproteinen innerhalb des Muskelgewebes.

a) Stiuref~illung der MuskeleiweisskSrper. Die beiden im Muske]plasma enthaltenen EiweisskSrper, das Myosin und Myogen, werden~von S£uren gefallt. Die Niederschl~ge sind im l~berschusse der Siiure leicht und vollstandig 15slieh, und zwar unter Umwandlung in Acidalbumin (Syntonin).

1) P a u l i , Kolloidchemie der Muskelkontrak~ion. S. 15 (1912).


Ich fand seinerzeit, dass reine durch Dialyse sa lz f re i dargestellte Myogen!Ssungen durch Essigs~ure weder getrt~bt, noch gef~llt werden; erst auf Zusatz einer sehr geringen Menge irgend einer NeutralsalzlSsung erfolgt ein Niederschlag.

Bel Serienversuchen beobachtete ieh, dass in einer koehsalzhaltigen MyogenlSsung die Fi~llung bereits bei einer Essigs~urekonzentration yon 0,3°/oo begann und bereits bei 0,60/oo vo]lendet war. Sehon bei 0,70/oo begann die WiederauflSsung des Niedersehlags unter Bildung yon Acidalbumin und bei 0,95% 0 war die ganze Fallung wieder in L6sung gegangen. Noch leiehter als durch Essigsaure erfolgt die Acidalbuminbildung durch Mineral- s~uren 1).

Bereits Mteren Autoren war es aufgefallen, dass die MuskeleiweisskSrper anderen EiweisskSrpern gegent~ber durch die L e i c h t i g k e i t ausgezeichnet sind, mit der sie sieh in A e i d a l b u m i n (,,Syntonin") umwandeln. Wir werden diese Eigensehaft der Muskelproteine heute so deuten, dass die Molekfi le d e r s e l b e n d u r c h eine b e s o n d e r e N e i g u n g a u s g e z e i c h n e t s ind , d u r c h H y d r a t a t i o n in den i o n i s c h e n Z u s t a n d i i be rzugehen , und wir werden schwerlieh mit der Annahme fehlgehen, dass diese Eigenschaft ftir die physiologisehen Aufgaben, die sie zu erf~llen haben, im hSehsten Grade bedeutungsvoll sein dtirfte.

Die Beobaehtung, dass eine salzfreie SyntoninlSsung bereits durch sehr geringe Neutralsalzmengen gef~llt wird, wird man im Sinne Pau l i s (s. o.) als Dehydratation tier ionischen Proteinmolekiile unter Bildung elektrisch neutraler Teilchen ungezwungen erkl~ren kSnnen.

b) Beziehungen der Milehsiiurebildung im Muskel zur Spontangerinnung des Muskelplasmas 2). Ich babe reich weiterhin davon ~berzeugt, dass die Anwesenheit yon S~uremengen, die an sieh u n z u r e i c h e n d sind, um eine direkte FMlung der Muske]eiweisskSrper zu bewirken, die S p o n t a n g e r i n - n u n g des M u s k e l p l a s m a s immerhin zu fSrdem vermag. Doch ist eine S~uerung nieht etwa eine nnerl~ssliehe Bedingung der Plasmagerinnung. Konnte ieh doch auch in Muskelplasmen, deren Aciditat so welt abgestumpft war, dass nieht einmal Phenolphthalein mehr S~ure anzeigte, immerhin eine, wenn aueh sehr la~gsame, Spontangerinnung beobachten. Es ist ja auch nicht einzusehen, warum die S e d i m e n t i e r u n g and A g g l u t i n a t i o n der B o t t a z z i s c h e n My o s i n g r a n u t a (welche unserer heutigen Auffassung gemass das Wesen der ,,Spontangerinnung" des Muskelplasmas ausmaeht) in einem neutralen Medium nieht erfolgen sollte.

Das durch S~ure f r i s e h g e f a l l t e Muskeleiweiss ist sehr leieht im Uber- schusse der S~ure 15sheh. Bereits naeh kurzer Zeit nimmt die FMlung jedoch

1) O. v. F i i r t h , t~ber die EiweisskSrper des Muskdplasmas. Arch. f. experim. Pathol. 86, 246 (1895).

2) 0. v. F i i r th , Hofme i s t e r s Beitr . 8, 543 (1903). &sher-Spiro , Ergebnisse dot Physiologie. XVII. Jahrgang. 26


alle Eigenttimlichkeiten k o a g u l i e r t e r EiweisskSrper an und erscheint dann selbst in heissen konzentrierten Minerals~uren nur sehr langsam 15slich, in Mflchsaure aber vollkommen unlSslich. Damit wird die T h e o r i e vo n Ka- t h e r i n a S c h i p i l o f f definitiv widerlegt, derzufolge die Totenstarre auf einer Mflchsauref~llung der MuskeleiweisskSrper, die LSsung derselben aber auf einer LSsung der Niederschlage im Uberschusse der Milchsaure beruhen sollte.

Ich ha.be in Hunde- und Kaninchenmuskeln die postmortale Aciditats- zunahme beobachtet und gefunden, dass die ganze im Laufe einiger Tage auftretende S~uremenge allerdings a u s r e i c h e n d e r s c h e i n t , u m eine Saure - f a l l u n g der M u s k e l e i w e i s s k S r p e r zu b e w i r k e n . Versuche an ffisch getSteten t tunden aber, an deren einer KSrperhalfte der Eintritt der Toten- starre beobaehtet wurde, wahrend aus der anderen KSrperhalfte ein Muskel- presssaft mit Hilfe der Buchnerpresse bereitet worden war, belehrten reich dariiber, dass zu jener Zeit, wo die Totenstarre bereits roll entwickelt war, nur ein Bruchteil jener Milchs~uremenge nachgewiesen werden konnte, welche zu einer direkten Eiweissfallung wirklich erforderlieh gewesen ware. Auch war zu dieser Zeit yon einer Gerinnsetbildung im Muskelpresssafte noeh wenig zu merken. Ieh werde noch spater Gelegenheit haben, auf diese Beobachtungen zurfickzukommen, die mir zu einer Zeit, wo ich noch vollstandig unter dem Banne der Koagulationstheorie der Totenstarre stand, die ersten ernsten Zweifel an der Richtigkeit derselben wachriefen.

c) Yiskosit~it yon YIuskelpresss~iften. B o t t a z z i und d ' A g o s t i n o haben Presssafte mit Hilfe einer Buchne r schen Presse aus Muskeln hergesteltt, nach Sehfitteln mit Porzellanpulver durch Glaswolle filtriert; sodann wurde die Ausflusszeit aus einem Viskosimeter gemessen. Da immer dasselbe In- strument zur Verwendung gelangte, konnten die gefundenen Zeitwerte direkt als Mass ffir die Viskosit~t verwertet werden.

Es ergab sich so, dass die ultramikroskopischen Myosingranula im hohen Grade durch S~uren q u e l l u n g s f a h i g sind, derart, dass die Viskositat der sie enthaltenden Suspension zunimmt und diese sieh unter Umstanden in eine dicke Gallerte verwandeln kann.

Serienversuehe m i t S:~]zsaure (HC1 0--0,06 n) gaben ein M a x i m u m d~r Viskositat bei 0,02 n HC1. Es ergaben sich also Verhalmisse ganz analog denjenigem welche in bezug auf andere S~ureproteine (s. o.) beobachtet worden sind.

Bei Mi lchsaurezusa tz zum Presssafte wurde dagegen kein Maximum beobachtet:

Zahl der Mole Milchs~ure, welche zu einem Liter des Presss~ftes hinzu- ge~ilgt worden waren . . . . . . 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06

Ausflusszeit (nach 2 Tag. beobachtet) 43 '1 47" 52 ''1 59 '~ 1'9 u 1'25 tI 1"45 ~

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihrc Bez iehungen zu den P r o b l e m e n de r K o n t r a k t i o n etc. 403

Beachten wir~ dass das Milchsaurebildungsmaximum nach F l e t c h e r ffir den Froschmuskel 0,540/0 Zinklactut (i. e. 0,883°/oige freie Mflchsaure) betr~gt und dieses 0,043 n Milchs~ure entspricht, so sehen wir, dass dieser ¥ersueh innerhalb physiologischer Breiten liegt. Wir gelangen demnach zu der wichtigen Erkenntnis, d~ss die M i l c h s a u r e , w e n n s ie in den p h y s i o l o g i s c h in B e t r a c h t k o m m e n d e n M e n g e n i m M u s k e l s a f t e s u f t r i t t , t a t s a c h i i c h i m s t a n d e i s t , e ine e r h e b l i c h e V i s k o s i t a t s s t e i - g e r u n g d e s s e l b e n zu b e w i r k e n . Wi t w e r d e n d iese V i s k o s i t ~ t s - s t e i g e r u n g auf e ine t t y d r a t a t i o n der q u e l l b a r e n E i w e i s s p a r t i k e l - c h e n b ez i ehen und es zun~chst d~hingestellt sein ]assen, ob dieser Quellungs- vorgang in erster Linie die ultramikroskopischen Myosingranula oder die in echter LSsung befindliehen My ogen molek(ile betreffe.

d) Physikalisch-chemisehe Vorbedingungen fiir die Bildung yon Siiure. Proteinen innerhalb des Muskels. Gesttitzt auf die bekannten Versuche E n g e l m a n n s (1893) fiber die V e r k i i r z u n g y on D a r m s a i t e n bei de r S ~ u r e q u e l l u n g haben W. H. S t r i e t m a n n und M. H. F i s c h e r (1912) die sphter ausfiihrlieh zu erOrternde S a u r e q u e l l u n g s t h e o r i e der Muske l - k o n t r a k t i o n aufgestellt und hat unabhangig davon P a u l i (1912) der Meinung Ausdruek gegeben, dass mit dem Eintritte yon Milehsaure in die Muskelfibrille zugleich eine Quellung der doppelbreehenden Substanz derselben unter Ver- kfirzung erfolgt. Bereits frtiher (1911) hatten reich meine gemeinsam mit L e n k ausgef(ihrten Untersuchungen zu der Annahme geffihrt, dass die T o t e n- s t a r r e mit einer S~urequellung der Muskelkolloide zusmamenh~nge.

A. v. T s c h e r m a k weist darauf hin, dass solche Hypothesen zunachst auf die Schwierigkeit stossen, dass die nachweisbare Zunahme der H-Ionen- Konzentration bei derartigen Vorgangen viel zu gering ist, um die Formver- ~nderung auf S~ureeiweissbildung beziehen zu kOnnen. Er glaubt daher, gegeniiber einer Shuerungstheorie der M u s k e l k o n t r a k t i o n vorl~ufig wenig- st6ns weitgehende kritische Zurilckhaltung beachten zu sollen. Dagegen erscheint ihm eine solche G.rundla,ge ffir den Vorgang der- T o t e n s t a r r e rech% annehmbar. (Allgemeine Physiologie 1, 154, 1916.)

Ich hatte bereits frfiher Gelegenheit, zu erw~hnen, dass yon mancher Seite (so insbesondere yon seiten W. N. Bergs 1912) derartigen Annahmen der Einwand entgegengehalten worden ist, eine Quellung der Muskelproteine infolge Anhaufung yon Milchsaure sei insoferne unwahrscheinlieh, als die Phosphate des Muskels als , , P u f f e r s u b s t a n z e f f ' wirken, die Milchs~ure neutralisieren und eine quellende Wirkung derselben yon vorneherein hint- anhalten dfirften. Es ist unerlasslich, dass wir uns nach MOglichkeit dar(iber klar werden, inwieweit ein soleher Einwand berechtigt erscheint.

Nach K a t z ( P f l i i g e r s Arch. 63, 1, 1896) e rg ib t die A s c h e n a n a l y s c des F roschmuske l s K = 3,08 °/o o, N a = 0,55 °/oo, F e = (~,06 °/oo, Ca = 0,16 °/oo, Mg = 0,24 % , P = 1,86 °/oo, C1 = 0,4 °/o o, S = 1,63 °/o o-

26*


Der Schwcfel scheidet jedoch aus unscren Betrachtungen yon vornherein aus, da c r i m wesentlichen yon der Eiweissverbrenung herr~hrt und die Sulfate im Muskel nur in Spuren ~orkommen.

Es ergibt sich fiir die moleknlare Konzentration der Aschenbestandteile im Muskel:

K 3,08 °/o o ~- 0,079 n P 1,86 0/o o ~ 0,180 n Na 0,55 0/~ _~ 0,024 ,, C1 0,40 °/o o = 0,011 ,, :Fe 0,06 °/o 0 ~ 0,002 ,, SEuren 0,i91 n Ca 0,16 °/o o ~ 0,008 ,, Mg 0,24 0/~ ~ 0,020 ,,

M = 0,133 n Es steht also 0,191 n-S~ure 0,t33 normaler Base gegen~ber. I~chmen wit an, es sei etwa

alles Chlor an Natr lum g~bunden, so bleibt fiir 0,t80 n-Phosphors~ure ein Gegengewicht yon 0,122 n Base iibrig. Das heisst soviel als: Es siud nicht soviel Basen vorhanden, als nStig w~ren, um die vorhandene Phosphors~ure zu neutralem Salze abzus~ttigen. Vielmehr ist nur etwa ~/s dieser Menge vorhanden, also mit andexen Worten: die P h o s p h o r s ~ u r e i s t i m w e s e n t - l i c h e n als z w e i b a s i s c h e s S a l z M~HP04 vorhanden.

t~ach F l e t c h e r vermag nun der Froschmuskel im Maximum 0,54 o]o anhydrischen Zink- lactates zu produzieren = 0,383 O]o freier Milchs~ure. 3,83 °/o o Milchs~ure ~ 0,043 n Milchs~ure.

Im maximal ges~uerten Muskel entspricht also 0,133 n Base 0,191 -t- 0,043 = 0,234 n S~ure. Es ist aL~o immerhin mehr als die l-Ialfte jencr Basenmenge vorhanden, welche erf°rderlich w~re, um die gesamte S~uremenge zu neutralisieren. I n die gewShnliche Sprache der Chemic iibersetzt, heisst dies soviel, als dass die hier dominierendePhosphors~ure als G c m e n g e e i n - u n d z w e i b a s i s c h e n S a l z e s MH~PO 4 ~ - M ~ P 0 4 auftreten diirfte.

In bezug auf die A c i d i t ~ t d e r a r t i g e r P h o s p h a t g c m i s c h e sagt nun L. B. H e n d e r s o n ('Ergebn. d. Physiol. 8, 266. 1909): ,,Es ist bekannt, (lass es in einer reinen LSsung der sehr schwachen S~ure !~aH2PO 4 sehr wenig H- und HPOcIonen gibt. Folglich muss ein Zusatz yon sehr wenig Binatriumphosphat, das viel grSssereMcngen yon HPO4-Ionen abgibt, sehr wesentlich die H-Ionisierung der LSsung vermindern . . . Folglich sollte man erwarten, class die meisten LSsungsgemischo Na~HP0~-~ NaH~P0 4 fast neutral sind und das ist tats~ehlieh der Fal l ."

Von dieser Seite her betrachtet, erweist sich also der vorerw~.nte Ein- wand Bergs als tatsaehlich berechtigt und erscheint es ganz und gar nicht yon vornherein selbstverst~ndlieh, dass die Neubildung yon Milchsaure im Muskel auch wirklich imstande sei, jenes P lus yon W a s s e r s t o f f i o n e n zu liefern, welches doch die Vorbedingung jeglieher S~ureproteinbildung und jeglieher S~urequellung bildet.

Ich wende reich nunmehr der Betrachtung jener Grfinde zu, welche reich bestimmen, anzunehmen, dass die Vorbedingungen ffir eine S~urequellung innerhalb des Muskels unter ~ physiologlschen Verhaltnissen dennoeh gegeben sind.

a) S~mtliche Beobaehter (Bot tazz i und Quag l i a r i e l l o , Ga l eo t t i , Po rze l l i und T i t o n e , Roar , P e c h s t e i n , G o l d b e r g e r u. a.) s~immen darin fiberein, dass innerhalb des Muskels bei der Tatigkeit und bei der postmortalen Sauerung ta~s~chlieh ~reie Wasse r s to f~ ionen auftreten, wenn auch fiber das Ausmass dieser S~uerung die Ansichten auseinandergehen.

b) Dass Milehsaurezugabe zum Muskelsafte in dem physiotogiseh in Betracht kommenden Ausmasse tatsaehtlich eine machtige S~urequellung der Eiweissteilchen bedingt und nieht etwa durch das im Muskelsafte enthaltene Phosphatgemisch ,,neutralisiert" wird, ist yon B o t t a z z i und d 'Agos t ino durch ihre V i s k o s i t a t s b e s t i m m u n g e n dargetan worden.

Die KoUoidchemie des Muskeh u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 405

c) Die M u s k e l e i w e i s s k 5 r p e r sind, wie aus ihrem oben geschilderten Verhalten, insbesondere aus ihrer Neigung zur Syntoninbildung hervorgeht, dutch eine h o c h g r a d i g e Af f in i t i i t gegen i ibe r der im Musket neu a u f t r e t e n d e n Si~ure ansgezeichnet. Dies wird darin zum Ausdruck kommen, dass die Milchstture im Muskel nicht etwa ansschliesslieh derartig reagieren wird, dass sie basische Phosphate in sauere tiberftihrt; vielmetir diirfte sic, und zwar vielleicht in erster Linie, yon den als Basen reagierenden Muskeleiweissstoffen gebunden werden. Auch ist es keineswegs ausgeschlossen, dass die Loka l i ; s a t ion der im Muskel auftretenden Milehsgure einerseits, der ftir die Neutrali- sation der Milchsgnre in Betracht kommenden Phosphate a.ndererseits letzterem Neutralisationsvorgange hindernd ira Wege steht und die Bindung der Milch- s~ture durch gewisse leicht quellbare Muskelelemente begOnstigt.

d) Dass die im Muskel auftretende Milchsgure zum mindesten bei hOherer Temperatur in eine feste Bindung mit den MuskeleiweisskOrpern fibergeht, lehren die frfiher erwghnten B e o b a c h t u n g e n Mondsche ins : Man finde~ niemals die gesamte Milchsanre in den Kochextrakten ans Muskeln; etwa ein Drittel derselben finder sick vielmehr in der E i w e i s s m a s s e l e s t ve t - anke r t . Wir haben gar keinen Grund, anzunehmen, dass diese Verankerung ausschliesslich eine Folge der erhShten Temperatur sei; viel wahrscheinlieher ist es vielmehr, dass es sich um einen Vorgang handelt, dcr sich auch bereits bei gewShslicher Tcmperatur vollzieht.

e) Ich habe zur Xl~rung der uns hier interessierenden Frage gemeinsam mit L e n k einige S g u r e q u e l l u n g s v e r s u c h e an mi t Sa lzen i m p r g - g n i e r t e r Ge la t ine angestel l t~) . Da S~ureeiweiss durch Neutralsalze ent- ionisiert wird, konnte man yon vornherein erwarten, dass mit S~lzen impr~t- gnierte Gelatine in S~uren schw~cher quellen werde, als reine Gelatine. Es traf dies fiir Gelatine, enthaltend 0,7% KC1 auch tatsgchlich zu. Wir er- wartcten nun far Gelatine, die mit 0,7°/0 KsPO 4 impr~gniert war, cine noch hochgradigere Quellungshemmung, da man (neben der Entionisierung durch Neutralsalzwirkung) annehmen konnte, die S~ure warde yore tertiaren Phos- phate unter Bildung sauren Phosphates ,,abgefangen" werden. Wider alles Erwarten qnoll abe r die p h o s p h a t h a l t i g e Ge l a t i ne s t a r k e r als die reine.

Pro 1 g trockener Gelatine ~ufgenommene Wassermenge in 0,I n Milchs~ure in 1,0 n Milchsgure

Gelatine rein 26 g H~O 24 g H~O ,, q-0,7% I (aPO 4 29 g ,, 30 g ,, ,, q-0,70/0 KC1 15 g ,, 17 g ,,

Wir werden also annehmen dfirfen, dass auch die G e g e n w a r t yon P h o s p h a t e n i n n e r h a l b der Muske lko l l o ide die Si~urequel lung derse lben n i c h t zu h i n d e r n vermSge .

1) l~iirt h und Lenk, lSiochem. Zeitschr. 83, 356 (1911).

406 Otto yon Fiirth,

Ieh mSchte also meine Meinung dahin zusammenfa.ssen, dass die erhebliehen Mengen Milchs~ure, welche bei der Tatigkeit im Muskel auftreten, tats~ehlich derart , , n e u t r a l i s i e r t " werden, dass die H - I o n e n k o n z e n - t r a t i o n des Gewebes nu r e ine ger ingff ig ige ~ n d e r u n g e r f ~ h r t , wie denn fiberhaupt der Organismus fiber ausreichende Mittel verffigt, um die ann~hernde Neutralitat stets und fiberall zu wahren. Nur muss man sich da r i ibe r im k l a r e n sein, dass s ich an d i e sem , , N e u t r a l i s a t i o n s - vo rgange" s i che r l i ch , g l e i ch ze i t i g mi t den A l k a l i c a r b o n a t e n und A l k a l i p h o s p h a t e n auch die A m i n o g r u p p e n der P r o t e i n e in h e r v o r r a g e n d e m Masse be te i l igen . Mit e iner d e r a r t i g e n S~ure- b e l a d u n g der P r o t e i n e wi rd aber auch eine g e s t e i g e r t e H y d r a - t a t i o n d e r s e l b e n H a n d in H a n d gehen.

Auch das vermehrte o s m o t i s c h e W a s s e r a n z i e h u n g s v e r m S g e n yon Muskeln, in denen sich unter dem Einflusse der Ermiidung eine gesteigerte Milchsaureanhaufung vollzogen hat (s. n.) scheint mir einen klaren Hinweis auf die Bereehtigung dieser Anschauung zu enthalten.

IV. Osmotisches Verhal ten des quergestre i f ten Muskels in Wasse r und in Kochsalzli~sungen.

A. Osmotisches Verhalten des ruhenden und absterbenden Muskels.

a} Grundversuehe. Die Entwickelung der physikalischen Chemie hat den Begriff des o s m o-

t i s c h e n D r u c k e s , der innerhalb der lebenden Organzellen herrscht und den Fliissigkeitsaustausch zwischen denselben und den umgebenden Gewebs- flfissigkeiten reguliert, in der Physiologie heimisch gemacht. Namentlich das osmotische Verhalten der Muskeln, welches in den Gewichtsveranderungen zum Ausdrucke gelangt, die dieselben beim Verweilen in Wasser und in LS- sungen verschiedener Elektrolyte und Nichtelektrolyte erfahren, ist yon seiten zahlreicher Forsche~ zum Gegenstande eingehender Untersuchungen gemacht worden.

Der osmotische Druck des normalen F r o s c h m u s k e l s entspricht nach den yon E l i z a b e t h Cook (1898/99) im Laboratorium yon J. Loeb ausgeffihrten Untersuchungen 0,75--0,90/0, im Mittel 0,8°/o NaC1, nach O v e r t o n 0,65--0,72°/o NaC1. Dagcgen fand F r e u n d (1904) den Kaninchenmuskel einer 1,4--1,S°/oigen KochsalzlSsung isosmotisch.

In einer 0,7°/oigen NaC1-LSsung kann ein Froschmuskel sein Gewicht vide Stunden lang unverandert bewahren. Dagegen nimmt er aus hypo- t o n i s c h e n LSsungen Wasser auf, wahrend er an h y p e r t o n i s c h e LSsungen Wasser abgibt. Derartige Gewiehtsver~nderungen gehen bei mhssig gesteigerter T e m p e r a t u r schneller vor sich, als bei niederer (de Souza 1910,

Die Kolbidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 407

L a n g u i e r und B 6 n a r d 1911). Wi~hrend isotonische LSsungen die E r r e g - b a r k e i t des Muskels nut wenig veri~ndern, bemerkt man in hypotonisehen LOsungen eine Steigerung, in hypertonischen eine Verminderung der Erregbar- keit ( R e n a u l d 1910).

Loeb and seine Mitarbeiter hatten nun gefunden, dass diese Volumsver~nderungen des Muskels insoferne eine Abweichung yon dem Avogadrosehen Gesetze zeigen, als die Volums~nderungen nicht durchwegs dem osmotischen Druckunterschiede proportional verlatden. KSriisy (1914) land nun in Serienversnchen, class ,,die Gewiehtsver~nderung des Muskels bei kurzer Versuchsdauer nieht yon dem osmotisehen Druckuntersehiede, uondern yon der Geschwindigkeit des osmotischen Wasseriibertrittes abh~ngig ist". Diese ist nach den vorliegenden physikMischen Untersuchungen dem osmotischen Druck- untersehiede nicht proportional, sondern nimmt langsamer zu als dersellse. E. Cooke (1898/99) hat der Ve~mutung Al~sdruck gegeben, dass Abweichungen yon den einfacben Gesetzen des osmotischen Druckes, welche in Muske]n beim Verweilen in hypeHsotonischen LSsungen beobachtet worden sind, mit dem Auftreten heftiger und andauernder Kontraktionen nnd der Anh~ufung yon Ermiidungsprodukten innerhalb des Muskels zusammenh~ngen kSnnten.

Der Aufmerksamkeit J. L o e b s konnte die Tatsache nicht entgehen, dass e i n i g e Z e i t n a e h d e m A b s t e r b e n e ines M u s k e l s sich derartige Veri~nderungen in demselben vollziehen, dass er in bezug auf sein osmotisches Verhalten ein vS l l ig p a r a d o x e s V e r h a l t e n aufweist. Die Fliissigkeits- bewegung vollzieht sich nunmehr entgegen allen Gesetzm~ssigkeiten des osmotischen Druckes und ein solcher Muskel wird unter Umst~nden selbst an eine stark hypertonische KoehsalzlSsung nicht nur kein Wasser abgeben, vielmehr umgekehrt aus einer solchen LSsung noch Wasser aufnehmen.

L o e b hat ganz richtig erkannt, dass die p o s t m o r t a l e S ~ u r e b i l d u n g innerhalb des Muskels bei derar~igen Vorgi~ngen eine wesentliche Rolle spiele. Er wollte jedoch die o s m o t i s c h e D r u c k s t e i g e r u n g i n f o l g e h y d r o - l y t i s c h e r S p a l t u n g k o m p l e x e r O r g a n b e s t a n d t e i l e ftir die Erscheinung verantwortlich machenl) . O v e r t o n (1902) hat die Unhaltbarkeit dieser Auffassung dargetan: , ,Loeb denkt sich den Mechanismus der Erscheinung so, dass die H-Ionen der S~ure eine Spaltung yon komplizierten Verbindungen in dem Muskel bewirken, wodurch die gesamte molekulare Konzentration und damit auch der osmotische Druck des Muskels erh6ht wird. Er gibt an, dass (Frosch-) Gastroknemii selbst in 4,9°/oigen NaC1-LSsungen an Gewicht zunehmen. Schon diese Tatsache gentigt, urn die Unhaltbarkeit yon L o e b s Erkl~rung darzutun. Denn selbst wenn das ganze Glykogen des Muskels in Traubenzucker und alle Proteinverbindungen desselben in Aminos~uren und Hexonbasen zeffallen wiirden, bliebe der gesamte osmotische Druck dieser Verbindungen hinter dem yon NaC1 5°/o zurtick."

Die Erkli~rung allerdings, welche O v e r t o n selbst beigebracht hat, vermag uns heute ebensowenig zu befriedigen: ,,Die Erscheinung, dass Mus-

1) Sp~ter (Pfliigers Arch. 7~, 303 [1899]) meinte Loeb allerdings, es kSnnten aueh die kolloidalen Eigenschaften der beim Eindringen des Salzes in den Muskel entstehenden Salz- Eiweissverbindungen eine Rolle spielen.


keln in starken hyperisotonischen KochsalzRisungen nach einer anfanglichen Gewichtsabnahme spi~ter, nachdem der Muskel abgestorbe n ist, wieder an Gewlcht zunehmen, erkliirt sieh leicht daraus, dass die abgestorbenen Muskel- fasern frf iher ~bzw. l e i e h t e r ffir NaC1 als ffir N a ~ H P 0 4 und die i ib r igen im I n n e r n der M u s k e l f a s e r n b e f i n d l i e h e n ge lSs ten Stoffe p e r m e a b e l werden . " Die wahre Ursache der Erscheinung hat O v e r t o n zwar bei seinen Betrachtungen gestreift, ihr jedoch keine Bedeutung beigelegt: ,,(~brigens ist es," meint er, ,,nicht unwahrscheinlich, dass durch die Si~urebildung des absterbenden Muskels das Q u e l l u n g s v e r m S g e n der Muskelfasern mehr oder weniger erhSht und die Menge des Quellungswassers daher vermehrt werde. Doch wird dies nut eine geringe Rolle spielen."

In Wirklichkeit liegt aber, nach allem, was wir heute wissen, hier der Sehwerpunkt der ganzen Frage. Nur wenn wir die Bedeutung der Saure- q u e l l u n g der P r o t e i n e innerhalb der Muskelfasern riehtig wfirdigen, ver- mSgen wir die Ffille yon Beobachtungen schcinbar so verworrener und wider- sprechender Art, welche fiber das osmotische Verhaltcn der Muskeln unter den verschiedensten physiologischen und pathologischen Bedingungen vorliegen, in befriedigender Weise zu deuten.

Ich habe gemeinsam mi~t L e n k die Beobachtung gemacht 1), dass abgestorbene Muskeln selbst aus einer ~0--25 °/oigen NaC1-LSsung Wasser aufzunehmen und den osmotischen Druck einer solchen zu tiberwinden ver- mSgen. Die Krafte, welche dabei zur Wirkung gelangen, gehOren einer weir hSheren GrSssenordnung an, als die osmotisehen Druckkri~fte: Es sind eben Que l lk ra f t e . Dass daneben auch osmotische Druckkrafte im gew5hnlichen Sinne bei der Wasserverschiebung wirk'sam sein kSnnen, soll nicht geleugnet werden.

b) Fletchers osmotische Kurven.

Einen weiteren Fortschritt in dem Studium der uns interessierenden Erscheinungen brachten F l e t c h e r s Untersuchungen (1904). F l e t c h e r land, dass ein Frosehmuskel in physiologiseher KochsalzlSsung 6--12 Stunden lang sein Gewicht beibehalt. Dann fangt er langsam an, Wasser aufzunehmen. (Bei h6herer Temperatur, und wenn der Muskel leichte spontane Kontraktionen ausffihr£, beginnt die Wasseraufnahme frfiher.) Die Gewichtskurve erreicht ihre Akme in der Regel nach 26 Stunden; dann erfolgt ein langsamer Abfalh Aus hypotonischen LSsungen nimmt der Muskel erst sehneller, dann langsamer Wasser auf; die Akme wird bei Zimmertemperatur nach 6--9 Stunden erreicht; dann fi~llt die Kurve langsam ab. Das genauere Studium derartiger , ,osmo- t i s che r " t ( u r v e n hat zur Klih~ung der Verhaltnisse, wie wir sparer sehen werden, wesentlich beigetragen. F l e t c h e r war geneigt, die Ursache des

Zeitschr. f. Unters. d. Nahrungs- und GenussmitteL 24, 189 (1912).

Die Kolloidchemie des Muskels ui ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 409

Abfalles seiner osmotischen Kurven in dem Umstand zu suchen, dass beim Abs~erben die P e r m e a b i l i t a t d e r M u s k e l s u b s t a n z eine tiefgreifende J~nderung erfahrt in dem Sinne, dass ihre peripheren Schichten die Eigen- sehaften einer semipermeablen Membran einbfissen. Spatere Beobachter haben in diesem Zusammenhang den Ausdruek eines , , L 6 c h e r i g w e r d e n s d e r M e m b r a f f ' gebraueht.

c) Kolloidehemisehe Auffassung. Diskussion der Annahme semipermeabler Membranen.

M. H. F i s c h e r (1908), der die QuellungsverhMtnisse des Muskels mit denjenigen des Fibrins und der Gelatine verglichen hat, fand, dass ftir die Wasseraufnahme oder -abgabe in einem ausgesehnittenen MuskeI, der sich in einer KochsalzlSsung (oder aber in einer LSsung eines anderen Elektrolyten oder Niehtelektrolyten oder in Wasser) befindet, im wesentliehen drei Faktoren in Betracht kommen: a) die S i ~ u r e b i l d u n g innerhalb des Mnskels, welche zu einer Quellung der Muskelkolloide ffihrt; b) das H i n a u s d i f f u n d i e r e n d e r M u s k e l s a l z e , insoferne ein lyophiles Emulsionskolloid in verdfinnter Saute um so starker quillt, je armer an Salzen es ist; c) die e n t q u e l l e n d e W i r k u n g de r Sa lze a u f d ie S ~ u r e q u e l l u n g , welche auf einer Dehydra- tation der ionisierten Eiweissteilchen beruht.

F i s c h e r gelangte so zu einer neuartigen Auffassung des Begriffes einer , , p h y s i o ] o g i s c h e n K o c h s a l z l S s u n g " . ,,Die KochsalzlSsung, welche naeh der iiblichen Bezeichnungsweise als physiologisehe, isosmotische und iso- tonisehe SalzlSsung gegentiber Frosehmuskeln .angesprochen wird, besitzt offenbar gerade die riehtige Konzentration, um die (durch die im Muskel stattfindende S~urebfldung verursachte) Quellung des Muskels eben zu hemmen. Wenn sich nun LSsungen verschiedener Salze als is o t o nis c h erweisen, brauchen sie deshalb nicht auch i s o s m o t i s c h zu sein." Nach der osmotisehen Auf- fassung der Wasserbindung im Muskel mtissten physikalisch ,,isosmotische" LSsungen aueh physiologiseh ,,isotonisch" sein. Doeh hat das Experiment die Richtigkeit des Gegenteiles gezeigt. Auf Grund der kolloidchemisehen Auffassung der Wasserbindung ist dieses ResuItat nicht welter unverstandtich, da ja physikaliseh isosmotische LSsungen versehiedener Salze ein ganz ,¢er- schiedenes VermSgen zeigen, die Quellung eines lyophilen Emulsionskolloides in verdtinnter SaurelSsung zu vermindern.

Meigs (1909) vertritt die Meinung, class dio Erscheinungen der Muskelquellung noch durch cinen weiteren Faktor kompliziert werden: den Zustand dot die Muskelelemente angeblich umgebenden semipermeablen Membran. Die lobende Muskelfaser ist nach Overtons Auff~ssung yon eincr semipermeablen Membran umgeben, welch¢ osmotisch¢ Eige~tschaftor~ ontfaltet. Beim Absterben geht diese Halbdurchl~ssigkeit verloren und dio Fibrillen kSnnen dann der Siiurequellung unterliegen.

Dio zoitliche Aufeinanderfolge der hier in Betracht kommenden zusammenwirkonden Faktoren kann nun die Erscheinmlgen recht kompliziert gestMten. So unterscheidet z. B.-Meigs


bei den G e w i e h t s v e r ~ n d e r u n g e n e ines F r o s e h m u s k e l s in d e s t i l l i e r t e m W a s s e r 4 Perioden.

1. Per iode (ca. 20 Min.): Bet Froschmuskel n i m m t durch e inen re in phys ika l i - sehen o s m o t i s c h e n Prozess Wasser auf, w~hrend gleichzeitig die Milchs~urebildung beginnt. 2. Per iode (ca. 2 Stunden): Die Milehs~ure bewirkt neben einer S~ureqaeUung der Fibrillen eine Vernichtung der Semipermeabilit~it der Membranen, welehe die Fasern umgeben. Die S~urequellung bewirkt Wasseraufnahme, die Membranver~nderung Wasserabgabe. Letztere iiberwiegt; daher Gewich t sver lus t . 3. Per iode (2--4 Stunden): Die Wasserabgabe sistiert, die S~urequellung schreitet fort: der Muskel n i m m t an Gewieht zu. 4. Per iode (yon der 5. Stunde angefangen): Die Milchs~ure di~undiert in die umgebende Fliissigkeit, und zwar iiberwiegt der Verlust an S~ure die l~eubildung derselben. Damit vermindert sich das VermGgen der Fibrillen, Wasser festzuhalten; daher neuerlicher Gewich t sve r lus t .

W~hrend der ersten 4 Stundea ve rk i i r z t der Muskal sich allm~hlich, um sich dann wieder zu ver l~ngern . Diese Ausdehnung kann jedoch jederzeit eingeleitet werden, wenn man ihn in phys io log i sehe Koehsa lz lSsung oder noch besser, wenn man ihn in eine LSsung von NaC1 0,7 °/0 ~- i~aHCO 3 0,03 0/o bringt. D~s S~ureeiweiss wird eben dutch Neutralsalze oder noch besser dureh sehwaehes Alkali zum Entquellen gebraeht. Die stgrkste Entquellung erzielt man mit einer LSsung, die nut gemde soviel Alkali enth~lt, als erforderlich ist, um die im Muskel gebildete Milchsgure eben zu neutralisieren. Starker all~lisehe LSsungen (z. B. NaC1 0,35 °/o ~- NaHC0 a 0,5 °]o) wirken werdger gut, offenbar weft nun das Alkali seinerseits eine Quellung der Eiweissteilchen bewirkt.

B e l a s t u n g des Muskels treibt, offeabar infolge des innerhalb der Muskelelemente auf. tretenden m e c h a n i s c h e n Druekes , Wasser aus dem Muskel aus.

d) Wintersteins Muskelbrei-Yersuche.

Wie wir ersehen haben, scheinen bei den Gewichtsveranderungen, welche ein intakter Muskel in Wasser oder einer SalzlSsung erf~lrt, zwei Faktoren ineinander zu spielen; ein ko t l o ida l e r und ein os mo t i s ch er und es erscheint yon vornherein als ein glficklicher Gedanke, den letzteren Faktor, der doch die Unversehrtheit der hypothetischen semipermeablen Membranen voraussetzt, dadurch auszuschalten, dass man den Muskel z e r k l e i n e r t und sodann erst in bezug auf sein Wasseraufnahmsverm5gen prtift. W i n t e r s t e i n (1916) hat diesen Gedanken in der Weise verwirkticht, dass er den zerkleinerten Muskel in Gazesackchen einschloss und die Gewichtsveranderungen eines solchen S~ckchens in Wasser, SalzlSsungen, sowie in verdtinnten S~uren sorgsam beobachtete.

Es ergub sich nun, dass das fe ine Z e r s c h n e i d e n eines Froschmuskels eine hochgradige Herabsetzung der normalen Gewichtszunahme in destilliertem Wasser bewirkt 1) :

Gewichtszunahme nach 1 Stunde: Intakter Muskel 13°/o, feingeschn. Muskel 70/0

. . . . 240/0 . . . . . 50/0 • Wurde jedoch die Zerkleinerung noch welter getrieben und der Muskel

unter wiederholtem Verreiben mit physiologischer KochsalzlSsung und De-

1) Dagegen sah W i n t e r s t e i n in h y p e r t o n i s c h e n Sa lz lSsungen eine m~issige Ge- wiehtszunahme seines Muskelbreies, die, wie er meint, ,,jedenfalts nicht auf osmotisehen Vor- gi~ngen beruht".

Die Kolloidehemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kon t rak t ion etc. 411

kantation sorgsam mit Sand verriebcn und so in einem Muske lb re i ver- w~ndelt, so blieb eine Gewichtszunahme des in einem Gazes~ekchen zur W~- gung gebraehten Organes in destilliertem Wasser g~nzlich aus:

Nach 2 Stunden: intakter Muskel + 16°/o; Muskelbrei - - 1 % ,, 7 ,, . . . . + 71°./o; ,, unverandert.

Die Gewiehtszunahme eines intakten Frosehmuskels in H n/200 betrug naeh 7 Stunden 640/0, diejenige des Muskelbreies jedoeh nur 6,70/0.

Aus derartigen Versuchen (und d e n noch spater zu erSrternden Ver- suchen fiber Sgurequellung des Muskelbreies) glaubt W i n t e r s t e i n folgern zu sollen, dass bei der Wasseraufnahme und Abgabe in dem i n t a k t en Muskel es sich in erster Linie gar nicht um k o l l o i d a l e , vielmehr um o s m o t i s c h e Vorg~nge handle, die an die Unversehrtheit von Membranen und Strukturen gebunden sind und in Wegfall kommen mfissen, wenn der anatomische Bau der Muskelelemente durch meehanische Eingriffe zerst6rt wird. Ein kolloidaler Vorgang, wie es etwa die Hydratation dcr Eiweissmolekfile durch die im Muskel auftretende Sgure und die dementsprechende Wasseranziehung ist, sollte sich doch unabhangig yon jeder Struktur und in einem Muskelbrei gerade so gut wie im intakten Muskel vollziehen.

So einleuehtend diese Folgerung W i n t e r s t e i n s auf den ersten Blick auch scheinen mag, so lehrt doch einc genauerc L?berlegung, dass man derselben gegenfiber gewichtige Bedenken geltend machen kann:

1. Wir wissen aus den Versuchen von F l e t c h e r und H o p k i n s , dass eine mechanische Z e r k l e i n e r u n g des Muskels den Mechanismus der Um- wand lung ' yon L a c t a c i d o g e n in Mi lchshure Msbald auslSst. Die Milch- saure tritt also bereits w~hrend" der Zerkleinerungsprozeduren auf und wird alsbald die quellbaren Eiweisspartikelchen (man mSge dieselben nun mit E n g e l m a n n als ,,Inotagmen" oder mit B o t t a z z i als ,,Myosingranula" oder sonstwie bezeiehnen) zu einer sehnellen Quellung bringen. Die Folge wird die sein, dass zu jenem Zeitpunkte, wo W i n t e r s t e i n den Muskelbrei in seine Gazesgckehen eingeschlossen und gewogen hatte, der Que ! lungs - v o r g a n g im w e s e n t l i c h e n be re i t s a b g e l a u f e n war nnd naturgem~ss nicht noch ein zweites Mal in gleicher Weise ablaufen konnte. Die gesauerten Eiweissteilchen, die sich bereits fr~iher auf Kosten der zur Verreibung dienenden Fltissigkeit mit Wasser beladen hatten, kOnnen natfirlieh nieht in gleieher Weise yon neuem quellen. Wir werden uns also nieht darfiber wundern dtirfen, dass dcr Muskelbrei in den Gazesitekehen nieht in gleichem Masse wie tin intakter Muskel in destilliertem Wasser oder verdtinnter Siiure an Gewieht zunimmt.

2. Wir mfissen aber fiberdies bedenken, dass der mit Seesand verriebcne und wiederholt mit physiologiseher KoehsalzlSsung dekantierte Muskelbrei siehcrlieh an diese letztere einen grossen Tei l der d a r i n e n t s t a n d e n e n Milchsi iure a b g e g e b e n h a t (insoweit dieselbe nieht bereits am Eiweiss

412 Otto yon FOrth.

fest verankert worden war). Den quellbaren EiweissteiIchen im Muskelbrei steht also bei dei Quellung in Wasser hinterher sicherlieh nicht ann~hernd soviel Milchs~iure yon gleicher Konzentration zur Verfiigung, wie innerhalb des intakten Muskels.

3. Schliesslich ~dssen wit schon zur Genfige, dass bereits g e q u o l l e n e s S~iureeiweiss d u r c h N e u t r a t s a l z e m i t g r S s s t e r L e i c h t i g k e i f zur E n t q u e l l u n g g e b r a c h t wird. W i n t e r s t e i n selbst gibt an, dass die Quellung yon Muskelbrei in HC1 n/2oo dutch die Gegen~art yon NaC1 0,70/0 vSllig gehemmt wird. Warum sollten wir uns also darfiber wundern, dass Muskelpartikelchen, die mit physiologischer KochsalzlSsung sorgfiiltig verrieben worden sind, in der neugebfldeten Mflchs~iure oder in stark verd~innter Salzsaure nicht mehr zur Quellung gelangen? (In starkeren Sauren erfolgt die Quellung immerhin.)

I c h v e r m a g s o n a e h in den a n g e f f i h r t e n B e o b a c h t u n g e n W i n t e r s t e i n s k e i n e r l e i t r i f t i g e n G e g e n g r u n d g e g e n i i b e r e ine r kol- l o i d c h e m i s c h e n E r k l i i r u n g fo r die p o s t m o r t a l e W a s s e r a u f n a h m e i m i n t a k t e n Muske l zu e rb l i cken .

Dass fibrigens die k o l l o i d c h e m i s c h e D e u t u n g des E n t q u e l t u n g s - v o r g a n g e s die riehtige ist, geht auch aus ganz neuen Yersuchen hervor, die B e l a k (1917) im S t raubschen Institute ausgeffihrt hat. Bei Quellungs- versuchen yon Froschmuskeln in Wasser hat es sich herausgestellt, - dass bereitS im Entquellungsstadium befindliche Muskeln nach Weehse l des Aussen- wasse r s einen n e u e r l i c h e n Q n e l l u n g s a n s t i e g zeigen kSnnen. Ware die Entquellung wirldieh durch das ,,LScherigwerden" einer Membran bedingt, so w~ire diese Erscheinung ganz unverst~inSlich, w~hrend dieselbe fiir die kolloidchemische Auffassung einer Deutung ohne weiteres zug~inglieh ist. Wir werden uns vorstetlen kSnnen, dass die in der AussenfIiissigkeit angehauften Salze enti~nisierend wirken und etwa auch einen osmotischen Druck aus, iiben, der der Wasseraufnahme in das s~iurebeladene Muskeleiweiss entgegenwirkt; so wird sich sehliesslieh ein Zustand herausbilden, wo das Wasser- anziehungsvermSgen der Salze im Aussenwasser fiber das (dutch Gerinnungs, vorg~inge herabgeminderte) WasseranziehungsvermSgen der S~iureproteine eben die Oberhand gewinnt. Wechselt man nun aber das Aussenwasser, so kSnnen eben wieder die S~iureproteine das Ubergewieht erlangen und der Wasser- strom erfiihrt eine Umkehrung. ,,Es muss gegenfiber W i n t e r s t e i n , " sagt B e lak , ,,daran festgehalten werden, dass der Wassergehalt des Muskels nach der Entquellung~nd im Laufe derselben d u r c h die Gese tze der K o l l o i d e b e s t i m m t i s t , wie es auch durch andere Forscher aufgefasst wird."

B, Osmotisches Verhalten des ermiideten Muskels. Bereits R a n k e (1865) hatte die Beobachtung gemach~, dass der Muskel

beim Tetanus Wasser aus dem Blute anzieht, wobei er iirmer an Trocken-

Die Kolloidchemie de~ l~Iuskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 413

substanz wird, wahrend umgekehrt das Blut wasserarmer wird. Es fiel ihm auf, dass auch der ausgeschnittene Muskel aus einer indifferenten Salz]Ssung in hSherem Masse Wasser anzieht, wenn er vorher ermfidet worden ist.

E. Cook (1898/99) land im Laboratorium J. Loebs , dass bereits massige Arbeitsleistungen den ,,osmotischen Druek" des Muskels um 500/0 steigern kSnnen. I)er osmotische I)ruck steigt zu Beginn der Arbeitsleistung jah an, um dann, wenn man sieh deln Stadium ~Slliger Ermtidung nahert, nurmehr !angsam zuzunehmen. J. Loeb (1894) glaubte aus d[eser osmotischen Wasser- anziehung die Hypertrophie des arbeitenden Muskels erkl~iren zu kSnnen.

F l e t c h e r (1904) verglieh die o s m o t i s c h e n K u r v e n (s. o.) des ruhenden und ermiideten Mu~skels. In p h y s i o l o g i s c h e r K o c h s a l z l S s u n g (NaC1 0,75°/o) begann beim ruhenden IViuskel der Anstieg erst nach 6 Stunden und war die Akme nach 26 Stunden erreicht, worauf dann der langsame Abfall begann. Beim ermtideten Muskel dugegen begsnn der Aufstieg welt frtiher und war die Akme bereits nach 4 Stunden erklommen. In h y p o t o n i s c h e r L S s u n g (NaC1 0,2°/o) zeigten die Muskeln je nach Umstiinden ein verschiedenes Verhalten. Eine Beobachtung ergab lfir den ruhenden Muskel einen steter~ Anstieg im Verlaufe won 6 Stunden, wahrend der ermtidete Muskel seine Akme bereits nach 2 Stunden erreicht hatte.

F l e t c h e r hatte friiher gezeigt, dass der Aufenthalt in einer S a u e r s t o f f - A t m o s p h a r e dem Eintritte der Ermiidungserseheinunge~t in einem Muskel entgegenzuwirken vermag. In Ubereinstimmung damit hat es sich nun ergeben, dass ein dutch Strychninkrampfe oder elektrische Reizung ermtideter Muskel sieh unter Einwirkung des Suuerstoffes so verhMt, wie ein ausgeruhter. F1 e t che r hat diese Erscheinung in dem Sinne gedeutet, dass ein Ermfidungs- produkt bei Gegenwart des Sauerstoffes auf dem Wege der Oxydation beseitigt werde. Wir werden naeh F l e t c h e r und H o p k i n s neueren Unter- suchungen (s. o. S. 389) nicht wohl bezweifeln dtirfen, dass dieses Ermiidungs- produkt mit der M i l c h s a u r e identisch sei.

Die sorgfMtigsten Untersuehungen in der angegebenen R ichtung sind yon Carl S c h w a r z (1911) im Wiener physiologischen Institute ausgefiihrt worden, und zwar als Parallelversuche an den beiden Schenkeln desselben Frosehes. S c h w a r z beobachtete in i s o t o n i s c h e r KochsalzlSsung die Akme der Kurve des ruhenden Muskels erst nach 72~92 Stunden (also wesentlich sparer als in F l e t c h e r s Versuchen), diejenigen des ermtideten Muskels aber bereits nach 5--18 Stunden. Das Maximum der Wasseraufnahme wrr in beiden Fallen yon der gleiehen GrSssenordmmg (20~B0°/o des Mnskelgewichtes).

Bei Anwendung h y p e r i s o t o n i s c h e r L O s u n g e n erscheint die Wasser- bewegung als Resultierende zweier entgegengesetzt wirksamer Krafte. Der osmotisehe Druck der SalzlSsung sucht dem Muskel Wasser zu entziehen, wahrend der Quellungsdruck der durch die neugebildete Milehsaure ionisierten Muskelkolloide das Wasser in den Muskel hineinzieht. Beim ruhenden

414~ O t t o y o n F i i r t h ,

Muskel halt nun beispielsweise der osmotische Druck von NaCl 0,9 °/o dem WasseranziehungsvermSgen des Muskels nahezu das Gleichgewicht. Wird jedoch das letztere durch die Milchsaureanhaufung infolge yon Muskelarbeit verstarkt, so ergibt sich eine Gewichtszunahme.

In h y p o t o n i s c h e n SalzlSsungen ist die Wasseraufnahme auch beim ruhenden Muskel eine erhebliche, da osmotischer Druck und Saurequellung der Muskelkolloide in gleichem Sinne arbeiten.

T e m p e r a t u r e r h S h u n g , welche die Milchsaurebildung im Muskel beschleunigt, gleicht die Unterschiede zwischen ruhenden und tatigen Muskeln aus, derart, dass bei 280 die osmotischen Kurven beider einen fibereinstimmen- den Yerlauf zeigen. Eine E r h S h u n g des S a u e r s t o f f d r u c k e s , welche die Milchsaurebildung hemmt, bewirkt naeh C. S e h w a r z , dass selbst eiu ermfideter Muskel aus physiologischer KoehsalzlSsung im Laufe yon 24 Stunden kaum Wasser aufnimmt.

Wir gelangen also zu dem Schlussergebnisse, dass das o s m o t i s c h e V e r h a l t e n des e r m i i d e t e n Muske l s d u r c h die M i l c h s a u r e a n h a u f u n g in d e m s e l b e n u n d die d a d u r c h v e r m e h r t e S a u r e q u e l l u n g de r M u s k e l p r o t e i n e v o l l k o m m e n e r k l a r t e r s c h e i n t .

C. Osmotisches Verhalten des starren Muskels .

1. Yersm, he yon Fiery,her und Meigs.

Es war bereits R a n k e (1865) aufgefallen, dass das VermSgen des frischen Muskels, aus physiologischer KochsalzlSsung Wasser anzuziehen, nach Ein- tritt der Totenstarre ganz oder teflweise verloren gehen kann.

F l e t c h e r (1904) hat nun weiterhin beobachtet, dass das VermSgen, Wasser aus einer hypotonischen LSsung anzuziehen (wie es dem frischen ruhenden und in noch hSherem Grade dem ermfideten Muskel eigentfimlieh ist), dem s t a r r e n Muskel abhanden kommen kann, und zwar machte er diese Wahrnehmung nicht nur an Muskeln, welehe der normalen T o t e n s t a r r e anheimgefallen waren, sondern auch an w g r m e s t a r r e n Muskeln, sowie an solehen, ~velehe durch Einwirkung yon ChIoroformdampfen , sowie durch M i l c h s a u r e in einen Zustand yon Starre versetzt worden waren. F l e t c h e r wusste diese Erscheinung nicht ~nders zu deuten, als in dem Sinne, dass die die Muskelelemente umschliessende Me m b r a n ( - -e r scheint dabei das Sarko- lemm im Auge geha~)t zu haben --) die ihr eigentfimliche S e m i p e r m e a - b i l i t a t beim Eintritte der Starre eingebfisst habe und ,,15cherig" geworden sei.

In Ubereinstimmung damit hat B e u t n e r (1912) in J. L o e b s Labora- to1~um bei Muskeln, die bei 47 ° w a r m e s t a r r geworden waren, jede osmotische Schwellung beim Verweilen in Ringer-LSsung vermisst.

Man kSnnte nun auf den Gedanken verfallen, diese Einbusse des Verm5gens osmotischer Wasseraufnahme sei nichts anderes als eine notwendige Folge des A b s t e r b e n s des Muskels


ats solehen. Dass dies aber tats~ehlieh nicht der Fall ist, geht aus Beobachtungen yon Meigs (1909) horror: Wird ein Froschsartorius fiir eine halbe Stunde in destilliertes Wasser eingelegt, so verliert er dauernd seine ErregbarkeiL er wird sauer under verkiirzt sich. Bringt man ihn herr~eh fi~r einige Stunden in l~ingersehe Fli~ssigkeit., so erhi~lt er sein anf/~ngliches Gewicht und seine urspriingliche L~nge und Reaktion zuriick, bleibt jedoch unerregbar. Ein derart abgetSteter Muskel hat nun nicht etwa, ~de man vielleicht erwarten kSnnte, sein osmotisehes Verm6gen eingebiisst. Es zeigt irn Gegenteil nicht nut im destiIlierten W~sser eine stetige Ge~dchtszunahme ohne Abfall; er vermag vielmehr auch aus einer 7,5 o/oigen RohrzuckerlSsung (die mit physiologischer KochsalzlSsung isosmotisch ist) Wasser aufzunehmen (-- zu~ Unter- sehiede yon einem normalen Muskel, der in einer derartigen L6sung sein Ge~4cht stundenlang beibeh/~lt --). V¢ir ersehen also daralls, dass das osmotische Verm6gen eines abgestorbenen l~[uskels unter Umst/~nden nicht nut nicht vermindert, sondern sogar gesteigert sein kann.

2. Yersuche yon Fiirih und Lenk.

Ieh habe nun (gemeinsam mit E. Lenk) das osmotische Verhalten der Muskel bei verschiedenen Formen der Starre eingehend studiert und bin zu folgenden Ergebnissen gelangt:

Es hat sich zunachst ergeben, dass n i c h t der Z u s t a n d der S t a r r e als s o l c h e r e i n e n V e r l u s t des I m b i b i t i o n s v e r m S g e n s zur F o l g e ha t . Die Meinung F l e t c h e r s , dass dies der Fall sei, hat sich nicht als zutreffend erwiesen. So sehen wir beispielsweise, dass der Gastroknemius einer Katze, die sich nach eint~gigem Liegen bei Winterk~lte im Zustande hochgradiger Starre befand, im Wasser derart quell, dass er 440/0 seines Gewichtes davon aufnahm. Dagegen stellten wir fest, dass die L 6 s u n g der S t a r r e mit einer hochgradigen V e r m i n d e r u n g des I m b i b i t i o n s v e r m S g e n s einhergeht. Der Muskel ver~.ndert naeh einiger Zeit seine Besehaffenheit derart, dass er sein QuellungsvermSgen in Wasser mehr und mehr einbfisst. Schliesslich nimmt er nicht nur selbst aus reinem Wasser kein solches mehr auf; er gibt v~elmehr Wasser an das umgebende Medium ab. Registriert man dieses Verhalten in Form yon Quellungskurven, indem man die pro- zentisehe Gewichtszunahme als Ordinate, die Zeit als Abszisse auftragt, so sieht man, dass die ,,osmotische Kurve" sich nicht so, wie dies beim h'ischen Muskel der Fall ist, hoch fiber die Abszisse erhebi, um nach einer Anzahl yon Stunden wieder langsam abzufallen. Bei einem Muskel, tier k u r z e Z e i t n a c h L S s u n g der S t a r r e untersucht wird, erhebt sieh vielmehr die Kurve wenig oder aueh gar nicht fiber die Abszisse, um dann im weiteren Verlaufe des Versuches tiefer und tiefer unter die Abszisse abzufallen.

Wir haben nun weiterhin festgestellt, dass die durch W a r m e z u f u h r eingeleitete Gerinnung der MuskeleiweisskSrper alas WasseraufnahmsvermSgen des Muskels erheblich herabsetzt und ein tiefes Absinken der Quellungs- kurve bedingt.

Im gleiehen Masse grit dies ffir alle jene s t a r r e e r r e g e n d e n G i f t e , welche, wie ihr Verhalten dem Muskelpresssafte gegenfiber lehrt, befahigt shad, die MuskeleiweisskSrper zur Gerinnung zu bringen. Es gilt dies fiir das


Chloroform, die Sulfosalicylsaure, das Catciumchlorid, das Chinin und die Rhodansalze. Entgegengesetz~ dagegen verhi~t¢ sich das Fluor- n atriu m, welches eine Muskelstarre hSchsten Grades erzeugt, eine gerinnungs- erregende Wirkung den MuskeleiweisskSrpern gegeniiber jedoch vermissen li~sst. Dementsprechend verhalt sieh der Fluoridmuskel auch ganz anders als die Muskeln, welche der Wirkung der anderen starreerregenden Gifte unterlegen sind. Hier sinkt die Quellungskurve nicht etwa unter die Abszisse ab; sie steigt vielmehr hoeh und steit empor.

Wir haben aus der Gesamtheit der uns vorliegenden Versuche den Schluss gezogen, dass das Aufsteigen tier Quel lungskurven e inem Quellungs- vorgang en tspr ieh t , welcher durch die Si~urequellung der Muskeleiweiss- kSrper bedingt ist; das Absinken der osmo~ischen Kurvea enCsprich~ jedoch einem Entquel lungsvorgange . Wir folger ten weiter, dass dieser En tque l lungsvorgang nicht durch den Star rezus tand als solchen b e d i n g t i s t , v ie lmehr durch die pos tmor ta le Gerinnung der PlasmaeiweisskSrper , insoferne alle jene Faktoren, welche eine solche hervorrufen, auch gleichzeltig einen Entquellungsvorgang hervor- rlffen, und zwar unabhangig vom E in t r i t t e oder vom Ausbleiben eines S~arrezus~andes.

Dass ein Muskel erst nach LSsung der Totenstarre Entquellungserschei- nungen zeigt, haben wir in dem Sinne gedeutet, dass wir annehmen, die physio- logiseheTotenstarre sei durch einen (durch pos tmor ta le S~urebi ldung ausgelSsten) Quel lungsvorgang bedingt , die LSsung der Totens tar re aber durch eine a l lmahl iche Gerinnung der Muskel- eiweissk5rper, welche durch pos tmor ta le Veranderungen verursacht , insbesondere aber dutch die Saureanh~ufung im Muskei begtinst igt wird. Die Eiweissgerinnung geht mit einem verminderten WasserbindungsvermSgen des kol]oidalen Systems, also einem Entque!lungsvorgange, einher, als dessen physiologischer Ausdruek die LSsung der Toten- starre zu betrachten ist. Eine eingehende Begrtindung dieser Anschauung wird erst in einem sp~tteren Kapitel ihren Platz finden.

Das in bezug auf die Quellungskurven Gesagte (typisches Ansteigen wi~hrend der Ausbildung, Absinken wi~hrend der LSsung der Totenstarre) bedarf ]edoch noch in einem Punkte einer Ergiinzung. Wird die Versuehs- duuer auf sehr lange Zeit aueh noch nach LSsung der Starre ausgedehnt, so tritt wieder (wie eine spi~tere yon mir gemeinsam mit Lenk ausgefiihrte Untersuehung gelehrt hat) eine neue'Tatsaehe in Erscheinung I): Das osmotische Verhalten des Muskels ist nunmehr ein derartiges geworden, dass er sogar aus einer hochgradig hypertonischen XochsalzlSsung Wasser zu schSpfen

1) F i i r t h und L e n k o Zeitschr. f. Unters. d. Nahrungs- u. Genussmittel. 24. 189 (1912).


vermag (s. o. S. 408). Wit werden annehmen dtirfen, dass die f o r t s c h r e i - t e n d e M i l c h s g u r e a n h i i u f u n g im Muskel diese d r i t t e P h a s e bedingt. in diesem Stadium dtirfte die feinere Struktur des Muskels schon liingst zer- stSrt sein; wir werden uns vorstellen mtissen, dass die Myosingranula bereits gefgllt and zu grSberen Aggregaten agglutiniert sind and die nun vorliegende ,,tote" Eiweissmasse wird sieh Wohl nieht viel anders verhalten, wie etwa ein Fibringerinnsel, dass, trotz mangels jeder feineren Struktur und grOsseren Oberflgehe, noch immer geeignet ist, in verdiinnter Siiure zu quellen.

Wit sind bei unseren spiiteren Untersuchungen so vorgegangen, dass wir mit I-Iilfe eines Doppelmessers Wfirfel yon gleicher GrSsse aus einer Fleischmasse herausgeschnitten und in KochsalzlSsungen yon wechselnder Konzentration eingelegt haben: nach ~ 3 Stunden wurde durch Wiigung festgestellt, ob die Wiiffel an Gewicht zu- oder abgenommen hat ten.

Es ergab sieh so, dass frisches Ochsenfleisch etwa bis zum Alter yon zwei Tagen in hypertonischen Kochsalzl/Ssungen an Gewicht verliert, und zwar ist dies natiirlich in um so hSherem Grade der Fall, je stiirker die Salz- 15sung ist. Naeh fiinftggiger Aufbewahrung in der I~glte hat sich der Zustand einer Ochsenfleischprobe derart vergndert, dass sie nunmehr imstande ist, aus 5~15O/oigem NaC1 Wasser aufzunehmen. Es bedarf des osmotischen Druckes einer 15°/0igen NaC1 um die Quellkrait des saner gewordenen Muskels zu iiberwinden, lqoch hSher abet erwies sieh die Quellkraft yon lange Zeit in gefrorenem Zustande abgelagertem Oehsenfleiseh oder Wild verschiedener Art. Hier bedurfte es des osmotischen Druckes einer 20~30°/oigen NaC1- LSsung, um dem Muskel sein Quellungswasser zu entziehen.

3. Wintersteins Einwiinde.

Von der yon W i n t e r s t e i n angewandten Methode der Gewebsver- k l e i n e r u n g zum Zwecke der Sonderung ,,kolloidaler" und ,,osmotischer" Eigenschaften des Muskelgewebes, yon den Folgerungen, die dieser Autor gezogen und den Bedenken, die sich denselben gegenfiber ergeben haben, war bereits oben (S. 410--412) die l%ede.

W i n t e r s t e i n (1916) hat nun abet insbesondere gegeniiber der yon mir und L enk vertretenen Deutung des verminderten WasserbindungsvermSgens totenstarrer Muskeln im Sinne eines E n t q u e l l u n g s v o r g a n g e s Stellung genommen. Ausser den bereits oben besprochenen Versuchen sind fiir ihn insbesondere folgende Wahrnehmungen massgebend.

a) Er verglich das Vcrhulten von f r i s c h e m und durch W~rme (bei 70--100 °) k o a g u - l i e r t e m M u s k e i b r e i gegcai~ber n/l~--n/~ 0 Sal,,sSure uad n/l 0 Milchsgure. Er ha t dabei eino Verminderu~g des Que[iungsverm6ge~s des gv~'on~eneu Muske, lb~e, ies sowie iede Andeulung eines En|qudlungsvorg~,rlgt, s (wie er in dem absle;gcndcn Anleile der osmotischea Kurve eines normalela inla,kten Musk~;',s in Erscheinm~g l.~itt) vcrmissl; und folgert nun: ,,Eine Entquellung t r i t t nicht ein. Die Muskelkolloido verll~hea sieh milhia genau so, wio die unorg~u~i~sierlen Koltoide, Gelatine oder I;ibrin, und die voa dea kutoren o.ls , ,Eatquellung" gedeuteto Gewichts-

Ashez-Spiro, Ergebnisse dot Physiologie. XVlI. Jahrgang. 27

41~8 O t t o y o n F i i r t h ,

abnahme bei intakten Muskeln is t gar n i c h t ko l lo ida le r , s o n d e r n o smo t i s c he r Na tu r . Ebenso unriehtig ist die Annahme yon v. F i i r t h und Lenk, dass das QuellungsvermSgen der geronnenen Muskelsubstanz geringer aei, als das der genuinen. Der dureh W~rme koagulierte Muskelbrei zeigt in satzhaltigen S~urelSsungen ungef~hr das gleiche, in salzfreien SEuren sogar oft ein bedeutend st~rkeres WasserbindungsvermSgen. l~Iit dieser Feststellung aehwindet jede feste Grundlsge ffir die yon den Autoren aufgestellte Theorie . . . . . Ieh stimme mit v. F i i r t h vollkommen iiberein, dass die Totenstarre dutch die Ansammlung yon Milchs~ure bedingt wird und halte es auch fiir sehr wahrseheinlieh, class ihre LSsung mit der Gerinnung yon Muskeleiweiss in Zusammenhang steht; inwieweit abet bei diesen ¥org~ngen Quellungs= und Entquellungs- prozesse eine Rolle spielen, l~sst sich zur Zeit ebensowenig mit Bestimmtheit sagen, wie fiLr die analogen Erseheinungen der Muskelzusammenziehung und -ersohlaffung."

b) W i n t e r s t e i n hat nun abet weiterhin noch ein anderes Veffahren angewandt, um eine Sonderung der dutch _~nderung des , , o smot i sehen B i n n e n d r u e k e s " u_nd der dureh ~ n d e - rung der G r e n z f l ~ e h e n p e r m e a b i l i t ~ t bedingten Erscheinungen zu erzielen. Er bat ~iber die offenen Enden kleiner Glaszylinder Stiieke der iiberaus zarten seitliehen Bauchmnskulatur weiblieher WasserfrSsche gebunden. Er erhielt so Zellen, die beiderseits yon Muske lmem- b r a n e n begrenzt waren, mit SalzlSsungen gefiitlt gewogen werden konnten, dann in die zu priifende LSsung getaueht und sehliesslich wieder gewogen wurden. Bringt man z. B. eine derartige mit physiologischer KochsalzlSsung gefiiUte kiinstliche Zelle in destilliertes Wasser, so tritt infolge yon Wasseraufnahme eine starke Gewichtssteigerung ein. W i n t e r s t e i n land nun weiterhin: ,,Die Permeabilit~t des normalen Muskels fiir Kochsalz ist, wenn iiberhaupt vorhanden, sehr gering; mit der Dauer der Au:[bewahrung steigt sie an und fi~hrt schliesslieh zu einer fast, freien Salzdurchg~ngigkeit (vSll igem Ver lus t der Semipe rmeab i l i tE t ) . Koagulation des lY[uskeleiweisses hat die gleiche Wirkung. I-Iierdureh linden die vermeintlichen , ,En tque l lungsvo rgEnge ihre einfaehe Erkl~rung". Weiter oben heisst es ferner: ,,Der direkte I~aehweis der Permeabilit~tssteigerung fiihrt ~ in roller ~bereinstimmung mit der zuerst yon F l e t c h e r gegebenen Erkl/~rung -- die vermeintliche Entquellung naeh vorangegangener Wasseraufnahme ebenso wie die verminderte Wasseraufnahme starrer Muskeln aus hypotonisehen und sauren L6sungen auf das Wirken osmot i sche r Kr~f te zuriiek. Denn mit dem mehr oder minder weitgehenden Verluste der Semipermeabilit~t, mit dem LScherig- werden der Membran, die nun aueh fi~r die gelSsten Bestandteile durehg~ngig ist, muss ein Heraus- diffundieren dieser letzteren und so ~ine Verminderung des osmotischen Druekes ira Zelliunern eintreten."

Zu den Ausffihrungen W i n t e r s t e i n s ist nun folgendes zu bemerken: a) Die Behauptung W i n t e r s t e i n s , dass die Gewicht.sveranderungen des Muskels in anisotonischen KochsalzlSsungen r e in o s m o t i ~ c h e r l~a tu r seien, erscheint vSllig unhaltbar 1) und wird sehon durch die Tatsache widerlegt, dass der abgestorbene Muskel, wie wir gesehen haben, aus 20~25°/oigem NaC1 Wasser aufzunehmen vermag. Auch Meigs (1909/10) sah einen Frosch- muskel in 10 o/oiger NaC1 innerhalb 5 Stunden um 200/0 an Gewicht zunehmen. Die Kochsa]zaufnahme als solche konnte natfirlieh eine Gewiehtssteigerung um hSehstens 10°/o bewirken. Es kann sieh bier also nur um eine Wasser- aufnahme handeln. Bereits O v e r t o n (1902) hat (s. o. S. 407)dargetan, dass, selbst wenn alles ko]loidale Kohlehydrat des Muskels zu Zucker und alles Eiweiss zu Aminosaure zerfallen wfirde, der osmotische Druck im Zellinnern hinter demjenigen einer 5°/oigen Kochsalzl5sung zurfickbleiben mfisste. I-Iier

1) W i n t e r s t e i n sagt (Biochem. Zeitschr. 75, 69): ,,Versuche mit Muskelbrei ergeben, dass die Gewichtsyer~nderun~en in anisotonischen KochsalzlSsungen rein osmotischer, die Wasseraufnahmen in sauren LSsungen zum Tell osmotischer, zum Tell kolloidaler lqatur sind."

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Probleraen der Kontraktion etc. 419

kommt man eben, wie schon frfiher ausgeffihrt, nicht mit der Annahme osmo- fischer Kr~tfte im gewShnlichen Sinne aus, man muss vielmehr Kri~fte einer hSheren GrSssenordnung, namlich d ie Kr~tft-e d e r Q u e l l u n g , heranziehen. Da es innerhalb des Muskels, wie wir gesehen haben, zweifellos zu einer er- heblichen postmortaIen S~turebildung kommt, muss auch notwendigerweise das geschehen, was fiberM! geschieht, we S~uren mit EiweisskSrpern zusammen- treffen: Die Eiweissmolektile werden sich mit Wasser beladen, also quellen. Wenn wir also sehen, dass die Wasseraufnahme in den Muskel der Milchsgure- bildung parallel geht, wenn wir welter sehen, dass, was die Milchs~turebildung im Muskel fSrdert, auch die Wasseraufnahme fSrdert (Ermiidung[) und was die Milchsgurebildung hemmt, auch die Wasseraufnahme hemmt (Sauerstoff- atmosphi~re), so haben wir nieht den a,llermindesten Grund, daran zu zweifeln, dass bei der postmortalen Imbibition des Muskels die S g u r e q u e l l u n g wesentlieh beteiligt ist. Wenn wir nun welter sehen, dass der Muskel spttter, wenn er starr geworden ist, sein Wasser teilweise verliert, ist es nur vSllig logisch und berechtigt, wenn wir in diesem Falle von einem E n t q u e l l u n g s - v o r g a n g e reden.

fl) Wenn W i n t e r s t e i n behauptet, die g e r o n n e n e M u s k e l s u b s t a n z b e s i t z e k e i n g e r i n g e r e s W a s s e r b i n d u n g s v e r m S g e n Ms die g e n u i n e , so trifft dieser Satz in so allgemeiner Fassung sieherlich nicht zu. Es ist eine der FundamentMtatsaehen der Kolloidehemie (s. o. S. 396), dass i o n i s c h e s E i w e i s s bei de r G e r i n n u n g g l e i e h z e i t i g m i t s e i n e r e l e k t r i s c h e n L a d u n g a u e h W a s s e r v e r I i e r t l ) . Dass die Eiweissteilchen des Muskels sich in dieser Hinsieht gerade so verhalten, wie andere EiweisskSrper, ist dureh die Untersuchungen yon B o t t a z z i und A g o s t i n o (s. o. S. 402) sichergestellt worden; ihre Viskosit~tsbestimmungen an Muskelpresss~ften haben gezeigt, dass Hydratat ion und Ionisation der Eiweissteilchen parMlel gehen. Ein geronnenes Eiweissteilchen hat eben seine Hydratat ion und Ionisation eingebtisst. Die richtige Beobachtung W i n t e r s t ei n s, derzufolge f ri s c h e r Mu s k e 1 - b re i in verdfinnten Sguren nicht stgrker quillt, Ms in der Hitze k o a g u l i e r t e r M u s k e l b r e i , vermag diese Grundtatsache nieht umzustossen. Sie findet vielmehr eine einfache Erklgrung: W i n t e r s t e i n s I r r tum ist dadurch bedingt,

1) ,,Zwei Umstgnde," sagt P a u l i (Die koUoiden Zustandsgnderungen der EiweisskSrper '(Fortschr. d. naturw. Forschung 4, 244 [1912]), ,,werden fiir die f l o c k i g e A b s c h e i d u n g yon Eiweiss massgobend sein- Das Vorhandensein einer geniigenden Zahl elektrisch-neutrMer Teilchen und der Verlust ihres lyophilen Charakters. Denn mlr u n e l e k t r i s c h e Te i l e k 6 n n e n a a s

der LSsung t r e t e n . " - - Ferner heisst es bei B e c h t o l d (Die Kolloide irt Biologie und Medizin, S. 62, 1912): ,,Alle Erfahrungen deuten darauf hin, dass die Que t lung und E n t q u e l l u n g hydrophiler Gele in ParMlele zu setzen ist mit der Bildung yon Ionen und NeutrMteilen bei l~iweiss. Dieselben Faktoren, welche die Ionisierung yon Eiweiss begiinstigen, nitmlich "Sgurea und Laugen, f6rdern auch die Quellung . . . . Wir e r k e n n e n in de r I o n i s i e r u n g wie in de r Que l lung e ine Tendenz zur V e r g r S s s e r u n g d e r f r e i en O b e r f l g c h e under W a s s e r a u f n a h m e . "

27*


dass er frischen Muskelbrei mit genuiner Muskelsubstanz identifiziert hat. Tats•ehlieh sind aber beide ganz und gar nicht gleiehbedeutend. Wie wir schon frfiher ausgeffihrt haben (S. 411), sind infolge der bei der Z e r kl e in e r u n g s- p r o z e d u r erfolgenden S~ureentwickelung die queIlbaren Muskelelemente bereits zunaehst in einen Zustand der S ~ u r e q u e l l u n g geraten. Das Kochsalz der physiologischen Kochsalzl~sung, welehe beim Verreiben des Muskelbreies zur Verwendung gelangt, wird allerdings hinterher eine teilweise Entionisierung bewirken kSnnen (S. 412). Diese wird aber sieherlieh keine so vollst~ndige sein, wie jene Entionisierung, welche die Hitzekoagulation bewirkt. Es ist also leicht verstandlich, dass, wie W i n t e r s t e i n gefunden hat, der koagulierte, vSllig entquollene Muskelbrei nicht nur kein geringeres, sondern in reinen SaurelSsungen sogar ein grSsseres WasserbindungsvermSgen besitzt, als der genuine, in dem sich eine SKurequellung bereits vollzogen hat. So werden wir beispielsweise uns vorstellen mfissen, dass der ~bergang des ,,Fibrinogens" in F i b r i n mit einem Verluste der Wasserbindung ionisierter Eiweissteflehen einhergeht. Das schliesst aber in keiner Weise aus, dass das Fibrin, wie bekannt, im hfchsten Grade einer S~urequellung fahig ist.

7) Ich konnte reich iibrigens dutch eine einfache Versuchsanordmmg leicht davon fiberzeugen, dass t a t s a c h l i c h a u c h in e i n e m M u s k e l b r e i , g e r a d e s o wie in j e d e m a n d e r e n k o l t o i d e n S y s t e m e , G e r i n n u n g m i t e i n e m E n t q u e l l u n g s v o r g a n g e e i n h e r g e h t 1). Ich habe den Muskel- brei in das birnf5rmige, oben offene und nur mit einer tierischen Membran fiberbundene Vorratsgef~ss eines Manometers fiber Quecksilber gebracht. Fallt man den tangeren Schenkel des Manometers mit Quecksilber, so wird der Muskelbrei, der fiber dem Quecksilber schwimmt, fest gegen die sieh vorwSlbende Diffusionsmembran angepresst. Taucht man jetzt das ganze System in Wasser, physiologische Kochsalzl6sung, verdfinnte Sgure oder dgl. ein, so wird eine Quellung des Muskelbreies an einem Steigen, sins Entquellung an einem Absinken tier Queeksilbers~ule im Manometerrohre leieht kenntlieh. Ich konnte so die Beobaehtung W i n t e r s t e i n s bestatigen, dass Muskelbrei in verdfinnten S~uren eine im Vergleiehe zum intakten Muskel nur geringe Quellungsfahigkeit besitzt., Ieh l~onnte mich so aber auch ohne weiteres davon fiberzeugen, dass, wenn man durch Zusatz yon C a l c i u m e h l o r i d oder R h o d a n k a l i u m zu der in den Muskelbrei hineindiffundierenden sauren Flfissigkeit eine energisehe K o a g u t a t i o n de r M u s k e l e i w e i s s k S r p e r einleitet (wie sie ja aueh im Plasma dutch diese Agenzien eingeleitet wird) sieh dies am Manometer als Entque]lung alsbald manifestiert.

Z. B. 20 g ttundefleisch, 1 Woche fiber Eis aufbewahrt, rein zerhackt, werden fiber Queck- sitber unter geringem Uberdrucke in das ,,Osmometer" gebracht. (Steigrohrlichtung 1 ram.) Aussenfliissigkeit: Destilliertes Wasser. Naeh 1 Tage keia Anstieg. Das destil]ierte Wasser wird gegen HC1 n/~ vertauscht: ~ber Naeht Anstieg des Quecksilbers um 185 ram, naeh weiteren

1) Unver6ffentllehte Versuche.

Die Kolloidchemie desMuskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontrakt ion etc. 42t

3 Stunden um weitere 17 ram. Es wird nunrnehr zu der S~iure in der Aussenfliissigkeit so,del R h o d a n k a l i u m hinzugefiigt, dass der Gehalt 1 o/Q be~.ri~gt. Das Quecksilber im Stelgrohr begilmt langsam zu fallen und sinkt fiber Nacht~ um 130 mm ab.

Also: kei.ne Quellul~g des Muskelbreies im W'asser, Quellung in stark verdiinnter Siture, Entquellung durch Rhod~nk~lium.

Ein auderes Beispieh Katze, vor 3 Tagen getStet, in der Ki~lte aufbewahr~, starr, 18 g rein zerhackten Muske]s im Osmomeler unter 185 mm Iffg-~berdn~ck. Aussetffliissigkeit destilliertes Wasser. Slabfles Gleicbgewieht. I)ie Aussenfliissigkeit wird dutch tfC1 n/so + KCNS 1 0/0 ersetzt. Die dutch die saute Rhodanl5sung in der Muskelsubstanz eingeleitete Eiweiss- gerinnung manifestiert sich in einem langsamen Absinkeu tier Quecksilbers~ute (nach 1 Stuude um 35 ram, nach 21/~ Stunden um 60 ram, nach 24 Stunden um 132 ram).

8) Besonderen Wert legt W i n t e r s t e i n auf die Feststellung, dass Musk el brel bei der Siiurequellung (zum Unterschiede yore in tak ten Muskel) keine durch eiuen abfaUenden Sehenkel charakterisierte osmotische Kurve aufweist, die E n t q u e l l u n g s p h a s e s o n a c h ganz v e r m i s s e n l i iss t mad sich in dieser Hinsicht gerade so verhiilt wie etwa Fibrin mad Gelatine. Win- t e r s t e i n sieht gerade darin ein Hauptargument daftir, dass die nachtri~gliche Wasserabgabe gequollener Muskeln osmotischer und nieht kolloider Natur sei. Tatsiichlich steht aber diese Beobachtung in keinerlei Widerspruch zu meiner Auffassung. Auch ich bin (gemeinsam mit Lenk) auf Grund eigener Versuche zu der Auffassung gelangt, dass die Entquellungsphase nicht etwa den unorganisierten M u s k e l e i w e i s s k S r p e r n als s o l c h e n eigentiimlich sei, dass vielmehr bier eine B e s o n d e r h e i t des o r g a n i s i e r t e n P r o t o - p l a s m a s vorliegt (Bioeh. Zeitsehr. 33. S. 853. 1911). Nur im a n a t o m i s c h intakten Muske l bleibt die physio]ogische Eigenart der kleinsten quellbaren Partikelchen (die man immerhin, E n g e l m a n n s Andenken zu Ehren, ,,Ino- tagmen" nennen mag) erha]ten, we]ehe dieselben befiihigt, vermSge ihrer relativ k o l o s s a l e n Obe r f l~ehe mit der grSssten Leiehtigkeit der Saure- quellung zu unterliegen und such wiederum mit der grSssten Leiehtigkeit zu entquellen. Diese Entquellung vollzieht sieh meines Erachtens bei der L S s u n g de r T o t e n s t a r r e vermSge eines unter der Einwirkung der Mileh- si~ureanhi~ufung im Muskel sieh vollziehenden G e r i n n u n g s v o r g a n g e s . Es mag aueh wohl sein, dass bei der Entionisierung der Eiweissmolektile die a n o r g a n i s c h e n Salze des Muskels mitbeteiligt sind, welehe vielleieht aus ihrer ursprfingliehen Bindung an Proteine frei werden. Sei dem nun wie immer ~ wir werden uns keinesfalls dartiber wundern dttrfen, dass diese F~thigkeit prompter Quellung und Entquellung abhanden kommt, sobald wit dureh meehanische Zerkleinerung oder dureh Hitzekos.gaflation des Muskels diese iiberaus rein organisierten Gebilde in eine i n d i f f e r e n t e E iwe i s s mas se verwandelt haben, die sieh dann eben nieht anders verhalt wie andere nieht organisierte Kolloide yon Eiweissnatur. Aueh diese sind ja noeh in Sauren quellbar. Die dureh die relativ u n g e h e u r e O b e r f l g e h e des ,,Inotagmen" bedingten Eigentfimlichkeiten der Quetlungs- und Entquellungsvorgi~nge werden sie aber vermissen lassen. Wenn man in diesem Sinne yon der B e-


t e i l i g u n g v o n O b e r f l a c h e n e r s c h e i n u n g e n bei diesem Komplexe yon Vorgangen reden will, so bin ich sicherlich weit davon entfernt, dies leugnen zu wollen. I e h b in v i e l m e h r v o l l k o m m e n d a v o n d u r c h d r u n g e n , dass d e r g l e i c h e n O b e r f l ~ e h e n e r s c h e i n u n g e n d a b e i e ine Ro l l e s p i e l e n mi i s sen , wenngleich wit heute noch nicht in der Lage sind, dieselben scharf zu umschreiben.

e) Wenn schliesslich W i n t e r s t e i n durch seine V e r s u c h e an Muske l - m e m b r a n e n ktargelegt hat, dass ein Koagu]ationsvorgang die Permeabilit~t der letzteren ftir Salze steigert, so ist dies sicherlich eine wertvolle Feststellung, die jedoch aueh yore kolloidchemischen Standpunkie aus niehts ~berraschendes hat. Wit werden uns ja vorstellen mfissen, dass die n a t i v e n M u s k e l e i : w e i s s k i i r p e r Sa lze zu b i n d e n v e r m ( i g e n (ob im rein chemischen, ob im physikalisehen Sinne, mag dahinges~ltt bteiben) und dass dieses ihr Ver- mSgen beeintri~eh~igt wird, sobald sie gerinnen. Es m u s s u n d wi rd s ich also die , , G r e n z f l i i c h e n p e r m e a b i l i t h t " des Muske l s a n d e r n , s o b a l d er g e r i n n t . Es liegt uns niehts ferner, als dies leugnen zu wollen. An meiner Auffassung, derzufolge eine d u r e h S i~u rewi rkung b e d i n g t e Q u e l l u n g u n d e ine d u r c h G e r i n n u n g u n d E n t i o n i s i e r u n g b e d i n g t e E n t q u e l - l u n g der q u e l l b a r e n E l e m e n t e bei den I m b i b i t i o n s e r s c h e i n u n g e n des Muske l s e ine w e s e n t l i c h e Rol le sp ie le , vermag dies aber niehts zu ~ndern.

Ich fasse sohin meine Meinung dahin zusammen, dass die zweifellos wertvollen Feststellungen W i n t e r s t e i n s keine Tatsaehen beigebracht haben, welche mit dieser Auffassung irgendwie unvereinbar w~ren. Dass a u c h O b e r l l a e h e n e r s c h e i n u n g e n u n d E r s c h e i n u n g e n der G r e n z p e r m e a - b i l i t a t bei d i e sen E r s c h e i n u n g e n m i t b e t e i l i g t s ind , soll o h n e w e i t e r e s z u g e g e b e n werden .

D. Die Wasserbindung im Muskel. 1. Freies und gebundenes Wasser. Bereits O v e r t o n ist durch seine

Untersuchungen fiber die osmotischen Eigenschaften des Muskels zu der Annahme gelangt, dass sich das Wasser innerhalb des Muskels in zwei verschiedenen Phasen vorfinde, als freies und als g e b u n d e n e s Wasser. Er spricht yon einer festen LSsung des Wassers in der kolloiden Pha~e - - oder ktirzer: yon Q u e l l u n g s w a s s e r . Dieses sei so lest gebunden, dass dem Muskel die HMite desselben nur durch Einwirkung einer S~lzlSsung mit einem osmotischen Drueke yon mehreren hundert Atmospharen entzogen werden kSnne.

Nun kann man aus dem Verlaufe der beim G e f r i e r e n eines wasserabscheidenden kolloiden Systems auftretenden W ~ r m e t S n u n g einen Schluss auf die Bindung des Wassers inner- hMb desselben ziehem AnschlieBend an Untersuchungen yon H. W. F i s c h e r und B o b e r t a g fiber das A u s f r i e r e n yon Gelen haben nun P. J e n s e n und H. W. F i s che r (1910) eingehende


Untersuchungen analoger Art an Muske ln ausgefiihrt. Es ergab sieh dabei die bemerkenc- werte Tatsache, dass s tarker a l ter ier te Muske ln e ine fes tere B i n d u n g des Wassers a u f w e i s e n als frische. Ich mSchte diese Tatsaehe in dem Sinne deuten, dass Alterationen der verschiedensten Art eine M i l c h s ~ u r e b i l d u n g im Muskel auslSsen und diese eben einen Tell des freien Wassers in Quellungswasser iiberfiihrt. Die genannten Autoren linden ferner (1. e. S. 91), dass die lebende und tiberlebeade Substanz des Muskels aus Solen besteht, die bei Alteration derselben schrittweise in Gele (je naeh den Bedingungen in revers ib le oder irrevers ib le ) flbergehen. So sind bei Abkiihlung unter -- 2,5 ° (vcobei der Froschmuskel vSllig unerregbar wird) und darauf folgendem spontanen Auftauen, die Ver~inderungen h'reversibler ]qatur, wobei auch alsbald die Totenstarre sich einstellt. Es deckt sich dies durchaus mit unseren sonstigen Effahrungen betreffend die Gerinnung der MuskeleiweisskSrper unter dem Einflusse der sieh innerhalb des Muskels anh~ufenden Milehs~ure 1).

2. Wasseraufnahme im ermiideten Muskel. Wir haben bereits friiher gesehen (siehe S. 414), dass das o s m o t i s c h e V e r h a l t e n des ermtideten Mus- ke]s dureh die M i l c h s ~ t u r e a n h a u f u n g innerhalb desselben und die dadurch bedingte Quellung der MuskeleiweisskSrper in befriedigender Weise erkI~rt erscheint.

Im Einklange mit dieser Auffassung stehen aueh Beobachtungen italie- nischer Autoren an dem in s i tu befindlichen ermfideten Muskel, welehe auf ein v e r m e h r t e s W a s s e r a n z i e h u n g s v e r m 5 g e n desselben hinweisen. F a n o und B al di fanden das B1 u t ermfideter Tiere reicher an Trockensubstanz. J a p e l l i und d'Errieo fanden die L y m p h e im Ductus lymphaticus braehialis nach aktiven Bewegungen der betreffenden Extremit~tt ihrer Menge nach vermindert (bei gleichzeitiger ErhShung des osmotischen Druckes). Endlich hat B u g l i a (1907) festgestellt, dass der ermiidete Muskel aus dem B l u t e Wasser aufnimmt und dabei eine Abnahme seines osmotisehen Druekes aufweist. Alle diese Beobachtungen lassen eine einheitliche Deutung im obigen Sinne zu.

3. Abh~tngigkeit der Muskelleistung veto Wassergehalte. Die Leistung der Muskeln wird vom Wassergehalte derselben weitgehend beeinflusst.

E l i z a b e t h Cooke (1898i99) land in J. Loebs Laboratorium, dass die W a s s e r a u f n a h m e aus h y p o t o n i s c h e n S a l z l S s u n g e n his zu einem gewissen Punkte die Erregbarkeit steigert, jenseits desselben vermindert. W a s s e r a b g a b e an h y p e r t o n i s c h e S a l z l S s u n g e n sell dagegen unter allen Umst~nden die Muskelerregbarkeit herabsetzen.

1) J e n s e n und F i scher linden (1. c. S. 91), dass der lebende, frisehe Muskel nur 3,9 °/o seines gesamten Wassers in fester B indung enthalte, w~brend nach Overton etwa 1/a des ,,Faserwassers" sich in dieser Bindungsform vorfinden sol1. In dem auf 100 ° e r h i t z t e n h~uskel konnten die erstgenannten Autoren 22 °]0 festen gebundenen Wassers nachweisen. Da wir wissen, dass Eiweissgerinnung mit einera Entquellungsvorgange Hand in Hand geht, ist dieser Befund iiberraschend. Vielleicht erkl~rt sich dieser Widerspruch abet in der Weise, dass ein Tell des durch den Gerinnungsvorgang frei gewordenen Wassers aus dem Muskel beim Erhitzen auf 1000 austritt, derart, dass der gekochte Muskel zwar an sich allerd;ngs wasser~rmer wird, den in ihm verbliebenen Wasseranteil abet zum grossen Teile in fester Bindung festh~lt. Doch wiirden diese Verh~ltnisse weitere Untersuchungen erfordern.

424 Otto y o n F i i r t h ,

Nach D e m o o r und P h i l i p p s o n (1908) vermindern h y p o t o n i s e h e LSsungen die Muskelviskositgt und verktirzen die D a u e r der Zuekung; h y p e r t o n i s c h e L S s u n g e n dagegen steigern die Viskositat und ftihren eine verIangsamte Erschlaffung herbei.

Bekanntlich gehSrt das Glyzer in zu den ausgesprochen wasserentziehenden Agenzien. Nun hat bereits L a n g e n d o r f f gefunden, dass das Glyzerin die Erregbarkeit des Muskels steigert. S a n t e s s o n (1908) hat beobachtet, dass, wenn man einem Frosche 0,5--1,0 g Glyzerin subkutan injiziert hat, bereits sehr schwache Reize e n o r m hohe und a n d a u e r n d e T e t a n i auslSsen. Bereits die AktionsstrSme, die yon einem schlagenden Froschherzen ausgehen, genfigen, um ein glyzerinvergfftetes Pr~parat in Tetanus zu versetzen. Curare vermag diese Wirkung nicht aufzuheben. Es handelt sich also um eine direkte Einwirkung auf die kontraktile Substanz. Dass andere wasserentziehend wirkende Agenzien (starke SalzlSsungen, Zucker- 15sungen) keinen so ausgesproehenen Einfluss austiben, h~ngt mSglicherweise mit der Leichtigkeit zusammen, mit der das Glyzerin in das Inhere der Muskelschl~uche einzudringen vermag. A u s t r o c k n u n g des Muskels soll eine ghnliehe, allerdings viel sehwgehere Wirkung ausfiben (vgl. unten X.XIII, 2 Punkt 6).

Im Anschlusse an eine alte Beobachtung yon Voi t fiber Wasserretention in,den Geweben land Tsubo i bei m a n g e l h a f t e r E r n ~ h r u n g (1908) eine Wasserretention yon 2~70/o in den Muskeln yon Xaninehen bei ausschliess- licher Xartoffelfiitterung. Inwieweit die Leistungsfahigkeit der Muskeln dabei beeinflusst wird, ist nicht festgestel]t.

V. Osmotisches Verhalten des quergestreiften Muskels in s~urehaltigen L~sm,gen.

1. Wir wenden uns nunmehr der Betrachtung jener osmotischen Ver- anderungen zu, welche der Muskel in verdfinnten SgurelSsungen erfghrt. In "richtiger Wfirdigung der wichtigen Rolle, welehe die Beeinflussung der Muskel- kotloide durch die Milchsaure bei den physiologischen Vorg~Angen innerhalb der kontraktiten Substanz spieIt, ist diesem Gegenstande besondere Auf- merksamkeit zuteil geworden.

J. Loeb (1898, 1899, 1906) hat die Wahrnehmung gemaeht, dass, wenn man tier physiologischen XoehsatzlSsung, in der ein Froschmuskel liegt, eine kleine Menge Sgure zusetzt, der Muskel erhebliche Quantitgten Wassers aufnimmt. So nahm z. B. bei einem Versuche ein Froschmuskel nach 18 Stunden in NaCt 0,7% 60/0 an Gewieht zu; der Kontrollmuskel ds.gegen in derselben LSsung, der ein wenig Salpeters~ure zugeftigt worden war, wies eine Gewiehts- zunahme yon 40% auf. Ffir a n o r g a n i s e h e Sauren schien die Wirkungledig-

Die KoUoidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 425

lich won der Konzentration der Wasserstoffionen in der LOsung bedingt 1) und won der Natur des Anions unabhangig zu sein. Fiir schwache o r g a n i s c h e Sauren dagegen ergab sich eine viel starkere Wirkung, als nach dem Dissozia- tionsgrade und der Konzentration der LSsung zu erwarten gewesen ware. So erwies sich n/100 Milehsaure ann~£hernd ebenso stark wirksam wie n/loo Oxal- s~£ure, trotzdem yon ersterer nur 11°/o, yon letzterer 920/0 dissoziiert sind. Loeb hat mit Recht vermutet, dass dies mit dem Umstande zusammenhange, dass organische Sauren schneller in den Muskel hineindiffundieren.

Loeb hat weiterhin die fiir ihn ilberrascheude Beobaehtung gemaeht, class S~urezusatz zu h y p c r o s m o t i s c h e n LSsungen den entgegengesetzten Effekt hat: er steigert die Wasser- abgabe des Muskels 3). Da wir heute den entiordsierenden Effekt yon SalzlSsungcn einerseits, eines S/iureiiberschusses andererseits hydratisiertem Eiweiss gegeniiber zur Geniige kennen, wird uns die Deutung derartiger Erseheinungen keine sondertiehen Sch~deligkeiten bereiten, F~s findet dabei eine Uberlagerung der Vorgange postmortaler Saurebildung innerhalb des Muskels durch die yon aussen her in den Muskel eindringende Sgure statt.

O v e r t o n (1902) gab der vermehrten Quellung des Muskels in verdannten Sauren bereits die riehtige Deutung. Er bezog dieselbe nicht, wie es Loeb anfanglich getan hatte, auf eine durch hy d r oly ti s c h e S pal t u n g vergrOsserte molekulare Konzentration in Wasser gelSster Bestandteile der Muskelfaser; er meinte vielmehr, es handle sich um eiue Erscheinung yon derselben Art wie es die starke Que l lung yon Blutfibrin in schwachen Sauren ist.

2. Der Gedanke, dass die S a u r e q u e l l u n g des Muskels und die- j en ige des F ib r in s v e r w a n d t e Vorg~inge seien, ist sparer von M. It. F i s c h e r (1908) gemeinsam mit G. Moore yon kolloidchemischen Gesichts- punkten aus welter durchgearbeitet worden. Durch Zusatz irgend eines Salzes zu der reinen S~urelOsung wird die Menge des sowohl vom Fibrin, wie vom Muskel absorbierten Wassers vermindert. Je konzentrierter das Sa.tz, desto geringer die Quellung; jedoch bringen verschiedene Salze in aqui- molekularen Mengen einen Effekt hervor, der sich additiv aus den Wir- kungen des Anions und Kations zusammenzusetzen schcint. Sowohl beim Fibrin als beim Muskel wird eine maximale Saurequellung noeh gesteigert, wenn die umgebende Saure hinterher dureh W asser ersetzt wird. Die Wasser- aufnahme in Sauren ist sowohl fiir das Fibrin als auch ffir den Muskel ein teiIweiser r e v e r s i b l e r ¥organg. Sowohl dem Fibrin als dem Musket gegenfiber vermisst man nach Saurequellung eine en~quellende Wirkung won N i c h t e l e k t r o l y t e n . Der entquellende Effekt ist eben eine Ionenwirkung. (Urn eine entionisierende Wirkni~g gleicher Art handelt es sich offenbar auch

1) Das Maximum der QueUung finde~ sich schon bei niedrigen Konzentrationen der Minerals/iuren. So fand Lloyd (1916) das Maximum bei 0,005 n I~C1.

~) J. Loeb, Pf l i igers Arch. 75, 303 (1899); feraer Dynamik der Lel~enserscheiaungen, S. 77 (1906): ,,Es handclt sich hier wohl darum, dass die in die Gewebe eindringenden S/~uren vermutlich durch ihro chemische Verbindung mit den Eiweissk6rpern des Muskels Zustands- ii, nderungen im Muskel schaffen, wodurch die Bedingungen der Wasserabsorption und Wasser- abgabe ge~ndert werden."


bei der yon Meigs (1909/10) beobachteten entquellenden Wirkung physiologisch~er KochsalzlSsung auf Muskeln, die in destilliertem Wasser aufgequollen sind.)

3. Weitere lehrreiche Versuehe in der gleichen Richtung hat B e u t n e r aus dem Laboratorium yon J. Loeb beigebracht und den A n t a g o n i s m u s zwischen der q u e l l e n d e n W i r k u n g der S a u r e n und der en tque l - l e n d e n der N e u t r a l s a l z e durch weitere Beispiele belegt.

So tri t t z. B. in einem Gemenge yon n / l ~ H~SOa + 0,02 m Na~SO 4 erst starke Wassero aufnahme in einen Froschmuskel, dann aber EntsehweUung auf; ebenso in einem Gemenge n/~oo o H~SO 4 + 0,05 m Na~SO 4. Steigert man die Salzkonzentration noeh welter (n/100 o H~SO 4 q- 0,1 m Na~S04), so iiberwiegt die Salzwirkung und die ,,osmotische Kurve" f~llt direkt unter die Abszisse ab, d. h. der Muskel verliert sogleich ~¢Vasser. In n/10o o HC1 -? m/s NaCt beobachteb man keinen Abfall der Kurve, sondern kontinuierlichen Anstieg, in n]10oo HC1 ~ m/4 NaC1 da: gegen das Gegenteil, ngmlich Schrumpfung. Bei Versuchen mit Gemengen yon Essigsgure und Kochsalz ergab sich bei S~urekonzentrationen n/10oo his n]5o die Grenze der EntqueUung bei einer Salzkonzentration m]s his n]~ om. Gemenge yon Milchsgure mit Kochsalz verhielten sieh ~hnlich wie Salzsgure-Kochsalz.Mischungen.

,,Dass die postmortale Schwellung eine ko l lo ida le W a s s e r a u f n a h m e ist", sagt Beuto ne t , ,,ergibt sich mit erheblicher Gewissheit daraus, dass sie sieh durchaus so verh~lt, wie man es nach den analogen Zustands~nderungen anderer Proteine erwarten sollte. Diese Zustands. Knderangen sind yon H a r d y und Pau l i in einer grossen Reihe yon Untersuchungen beschrieben worden . . . Bei allen diesen Erscheinungen wirkt Salzzusatz antagonistisch, ganz wie bei der ~[uskelsehwellung. Ferner ist es allgemein, dass Salzs~ure die spezifisehe Sgurewirkung viel starker zeigt als Schwefelsgure. Gerade das ist offenbar die Ursache der Tatsache, dass eine viel kleinere Na2SO4.Menge die H2SO 4- Schwellung aufhebcn kann, als NaC1 die HCI- Schwellung" 1).

Soweit sind die Erseheinungen also ganz durehsichtiger I~atur. Nun ergibt sich aber die weitere Frage, vcarum sieh der Antagonismus zwischen S~ure und Salz nicht immer sogle ieh geltend mache, insoferne die osmotische Kurve erst ansteigt und erst nach einer gewissen Zei/~ abf~llt. Die Antwort scheint mir recht naheliegend zu sein: Im Anfange iiberwiegt die Sgure- wirkung, well die S~ure schne l l e r in den Muskel h i n e i n d i f f u n d i e r t als das Salz ; erst sparer, nachdem auch das Salz in den Muskel hineingelangt ist, maeht sich seine entquellende Wirkung geltend. Daneben vollziehen sich nattirlich im Muskel jene Ver~nderungen, welehe dureh die postmortale Milchs~ureanhgufung innerhalb desselben bedingt sind. B eu t ne r bringt eine, wie ich glaube, ganz iibeffliissige Komplikation in seine Beobachtungen hinein, wenn er meint, der Ans t i eg der Kurve sei o smot i sche r , der Abfa l l ko l lo ida le r l~'atur und das Absterben das bestimmte Moment fiir die Aufeinandeffolge der Erseheinungen.

4. Es scheint mir, dass ffir eine unvoreingenommene Betrachtung gerade derartige Beobachtungen einen deutlichen Hinweis darauf enthalten, dass ffir die in Rede stehenden Erscheinungen weder Leben noch Absterben, weder Erregbarkeit noch Unerregb~rkeit yon massgebender Bedeutung sind, sondern eben andere Momente. Wenn nun manehe Autoren sieh da~fir, dass die Fort- sehritte der K o l l o i d c h e m i e yon ihren Gegnern einfaeh ignoriert werden, damit Vergeltung zu schaffen meinen, dass sie ihrerseits den o s m o t i s c h e n V o r g a n g e n jede Bedeutung abspreehen, so scheint mir dies, wie ich schon frfiher (S. 422) ausgesproehen habe, eine einseitige Auffassung zu sein.

1) In einem Gemenge 2 ecru 2 °/oiger Gelatine -b 1 ccm n/t o H~SO 4 -~ 10 cem Alkohol effolgt starke F~llung; ein Gemenge 2 ccm 2 °/oige Gelatine ~- 1 ecru n/1 o HC1 -b 10 ccm Alkohol bleibt dagegen klar.


Ich wiisste z. B. nieht, wie man folgeude hiibsehe Beobaehtung B e u t n e r s erkl~ren soltte, ohne osmot i sehe Vorg~nge zur Hilfe zu nehmen: Die ,,osmotische Kurve" eines Frosch- muskels in einem Gemenge yon n/1000 tI~SO 4 und 0,05 m :Na~SO a steigt langsam auf, erreicht nach etwa 10 Stundea ihre Akme und f~Ut dann laagsam ab. Fiigt man nun abet auf der Akme soviel Traubenzueker hinzu, class die LSsung in bezug auf diesen ~/~ molekular wird, so fgllt die Kurve j~h fief uuter die Abszisse ab. Das heisst nun doeh wohl soviel als, dass zur Zeit, we sich die wasseranziehende Kraft der Si~ure und die entionisierende Kraft des IqeutralsMzes eben das Gleichgewicht gehalten hatten, das Gleichgewicht durch die wasseranziehende Kraft der ZuekerlSsung jiih gestSrt wordeu ist. Die wasseranziehende Kraft der ZuckerlSsung kann aber doeh wohl nor als osmotisehe Kraft gedeutet werden. Denn yon einer entionisie1~nden entquellenden Kraft eines Nichtelektrolyten ist, naeh allen Effahrungen der Kolloidchemie, nichts bekannt.

Wollte man nun aber anderseits, unter Nichtachtung aller der frfiher angefiihrten kolloidchemischen Erfahl~ngen, den absteigenden Schenkel der Quellungskurve eines Muskels einfach als ,,L 5 c h e r ig w e r d e n d e r M e m b r a n" deuten, so weise ich nachdrfieklich auf folgende yon mir gemeinsam mit L e n k 1) gemachte Beobachtung hin: Selbst noch nach L S s u n g de r T o t e n s t a r r e zeigten uns Hundemuskeln in n/~ 0 Mflehsaure eine Quellungskurve yon typi- schem Verlauf: erst Queltung, nachher Entquellung. Gs ist das fiir uns auch nicht weiter iiberraschend. Wir nehmen eben an, da.ss die Muskeleiweiss- kSrper erst in der S~iure quellen, um veto l~berschusse der Saure sodann unter Entquellung gefMlt zu werden. Allerdings ist die S~urequellung des Muskels nach L6sung der Starre nieht so erheblieh wie beim frisehen Muskel, well sic sich eben an bereits geronnenem Eiweiss vollzieht. (In unserem Versuche: Gewichtszunahme des frischen Hundemuskels nach 97 Stunden 148°/o, des Muskels nach LOsung der Starre nut 67°/o). Oder wie sollten wir die Beobach- tung won L a n g i e r und B 6 n a r d (1911) verstehen, welche einen Muskel, der in h y p e r t o n i s c h e r SalzlOsung naeh vorausgegangener Quellung wieder ent- quollen war, bei Ubertragung in destilliertes Wasser neuerlich quellen sehen? Wenn wir uns nun (mit F l e t c h e r ) vorstellen wollten, d~ss die ,,Membran" des Muskels bereits b e i m E i n t r i t t e d e r T o t e n s t a r r e ,,15cherig" wird, wie sollten wir es uns hernach deuten, dass der Muskel noch nach L S s u n g d e r T o t e n s t a r r e, trotz 15cheriger Membran," eine typische Quellungs- und Erltquellungskurve aufweLst. Da miissen wir uns eben doeh an unsere kol- Ioidehemische Auffassung h~lten.

So ist denn auch L l o y d (1916), der ktirzlich die Saurequellung des Muskels yon neuem studiert hat, zu dem Resultate gelangt, dass die ,,osmotischen" Erseheinungen sich im wesentlichen aus dem Zustande der K o l l o i d e des Muskels erklaren und nicht die A n n a h m e e i n e r s e m i p e r m e a b l e n ]~ iembran e r f o r d e r n .

Im einzelnen wird allerdings der Kurvenverlauf noch yon Faktoren beeinflusst, die wir nicht ausreiehend zu iiberblieken vermSgen. So bemerkte

1) F i i r t h und Lenk, Biochem. Zeitschr. 83, 359. (In der Beschreibung der Figur heisst es ir~iimlieh ,,Quellung in Wasser" start Quellung in n/2 e Milehs~ure.)

428 O t t o y o n F t i r t h ,

A r n o l d (1914), der die Quellungsfi~higkeit v e r s c h i e d e n e r M u s k e l a r t e n in SaurelSsungen verglichen hat, dass man zwei Typen yon Quellungskurven unterscheiden mfisse: solche mit starkem Anstieg und geringer Umkehrungs- tendenz und solche mit langsamem Anstleg und erhebIicher Revertierung. Ob tier Reichtum an Sarkoplasma, ob andere Faktoren dabei bestimmend sind, vermag man einstweilen noch nicht zu entscheiden. Im allgemeinen zeigen die Kurven yon S k e l e t t m u s k e l n einen raschen Anstieg und eine geringe Neigung zum Abfall, diejenigen yon Herz - und U t e r u s m u s k u l a t u r dagegen einen langsamen Anstieg, der bald einen Abfall erleidet.

VI. 0smotisches Verhalten des quergestreiften Muskels in Liisungen verschiedener Elektrolyte nnd Nichelektrolyte.

A. Kaliumsalze. Nachdem es uns, wie ich glaube, gelungen ist, die verwirrende Ffille

yon Einzelbeobachtungen, welche fiber das osmotische Verhalten des Muskels in isotonischen, hypotonischen und hypertonischen KochsalzlSsungen einerseits, in verdiinnten Sauren anderseits, sowie auch in den Kombinationen yon beiderlei LSsungen vorliegen, in befriedigender Weise yon einheitlichen Gesichtspunkten aus zu deuten, kSnnen wir nunmehr daran gehen, die Frago zu erSrtern, wie sich die Muskeln hinsichtlich~'ihres ImbibitionsvermSgens gegenfiber ElektrolytlSsungen anderer Art verhalten, und zwar beginnen wir mit der Betrachtung der Kalinmsalze.

Bereits J. Loeb (1899) ist es nicht entgangen, dass einFroschmuskel, der in einer isotonischen KochsalzlSsung oder LithinmchloridlSsung sein Gewicht mehr als einen halben Tag lang kaum veri~ndert, in einer isotonischen Kaliumchlorid-, Kaliumbromid- odor KalinmjodidlSsung um ca. 40°/o an G e w i c h t z u n i m m t . Wird der LSsung des Kalinmsatzes ein wenig Mineral- s~ure zugesetzt, so erscheint die Quellung des Muskels vermindert.

Weiterhin hat O v e r t o n festgestellt, dass in. einer mit dem Blute isosmotische LSsung yon Katiumchlorid dtinnere Muskeln schon innerhalb weniger Minuten ih re E r r e g b a r k e i t v e r l i e r e n , a b s t e r b e n u n d w ~ h r e n d des A b s t e r b e n s sehr s t a r k an G e w i c h t z u n e h m e n .

O v e r t o n glaubte diese Erschcinung derart erkl~ren zu sollen, dass die einzelnen Muskelfasern nach dem Tode far das Xaliumsalz permeabel werden und dasselbe schneller aufnehmen, als sie ihre 15slichen Bestandteile abgeben. Hierdurch werde ein nach innen gerichteter Wasserstrom veranlasst.

Diese Erklgrung vermag uns heute in keiner Weise mehr zu befriedigen, Wir werden sie durch die Annahme ersetzen diirien, dass die Xalinmsalze, wahrend sie den Muskel schi~digen, auch den Mechanismus der postmortalen M i l c h s g u r e a n h a u f u n g auslSsen nnd so die Muskelproteine in einen Zustand erhShter Ionisation und Queltbarkeit versetzen. Wir kSnnen so auch ohne


weiteres die (yon S i e b e c k [1913] bestatig~e) Beobach tung O v e r t o n s ver-

stehen, dass bei n icht allzu grosser Konzen t r a t i on des KC1 (in der Nahe der

w i rksamen Grenzkonzent ra t ion) die Alterat, ion des Muskels~ namen t l i eh in

der Ki~lte, sich als r e v e r s i b e ] erweist, insoferne be i U b e r t r a g u n g des ge-

li~hmien Muske]s in R i n g e r s e h e r Fliissigkeit seine Er regbarke i t wiederkehr t .

Es wird dies eben so lange mSglieh sein, als die Veranderung innerhalb des

Muskels sieh auf Q u e l l u n g s v o r g a n g e beschr~nkt , G e r i n n u n g s y o r g i i n g e

sieh jedoch noeh n ieht in grSsserem U m f a n g e vollzogen haben.

Aueh ha t S ie b e c k (1913) gefunden, dass Muskeln, deren S t r u k t u r dureh

G e f r i e r e n und Wiederauf tauen gesehadigt £st, in Ka] iumchlor id lSsungen

n ieh t mehr an Gewieht zunehmen. - - Wi t werden dies ohne weiteres ~er-

s t e h e n ; denn wir wissen ja, dass bei der vorausgegangenen Prozedur der Me-

chanismus der Milehs~turebildung bereits abgelaufen ist, daher kein zweites Mat

ablaufen kann.

Aueh S i e b e c k s Beobachtung, derzufolge R e i z u n g m i t f a r a d i s c h e n

S t r S m e n die Gewieh tszunahme in Kal iumehlor idlOsungen beschleunigt ,

s t i m m t mi t unserer Auffassung iiberein; denn auch dureh die elektr ische

Reizung wird Milchsaurebildung innerhalb des Muskels ausgelOst.

Over ton hat nun abet weiterhin beobachtet, dass Kaliumsalze je nach der Na tu r ihres Anions den Muskel in sehr verschiedenem Grade zu sch~digen vermSgen. K B r, K J und K N O 3 wirken i~hnlich schi~digend wie K C1. ~och deleti~rer ist, ~Je wir sparer wiederholt hOren werden, das Rhodanka l ium, welches den Muskel alsbald in einem Zustand koagulativer St~rre versetzt; dagegen bleibt in mit physiologischer KochsalzlSsung isotonischen LOsungen yon K~ H P O 4 und yon K a l i u m t a r t r a t der Muskel sehr lange am Leben, ohne aufzuquellen. Auch diese Verschiedenheite~ siI~d einer Erkl~rung vo11 kolloidchemischen Gesichtspunkten aus sehr wohl zug~nglich. Die bekannten t to fmei s t e r schen Ionenre ihen (s. u.) kommen dabei zur Geltung. Paul i fand for die F~llung yon ttiihnereiweiss die Reihenfolge SOa, Citrat, Tartar, Acetat, C1, NOa, Br, J, CNS, wobei SO 4 die stErkste fi~llende Wirkung ausiibt, CNS dagegen die F/illung am sti~rksten hemmt. Nun sollte man aber dementsprechend auf den ersten Blick hin erwarten, dass gerade das KCNS, welches die Hiihnereiweissf~Uung am stiirksten hemmt, die am wenigsten delet~re Muskelwirkung ausiiben sollte. Dagegen sollte man das am anderen Ende der Reihe stehende Tartrat ebenso wie das Phosphat (-- denn HPO 4 rangiert in den Hofmeisterschen Reihen in der NiChe des Tartrates --) for besonders sch/~dlich halten, da es ja bef~higt isL Hiihnereiweiss stark zu fiitlen. In Wirklichkeit lehrt aber die Beobachtung genau das Umgekehrte. Dieser scheinbare Widerspruch finder aber alsbald seine LSsung, wenn wir uns klar machen, class die Kal iumsalze eine Si~uerung des Muskels bewirken und dass in einem sauren Medium die Hofmeis te r schen l~eihen eine Umkehrung erfahre n. Wir werden so ohne weiteres verstehen, warum eine L6sung yon Rhodankalium, welche einem streng neutralen Eiweiss gegeniiber nicht nur keinen f~llenden, sondern sogar einen f~llungs- hemmenden, quellnngsbeiSrdernden Ein~luss iibt, den Mnskel sogleieh bei Beriihrung mit demselben zur Gerinnung bringen kann.

H O b e r heb t hervor , es sei insoferne merkwtirdig, dass Muskeln in LO-

sungen -con Kal isa lzen ihre Er regbarke i t so schnell verlieren, als sich n a c h den

Unte rsuehungen yon U r a n o und F a h r die M u s k e l o b e r f l ~ c h e ftir Kalisalze,

die sieh i m I n n e r n der Fase r befinden, undurchl~ssig erweist. , ,Wenn nun

abe r die genann ten Ka,l iumsalze n icht eindringen, und doeh die Muskeln

430 O t t o yon Fi i r~h

ltihmen, dann bleibt nichts anderes fibrig, als mit O v e r t o n anzunehmen, dass die Kaliumsalze die P l a s m a h a u t vert~ndern. Diese Veranderung besteht nach meiner Auffassung in einer K o l l o i d z u s t a n d s t i n d e r u n g l ) . ''

Interessant ist der a n t a g o n i s t i s c h e E f f e k t a n d e r e r I o n e n der Giftwlrkung des Kaliums gegentiber. So land O v e r t o n (1904), dass in einem (einer physiologischen KochsalzlSsung isotonischen) Gemenge yon K C 1 und N a C1 ein ~ Froschmuskel sein Gewicht ]i~ngere Zeit unver~ndert erhi~lt. Nach Meigs und Atw0od (1916) erfolgt die Schwellung eines Muskets in Kalium- chlorid langsamer, wenn gleichzeitig etwas C a l c i u m c h l o r i d anwesend ist; auch erholt sich ein solcherMuskel leichter bei ~Jbertragung in Ringersche LOsung.

Mit der Frage des Verhaltens des Muskels gegeniiber Kalisalzen im Zusammenhange stehen aueh interessante Beobaehtungen, welehe B i r n b a e h e r (1913, 1914) im Grazer physiologisehen Institute in bezug auf das V e r h a l t e n des i so l i ev t en Muskels im M u s k e l p r e s s - s a f t e gemaeht hat. Bringt man einen Frosch- oder S~ugetiermuskel in Muskelpresssaft, so verktirzt er sich (wie H e r z e n 1883 gefunden hat) sofort und verliert sehr rasch seine Erregbarkeit. Es hat sieh nun herausgesteUt, dass diese Verkiirzung nieht dem Einflusse des Nervensystems unterliegt, und class die wirksamen Stoffe thermostabil und dialysabel sind. Durch Neutrali- sation wird die Wirkung nieht beeintr/~chtigt; es kann sieh demnach nieht etwa um eine Wirkung der im Yfuskel angehi£uften S~uren handeln. Da der Presssaft aus,Muskeln, die unter Sauerstoff- druek in Ringerseher Fliissigkeit ihre Erregbarkeit eingebiil~t hatten, sieh als unwirksam erwies, musste man zun~chst an ein dutch Oxydation zerstSrbares Produkt denken. Die genauere Analyse der Erscheinung ergab jedoch, dass die wirksame Substanz nieht der ZerstSrung arrheimgefallen, vielmehr in die umgebende Flfissigkeit ausgetreten war; und zwar handelt es sieh offenbar um die unter den gew~hlten Versuchsbedingungen aus dem Muskel herausdiffundierenden K a l i salze.

B. Alka l i sche Erden.

1. Entquellende Wirkung der alkalischen Erden.

J. Loeb (1899) hat die Beobachtung gemacht, dass ein Froschmuskel in einer Calciumchloridl6sung, welche einer physiologischen KochsalzlSsung isotonisch ist, sein Gewicht weder konstant erhi~lt, noch aber etwa, wie er es in einer isotonischen KC1-L6sung rut, an Gewicht zunimmt, vielmehr nach einiger Zeit ca. 200/0 an seinem Gewichte einbfisst, also offenbar Wasser abgib t . LSsungen yon SrC]~ und BaCt 2 zeigten eine ~hnliche, solche yon MgC]~ dagegen eine viel schw~chere Wirkung. O v e r t o n (1904) vermochte dieae Beobachtungen zu bestt~tigen: Er sah Muskeln in CaCl~-LSsungen, die mit 0,6--0,70/0 NaC1 isosmotisch waren, sehr schnell unter Gewichtsabnahme und Verktirzung absterben. Bei Abwesenheit yon NaC1 wirkt CaC12 bereits bei geringeren Konzentrationen schi~digend auf den Muskel ein, als bei dcssen Gegenwart. ,,Es ist nicht unwahrscheinlich," meint O v e r t o n , ,,dass 'die Proteide der abgestorbenen Niuskelfasern bei Gegenwart yon Calciumsalzen w e ni g e r q u el ] bar sind als bei alleiniger Gegenwart der Salze der All'alien".

1) H S b e r , Physik. Chemie d. Zelle. 3. Aufl. S. 410 (1911).

Die Kolloidehemie des Muskels u. ihre Bez'mhungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 431

M. H. F i s c h e r (1908) land nun in der Ta t beim Vergleiche der Wasser-

absorpt ion dt~ch Fibrin und Muskeln, dass die z w e i w e r t i g e n alkalischen

Erden in ihrem V e r m S g e n , s i i u r e g e q u o l l e n e m E i w e i s s W a s s e r zu

e n t z i e h e n , den Alkalimeta]len tiberlegen sind I).

Gegeniiber dieser Auffassung M. H. Fischers nimmt nun Winterstein (1916) Stellung, indem er diesem Autor zum Vor~arf macht, er habe immer mit ~quimolekularen SulzlSsungen gearbeitet, dubei jedoch mcht beachtet, duss ~quimolekula~e LSsungen verschiedenartiger Ionen durchuus nlcht isotonisch sind. Eine 0,7 °/oigen ]NaC1-LSsung ist mit 2,4 o/0~gem Magnesium- chlorid unni~hernd ~quimoleknlar ~), d~gegen einer 1,8 °/oigen LSsung dieses Salzes isosmotisch. Winterstein fund nun aber fiir einen Froschgastroknemius (bei Versuchsdauer yon einigen Stunden)

in n/~00 HC1 -b 0,7 o/0 ]NaCI: 13 °/0 Gewichtszunahme, n/20o HCI ÷ 2,4 o/o MgCI~: geringe Gewichtsabnahme, n/~o0 I-IC1 ~- 1,8 O/o MgCI~: 33 °/o Zunuhme.

,,:Die angebliche entquellende Wirkung war also einfach durch den hSheren osmotischen I)ruck der angewandten Konzentration bedingt."

Duzu ist zu bemerken, dass es keineswegs angeht, die Magnesiu msalze mit den eigentlichen alkulischen Erden zusammenzuwerfen. Bereits LSb and Overton huben hervorgehoben, dass Magnesiumsalze in bezug uuf die entquellende und toxische Wirkung den Calcium-, Stron- tium- und Baryumsalzen erheblich nachstehen. HSber hat sodann ihre physikalisch-chemische Ausnahmsstellung mit allem Nachdrucke hervorgehoben a).

Was aber die eigentlichen E r d a l k a l i s a l z e betrifft, liegt kein Grund

vor, die entquellende Wirkung derselben den Kolloiden des Muskels gegentiber

zu bezweifeln.

Zunachs t s t immt meine Beobachtung, derzufolge C a l c i u m - , B a r y u ro-

u n d S t r o n t i u m s a l z e d i e G e r i n n u n g y o n M y o g e n - u n d M y o s i n l S -

s u n g e n in s e h r h o h e m G r a d e b e g i i n s t i g e n (Arch. exp. Pathol. 37. 407

[1896]) mi t den vorerwi~hnten Befunden L o e b s and 0 v e r t o n s durchaus

tiberein. Denn das in vitro beobachtete Ger innungsphanomen besagt ja

1) Eine Beobachtung von J. Loeb (1899), der einen Muskel in isotonischer CuCl~-LSsung, die n/lo0 HNO a enthielt, um 30 °/o an Ge~icht zunehmen sah, beweist ~ohl nut, dass unter gewissen Versuchsbedingungen die entquetlende Wirkung des Calciums yon der quellungsbe- fiirdernden S~urewiikung tiberkompensiert werden kann.

~) Unter Einrechnung des Krystullwassers. 5) HSber (Physik. Chemie der Zelle und Gewebe, 3. Aufl. S. 449, 1911): ,,Es soll nut

kurz darauf verwiesen werden, dass wcnn sich neuerdings bci mancherlei physiologischen Ob- jekten das Magnesium nicht uls n~chster Verwundtcr des Calciums bew~hrte, vielmehr teils ula dessert Antagonist, tells Sonderwirkungen offenbarte, dies vieUeicht zum TciI mit seincr chemischen Grenzstellung zwischen den Gruppen der Erdall~lien und der All , lien in Zu- sammenhang zu bringen ist, zum Teil aber auch mit seincn eigenartigen Dissoziutionsver- h~ltnissen; es ist bekannt, class z. B. Magnesiumsulfat in LSsung einen fiir ein Salz auffallend geringen osmotischen Druck ausiibt, fast so, als ob es ein Nichtleiter w~re, und doch bclehrt eine Leitf~higkeitsmessnng sofor~ dariiber, class die Molekiile zum Teit dissoziiert sein miissen. Es beruht dies wahrscheinlich d~rauf, dass teils Doppelmolekiile in LSsung vorhanden sind, teils die Dissoziution wenig welt fortgeschritten ist, in dem sich k o m p 1 ex e I one n dieser Doppel- molekiile Mg.MgS04 und ]~IgSO 4. SOn" bilden. Auf jeden Full unterscheiden sich die Mg-Salze in ihren Dissoziutionsverh~ltnissen yon allen anderen Alkali- and Erdulkulis~lzen und kiinnen daher in ihrer Wirkung in LSsung einen Platz fiir sich einnehmen. Den Kolloiden gegeniiber verhalten sie sich oft nicht als Erdalkuli."


niehts anderes, als dass diese Salze den EiweisskSrpern des Muskels gegentiber eine entionisierende, dehydrierende Wirkung austiben. Und 4t~ss dies nieht nur ftir die Muskelproteine in vitro, sondern auch in gleichem Masse ffir die Kolloide des intakten Muskels gilt, beweist ein Versuch, den ich sparer gemeinsam mit L e n k ausgeft~hrt habe (Biochem. Zeitsehr. 3]. 365 [1911]): Eine 1%ige CalciumchloridlSsung wurde in die A o r t a d e s e e n d e n s e ine r f r i seh ge tOte t en K a t z e i n j i z i e r t , w~hrend gleiehzeitig der Zutritt der Flfissigkeit zu den Kontrollmuskeln der anderen Seite dureh Umschniirung der Sehenkelbeuge und tiberdies durch Unterbindung der Arteria ilia.ca der einen Seite gehindert wurde. Die Muskulatur der mit der Calciumehlorid- 16sung injizierten Extremit~t veffiel alsbald in den Zustand maximaler Starre. Beide Gastroknemii wurden sodann in destilliertes Wasser eingeleg~ und in bezug auf ihre Imbibitionsverh~iltnisse verglichen. W~ihrend die osmotisehe Kurve des normalen Muskels den normalen hohen Aufstieg, gefolgt yon einem langsamen Abfalle, zeigte, sank die Kurve des Caleiumehloridmuskels a~sbald fief nnter die Abszisse ab; nach 20 Stunden betrug der Gewiehtsverlust ca. 350/0 und blieb yon da an mehrere Tage lang unver~indert.

Weitere Versuche, dutch die ich reich mit Hilfe eines Quecksilbermano- meters iiberzeugt habe (S. 420), dass auch s~iuregequol lener Muske lb re i durch Caleiumehlorid prompt zur Entquellung gebracht wird, habe ieh bereits friiher erw~ihnt.

Es stimmt dies vollkommen mit Versuehen iiberein, die W i d m a r k (1910, 1911) naeh einem Verfahren ausgefiihrt hat, ~ihnlieh demjenigen, dessert sieh sp~iter W i n t e r s t e i n (1916) bediente: Fe in z e r k l e i n e r t e Muske ln w u r d e n in eine Gazehf i l le e ingesch los sen , zwisehen Filtrierpapier abgetrocknet und gewogen. Derartige S~ickchen wurden einerseits in physiologische KoehsalzlSsung, andererseits in ErdalkalilSsungen eingelegt und nach einiger Zeit gewogen. Die ersteren zeigten nur einen geringfilgigen Gewichts- verlust. Dagegen erwies es sieh, dass CaCl~-, SrClz- und BaC12-LSsungen auf zerkleinerte Froschmuskeln eine s c h r u m p f e n d e W i r k u n g ausfiben. Der maximale Gewiehtsverlust (in 0,01--0,08 molekul. LSsungen) betrug 86°/o. MgCl~ liess (vgl. oben) diese Wirkung vermissen. Dieser Effekt (der, wie der Autor feststetlt, nieht etwa auf die FMlung yon Phosphaten zu beziehen ist) konnte an den Muskeln zahIreieher, den versehiedensten I~lassen yon Wirbel- tieren und Wirbellosen angehSrigen Tierarten festgestellt werden. Es handelt sieh eben um eine Erscheinung ganz al]gemeiner und konstanter Art.

Schhesslieh hat L loyd (1916) k/~rzlich festgestellt, dass Chloride der Alkalien und alkalischen Erden in isotonisehen LSsungen bef~higt sind, das P r o t o p l a s m a a u s g e s e h n i t t e n e r Muske ln sch l i e s s l i ch zur Gerin- nung zu b r i n g e n , dass die zweiwertigen Kolloide in dieser Riehtung die wirksameren sind. Die dabei zutage tretenden ,,osmotischen" Erscheinungen erkl~ren sieh, wie der Autor feststellt, aus der Z u s t a n d s ~ n d e r u n g der

Die Kolloidchemie des ]Kuskels u. ihre Be~iehungen zu den Problemen der Kontmktion etc. 433

K o l l o i d e und e r f o r d e r n d u r e h a u s n i c h t die A n n a h m e s e m i p e r - m e a b l e r M e m b r a n e n .

2. Kolloidverfestigung durch Calciumsalze.

Mit der dehydrierenden Wirkung der CMciumsalze und der dadurch hervorgerufenen ,,Xolloidverfestigung" hgngt offenbar der schtitzende Einfluss zusammen, den CMciumsalze in geringer Xonzentration gegeniiber kolloidMen Alterationen des Muskelprotoplasmas verschiedenster Art auszutiben vet- mSgen.

Aus den Arbeiten R inge r s geht hervor, dass CMciumsMze gegen~Iber r e i n e n AlkMisa l zen a n t a g o n i s t i s c h w i rken , insoferne sic die sehadigende Wirkung der letz~ren verringern oder aufheben. Eine cMciumhMtige LSsung ist daher ein welt besseres K o n s e r v i e r u n g s m i t t e l for Muskeln Ms eine reine isotonische ChlornatriumlSsung. Sehr ganstige Ergebnisse wurden mit einer dem Muskel isotonischen LSsung erzielt, die neben Kochsalz kleine Mengen yon Xalium- und CMeiumehlorid enthMt ( , ,Ringer l6sung") . Die alte ,,physiologische" KochsMzlSsung ist sparer mehr und mehr yon der ~ ,Ringer -Lockeschen LSsung" verdr~tngt worden. Die (je nachdem man es mit Kaltblater- oder Sgugetierorganen zu tun hat) 6,5--9,5 g NaC1, 0,5 g KC1, 0,2 g CaC12 und evtl. noch 0,19 g NaHC03 im Liter enthMtl).

O v e r t o n (1904) hat gefunden, dass die Sch~digung, welehe Muskeln durch h y p e r i s o t o n i s c h e LSsungen im Mlgemeinen, sowie bereits dutch kleine Mengen yon X a l i u m - , R u b i d i u m - und A m m o n i u m c h l o r i d erleiden, durch einen geringen Zusatz yon CMciumehlorid hintangehMten werden kann.

Als Analogiefglle zu dieser Beobachtung wgren, wie I ISber 2) mit Recht hervorhebt, mannigfache Beobachtungen bus den verschiedensten Gebieten tier Physiologie, Patholog[e und Pharmakologie anzufiihren; so z. B. die an t i - h ~ m o l y t i s c h e Wirkung des Calciums (Mac CMlum); das AuseinanderfMlen der F u r c h u n g s z e l l e n yon See ige le i e rn in kMkfreiem Seewasser (}Ierbst); der ZerfM1 von S p i r o g y r a f a d e n bei Abwesenheit yon Calcium (Benecke); die H e m m u n g der E x s u d a t b i l d u n g durch Kalksalze (H. H. Meyer , Chia r i und J a n u s c h k e , Leo); die Schutzwirkung der Kalksalze gegenfiber der sehadigenden Wirkung des G u a n i d i n s auf Muskeln (Ffihner) , sowie derjenigen des Muscar ins auf das Froschherz ( I s h i g a t t a und L6wi) nsw.

HSber deutet alle derartigen Vorggnge im Sinne einer , ,Xol lo idver - f e s t igung" infolge der entquellenden Wirkung der Xalksalze. Wenn man sieh vorstellen darf, dass die n o r m a l e E r r e g b a r k e i t der Muskc ln an einen b e s t i m m t e n LSsungs- und Q u e l l u n g s z u s t a n d der X o l l o i d e

1) Vgl. M. v. F r e y , N a g e l s I-Iandb. d. allg. P1wsiol. 4, 1. Hali te, 502ff. (1903), sowie R. t~Sber , Physik. Chemie d. Zelle u. d. Gewebe. 3. Aufl. S. 425 (1911).

2) 1. c, S. 447.

A s h e r - S p i r o . Ergebnisso dot Physiologic. XVII. Jahrgang. 28

434 O t t o yon FOr th ,

gebunden ist (H5ber 1905) und dass eine vermehrte Auflockerung derselben Unerregbarkeit herbeiffihrt, wird man auch ohne weiteres verstehen, dass eine durch Anwesenheit yon CMciumsalzen herbeigeffihrte Entquellung und Ver- festigung der Koltoide die bereits ~erloren gegangene Erregbarkeit wieder herzustellen vermag.

Was nun das eigentliche Wesen derartiger Ionenwirkungen anbelangt, hat bekanntlieh J. Loeb in zahlreichen wichtigen Untersuchungen fiber den yon ihm nachgewiesenen A n t a g o n i s m u s yon I o n e n immer wieder auf die B e d e u t u n g der W e r t i g k e i t hingewiesen. Nach Untersuchungen yon B e c h h o l d sowie yon Neisser und F r i e d e m a n n besteht ein Zusammenhang zwischen der Fahigkeit der Salze, Eiweissstoffe auszuflocken und dem LS- s u n g s d r u c k e der K a t i o n e n . W. Os twa ld wiederum stellt ffir die Deu- tung der Giftigkeit yon SalzlSsungen A d s o r p t i o n s v o r g ~ n g e in den Vorder- grund. Li l l ie hat bei seinen Studien fiber den Einfluss yon Elektrolyten- gemischen auf die Cflienbewegung auf die Bedeutung yon V e r ~ n d e r u n g e n der K o l l o i d k o n s i s t e n z hingewiesen. Gewisse S~lzlSsungen vermochten die Cilien zu verflfissigen, gewisse Elektrolytkombinationen dieser Verflfissigung eatgegenzuarbeiten. Schliesslieh hat E. L enk (1916) in neuen Untersuehungen fiber die Bedeutung der Elektrolyte ffir Quellungserscheinungen verschiedenster Art a n t a g o n i s t i s e h e I o n e n w i r k u n g e n mi t a l l em N a c h d r u c k e auf K o l l o i d p h a n o m e n e zurf ickgeff ihr t . ,,Meine Untersuchungen," sa.gt Lenk , ,,haben nachweisen kSnnen, dass sich die Wirkung der SalzlSsungen zunachst in einer Z u s t a n d s ~ n d e r u n g der K o l l o i d e ~ussert. Das Un- erklarliehe, das dieser !onenwirkung bis nun anhaftete, konnte auf einfache Quellungsvorgange zurfickgeffihrt werden, die es uns auch begreiflieh machen, wieso Alkalisalze und Erdalkalisalze Antagonisten sein kSnnen. Jedenfalls haben die mitgeteilten Versuche d~s eine wichtige Ergebnis gezeitigt, dass die a n t a g o n i s t i s e h e n t o n e n w i r k u n g e n als K o l l o i d p h ~ n o m e n e zu d e u t e n s ind und nichts mit osmotischen Druckvorgangen, die additiv verlaufen mfissten, zu tun haben."

Ich bin also der Meinung, dass wir heute immerhin so weit sind, dass wir die Bedeutung kolloider Ver~nderungen f fir die Erklarung der in Rede stehenden Erscheinungen unter allen Umst~nden anerkennen mfissen, wenn aueh die genauere physikalisch-chemisehe Analyse derselben uns noeh nieht in allen Punkten zu befriedigen vermag.

C. Seltene Erden. Die Salze der seltenen Erdon Cer, L a n t h a n , Y t t r i u m , N e o d y m und P r a s e o d y m

zeigen (nach H S b e r und Sp~th [1914]) dem Muskel gegenOber insoferne ein sehr selts~mes Verhalten, als sic in mittleren Konzentrationen gfftiger sind als in grol~en. Vielleicht erkl~rt sich dies in folgender Weise: Die Organkolloide sind negativ get~den. Diese negative I~dung kann dutch die positive I~dung dot dreiwe~igen Kationen der seltenen Erden neutralisiert bzw. iiberneutralisiert werden, wobei man annehmen kann, dass sich die MuskelkoUoide in der


N~he des isolektrischen Punktes im Zustande maximaler Instabilit~t befinden. ,,Die maximale Giftigkeit der seltenen ]~rden bel mittlerer Konzentration," meint H ~ b e r , ,,kSnnte davon herriihren, dass bei dieser Konzentration die l~[uskelkolloide ausflocken, ~va'hrend sie diesseits dieser Konzentmtion n e g a t i v geladen, jenseits schon p o s i t i v u m g e l a d e n und deshalb noch relativ 15sungsstabil sind."

D. Unentbehrl ichkeit der Na-Ionen fiir den Kontraktionsakt.

0 v e r t o n hat die hSehst interessante Beobachtung gemacht, dass Muskeln, die einige Zeit in einer mit dem Blute isotonischer LOsung yon R o h r z u c k e r (oder einem anderen Niehtelektrolyten), f/Jr dessen Molektile die Muskeln nur schwer durch]assig siJld) verweilt haben, die Fahigkeit verlieren, sich auf den elektrischen Reiz bin zu kontrahieren, und zwar geschieht dies infolge yon E x o s m o s e des im M u s k e l e n t h a l t e n e n K o c h s a l z e s . Setzt man der isotonischen RohrzuckerlOsung (ca. 6°/o) 0,1°/o NaC1 zu, so bleiben ~ die Muskeln darin ebenso lunge Zeit erregbar, wie in physiologischer Kochsalz- 15sung. Es handelt sich bier um elne Wirkung der N a - I o n e n . Dieselben kSnnen durch Lithium, nicht aber dutch Kulinm, Rubidium, C~sium, Am- monium oder Erdalkalimetulle ersetzt werden. ,,Wenn wir uns nun welter fragen," sagt O v e r t o n 1), ,,in weleher Weise die Na-Salze bei der Kontraktion der Musketn beteiligt sein kSnnen, so scheinen sich mir nur zwei MSgliehkeiten darzubieten: Entweder mtissen die Na-Salze e i n e n b e s t i m m t e n E i n f l u s s a u f die O b e r f l ~ i c h e n e i g e n s c h a f t e n d e r M u s k e l f a s e r n a u s i i b e n , dessen Wegfall die Kontraktion unmOglich me eht - - oder es muss bei der Kontraktion ein gewisser A u s t a u s c h z w i s c h e n K a t i o n e n im Innern der Muskelfasern (also rm wahrscheinlichsten K a l i u m - I o n e n ) und den N a - I o n e n in der den-Muskel umsptilenden LOsung stattfinden. Was die erste Alternative betrifft, so ist es sehr sehwer, sich vorzustellen, wie alle nichtschadigenden Natriumselze genau denselben Einfluss auf die Oberflache der /Vluskelfuser (etwa uuf die Oberflachenspannung der Surkoplasmasehicht) austiben sollten, da dies eine vSllige U n w i r k s a m k e i t d e r A n i o n e n auf die betreffenden Eigenschaften der Oberfl~iche invol,~iert. Ieh neige im ganzen mehr zugunsten der zwciten Alternative . . . Sehr beachtenswert ist der Umstand, duss nur L i -Sa l ze die Na-Salze ersetzen kSnnen. Na und Li zeichnen sich durch die relative L a n g s a m k e i t der I o n e n w a n d e r u n g aus. Durch den Austauseh der einen oder der anderen dieser Ionengattungen mit den K-Ionen der Muskelfasern kSnnte also leicht eine e l e k t r i s c h e S p a n n u n g auftreten, die mOglieherweise eine der Quellen der AktionsstrOme darstellt."

Dazu w~re nun aber zu bemerken, dass im Laufe der 11/~ Jahrzehnte, die verflossen sind, seRdem O v e r t o n diese Shtze niedergeschlieben hat, unser Wissen hinsichtlich der B e e i n f l u s s u n g d e r K o l l o i d e d u r c h I o n e n - w i r k u n g e n eine so grosse Bereicherung erfahren hat, dass es immerhin der

1) P f l i i g e r s Arch. 9~, 381 (1902). 28*

436 Ot to yon F i i r t h ,

ngehstliegende Gedanke ware, dass es sieh auch in diesem Falle um eine derartige Einwirkung handle. Es ist dies um so mehr der Fall, als die Voraus- setzung, welche O v e r t o n seinerzeit veranlasst hat, diesen Gedanken abzu- lehnen, keineswegs zutri~ft. Wie K a r l Se hwarz gezeigt hat, ist namlich der Effekt der Natriumsalze ganz und gar nicht yon der Anionenwirkung unabh~ngig.

Wir miissen hier jedoch noch auf eine wichtige und hisher wenig beachtete Tatsache hinweisen, deren Kenntnis wir J e n s e n (1915) verdanken: Ein elektrisch unerregbarer Rohrzuckermuskel ist noeh imstande, sich bei kurz- dauerndem Erwarmen unter 40 ° vortibergehend zu kontrahieren. Es handelt sich dabei keineswegs um Warmestarre, sondern um eine t h e r m i s e h e Ver- kf i rzung (siehe u. XV, 3). Man hat allen Grund anzunehmen, dass eine durch die Warme hervorgerufene explosive Mi lehs~tureb i ldung dabei die Rolle einer Causa movens spiele.

Wir ersehen d.araus, dass e in R o h r z u c k e r m u s k e l , der e l e k t r i s c h u n e r r e g b a r g e w o r d e n is t , die F a h i g k e i t , s ich zu k o n t r a h i e r e n n i e h t vSl l ig e ingebf i ss t hat .

E. Wirkung der Anionen.

Die yon K a r l Schwarz im Wiener physiologischen Institute ausgefiihrten Untersuchungen beziehen sieh auf die restituierende Wirkung der N a t r i u m s a l z e v e r s e h i e d e n e r Sau ren : a) auf R o h r z u c k e r m u s k e l n , i. e. Froschmust<eln, die nach O v e r t o n infolge Exosmose ihrer Salze in isotonischer RohrzuckerlSsung unerregbar geworden sind; b) auf e r m t i d e t e Muske ln ; e ) a u f Muskeln, die infolge l a n g d a u e r n d e r N e u t r a l s a l z - w i r k u n g unerregbar geworden sind.

Es ergab sich daboi, dass slch die Anionen hinsichtlich der Stgrke ihrer Wirkungin oino Reihe ordnen lassen (nach versehiedonon Restitutionsverm6gen geordnet):

• T~rtmt Zitrat <~ Sulfat ~ Acetat ~ Chlorid ~ I~Titrat Bromid ~ Jodid ~ Rhodanid.

Am st~rksten restituierend wirkt d~s Rhodanid. Die Anfangsglieder der Reihe dagegen wirken nlcht nut nieht restitnierend, sondern im Gegenteile auf die Restitution hemmend.

Eine Reihe Khnlicher Art fand Sakai (1914) im Laboratorinm von F. B. Hofmann far den Einfluss verschiedener Anionen auf die Kontraktion des isolierten F r o s e h v e n t r i k e l s : Zitrat, Tartrat, Sulfat, Acetat, Chlorid, Nitrat, Bromid, Jodid. Die KontraktionshShe nimmt veto Jodid gegen dt~s Zitrat bin ab; dieses vermindert auch die Schlagfrequenz am meisten.

Eine ~hnliche Reihenfolge der Anionen land HSber beim Studium des Einflusses der Alkalisalze auf die Muskels t rSme. Sehon vor l~tnger.er Zeit hatte B i e d e r m a n n die Beobaeh- tung gemacht, class wenn man eine Stelle eines unversehrten stromlosen Froschmuskels dureh Bertihrung mit der LSsung eines Kaliumsalzes sch~digt, diese Alteration, ebenso wie eine lokale Verletzung, die betreffende Muskelpartie negativ macht und einen , , regul~ren Ruhes t rom'" erzeugt. Gewisse Salze vermSgen nun einer derartigen Alteration entgegenzuwirken, eine positive Ladung der dnrch das schgdigende Kalisalz negativ geladenen Stelle des Muskels zu bewirken and so entweder den stromlosen Znstand des unverletzten Muskels zu konservieren oder aber einen , , k o n t r a r e n R u h e s t r o m " zu erzeugen. Fiir die r e s t i t u i e r e n d e W i r k u n g der An-


ionen ergab sich die Reihenfolge: Tartrat < Sulfat < Phosphat < Acetat < Chlorid Bromid < Jodid < Nitrat < Sulfocyanat 1).

Bei allen diesen Versuchen ~reten die H o f m e i s t e r s e h e n A n i o n e n - r e i h e n zutage. H o f m e i s t e r ~) hat bei seinen grundlegenden Versuchen den Einfluss der Neutralsalze auf den L O s u n g s z u s t a n d yo n E iwe i s s - k S r p e r n studiert, insbesondere festgestellt, welche molekulare Mengen verschiedener Salze erforderlich sind, um eine LSsung yon Hfihnereiweiss eher zu. triiben Es ergab sich nach wachsendem FallungsvermSgen geordnet die Reihenfolge :

SCN j < ClOa < NO 3 < C1 ~ CH. COO ~ SO 4 < Tartrat < Citrat.

P a u l i hat ftir die Fallung yon Hiihnereiweiss eine ahnliche Reihe aufgestellt:

SCN < J < Br ~ NOa ~ C1 < CH3. CO0 < Tartrat < Citrat < S04.

Jene Anionen, welche Eiweiss in neutraler LSsung am s t a r k s t e n f a l l en (Sulfat, Citrat, Tartrat) und auch den E r s t a r r u n g s p u n k t der Gelatine herabdrticken, also den U b e r g a n g yon K o l l o i d e n aus d e m Sol- in den Gelzus t . and fOrdern , setzen auch die E r r e g b a r k e i t des i n t a k t e n , l e b e n d e n Muske l s am s t a r k s t e n he rab .

In e i n e m s a u r e n M e d i u m d a g e g e n k e h r e n s ieh die H o f m e i s t e r - s c h e n R e i h e n urn. Es tritt dies sowohl bei der Beobaehtung s a u r e h a l ( i g e r M u s k e l p l a s m e n in vitro, als auch des i n t a k t e n Muske l s zutage, wenn es infolge besonderer physiologischer Bedingungen zu einer weitgehenden S au e r u n g desselben gekommen ist. Es ist dies, wie bereits frtiher auseinandergesetzt worden ist, z. B. bei der Wirkung gewisser Kaliumsalze der Fall (vgl. S. 429).

So kSnnen wir z. B. die W i r k u n g der R h o d a n a t e , deren Anion an dem einen Ende der H o f m e i s t e r s c h e n R e i h e seinen Platz finder, zusammenfassend damn charakterisieren, dass sie in neutraler LSsung nicht nur ein sehwaches F a l l u n g s v e r m 6 g e n ffir Htihnereiweiss und Lecithin besitzen, sondern sogar eine fallungshemmende, 16sende Wirkung entfalten. Sie begiinstigen die L S s u n g r o t e r B l u t k 6 r p e r c h e n und versetzen Gela- t i n e in den Zustand starker Quellung. Das Rhodannatrium setzt die Mu ske l - e r r e g b a r k e i t nur wenig herab, begtinstigt die Restitution geschadigter Musketn und vermag die A r b e i t s f a h i g k e i t i n t a k t e r l e b e n d e r W a r m - b l i i t e r m u s k e l n im hohen Grade zu erhShen (s. u. XIV, 2, F i i r t h und K. S e h w a r z [1909]). Dagegen werden s a u r e M u s k e l p l a s m e n yon Rhoda- naten schnell gefiillt und werden auch die Eiweissk6rper i n t a k t e r M u s k e l n (offenbar infolge der durch das K-Ion ausgelSsten Saurebildung) dutch Be-

x) R. HSber , Physik. Chemic der Zelle und der Gewebe. 3. Aufl. S. 413 (1911). 3) F. Hofme i s t e r , Arch. exp. Pathol. 28, 210 (1591).


rtihrung mlt starken LSsungen yon Rhodankalium schnell zur Gerinnung gebracht 1).

Aus der Gesamtheit der vorliegenden Untersuehungen kann mit Sicher- heir gefolgert werden, dass ftir die besehriebenen Salzwirkungen Xo l lo id - ve r~ inderungen p h y s [ k a l i s c h - c h e m i s e h e r Ar t in erster Linie bestimmend sind. Inwiewei~ es sich dabei im einzelnen um Ver~inderungen der A g g r e g a t i o n der K o l l o i d t e i l c h e n und der Viskosi t~i t des Protoplasmas handelt, inwieweit derartige Veranderungen nur die oberflachlichen Schichten des kont, rak~ilen Pro~oplasmas (,,die Plas mahau~") oder auch die t i e f e r e n L agen betreffen, wird yon speziellen Bedingungen abh~ingen.

F. L~sungen yon Nichtelektrolyten. In bezug auf die Imbibitionsverh~ltnisse der Muskeln in LSsungen yon Nichtelektrolyten

bzw. in Kombin~tionen solcher mit Elektrolyten, ist dem in den vorangogangenen Abschnitton Gesagton nur wenigens hinzuzuftigen.

Bei Versuohen an lebenden Muskeln yon nur ku rz er D auer , we die duroh die S~urebildung und Kolloid~lterationen bedingten Ver~nderungen noch nieht zur Geltung kommen, dominieren die Bedingungen der o s m o t i s c h e n W a s s e r v e r s c h i e b u n g . So fand KSrSsy (1914) in J. Loebs Laboratorium, dass die Gewichtsver~nderungen des Froseh-Gastroknemius nach einstiindigem Verweilen desselben in Serien verschieden konzentrierter LSsungen yon G lukoso , Sacch~rose , l~a C 1, KC 1, Ca CI~ oinen nahezu identischen Verl~uf zeigen.

O v e r t o n (1902) fiel es auf, dass Froschmuskeln, die nach dora Absterben oino Gewiohts- zunahme sogar in hypertonischen KochsalzlSsungon zeigten, eine solche in hypertonisohen LS- sungen yon relativ schwer diffundieronden l~ichtelektrolyten wie R o h r z u c k e r , M i l c h z u c k e r und Ra f f i nose vermissen liessen, O v e r t o n sah darin eine Stiitze fiir seine Auffassung, derzufolge osmotisohe Faktoren, insbesondere Verschiodenheiten in der I)iffusionsgesehwindigkeit der Molektile, fiir die postmortale Gewiehtszunahmo verantwortlieh sein sollten. Ieh mSohte diese Beobachtung eher in dem Sinne deuten, class, wenn oin Muskel in hypertonischer Kooh- salzlSsung abstirbt, das NaC1 in den Muskol eindringt, denselben seh~digt und so die Milchs~iurebildung und die dUreh dieselbo bedingte Sgurequellung besehleunigt. ZuckorlSsungen hingegen, woloho nur ~ussorst langsam diffundieren, 8eh~digen demontsprechend den Muskel wenig, derarL dass es za keiner explosiven Mdlchs~urebildung kommt; die Milchs~m'ebildung schroitet d~nn eben nur so langsam fort, class die Milohs~ure Zeit hat, aus dem l~iuskol in die umgebonde Fltissig- keit herauszudiffundieron. Die" S~urequellung der Muskelkolloide wird in diesom Falle eben ausbleiben.

Eine Best~tigung dieser Auffassung sehe ioh in nachstehender Beobachtung yon Meigs i1909/10): Ein lobender Froschmuskel ver~ndert in einer 7,5°/oigen R o h r z u c k e r l S s u n g (die einer physiologisohen KoohsalztSsung ann~hernd isosmotisch ist), sein Gewicht stundenlang nieht in merklicher Weise. Hat m~n den Muskel ~ber vorher dv~reh h~lbstiindiges Einlegen in d e s t i l l i e r t e s W a s s e r ahgetStet (derart, class er s~uer raid unerregbar gewordon ist), so nimmt or, offenbar infolge S~,urequellnng, auoh aus 7,5 °/0 RohrzuekerlSsung Wasser auf.

O v e r t o n nimmt an, class die Muskelzelien f~r l i po id iSsHche l~ i ch t e~ek t ro ly t e praktiseh vollkommen permeabel sind. ]gr folgert dies ~us dem Umstande, dass die Wasser- aufnahme eines Muskels aus KochsalzlSsungen dutch die Gegenw~rt eines der~rtigon Nieht- elektrolyten, z. B. M e t h y l a l k o h o l nieht merklich beeinflusst wird. So ~ndort z. B. ein Frosch- sartorius, der in l~aC1 0,7 °/0 sein Gewicht unvergndert beibehglt, dieses auch nicht, wenn man zu der physiologisehen Kochsalzl~sung noch 5 °/0 Methylalkohol hinzufiigt, dessen osmotischer Druek demjenigen einer 5,2 0/0igen NaC1-LSsung ontsprieht. Odor abet ein anderes Beispiol:

~) Vgl. H. Bechho ld , Die Kolloido in Biologie und Medizin. S. 273 (1912).

Die Kolloidchemle des Muskels u. ihre Beza'ehungen zu den Problemen der Kon~rak~ion etc. 439

Ein Froschsartorius nimmt aus ,,hypotonischer" l~aC1 0,5o/o Wasser auf. Er zeig~ aber auch die gleiche Gewichtszunahme in einem Gemenge yon I~aCt 0,5 °/o + MeChy|alkohol 3 %. (Der osmotische Druck yon Methylalkohol 3 °/0 ~- NaC1 3,2 0/0. ) O v e r t o n erkl~rt dies in dem Sinne~ class die osmotisehe Wirkung des Methylalkohols ausbleibt, weil die MuskelzeUen fiir Methyl- Mkohol voIlkommen permeabel sind.

Eine andere Erkl~rung dagegen, welche M. H. F i s c h e r in seiner Schrift iiber das ()dem (1910) fiir diese Erscheinung bietet, lautet: ,,])as Vorhandensein des Methytalkohols is~ ohne Einfluss, wei l d ie I ~ i c h t e l e k t r o l y t e i i be rhaup$ ke ine p r a k t i s c h e W i r k u n g auf d ie Que l lung yon K o l l o i d e n in G e g e n w a r t y o n S~uren zeigen." (Vergleiche allerdings demgegeniiber die Beobachtungen yon B e u t h n e r , Kap. V, Abschn. 4.)

Der bier zum Vorschein kommende Gegensatz in der Auffassung der Permeabilit~ts- verh~ltnisse des Muskels |eitet uns zum Gegenstande des folgenden Kapitels hiniiber.

VII. Permeabilit~it des quergestreiften Muskels. 1. Osmotische Theorie. Die Ansicht, dass die Wasseraufnahme in den

Geweben in erster Linie yon den Gesetzen des osmotischen Druckes beherrscht werde, hat unter dem Einflusse der klassischen Arbeiten yon P i e f f e r , de Vr ies und V an t ' Hof f lange Zeit in der Physiologie eine herrschende Stellung eingenommen. Die Arbeiten yon H a m b u r g e r , ~ e d i n , Gryns , / / S b e r , K o e p p e und vielen anderen haben eine Ftille yon wichtigem Beobachtungs- material zutage gef6rdert, welches die Bedeutung des osmotischen Druckes fiir vitale Vorg~nge ausser Frage stellte. Mit der fortschreitenden Verfeine- rung der Untersuchungsmethoden hat es sich jedoch herausgestellt, dass die einfachen Gesetze des osmotischen Druckes die VerhMtnisse innerhMb der lebenden Materie keineswegs restlos zu erkliren vermSgen lind dass sicherlich auch KrMte und Faktoren anderer Art ftir die Wasseraufnahme in den Geweben massgebend seln mtissen. So sagt O v e r t o n (Pflfigers Arch. 92. 273 [1902]): ,,Der Inhalt der Muskelfaser vcrhMt sich nicht wie eine einfache w~sserige Liisung und nicht das gesamie, in den Muskelfasern enthaltene Wasser kann sich in Form einer w i s s e r i g e n L S s u n g befinden, sondern muss wenigstens zum Teile in Gestalt von Q u e l l u n g s w a s s e r enthalten sein."

2. 0vertons Theorie. O v e r t o n (1902, 1904) kam zu dcm Resultate, dass die Muskelfasern yon s e m i p e r m e a b l e n M e m b r a n e n umgeben sind, welche ffir Wasser und fettlSsliche Substanzen leicht durchgingig, ffir Zucker und anorganisehe Salze dagegen undurchg~ngig sind. Dieselben sind jedoch leicht zerst(irbar und ihre Zerst~irung geht mit einem Verluste der Muskel- erregbarkeit einher. Was ihre Permeabilit~t betrifft, hat O v e r t o n dieselbe dahin charakterisiert, ,,dass alle Verbindungen, die neben einer merklichen LSslichkeit in Wasser sich in Xthylither, in den hohen Alkoholen, in Oliveniil und in ihnlichen organischen Liisungsmitteln leicht liisen oder wenigstens in den genannten Liisungsmitteln nicht viel schwerer 15slich sind Ms in Wasser, iusserst leicht in die Muskelfasern eindringen".

O v e r t o n nahm an, dass die Zellen ganz allgemein y o n M e m b r a n e n umgeben seien, die aus fettartigen Stoffen (L ipo iden) zusammengese~zt


sind. Diese ,,Lipoidtheorie" fand in H. H. Meyers N a r k o s e t h e o r i e eine ausgezeiehnete Bestatigung. In bezug auf die anatomische Lokalisation dieser semipermeablen M.embranen der Muskeln hat O v e r t o n ganz bestimmte Vorstellungen geaussert 1): ,,In osmotischer Hinsicht muss ein Muskel als zusammengesetztes System yon semipermeablen Gebilden betrachtet werden, die yon Hfillen umgeben sind, yon ganz anderen osmotischen Eigenschaften als sie selber. Die Htillen ( S a r k o l e m m a und P e r i m y s i u m i n t e r n u m der einzelnen Gebilde, ebenso wie die Hfille des ganzen Systems, Perimysium externum) setzten n~mlich der Diffusion der meisten gelSsten Krystalloid- verbindungen keinen grSsseren Widerstand entgegen, wahrend die Muskel- f a se rn selbst (exklusive des Sarkolemmas) im intakten Zustande ffir die Mehrzahl der anorganischen Verbindungen und ffir viele organisehe Verbin- dungen ganz oder teilweise undurchliissig sind."

Auf wetchen Wahrnehmungen basiert nun die Annahme der Existenz derartiger semipermeabler Membr~nen ?

]~s ist dies zunRchst der Umstand, dass sich die Muskeln in i n d i f f e r e n t e n Salz- 15sunge n yon verschiedenem osmotischem Drucke bei kurzdauernden Versuchen wirklich derart verhalten als ob derartige Membranen existieren wiirden (vgl. die Versuche Yon KSrSsy).

Sodann aber ist das Verhalten der im Muskel s e l b s t e n t h a l t e n e n Salze vielfach als Beweisgrund fiir die Existenz semipermeabler Membranen angefiihrt worden. Die Muskel- faser ist v/el reicher an K a l i u m p h o s p h a t , viel ~rmer an N a t r i u m c h l o r i d als das Blutplasma und sie hRlt das erstere selbst dann noch hartn~ckig zuriick, wenn bei langdauerndem Verweilen des ~/Iuskels in einer indifferenten isotonischen LSsung Gelegenheit zu einem ausgiebigen osmotischen Austausch gegeben ist. Dagegen scheint das N a t r i u m c h l o r i d nur zum geringsten Teile der 1Viuskelfaser als solcher anzugehSren; der grSsst~ Teil desselben seheint in der Lymphe enthMten und als solches leicht auslaugbar zu sein. So land Ur @no (1907, 1908) im Laboratorium v. F r e y s , dass der frische Froschmuskel 0,042 o/0 Na und 0,34 °/0 K enth~lt; nach 22 Stunden in 61]z 0/0 Rohrzucker enthielt der Muskel nur noch 0,009 °/o l~a, aber noch immer 0,23 o/Ù K. Meigs (1912) sah ~uch die glatte Magenmuskulatur des Frosches iunerhalb 15 Stunden 40 °/o ihres Kochsalzes an umgebende isotonische ZuckerlSsung abgeben, gleichzeltig abet nut 4 °/o ihres Kaliums.

Nun liegt es aber auf der Hand, dass derartige Beobachtungen auch ganz anders als im Sinne der Annahme einer die Muskelelememte umkleidenden semipermeablen Membran gedeutet werden kSnnen. Es liegt sicherlich nahe, an eine Verankerung der Kaliumsalze im Innern der Muskelfasern dutch Bindung an E i w e i s s k S r p e r zu denken. J. Loeb (1900) hat eine Theorie der Ionenproteide au~gestellt und sich bemiih~, die Aufnahme yon Elektrolyten in die Gewebe yon diesem Gesich~spunkte aus zu erkl~ren. P a u l i und H a n d o v s k y haben versucht, Reaktionsgleichungen f/ir derartige Vorggnge zu formulieren, et~va nach dem Schema

/ H NH2 ~ O H / N H ~ / K

R< + Kel ~ R ( \e l + H~O COONa ~COONa

, ,In weleher Form die Neu~ralsalze in den Geweben existieren," sag~ Lenk (1916), ,,ist vorl~ufig vollkommen indiskutabel, ob man diese Art der Bindung als Ads o r p t i o n s v e r b i ndung oder mit W. Os tw~ld und F. H o f m e i s t e r als V e r b i n d u n g m i t c h e m i s c h e r A f f i n i t i i t bezeichnet. Niemals abet dart man annebmen, dass die Vorg~nge zwischen Geweben und Neutral- salzen stSehiometrisch verl~ufen oder irgend rein chemiseh vor sich gehen." Auch wird man sieh

x) O v e r t o n , Pflfigers Arch. 92, S. 270 (1902).

Die Kolloidchemie des Muskels u. ~re Beziehungen zu den Probtemen tier Kontraktlon etc. 41t

keineswegs vorstellen diirfen, dass die Gesamtheit der Salze sich innerhalb der Gewebe in Eiweiss- bindung befinde. R. HSber konnte dutch seine Kapazit~ts- und D~mpfungsmethode die Leit- f~higkeit im Zellinnern messen und so zeigen, dass mindestens ein Teil der Salze frei in der ZeUe sein mi~sse.

3. Nathansons Mosaiktheorie. ,,Die grosse Sehwierigkeit, die mit dem Erkl~rungsversuche O v e r t o n s verbunden ist," sagt M. H. F i s c h e r (1910), ,,ist folgende: Wghrend er den Eintrit t der l i p o i d l S s l i c h e n S t o f f e in die Zelle verstgndlich macht, macht er es unmSglich, zu verstehen, wieso die viel grSssere Gruppe biologisch wichtiger Stoffe, welche durch S au r e n, L aug e n und Salze reprgsentiert wird, in die Zelle eintreten kann, da ja die iiberwie- gende Mehrzahl aller dieser Stoffe in fettahnlichen Stoffen unlSslich ist."

Tatsachlich ist das VermSgen yon S a u r e n u n d B a s e n , in den lebenden Muskel einzudringen, durch Versuche yon S c h w e n k e r (1914) in B e t h e s Laboratorium siehergestellt worden. Froschmuskeln wurden in R inge r sehe LSsung gebracht, der etwas N e u t r a l r o t zugesetzt worden war. Nach etwa 20 Minuten erwiesen sieh die Muskeln gleichmgssig hellrot bis orangerot gefgrbt. Werden nun solche Muskeln in 0,01 n M i l c h s a u r e eingebracht, so sieht man naeh 5 Minuten, dass die Farbe in Purpurrot umgeschlagen ist; (dabei ist zu beachten, dass die Milehsaure in Wasser leichter 15slich ist, als in der MehrzahI der ,,Lipoide"). Durch analoge Versuche ist auch alas Eindringen yon B a s e n in das Innere der Muskelfasern nachgewiesen worden.

Man wird auch zu bedenken haben, wie M. H. F i s c h e r mit Recht hervorhebt, dass mit der Erklarung der Aufnahme yon Stoffen in die Lipoid- membran noch nicht viel erreicht ist. Wir erfahren so noch nieht, wie diese St0ffe aus der Membran in das I n n e r e tier Zelle gclangen. Und wir werden doeh nieht ernstlieh bezweifeln kSnnen, dass z. B. der in Lipoiden v/511ig un- 15sliehe Traubenzueker aus dem Blute in das Inhere der Muskelzellen gelangt, um daselbst entweder verbraucht oder naeh Kondensation in Form yon Glyko- gen abgelagert zu werden.

N a t h a n s o n (1904) hat den Versuch gemacht, um diese Schwierigkeit durch die Hypothese herumzukommen, d,ass die Obeffl6ehenhaut der Zellen m o s a i k a r t i g zusammengesetzt sei: ein Teil derselben sollte dureh fe t t - i i hn l i che S to f f e , ein anderer Teil aber dureh p r o t o p l a s m a t i s c h e s Ma- t e r i a l gebildet werden, wobei man sich amAufbau des letzteren neben Protein- stoffen aueh kolloide Kohlehydrate beteiligt denken kSnnte. M. H. F i s c h e r hat nicht mit Unreeht gesagt, dass die Einw~tnde, welehe man gegen diese Auffassung erheben muss, sieh offenbar aus denjenigen zusammensetzen, die gegen die osmotische Auffassung allein gelten, vermchrt um diejenigen, die gegen O v e r t o n s Vorstellung vorgebraeht worden sind.

4. Theorie der kolloidalen L~sungsgemische. ,,Wir werden keine Sehwie- /

rigkeiten finden," sagt M. H. F i s c h e r (1916), ,,die verschiedenen experimentellen Tatsachen bequem zu erkl~ren, ohne tiberhaupt die Existenz einer

442 Otto yon Fiirth:

impermeablen oder teilwelse permeablen Zellmembran zu fordern, indem wir einfach annehmen, dass die Zellsubstanz aus einem G e m i s c h e v e r sch ie - d e n e r k o l l o i d e r L S s u n g e n besteht. Ein Tell davon sind k o l l o i d e LS- s u n g e n der E i w e i s s s t o f f e mit physikalischen und chemisehen Eigen- schaften, die den physikalischen-und chemischen Eigenschaften des Fibrins und der~ Gelatine analog sind. Ein anderer Teil sind k o I t o i d e L S s u n g e n der L i p o i d e , die zwar auch einige der Eigenschaiten der EiweisskSrper in kolloiden LSsungen besitzen, wie z. B. die des QuellungsvermSgens in Wasser, dazu aber aueh durch ihre eigenen spez~fischen Eigenschaften ausgezeichnet werden, so durch das VermSgen, Stoffe, die nut in fett~hnlichen Substanzen 15slich sind, zu 15sen."

Wir kommen so auch fiber alle die (bereits bei frfiherer Gelegenheit S. 418, 422, 427)erSrterten Schwierigkeiten hinweg, welche sich aus der Vorstellung eines L S c h e r i g w e r d e n der M u s k e l m e m b r a n e n b e i m Ab- s t e r b e n ergeben.

Die Theorie der kolloidalen LSsungsgemlsehe seheint mir jedoeh nach zwei Richtungen hin einer Ergiinzung bedfirftig zu sein:

Es seheint mir, wie ich bereits S. 422 betont habe, sachlich nicht berechtigt zu sein, wenn man die Bedeutung yon O b e r f l i i c h e n e r s c h e i n u n g e n ffir die Imbibitionserseheinungen des Muskels ganz leugnen will. Man braucht auch gar nieht etwa eine anatomisch difierenzierte semipermeable Muskel- hfille zuzugeben, um an der Oberflache eines kolloidaten LSsungsgemisches physikatisch-chemisehe Grenzfliiehenerscheinungen anzunehmen, die osmotischen Membranerscheinungen sehr ahnlieh and denselben prinzipiell wohl aueh wesensgleich sein diirften.

Welters aber wird man aueh die rein m e c h a n i s c h e Ro l l e e l a s t i s c h e r G e w e b s s p a n n u n g e n bei den Imbibitionsverhiiltnissen des Muskels nicht iibersehen dfirfen. Dieselben werden, wie L a n g i e r und B 6 n a r d (1911) hervorgehoben haben, bei der Beschr~nkung der Wasseraufnahme eine wichtige Rolle spielen. So wird die Gewichtszunahme yon Muskeln in hypotonischen LSsungen infolge des Druckes der gespannten elastischen ,,Oberflachenmem- bran" auf den Inhalt der Muskelfasern teilweise rfickg~ngig gemacht.

V I I I . O s m o t i s c h e s V e r h a l t e n d e s g l a t t e n M u s k e l s .

Die Imbibitionsverh~ltnisse der glatten Muskulatur sind insbesondere yon Meigs" (1912, 1914, 1915) eingehend studiert worden. Der genannte Autor ist zu dem Resultate getangt, dass in bezug auf das. Wasseraufnahms- vermSgen ein weitgehender G e g e n s a t z zwisehen q u e r g e s t r e i f t e r u n d g l a t t e r M u s k u l a t u r besteht, den er in dem Sinne deuten zu kSnnen glaubt, dass der glatte Muskel jene semipermeablen Membranen entbehrt, ~ welche


( O v e r t o n s Auffassung gem~ss) den quergestreiften Muskelelementen zu-

geschrieben worden sind.

Die yon M e i g s hervorgehobenen physikalisehen Unterschiede zwisehen

quergestreifter und glat ter Muskulatur beziehen sieh hauptsi~chlich auf fol-

gende Punk te :

1. W/~hrend ein Froschsartorius in Ringerscher Fliissigkeit etwa 2 Tage lung erregbar bleibt, ohne sehr wesentliche Gewichtsver~nderungen zu erleiden, nimmt die Magenmuskulatur des Frosches aus RingerlSsung bald erhebliehe Wassermengen auf (10--30 °/0 ).

2. Die Magenmuskulatur nimmt in Na C 1 0,7 °/0 erst schnell an Gewicht zu; dann effolgt aber n~ch einigen Stunden eine starke Wasserabgabe.

3. Glatte Muskeln nehmen auch aus ,,isotonischen" LSsungen yon Niehtelektrolyte (Rohrzucker, Milchzueker, Dextrose, Alanin, Glyzerin, ttarnstoff) stark Wasser ani. Auch aus hypertonischen LSsungen nehmen sie, wenn auch langsamer, Wasser auf, w~hrend der quergestreifte Muskel in derartigen LSsungen an Gewicht verliert. Zusatz einer geringen Koch salzmenge zu'einer isotonischen Zuekerl5sung soll der Wasseraufnahme aus einer solchen entgegenwirken.

4. In RingerlSsung, die 0,01 0/0 Milchs~ure enth~It, geht angeblich die Tendenz der glatten Muskulatur, Wasser aufzunehmen, verloren, um einer Tendenz zur Wasserabgabe Platz zu machen. St~rkere Mflchs~urelSsungen (0,025 0/0 ) wirken allerdings queUungsbeiSrdernd.

5. W~hrend quergestreifte Muskeln hinsichtlieh der Erhaltung ihrer Erregbarkeit yon der Unversehrthei t ihrer Oberft~ehe in weitem Masse abh~ngig sind, gilt dies nieht yon der glatten Muskulatur. Wird ein in RingerlSsung eingelegter Froschsartorius quer durehschnitten, so entstehen bald an den Schnittenden weissliche Zonen, welche stetig wachsen, derart, dass nach Ablauf einiger Stunden der ganze Muskel verkiirzt, triib und unerregbar erseheint. Da- gegen wird die glatte Magenmuskulatur des Frosches dutch qucre Durchschneidung nicht often- kundig gesch~digt und bleibt ebenso lunge Zeit erregbar wie das intakte Kontrollpr~parat.

6. W~hrend quergestreifte Muskeln sich in desti l l iertem Wasser unter Quellung verkiirzen, erf~hrt die glat te Muskutatur darin angeblieh unter Wasserabgabe eine Verkiirzung, wie denn iiberhaupt auch andere Arten der Wasserabgabe des glatten Muskels stets mit einer Verkiirzung einhergehen sollen, w~hrend einer Wasseraufnahme eine Verl~ngerung entspricht.

Meigs konstruiert daraus einen fundamentalen Gegensatz zwischen der Struktur und dem Kontraktionsvorgange des quergestreiften und glaSten Muskels. Er betrachtet die Ver- kiirzung des letzteren als das direkte mechanischeResul ta t eines Sehrumpfungs- vorganges. Um dieses Resultat mit der VorsteUung eine{ Milchs~urebildung als Causa movens des Verkiiimmgsvorganges in Einklang zu bringen, wcist er auf die Beobachtung yon W. Ostwald hin (vgl. S. 33), derzufolge sehr geringe Mengen yon H-Ionen auf negativ ge- ladenes Eiweiss zun~chst bis zur Erreichung des isoelektrischeu Punktes dehydrierend wirken. /)ass abet die Mflchs~urebildung innerhalb der glatten Muskulatur in quantitativer ttinsicht hinter derjenigen der quergestreiften Muskulatur wesentlich zur~ickbleibt, kann nicht wohl bestritten werden (vgl. S. 21). Auch biu ich durchaus der Mcinung, dass Versehiedenheiten in bezug auf Schnelligkeit und In tens i t~ t des Milchs~urcbildungsvorganges sieherlich ffir die Erkl~rung obcn angefiihrter physiologischer Eigentiimlichkeiten der glatten Muskulatur werdeu herangezogeu werden miisscn.

Die Berecht igung dcr wc4t,gchende~ Fotgerungen yon M e i g s erscheint

aber vorl~ufig u m so zweifelhaiter, als C a r o l i n e Mc Gi l l (1910) die Richtig-

keit eines Tciles jener Beobachtullgen, welche dicsen Folgerungen zugrunde

liegen, auf Grund umfassender S~udicn an glat ten Muskeln yon Wirbelt ieren

schleehtweg bestreitet und als auch K S r O s y (1914) der Meinung ist, dass

sich jene Beobachtungen zum Teile aus dem Umstande erklaren, dass das

444 Ot to y o n F i i r th ,

aus ether grSsseren Muskelmasse herausgeschnittene Material yon Meigs seine ursprtingliche i n t a k t e Oberfli~che eingebiisst habe und infolgedessen einer schnellen Sehi~digung durch das umgebende Medium unterliege.

Jedenfalls aber erscheinen weitere mit der nStigen Kritik ausgeffihrte Untersuehungen fiber die !mbibitionsverhi~ltnisse der glatten Muskulatur im ZUsammenhange mit den (ebenfalls nur hiichst mangelhaft bekannten) Verhaltnissen der Milehs~urebildung innerhalb derselben dringend erwiinscht.

IX. Gerinnungsvorgiinge im Muskel und ihre angeblichen Beziehungen zur Totenstarre.

1. Kiihnes Gerinnungstheorie. Bekanntlich beobachtet man an den Leichen s~mtlieher Warmblfitler

die auffallende Erscheinung, dass die Muskeln einige Zeit nach dam Tode in einen Starrezustand verfallen, welcher jede m Versuehe einer passiven Bewegung der Extremit~tten einen erhebliehen Widerstand entgegensetzt. Dieser Zustand wird als T o t e n s t a r r e (Rigor morr is) bezeichnet. Der starre Muskel erseheint verkiirzt, yon trtibem, opakem Aussehen und saurer Reaktion; er erscheint fester; dagegen ist die Vollkommenheit seiner Elastizit~t stark vermindert.

Brf icke (1842) woltte die Totenstarre auf dieselbe Ursache zurfiek- ffihren, wie die Blutgerinnung, n~mlich auf die Gerinnung des Faserstoffes, wobei er irrtfimlieherweise die im Muskel gerinnende Substanz fiir identiseh mit dam Fibrin hielt. Dieser Irrtum wurde dureh K i ihne beseitigt. Um jade spontane Veranderung der MuskeleiweisskSrper nach Msglichkeit hintanzuhalten, warden die entbluteten Muskeln frisehgetSteter FrSsehe zum Ge-

l " e" frieren gebracht, unter strenger Kfihlung zerldeinert, zu ,,Muskescnne zerrieben und ausgepresst. K i i h n e erhielt so einen sehr konzentrierten Presssaft, das , ,Muskelp]asma," de rnur langsam in der Kiilte, fast augen- blieklich jedoch bet Zimmertemperatur zu einem kompakten Klumpen, dem ,,Myos , gerann. • Von den Eigensehaften der EiweisskSrper des Muskel- plasmas war schon im 1. Abschnitte ausffihrlich die Rede. Seit dem Bekannt- werden der Arbeiten Kf ihnes , welehe in die 50er Jahre des vorigen Jahr- hunderts fallen, war die Vorstellung, dass die Totenst~rre des Muskels durch die G e r i n n u n g des Muskelplasmas bedingt set, in der Physio]ogie die herrschende geworden. Sie schien um so fester gegrfindet, als die Erscheinungen der W i i r m e s t a r r e , die ja zweifellos mit einem Koagulationsvorgang einhergeht, den augenfi~lligen Beweis dafiir durboten, dass die Gerinnung des Muskel- plasmas geeignet ist, einen Starrezustand herbeizuffihren. Trotzdem hat es in der Physiologie nie an Stimmen gefehlt, welehe einen Zusammenhang zwisehen den Gerinnungsvorgi~ngen im Muskelplasma und der Totenstarre leugneten. Doch sell davon erst im ni~chsten Abschnitte die Rede sein.


2. Beobachtungen fiber Gerinnungsvorgi/nge bei der Totenstarre.

Mir selbst sind, nachdem ich zun~chst mich vSllig im Banne der K i ih ne - schen Vorstellungen befunden hatte, Zweifel an der Richtigkeit derselben aufgestiegen, als ich Muskelpresss~ifte zu studieren begann, die mit tIilfe der B u c h n e r s c h e n P r e s s e aus ganz frischen Muskeln bereitet worden waren. Erscheinungen, die einigermassen an die B l u t g e r i n n u n g erinnerten, sah ich nur gelegentlich an ganz konzentrierten Presssaften yon I4 a 1 t b 1 ii t e r- m u s k e l n (FrSsehen, Fisehen, Salamandern und Axolotln). An Buchner- presssiiften aus S a u g e t i e r m u s k e l n war jedoch das Bild der , , S p o n t a n - g e r i n n u n g " sehr unscheinbarer Art. Es handelte sieh nur um die Bildung eines erst feinflockigen, dann grobflockigen, sich langsam absetzenden, wenig reiehlichen Niederschlages. Wir werden heute (vgt. S. 380) diese Erscheinung einfach als Sedimentierung der in ultramikroskopiseher Suspension befind-

l i chen Bo t t azz i sehen M y o s i n g r a n u l a zu deuten haben. Aueh machte ich Versuche in der Art, dass ieh Muskelpresssaft aus der einen KSrperh~ilfte eines frisch getSteten Hundes bereitete und gleiehzeitig an der anderen intakten KSrperhiilfte den Eintritt der Totenstarre beobachtete. Dabei fiel mir nun auf, dass die N i e d e r s e h l a g s b i l d u n g in v i t r o n i e h t e t w a z e i t l i c h m i t d e m E i n t r i t t e de r T o t e n s t a r r e z u s a m m e n f i e l , derselben vielmehr erst um einige Stunden nachfolgte 1).

Etwa gleichzeitig mit den ]etzterw~hnten Untersuchungen hat F o l i n (1903) Beobachtungen an Froschmuskeln ausgefiihrt, die dutch mehrstiindiges Verweilen in einer K~iltemischung in den Zustand der Totenstarre versetzt worden waren. Dieselben wurden sodann zerkleinert und mit physiologischer KoehsalzlSsung erschSpfend extrahiert. Es ergab sich, dass die Extrakte aus den totenstarren Muskeln d i e se lbe Menge k o a g u l a b l e n E i w e i s s e s e n t h i e l t e n , wie die frisehen Kontrollmuskeln. F o l i n sah dies als einen sieheren Beweis dafiir an, dass die Totenstarre nicht durch Eiweissgerinnung bedingt sein kSnne.

Wenn nun derartige Beobuchtungen geeignet waren, in mir Zweifel an der Riehtigkeit der K ii h n e schen Vorstetlungen wachzurufen, so wurden diese dutch Untersuchungen, die S a x 1 (1906) auf meine Veranlassung hin ausgefiDlrt hat, zun~ichst wieder beseitigt. Wie schon friiher erw~hnt, hat Saxl sich bemiiht, das Verh~ltnis zwischen 15sl ichem Eiwei$ und , ,S t roma" im Muskel festzustellen, wobei sich 10 °/o AmmoniumchloridlSsung als geeignetes Extraktions- mittel erwies. F r i s che Kaninchenmuskeln liessen sieh zum grSs~ten Teile in LSsung bringen, derart, dass etwa 87--88 o/o auf 15sliches, hitzekoagulables Eiweiss und nut 12--13 °/o auf den unlSslichen Riiekstand entfielen. Ganz anders dagegen lagen die Verh~ltnisse bei der Ver- arbeitung t o t e n s t a r r e r Muskeln. Hier gelang es nut, 27--28 °/o vom Gesamteiweiss in 15s- licher Form zu extrahieren, w/ihrend 72--73 °/o sich als unlSslich erwiesen.

Ich babe diese Beobachtung damals als einen endgi~lt.igen Beweis dafiir angesehen, dass die Totenstarre tatsaehlich mit einer in grossem Um~ange sieh vollziehenden Gerinnung der PlasmaeiweisskSrper einhergehe. Ich bin heute der Meinung, dass diese Sehlussfolgerung keineswegs berechtigt war. Das C h l o r a m m o n i u m (welches neutralem Muskeleiweiss gegeniiber

l) O. v. F i i r t h , Hofmeisters Beitr. 8, S. 543 (1903).

446 O t t o yon F t i r t h ,

eine stark 15sende Wirkung entfaltet) gehSrt ngmhch zu jenen Salzen, welehe die Gerinnung der Pl~smaeiweisskSrper bei Gegenwart yon S~ure mgchtig ffrdern 1), und zwar ist dies in urn so hShertm Grade der Fall, je mehr S~ure vorhanden ist. Wenn nun Sax l stark sauer gewordeno totenstarre Muskeln mit 10°]o ChlorammoniumlSsung extrahierte, musste die Kombination yon Salz und S~ure elne ausgiebigo Ausfgllung der PlasmaeiweisskSrper bewirken. Die Nieder- schl~ge dieser letzteren slnd abet durch die Eigensehaft ausgezeiehnet, schneU in eine koagulierte Modifikation iiherzugehen. Das Verfahre~ Sax l s erschdnt daher nieht geeignet, arts ftber die wahre Beschaffenheit der EiweisskSrper innerhalb des intakten totenstarren Muskels Aufschluss zu gew~hren und seine Befunde kSnnen nicht mehr als Beweis fiir eine in grossem Umfange in dems61ben vor sich gegangene Eiwe'msgerinnuug herangezogell werden.

3. Ursachen der Plasmagerinnung.

Was nun welter die U r s a c h e n der P l a s m a g e r i n n u n g betrifft, ist zungchst die Annahme t t a l l i b u r t o n s , es handle sich um die Wirkung eines , ,Myos in fe rmen tes" , welches dem hypothetischen ,,Fibrinfermente" des Blutes analog sein sollte, yon mir widerlegt worden (1903).

Ferner konnte ich, wie schon frfiher (S. 400ft.) auseinandergesetzt worden ist, reich auf Grund eingehender Untersuehungen davon fiberzeugen, dass die Totenstarre sicherlich nicht durch e in f ache S g u r e f a l l u n g der Muskel- e iwe i s skSrpe r bedingt sei. Dagegen erscheint es keineswegs ausgeschlossen, vielmehr sehr wahrschein]ieh, dass es in dem bereits totenstarr gewordenen Org~ne zu einer nachtraglichen direkten Sauref~llung oder doch wenigstens zu einer d u r c h die Saure b e s c h l e u n i g t e n S p o n t a n g e r i n n u n g ungeronnen gebliebener PlasmaeiweisskSrper komme. Ich bringe allerdings nicht den Eintritt, sondern die LSsung der T o t e n s t a r r e mit einer derartigen Ei~veissgerinnung in Zusammenhung.

Manche Autoren (Dan i l ewsky , Cavazzani) wollten (analog den Be- ziehungen der im Blute enthaltenen Katkverbindungen zur FibringeI{nnung) die Kalksa, lze des Muskelplasmas fiir die Spontangerinnung des l~tzteren verantwortlich machen. Ich konnte mich allerdings davon fiberzeugen (1908), dass die Gerinnbarkeit des Muskelplasmas dureh die Gegenwart geringer Mengen yon Kalksalzen zweifellos wesentlieh erhSht wi rd . . Da jedoch eine vSllig yon Kalk befreite Myogenl6sung, wenn auch sehr spat, so schliesslieh doeh gerinnt, kann die Anwesenheit yon Kulkverbindungen nicht fitr eine

notwendige Bedingung der P1asmagerinnung gelten. ~Jbrigens haben die Fortsehritte kolloidchemischer Auffassung, vor allem

aber die frfiher erOrterten ultramikroskopischen Beobachtungen B o t t a z zis derartigen Gerinnungserscheinungen sozusagen ihren Nimbus geraubt. Es handelt sich eben u m nichts anderes, als um G l e i c h g e w i c h t s s t 6 r u n g e n innerhalb eines kolloidalen Systems, bei denen verschiedene chemisehe Fak- toren (insbesondere die Milehsaurebildung) und physikalisehe Momenie (~mde- rungen der Obefft~chenspannung u. dgl.) sicherlich beteiligt sind.

1) Vgl. O, v. F i i r t h , Arch. f. exp. Path. 37, 407 (1897).

Die KoUoidchemie des Maskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 447

4. Angebl iche Bete i l igung einer Albuminatabscheidung bei der Entstehung der Totensiarre.

F~s ist hier der Ort, auf eine Auffassung hinzuweisen, welche geeignet erscheint, bei der Deutung der Erscheinungen der Totenstarre verwirrend zu wirken. Kiirzlich hut L. Wacke r (1916, 1917) eine neue Theorie der Totenst~rre au~gestellt, bei der er neben anderen Faktoren (Kohlens~ureentwickelung innerhulb der Muskelelemente, sowie Steigerung des osmotischen Druckes infolge Zerfalles hochmolekularer Kolloide) uuch ,,eine Vers te i fung des Muskels durch Abschc idung der E i w e i s s k o m p o n e n t e der A l k a l i a l b u m i n a t c " fiir das Auf- treten der Totenstarre verantwortlich machen will.

Wenn man frischen Muskel auskocht, so gehen geringe Mengen yon Eiweisssubstanzen in LSsung, offenbar als Verbindungen yon EiweisskSrpern mit Alkalien. Stumpft man die Alkaleszenz derartiger Extrakte (etwa durch Titrabion mit n/i o S~ure) ab, bis sie eben schwach sauer erscheinen, so f~llt ein voluminSscr Eiweissniederschlag aus. ,,Wenn man diese Eiweiss- niederschl~ge der versctiiedenen Extrakte w~gt," sagt Wacker , ,,so finder man, dass sie mit fortschreitender S~uerung des Muskels rasch an Gewicht abnehmen. Die im absterbenden Muskel entstehonde S~ure zersotzt die vorhandenen Albuminate und verhindert daher die Ex- traktion. Das ausgofatlene Albuminateiweiss bleibt im Muskel l iegen," So enth~lt angeblich der frische Kaninchenmuskel 0,98 °/o, der frische Hundemuskel 1,24 0/o iSsliches A l b u m i n a t - eiweiss; schon vor Beginn der Starre werden davon 0,60 °/o bis 0,90 °/o abgeschieden. Dieso Abscheidung eines voluminSsen Eiweissk5rpers soll nun ein weiterer Faktor in dem Komplexo yon Erscheinungen scin, welche die Totenstarre bedingen.

Was hat es nun mit dieser Albuminatabscheidung in Wirktichkeit fiir eine Bewandtnis ? Dieses , ,Alka l ia lbu m i n a t " ist nichts welter als ein in der Hitze entstandenes K u n s t p r o d u k t . Wenn man Muskelplasma in der K£1te darstellt, ist im Warmbliitermuskel kein nicht koagulabler Eiweissk5rper nachweisbar. (Nur im Muskelplasma der ~'ische finder sich ein unkoagulabler EiweisskSrper sui generis, das ,,Myoproteid".) H a l l i b u r t o n hat zwar seinerzeit einen un- koagulablen EiweisskSrper als ,,Myoalbumose" im Muskelplasma beschrieben, doch ist die Exi- stenz desselben yon Whi t f i e l d (Journ. of Physiol. 12, 1894) sowie yon mir (Arch. exp. Pathol. 36, 259 (1898]) widerlegt worden. Das Albuminat kann sonach fiir die Erkl~rung der Totenstarre nicht herangdzogen werden.

5. Verki irzungskurve des ) Iuskels beim Eintritte der Totenstarre.

R. F. Fuchs (1904) fand beim Studium der Verkiirzungskurve des absterbenden Muskels, dass sieh dieselbe stets als eine mehrgipfetige Kurve pr~isentiert. In vielen F~llen sind zwei ausgepr~igte, durch eine Senkung yon- einander getrennte Gipfel vorhanden. GewShnlich ist der erste Gipfel wesentlich niedriger als der zweite und erfolgt der zweite Anstieg meist rascher als der erste. Es w~ire ja immerhin naheliegend, zu vermuten, dass diese beiden Gipfel der Gerinnung der beiden typisehen PlasmaeiweisskSrper, des Myosins und des Myogens, entsprechen, l~euere Erfahrungen jedoeh, welche eine weitgehende Unabh~ingigkeit der Verkiirzungsstufen bei der W~irmestarre yon der Koagulation der MuskeleiweisskSrper ergeben haben, lassen es als wahrseheh~lich erseheinen, dass auch ftir die Verkfirzungsstufen bei der physiologisehen Totenstarre ~ihnliehes gelten diirfte.

48 Otto y o n F i i r t

X. Die Kontraktionstheorie der Totenstarre.

1. ~ltere Untersuchungen. Die Vorstellung, dass Kontraktion and Starre wesensahnliche Vorgango

seien, reich% welt zurtick. Soviet ich weiss, hat ihr zuerst N y s t e n (1811) in dem Satze ,,die Totenstarre sei die letzte Anstrengung des absterbenden Muskels" Ausdruck gegeben.

L. H e r m a n n scheint zunachst durch die bekannten Versuche yon Brown-S@quard nnd yon S t a n n i u s im Glauben an die Richtigkeit der Kiihnesche n Gerinnungstheorie erschtittert worden zu sein (Wiederkehr der Erregbarkeit in Muskeln, welche dutch den S t e n s o n s c ' h e n V e r s u c h totenstarr gemacht worden waren, nach LSsung der Ligatur bzw. nach Durch- leituug arteriellen Blutes aus den Gef~ssen eines anderen Tieres dutch die erstarrten Muskeln).

,,Ftir eine Erkl~rung des grossen l~tsels der Kontraktion," sagt Her - m a n n (1879), ,,scheint es am nattirlichsten, zunachst analoge Vorgi~nge in Betracht zu ~.iehen. Ich babe yon dlesem Gesichtspunkte aus die T o t e n - s t a r r e als eines der wesentliehsten Momente ffir die Erklarung der Kontraktion bezeichnet. Vor allem haben wit in der Totenstarre eine a k t i v e V e r k t i r z u n g u n d V e r d i c k u n g des Muskels . Die Form, in welche der Muskel fibergeht, ist in beiden Vorgi~ngen genau die gleiche. Gewis, se Umst~nde mttssen also zweifellos beiden Vorgangen des Muskels gemeinsam sein. Da abet die Ur- Sachen der Totenstarre insoferne leiehter zu ttbersehen sind, als hier das Ratsel der Reizung wegfallt, so bietet die Totenstarre die leichtere Aufgabe dar und biIdet demnach ftir den induktlven Gang der Forsehung die natfirliche Eingangspforte ffir die Aufklarungsbemtihungen hinsichtlich der Kontraktion. In beiden Fallen finder ausser VerkCirzung und V e r d i c k u n g auch eine geringe V e r d i c h t u n g des Muskels statt. In beiden entwickelt der Muskel eine vergleichbare K r a f t ; in beiden tritt neben mechanischer Arbeit War m e- b i l d u n g auf und vor allem stehen die erregte und erstarrte Muskelsubstanz in demselben e l e k t r i s c h e n G e g e n s a t z e zur unveranderten. Der Muskel wird in beiden Akten saner . Die c h e m i s c h e n U m s e t z u n g e n bei der Erregung und bei der Erstarrung zehren aus einem gemeinsamen Substanz- vorrat. Zu diesen zahlreiehen Analogien kommt noeh hinzu, dass es zweifellos ~ b e r g a n g s z u s t a n d e zwisehen Kontraktion und Starre gibt . . . Wir haben gesehen, dass durch Ermtiddng, Misshandlung, abnorme Temperaturen, gewisse Gifte die Kontraktion selber in der Riehtung der Starre verandert wird."

Ein Schtiler H e r m a n n s , B i e r f r e u n d (1888), ftihrte spi~ter den Naeh- weis, dass die Totenstarre sich unabhangig yon der F a u l n i s wieder 15st. ,,Naehdem nunmehr bewiesen ist," meint der Letztgenannte, ,,dass die Toten- starre eine voriibergehende Verkiirzung ist, wie die gewShnliche Kontraktion,

Die KoUoidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen z n den Problemen der Kon t rak t ion etc. 449

darf man mit vollem :Reehte sagen, dass beide Akte vollstandig identisch :sind. Der absterbende Muskel macht also noch einmal eine starke Xon'trakti0n dureh, welche sehr lange anhMt . . . Der Aussprueh X~ystens, dass die Totenstarre das letzte Aufflaekern der Lebenstatigkeit des Muskels sei, traf also, obgleich sie nichts erklart, den Nagel auf den Kopf und die yon Br f i eke vermutete und yon Kt ihne nachgewiesene Koagulation bei der Totenstarre ist nur eine und, wie es scheint, nicht die wesentliche Teilerscheinung des grossen Prozesses, welcher bei der vitalen und finalen Kontraktion sich ab ~- spielt."

H e r z e n (1883)beobachtete (vgl. o. S. 480), dass der P r e s s s a f t aus einem starren oder ermfideten Muskel, mit einem flisehen Muskel in Bertihrung gebracht, denselben in Kontraktion ve rse tz t . Diese Kontraktion geht aber nicht mehr in Ersehlaffung, vielmehr direkt in die Totenstarre fiber.

Ebenso wie H e r m a n n haben aueh B e r n s t e i n und L a n g e n d o r f f (1894) sowie Modiea (1897) die Totenstarre als einen der vitalen Kontraktion vollkommen analogen Prozess angesehen. Aueh Fo l l i (18§~) hat auf den mangelnden Parallelismus zwischen Koagulation und Starre hingewiesen. ,,Die Totenstarre des Muskels," sagt L a ng e n d o r f f, ,,weist so viel Ahnliehkeit mit der Kontraktion auf, dass man sieh mehr und mehr daran gewShnt, die Erstarrung als eine tiberaus langsam ablaufende Zusammenziehung, gewissermassen als letzte Tgtigkeits~usserung des absterbenden Gewebes zu betrachten.. . Nicht unwahrseheinlich dfirfte die Annahme sein, dass die beim Absterben sich anha.ufenden Stoffweehselprodukte selbst es seien, die nach Art ehema'scher Erreger auf die Faser wirken." L a n g e n d o r f f hat aueh darauf hingewiesen, dass die B e u g e r des Froschbeines leiehter erregbar sind, als die S t r e c k e r und dass, in ~bereinstimmung damit, aueh bei der durch TemperaturerhShung beschleunigten Starre erst die Beuger, dann die Streeker starr werden.

2. McDougalls Theorie.

Zu bestimmteren Vorstellungen iiber das Wesen jener Vorgange, welche sich sowohl bei der Totenstarre, als auch bei der Kontraktion im Muskel abspielen, ist Mc D o u g a l l (1898) auf Grund seiner Studien fiber die h i s t o l o g i - s c h e n V e r ~ n d e r u n g e n , welchen die kontraktilen Muskelelemente unterliegen, gelangt. Ihm verdanken wir die seharfe Formuligrung der Auffassung, dass bei beiden Formen yon Kontraktionsvorgangen, bei tier ~dtalen und der postmortalen, die Mi l chs~u re es sei, welehe die Rolle einer Causa movens spielt und dass :eine F l f i s s i g k e i t s v e r s c h i e b u n g dabei wesentlich betefligt sei . Wenn ich auch, wie sparer erSrtert werden s011, der Meinung M c D o u - ga l l s , dass es sieh um einen ~bertr i t t yon Wasser aus d e m S a r k o p l a s m a in den S a r k o m e r e n handle, nicht mehr ,beizupflichten vermag, vielmehr der Meinung bin, class sich die :Wasser~ersehiebung im wesentlichen i n n e r -

Asher -Sp i ro , Ergebnisse der Physiologie. XVII. gahrgang. 29


ha lb der k o n t r a k t i l e n M u s k e l e l e m e n t e vollziehe, erfordert es doch die Gereehtigkeit, die grosse Bedeutung her+orzuheben, welche Mc D o u g all s Forschungen ftir die weitere Ausgestaltung dieses Forschungsgebietes gewonnen haben.

MeDouga l l halt es far unmSglich, eine scharfe Grenzlinie zwischen Kontrakti0n und Totenstarre zu ziehen. Wird ein ausgeschnittener Mnskel wiederholt tetanisiert, so streckt sich seine Erschtaffungskurve mehr und mehr in die Lange, bis er sehliesslich in den Zustand der Starre fibergeht. Me Douga l l betraehtet daher die Totenstarre als einen Z u s t a n d a u s s e r s t e r E r m i i d u n g , der dureh M i l c h s a u r e a n h a u f u n g im Muskel hervorgerufen wird. Hat diese Anhaufung innerhalb der Sarkomeren eine gewisse Grenze fiberschritten, so kommt es angeblich zu einem Ubertritt yon Fltissigkeit au_s dem Sarkoplasma in die Sarkomeren, und dieser sell die terminale Dauer- kontraktion hervorbringen. In diesem Stadium der Starre kann dieselbe durch Einleitung der Zirkulation oder durch Einlegen des Muskels in eine physiologische SalzlSsung noeh rfickgangig gemacht werden. In den spateren Stadien der 8tarre, wenn sich Myosingerinnung hinzugesellt, ist dies nicht mehr der Fall. Die ehemischen Veranderungen, welche sieh im Musket bis zum Einsetzen der Starre abspielen, sind, wie aus F l e t c h e r s Beobachtungen fiber die Kohlensgureentwickelung hervorgeht, durchaus k o n t i n u i e r l i c h e r Art. M c D o u g a l l s betrachtet die Tatsaehe, dass ErhShung der Temperatur sowie Ermiidung in gleichem Sinne (namlich fSrdernd) sowohl auf die Milch- saureanhaufung als auf den Eintritt der Totenstarre wirken, als eine wesentliehe Sttitze seiner Auffassung.

3. Wintersteins Versuche.

Einen weiteren FortsChritt bedeuten die Untersuehungen W i n t e r - s t e ins (1907). Derselbe hat zunaehst (die bereits frfiher S. 418 erwahnten) Beobachtungen F l e t c h e r s fiber den Einfluss des Saue r s to f f e s auf Muskeln und ihre Quellung in SalzlSsungen welter ausgestaltet. Frisehe Saugetier- muskeln, die bei Zimmertemperatur in RingerlSsung gehalten werden, zeigen meist innerhalb zweier Stunden eine schnell fortsehreitende Verktirzung, die mit einem Versehwinden der Erregbarkeit einhergeht. Dagegen verma.g .der uusgeschnittene Saugetiermuskel in RingerlSsung bei $6--$8 ° und einem Sauer- stoffdrueke yon 2--4 Atmospharen seine Erregbarkeit bis 27 Stunden lang zu behalten. Es tritt tiberhaupt keine Starre ein; auch kann die beginnende Starre (nieht abet die bereits vSllig entwiekelte) durch Sauerstoffzufuhr gehemmt.werden. Ist die Erregbarkeit bereits ganz erloschen, so vermag sie auch der Sauerstoff nicht mehr herzustellen. Im Lichte der Versuche yon F l e t c h e r und H o p k i n s (S. o. S. 890) werden wir nieht de.ran zweifeln kSnnen, dass die hemmende Wirkung des Sauerstoffes auf die postmortale

Die KolIoidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 451

Milchs~ iu reb i l dung und die dureh dieselbe ausgelOste Starrekontraktur eine ausreichende Erkl~irung fiir diese Beobachtungen bietet.

L~isst man einen Muskel, start in RingerlSsung, einfach in einer f e u c h t e n K a m m e r liegen, so verliert er auch bei Einwirkung tiberschiissigen Sauer- stoffes seine Erregbarkeit bereits innerhalb 5 Stunden. Dutch Eintauchen in p h y s i o l o g i s c h e K o c h s a l z l 6 s u n g oder (noeh besser) in R i n g e r l S s u n g , vermag er seine Erregbarkeit wieder zu gewinnen x). Aus dem Umstande; dass isotonische Z u c k e r l S s u n g diese Wirkung nicht auszuiiben vermag, folgerte W i n t e r s t e i n mit Recht, es kSnne sieh nicht einfach um ein Heraus- diffundieren seh~idlicher Stoffe aus dem Muskel handeln. Die Erklgrung der Erscheinung ist aber, wie wir heutervermuten diirfen, offenbar die, dass die infolge Milchs~iureantfiiufung innerhalb des l~iuskels zur Q u e l l u n g ge- langten Kolloide durch die N a - I o n e n der physiologischen IKochsalzl6sung, in noch hSherem Grade aber durch die Ca- I on en der RingerlSsung zur E n t - q u e l l u n g gebracht werden, wodurch die in Entwickelung begriffene Starre beseitigt und die Erregbarkeit des Muskels wieder hergestel]t wird. Eine Z u c k e r l S s u n g wird sich als unwirksam erweisen, weil das VermSgen, s~iure- gequollenes Eiweiss zu entionisieren, Nichtelektrolyten abgeht.

W i n t e r s t e i n bezeichnet die Totenstarre als eine E r s t i c k u n g s e r - s c h ei n u n g, die dutch Anh~iufung eines intermedi~iren Stoffweehselproduktes, vermutlich der M i l c h s a u r e , bedingt ist. ,,Alle diese Beobachtungen be- weisen," sagt der Genannte, ,,dass auch bei der T~itigkeit die BiIdnng dieses starreelTegenden Stoffes erfolgen muss. Was liegt da n~iher, als der Gedanke, dass die gew.Shnl iehe M u s k e l k o n t r a k t i o n n i e h t s a n d e r e s i s t , als e ine r a seh v o r t i b e r g e h e n d e S t a r r e , bedingt dureh die plStzliche, dureh den Reiz ausgel/~ste Bildung des Starre- oder Verkiirzungsstoffes, der aber unter normalen Bedingungen gleieh verniehtet, vor allem oxydiert wird ? . . . Auf den Reiz hin wiirde eine prim~re SpMtung der energieliefernden Substanz erfolgen, bei weleher ein Zwisehenpunkt, vielleieht Milehsaure, gebildet wird. Dieses veranlasst in irgendweleher Weise (vielleieht dutch V e r i i n d e r u n g d e r O b e r f l ~ i e h e n s p a n n u n g gewisser Muskelteilehen) die Zusammenziehung des Muskels . . . . Diese Theorie steht, wie sehon Gad und H e y m a n n s hervorgehoben haben, in vortrefflieher Weise mit allen Tatsaehen der Muskel- physiologie im Einklang."

4. Siiurequellung'stheorie der Totenstarre.

Bekanntlieh hat zuerst E n g el m a n n (wie noch sp~tter ausftihrlich auseinandergesetzt werden soll) Q u e l i u n g s e r s c h e i n u n g e n in den Mittelpunkt

l) Nach Mangolds Untersuchungen kann unter giinstigen Bedingungen (junge Tier% Hunger, niedere Temperatur) die ErhMtung der Erregbarkeit den Eintritt, ja sogar die LSsung der Starre um mehrere Stunden iib~dauern. Auch ein vSllig start gewordener Muskcl kann dutch Einlegen in physiologische Kochsaiz15sung wieder erregbar werden.

29*

452 Otto: yon ,Fiirth,

tier Kontraktioilsphi~nomene gestellt, und dabei auch die MSglichkeit einer S~urequellung der kontraktilen Elemente erwogen. Er hatte nun freilieh :Bedenker/, die S ~ u r e q u e l l u n g Zur Erkli~rung der p h y s i o l o g i s c h e n Muskel - k o n t r a k t i o n heranzuziehe~ an4 er zog es vor, die Siiurequellungstheorie dureh eine t h e r m o d y n a m ~ s c h e Q u e l l u n g s t h e o r i e zu ersetzen. Dagegen hielt dr es nieht ftir unwkhrsel~einlich, dass d ie S ~ u r e q u e l l u n g bei de r T o t e n s t a r r e w e s e n t l i e h m i t b e t e i l i g t seL

Ieh glaube nun dureh meine gemeinsam mit Lenk ausgefiihrtenUnter- suchungen (1911) letztere Annahme in hohem Grade wahrscheinlieh gemaeht ~u haben und habe weiterhin .die Vermutung ausgespr0chen, dass die T o t e n- S ta r re d u r c h e lnen S i i u r e q u e l I u n g s v o r g a n g , die L Ssung der St a r r e abe t d u r e h e inen G e r i n n u n g s v o r g a n g b e d i n g t sei, der die Muskel- ko l lo ide zur E n t q u e l l u n g br ing t .

Die Beobachtungen, welche reich sowie Lenk zu dieser Annahme him= geleitet haben, beziehen sieh, ausser auf die I m b i b i t i o n s v e r h ~ i l t n i s s b der frischen und totenstarren Muskeln, Yon denen bereits bei frfiherer Gelbgen- heir die Rede war, auf die W ~ r m e s t a r r e und verschiedenen Formen der c h e m i s e h e n S t a r r e , auf die LSsung der versehiedenen Sgarreformen, sowie auf die p h y s i o l o g i s c h e n B e d i n g u n g e n , welche den Eintritt und die LSsung der Starre fSrdern und hemmen. Dieselben sollen in den folgenden Abschnitten kritisch erSrtert werden.

Es sei bier nur vorausschiekend bemerkt, dass sehr z ah l r e i che Er - s c h e i n u n g e n auf d e m Gebie te ~der Muske lphys i01ogie durch die S~urequellungstheorie in ungezwungener Weise gedeutet werden kSnnen. So z. B. die Disproportionalitat zwischen der Gerinnung des Muskelplasmas und dem Eintritte der Totenstarre, die MSglichkeit der Wiederherstellung der Erregbarkeit eines bereits starren Muskels, der besehleunigende Einfluss ~der Muskelarbeit auf den Eintritt der Starre, der Umstand, dass die Starre um so schnetler schwindet, je schneller sie aufgetreten ist, die ttemmung der Totenst.arre ineiner Sauerstoffatmosph~re, die LSsung der Starre als solche usw. ¥or allem abet sei hier betont, dass die Theorie der Forderung aller Anh~nger einer Kontraktionsthe0rie der Totenstarre insoferne Genfige leistet, als sie die ErklarUng der Starre- und Kontraktmnsphanome e yon einem einheitliehen Gesiehtspunkte aus ermSglicht.

5. Weitere Forschungsergebnisse.

Von den Einw~nden, welche W i n t e r s t e i n (1916) aus Grund seiner Versuche mit zerkleinerten lVluskeln, sowie mit Muskelmembranen gegen die S~urequeliungstheorie erhoben hat, war bereits frfiher ausftihrlich die Rede (S. 410, 417 ff.). Ich habe dort auseinandergesetzt, weshalb ich in keiner der sicherlich wertvo]len Beobachtungen W i n t e r s t e i n s einen triftigen Gegen-

Die Kolloidchemie des Muskels u. flare B0ziehunger~ ~u den Problemen der Kontmktion etc. 453

grund gegen meine Auffassung zu finden ,~ermag. Auch habe ich bereits erwi~hnt (S. 377), dass HSber (1914)der letzteren durchaus zustimmt.

Ich mSehte ferner nich% unerwi~hnt lassen, dass P e t e r s (1913) sowie Hi l l (1916) auf Grund ihrer eingehenden t h e r m o e h e m i s c h e n S t u d i e n einen engen Z u s a m m e n h a n g zwischen Mi lchs i~ureb i ldung , Kon- t r a k t i o n und S t a r r e festgestetlt haben. ,,Da zahlreiche und mannigfaehe experimentelle Ta%sachen," sagt Hi l l , ,,einen so innigen Zusammenhan~ zwischen der Milchsi~urebildung und dem Freiwerden yon Energie im MuskeI festgestellt haben, so halt es sehwer, daran zu zweifeln, dass die Milchsiiure ein sehr wesentliehes Glied in der Kette jener Prozesse darstellt, welche die normale Muskelkontraktion zustande bringen" . . . Ferner an anderer Stelle." ,,Es kommen bet der K o n t r a k t i o n keinerlei andere Prozesse, die bemerkenswerte Energieumwandlungen involvieren, vor, als bet der Starr:e und aus: diesem Grunde ist die Wi~rmebildung beider Prozesse innig mit der Abspaltun~ von Milchsi~ure verknfipft. Wenn wir also die Chemie der Starre: studieren, so studieren wir gleiehzeitig die Chemie der normaleIi Muskelkontraktion." x),

Auch L. W a c k e r (1917) stellt sieh mit seiner neuen Theorie der Toten-, starre auf den Boden der Kontraktionstheorie, wenngleich er, wie oben erwi~hn~ (S. 447) auch der Abscheidung yon ,,Albuminat" beim Zustandekommen der Starre eine gewisse Bedeutung zuerkennen will. Die Starre soll verursacht werden ,,(lurch die dauernde Behinderung der Rfiekkehr in die Ruhelage infolge vollkommener Zersetzung des Dialkaliphosphates, des AlkaIialbumi- nates und des Bie/~rbonates des Sarkoplasmas durch die Milchs/~ure".

Sehliesslieh gelangt in jfingst~r Zeit aueh W. B a u m a n n (1917) in Gr t i t zners Laboratorium zu dem Ergebnisse, die Totenstarre set einder: Muskelkontraktion analoger Vorgang, mit dem Unterschiede, dass die Resti- tutio ad integrum infolge Ausschaltung tier Zirkulation wegfi~tlt: Si~urebildung spiele dabei jedenfalls eine Rolle. Im Gegensatz zur Wi~rmestarre kSnnen Gerinnungsvorgiinge bet der Totenstarre nieht das ausschlaggebend~ Moment seth.

Werfen wir nun einen Rfiekblick auf die Ergebnisse dieses Absehnittes, So ersehen wir, dass Kt ihnes G e r i n n u n g s t h e o r i e der T0%ens£arre h e u t e be re i t s ffir i i b e r w u n d e n ge l t en muss und dass die K o n t r a k - %ionstheorie den Platz behauptet hat. Auch sind sich die Autoren dartiber ziemlieh einig, dass die Milchsi~ure als g e m e i n s a m e Causa m o v e n s sowohl ffir die S t a r r e k o n t r a k t u r als fiir den n o r m a l e n K o n t r a k - t i o n s v o r g a n g zu ge t ten babe. Dagegen gehen die Ansiehten noch dartiber auseinander, ob die S/iure einen Q u e l l u n g s v o r g a n g ausl6st, oder ob jt, nderungen des o s m o t i s c h e n D r u c k e s , des K0h lens t~u red ruckes oder, endlich der O b e r f l i i c h e n s p a n n u n g die Verkiirzung bedingen.

1) A. V. Hi l l , Ergebn. d. Physiol. 15, 374 u, 383 (1916).


XI. Physiologische Faktoren, welche den Eintritt der Totenstarre fih'dern und hemmen.

Es ergib~ sigh nunmehr die Aufgabe, uns jene physiologischen Faktoren, yon denen es bekannt ist, dass sie den Eintritt der Totenstarre beeinflussen, zu vergegenwirtigen und uns dabei die Frage vorzulegen, inwieweit die in dieser Hinsieht vorliegenden Erfahrungen mit unseren (im vorigen Abschnitte ausein~ndergesetzten) Anschauungen fiber das Wesen der Totenstarre vereinbar sind.

a) Ermiidung. Der beschleunigende Einfluss vorangegangener An- strengungen auf den Eintritt der Totenstarre ist li~ngst bekannt; bei gehetzten, sowie mit Strychnin vergifteten, unter Kriimpfen zugrunde gegangenen Tieren setzt die S~arre ausserordentlieh schnell ein. Im Zusammenhange damit stehen die immer wieder bezweifelten, jedoch ausreichend beglaubigten Angaben tiber , , k a t a l e p t i s c h e S ta r r e " , welche sich zumeist au~ Schlaehtfeldbe- obachtungen beziehen. So berichtet z. B. der Erlanger Physiologe R o s en th al, dass die Bayern in der Sehlacht bei Weissenburg erst nach langen, sehr an- strengenden Mirschen ins Gefecht kamen. ¥iele fielen sog]eich den feind- lichen Geschossen zum Opfer. Man land nun manehe yon den Toten das Gewehr im Ansehlage haltend, den Finger am Abzuge, in den Weinbergen an die Rebst5cke gelehnt, in ausgesprochener Totenstarre. R o s e n t h a l erklirt solehe Beobachtungen derart, dass sieh infolge der riesigen Anstren- gungen reichtich Milchsi~ure innerhulb der Muskeln der Soldaten angehiiuft hatte, die nun, als die tSdliche Eugel traf, blitzartig die Totenstarre herbei- geftihrt hat ~) (Rfitz 1912).

b) Einfluss des Nervensystems. Beobachtungen yon Gross (l@SS) aus dem Luborutorium H e i d e n h a i n s deuten darauf hin, dass der A b s t e r b e . p rozess innerhulb des Nervensystems die Siurebfldung in den Muskeln beschleunigt. Hier is~ wohl auch die Erkliirung jener Wahrnehmungen zu suchen, welehe sieh auf eine Beeinflw~sung der Totenstarre dutch das Nerven- system beziehen.

Die Tatsache, dass Durchschneidung und Liihmung m o t o r i s c h e r N e r v e n den Eintritt der Totenstarre verzOgert, ist im Laboratorium Her-

1) Im allgemeinen entspricht die Haltung des KSrpers bei der Totenstarre der Resul- $ierenden der verschiedenen Muskelspannungen. Oft trit t Beugm)g der Arme und Finger ein - - ,,Fechterstellung" der Choler~leichen (vgl. L a n d o i s - R o s e m a n n , Lehrb. d. Physiol. 14. Aufl. 2, 492 [1916]). Es ist also sicherlich irrig, wenn R. du B o i s - R e y m o n d (Physiologie 420 [1908]) Schreibt: ,,Wenn die Gerinnung des Muske]eiweisses beginnt, werden die Muskeln s~arr, ohne dass sie sich in geringstem verkiirzen; denn in sehr vielen F~Uon wiirdo jede Verkiirzung eino Bewegung irgend eines KSrperteiles hervornffen und es ist hie beobachte~ worden, dass Leichen beim Eintri t t der Starre ihro Stellung gnderten. Es ist vielmehr bezeiehnend fiir das Wesen der Starre, class sic bei ~eder beliebigen Dehnungsstufe eines Muskels ~uftritt, ohne dass sie seine Sparmung ~nder~."

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen tier Kon~raktion e~c. 45~

m a n n s yon v. E i s e l s b e r g , v. G e n d r e , sowie yon A u s t gefunden und aueh yon anderen Seiten her bestii~igt v~orden. Vielleicht gehen yon den absier- benden Nerven dauemd sehwache Reize aus, welche den Eintritt der Toten- starre dureh Milehs~ureproduktion befSrdern. Es ist in dieser Hinsich¢ lehr- reich, dass auch die Reizung des Muskels mit Reizen, die zu schwach sind, um eine Kontrak¢ion auszulOsen, den Eintritt der Starre unter Umst~nden fSrdert (Meirowsky)1). Auch 9ach H a l b s e i t e n d u r c h s c h n e i d u n g des R i i c k e n m a r k e s sowie nach E x s t i r p a t i o n e in e r H e m i s p l ~ r e sah Bier - f r e u n d (bei H e r m a n n , 1888) eine VerzSgerung der Totenstarre. In bezug auf den Effekt der Durchsehneidung der hinteren s e n s i b l e n W u r z e l n lauten die Angaben widersprechend, insoferne R. F. F u c h s (1904) einen beschleunigten, d e B o e r (1914) dagegen einen verzSgerten Eintrit t der Toten- sturre im Gefolge derselben beobachtet hat.

Wiihrend B i e r f r e u n d (1888) die bekannte N y s t e n s c h e R e i h e n f o l g e , in der die Muskeln der Starre anheimfallen, aus der Anordnung roter und weisser Muskeln (s. u.) erkliiren wollte, ist R. F. F u c h s (1904) der Meinung, die Nys tensche Reihe h~nge damit zusammen, dass das Gehirn zuerst abstirbt, dann das proximalste Zervikalmark, worauf dann der Prozess allmiihlieh gegen das Kaudalmark zu weitersehreitet. Die Absterbevorgi~nge im Zentral- nervensystem sollen den Erstarrungsvorgang in den Muskeln beeinflussen.

c) Rote und weisse Muskeln. Der yon B i e r f r e u n d (1888) in Her - m an n s Lab oratorium durchgefiihrte Vergleich weisser Muskeln (Gastroknemius des Kaninehens) und roter Muskeln (Soleus) ergab, dass die Starre bei den letzteren s eh r v ie l sp i i te r e i n s e t z t (11--15 Stunden p. m.) als bei den weissen (1--3 Stunden p.m.). Sie ist bei den roten Musketn erst naeh 52~58' Stunden vollendet, bei den weissen sehon nach 10~14 Stunden. Die LSsung der Starre erfolgt in beiden FMlen 12--15 Stunden nach beendeter Starre- entwickelung. Dagegen ist die GrSsse de r V e r k i l r z u n g filr die roten Muskeln 2~21/2mal so gross, als fiir die weissen, obwohl die Faserli~nge der letzteren etwas grSsser ist. Nach G r i i t z n e r verhalten sich die t t u b h S h e n roter und weisser Muskeln beim T e t a n u s iihnlieh wie die VerkfirzungsgrSssen bei der Totenstarre. Auch lilr d i e W i i r m e v e r k i l r z u n g gilt iihnliches: Dabei wollen wir uns vergegenwi~rtigen, dass den sarkoplasmareichen r o t e n Muskeln ein mehr t r i iger , den sarkoplasmaarmen w e i s s e n Bin f l i n k e r Be~egungsmodus eigent, fimlieh ist. B o n h S f e r (1891) (Bin Schiller Gr t i tz - hers) land beim Vergleiehe f I i n k e r T e m p o r a r i e n m u s k e l n mit tr i igei1 K r 5 t e n m u s k e l n , dass letztere eine viel st~rkere Starreverkfirzung, jedoch elnen viel langsameren Ablauf aller Starreerseheinungen aufweisen.

1) Dagegen behauptet allerdings B i e r f r e u n d (1888), er habe bei wiederholten Versuchen gefunden, class eine mi~ s u b m i n i m a l e n R e i z u n g e n ihrer Nerven behandelte Extremit~t spg te r erstarre als die Kontrollextremit~t.

456 O~to y o n F i i r t h ,

Wie sehon frtiher auseinandergesetzt wurde (S. 388), ist naeh Gleiss und~ F l e t c h e r die M i l c h s i i u r e b i l d u n g in den r o t e n Muskeln eine viel langsamere und weniger intensive wie in den weissen. Es ergibt sich daraus die interessante Tatsaehe, dass der S e h n e l l i g k e i t und GrSsse der Milch.- s i u r e a n h a u f u n g Zwar die S c h n e l l i g k e i t des E i n t r i t t e s der T o t e n - s t a r r e entspricht, jedoch keineswegs die GrSsse der S t a r r e v e r k t i r z u n g , welehe offenbar von besonderen strukturellen Verh~ilgnissen beeinflusst wird und nicht etwa der Menge angeh~iufter Milchs~iure proportional ist.

Gegeniiber der ,oben erw~ihnten Annahme, derzufolge die Nystensche R e i h e n f o l g e dutch Absterbeerseheinungen ira Bereiche des Zentralnerven- systems bedingt sein soll, vertritt B i e r f r e u n d die Meinung, dieselbe sei durch die A~ordnung und V e r t e i t u n g r o t e r und weisser M u s k d l a t u r ausreichend erklirt. So gelte die genannte Reihenfolge zwar ffir den Menschen, nicht aber ffir das Kaniachen. Bei diesem erstarren die Vorderbeine immer spiter als die Hinterbeine. Dies gilt auch nach Curarisierung, sowie nach erfolgter ZerstSrung des Hirnes uad des Riiekenmarkes; Ja es gilt sogar auch f~r ab~esehnittene Extremititen. Dabei ist zu beaehten, dass die hinteren Ex- tremit~iten des Kaninchens vorwiegend weisse, die Vorderextremititen aus-, schIiesslich rote Muskeln enthalten.

d) Spannungsverh~iltnisse. Der Eintritt der Totenstarre wird naeh Untersuchungen aus dem Gri i tznersehen Institute ( B a u m a n n 1917) aueh durch die Spannungsverh~iltnisse der Muskeln beeinfluss~. Ganz geringe Spannungen, die den Muskel noeh nich t dehnen, wirken der Starreverktirzung entgegen; we rden dieselben etwas gesteiger£, so k6nnen sie die Verkiirzung ganz verhindern. Wird abe~ die Spannung derart gesteigert; dass D e h n u n g ~rfdlgt, so wird dadureh im Muskel ein ReiT, flngszustand hervorgerufen, dex den Eintritt der TotensSarre beschleunigt und die Intensit~it derselben steigert.

~) Temperatur. Dass erhShte Temperatur den Eintritt der Totenstarre beschleunigt, ist allgemein bekannt.

Nach H e r m a n n s Versuchen (1871) erstarren Muskeln, die man sehnell g e f r i e r e n liisst, nach dem Auftauen fast augenblicklich unter UngewOhnlich starker Verktirzung. Erfoigt das Gefrieren dagegen langsam, so kann die Starre ausb!eiben. Offenbar setzt das sehnelle Gefrieren gewisse Ver~inde- rnngen, Welehe den Mechanismus der Milchs~iure in explosiver Weise in Titig- kei~ setzen.

f) Durchspiilung. Wird die Zirkulation in einer Extremitit unterbrochen, so erStarren die Muskeln in derselben schneller als in der Norm, was offenbar mi~ d~e2 MiIehs~iureanhaufung in letzteren zusammenh~ingt (Fuchs 1904). Umgekehrt Wird der Eintritt der Totenstarre erheblich verzSgert, wenn man das Gef!sssystem eines frisch getSteten Tieres mit einer indifferenten Fltissig- keit durchsp~ilt (Osborne 1901); in starken a l k a l i s e h e n LSsungen (n/~o bis n/2oo KOH oder NaOH) bleibt die Ausbildung der Totenstarre ganz aus.

Die Kolloidchemie des Muskels 11. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 457

Sie kann jedoch noch nachtraglieh eintreten, wenn das Alkali beseitigt worden ist (Baumai~n 1917).

g) Sauerstoff. Von der Bedeutung des Sauerstoffes f~ir die Hemmung der Starreerseheinungen und tier Deutung der Erstarrung als einer Erstickungs- erscheinung infolge Milehs~tureanha.ufung war schon friiher die Rede.

h) E r n ~ h r u n g s v e r h ~ i l t n i s s e . Die Muskeln gut genahrter Tiere erstarren sparer als diejenigen abgezehrter. Ein sehr schneller Eintritt der Totenstarre wurde bei hungernden, mit Phlorhizin vergifteten Katzen beobachtet. Dex- troseftitterung hatte den entgegengesetzten Effekt (Lee und Haro ld ) . Ob dies au f Milchsaureanh~tufung in den Muskeln, bder auf andere Faktoren zu beziehen sei, ist nicht festgestellt worden.

XII. L~sung der Totenstarre. ~achdem die normale Totenstarre einige Zeit gedauert hat, erfolgt

bekanntlich ihre LSsungi Die K f i h n e s c h e G e r i n n u n g s t h e o r i e der T0ten- starre konnte nun allenfalls den Eintritt, in keiner Weise jedoch die LSsung der Starre in befriedigender Welse erkl~ren. Ich glaube nun, auf Grund meiner gemeinsam mit E. L e n k ausgeffihrten Untersuchungen, einen wesentlichen Vorzug unserer Q u e l l u n g s h y p o t h e s e darin erblieken zu dfirfen, dass sie durch die einfaehe Annahme eines d u r c h G e r i n n u n g s v o r g ~ n g e e i n g e l e i t e t e n E n t q u e l l u n g s v o r g a n g e s das Ph~nomen der LSsung der Totenstarre in ungezwungener Weise zu erkl~ren vermag.

Ieh beabsiehtige nun in Ktirze jene Momente zusammenzufassen, auf welchen unsere Annahme basiert.

1. Die L 5 s u n g der S t a r r e e r f o l g t u n a b h ~ n g i g yo n der F a u l n i s . Nachdem schon Brown-S 6qua rd beobachtet hatte, (lass die LSsung der Starre bereits vor Eintritt der F~ulnis erfolgt, hat B i e r f r e u n d (1888) in H e r m a n n s Institute nachgewiesen, dass die LOsung durch Einspritzung antiseptiseher Stoffe in die Muskelgefasse nicht verhindert wird. Sparer hat dann K a r p a (1906) den Beweis erbracht, dass Muskeln, die lebenden Tieren unter aseptisehen Kautelen entnommen und in sterilen BellMtern aufgehangt worden waren, nach LSsung der Totenstarre noch steril bef'anden werden. Letztere vollzieht sich sonach unabhangig yon tier F~ulnis.

2. K i i n s t l i c h e L S s u n g de r S ta r r e . Es ist vielfach beobachtet worden, dass eine bereits ausgebildete Starre durch Einleitung der natiirlichen oder einer ktinstlichen Z i r k u l a t i o n yon Blur, Ringerscher LSsung od. dgl. wieder zur Rtickbildung gebraeht Werden kann. Dies ist yon Br0 wn -S 6- q u a r d und S t a n n i u s ftir die Starre nachgewiesen worden, die sich in Muskel- bezirken naeh zeitweiser U n t e r b r e c h u n g der Z i r k u l a t i o n einsteltt. K u l i a b k o (1908) war imstande, das t t e r z eines Kindes noch 20 Stunden nach dem Tode durch Einleitung eines kiinstliehen Kreislaufes yon L o c k e -

458 O t t o yon F t i r t h ,

scher LSsung wieder in regelmassige rhythmisehe Tatigkeit zu versetzen. Ana- loges gilt aueh ffir verschiedene Formen k i i n s t l i c h e r S t a r r e , ~ H e r m a n n (1867) bemerkte an den Hinterbeinen eines lebenden Kaninchens, die er dureh Eintauehen in Wasser yon 50 o war m e s t a r r und unerregbar gemacht hat te , nach eildger Zeit spontane Restitution und Si rain (1904) vermoehte ein durch Erwarmen auf 43--470 w~rmestarr gewordenes Froschherz durch Durch-

strSmung mit Lockescher Flfissigkeit wieder zu automatischer Pulsation zu bringen. Eine grosse Anzahl analoger Beobachtungen fiber die che mische S t a r r e (s, u.) und ihre LSsung liegen yon seiten verschiedener Autoren vor; (Brown-S@quard 1853, S c h i p i l o f f 1882, R i n g e r 1884, H e u b e l 1889, S a c k u r 1895, F f i r th 1896)1).

Derartige Beobachtungen waren sehr schwer verstandlich, solange man sieh auf den Boden der Gerinnungstheorie gestellt haL, da es nich~ recht einzusehen war, wie es denn geschehen kSnne, dass g e r o n n e n e s E iwe i s s dureh die Zirkulation wieder in LSsung gebracht werde. Sic werden aber ohne weiteres leieht verstandlich, wenn man annimmt, dass die Starre durch ein6 ihrer Natur nach reversible S~urequellung bedingt sei.

3. Die L S s u n g de r S t a r r e i s t n i c h t d u r e h a u t o l y t i s c h e E iwe iss - v e r f l f i s s i g u n g b e d i n g t . Die einzige MSglichkeit, die LSsung der Starre vom Boden der Gerinnungs~heorie aus zu erklaren, ware die, sich vorzustellen, dass das Eiweissgerinnsel innerhalb des Muskels durch Vorgange der S el b s t- v e r d a u u n g verftfissigt werde. Nun spielen sich ja sicherlich innerhalb der Muskeln, ebenso wie in allen anderen Organen,. postmortale autolytisehe Vorgange ab 3)'; doeh verlaufen dieselben sehr langsam und halten sieh innerhalb sehr beseheidener Grenzen. Es ist gar keine Rede davon, dass etwa zur Zeit der LSsung der Totenstarre eine stfirmisehe Massenverdauung yon Eiweiss sich abspielen wfirde. Eine solehe mfisste ja am Auftreten massen- halter Eiweissspaltungsprodukte (Albumosen, Peptone, Aminosauren) im Muskel leieht kenntlieh sein. Doeh ist yon dergleiehen niches zu bemerkenl

4. L o c k e r u n g der W a s s e r b i n d u n g i m Muske l be i L S s u n g der T o t e n s t a r r e . Der Naehweis, dass die LSsung der Totenstarre mit einer Verminderung des hnbibitionsverm5gens des Muskels, also mit anderen Worten, mit einem Entquellungsvorgange einhergeht, ist yon mir gemeinsam mit L e n k dureh die bereits frfiher (S. 415) mitgeteilten o s m o t i s c h e n V e r s u e h e dargetan worden.

Es war ein Irrtum, wenn Vogel 8) der Meinung war, der M u s k e l s a f t werde erst dureh Autolyse des Muskels gebildet. Ist es doeh mir, ebenso wie auch S e h mid t-Ni el s e n gelungen, mit Hilfe einer kraftigen Presse reichlieh

1) Vgl. die Literatur bei O. v. F i i r t h , Arch. I. exp. Pathol. 87, 409 (1896). ~) H e d i n und R o w l a n d , Vogel , S e h m i d t - N i e l s e n , De l r ez , O k e r - B l o m , vgL

die Literatur bei 0. v. F i i r t h , Handb. d. Biochem. 2, 2. H~lfte, S. 257 (1908). 8) R. Vogel , Deutsch. Arch. f. klin. Med. (1902).


Saft auch aus ganz frisehen Muskeln auszuspressen. Riehtig allerdings ist es (und eine jeder KSehin wohlbekannte Tatsaehe), dass man aus ,,abgelegenem" Muskelfleiseh viel ]eiehter nnd reichlieher Saft auszupressen vermag, als wie aus frischem Fteische. Die Erkl~irung, die ieh seinerzeit daffir gegeben babe, es dfirfte sich um eine ,,grSssere Brfichigkeit der totenstarr gewordenen Muskelsehl~iuche" handeln, war sicherlich unrichtig. Die Fort- schritte kolloidchemischer Erkenntnis lassen es heute ganz plausibel erscheinen, dass wir einfach deswegen aus abgelegenem Fleiseh mehr Wasser abpressen kSnnen, well das dureh Milchs~iure zur Quellung gebrachte Eiweiss allmiihlieh g e r i n n t und dabei einer D e h y d r a t i o n unterliegt. Das dabci aus seiner Bindung freigewordene Quellungswasser ist es eben, das als ,,Muskelsaft" in hSchst augenf~lliger Weise in Erscheinung tritt. Ein soleher Presssaft- versueh zeigt uns eben in grob mechaniseher Weise, was die vorcrw~ihnten osmotisehen Versuche an Muskeln nach L5sung der Totenstarre uns in feinerer und wissensehaftlieherer Weise dargetan haben.

5. E ine L S s u n g des M u s k e l e i w e i s s g e r i n n s e l s k a n n n i c h t d u r e h Mi l chs i i u r eanh~ i u f ung e r fo lgen . M e l l a n b y (1908) hat (im Anschlusse an eine yon K a t h e r i n e S c h i p i l o f f und anderen ~lteren Autoren ge~usserte und in Bfichern oft wiederkehrende Meinung) die Ansieht vertreten, die LSsung tier Totenstarre beruhe auf einer LSsung des Muskeleiweissgerinnsels durch die im Muskel angeh~ufte Mitchsaure. Diese Anschauung muss mit Ent- schiedenheit zuriickgewiesen werden. Denn geronnenes Eiweiss ist in verdfinnter Milchs~ure vSllig unlSslich und wird nur yon starken Mineralsauren in der W~rme unter Spaltung allm~hlich in LSsung gebracht.

6. G e r i n n u n g s b e f S r d e r n d e F a k t o r e n b e g f i n s t i g e n die L 6 s u n g de r T o t e n s t a r r e . Der Umstand, dass wir in einer gem~ssigten Zufuhr yon W~rme fiber ein Mittel verftigen, welches die Gerinnung tier Muskeleiweiss- kSrper stark begfinstigt,, bietet uns eine MSgtichkeit, die Richtigkeit unserer Anschauungen fiber die LOsung der Totenstarre durch ein Experimentum crueis auf die Probe zu stellen: Falls die LOsung tier Starre wirklieh durch einen Gerinnungsvorgang bedingt ist, muss W~rmezufuhr gemassigter A r t

die LOsung der ausgebildeten Starre beschleunigen. Falls aber, im Sinne der Kfihnesehen Theorie, nicht die LSsung der Starre, sondern die Starre selbst durch einen Gerinnungsvorgang bedingt is~, darf gem~ssigte W~rmezufuhr dem Starrezustande nicht nur nicht entgegenwirken; sie muss-denselben vielmehr umgekehrt steigern.

Nun ist es aber eine bereits den alten Physiologen wohlbekannte Tatsaehe, dass sieh die p h y s i o l o g i s c h e T o t e n s t a r r e in tier Sommerhitze sehneller 15st, als in der Winterk~tlte. Aueh konnten wir uns von dem beschleunigenden Einflusse der Brutofenwarme auf die LSsung der Starre in einigen Beispielen e h e m i s c h e r S t a r r e in schlagender Weise ~iberzeugen. So haben wir z. B+ die tIinterextremit~ten eines Frosches durch Injektion einer LSsung yon

460 Otto yon Fii~th,

salzsaurem C h i n i n in den Aortenbogen oder durch m o n o b r o m e s s i g s a u r e s N a t r o n in den Zustand ma=~imaler Starre versetzt, dann wurde der Frosch halbiert; die eine KSrperhi~Ifte wurde bei Brutofenwi~rme gehalten, wi~hrend die andere bei Zimmertemperatur verblieb. Die erstere zeigte nach 11/2 Stunden vSllige LSsung der Starre, wahrend die Kontrollhi~lfte noch lange Zeit nachher ma.ximal s tarr geblieben war.

Die schnellere 'LSsung der p h y s i o l o g i s c h e n T o t e n s t a r r e in der Wi~rme ist yon B i e r f r e u n d (1888) systematisch beobachtet worden. Er land beim Kaninchen:

bei 4 ° Beginn der Starre naeh 11/2 St., vollsti~ndige LSsung nach 48 St. ,, 200 . . . . . . ,, t . . . . . . ,, 36 ,, ,, 410 . . . . . . . . 45 Min . . . . . . . . 4 ,,

520 15 21/2

7. N a c h L S s u n g der p h y s i o l o g i s c h e n T o t e n s t a r r e k a n n n o c h d ie Wi~ rmes t a r r e , n i c h t abe r die c h e m i s e h e S t ~ r r e e i n t r e t e n . Bereits K u s s m a u l wuss~e, dass nach LSsung der natiirliehen Totenstarre zwar die Warmestarre noch eintritt, die chemische Starre jedoch ausbleibt. Wir vermochten diese Tatsache ftir das Chloroform, die Trlchloressigs~ure, das Chinin und das 'Fluornatrium durchaus zu best~tigen. Nach unserer Anschauung (s. u.) ist auch die c h e m i s c h e Sta.rre durch Si~urequellung bedingt, insofern gewisse chemische Agenzien eine explosive Milchs~urebildung innerhalb tier Muskeln auslSsen. Die W~r m e s t a r r e dugegen ist (zum Unter- sehiede yon der ,,thermisehen Verkiirzung" s. u.) eine echte G e r i n n u n g s - s t a r r e . : ,,Beim Festhalten an der Gerinnungstheorie musste es geradezu unbegreiflich erseheinen, warum die Gerinmmg nach LSsung der Starre ausbleibt, da der Wiirmestarreversuch doch klar beweist, dass noch massenhaft koagulables Eiweiss in den Muskelschli~uchen vorhanden war. Wenn wh • uns dagegen uuf den Boden der Quellungstheorie stellen, so werden wir ohne weiteres verstehen, dass zur Zeit, wo die LSsung der Totenstarre bereits erfolgt ist, der Meehanismus der S~urebildung in den Fibrillen liingst abgelaufen ist und in denselben nicht zum zweiten Male abluufen kann. Die Wirkung jener Seh~dlichkei~en, die im frischen Muskel eine explosive Si~urebildung in den Fibritlen und d~mit die Staxre austSsen, wird bier also gi~nzlich ausbleiben" (F t i r th und L e n k , Bioehem. Zeitschr. 33. 373 [1911]).

8: A u s b l e i b e n e ines s t a r r e e r r e g e n d e n E f f e k t e s e i w e i s s k o a g u - l i e r e n d e r Agenz ien . Die Erscheinungen der c h e m i s c h e n S t a r r e sollen erst spi~ter imZusammeiflmnge besprochen werden, tiler m6ge vorlaufig nur folgende, fii~ das Problem der LSsung der Totenst~rre bedeutsame Fest- stellung E~w~hnung linden: ,,Auffaltenderweise lassen gerade ge~isse Agenzien, welche dus Muskelplasma in vitro besondc~s intensiv koagulieren, jeden starre, erregenden, Effekt vermissen, wenn sie in die Muskelgefiisse eines tebenden

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontrakt ion etc. 46i

oder frisch getSteten Tieres injiziert werden. Diese Beobacht.ung, die uns vollkommen unbegreiflich geblieben war, solange wir an der Gerinnungs- hypothese festgehalten hatten, erseheint uns nun mit elnem Male leicht ver- St~ndlieh: Wenn man einem Tiere Rhodannatrium in sei.nen Muskel injiziert, so bleibt nieht etwa die erwartete G e r i n n u n g aus, sondern d i e ' Q u e l l u n g und ihr physiologischer Ausdruek, die Starre; und sie bleibt aus nicht trotzdem, sondern weft eben eine intensive Plasmagerinnung einsetzt, diese aber zur Entquellung ftihrt, der Starre also direkt entgegenwirkt. Nur die k0;mp a k t e G e r i n n u n g , die der Wi~rmestarre entsprieht, ftihrt zur Starre, nicht aber die G e r i n n u n g in f e i n v e r t e i l t e r F o r m , wie sie der Wirkung der ehemi, schen Agenzien eigenttimlieh ist" (Ft i r th , Wien. klin. Wochenschr. 24. Nr. 80. 1911).

In Ubereinstimmung damit steht die auffallend schnelle LSsung der Starre naeh Injektion yon C a l c i u m c h l o r i d in die Muskelgefasse, insoferne dieses zu den Agenzien gehSrt, die die Gerinnung des Muskelplasmas in ausgesprochener Weise fSrdern (Ffir th und Lenk , 1. c. S. 871).

L. W a e k e r (1917), der die Totenstarre in erster Linie auf den Koh len - s i i u r ed ruck innerhalb der Muskelschl~iuehe zurtickftihren will, glaubt die LSsung der Starre aus dem E n t w e i c h e n der Kohlensi~ure aus den M u s k e l s c h l a u e h e n erkliiren zu kSnnen: ,,Wenn die in der Muskelfaser befindliche, die Dauerkontraktion verursachende Kohlensaure langsam durch das Sarkolemma entwichen ist, und die Kohlensiiureproduktion ganz auf- gehSrt hat, dann ist der Druek beseitigt und die LSsung der Starre eingetreten." Eine Kritik der Waekersehen IIypothese soll erst spiiter, im Zusammenhang mit seiner Kontraktionstheorie, Platz finden.

Sehliesslieh mSehte ieh erwi~hnen, d ass sieh neuerdings B o t t a z z i und Quag l i a r i e l l o (1912) durehaus auf den Boden der yon L e n k u n d mir verfoehtenen Ansehauung stellen ~).

1) ,,Nos recherches confirment les id6es modernes concernant le d6terminisme de la rigidit6 cadav6rique. Toutes les formes de rigidit6 (de racourcissement) 6tudi6es par nous semblent pouvoir ~tre rapport6es ~ une forme fondamentale unique: La r i g i d i t 6 ( r a c o u r c i s s e m e n t ) p a r i m b i b i t i o n . Les acides, qui se forment darts los muscles aprbs la mort (s'unissant aux proi6ines musculaires, probablement aux protdines des granules) en exaltent le pouvoir d'imbibition. I1 en r6sulte qu'elles absorbent plus d 'eau et se racourcissent en gonflant . . . . A l 'augmentation de l ' imbibition fair suite, sous 1'influence des acides (ainsi que de la chaleur) un processus de d 6 s i m b i b i t i o n des formations prot6icocolloidales des muscles, qui s'aecompagne d'une a g g r 6 g a t i o n et d 'mm p r 6 c i p i t a t i o n , atteignant surtout les mat6riaux granulaires des Iibrilles (le muscle devient opaque). A e e s processus colloidaux correspond la r 6 s o l u t i o n de ta r i g i d i t 6 c a d a v 6r ique . Ici nous adh6rons presque enti6rement aux id6es r6cemment exprim6es par ]? i seher et par yon t~ ' i ir th" ( B o t t a z z i et Q u a g l i a r i e l l o , Arch. internat, de Physiol. 12, 239 (1912).


XIII. S~iurekontraktur und S~iurestarre.

Die engen Beziehungen der S~ureentwickelung innerhalb des Muskels zu den Vorgiingen der Kontraktion und der Starre verleihen dem Studium der Si~urekontraktur und der Si~urestarre ein besonderes physiologisches Interesse.

Bereits K i i h n e (1859) hat beim Eintauehen yon Muskeln in sehr verdiinnte S~urelSsung~n (1~5°/0o tIC1) Contrakturen beobachtet, wdche einen Verlust der Erregbarkeit zur Folge hatten und direkt in den Zustand der Totenstarre iibergingen. Da K i i h n e diese Erseheinung bei Muskeln, welche ihre Erregbarkeit bereits eingebiisst hatten, vermisste 1), folgerte er, class sie irgend etwas mit der n a t t i r l i c h e n K o n t r a k t i o n zu tun habe. K t i h n e s Beobaehtungen wurden in H e r m a n n s Laboratorium ( K l i n g e n b i e l 1887) besti~tigt.

R a n k e (1865) sah bei.Injektion yon MilchsaurelSsungen in die Gefiisse eines Frosehschenkels (aueh nach Kurarisierung) regelmassig starke Muskel- kontraktionen auftreten. Er hielt diese Si~urekontraktion ffir etWas yon Tetanus nieht wesentlich Versehiedenes und braehte die E r m f i d u n g mit einer Si~ureanhi~ufung in Zusammenhang, da er die Ermfidungserscheinungen bei N e u t r a l i s a t i o n der Siiure mit Natriumcarbonat verschwinden sah.

Diese Beobachtungen bfldeten den Ausgangspunkt fiir zahlreiche Unter- suehungen, deren wesentliehe Ergebnisse im folgenden zusammenfassend erSrtert werden sotlen.

1. P e r f u s i o n s v e r s n c h e .

K a t h e r i n e S c h i p i l o f f (1882) hat gefunden, dass man durch Infusion yon 0,1--0,25°/o Milchsi~ure oder Salzsi~ure die Muskeln eines Frosches sofort starr zu machen imstande sei und dass es gelinge, diesen kfinstlichen Starre- zustand dutch Infusion yon SodalSsnng wieder zu beheben. •ach Perfusion mit sti~rkeren S~uren bleibt die Starre aus. Die durch sehwache Si~ure erzeugte Starre wird durch starkere Siiure behoben. W.A. O s b o r n e (1901) erzielte den Starre-Effekt mit physiologischer KoehsalzlSsung, die n/2 o Milchsiiure ( = 0,450/0)enthielt.

Ich habe seinerzeit einen Versuch derart ausgefiihrt, d~ss ich einen Strom s~urehali~iger physiologischer KochsalzlSsung in die Femoralarterie eines dutch Verblutung frisch getSteten H u n d e s einfliessen und dutch die Femoralvene wieder ausstrSmen liel~; dabei steigerte ich yon 50 zu 50 ccm stufenweise die Acidit~t. Bei einer Aciditgt yon 30 ccm nAo HzSOa ~u/100 ccm Fliissigkeit war noch kein Effekt zu bemerken. Bei einer weiteren Steigerung der Aoiditgt (35 ccm n/~ o I-I2SO 4 au~ 100 ccm Fliissigkeit) entwickelte sich jedoch Msbald die Sgurestarre.

1) :Die Tatsache, class selbst grSssere S~uremengen aui t o t e n s t ~ r e )Suskeln nicht mehr verkiirzend wirken, ist neuerdings yon B a u m a n n (1917) in G r i i t z n e r s Laboratorium best~tigt worden.

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre Be~iehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 463

]~in analoger Versuch am Frosehe , wobei die Infusionsfliissigkeit durch den Aorbenbogen einstrSmte, ergab einen Si~uregehalt yon n/40 S~ure als Grenzwert. (Hofmeis ters Beitr. 8, 543 [1903]).

Bu r r i dge (1911) f~nd, d~ss die Perfusion yon F r o s c h s e h e n k e l n mit Milchs~ure- LSsungen (unter 0,5 °/0 ) zun~chst fibrill~re Zuckungen, dann abet eine Dauerverkiirzung yon irreversiblem Charakter bewirkt.

Bei spi~teren Versuchen, die ich gemeinsam mit Lenk ausgefiihrt habe (Biochem. Zeitsehr. 33, 377, 1911) ist es uns trotz wiederholter Bemiihungen an Kalt- und Warmbliitern n i ema t s wieder ge lungen , eine wirkliche typische S/turestarre zu produzieren. ,,Was wir sahen," sehrieben wit damals, ,,war hSchstens ein gewisser Zustand -con Muskelsteifigkeit odor voriiber- gehender Kontraktur, niemals abet eine typisehe Starre, die etwa einer Chloroformstarre vergleichbar gewesen w~re; gelegentlich sahen wit auch einen beschleunigten Eintritt der normalen Totenstarre. Von dem erwarteten momentanen Effekte war abdr keine Rede. Wir vermSgen uns diesen Widerspruch zu den Beobachtungen K a t h e r i n e Schipi lof fs nieht zu erkl~ren, und wir miissen uns die Frage vorlegen, ob wir denn tiberhaupt berechtigt sind, der intramusku- liiren Siiurebildung eine so dominierende Rolle bei der Entwickelung der Totenstarre zuzusehreiben um so mehr, als aueh wiederholte Versuche, die spontane oder chemische Starre durch Infusion yon verdiinnter SodalSsung zur LSsung zu bringen, stets fehlgesehlagen sind. Muss die Tatsache, dass man einen Muskel yon den Gef~ssen aUS mit S/~ure durchtr~nken kann, ohne dass er starr wird, nicht die Hypothese umsttirzen, derzufolge die Entwickelung kleiner Milehs~uremengen die Starre einleitet?"

Wenn ieh die hier geausserten Zweifel spater wieder fallen gelassen habe, so geschah dies wegen der ausserordentliehen Prazision, mit der bereits min i - male S a u r e m e n g e n die Muskelkontraktur auslSsen, sobald sie in Form eines den Muske l u m s p t i l e n d e n Ba de s (s. u.) mit der Muskeloberflache in Berfihrung kommen. So fand P h i l i p p s o n (1912) den FroschmuskeI gegen S~ture so sehr empfindlich, dass n o c he ine 1/~o 00o molekutare Salzsgnre wirksam zu erscheinen und eine Kontraktur anszul6sen vermoehte.

Eine befriedigende Erklgrung des augenf~lligen Gegensatzes zwischen der Wirkung der S a u r e p e r f u s i o n und des S g u r e b a d e s auf den Muskel vermag ich zur Zeit nieht zu geben. Eine Analyse desselben steht noch aus. Dieselbe mtisste, neben anderen Faktoren, die entionisierende Wirkung der in der Perfusionsfltissigkeit enthaltenen Salze, sowie eines Sguretiberschusses, sowie die ungleiche Permeabilitat des Muskels far verschiedene Sauren bertick- sichtigen.

2. Wirkung eines Milchsiiurebades. Die Wirkung eines Milchsaurebades auf den Froschmuskel ist in syste-

matischer Weise yon B u r r i d g e (1911) studiert worden.

Bringt man den Muskel, anstatt ihn mit S~ure zu perfundieren, direkt, in ein S~urebad, so vollzieht sich die S~urekontraktur ohne fibrillate Zuckungen. (Diese scheinen davon herzuriihren, dass die S~ure die verschiedenen Partien des Muskels nieht gleichzeitig erreicht.) Wird das S~urebad durch physiologische K o c h s a l z l S s u n g ,ersetzt, so sieht man nach etwa I/2 Stunde eine langsame Erschlaffung eintreten, welche im Laufe einiger Stunden zSgernd fortschreitet.


Bei der S~urekontraktur ka.nn man im allgemeinen zwei Stadien unterscheiden, insoferne einer Phase schneller Kontraktur eine solehe einer]ang- sameren Zusammenziehung nachfolgt. L~sst man auf den Muskel erst eine schwachere S~ture (0,175°/o) und dann nach einiger Zeit eine starkere (0,250/o) einwirken, so bemerkt man eine deutliehe Stufe. Hat man aber zuerst schon eine Shure yon 0,5 °/o einwir~:en gelassen, so bewirkt eine weitere Konzen- trationssteigerung der Saure keine weitere Stufe.

L~sst man eine S~ure yon mehr als 2,0°/o auf den Muskel einwirken~ so f01gt auf eine sehnell einsetzende Kontraktur eine langsam sieh vollziehende Ersehlaffung.

3. Wirkungsgrad verschiedener S~uren. Igach B u r r i d g e (1911) wurde eine maximale Wirkung erzielt durch

HC1 0,016 n, enSsprechend einer ]=I-Ionsn-Konzentration yon 0,015 n H2S04 0,012 . . . . . . . . . . . , 0,010 ,, HXO~ 0,008 . . . . . . , . . . . . 0,0075 ,, Milehsiiure 0,05 ,, . . . . . . . . ,, 0,0028 ,, Essigs~ure 4,6 ,, ,, ,, ,, ,, ,, 0,0032 ,,

D a l e und M i n s s (1911) fanden bei Anwendung verschiedener Siiuren in einer Konzen- t ra t ion yon 0,01 n, we~u der Wirkungsgrad der Sa lps te r~ure ~ 100 gesetzt wurde, denjenigen yon I-IC1 = 85, It2SOa == 61, Milchs~ure = 58, Zitronens~ure = 34, Weins~ure = 31, Essigs/iuro = 28, Apfels/~ure = 22.

Wurden dagegen alle Si~uren mit Itflfe der kolorimetrisehen Methode yon S S r e n s e n auf die gleiche tLIonenkonzen t ra t ion wie I-INO 3 0,01 n eingestellt, so ergab sich fiir die Kon- traktionsgrSsse (HN03 0,01 n = 100 gesetzt): tIC1 (0,01 n) = 85, tt~SO 4 (0,013 n) = 85, I-IaPO ~ (0,056 n) = 49, Milchs~ure (0,3 n) ----- 111, Essigs~ure (4,4 n) = 167, WeinsKure (0,185 n) = 79, Apfels/iure (1,0 n) ~- 145, Zitronens~ure (0,2 n) = 97.

K o p y l o f f (1913), der im Laborator ium B e t h e s versehiedene S/iuren (tIC1, I tN08, Milch- s~nre, Essigs~ure) miteinander verglicher~ hat, land, dass Mflehsi~ure in vsrdi innteren LSsungen auf den Froschsartorius erheblich s tarker wirkt wie Essigs~ure und etwa halb so s tark wie HC1 trod tI2SO 4. S e h w e n k e r (1914) meint , je hSher sine S/iure in der Reihe der al iphatisehen S/~uren r&ngiere und je weniger sis dementsprechend dissoziiert ssi, desto geringerer sei die t t - Ionenkonzentra t ion, bei dsr sie eben noch sine Kon t r ak tu r zu erzeugen vermSge. Dabs i w~re, wie ich glauben mSchte auch zu beachten, dass die hSheren Glid~!er der al iphatisehen Reihe in hSherem Grade ,,lipoidlSslich" sind als die niederen und dementsprechend (ira Sinne O v e r t o n s ) leiehtsr in den Muskel sinzudringen vermSgen.

4. Reversibilifiit der Siiurewirkung. Wie S c h w e n k e r (1914) im Laboratorium B a t h e s festgestellt hat,

sind Saurekontrakturen reversibel, .vorausgesetzt, dass man die S£ure recht- zeitig und vollkommen entfernt. Selbst wenn sieh der Muskel his zu Te£anus- hShe kontrahiert hat, kann die Reversibilitiit eine vollstandige sein. Dagegen tri t t die Rtickbildung dann, wenn der Muskel einmal weiss geworden ist und ein t r t i be s Aussehen angenommen hat, auf keinen Fall mehr ein: ,,In diesem Falle ist die Saureverktirzung in einen Zustand tibergegangen, den man als T o t e n s t a r r e bezeiehnen kOnnte. Aber diese Starre unterscheidet sich yon der Totenstarre dadureh, dass sie s i ch n i c h t w i e d e r 1 5 s t . . .

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kon t rak t ion etc. 465

Nach Tagen n0ch verharrt der Muskel, auch wenn er in RingerlSsnng zurtiek, gebraeht wird, in einem erhebliehen Verkfirzungszustande." S e h w e n k e r sieht darin einen Einwand gegen die S ~ t u r e q u e l l u n g s t h e o r i e der T o t e n - s t ar r e. , ,Bes~nde die S~iurestarre nut in ehler dureh S~iure hervorgerufenen Quellung, dann mtisste man erwarten, dass die Verkiirzung zu jeder Zeit dureh Auswasehen der S~urelSsung zum Sehwinden gebraeht werden kSnnte. Das gelingt aber nur zu Anfang der S~iurewirkung; es gelingt aber nieht mehr, sobald der Inhalt der Muskelfaser in G e r i n n u n g iibergegangen ist. Gerade bei der Gerinnung mtisste aber nach der Entquetlungstheorie eine L S s u n g der Starre eintreten . . . Die Beobachtung, dass der Muskel dureh S~ureeinwirkung in einen Zustand der irreversiblen Starre fibergeffihrt werden kann, seheint mir nieht recht mit der Quellungs- und Entquellungstheori~ in Einklang zu bringen sein. Wir diirfen wohl annehmen, dass der Prozess der Totenstarre komplizierterer Natur ist und dass dureh die Arbeiten yon ,¢. F i i r t h und L e n k nur ein Teil dieses Prozesses aufgekliirt i~t."

Ich glaube nun nioht, dass die Beobaehtungen Sehwenkers unserer Hypothese besondere Sehwierigkeiten bereiten. Es handelt sieh bier meines Erachtens um einen Gerinnungsvorgang ganz analog der W ~ r m e s t a r r e . Dass aber eine M a s s e n g e r i n n u n g der M u s k e l e i w e i s s k S r p e r den Muskel in einen irreversibIen Starrezustand versetzt, haben wir hie bezweifelt und nie bestritten. Der unmittelbare Augenschein des einfaehen W~rmestarre- versuehes erhebt ja diese Tat saehe fiber jeden Zweifel. Es kommt eben ganz auf das A u s m a s s und die L o k a l i s a t i o n des G e r i n n u n g s v o r g a n g e s im Muskel an, ob er einen S t a r r e z u s t a n d f i x i e r t oder dureh Einleitung einer Entquellung eine b e r e i t s b e s t e h e n d e Q u e l l u n g s s t a r r e r i ick- gang~g m a c h t . Wir wollen es -¢ersuchen, fiber diesen wichtigen Punkt, der mir ftir die Analyse des Starreproblems yon grSsster Bedeutung zu sein seheint, naeh M6gIichkeit ins klare zu kommen.

Wir stellen uns also vor, dass die Starre dureh Saurequellung gewisser F o r m b e s t a n d t e i l e innerhalb der Muske]fibrillen (vielleieht der B o t t a z z i - sehen M y o s i n g r a n u l a ) entsteht. Ein G e r i n n u n g s v o r g a n g i n n e r h a l b d i e s e r g e q u o l l e n e n F o r m e l e m e n t e wird nur insola~ge eine LSsung der Starre herbeift~hren kSnnen, als das sie u m g e b e n d e E i w e i s s m e d i u m (Myogen) seine f lf issige Konsistenz behalten hat. Dies dfirfte bei der phy- s i o t o g i s e h e n T o t e n s t a r r e der Fall sein, bei der zweifellos der t tauptanteil des Eiweissbestandes des Muskels ungeronnen bleibt.

Anders dagegen bei der W i i r m e s t a r r e . Wie wir spgter h6ren werden, seheint aneh hier die erste Phase (,,WSrmeverktirzung") mit einem rever- ,iblen Quellungsvorgange einherzugehen. Diese Wiirmekontraktur wird jedoeh, sobald die Temperatur den Gerinnungspunkt der MuskeleiweisskSrper erreieht hat, fixiert werden, i n d e m die q u e l l b a r e n F o r m e l e m e n t e i n n e r h a l b e ine r g e r o n n e n e n Masse e i n g e b e t t e t u n d f i x i e r t w e r d e n

A s h e r - S p i r o , Ergebntsse tier Phys|ologie. XVII. aahrga~g, 30


und auch selbst aus einem h a l b f l f i s s i g e n in einen s t a r r e n Zustand fiber- gehen. Auch wenn sie selbst gleichzeitig infolge Gerinnung einer Entquellung anheimfallen, kann in diesem Falle der durch ihre ursprfingliche Quellung herbeigeftihrte Verktirzungszustand nicht mehr rtiekgangig werdcn. Ein grober Vergleich mag uns dies anschaulich machen: Wird ein aktiv gebeugter Arm mit einem Gipsverbande umkleidet, so wird er, sobald der Gips erhartet ist, in der Beugestellung bleiben mfissen, auch wenn die Muskeln, welche die Beugung herbeigeftthrt hatten, innerhalb des Verbandes li~nggt wieder erschlafft sind.

Ich stelle mir nun vor, dass iihnliches, wie fiir die Warmestarre, auch ftir die S ~ u r e s t a r r e gelten dtirfte. Wissen wir doch, dass die Muskeleiweiss- kSrper (Myosin und Myogen) dutch einen Sauretiberschuss direkt gefallt werden. Wenn nun S c h w e n k e r seine s~urestarren Muskeln'triib und weiss werden sieht, so handelt es sich eben um eine Massenabscheidung von geronnenem Eiweiss, welches, wie ich mir vorstelle, gleich einem Abgusse die kontraktilen Formelemente zu umgeben und jede weitere Formveri~nderung derselben hintanzuhalten vermag.

Dagegen kann ich mir sehr wohl vorstellen, dass selbst eine massenhafte Gerinnung eine Entqueltung und in ihrem Gdolge eine LSsung der Starre herbeiftihrt, vorausgesetzt, dass das Gerinnsel nicht als s t a r r e r A b g u s s die quellbaren Elemente umschliesst (nach Art des Eiweiss, welches in einem hartgekochten Ei den Dotter umlagert), sich vielmehr in Form eines fe in- fl o c k i g e n N i e d e r s c h l a g e s innerhalb und ausserhalb der quellbaren Elemente abscheidet. Das mag z. B. bei versehiedenen Formen der durch gerinnungs- befSrdernde Agenzien eingeleiteten e h e m i s c h e n S t a r r e und ihrer L6sung in der Brutofenwi~rme gelten. Doch davon sell spi~ter noch die Rede sein.

5. W a s s e r a u f n a h m e bei de r S~urekontraktur. Wie schon erw/~hnt, hat Bur r idge (1911) bei Einwirkung st/~rkerer Milehs/~urelSsungen

auf den Froschmuskel ge~unden, d~.ss die Kontr~ktur bald einer Erschl~ifung Platz macht. Er land nun aber welter, dass der Muskel nieht nur w/~hrend der K o n t r a k t u r , sondern auch noch w~h~end der E r s c h l u f f u n g s p h a s e unter Umst~nden Wasiser aus dem umgebenden S~urebade aufzunehmen v~rmag. Dies seheint nun auf den ersten Blick unserer Annahme zu widersprechen, derzufolge die Erschlaffung durch einen :En tque l lungsvo rgang bedingt sein sell. Ta.ts/~chlieh aber k6nnen wit uns sehr wehl vorstellen, d~ss die leicht quellbaren Elemente der MuskelfibI~llen (etwa die Myosingranula) unter der S~urewirkung erst quellen, dann aber, wenn das Eiweiss dureh denS~ureiiberschussgefiflltwird, zu ~ehstentqueUen. GehtdieS~ureeinwirkungabernochweiter, so wird die gesamte geronnene Muskeleiweissmasse (Myosin und Myegen) einer weiteren S/iurequellung unterliegen, welclle allerdii~gs keine Kontraktion mehr anszu15sen vermag. Dean eine solcbe wird meiner Auffa.ssung na,ch nur durch eine ganz bestimmte Form yon Wasserverschie- bung irmerhalb del: Fibrillen bedingt (s. u. XXIII). Es unterliegt ]a nicht dem mindestea Zweifel, dass auch ge ronnenes Eiweiss jeder Art, es mSge sich jetzt um Muskeleiweiss, Hiihnereiweiss oder Fibrin handeln, nech imwer in hohem Grade einer S~ureque l lung unterliegen kann. Ich habe bereits friiher (S. 419) darauf bingewiesen, class es durchaus nieht angeht, diese Tatsaehe (mit W i n t e r s t e i n ) als Gegenargument gegen die S~urequellungstheorie der Totenstarre ver- wenden zu wollen.

Die KoUoidchemie des Muskels u. ihre Bezlehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 467

6. Superposition yon Zuckungen auf die S~urekontraktur.

S c h w e n k e r (1914) hat folgende Beobachtungen gemacht: Er brachte die beiden Sartoriusmuskeln eines Frosches ffir 5 Minuten in 0,03 n Milchsaure; beide verkiirzten sich in gleichem Masse. Nun wurde in der Umgebung des einen Muskels die Si~ure durch RingerlSsung ersetzt: Es erfolgt bald eine Rfickbildung der Kontraktur. Wurden beide Muskeln andauernd elektrisch gereizt, so wies der yon S~ure umgebene Muskel eine erheblich sti~rkere Kon- traktur auf, als der Kontrollmuskel.

S c h w e n k e r sieht in diesem Versuche einen E i n w a n d g e g e n d ie P a u l i s c h e S i ~ u r e q u e l l u n g s t h e o r i e de r M u s k e l k o n t r a k t i o n .

Die n~chstliegende Deutung des Versuches wgre die, dass die im Muskel wi~hrend der T/~t igkei t a u f t r e t e n d e Sgure sieh in ihrer Wirkung zu der von aussen her e i n d r i n g e n d e n S/iure einf~eh addier~.

Doch lehnt Sehwenke r diese Erklgrung aus dem Grunde ab, weil eine ganz ~hnliehe Superposition yon Zuckungen auch bei A l k a l i k o n t r a k t u r e n x) beobachtet wurde, wo j~ di~ Wirkung der im Muskel bei der Tgtigkeit auftretende Sgure sich yon der Atk~liwirkung yon Rechts wegen subtrahieren miisste.

Wgre es nun tatsgchlieh bewiesen, dass e ine vSl l ig mi t SRure von aussen her durch- t rRnk te Muske l fa se r auf den elektrischen Reiz mit. einer weiteren Kontraktur reagiert, so wiirde dies meines Erachtens allerdings einen gewichtigen Gegengmnd gegen die S~urequellungstheorie bilden. Denn wit miissten uns doch vorstellen, dass in einem mit SRure durchtrRnkten Muskel sich die leicht quellbaren Elemente bereits im Zustande maximaler Quellung befinden undes wgre nicht recht einzusehen, wie denn ein Freiwerden yon ein wenig Milchsgure daran noch etwas Wesentliches gndern sollte.

E ine so lehe F e s t s t e l l u n g w~irde aber n i ch t nur den S R u r e q u e l l u n g s t h e o r i e n den Boden e n t z i e h e n , s o n d e r n much a l l en ande rn h e u t e in e r n s t h a f t e r D i s k u s s i o n s t e h e n d e n T h e o r i e n der M u s k e l k o n t r a k t i o n , die al le mehr oder w en ige r m i t der Milehsi~ure als Causa m o v e n s r e c h n e n , wenn sie aueh nieht gerade die S~,urequellung, sondern ~nderungen der OberflRchenspannung, des osmotischen Druekes, der Kohlens~urespan- hung u. dgl. als Ursaehe der Formver~nderung der kontraktilen Elemente gelten lassen wollen.

Bevor wit uns nun dazu entsehliessen, so weitgehende Folgerungen zu ziehen, werden wir wolff nach einer anderen Erkl~rung der Schwenkerschen Befunde suchen miissen und eine solche liegt, wie ich glauhe, reeht nahe. S c h w e n k e r hat zwar durch F~rbungsversuche den Nachweis gefiihrt, dass S~uren leicht in den Muskel eindringen. Es ist jedoch nicht nach. gewiesen, dass in jenen Versuchen, wo es sich um eine ~berlagerung yon Si~urekontraktur und Zuekung handelt, eine gleichm~ssige Durchtri~nkung der ganzen Muskelmasse mit Sfi, ure sich tats~chlieh bereits vollzogen hatte. Es kSnnte doch wohl so gewesen sein, dass die i~usseren Sehichten des Muskels unter dem Ehfflusse der S~uredurehtr~nkung in Kontraktur geraten waren, w~hrend die S~ure die innersten Schichten noch nieht erreicht hatte, diese sich daher auf den elektrisehen Reiz bin in normater Weise kontrahieren konnten. ]~'iir die Riehtigkeit dieser Erkli~rung sprechen Beobachtungen, die Kopy lo f f (1913) (gleichfalls im Laboratorium Bethes) ausgefiihrt hat: W~hrend der S~urekontraktur bewirken maximale Reize aufgesetzte, aber verkleinerte Zuckungen. L~sst die Kontraktur naeh Obertragung des Muskels in Ringer- 15sung nach, so nehmen die Zuckungen ~n GrSsse wieder zu. H a t abe r die K o n t r a k t u r T e t a n u s h S h e e r r e i e h t , so s ind s e lb s t m a x i m a l e Re ize w g h r e n d des B e s t e h e n s d ieser Verk i i rzung unwi rksam.

~) Dass ve rd t i nn t e A lka l i en auf den Muskel in /¢hnlieher Weise kontrakturerregend wirken, ~de verdiinnte S~uren, sprieht ganz und gar nicht gegen die S~urequellungstheorie. Wissen wit doch, dass OH-Ionen in ganz ~hnlicher Weise die Quellung you Kolloiden zu steigern vermSgen wie H-Ionen.

30*

468 O t t o ~on F f i r t h ,

7. S~uref~illnng ohne S~iurestarre. B e r n s t e i n (1890) hat beobach~et, dass Ammoniak-Einwirkung eine

rasch zu eiuem Maximum ans~eigende Verkiirzung aus]Sst, welche ;aber schon nach einigen Minuten vcieder zurtickgeht. Nach ~/~ Stunde ist der Muskel wieder vollkommen erschlafft und hat dann seine elektrische Erregbarkeit vSlIig eingebiisst, ohne sein normales Aussehen zu verandem. Ein soleher mit Amm0nlak vorbehandelter Muskel zieht sich nun auch bei langerer Ein- wirkung yon Essigs•ure nicht mehr zusammen, trotzdem er info]ge Eiweiss; fitllung eine W eisstiche Farbung annimmt. ,,Es geht als0 daraus hervOr, dass die Essigsi~ure in diesen Fallen zwar eine mit T~'tibung verbundene: G e r in n u n g hervorruft, dass diese abet ohne Verk f i r zung vor sich geht." B e r n s t e i n folgert aus diesem Versuche, dass in jenen Fallen, wo unter Einwirkung einer chemischen Schadlichkeit (z. B. des Chloroforms) eine bleibende Verktirzung und g!eichzeitig eine Gerinnung des F a s e r i n h a l t e s vor sich geht, ,,die G e r i n n u n g n i c h t die U r s a c h e tier V e rk t i r zung , s o n d e r n die U r s a c h e daffir i s t , dass die Fase r naoh der Verk t i r zung s ich n i c h t m e h r a u s d e h n t " .

XIV. Chemische Starre 9. 1. Koagulationsstarre.

Es ist eine lhngst bekannte Tatsache, dass zahlreiche Chemische Age~zien, welche die MuskeleiweisskSrpe r direkt fallen und koagulieren, geeignet sind, den Muskel bei unmittelbarer Bertihrung in einen Zastand hochgradiger Btarre zu versotzen.

Hierher gehSrea z. B. die Gerbsi~ure, die Alkoho le , der A t h e r , das C h l o r o f o r m (Coze), alas V e r a t r i n , das Coffein ( J o h a n n s e n u n d Schmie - deber~) , manehe X a n t h i n b a s e n (Modie~), das Chin in (Santesson) , das N a t r ~ u m p e r c h l o r a t (Ker ry :rod Rost), die Sulfosal ieyts~iure {Fiirth nnd Lenk), das m o n o b r o m e s s i g s a u r e :qa t ron (Pohl) usw. 2).

Ffir das Coffein ist yon R a n s o m (1911) d e , Bowels erbracht worden, dass es die Sguerung yon Muskeln erheblich beschleunigt (s. o. S. 889). Werden Muskeln dagegen vor Einwirkung des Coffeins dutch Zerreiben mit S~nd odor dutch Geh'ieren ihrer feineren Struktur beraubt, odor worden sie vorher durch ChIoroformdampfe odor Alkohol in den Starrezustand versetzt, so bleibt diese Wirkung des Coffeins ans.

Dieser S~uerung entsprechend nehmen Muskeln aus einer CoffeinlSsung raseher und reiehlieher Wasser aug, als aus reinem Wasser (Belak 1917).

l) Vgl. die einschl~gige Literatur: R. He inze , tiandb, d. exp. Pathol. u. Pharmakol. 1 ;1 . I-I~tfte, 576--587 (t905).

~) N~ch Sache r (1914) bewirkt das Coffein, das Chinin ebenso wie verwandte Sub, stanzen, weitgehende histologische Ver:inderungen an qllergestreiftea Muskelfasern, wobei die foinere Struktur derselben v611ig zerstSrt wird.

Die Kolloldchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 469

Eine Analyse dieser Art yon Starre ist yon F. B. H o f m a n n und Ross i (1909, 1911) an den Beispielen der C h l o r o f o r m - und J~therstarre durch- gefiihrt worden. Neben der St~rreverkfirzung trut dabei ein Trfiberwerden .des .Muskels in Erscheinung. Bei der V e r k f i r z u n g konnten zwei Stadien, ein revers~'bles und e in i r r e v e r s i b l e s deutlieh untersehieden Werden. Im ersten Stadium kann die Chloroformstarre durch Einwirkung yon Ammo- niakdampfen noeh beseitigt werden, im zweiten Stadium jedoeh nicht mehr. Dass Chloroform auf die MuskeleiweisskSrper fi~llend wirkt, konnte am Buchner, presssafte dargetan werden. ,,Theoretiseh li~sst sich der Nachweis zweier aufeinander folgender Entwickelungsstufen der Starre," sagt Ross i , ,,iO verschiedener Weise deuten: Entweder 15sen diese Agenzien den Verkfirzungs- vorgang ganz unabhi~ngig yon der Eiweisserstarrung aus und der letzte Prozess tritt erst im zwei~en Stadium als g~mz neuer Vorgang dazu. Dies ist die An- s i c h t yon B e r n s t e i n . Die Verktirzung des Muskels und die Gerinnung des Faserinhaltds kSnnten aber aueh auf dem Fortsehreiten eines und desselben Vorganges beruhen, der im Anfang noeh riiekg~ngig gemaeht werden kann, sparer aber dauernd bestehen bleibt. In diesem Falle besteht die MSg- liehkeit, dass die ersten Stufen dieses Prozesses aueh dem sonstigen Verkfir- zungsvorgange des Muskels zugrunde liegen oder mindestens daran beteitigt sin& Diese Auffassung wiirde sieh der M e i n u n g yon H e r m a u n fiber" den V e r k f i r z u n g s v o r g a n g sehr n~ihern. Zu dieser Vorstellung w(irden aueh die Ergebnisse stimmen, die O. v. F i i r t h und Seh warz bei ihren ergographisehen Versuehen an Warmbltitermuskeln erhielten, denen zufolge jene Gifte, welehe in vitro die Gerinnung des Muskelplasmas befSrdern, die A r b e i t s l e i s t u n g des lebenden Muskels steigern. Sie wfirden ferner in sehr ungezwungener Weise die attm~ihliehen Uberg~tnge erkl~ren, die sieh zwisehen der Muskel- kontraktion und der Starre vorfinden."

Wir mtissen uns nun die Frage vorlegen, weleher Deutung der Koa.gu- lationsstarre wir den Vorzug geben sollen. I s t die S t a r r e d u t c h den K o a g u l a t i o n s v o r g a n g als s o l e h e n b e d i n g t ? Oder ist etwa aueh die K o a g u l a t i o n s s t a r r e i m G r u n d e g e n o m m e n e ine Q u e l l u n g s s ~ a r r e , wobe i der V e r k f i r z u n g s z u s t a n d d u r e h die G e r i n n u n g a l l e r d i n g s in i r r e v e r s i b l e r Weise f i x i e r t w i rd? Eine derartige Vorstellung hat, wie wir bereits gehSrt haben (S. 468), B e r n s t e i n in bezug auf die Chloroform- starre vorgesehwebt, als er sagte ,,die Gerinnung sei nieht die Ursaehe der Yerktirzung, sondern die Ursaehe daffir, dass die Faser naeh der Verkfirzung sich nicht mehr ausdehnt".

Es sprieht in der Tat maneherlei daffir, dass die B e r n s t e i n s e h e Vor- stellung die riehtige sei. Vor allem liegen die Beobaehtungen yon Rans .om (1911) aus dem physiologisehen Laboratorium in Cambridge vor, aus denen mit voller Sieherheit hervorgeht, dass eine Reihe von Giften, wetehe Muskel- starre und Muskelgerinnung hervorrufen (Coffein, Veratrin, monobromessig-


saures Natron, Chinin, Natriumperchlorat) auch gleiehzeitig eine e x p l o s i v e M i l c h s i i u r e b i l d u n g innerhalb des Muskels auslSsen. Falls sich nun die Dinge derart abspielen, dass die explosive Milehsi~urebildung dem Gerinnungs- vorgange zeitlieh vorangeht, wiiren nun tatsi~ehlich die Bedingungen gegeben, um eine S~urequellung innerhalb der kontraktilen Muskelelemente zu er- mSglichen.

Was aber besonders zugunsten der B e r n s t e i n s c h e n Deutung der ehemischen Starre sprieht, ist der bereits erwi~hnte Umstand (siehe S. 459), dass ein gerinnungsf5rdernder Faktor, wie die B r u t o f e n w i ~ r m e die chemisehe Starre (ebenso wie die physiologisehe Totenstarre) nieht etwa steigert, dieselbe vielmehr zur L S s u n g bringt. Dies ist yon L e n k u n d mi r (1911) in ekla- tanrer Weise an den Beispielen der durch Chloroform, Chinin, Sulfosalicylsi~ure und Chlorealcium hervorgerufenen Starre dargetan und im Sinne einer dutch den Gerinnungsvorgang hervorgerufenen E n t q u e l l u n g gedeutet worden.

Aueh die , , A r b e i t s s t a r r e " ftigt sich diesem Gedankenschema ungezwungen ein, ni~mlich die Tatsache, dass es Gifte gibt, die unter Umstanden einen Muskel nur dann starr machen kbnnen, wenn er vorher Arbeit geleistet hat. Derartiges ist yon P o h l (1888) ftir das m o n o b r o m e s s i g s a u r e N a t r o n , von S a n t e s s o n (1899~) ftir das C h i n i n festgestellt worden. Der Zusammen- hang derartiger Erscheinungen mit der Si~urebfldung bei der Muskelti~ti~keit steht ausser Zweifel.

2. Rhodanate und Salicylate.

Eine gesonderte Betrachtung erfordern die Rhodanate und Salicylate, welche dem Muskel gegentiber ein a~ffallendes und nicht auf den ersten Blick verstiindliches Verhalten offenbaren.

Die direkte Muskelwirkung des Rhodankaliums ist bereits yon K t ihne festgestellt worden. Nach B r o d i e und R i c h a r d s o n (1899) ist diese Wirkung eine so augenfiillige, dass ein mit Rhodankalium behandelter Froschm~skel genau wie ein wi~rmestarrer aussieht und beim Erwi~rmen aueh keine weitere Verktirzung erkennen li~sst.

In •bereinstimmung damit fand ich (1896), dass Rhodanate ebenso (wie Salicylate) durch das Verm0gen ausgezeichnet sind, die S p o n t a n g e r i n - h u n g des M u s k e l p l a s m a s in hohem Grade zu beschleunigen.

Ieh war daher sehr tiberraseht, als ich die Wahrnehmung machte, dass ich die Muskeln yon Kaninchen und Fr0schen yon der Aorta aus m i t e i n e r 10o/oigen R h o d a n n a t r i u m l S s u n g d u r c h t r ~ n k e n k o n n t e , ohne auch nut. eine Andeutung yon Starre zu bemerken, und zwar galt dies nieht nut ftir die Muskeln lebender oder frisch getSteter Tiere, sondern aueh ftir Muskeln, innerhalb derer sich eine postmortale Si~uerung bereits vollzogen hat. Als nun Kar l S c h w a r z 1909 gemeinsam mit nab die Wirkung dieser Substanzen

Die Kolloidehemie des Muskels u. ihre Beziehungen za den Problemen der Kontraktion etc. 471

auf die W a d e n m u s k u l a t u r l e b e n d e r K a t z e n durch ergographische Ver- suche prtifte, ergab es sich, dass nicht nur keine Herabminderung, sondern sogar eine sehr bedeutende Steigerung der Arbeitsfahigkeit der Muskeln in Erscheinung trat, welche auch nach Curarisierung bestehen blieb, demnaeh auf eine direkte Beeinflussung der kontraktiIen Substanz bezogen werden musste.

Dagegen lehrten mich sp/~tere Beobaehtungea (1903), dass es immerhin unter Umst/~nden dennoeh gelingt, eine Muskelstarre hSchsten Grades zu erzeugen, werm man eine LSsung yon Rhodannatrium oder salicylsaurem Natrium in die Muskelgefiisse eines friseh getSteten S~uge- tieres einstrSmen l~sst, insbesondere aber dann, wenn man der Injektionsflfissigkeit eine geringe Menge eines Ca lc iumsa lze s hinzuftigt. Bei ~'rSschen gelangen derartige Versuehe weniger gut. Doch sah ieh auch hier einmal nach Injektion yon salicylsaurem Natron eine ausgesprochene Starre eintretea, naehdem ich dureh eine vorausgeschickte Injektion yon a r s e n i g s a u r e m N a t r i u m die MuskeIn zum Absterben gebracht hatte.

Ross i (1911) weiss fiber seine einschl~gigen Erfahrungen folgendes zu beriehten: ,,Taueht man einen cmarisiertea Frosehsartorius in eine RhodansalzlSsung, so v e r k i i r z t er sich in verdiinnten LSsungea des Kali- und Ammonsalzes sogleich, e r s e h l a f f t aber nach einiger Zeit wieder vollst/~ndig, go konzentrierter die LSsung ist, desto l~nger h~lt diese Anfangsver- kfirzung an; in n-LSsungea bleibt sie zum Teil, in 2n-LSsungen so gut wie vollsti~ndig als dau- e rnde S t a r r e v e r k i i r z u n g bestehen . . . . Verdri~ngt man eine 2 n CNSNa oder CNSK- LSsung im Beginne ihrer Einwirkung auf den Muskel dutch die indifferente G o t h li n sehe LSsung, so geht die dutch das Rhodansalz aasgelSste Verkiirzung zarfick und kehrt bei neuerlicher Ein- wirkung desselben zun~chst wieder. Nacb mehrmaliger Wiederhohmg des Versuehes (beim Kalisalz frfiher als beim Natronsalz) reagiert der Muskel auf die neuerliehe Einwirkung des Rhodansalzes nicht mehr mit einer Verkiirzung. Auch verniehten die Rhodanide und Sali- eylate allmi~hlich die R e i z b a r k e i t des Muskels for Chloroform (das Kalisalz bedeut end friiher als das Natronsalz). N- und 2n-LSsungen yon CNSNa bewirken eine Starreverkiirzung auch dana, wenn sie in die B iu tge f~sse injiziert werden. Doch hi~ngt hierbei das Auftxeten and die HShe der Starreverkiirzung, ebenso wie bei alien anderea Versuchen, sehr wesentlich vom Zu- stande der Versuchstiere ab."

SMicylate verhalten sich nach Ross i ganz ~hnlich.

Sehwenke r (1914) in Be thes Laboratorium land, in ~bereinstimmung mit (lea vorerw~hnten ergographisehea Versuchen (F i i r th und C. Sehwarz 1909), class die ZuckungshShe eines yon einer 0,02 n RhodannatriumlSsung umspiiiten Muskels bei elektl~scher Reizung die Zuckung eines normalen Maskels um ein Erhebliehes fibertraf.

J e n s e n (1915) beobachtete, dass, wenn eia eurarisierter Froschmuskel in 0,5 n Rhodan- kalium15sung versenkt wurde, eine sehr steile und betri~chtliche Verkfirzung eintrat, die im Laufe einer Stunde zuriiekging. Der Muskd war dana et.was li~nger als zu Anfang, weisslich verf/~rbt und elektrisch unerregbar. Bei einem solehen Muskel trat weder eine t h e r m i s c h e Verk i i rzung unter 40 °, noch abet die W ~ r m e s t a r r e bei 450 ein und erst bei 780 konnte eine betri~chtliehe W~rmekontraktur festgestellt werden.

Schliesslich hat Lang l ey (1916) bemerkt, dass eine 2°/oige RhodannatriumlSsung einea Yroschmuskel auch nach erfolgter Curarisierung in einea Zustand tonischer Kontraktar versetzt.

Dass der Rhodanmuskel, ebenso wie etwa ein wi~rmestarrer Muskel, se in n o r m a l e s I m b i b i t i o n s v e r m O g e n vSl l ig e i n g e b i i s s t h a t , derart, dass seine Quellungskurve in Wasser, anstatt sich hoch fiber die Abszisse zu erheben, tief unter die Abszisse absinkt, ist bereits bei frfiherer Gelegenheit (S. 416) erSrtert worden.

~72 O~to yon F i i r t h ,

Wenn wir nun versuehen wollen, die Gesamtheit der vorliegenden Be- obaehtungen im Zusammenhange zu deuten, so werden wir be ider Wirkung der Rhodansalze und Salicylate drei Phasen vermutungsweise unterscheiden:

1. Phase : Explosive MiIehsaurebildung, welche die Saurequellung gewisser Formetemente und dementsprechend eine Kontraktur ausl5st. In diesem Stadium erscheint die K o n t r a k t u r noch r eve r s ibe l . Es ist klar, dass bei neuerlicher Rhodaneinwirkung, nach Beseitigung der Kontraktur, eine neuerliehe Kontraktur nur insolange auftreten wlrd, als der Lactacidogen- vorrat noch nicht erschSpft ist.

2. Phase : Fixation der Kontraktur durch Eiweissabscheidung in der Umgebung der quellbaren Elemente und in diesen selbst im Sinne Bern- s te ins . Diesem Stadium entspricht eine i r r e v e r s i b l e K o n t r a k t u r .

8. Phase : Fortschreitende Eiweissgerinnung, welche die gesamte Ei- weissmasse des Muskels und auch die quellbaren Elemente betrifft und, in Gefolge der Entquellung, eine L6sung der S t a r r e bewirkt. Dieses Stadium erseheint dureh einen Verlust des natiirlichen ImbibitionsvermSgens des Muskels charakterisiert.

Die i n t e n s i v e r e W i r k u n g des R h o d a n k a l i u m s , verglichen mit dem Rhodannatrium, erkl~rt sieh aus dem Umstande, dass das K-Ion seinerseits als Muskelgift wirkt und eine explosive Milehs~turebildung auslSst. Es addiert sieh also bier die toxisehe Wirkung des K-Ions zu derjenigen des SCIq-Ions. Die vermehrte Anhaufung der Milehsaure muss zunaehst auf die Saurequel- lung der quellbaren Muskelelemente, sodann auch auf die Eiweissgerinnung fSrdernd wirken.

Die v e r m e h r t e A r b e i t s f ~ h i g k e i t des lebenden Muskels unter der Einwirkung kleiner Rhodansatzmongen, welche noch nicht geeignet sind, eine Eiweissgerinnung auszulSsen, mSchte ich jetzt nicht rnehr (ira Sinne der t I e rmannschen Gerinnungstheorie der 3luskelkontraktion) als unmittelbaren Ausdruck einer erhShten Aggregationstendenz der Muskelkolloide deuterd Ich mSchte der Vorstollung den Vorzug geben, class diese kleinen Rhodandosen vieUeicht sozusagen den l~[eehanismus de r Mi lchs i~ureb i ldung in Gang b r i n g e n , also gewissermassert denselben Effekt herbeifi~hren, Me der physiologische Nervenreiz, nut in gr~Ssserem Umfange. Dabei erscheint es allerdings sehr wohl denkbar, dass die Milchs~ureanh~ufung ihrerseits eine erhShte Aggregationstendenz der Muskelkoltoide zeitigt. Auch miissen wir uns vergegenwi~rtigen, class ja, wie wir schon frtiher gehSrt haben, das ghodan-Anion (vermSge seiner Stellung in der t t o f m e i s t e r s e h e n Reihe) bei saurer geaktion zwar eiweissf~llend, bei neutraler Reaktion jedoch umgekehrt eiweisslSsend wirkt und dass die Entfaitung seiner eiweissf~llenden Wirkung einen Acidit/itsgrad voraussetzt, der vielleicht, solange der Muskel noch l e b t , iiberhaupt nicht erreicht wird, sich vielmehr erst nach dem Absterben geltend machen dtirfte.

3. Jodide.

~hnliche Verh~iltnisse wie ftir die Rhodanate scheinen auch for die Jodide zu gelten. Nach Rossi (1911) bewirken LSsungen yon K J und Na5 Kontrakturen; bei Anwendung normaler, noch deu~licher bei Anwendung doppelnormaler LSsungen bleibt ein Toil der Verkiirzung als dauernde Starre:


verkfirzung bestehen. Nach S c h w e n k e r bewirkt 0,02 n NaJ eine vorfiber- gehende Verkfirzung. Auch 0,02 n K J bewirkt eine Verkfirzung, die reversibel erseheint, vorausgesetzt, dass man die Jodkalfl5sung noch vor Verlust der Erregbarkeit durch Ringerflfissigkeit ersetzt.

4. Calciumsalze.

Die Calciumsalze sind durch ihre starke gerinnungsbefSrdernde Wirkur~g gegenfiber den E i w e i s s k S r p e r n des Muskelplasmas ausgezeichnet (Ff i r th 1897). Trotzdem habe ieh bei Tempor~rien, deren Muskeln yon der Aorta aus mit einer 10°/oigen CalciumehloridlSsung bzw. CalciumnitratlSsung durchtrankt worden waren, jegliche S t a r r e vermisst. Dagegen beobaehtete ich ms,ximale Starre bei einer Katze naeh Injektion einer l°/oigen CalciumehloridlSsung in die Aorta descendens (F i l r th und L e n k 1909). S c h w e n k e r (1904) land CaCl~ 0,02 n dem Frosehmuskel gegenfiber unwirksam. CaC]2 0,05 n dagegen bewirlcte eine durch Ringerl5sung reversible Kontraktur. Beim Q u ell u n g s v e r s u e h e ergab sich ein vS]Iiger Verlust des ImbibitionsvermSgens der Calciumehloridmuskel und ein Absinken der Quellungskmrve fief unter die Abszisse (Ff i r th und L e n k 1909). Ffir die Erklarung dieser Erschei- nungen trifft das fiir die Rhodansalze Gesagte zu.

Von den B a ryu ms al ze n ist es bek~nnt, dass sic auf die glatten Muskeln stark kontraktionserregend einwirken. Das Baryumehlorid ffihrt M o d i c a unter jenen Substanzen an, welche die MuskeleiweisskSrper ste~rk koagulieren und dennoch keine Muske]starre auslSsen.

5. Kalisalze.

LSsungen yon Kalisalzen (s. o. S. 428)versetzen Muskeln, unabhangig yore osmotischen Drucke uud aueh nach vollstandiger Curarisierung, in den Zustand langdauernder Kontraktion. LSsungen yon Calciumsalzen bringen die kontrahierten Muskeln wieder zur Ersehlaifung (Zoe thou t ) . Da die Kalisalze nlcht eiweissfMlend wirken, liegt es nahe , anzunehmen, dass sie als ,,Protoplasmagifte" die Muskeln sch~digen und infolgedessen eine explosive Milchsaurebildung aus]Ssen. Diese ]Sst ihrerseits die Muskelkontraktion aus. Calciumsalze wirken entquellend auf sauregequollenes Eiweiss und ffihren infolgedessen die Erschlaffung herbei.

6. Fluornatrium.

Dem Fluornatrium geht das VermSgen, die MuskeleiweisskSrper zur G e r i n n u n g zu bringen, vSllig ab. Dennoeh ist es imstande, eine Mu ske l - S t a r r c hSehsten Grades zu erzeugen. Frosehschenkel werden dureh Injektion einer 5°/0igen FluornatriumlSsung in den Aortenbogen in einen Zustand maximaler Starre versetzt. Osmotische Versuehe lehren aber, dass tier Fluor-


natriummuskel nicht etwa (wie der Rhodanmuskel) sein I m b i b i t i o n s - v e r m 6 g e n eingebfisst hat; er verh~lt sich vielmehr hinsichtlich der Quellung durchaus wie ein normaler Muskel. Meiner Meinung nach haben wires hier mit dem typischen Beispiele einer Q u e t l u n g s s t a r r e ohne I n t e r f e r e n z y o n G e r i n n u n g s e r s c h e i n u n g e n zu tun.

Im Gegensatz dazu w~ren als Beispiele yon S u b s t a n z e n , we lehe die M u s k e l e i w e i s s k S r p e r s t a r k k o a g u l i e r e n , ohne t y p i s c h e Muske l - s t a r r e zu e r z e u g e n , das Ammoniumchlorid, das Cinehoninsulfat, das Anilinsulfat, das Veratrinaeetat, das Pikrotoxin und die Strychninsalze zu nennen (F i i r th 1897, Modica 1898).

Im vorstehenden glaube ieh dargetan zu haben, dass die Gesamtheit der auf den ersten Blick so widerspruchsvollen und verwirrenden Erseheinungen tier ehemisehen Starre sieh aus einem Ineinandergreifen yon drei mannigfach kombinierten Faktoren ungezwungen erkl~ren lasst: Der S a u r e q u e l l u n g gewi s se r E l e m e n t e der M u s k e l f a s e r , de r F i x a t i o n der d a d u r c h h e r v o r g e r u f e n e n K o n t r a k t u r d u r c h E i w e i s s g e r i n n u n g , sowie d e r D e h y d r a t a t i o n der g e q u o l l e n e n E l e m e n t e bei f o r t s c h r e i t e n d e r G e r i n n u n g , we lche m i t e i n e m E r s c h l a f f u n g s v o r g a n g e e i n h e r g e h t .

X V . W ~ r m e s t a r r e .

1. E r s c h e i n u n g e n der Wi i rmes tarre~ ) .

Die Physiologen haben stets dem Studiuln der Erseheinungen der W~rmestarre eine besondere Wichtigkeit f fir die Deutung der Starre- und Kontrak- tionsph~nomene beigelegt. Allerdings m~issen wir heute sagen, dass gerade dieser Kreis yon Erseheinungen, dessen Deutung wir nunmehr versuchen wollen, aueh die Quelle maneher Irrtfimer geworden ist, die auf dem Wege der Erkenntnis hier geradezu unvermeidlich waren und auch heute noch nieht vollkommen fiberwunden "sind.

Wird ein Muskel langsam erw~rmt, so vollzieht sich bei einer gewissen Temperatur innerhalb der Muskelfasern die Ge r i n n u n g der darin in flfissigem oder halbflfissigem Zustande enthattenen PlasmaeiweisskSrper. Gleiehzeitig geht der Muskel in einen Zustand h o c h g r a d i g e r S t a r r e fiber. Diese Er- seheinung ist so augenf~llig, dass es nicht nur naheliegend, sondern, ieh mSehte sagen, nahezu unvermeidlieh war, Starre und Gerinnung in einen unmittelbaren kausalen Zusammenhang zu bringen und anzunehmen, die Gerinnung sei die direkte Ursache der Starre. So galt denn und zwar nicbt nur ffir die W~rme,starre, sondern aueh ffir die physiologisehe Totenstarre und f fir die verschiedenen Formen chen~seher Starre, viele Jahrzehnte lang das Dogma:

1) VgL die Literatur iiber W~rmestarre bei O. v. Fi irth, Handb. d. Bioch., herausgegeb, yon Oppenheimer, 2, 2. H~Hte, S. 250--252 (1908).

Die Kolloidchemie des Muskets u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 475

,,Jeder Starrezustand ist dureh einen Gerinnungsvorgang innerhalb des Mus- kels bedingt." Wir haben schon frtiher unsere Zweifel in bezug auf die All- gemeingiiltigkeit dieser These eingehend begrfindet und ihre Ungfiltigkeit fiir d ie T o t e n s t a r r e und c h e m i s c h e S t a r r e darzulegen versucht. Wir wollen uns nunmehr die Frage vorlegen, ob dieser These zum mindesten ffir die Wgrmestarre volle Gfiltigkeit zukomme.

Was nun zungchst die E r s c h e i n u n g e n der Wi~rmestarre betrifft, ~ussern sich dieselben in einer Verktirzung, Triibung und Unerregbarkeit des Muskels, in einer Verringerung seiner Dehnbarkeit und in einer Herabsetzung seiner Elastiziti~ts- und Festigkeitsgrenze.

Zwischen einem t o t e n s t . a r r e n und einem w ~ r m e s t a r r e n Muskel bestehen weitgehende Verschiedenheiten. Der wgrmestarre Muskel ist fester, trtiber und wird durch verdfinnte Salzsi~ure weniger aufgehellt. Der voll- ausgebildete W~rmestarre 15st, sich nicht. Ein totenstarrer Muskel vermag noeh in den Zustand der Wgrmestarre fiberzugehen ~).

Bereits Kfihne hat beobachtet, dass die W~irmestarre bei FrSsehen bei einer viel niedrigeren Temperatur eintritt als bei S~iuget ieren . Als Kf ihne Fr6sehe auf einem Brette fixierte und ihre Schenkel teilweise in Wasser Y-on 400 eintauehte, sah er die erwi~rmten Teile der Muskeln starr, weiss, hart und unerregbar werden. Dagegen tritt bei S~iugetieren die Starre erst bei ca. 470 auf.

Diesem Untersehiede entsprieht die Tatsaehe, dass das Mu s ke 1 p 1 a s m a der Amphibien bereits unterhalb 40 °, dasjenige der Siiugetiere jedoeh erst jenseits 460 gerinnt. Ieh sehrieb seinerzeit dieses Verhalten dem Umstande zu, dass im Amphibienplasma neben den zwei typisehen EiweisskSrpern, die im Muskelplasm a atler Wirbeltiere ,:orkommen, dem Myos in (C. P. 46~51 °) und Myogen (C. P. 55--65 °) noeh ein EiweisskSrper vorkomme, das ,,lOs- l i che M y o g e n f i b r i n " , weleher dureh eine besonders niedere Gerinnungs- temperatur yon 35~40 ° ausgezeiehnet ist (vgl. S. 380). Von den Zweifeln, die mir allerdings mittlerweile in bezug auf die chemische Individualitat des ,,15slichen Myogenfibrins" aufgestiegen sind, war scNon bei friiherer Ge- legenheit ausftihrlich die Rede (S. 382).

2. W ~ r m e v e r k i i r z u n g s s t u f e n d e s M u s k e l s .

Wird ein Muskel langsam erw~rmt, so vollzieht sich (tie Verktirzung desselben in Stufen, welche yon zahlreiehen Beobaehtern studier~ worden sind. In anscheinend genauester Weise geschah diem durch B r o d i e und R i c h a r d s o n (1899); dieselben brachten den erw~rmten Muskel mittelst eines Hebelapparates mit einem drehbaren Spiegel in Verbindung, der das Bild eines beleuchteten Spaltes auf eine photographische Platte entwarf

1) Vgl. v. Frey, in Nagels Handb. d. Mlg. Physiol. 4, 1. H~lfte, 462 (1903).

476 Otto, yon F i i r t h ,

und die Verktirzung derart automatisch aufzeichnete. Es ergaben sich so fiir den W a r m b l f i t e r m u s k e l nur zwei Verktirzungsstufeo: a) die eine unter- ha]b 50 °, b) die andere bei 58--62 °, fiir den F r 0 s c h m ~ s k e l dagegen drei Stufen: a) unterhalb 40 °, b) 40---45 °, e) 55--64 °. Diese Verkiirzangssttffen schienen mi't den Koagulationstemperaturen der einzelnen Muskeleiwei~s, kSrper in befriedigender Weise tibereinzustimmen.

Dagegen vermoehten andere Beobachter (Vernon 1899, Swale Vin- cen t und Lewis t901, I n a g a k i 1907, Jen~,~en 1915) sieh yon einer so weitgehenden Ubereinstimmung nicht zu fiberzeugen. Insbesondere land sich einerseits eine der Myogenstufe entspreehende Verkiirzung teilweise nur wenig ausgepragt oder ganz fehlend. Andererseits fund sich zwisehen 70 bis 800 eine ausgepri~gte Stufe, fiir welehe keiner der MuskeleiweisskSrper ein entspreehendes Substrat darbot.

Vet allem aber erscheint die alte Deutung der Wiirmeverkiirzungsstufen durch neuere Untersuehungen yon Meigs vSllig ihrer Basis beraubt. Ins- besondere hat Meigs folgendes beobaehtet:

a) Ein" Muskel wurde auf 47 ° e r h i t z t (wobei seine Erregbarkeit vSllig verloren ging), sodann in 96 °/0 i g e n Alkoh el gebracht. Selbst im Laufe eines Tages tr,~t nunmehr keine weitere Verkiirzung anf, troizdem ein solcher Muskel noch alas ganze Myogen in ungeronnenem Zustande enthielt.

b) Ein Frosehmuskel wurde fiir 11 Tage in 9 6 °/o i g e n A lk oh el eingebraeht. Dabei koagu- lierten, wie Kontrollversuehe lehrten, seine EiweisskSrper voltst~ndig. Wurde der Muskel sodann fiir 20 Stunden" in physiologische Kochsa lz lSsung iibertragen and sehliesslich e rw~rmt , so zeigte er noeh immer eine deutliehe Verkiirzung bei 550.

e) Ein Frosehmuskel wurde erst kurze Zeit mit verd i innte m Alkohol , sodann 2 Tage mit s t a r k e m Alkohol behandelt. Dabei trat nun eine ganze geringffigige Verkiirzung elm Dann wurde der Muskel in physiologische K o e h s al zl 5 s u n g iibertragen und langsam e r w ~ r m t: Es ergab sieh eine starke Verkiirzung bei e~. 55 °.

d) Fibr inOses Bindegewebe verk~rzt sich beim Erw~iz-men fast ebenso stark, Wio l~uskelgewebe, trotzdem es etwa hundertmal weniger koagulables Eiweiss enth~lt. ~berdies stimmt die Temperatur, bei der die Verkiirzung eintritt, ganz and gar nicht mit dem Koagu- lationspunkte der im Bindegewebe enthaltenen Eiweissk6rper iiberein.

e) E las t i sches Gewebe verkiirzt sieh beim Erhitzen und verlgngert sich sodann wleder bei der Abkiihlung. Dies kann unmSglich auf Eiweissgerinnung bezogen werden.

Meigs zieht daraus folgende Schlussfolgerungen: Die Muskeleiweiss- k6rper kSnnen unter gewissen Bedingungen zur Gerinnung gebraeht werden, ohne dass sich duraus eine entspreehende Verktirzung ergibt. Andererseits kSnnen Muskeln, deren Eiweissk5rper vollsti~ndig koaguliert worden sind, noeh eine W~rmeverl4irzung zeigen. Es ] iegt dahe r ke in Grund vor , a n z u n e h m e n , dass ein Z u s u m m e n h a u g zwisehen E i w e i s s g e r i n n u n g und der Wi~rmeverki i rzung j ense i t s 500 b e s t e h t ; die letztere diirfte vielmehr mit anderen Vorgiingen zusammenh~ngen.

3. Thermische Muskelreizung. Von grSsster Wiehtigkeit ftir das Versti~ndnis der hier in Betraeht kom-

menden Verhi~ltnisse erscheint das Studium der thermischen Muskelreizung.

Die Kolloidehemie des Muskels u. ihre Beziehunge~ zu den Problemen der Kontraktion etc. 477.

W i r d ein F r o s c h m u s k e l l a n g s a m erwttrmt, so beg inn t er jensei ts 20 ° sieh z u

verkf i rzen und geti{, bei oder obe rha lb 400 in den Z u s t a n d de r W g r m e s t a r r e

tiber. Dis E x i s t e n z eines zwisehen den n o r m a l e n Z u s t a n d und den Z u s t a n d

der . W i ~ r m e s t a r r e e ingesehobenen Zwisehenzus tandes , der , , t h e r m i s e h e n

D a u e r v e r k t i r z u n g " ist vielfaeh~ so insbesondere y o n G o ~ s e h l i e h b e h a u p t e t

u n d vie l faeh best, r i t t en w o r d e n (vgl. A. M a y e r 1912). I n j t ings te r Zei t is t die

F r a g e der ehemisehen Muske lve rk t i r zung j edoeh y o n se i ten P . J e n s e n s (1915)

neuer l ieh e ingehend s t u d i e r t u n d zu e inem gewissen pos i t iven Abseh lusse

g e b r a e h t worden . W i r wol len uns n u n m e h r die wieh t igs ten Versuche J e n -

s e n s kurz vo r Augen h a l t e n : a) K u r z d a u e r n d e s E r w g r m e n auf 37 °. Wird ein Frosehsartorius met~rere Sekunden

lung auf 37 ° erwgrmt, so verkiirzt er sich so stark, wie bei maximaler elektrischer Reizung. Bei sofortiger Abkiihlung geht diese Verkiirzung zuriick und der Muskel erscheint nicht merklich gesehgdigt; ja die Zuckungsh6he bei maximaler elektrischer Reizung erscheint jetzt sogar etwas hSher als zuvor. Von einer wirklichen Wgrmestarre ist dabei ebensowenig die l~ede, wie bei den Verkiirzungen, die bereits bei 20 oder 30 ° auftreten.

b) Wii rmestar re bei 42 °. Kurzdauerndes Erwgrmen auf 42 ° erhSht die vorangegangene maxima, le thermisehe Verkiirzung um etwa 30 °/o. Bei der Abkiihlung bleibt diese Verkiirzung unvergndert bestehen; die elektrische Reizung ist nunmehr erfolglos.

e) VerhMten des abges to rbenen ]~Iuskels. Ein 5Iuskel war 3Tage lang in Ringer- 16sung verblieben und darin ganz schlMf, etwas lgnger als zuvor und vSllig unerregbar geworden; (befand sieh also olfenbar bereits in dem Stadium naeh LSsung der Star, e). Beim Durehtauchen alas k~'.Item Wasser in he;s, es Wasser blieb die thermisehe Verkiirzung aus. Gleiehwohl war die Fghigkeit, wgrmestarr zu werden, dem Muskel nieht abhanden gekommen. Er ver. kiirztc sieh dabei um 21/2 cm. Ebenso blieb die thermisehe Verkiirzung bei einem Muskel aus, der nach Untcrkiihlung auf ~ 7 ° und Wiederauftauen totenstarr geworden war.

d) ghodan-Muske l (vgl. S. 470). Ein Muskcl, der unter Einwirkung einer Rhodan. kaliumlSsung sieh voriibergehcnd verkiirzt hatte und der weisslieh verfgrbt und unerregbar geworden war, zeigte nunmehr weder eine thermische Verkiirzung unter 40 a, noch eine Wgrme- starre bei 45 °. Erst bei 78 ° trat eine betrgchtliche Verkiirzung ein.

e) Rohrzuckermuske l . Ein Muskel, der nach Einlegen in 6 °/~)iger I~ohrzuekerlSsung (vgl. S. 435) nach 1 Stunde elektrisch unerregb~r geworden war, zeigte bei schnellem Dureh- tauehen dureh heisses Wasser dennoch eine thermische Kontraktion. Sodann wurde er in 0,7 ~/oige NaCI eingelegt; die elektrische Erregbarkeit kehrt.e innerhalb 2 Minuten wieder.

f) Alkohol&Iuskel . Ein Muskel wurde far ~/~ Stunde in RingerlSsung eingelegt, die 5 °/~ Alkohol enthielt. Dabei verschwand die elektrische Errcgbarkeit.. Bei schneliem Ein- tauehen in heisses Wasser erfolgte jedoeh eine hohe thermische Konlraktion. Nach Einlegen in Ringerl6sung kehrte sodann die elektrische Erregbarkeit wider. Es ergibt sieh sonach hier (ebenso wie im Fa.lle des Rohrzuckermuskels), dass bei einer reversiblen Aufhebung der elektrischen Erregbarkeit die Fghigkeit zur thermisehen Kontraktion unvergndert fortbestehen kanru

4. M i l c h s i i u r e b i l d u n g b e i d e r t h e r m i s c h e n R e i z u n g .

Als w a h r s c h e i n l M m t e Ca,nsa moveus der t h e r m i s c h e n I~eizung h a t J e n -

s e n die M i l e h s ~ t u r e b i l d u n g inne rha lb des Muskels e r k a n n t .

N a c h F l e t c h e r und H o p k i n s werden bei der E r w t t r m u n g sehr b e t r g c h t -

l iche Mengen Milchsgure gebi ldet . Muskeln , die eiue S t u n d e b e i 40 o g e h a l t e n

wurden , zeigen einen m e h r als doppe l t so grossen Mi tchsguregehal t , wie d u r c h

T e ' t a n u s e rmt ide te u n d einen ungefShr ebenso grossen Geha t t wie bei de r

C h l o r o f o r m s t a r r e . So w u r d e n e r h a l t e n :


Aus ruhendem mSgliehst ungesehgdigtem Muskel 0,03 °/o Zinklactat, aus stark ermfideten Muskeln . . . . . . . . 0,22 °/o ,, nach 1 Sttmde bei 400 . . . . . . . . . . . . 0,45 °/o ,,

L a q u e r (1914) in E m b d e n s Laboratorium fand in Frosehmuskeln nach Tiitigkeit . . . . . . . . . . 0,143--0,193 °/o Milchsaure nach 2sffindigem El:w~rmen auf 450 . 0,838w0,446 °/o

Fiir diejenigen Physiologen, welche die Bedeutung der Milchsi~ure ftir den p h y s i o l o g i s e h e n K o n t r a k t i o n s v o r g a n g zugeben, ergibt sieh aus den vorbesproehenen Versuchen an Rohrzucker- und Alkoholmuskeln die bedeutsame Tatsache, dass es Muskelveranderungen wahrscheinlich kolloider Natur gibt, welche die F~higkeit des Muskels, auf elektrische Reize mit e~ner Kontraktion zu reagieren, aufheben, die thermische Kontraktion jedoeh bestehen lassen. Ob dabei die M e n g e n v e r h ~ l t n i s s e der M i l c h s a u r e ausschlaggebend sind, die anscheinend unter der Einwirkung der W~Lrme sich schneller und reichlieher entwiekelt, als im Gefolge des physiologischen Nerven- reizes oder des elektrisehen Stimulus, ob a n d e r e F a k t o r e n unbekannter Art mitspielen, mfissen wir einstweilen dahingestellt sein lassen.

Die S~Luerung des Muskels hat, wie A n n i e Moore (1902) unter Loeb s Leitung gefunden hat, die Tendenz, die Gerinnungstemperatur der Muskel- eiweisskSrper zu erniedrigen. D a m i t hangen sicherlieh Beobachtungen yon L a t i m e r sowie von B u g l i a (1910) zusammen, derzufolge ein durch elektrischen T e t a n u s ersehSpfter, bzw. ermfideter Muskel schon bei einer niederen Temperatur warmestarr wird, als ein normaler.

5. Zusamlnenfassung.

Ich mSchte meine Deutung der Vorggnge der thermischen Muskelreizung und der W~rmestarre folgendermassen zusammenfassen:

Bei Warmeeinwirkung auf den Muskel kommt es sehon unter 400 zu einer e x p l o s i v e n M i l c h s i i u r e b i l d u n g . Die Milchsgure 15st einen Kon- traktionsvorgang aus, der zungchst reversibler Natur ist (thermisehe Muskel- reizung). Steigt die Temperatur jedoeh welter bis fiber die Koagtfiations- temperatur der MuskeleiweisskSrper an, so wird der Kontraktionsvorgang in irreversibler Weise fixiert (Warmestarre).

Die W a r m e v e r k t i r z u n g s s t u f e n des Muskels bei hSheren Tempera- turen sind anscheinend nicht in erster Linie durch die Gerinnungsvorggnge der MuskeleiweisskSrper bedingt, vielmehr M abgesehen yon der vorerwiihnten thermischen Verkfirzung - - dureh Vergnderungen fibrSs-elastischer Muskel- elemente.

Vom Standpunkt der S a u r e q u e l l u n g s t h e o r i e der S t a r r e v e r k f i r - z u n g e n kann man sich vorstellen, dass die thermische Verkiirzung durch die Q u e l l u n g gewisser Formelemente des Muskels infolge Milchsaureanhgufung


hervorgerufen wird. D i e d a b e i e r f o l g e n d e F o r m v e r a n d e r u n g d e s

M u s k e l s w i r d b e i h S h e r e r T e m p e r a t u r d u r c h d ie m a s s e n h a f t e

G e r i n n u n g d e r E i w e i s s k S r p e r i n n e r h a l b d e s M u s k e l s f i x i e r t ,

de ra r t dass auch eine weitere En tque l lung der be t re f fenden F o r m e l e m e n t e

i m Gefolge der Ger innung nieht ims t ande sein wird, eine Erschlaf fung des

Muskels herbeizuft ihren. Der bei fri iherer Gelegenhei t (S. 466) angedeu te t e

Vergleich mi t e inem in Beugestel lung in einen Gipsverband eingeschlossenen

Arm, der auch nach Erschlaf fung der Muskeln in seiner Stel lung ;¢erharren

muss, mag uns noch e inmal die MOglichkeit einer derar t igen Vorste l lung an-

schaulieh vor Augen ff ihren. I m fibrigen sei auf die Ausf i ihrungen auf S. 465

- - 4 6 6 hingewiesen.

(~brigens beha l ten diese Ause inanderse tzungen aueh ihre Gtil t igkeit ,

wenn m a n z. B. der Vorstel lung den Vorzug geben will, dass die explosive

Milchsi~urebildung nieht eine S i i u r e q u e l l u n g bewirkt , v ie lmehr eine Fo rm-

veri~nderung der kon t rak t i l en E lemen te auf dem Wege einer Veri~nderung

des o s m o t i s c h e n D r u c k e s oder der O b e r f l i ~ c h e n s p a n n u n g auslSst.

Auch in diesem Falle h inder t uns niehts, eine F i x a t i o n d e r v o l l z o g e n e n

F o r m v e r a n d e r u n g e n d u t c h d i e G e r i n n u n g d e r E i w e i s s k 5 r p e r an-

zunehmen.

XVI. Histologie des Kontraktionsvorganges.

1. Bauelemente der Muskelfasern. Bekannt t i ch unterscheidet m a n g l a t t e und q u e r g e s t r e i f t e Muskel-

fasern.

a) Auch den gla t ten lYIuskelfasern wird ein f ibr i l larer Bau zugeschrieben. An lebensfrischen Objekten sieht man allerdings nicht viel davon und erseheinen die Fasern durehaus homogen. Bei Zusatz vieler Reagenzien (z. B. der Salpeters~ure) treten jedoch die Fibrillen in Erscheinung. Namentlich 1Kittel, welche wasserentziehend wirken (wie z. B. Na2SO 4 10 °/0 ) geben sehSne Bilder. Die Fibrillen, welche in der Rcgel paral lel zueinander im SarkopLsma eingebettet liegen, erscheinen durchaus homogen. Bei zahlreiehen Wirbellosen kommen glatte Musk(lfasern vor, deren Fibrillen nicht paralhl zur Achse der Faser verlaufen, sondern in Spi- ral touren. Derartige Fasern seheinen in bezug auf die Schnelligkeit ihrer Verkiirzung den par~tlelfa.serigen Muskcln iiberlcgen zu sein 1).

b) Der Bau der quergest re i f ten Muskelfasern, als deren Typus gewShnlich diq Insektenmusk¢ln gelten, wird yon Verworn 2) in folgender Weise geschildert: ,,Die quergestreifte Muskelfaser der Insekten stellt eine lange diione zylindrische Zclle vor, bestehend aus dem , ,Sarkoplasma," das naeh aussen hin yon einer etwas diehteren Schieht, dem ,,Sarko- le m ma" abgegrenzt wird und z~hlreiche in der F~serrichtung langgestreekte Zell ke rne enth ~lt. In diesem Sarkopla.sma eingebettet yon einem Ende bis zum anderen der Faser hinziehend, liegen die regelm~sig segmeniierten Mu s ke I fib ritlem Betrachtet man die ,,Mu s ke lse g me n re" einer Fibrille mit sehr starken Vergr(sserungen, so finder man, dass sie alle den gleichen Bau besitzen, indem sieh dieselbe Anordnung ihrer Inhaltsbestandteile in jedem Muskelsegment

1) Vgl. M. Heidenhain, Plasma und Zelle; die komraktile Substanz. Handb. d. Anat. Herausgeg. v. K. v. Bardeleben, 8, 599 u. 605 (1911).

z) Verworn, AUgem. Physiol. 2. Aufl. S. 247 (1897).

480 Otto y o n Fi i r t h ,

wiederholt. Jedes Segment ist n~mlich yon den beiden anliegenden Segmenten getrennt dureh die sogenannte Zwischensche ibe (Z) und enth~It zwei verschiedene Substanzen, yon denen die eine , , an i so t rop" (Q) ist und in der'lV/itte des Segmentes liegt, w~hrend die andere einfach liehtbrechend oder ,,is o t rop" (J) ist und in zwei Portionen die anisotrope Substanz begrenzt. In tier ~Iitte der anisotropen Sehieht erseheint mehr oder weniger deutlich eine heUere Zone; die Ms , ,Hensensche Mit te l sche ibe" (M) bezeichnet wird. Bei vielen Muskelfasern ver- breitet, aber nieht als konstanten Bestandteil aller Muskelfa~ern, finden wiI schliesslich eine 0der zwei ,,Ne be n s c h e i b e n" in die isotrope Substanz eingelagert. Als die allgemeinen Bcstand. teile des YIuskelsegmentes kommen indessen fiir uns nur die anisotrope Schicht und die sie be- grenzenden isotropen Sehichten in Betracht, yon denen die anisotrope Substanz dunkler, fester und st/~rker liehtbreehend ist, als die isotrope Substanz, welche wasserreleher, heUer, weicher und weniger stark lichtbrechend erscheint.

2. Konsistenz der kontraktilen Substanz. Kt ihne hat einmal Gelegenheit gehabt, eine l e b e n d e N e m a t o d e

zu beobachten, welche sich innerhalb einer Muskelfaser frei bewegte, ohne die feinere Struktur derselben zu schi~digen. Der Umstand, dass die Fibrillen im lebenden Muskel der Lhnge nach auseinander geschoben werden k5nnen, beweist, dass die t r a n s v e r s a l e n Sche ldewi~nde , soweit solche wirklich vorhanden sein mSgen, auf die Fibrillen beschri~nkt sind und sich nieht etwa kontinuierlich auch durch das Sarkoplasma erstrecken (Sch~fer 1910). Der ni~chstlfegende Schluss aus K t i h n e s Beobachtungen ist, dass die F i b r i l l e n f e s t e e l a s t i s c h e F a d e n yon g a l l e r t i g e r K o n s i s t e n z d a r s t e l l e n , welche durch das anscheinend mehr fltissi~e oder halbflfissige ' Sarkoplasma getrennt erhalten werden. Durch die Bewegungen des Wurmes wurden diese F~den zur Seite gedr~ngt, um nach AufhSren der deformlerenden Ursache wieder in ihre Ruhelage zurfiekzukehren (Hf i r th le 1907, 1909). Wenngleieh also die Beobachtung mit der Annahme das Sarkoplasma durchsetzender ununCerbrochener Querverbindungen unvereinbar erseheint, h~ilt H t i r t h l e es nicht fiir ausgeschl0ssen, dass innerhalb des S~rkoplasmas s i e b f S r m i g e Q u e r v e r b i n d u n g e n existieren, welehe die Fibrillen durch ihre Maschea hindurehgehen lassen (s. unter Festoflbildung).

t t f i r t h l e (1907)hat die Hinterb'eine eines friseh getSteten Frosches in einer Zentrifuge yon 1200 Umdrehungen in der Minute der E i n w i r k u n g der Z e n t r i f u g a l k r a f t ausgesetzt und sodann, mittelst einer geeigneten Versuehsanordnung, noeI~ w~hrend des Zentrifugierens in Alkohol gehi~rtet. Er vermochte so festzustellen, dass sieh keine Anhaufung kontraktiler Sub- stanz in den yon der Aehse des Kreisels entfernteren Teilen des Muskels votl- zieht. Die kontraktile Substanz widersteht also der im Kreisel herrsehenden Zentrifugalkraft, ohne aus ihrer Gleichgewiehtslage gebracht zu werden, trotzdem diese Kraft etwa dem 400fachen Wert der Sehwerkraft gleichkommt.

3. Isotrope und anisotrope Schichten. Naeh E n g e l m a n n soll die doppelbrechende SeMeht (Q bzw. Q ~ M

Q) ihrer HShenausdehnung nach der einfach brechenden Lage (J -~ Z • J)


ungefahr gleichkommen. H a i d e n h a i n (1. c.) meint, das mSge im Mlgemeinen riehtig sein, doeh finde man bei denselben Phasen, je naeh dem Spannungs- grade sehr wechselnde Verhaltnisse. So kSnne die helle Sehieht J -~ Z A- J unter Umstgnden doppelt so breit wie die Sehicht Q erscheinen. Alle diese Angaben beziehen sich jedoeh anscheinend auf fixierte Pr~parate. Jedenfalls ergeben die Beobachtungen H i i r t h l e s an lebenden Insektenmuskeln vSllig abweichende Verhgltnisse, insoferne er far die StgbchenhOhe des ruhenden Muskels (Q) den Mittelwert 5,8/~, ftir die einfachbrechende Sehieht, welche die doppelbreehenden S~behen voneinander trennt (J), jedoch eine mittlere H6he yon nur 0,7 # angegeben hat. Man wird sieh, diesen so sehr widersprechenden Angaben gegentiber, dem Eindrueke nicht entziehen kSnnen, dass die Relation zwisehen isotropen und anisotropen Sehieh'ten durch den Fixations- vorgang eine weitgehende Versehiebung, ja sogar eine Umkehrung erfahren kSnne. Wir kommen darauf noch sp~ter zurtick.

Die i so t rope Substanz ist offenbar wasse r re icher als die an iso t rope . Es dfirfte dies aus folgenden Tatsachen hervorgehen: a) J ist schwacher I i c h t b r e c h e n d Ms Q; b) J ist leichter d e h n b a r Ms Q; c) unter der Einwirkung w a s s e r e n t z i e h e n d e r Mi t te l (z. B. Alkohol) schrumpft J starker als Q; d) in que l l endcn Mi t t e ln quillt Q sehr viel starker als J; e) in ve r sch iedenen Farbe m i t t e l n ist Q starker f/~rbbar als J. So kann z. B. bei passender An- wendung yon Eisenh/~matoxylin Q undurchsichtig schwarz, J dagegen farblos erscheinen (vgl. t i e i d e n h a i n 1. c. S. 633).

Was das W e s e n der D o p p e l b r e e h u n g betrffft, hat E. Br t i cke bekanntlieh die doppelbrechenden Fibrillenglieder a, ls eine Vereinigung yon posi*iv einachsigen Krystallehen ( D i s d i a k l a s t e n ) angesehen. An dieser Annahme hat v. E b n e r seinerzeit Kritik geiibt und gezeig*, dass die An i so - t r o p i c a u s s e h l i e s s l i c h yon den S p a n n u n g s v e r h a l t n i s s e n h e r r t i h r t . In der Literatur finden sieh zahlreiehe Angaben dariiber, dass aueh die Schieht J doppelbrechend sei. Auch erwahnt H ~ r t h l e , dass Muskeln vorkommen, deren Fibrillen ihrer ganzen Lange nach doppelbreehend sind. Die grosse Mehrzahl aller Autoren halt heute die Doppelbrechung nur ffir eine Folge der Spannung im Sinne v. Ebner s . Die Isotropie der Schichten J ware dementspreehend niehts anderes als eine sehwaehe, auf einer geringeren Dichte oder Spannung beruhende Anisotropie 1).

4. Festonbildung.

Eine weitere Tatsache, die ftir das Studium der Kontraktionsvorgange von Bedeutung ist, ist die, dass die Z w i s e h e n s c h e i b e n Z (Grundmem- branen, Telephragmen) an i h r e m U m f a n g e an die O b e r f l a c h e n s c h i c h t f i x i e r t s ind u n d an F e s t i g k e i t das r e s t l i c h e F i b r i l l e n p r o t o p l a s m a t i be r t r e f f en .

1) Vgl. M. H e i d e n h a i n (1. c. S. 624); W. P a u l i (Kolloidchem. d. Muskelkontr. S. 12). Asher-Spiro, Ergebnisso tier Physiologie. XVII. Jahrgang. 31


Merke l hat beobaehtet, dass wenn man auf Thoraxfibrillen yon Insekten verdfinnte Es s ig s i i u r e einwirken lasst, die kontraktile Masse sehneller quillt, als die Membranen, derart, dass sieh an der Oberfl~ehe der Fibrille eine Serie ringfSrmiger Einsehntirungen bildet. ~hnliches hat A. R o l l e r an Insekten- muskeln beobaehtet, welche naeh liingerem Verweilen in starkem Alkohol in S i i u r e l S s u n g e n fibertragen worden waren. Man finder dann, dass sich infolge stiirkerer Quellung yon Q im Niveau yon Z eine tiefe Rinne oder Ein- schniirung herausbildet, welche die Faser ringfSI:mig umgibt. Die Faser weist dann im optisehen Langsschnitte an ihrem Kontur eine Reihe yon Ar- kaden (Fe s t o n s) auf.

,,Es ist nun hSehst bemerkenswert," sagt B i e d e r m a n n (Erg. d. Phy- siologie 8, S. 194, 1909), ,,dass ganz dieselben Ergebnisse aueh bei s t i~rkeren G r a d e n der K o n t r a k t i o n beobachtet wurden. Wie bei der Quetlung wSlben sich die Sehiehten Q seitlieh stark hervor und das Sarkolemm wird durch den Widerstand der weniger ausdehnungsfahigen Grundmembran Z derart fixiert, dass sich ev. Querrunzeln des Sarkolemm bilden."

5. Mc Dougalls BHtschentheorie. Histologische Kritik derselben.

Eine zusammenh~ngende Besprechung der wichtigsten, heute in Dis- kussion stehenden Muskelkontraktionstheorien soll zwar erst sparer Platz findem Die h i s t o l o g i s c h e n G r u n d l a g e n jedoch, auf welche sich dieselben stfitzen, mfissen aber bereits hier kritisch erSrtert werden. Die vorerw~hnten Beobachtungen fiber F e s t o n b i l d u n g bflden nun aber die wichtigste Stfitze ftir die M c D o u g a l l s c h e T h e o r i e de r M u s k e l k o n t r a k t i o n .

Mc D o u g a l l (1898) entwiekelte die ¥orstellung, die yon zwei Zwisehen- scheiben Z begrenzten Absehnitte quergestrelfter Muskelfibrillen (,,Sarko. meren") seien kleine yon flfissigem oder halbflfissigem Inhalte erffillte Bl~s- c h e n m i t e l a s t i s c h e n W i i nde n oder etwa aueh ein S y s t e m w a b e n - a r t i g e r , y o n F l f i s s i g k e i t e r f f i l l t e r Hoh l r i~ume yon li~nglicher Form. I n die B l ~ s c h e n ode r W a b e n solI n u n b e i m K o n t l : a k t i o n s v o r g a n g e F l t i s s i g k e i t aus d e m S a r k o p l a s m a e i n s t r S m e n und ihr Volumen vermehren. Infolgedessen mfissten sieh die seitliehen Wiinde der urspriingtich zylindrisehen Sarkomeren seitlieh vorwSlben, indem sie der Kugelform zustreben. Dabei wtirde sich eine Verkfirzung der Sarkomeren vollziehen, wiihrend die Z-Schiehten einander geniihert werden und die ganze Fibrille ein r o s e n k r a n z a r t i g e s A u s s e h e n annimmt. Als treibende Kraft dieses Flfissigkeitstransportes aus dem Sarkoplasma in das Innere der Sarkomeren betraehtet Mc D o u g a l l den o s m o t i s c h e n D r u c k innerhalb der letzteren, Meigs (1912) jedoeh Q u e l l u n g s v o r g i ~ n g e , we lche d u r c h Mi lchs i iu re - b i l d u n g i n n e r h a l b de r F i b r i l l e n a u s g e l S s t werden . Auch der ,,ehe- m o d y n a m i s c h e n ode r K o h l e n s a u r e t h e o r i e " , die L. W a c k e r (1917)


kiirzlich aufgestellt hat, liegen iihnliche histologisehe Voraussetzungen zugrunde.

R e a u l e a u x (1900) einerseits, Meigs andererseits haben Model le angegeben, welche Vorstellungen ~,on der Art, wie sie der Mc Dougal lschen Theorie zugrunde liegen, plausibel machen so]len. B e r n s t e i n (1905) berichtet fiber das e r s t g e n u n n t e Modell folgendes : , , R e a u l e a u x verglieh die Muskel- faser mit einem mit Flfissigkeit geffillten Schlauche, der auch in mehrere blasenfSrmige Querstficke zerfalten kann und dachte sich, dass durch einen inneren Prozess bei der Reizung Flfissigkeit in diese Blasen eingerieben werde. Es wiirden sich dann die durch ein Gewieht gedehnten langliehen Blasen zu Kugeln abzurunden suchen und der ganze Schlauch wfirde sich verkiirzen. Ein Mode]l dieser Art ist yon R e a u l e a u x angegeben und abgebildet." Das M u s k e l m o d e ] l yon Meigs wiederum besteht aus einem mit unelastischem Stoffe umgebenen Sehlauch, der yon Stelle zu Stelle dureh Drahtringe ver- engt ist und dutch Luft aufgeblasen werden kann. Es runden sich dann die li~ngliehen Segmente ab und der Sehlauch als Ganzes verktirzt sich 1).

Wir wollen uns bier zuni~chst darauf besehriinken, uns die Frage vorzulegen, inwieweit die h i s£o log i schen Beobachtungen in bezug auf den ruhenden und kontrahierten Muskel mit der Me D o u g a l l s e h e n Theor i e vereinbar erscheinen. Dass dieselbe durch die Wahrnehmungen fiber F e s t o n b i l d u n g auf den ersten Blick plausibel gemacht wird, kann niclit geleugnet werden.

Nun sind aber gerade vom morphologischen Standpunkte aus gegen eine derartlge Vorstellung gewiehtige Einwendungen erhoben worden:

a) P o s t u l a t der L ~ n g s f a l t u n g der Bl~schenw~nde. B e r n s t e i n (1905) ist der Meinung, obige Vorstellung sei an die Bedingung gekniipft, dass die kontraktilen Muskelelemente aus kleinen mit l ~ n g s g e i a l t e t e n W a n d u n g e n ve r sehenen Bl~schen in bestimmter An- ordnung gebildet seien. Fiir eine solche Annahme babe aber die histologische Beobachtung, bisher wenigstens, keinen Untergrund geboten (vgl. S e h i f e r 1910). Dieser Einwand scheint mir nun allerdings der Theorie keine uniiberwindlichen Sehwierigkeiten zu bereiten. Denken wit uns freilich eines der obigen Modelle aus vSllig unde h n b a r e m S toffe konstruiert, so miissten sieh die W~nde der Sehl~uche, welehe sieh beim Aufblasen zu Kugeln ausbauehen, bei der Ent- leerung derselben und bei der Verl~ngerung der Segmente zu longitudinalen Falten zusammen- legen. Wir kommen abet vielleieht um diese Sehwierigkeit herum, wenn wir den W~nden der Blase ein gewisses ~iass yon Elastizit~t zuschreiben. Diese diirf~m freilich eine gewisse Grenze nicht iiberschreiten, sonst wiirde ni~mlieh beim Aufblasen sich der Effekt darauf beschrfiz~ken, dass sich die W~nde kugelig ausdehnen; eine Verkiirzung wiirde aber dann ausbleiben. Sp~ter hat B e r n s t e i n (1915) sein Postulat derart tormuliert, dass die Seitenwandungen der Bl~schen, wenn schon nicht der L~nge naeh faltbar, in der Querriehtung elastiseh dehnbar, in tier L~ngsrichtung aber unausdehnbar seien. Die Existenz vSllig unausdehnbarer Seitenmembranen h~lt Sch~fer (1910) fiir undenkba~.

b) P o s t u l a t des E i n d r i n g e n s yon S a r k o p l a s m a in die Bl~sehen. Die Theorie yon Mac Douga l l (1898) und yon Meigs (1912) basiert auI der Annahme eines Eindringens yon Sarkoplasma in die Sarkomeren muter tier Einwirkung yon osmotisehen oder yon Quell- kr~iten. Nun ist ja bekanntlieh die relative ~Ienge des S a r k o p l a s m a s , d. h. ~enes Tefles des Muskelprotoplasmas, der nieht zu Fibrilten differenziert ist, bei verschiedenen Muske]n

1) Vgl. W. B i e d e r m a n n , Erg. d. Physiol. 8, S, 181 (1909). 31"


sehr verschieden gross und sind es namentlich Mnskeln, welche andauernde Arbeit verrichten, welehe als besonders sarkoplasmareich erseheinen. Doch bemerkt z. B. 7¢. F rey 1), class die quergestreiften ~uskelfasern der S/~uget4ere, abgesehen yore I-Ierzen, zumeist eine derart diehte Zusammendr~ngung der Fib~Sllenbiindel zeigen, dass die letzteren polygonal abgeplattet und nur durch-sp~rliche Yfengen Sa rkop la smas getrennt erseheinen. Auch betont Gutherz (1910, 1913), der insbesondere die Querschnittsbilder quergestreifter Muskeln bei der Kontrak- tion eingehend studiert hat, in ~bereinstimmung mit S c h gfe r (1910), dass e in e Aufn ah me yon S a r k o p l a s m a in die Muske ls~ulchen bei der K o n t r a k t i o n n i c h t s t a t t f i nde . Eine derartige irrige Auffassung kSnne nur auf Grund der Betrachtung fixierter Prgparate, nieht aber des frischen Muskels entstehen. Tats/iehlich sei dis vorhandene Sarkoplasmamenge eine so minimale, dass keine irgend~de nachweisbare Quellung der kontraktilen Substanz infolge yon Wasseraufnahme aus dem Sarkoplasma zuzugeben sei, vielmehr stelle sich der Kontraktions- vorgang, an einzelnen Muskelsgulchen betrachtet, im wesentliehen als eine e infache Verkiir- zung und Verd iekung dar (s. u.).

c) P o s t u l a t der V o l u m s z u n a h m e der Sarkomeren . Insoferne die Mac Dougal l - sehe Theorie eine Volumszunahme der FibriHengtieder bei der Kontraktion erfordert, ist das gewiehtigste Gegenargument gegen dieselbe yon ]~iirthle (1909) dutch seine Messungen a n lebenden ]~¢Iuskelfasern beigebracht, worden. ,,Gegen die Untersuchungen yon mac Douga l l und Meigs," sagt l=[iirthle 1), ,,ist einzuwenden, dass sie nieht am frisehen Objekt oder wenigstens nicht ohne Zusatz yon Reagenzien angestellt worden sind, sondern an fixierten oder wgrme- starren Fasern. Am lebenden Objekt kann die Hypothese auch in dieser Form, wenigstens an den :Beinmuskeln yon Hydrophilus, nicht best~tigt werden, da bei der K o n t r a k t i o n weder e ine V o l u m s z u n a h m e der F i b r i l l e n im ganzen , noch ih re r d o p p e l b r e c h e n d e n A b s c h n i t t e f e s t zus t e l l en i s t " (s. unten).

6. Exners Beobachtungen fiber Wasseraustr i t t aus dauernd kontrahierten Muskelfasern.

Ein interessantes physiotoglsches Gegensttick zu den vorerwi~hnten Beobachtungen, bei denen es sich um ehle Aufnahme yon Flfissigkeit aus dem Sarkoplasma in die Fibrillen hinein handelt, bilden Beobachtungen S i g m u n d E x n e r s (1887) fiber den A u s t r i t t yon F l f i s s igke i t aus a b s t e r b e n d e n k o n t r a h i e r t e n F ibr i l l en .

Mit Hilfe des yon ihm angegebenen Mikrorefraktometers vermochte E x n e r an Insek¢enmuskeln festzustellen, dass der B r e c h u n g s i n d e x nor- m a l e r i o r t s e h r e i t e n d e r K o n t r a k t i o n s w e l l e n im VergIeiche zu ruhenden Abschnitten ke ine X n d e r u n g erfi~hrt. Untersucht man aber frische Muskelfasern in Eiweiss oder in Linsenfltissigkeit, so finder man hiiufig dau- e rnd k o n t r a h i e r t e Stellen, welche schm~ler sind als die normalen. Als nun E x n e r derargge Muskelfasern in einem stark lichtbrechenden Medium (Paraffinum liquidum) untersuchte, gelangte er zur 13berzeugung, dass a.us d e n s e l b e n be im A b s t e r b e n F l t t s s igke i t a u s t r e t e . ,Es gentigt hierzu eigentlieh schon," sagt E x n e r (S. 375, 377), ,,den Muskel in Paraffinum liquidum zu zerzupfen, eine frei liegende, wohl erhaltene Muskelfaser sich unter dem Mikroskop auszusuchen und sie dann liegen zu lassen. Sehr h~ufig wird man sie nach einigen Stunden kon*rahiert und in einer ganzen Lache

1) v. Frey, ~Iagels Handb. d. Physiol. 4, 1. ttglfte, 428 (1903).

Die Kolloidchemie des )¢Iuskels u. ihre Beziehungen zu den th 'oblemen der Kon t rak t ion etc. 485

Fliissigkeit liegen f i n d e n . . . Wer diesen Vorgang einmal gesehen hat, wird gewiss nieht mehr zweifeln, dass die Dauerkontraktion unter Auspres- sung einer wi~sserigen F l t i s s i g k e i t . . . vor sich geht."

Die Beobachtungen E x n e r s sind sparer yon H i i r t h l e (1909) an fixierten Muskeln vollinhaltlieh best~tigt worden: ,,Ich g]aube nun gleiehfalls," sagt H i i r t h l e (1. e. S. 120), ,,durch einige an fixierten Muskeln erhobene Befunde sehr wahrseheinlich maehen zu kSnnen, dass bei der Einwirkung yon Fixierungs- mitteln auf kontrahierte Faserstellen unter Umsti~nden F l f i s s i g k e i t aus- g e p r e s s t w i rd . . . . An Stelle der Verdickung sehen wir die B l a sen - b i l d u n g u n t e r d e m S a r k o l e m m auftreten. Die Entstehung dieser ab- normen Bildung erkli~re ieh m~r dureh die Annahme, dass unter der vereinigten Wirkung der Kontraktion und des Fixierungsmittels ein Teil des FaserinhMtes aus der kontraktilen Substanz ausgepresst wird."

Auch E x n e r (1. e. S. 377) hat bereits hervorgehoben, dass derartige Erseheinungen nieht als der anatomisehe Ausdruek einer normaten Kontrak- tion anzusehen sind. Es handelt sieh vielmehr um A b s t e r b e e r s e h e i n u n g e n . Ieh betraehte diese Erseheinungen als willkommene anatomisehe Best~tigung jener frfiher erSrterten Ansehauungen, denen zufolge die G e r i n n u n g der M u s k e l e i w e i s s k S r p e r zu e i n e r L o e k e r u n g der W a s s e r b i n d u n g i n n e r h a l b der k o n t r a k t i l e n S u b s t a n z f i ihr t . Ieh stelle mirvor , dass es namentlich dann zur Blasenbildung kommen dtirfte, wenn" an einzelnen

~ " " (F ' Stellen der Fasern bereits die Elwelss~ermnung eingesetzt hat, whhrend an anderen Stellen noeh Kon¢ra.ktions,zorgange vor sieh gehen, derart, dass die meehanisehen Bedingungen f~r eine Abpressung der Flfissigkeit gegeben sind, die aus ihrem frfiheren Zustande der Quellungsbindung in Freiheit gesetzt worden ist.

7. Hi i r th les Messungcn an l ebenden Muske l fa se rn .

Die wichtigsten Aufschlfisse fiber die Volumsver~nderungen, welche die einfach- und doppelbrechende Substanz innerhalb der Muskelfasern wiihrend des Kontraktionsvorganges erf~thrt, verdanken wir den sorgf~ltigen messenden Beobachtungen, I t t i r t h l e s (1909) an lebenden Muskelfasern yon t t y d r o p h i l u s im ruhenden und t~t.igen Zustande.

Der Si tz der V e r k f i r z u n g ist nach H f i r t h l e a u s s c h l i e s s l i c h die d o p p e l b r e c h e n d e S u b s t a n z . Innerhalb derselben bleibt der fibrilli~re Bau erhalten, indem die s t ~ b c h e n f S r m i g e n , d o p p e l b r e c h e n d e n Ab- s c h n i t t e der F i b r i l l e n u n t e r W a h r u n g i h r e s V o l u m e n s kf i rzer u n d d i c k e r w e r d e n und durch Spalten yon Sarkoplasma getrennt bleiben.

Aus dem Mittel aller gefundenen ZahlenweIie (vgl. H i i r t h l e t. c. Tab. 3, S. 32, Tab. 5, S. 47 und Tab. 7, S. 51) ergeben sich fiir die Beinmuskeln yon


Hydrophilus im ruhenden und ti~tigen Zus~ande folgende S t a n d a r d z ah l e n (vgl. die Skizze):

/ /

i~uks~d~r M~sZ Co~ rd~- ~ l

Fig. 1.

,,Die I)icke der St/~bchen be t r~g t im Mittel aus allen Messungen rund 0,9 /~. Der yore S a r k o p l a s m a ausgefiillt zu denkende Raum 0,5 ~t, hat also etwa die halbe Fibrillendicke. Das St~behen saint dem umgebenden Protoplasma hat einen mittleren Durchmesser yon 0,9 4- 0,5 = 1,4 ~ (1. c. S. 32)".

,,An der Verkiirzung beteiligen sieh die beiden Schiehten in sehr verschiedenem masse, n~mlich derart, class die doppe lb r eehende Sehich t yon 5,2 auf 1,9 /~, also auf weniger als die H~lite ihres Ruhewertes sieh verkiir~t, die e in fach brechende Seh ieh t aber gar nicht oder im Gegenteil noch etwas an HOhe gewinnt, nfi~nllch yon 0,7 auf 0,9 /~ (1. c. S. 49). 's

,,Es ergibt sich, dass die doppelbreehenden Absehnitte der l~ibrillen bei der Kontraktion um etwa die H~lfte des Ruhewerts dicker werden (abger. yon 0,9 auf 1,4/~) und dass dabei die yore Sarkoplasma ausgefiillten Liieken nicht schm~ler, sondern etwas breiter werden (yon 0,5 auf 0,7 /~)" (I. e. S. 54.)

Um das Vo lumen der St/i.bchen zu berechnen, stellte sich Hi i r th le dieselben als Zylinder vor. Der Inhalt dieser Zylinder betr'~igt

im ruhenden Abschnitte (0,45)~.z.5,3 = 3,3 ~s , , kon~rahierten Absctmitte (0,7) ~ . Z.2,0 ~ 3,1 ~s.

Daraus geh~ hervor, dass s i ch die K o n t r a k t i o n o h n e w e s e n t l i c h e V o l u m s ~ n d e r u n g d e r d o p p e l b r e c h e n d e n A b s c h n i t t e d e r F i b r i l l e n v o l l z i e h t .

Das Volumen der ganzen die anisotropen Stgbchen enthaltenden Schicht (Sti~bchen ~- Sarkoplasma) als rechtwinkeliges Parallelopiped berechnet, n immt bei der Kontraktion um e t w a l 5 °/o ab. Da das Volumen der Stgbchen unver-


andert blelbt, kommt diese Abnahme im wesentliehen auf Kosten des Sarko- plasmas. Da die isotrope Schicht bei der Kontraktion an HShe etwa zunimmt, vermutet H i i r t h l e , dass bei de r K o n t r a k t i o n S a r k o p l a s m a in die i s o t r o p e S c h i c h t t i b e r t r e t e n d i i r f t e 1). Dieses Ergebnis ist der An- nahme E n g e 1 m a n n s (s. u.), welche auf Beob achtungen an fixierten Pr~iparaten beruht, gerade entgegengesetzt (1. e. S. 52--53).

Die Feststellungen t t i i r t h l e s haben die Gegnersehaft sowohl der An- hanger E n g e l m a n n s als aueh derjenigen M c D o u g a l l s waehgerufen. So wirft z. B. M e i g s (1910, 1914) I5[ tir t h 1 e vor, seine Methode der photographisehen Messung lebender Muskelfasern arbeite mit Fehlern bis 40 °/o und leiste nieht mehr, Ms die Messungen fixierter Praparate. Sehi i fe r (1910) wiederum bemangelt, dass t I i i r t h i e alles, was bel gekreuzten Nikols hell erseheine, Ms ,,anisotrop" bezeiehne, ohne auf den Umstand Rtieksieht zt~ nehmen, dass aueh isotropes Material hell erseheinen kSnne, und zwar dureh Lieht, welches anisotropes Material in tieferen Lagen passiert hat. Aueh kSnnen angeblieh Anhaufungen yon Sarkoplasma zwisehen den Fibrillen die Bilder falsehen u. dgl. mehr,

Es seheint mir nich% dass die Polemiken der Gegner H i i r t h l e s besonders tiberzeugend wirken. Es ist ja selbstverstandlich, dass aueh die Resultate Ht~r th les einer Korrektur gewartig sein mtissen, sobald eine Ver- besserung der optisehen Hilfsmittel uns vervollkommnete Methoden an die Hand geben wird. Ieh glaube aber, dass jeder, der ohne vorgefasste Meinung an das Studium dieser aul;erst sorgfaltigen Untersuchung herangeht, wird zugeben m~issen, dass alles, was mit den heutigen Methoden geleistet werden konnte, hier geleistet worden ist. Es geht meines Eraehtens absolut nieht an, bei der Konstruktion yon Muskelkontraktionstheorien fiber die H t i r t h l e - schen Ergebnisse einfaeh deswegen hinwegzugehen, well sie zu diesen Theorien nicht passen.

8. Engelmanns Beobachtungen an flxierten Muskelfasern.

Nach E n g e l m a n n (1878) wird bei dem Kontraktionsvorgange die isotrope Schicht starker, die anisotrope sehwacher lichtbrechend. Das Ge- s a m t v o l u m e n e ines F a c h e s andert sieh bei der Kontraktion nicht in nachweisbarer Weise. Dagegen nehmen die anisotropen Schichten auf Kosten der isotropen an Volumen zu. E n g e l m a n n folgert daraus, dass bei de r K o n t r a k t i o n F l i i s s i g k e i t aus der i s o t r o p e n in die a n i s o t r o p e S e h i c h t t i b e r t r i t t und basiert auf dieser Annahme seine sparer zu erSr- ternde Kontraktionstheorie.

1) Schon R a n v i e r ha t seinerzei~ behaupte t , class die Schichten der anisotropen Subs tanz bei der Kon t rak t ion eine Ve r m i n d e r u n g des V o lu me n s erfahren; er nah m an, die Fliissigkeit werde aus der anisotropen Substanz in die Interf ibri l l~rr~ume gepresst. (Vgt. L u c i a n i , Physio- logie 8, 34 (1907).

488 Ot to yon :Fi i r th ,

Hi i r t h l e (1. c. S. 143) dugegen ist der Meinung, dass bei der Kontraktion w e d e r eine ¥ o l u m s z u n a h m e der F i b r i l l e n im ganzen noch i h r e r d o p p e 1 b r e c h e n d e n A b s c h n i t t e vorkommt and kritisier t vom histologischen Standpunkte aus die Enge lmannschen Anschauungen in folgender Weise: ,,Die Enge lmannsche Theorie geht yon der Beobachtung aus, dass alle doppelbrechenden Elemente . . in charakteristischer Weise quellen, n~mlich derart, dass sie in der lZichtung der optischen Achse eine Verkfirzung erfahren, welche mit Kraftentwickelung verbunden ist. Als die quellungsf~higen Ele- mente betrachtet E n g e l m a n n die doppelbrechenden Schichten oder genauer bestimmfe in diese eingebettete Teilchen ( I n o t a g m e n ) und als Veranlassung dieser Quellung die T e m p e r a t u r e r h S h u n g dieser Elemente, welche bei dem Prozess der Erregung erzeugt wird. Diese Vorstetlung sucht nun Engel - m a n n mit den histologischen Ta~sachen in Einklang Zu bringen. ~-ach seinen Untersuchungen ist im ruhenden Abschnitt der Faser die einfachbrechende Schicht hSher als die doppelbrechende und dieses Verh~ltnis ~ndert sich bei der Kontraktion der~rt, dass die erstere bei der Kontraktion stark an HShe und Volumen abnimmt, wghrend die doppelbrechende nut wenig niedriger wird aber dutch ¥erbreiterung an Volumen so viel gewinnt, "class der Inhalt des g"anzen aus den beiden Schichten bestehenden Faches unver~ndert bleibt. Die Massenverschiebung zwischen den beiden Schichten kommt dadurch zustande, dass unter dem Einflusse der Reizung die Quel lungsf~ th igke i t der d o p p e l b r e c h e n d e n S c h i c h t e r h S h t und der e i n f ~ c h b r e c h e n d e n F l f i s s igke i t e n t z o g e n wird. Die Enge lm~nnsche Theorie wird aber in der vorliegenden Fassung durch die am l e b e n d e n Muskel e r h o b c n e n B e f u n d e als unhaltbar erwiesen, denn an diesem verliiuft die Veriinderung gerade entgegengesetzt wie beim f i x i e r t e n Muskel, an welchem die Engel - mannschen Untersuchungen angestellt sind 1). Das V o l u m e n der doppel- b r e c h e n d e n S c h i c h t wird bei der K o n t r a k t i o n n i c h t e rhSht . Die E n g e l m a n n s c h e Vorstellung yon der F l t i s s i g k e i t s v e r s c h i e b u n g zwi- s chen den be iden S c h i c h t e n liisst sich also auf den lebenden Muskel nicht iibertragen."

9. Hiirthles Beobachtungen an Muskelfasern, welche im gefrorenen Zustand getrocknet worden waren.

Es scheint mir ganz ausgeschlossen zu sein, dass die diametral entgegen- gese~zten l~esultate zweier so ausgezeichneter Beobachter, wie E n g e l m a n n and Hi i r t h l e , auf Beobachtungsfehlern beruhen kSnnten. Wir mtissen ¥ielmehr das verschiedene Verhalten l e b e n d e r and f i x i e r f e r Muskelfasern als gegebene Tatsache hinnehmen and nach einer Erkl~rung fiir dasselbe

1) Fiir f ix ie r te kontrahierte Fasern konnte auch Hi i r th le (L c. S. 119) die Beob~chtung Enge l manns , d~ss die ~nisotropen Schichten auf Kosten der isotropen ~n Volumen zunehmen, best~tigen.

Die Kolloidcbemie des Muskels u, ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 489

suchen. Es scheint mir nun, dass Beobachtungen H i i r t h l e s (1. c. S. 122) an Muskelfasern, welche im gefrorenen Zustande getrocknet worden sind, den Weg weisen, auf dem eine solche Erklgrung vielleicht gefunden werden kSnnte.

Hfi r th le bat Muskelfasern bei - - 1 0 ° bis - -200 gefroren und im gefrorenen Zustande fiber Phosphorpentoxyd getrocknet. Solche 1Vfuskeln stellten slor5de, weisse Strgnge dar, welche mit Nadeln leicht in einzelne Fasern zerlegt werden konnten. Bringt man nun die getrockaeten Fasern in Glyzer in , so erhi~lt man Rilder, welche den Bildern frischer l~asern zum Verwechseln ghnlich sind und welche bei der Ausmessung der FaehhShen voile Ubereinstimmung mit dem frisehen Objekte aufweisen.

,,In einer weiteren Versuchsreihe," heisst es dann, ,werden die getrockneten Fasern nicht in Glyzerin, sondern in R i n g e r s c h e r LSsung untersucht, Meine Erwartung, hier die aus den GlyzerinI)r~,paratcn bekannten Bitder wiederzufinden, wurden aber in vielen F~llen nicht best/itigt. Zu meiner Uberraschung land ieh vielmehr hgufig s t a r k k o n t r a h i e r t e F a s e r n . . . Bei einem weiteren Pr@arate wurde ein TrSpfchen Ringer an den Rand des Deekglases gebraeht; als dieses die Faser erreiehte, sah man nun nieht allein die Quellung auftreten, sondern auch eine relativ schnell sieh vollziehende A b n a h m e der F a c h h S h e n auf K o s t e n von A bis auf die Hi i l f te des u r sp r i i ng l i chen Wer t e s und dariiber eintreten . . . Der Versueh Iehrt hinsichtIich der Struktur der Muskelfaser, d~ss die doppelbrechenden Sehichten naeh Entfernung des Wassers die Doppelbrechung nicht verlieren und bei Wiederaufnahme yon wiisseriger Flfissig- keit eine charakteristisehe Formver/inderung erfahren, bei weleher sie sich ebenso verhalten, wie bei der natiirliehen Kontraktion . . . Bei der subjektiven Beobachtung der fiberraschenden Erscheinung hat man den Eindruck, eine langsam ablaufende Kontraktionswelte an einer lebenden Faser auftreten zu sehen nnd wird unwillkfirlich an die Enge lmannsehe Kontraktionstheorie erinnert, nach weleher das Wesen der Verkfirzung in einer Quellung doppelbreehender Elemente besteht . . . . Als wesentlieh betraehte ieh aber die Tatsache, dass in den durch Frieren und Trocknen abgetSteten Fasern noch Teilchen vorhanden sind, welche n i c h t nur op t i sch , sondern aueh meehan i s ch eine b e s t i m m t e O r i e n t i e r u n g i n n e r h a l b der F a s e r e rkennen lassel l und bei der W a s s e r a u f n a h m e eine der n a t i i r l i e h e n V e r k i i r z u n g i ihnl iehe V e r ~ n d e r u n g e r f a h r e n . "

Wenn wir uns daran erinnern, dass beim Gefrieren yon Muskeln eine explosive I < e u b i l d u n g yon Milchsi~ure vor sich geh% liegt es sieherlich nahe, daran zu denken, dass die yon H t i r t h l e angenommene Qnellung doppel- brechender Elemente sich unter Beteiligung der Milchsiiure vollziehen diirfte. Triinkt sich die getrocknete Muskelfaser n i t Glyzerin, so nehmen ihre Elemente die Konfiguration des R u h e z u s t a n d e s an. Setzt man eine wiisserige Fltissig- keit hinzu, so sind die Bedingungen far eine S ~ u r e q u e l l u n g de r d o p p e l - b r e c h e n d e n E l e m e n t e innerhalb der Stiibchen gegeben und es vollzieht sich eine Formveriinderung derselben, ganz analog derjenigen, welche sich innerhalb der lebenden Muskelfaser und zwar gleichfalls unter Einfluss yon neugebildeter Milchs~ure beim K o n t r a k t i o n s v o r g a n g e vollzieht. Ieh werde spi~ter Gelegenheit haben, die Vorstellungen zu entwickeln, welche ich mir fiber den M e c h a n i s m u s d ieses V o r g a n g e s gebildet babe, welcher, wie ich ,~ermute, e ine W a s s e r v e r s c h i e b u n g i n n e r h a l b der d o p p e l - b r e c h e n d e n S t i i b e h e n auslSst und eine F o r m v e r i i n d e r u n g d e r s e l b e n u n t e r V e r k i i r z u n g u n d V e r d i c k u n g d e r s e l b e n , j e d o e h ohne Ver- i i n d e r u n g ihres V o l u m e n s (also im Sinne Ht i r t h l e s ) bewirkt.


Da uns nun aber die ¥ersuche yon F l e t c h e r und H o p k i n s dartiber belehrt haben, dass chemische und mechanische S c h a d i g u n g e n der verschiedensten Art eine explosive M i ] c h s E u r e b i l d u n g innerhalb der Muskel- fasern mit Notwendigkeit auslSsen, diirfen wir annehmen, dass bei jeglicher Art chemischer F i x a t i o n yon Muskelfasern eine derartige Neubildung yon MilChs~ure unvermeidlich ist. Eine solehe wird aber eine F o r m v e r a n d e r u n g de r S t a b c h e n w ~ h r e n d des F i x a t i o n s v o r g a n g e s auslSsen. Uberdies ist es hSchst wahrscheinlich, dass auch die E n t w ~ s s e r u n g w a h r e n d des F i x a t i o n s v o r g a n g e s auf die St~bchen formver~ndernd wirkt. Es scheint mir daher unmSglich zu sein, aus den Beobaehtungen an f i x i e r t e n Muskel- fasern verlassliche Riickschlfisse auf die Beschaffenheit der Formelemente des lebenden Muskels zu ziehen und ich glaube, dass man in bezug auf dieselben sich notgedrungen an Beobachtungen des l e b e n d e n Muskels halten muss. Man wird sich die technischen Schwierigkeiten und Mangel derartiger Be- obachtungen dabei sieherlich vor Augen halten, gleichzeitig abet zugeben mtissen, dass man dabei immer noch sichereren Boden unter den Ftissen hat, als bei dem Studium fixierter Praparate, bei denen die M i l c h s a u r e - a n h a u f u n g innerhalb der Formelemente einerseits, der W a s s e r v e r l u s t b e i m F i x a ~ i o n s v o r g a n g e andererseits ganz unberechenbare Fehlerquellen ins Spiel bringt und eine vSllige Verschiebung der natfirlichen Verhaltnisse herbeiftihren dfirfte.

10. Divergente Angaben fiber die Wasserverschiebung innerhalb der Muskelfaser bei der Kontraktion.

Die vorerw~hnten Umst~nde machen die divergenten Angaben verschiedener Autoren tiber die Wasserversehiebung innerhalb der M~skelfaser beim Kontraktionsvorgange einigermassen begreiflich. Ausser den bereits besprochenen (diametral entgegengesetzten) Ansichten E n g e l m a n n s und Hfirt, h les scheinen mir noch insbesondere folgende Angaben Beachtung zu verdienen :

a) Merkel , E n g e l m a n n , FtSgel, Rol le r und andere Autoren haben gefunden, (lass sich bei der Kontraktion eine sog. , ,Umkehrung der Q u e r s t r e i l u n g " vollzieht, insoferne de~ Q-Streifen (wenn die Verkiirzung mindestens 50 °/0 der ~asevl~nge er~eicht) unter Aufhellung seine F/~rbbarkeit verliert. Gleichzeitig tri t t in der Gegend yon Z ein neuer, stark f/~rbbarer, dunkler Streffen auf, der ,,Kontraktionsstreifen". Offenbar handett es sich dabei um eine Wasser- verschiebung aus der isotropen in die anisotrope Schicht hinein (also im Sinne Engel manns), bei der es allerdings, dem Gesagten zufolge, ffir wahrscheinlich gelten muss, class es sich nicht um einen v i t a le n, vielmehr um einen p os tm o r t a l en Vorgang handelt, der durch eine vermehrte Milchs/~ureanh~ufung innerhalb der anisotropen Substanz und eine S~urequellung derselben bedingt sein kSnnte.

b) ~hnliches gil~ yon den B e o b ~ c h t u n g e n Seh/~fers (1891) an I n s e k t e n m u s k e t n . Auch dieser nimmt in ~bereinstimmung mit E n g e l m a n n an, class bei der Kontraktion ein (~oertritt yon l~liissigkei¢ aus der isotropen Schicht in die anisotrope effolge. ~ber den l~echanismus dieses ~bertrittes ist es jedoch auf Grund yon photogra.phischen Auinahmen zu ganz bestimmten Vorstellungen gelangt: Er nimmt an, class in der anisotropcn Schicht der Faser-

Die Koltoidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Probtemen der Kontraktion etc. 491

richtung entspreehend bis nahe an die MSttelseheibe H e nse ns heran parallel nebeneinander liegende ~usserst Ieine RShrehen verlaufen. In diese RShrchen sell nun angeblieh die isotrope Substanz bet der Kontraktion hineinfliessen, derart, class das Lumen der RShrehen dadt~reh erweitert und d~s gauze Segment dadurch breiter und niedriger wird (vgl. Verworn 1. e. S. 250).

e) B e r n s t e i n (1915) hat, im Gegensatz zu der grossen Mehrzahl anderer Autoren, die Meinuug vertreten, dass e in fach- und d o p p e l b r e e h e n d e Seh ieh ten bet der K o n t r a k - t i on in g le iehem Masse be t e i l i g t sind. Besonderen Wart legt er auf den Umstand, class bei der i some t r i s ehen K o n t r a k t i o n , bei welcher der ~Iuskel dutch Fixierung seiner beiden Enden an einer Verkiirzung und Verdiekung gehi~dert ist, sieh anscheinend weder die Doppel- breehung noeh die Relation der Sehiehten ~ndert. ,,Da miissen doch," meint B e r n s t e i n , ,,bet passivem Verhalten der isotropen Schiehten sieh die anisotropen dennoeh verkfirzen und verdieken, wahrend die einfaeh brechenden sieh dabei dutch Dehnung verl~ngern und verdiinnen mfissten. Kein Beobaehter hat das aber gesehen. Vielmehr seheint da ein Konstantbleiben in den Dimensionen beider Sehieht~n stattzufhlden. Daraus wiirde abet folgen, class beide Sehiehten, doppelt- oder einfaehbreehende, sieh bet der Kontraktion mit gleieher Kruft zusammenziehen."

Diseer Gedankengang Be rns t e in s scheint mir insoferne nicht ganz zutreffend zu sein, als dabei iibersehen wird, dass dutch die Fixation des ~uskels innerhalb desselben ganz a bn or me S p a n n u n g s v e r h a l t n i s s e gesehaffen werden, welche ausreiehend gross sein kSnnten, um der dutch die normale Causa movens (vermutlich die Milchs~ure) unter normalen Verh~tnissen ausgelSsten Gestaltveranderung der doppelbrechenden St~behen entgegenzuwirken. (Genaue messende Beobaehtungen fiber die isometrische Kontraktion am l e b e n d e n Muskel w~ren zur Kl~rung dieser Frage allerdings sehr erwfinseht.)

Alles in allem kann ich nur der Meinung t t f i r t h l e s (1. c. S. 122) bei- pflichten, ,,dass das Verfahren, die mi'kroskopischen Erscheinungen der Kon- traktion an fixierten Muskeln zu untersuehen, zu falschen Vorstellungen fiber diesen Vorgang ffihrt, einmal, weft die Fixierung in vielen Fallen schon die ruhenden Abschnitte der Fasern entstellt und der falsche Ausgangspunkt die normale Umwandlung der Schichten verhfillt, sodann, weil die durch die Fixierung dargestellten Kontraktionswellen sowohl yon den fiberlebenden als untereinander versehieden stud. Aus dem dadureh gebildeten Labyrinth yon Widersprfiehen wird man nieht eher einen Ausweg linden, bis man sich entschliesst, das fixierte Material bet der Untersuchung des Kontraktions- vorganges beiseite zu legen oder wenigstens nur in dem Falle zu berficksiehtigen, wenn es nachweisbar mit dem lebenden fibereinstimmt."

1 I. Kontrakti l i t~t und Doppelbrechung.

Die interessanten Beziehungen zwischen Kontraktilitat und Doppel- brechung sind yon E n g e l m a n n (1906) in folgender Weise formuliert worden:

Alle g e f o r m t e n k o n t r a k t i l e n S u b s t a n z e n s i n d d o p p e l b r e c h e n d . Da ,we kontraktile Fibrillen, wie bet den quergestreiften Muskeln, aus ab- weehselnd isotropen und anisotropen Gliedern bestehen, sind wahrscheinlieh die anisotropen (und wahrscheinlieh nur sie) Sitz verkfirzender und verdieken- der Krafte. Alle kontraktflen Formelemente sind p o s i t i v e i n a c h s i g doppe l - brechend und bet allen fallt die optische Achse mit der Richtung der Ver- kfirzung zusammen. Die spezifische Kraf t der Verk i i rzung ist um so grSsser, je hS~her die Doppelbrechung der kontraktilen Elemente ist. Bet

492 Otto yon :Fiirth,

der 0 n t o g e n e s e der Muskelfasern treten Doppelbrechung und Kontraktilitiit gleichzeitig auf. Bei der E n t w i c k e l u n g der e l e k t r i s c h e n Organe yon Raja clavata aus quergestreiften Muskelfasern, bei der das Kontraktions- vermSgen verloren geht und die elektromotorischen Fi~higkeiten eine Steige- rung erfahren, ist das erste wahrnehmbare Zeichen des beginnenden Funktions- wechsels ein Sehwinden des DoppelbrechungsvermSgens.

Bei der K o n t r a k t i o n f i n d e r eine A b n a h m e des Doppe lb r e - c h u n g s Y e r m S g e n s s t a r t . Es ist dies yon V. v. E b n e r (1882) gefunden und spi~ter ~¢on Ro l l e r (1891) ftir quergestrei~te Muskeln (lebende K~fer- muskeln), Yon P. Sehulz ftir glatte Muskeln (Magenmuskeln des Salamanders) besti~tigt worden. Auch die S t a r r e Y e r k t i r z u n g ist nach v. E b n e r yon einem starken Absinken der doiopelbrechenden Kraft begleitet. Ist die teta- nische Verkiirzung eines Muskels eine hochgradige, so steigt auf der It6he derselben die Doppelbreehung nach ¥. E b n e r wieder an. Diese Erscheinung scheint in dem Umstande ihre'Erkl~rung zu finden, dass vermehrte I ) e h n u n g bzw. Spannung die Doppelbrechung steigert. (]~]s gilt dies nicht nur fiir Muskel- fasern, sondern auch ffir Sehnen u. dgl.).

In Ubereinstimmung mit der Annahme E n g e l m a n n s , dass dem Kon- traktionsvorgange eine Que l lung der d o p p e l b r e c h e n d e n E l e m e n t e zugrimde liege, steht die Beobachtung, derzufolge sowohl Muskelfasern als auch Bindegewebsfasern, welche dutch S~uren oder A lka l i en zur Quellung gebracht werden und sich dabei verkfirzen, eine Abnahme ihrer Doppelbrechung zeigen (W. Mfiller, v. Ebner) . E n g e l m a n n nahm an, dass ,,auch alle leblosen faserigen Gewebselemente, welche einachsig pos i t i v doppe lb re - c h e n d und merklich q u e l l u n g s f ~ h i g sind, das YermSgen besitzen, sich unter Verdiekung in der Richtung der optisehen Achse zu ve rk t i r zen" . Von der Kritik, welche B e r n s t e i n an dieser Behauptung getibt hat, soll sp~er die Rede sein.

12. Zusammenfassende Schlussfolgerungen. Uberblicken wir nunmehr das ganze vorausgehende Kapitel und legen

wir m~s die Frage vor, welehe G r u n d l a g e n ftir e ine Theor i e de r Muskel- k o n t r a k t i o n sieh aus der m o r p h o l o g i s c h e n Betraehmng ergeben, so gelangen wit etwa zu folgenden Ergebnissen:

Es besteht ein enger Z u s a m m e n h a n g zwisehen K o n t r a k t i l i t a t u n d D o p p e l b r e e h u n g ; die kontraktilen Elemente des quergestreiften Muskels sind jedenfalls in erster Linie die d o p p e l b r e e h e n d e n S t~behen ; die Zusammenziehung (VerkiJrzung und Verdiekung) derselben im 1 e b e n d e n Muskel vollzieht sich ohne sehr w e s e n t t i e h e V o l u m s v e r a n d e r u n g derselben. Dagegen kann sieh beim A b s t e r b e n der Muskelfasern, insbesondere aueh unter Einwirkung ehemiseher Agenzien (Fixafionsmitteln) anseheinend eine intrafibrill~re Wasserversehiebung aus der i s o t r o p e n in die aniso-


~rope S u b s t a n z h ine in und unter Umst~nden wohl auch ein ~bertri~t yon Fliissigkeit aus dem S a r k o p l a s m a in die F i b r i l l e n unter Quellung und Verktirzung der Ietzteren vollziehen. Dabei dtirfte die Milchst~urebildung als quellungserregendes Agens wirken. Andererseits kann an ~bsterbenden Muskelfasern (anseheinend als anatomiseher Ausdruek einer Loekerung der Wasserbindung infolge Eiweissgerinnung) unter Umstttnden auch ein W ass e r- a u s t r i t t aus den F i b r i l l e n unter das Sarkolemm zur Beobaehtung gelangen. Die doppelbreehende Substanz ist wasserarmer and dutch ein h6heres Quel- l u n g s v e r m S g e n ausgezeiehnet, als die einfaehbreehende Substanz. Die Teilehen innerhalb der an£sotropen Substanz sind derart o r i e n t i e r t , dass aueh die abgetStete und ausgetrocknete Muskelsubstanz noeh bei Wasser- aufnahme einer Verktirzung, ganz analog dem Verkfirzungsvorgange des lebenden Muskels, f~thig ist. Die V e r t t n d e r u n g der D o p p e l b r e e h u n g wt th rend der K o n t r a k t i o n spricht ftir die Annahme, dass diese l e t z t e r e mit Que l lungsvo rg t t ngen innerhalb der doppelbreehenden St~tbehen verbunden sei. Da abet diese Quellungsvorg~nge ohne Volumszunahme der doppelbreehenden Sti~behen sieh vollziehen, kSnnte es sich nut um eine Wasser- versehiebung infolge Que l lung u l t r a m i k r o s k o p i s e h e r E l e m e n t e i n n e r - ha lb der Sti~behen handeln. Die Existenz derartiger in hohem Grade quellungsf~higer Elemente erseheint dureh die Auffindung der Bot~azz i - sehen M y o s i n g r a n u l ~ (s. S. 380) siehergestetl~. Als Causa movens dieses Quellungsvorganges w~re sowohl ffir (lie physiologische Kontraktion als fiir die versehiedenen Formen der St, arreverktirzung in erster Linie an die Mileh- siture zu denken.

In einem spgteren Absehnitte wird die Frage zu er6rtern sein, ob eine A n o r d n u n g s f o r m derartiger ultramikroskopiseher Elemente innerhalb der doppelbreehenden Stgbehen denkbar ist, um aus einer Quellung derselben jene Oestaltsveriinderung der kontraktilen Elemente zu erklgren, wie sie der physiologi,sehen Kontraktion eigenttimlieh ist.

XVII. Energetik und Thermodynamik des Kontraktions- vorganges.

Die ausserordentlich umfangreiche Literatur fiber Gaswechsel und Thermodynamik des Muskels hat in den ,,Ergebnissen der Physiologie" in den Abhandlungen yon O. F r a n k (Thermodynamik des Muskels 3, 2. [1904]), J. B a r e r o f t (Zur Lehre vom Blutgaswechsel in den verschiedenen Organen, Teil I. Die Skelettmuskeln, 7, 702--730 [1908]), F. Verz/~r (Der Gaswechsel des Muskels, 15, 1--i01 [1916]) und A. V. Hil l (Die Beziehungen der Warme- bildung und der im Muskel stattfindcnden chemischen Prozesse, 15, 340--479 [1916]) eine so u~ffassende und sachkundige Darstellung erfahren, class ich in bezug auf alle Einzelheiten auf diese Abhandlungen verweisen kann und

494 Ot to yon Fi~rth,

reich hier dan]it begnfigen darf, nur in aller Kfirze jene I t a u p t p u n k t e heraus- zugreifen, welehe fiir den Zusammenhang unserer Darstellung unerl~sslich seheinen.

1. Gaswechsel des unt~tigen und absterbenden Muskels. Zahlreiche Versuche fiber den G~swechsel des ~uskels sind an dem z e r k l e i n e r t e n

Organe ausgefiihrt worden, hTaeh T hun berg steigert grobe Zerkleinerung allerdings den Gas- weehsel (und zwar auch die O-Aufnahme); wird clagegen die feinere Zellstruktur dutch Zerreiben mit Glaspulver zerstSrt, so sinkt der Gasweehsel erheblich ab. Zwar fanden Ba t t e l l i and S te rn , class, wenn man zerkleinerte Muskelpartikelchen in mit 0 ges~ttigter ]~liissigkeit suspendiert, unter besonders giinstigen Verh~ltnissen der Gaswechsel die GrSssenordnung des normalen erreiehen l~nn. Im ganzen erscheint abet die Zerkleinerungsmethode wenig geeignet. uns fiber das Verhalten des normalen Organes zu belehren.

Bessere Bedingungen bieten D u r e h s t r S m u n g s v e r s u e h e an W a r m b l i i t e r m u s k e l n . Die in den wertvollsten Versuchen dieser Art erzielten Zahlen (Chauve au und K auf ma nn , v. Frey , Elias) zeigen untereinunder leidliehe ]~be~einstimmung. Dennoeh ergibt der Gas- wechsel des kiinstlich durchst~Smten Muskels nur Gr6ssenwerte, die nut 1/4--1/5 des (durch Blut- gasanalyse ermittelten) Stoffwechsels des im lebenden KSrper befindlichen Yluskels entsprechen. Es seheint, dass derartige Versuche unter allen Umstgnden so grossen technischen Schwierigkeiten begegnen, class die Yluskeln dabei nieht ats nomal gelten k6nnen.

Welt bessere Bedingungen bieten B l u t g a s a n a l y s e n . In den mit der vollkommensten Teehnik ausgefiihrten Versuehen dieser Art ergab sieh fiir den 02-Verbrauch pro Gramm Muskel und Minute bei Chauveau und K a u f m a n n 0,00518 eem 02, bei Verz £r 0,00418 ecru Os~ I)erartige Versuche bieten auch die M6gliehkeit, den EinJ~uss des O-Druekes, der Zirkulations- ver~nderungen u. dgl. zu studieren.

Am a u s g e s c h n i t t e n e n r u h e n d e n F r o s c h m u s k e l land F l e t c h e r (1898/99),~ dass die C02-Abgabe w ~ r e n d der ersten Stunden rapid abnimmt, um sodann 1--2 Tage l ang annahernd konstant zu bleiben. Offenbar handelt es sich in der 2. Periode um keinen Verbrennungsvorgang, sondern um Aus- t r e i b u n g yon C02 d u r e h n e u g e b i l d e t e Mi l eh sau re . Das gleiehe gilt ftir die CO~-Bildung bei der W i i r m e s t a r r e , sowie bei der durch Chloro- f o r m und andere Gi f t e hervorgerufenen Starre. Wird z. B. ein Frosehmuskel allmah]ieh erhitzt, so betri~gt die abgegebene CO~-Menge (nach F l e t c h e r und B r o w n 1914) beim Erhitzen auf 400:85--40 ccm C02 pro 100 g Muskel, bei weiterem Erhitzen ~)is 1000 noeh ebensoviel. Es scheint sich dabei um zwei Arten yon C02 zu handeln. Die erstere Fraktion entstammt offenbar den C a r b o n a t e n . Jede Vorbehandlung, welche die Acidit~t des Muskels ver- grSssert (wie Anoxybiose, Chloroform, Si~ureeinwirkung), treibt C02 aus, welche sonst erst bei der Warmestarrc ffei werden wfirde. Dagegen wird jene C02-Fraktion, welche sieh erst bei 40~100 ° entwickelt, yon derartigen Fak- toren nieht beeinflusst. Diese CO~ scheint durch M u s k e l k o l l o i d e und d u r e h A m i n o s ~ u r e g r u p p e n gebunden zu sein und ~drd ausgetrieben, wenn dureh I~tzekoagulation physikalische Veranderungen der EiweisskSrper hervorgerufen werden oder wenn Carbami~ogruppen dissozfieren (also Gruppen

R.NH.COOH) yore Typus COOH Diese Auffassung erscheint um so beaehtens-


wetter, als sie eine Theorie des ,,intramolekularen Sauerstofies" u. dgl. iiberfltissig macht.

2. Gaswechsel des t i i t igen Muskels .

Aus unz~l igen Beobaehtungen an isolierten Muskeln, DurehstrSmungs- und Blutgasversuehen, Herzversuehen sowie Beobaehtungen am ganzen lebenden KSrper hal sieh l~ngst die Tatsache einer S t e i g e r u n g des S t o f i w e e h - sels bet der A r b e i t mit vollster Sieherheit ergeben und wiire es iiberfltissig, fiber diesen Punkt Worte zu verlieren.

Was uns hier vor allem interessiert, ist die ftir die Auffassung des Kon- trak~ionsproblems bedeutsame F r a g e de r S t e i g e r u n g des G a s w e e h s e l s n a e h de r Arbe i t .

a) V e r s u e h e a m i s o l i e r t e n MuskeI . Aus Versuehen yon v. F r e y , T h u n b e r g und Verz ar ist zu entnehmen,

dass der bet der Muskelarbeit verbrauehte Sauerstoff mindestens zum Teile erst naeh der vollzogenen Kontraktion verbraueht wird. ,,I)amit s~immt tiberein," sagt VerzAr (t. e. S. 57), ,,dass naeh A.V. I I i l l aueh etwa die It~Ifte der W ~ r m e naeh der Kontraktion gebildet wird. Die Wiirmebildung naeh der Kontraktion beim Kaltbltitermuskel und der naehtr~igliehe O-Verbraueh beim Warmbltitermuskel sind Beweise dafiir, dass der Muskel k e ine t h e r m o - d y n a m i s e h e M a s e h i n e ist und dass die Muskelenergie nieht direkt aus der Oxydafion irgend einer Substanz stammt. Der Oxydation kommt sonaeh die Rolle der R e s t i t u t i o n zu, entweder dadureh, dass die gebildeten Zwi- s e h e n p r o d u k t e d u t c h O x y d a t i o n u n t e r COz-Bildung e n t f e r n t werden, oder so, dass die A u s g a n g s s u b s t a n z u n t e r O - V e r b r a u e h w i e d e r a u f g e b a u t wird. An die Ietztere MSgliehkeit muss man naeh Versuehen yon F l e t c h e r und H o p k i n s denken, die naeh O2-Zuffihrung die in der Anoxybiose des Muskels gebildete Muskels~ture versehwinden sehen."

b) ¥ e r s u e h e a m g a n z e n KSrpe r . Aueh die zahlreiehen Versuehe der Zun tzsehen Sehule am intakten

lebenden KSrper haben eine N a e h w i r k u n g der A r b e i t s l e i s t u n g im Sinne einer Steigerung des Gasweehsels ergeben. Eine solehe ksnnte naeh D u r i g und Z u n t z (1913) verursaeht sein a) dutch eine vermehrte I I e rz - u n d A t m u n g s a r b e i t , sowie dutch eine A n r e i e h e r u n g des ~ g e n e n b l u t e s m i t S a u e r s t o f f ; /5) dureh eine V e r b r e n n u n g i n t e r m e d i ~ i r e r P r o d u k t e ; 7) dutch K o h l e h y d r a t b i l d u n g aus E iwe i s s u n d Fe te . Im Sinne der oben angeftihrten Tatsaehen mfissen wit wohl noeh einen vierten Punkt hin- zuftigen und 8) an die MSgliehkeit einer o x y d a t i v e n R f i e k b i l d u n g des h y p o t h e t i s e h e n L a e t a e i d o g e n s aus Mi lehs i iu re denken. Sollte E m b - den mit seiner Annahme lZeeht behalten, dass das Laetaeidogen den Cha- rakter einer I - I e x o s e p h o s p h o r s i i u r e tr~gt, so wfirde die einfaehe Reaktions- endgleiehung 2 Csii603 ~ C6H1206 mit ether derariigen Annahme keineswegs


unvereinbar sein, da es sehr wohl mSglich ware, dass diese Umsetzung in viel komplizierterer Weise fiber oxydative Zwischenreaktionen verlguft und dass die Energie, durch welche die Zuekersynthese aus Milchsgure bewerkstelligt wird, gleichzeitig ablaufenden VerbrennungsvorgEngen irgend welcher Art entstammt.

Dur ig und Z u n t z meinen, dass im lebenden Organismus, solange die Arbeitsleistung nicht fibermgssig gross ist und solange kein O-Mangel besteht, der n a c h t r a g t i e h e S a u e r s t o f f v e r b r a u c h ausschliesslich auf Rechnung ,on a) und/~) komme. Ist die Arbeit aber erschSpfend und besteht O-Mangel, so komme y) in Betraeht. Wgllrend im e~steren Falle der respira~orische

CO2 Quotient O ~ etwa 0,74 betragt (also hSher is~, als bei reiner Fet~verbrennung),

wird er im anderen Falle in der Nachwirkungsperiode sehr niedrig, zum Tefl niedriger als bei reiner Fettverbrennung. Es liegt in der Tat nahe, dabei an eine K o h l e h y d r a t n e u b i l d u n g aus F e t t zu denken, die ja eine Er- hShung des Sauerstoffverbrauches ohne entsprechende CQ-Bfldung herbeiffihren mtisste.

3. Anoxybiose. Bereits L ieb ig hatte gefunden, class Froseh-Muskeln aueh in O-freier Atmosphere COs

zu bflden vermOgen. He r m ann hat dies bestgtigt und angenommen, dass der Muskel die F£higkeit besitze, du rch S p a l t u n g s v o r g ~ n g e Energ ie zu produzie ren .

F l e t c h e r land die C02-Bildung im ausgeschnittenen Frosehrauskel in einer S t ieks tof f - a t m o s p h a r e im ersten Stadium des UberIebens um etwa 30 °/o gegen die Norm vermindert. Naeh etwa 5 Stundgn ist dann die CO~-Abgabe ebenso gross, wie die des Kontrotl~uskels in Lnft. Dann handelt es sich abet nicht mehr um einen Verbrennungsvorgang, sondern um eine Austreibung yon CO 2 dutch Milchsgure aus Carbonaten.

Umgekehrt ist in reine m Sauers to f f die CO2-Produktion vermehrt. Die Starre bleibt aus und in jener Periode, die sonst der Entwickelung der Starre entspricht, erscheint die CO S- Produktion um 80--300 °/0 der Norm gegeniiber vermehrt.

Nach F l e t c h e r lind Hopkins , sowie nach Hi l l diirfte diese CO Saber nieht etwa der V e r b r e n n u n g von Milehsgure entstammen, sondern eher einem o x y d a t i v e n R e s t i t u - t ionsprozesse , dutch den die Milchs~ure in ihre Vorstufe riickverw~ndelt wird. In einer N-Atmosphgre wiirde dieser Prozess ausbleiben (daher Verminderung der CO~-Bildung), in einer O-Atmosphgre abet mit gesteigerter Intensitgt vertaufen (daher vermehrte CO~-Abgabe).

Anoxyb io t i s ehe Arbei t . H e r m a n n hatte am ~usgesehnittenen Muskel bei anoxy- biotiseher Arbeit Steigerung der CO~-Produktion beobaehtet. Diese Beobachtung erkl~rt sieh abet naeh F l e t c h e r aus einer CO~-Austreibung infolge Milehsgureanh~ufung. Wird bei kurzdauernden Versuchen eine derartige Milehs/~ureanh~ufung vermieden, so f eh l t die v e r m e h r t e CO~-Produktion bei der a n o x y b i o t i s e h e n A r b e i t s l e i s t u n g .

Dies hat bereits Minor (1876) in C. Ludwigs Laboratorium flit den Warmbliitemuskel bei votlkommenem O-Mangel gezeigt. F l e t c h e r (1898) gelangte beim ausgesehnittenen Froseh- muskel zu demselben Resultate, ebenso Weizsgeker (1914) beim CN-vergifteten lrroschherzen.

(Dagegen land F l e t c h e r am ausgesehnittenen Froschmuskel in reinem Sauers to f f beim Tetanus eine gewaltige CO2-Vermehrung, ungef~r proportional der geleisteten Arbeit.)

Bei der Arbe i t in Abwesenhe i t yon Sauers to f f l au fen also die Zerfa l l spro- zesse i n n e r h a l b des Muskels n i c h t bis zur C02-Bildung ab. Verz £r (1. c. S. 72) sehliesst nach kritischer ~berprfifung der vorliegenden Literaturangaben, ,,wit hgtten bisher keinen

Die KoUoidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 497

geniigenden Anhaltspunkt d~fiir, dass die CO~-Bildung und der O2-Verbraueh zwei voneinander unabhgngigen Prozessen entspreehen". (Das gilt selbstverst~ndlich nieht fiir jene CO~, welche (lurch Milehs~ure aus Carbonaten ausgctrieben oder dutch Ver~nderungen kolloidaler Nutur aus carbaminos~ureartigen Bindungen freigemaeht wird.)

Als Quelle der anoxybiotischen Arbeit betrachtet Zuntz den Zucker. Es stimmt dies mit jenen Vorstellungen iiberein, welche der dutch anoxybiotische Spaltung aus dem Zucker entstehenden l~ilchs~ure die Rolle einer Causa movens (in irgend einem Sinne) beim Kontrak- tionsvorgange zuschreiben.

Ich m55hte es nichI~ mlterlassen, an dieser Stelle darauf hinzuweisen, dass nach den Unter- suehungen yon Bungc (1888/89) und Weinland (1901/02) Ascariden in v611ig luftfreier physiologischer KochsalzlSsung tagelang leben und sehr lebhafte Bewegungen ausfiihren kSnnen. Das Glykogen soll dabei •nach der Gleichung 4 C~tt1206 = 9 C02 ~ 3 C5HI00 ~ ~ 9 H~ in Kohlens~ure und VMeriansi~ure ~rfallen, wobei es sich angeblich um einen echten Gii- rungsvorgang handelt 1).

4. T o n u s o h n e v e r m e h r t e n G a s w e c h s e l .

T o n u s - M u s k e l n sind bekunnt l ich gla t te Muskeln, die sich nur langsam

kontrahieren, abet sehr lunge, selbst in Gegenwirktmg gegen erhebliche Kriifte,

kon t rah ie r t bleiben k6nnen.

Versuche fiber den G a s w e c h s e l derar t iger Tonusmuskeln sind nun

yon Be t h e (belastetes Sehalenband der Teiehmuschel, Muskelspannung yon

Aplysien, 1911) sowie yon P a r n a s (Schliessmuske] yon Muscheln, 1910)

uusgeffihrt worden. Eine Erh6hung des O-Verbrauches wurde uuch dann

vermisst, wenn die Spannung der dauernd kontrahierten Muskeln durch

Anh~ingen yon Gewieh~en sehr bedeutend erhShl wurde. P a rn a s ha~ bereehnet,

dass ein quergestrei i ter t e t a n i s i e r t e r F r o s c h m u s k e l einen e twa 50 000mal

so grossen Energieumsatz haben mfisste, wie ein Museheladduktor , u m unte r

gleiehen Verhaltnissen seinen Verkf i rzungszustand zu bewahren. Es ergibt

sieh daraus der Sehluss auf einen p r i n z i p i e l l e n G e g e n s a t z z w i s e h e n

t e t a n i s e h e r u n d t o n i s e h e r D a u e r v e r k i i r z u n g . B e t h e meint , der

glat te Tonusmuskel sei, im Vergleiehe zum quergest re i i ten Muskel, n ieht viel

anderes, Ms ein to t e r elastiseher Strang, d e r n u r die F~higkei t besitzt , seine

L~tnge zu iindern. Man kann nieht jede Art yon Dauerkon t rak t ion ohne weiteres dieser

Ar t toniseher Dauerverkf i rzung anreihen. So i anden O. C o h n h e i m und

J. v. U e x k f i l l (1911) bei Versuchen an B l u t e g e l n einen sehr erhebliehen

Energieaufwand bei der Dauerkon t rak t ion ; (beim Tragen eines Gewiehtes

yon 40 g ersehien der O-Verbraueh, dem Ruhezus tande gegeniiber, auf das

12- -18 laehe gesteigert).

Andererseits liegen eine Reihe yon Beobach tungen vor, aus denen her-

vorgeht , dass ~ihnliches wie ffir g l a t t e Muskeln, auch lfir die tonische Dauer-

verkfirzung q u e r g e s t r e i f t e r M u s k e l n gelten kSnne.

1) Vgl. diesbeziiglich O. v. t~iirth, Vgl. chem. Physiol. der niederen Tiere. Jena G. Fischer 1903, S. 134--135.

Asher-Spiro, Ergebnisse der Physiologie, XVII. Jahrgang, 32

498 Ot to von F i i r t h ,

Es gilt dies zuni~chst ffir die M u s k e l s t a r r e bei der T e t a n u s v e r - g i f tung . A. F r S h l i e h und H. H. Meyer in Wien haben gefunden (1917), dass die elektrische Ableitung tetanusstarrer Muskel zum Saitengalvanometer k e i n e n A k t i o n s s t r o m erkennen liess. Damit schein* bewiesen, dass auch quergestreifte Muskeln sich verkiirzen und eine Last tragen kSnnen, ohne in der Art Arbeit zu leisten, wie dies bei einem unter Wi~rmebildung verlaufenden diskontinuierlichen Kontraktionsvorgange der Fall ist. ,,Wir glauben damit", sagen die Genannten, ,,am quergestreiften Muskel eine yore Zentralnerven- system beherrsohte S p e r r e i n r i c h t u n g nachgewiesen zu haben, wie wir l) sie an dem S e h l i e s s m u s k e l der H e r z m u s e h e l ebenfalls dureh Unter- suchung der Aktionsstr0me sicherstellen konnten und wie sie sehon vorher yon P a r n a s am Sperrmuskel der Malermuschel durch die Untersuehung seines Stoffverbrauches wahrscheinlieh gemacht ist."

Hierher gehOren ferner Beobaeht~mgen, die Roar (1912, 1917) in Sher- r i n g t o n s Laboratorium in bezug auf die E n t h i r n u n g s s t a r r e der K a t z e n gem.acht hat. Aueh diesem Starrezustande, der naeh Entfernung des Gross- hirnes (anscheinend unter dem Einflusse yore Kleinhirn ausgehender Impulse} auftreten kann, ist weder eine Vermehrung des Gaswechsels noeh (naeh Bay t is s) eine Vermehrung der W~rmeproduktion eigentfimlich.

MSglicherweise gilt Rhnliches auch ffir die M u s k e l s t a r r e der K a t a - ton ike r .

In Obereinstimmung mlt derartigen Beobachtungen stehen die yon verschiedenen Seiten her in neuester Zeit zutage tretenden Bestrebtmgen, die g e w S h n l i c h e und t o n i s c h e K o n t r a k t i o n schaff auseinander zu halten. Insbesondere Noyons und v. Uexkfi l l (1911) haben auf Grund physikalischer Beobaehtungen eine derargige Trennung durchzuffihren versueht und ffir die Erklgrung des Tonus den Begriff der , ,Sper rung" herangezogen. Nach De Boer sollen tonische Innervationsimpulse auf dem Wege des S y m p a t h i k u s zum Muskel gelangen.

5. Fickscbe und Bethesche Hypothese.

Die Be0bachtungen fiber Dauerverkiirzung yon Muskeln ohne Steigerung des Gaswechsels haben ffir Be the (1911) den Ausgangspunkt ffir sehr be- achtenswerte ~berlegungen gebildet:

,,Bekanntlich nimmt F ick an," sagt Be the , ,,dass sich das chemische Geschehen im Muskel w~hrend der Aktion auf zwei Akte verteilt. Beim ersten Akte wivd auf den Reiz hin eine V e r k i i r z u n g s s u b s t a n z gebildet, die den Verkfirzungsvorgang bewirkt. Jan zweiten Akte wird diese Substanz zerstSrt und die Rfickkehr des 1Vfuskels in die Ruhelage ermSglicht . . . . Wfirde der zweite Prozess verziigert, so wSrde der Muskel w~hrend der Anwesenheit der Ver- kiirzungssubstanz zu einem e l a s t i s c h - g e s p a n n t e n Bande werden und ohne inhere Arbeit gespannt sein. . . Diese MSglichkeit bleibt bestehen, gleichgiiltig, ob man als Ursache der Form-

1) A. F r S h l i c h und H. H. Meyer (Zentralbt. f. Physiol. 26, Nr. 6, 1912).


ver~nderung eine Ver~nderung der Oberf l~chenspannung oder des osmotischen Druckes oder einen Kolloidprozess annimmt. Es ist nur nStig, sich auf den Boden der Fickschen Hypothe se zu stellen, dass dem Akt der Verl~ngerung und Verkfirzung zwei verschiedene che. mische Prozesse vorangehen."

Fick und nach ihm Gad nnd Winters te in ha, ben vermutet, class die Verkiirzungs- subs tanz mit der Milchs~ure ident isch sei.

Demgegeniiber hat Bernstein (1908) geltend gemacht, dass bei der Spal tung yon 1 Molekiil Zucker zu 2 Molekfilen Milchs~ure nut eine sehr geringe positive W~rme- tSnung zutage tritt (weniger als 3 °/0 der Verbrennungsw~rme des Znekers). Wollte man nun annehmen, dass die Hauptmenge der W~rmebildung mit der Leis tung der Arbeit zusammen- f~llt, so wiirden 97 °/0 der Verbrennungsw~rme fiir die Arbeitsleistung verloren gehen. Tat- s~chlieh treten aber naeh Bernstein 30--40 °/o der Gesamtenergie des verbrannten Materials als ~ussere Arbeit in Erscheinung.

Man hat nun weiterhin zu beachten, dass der Muskel au ch ohne S auers tof f le is tungs- IShig zu bleiben vermag, dass ferner Ermiidung einen zunehmenden Verkiirzungsri iek- s tand hinterI~sst, dass endlieh die nach Ermiidung schnell einsetzende To tens ta r re durch erhShten Sauers to f fdruek gehemmt wird.

,,Alles dies," sagt Bethe (I. c. S. 334), ,,weist darauf bin, class die Spaltungsprodukte nfit dem Verkfirzungsrfckstande in inniger Beziehung stehen und sich erst sekund~r viel . le ieht bei der Expansion die Oxydat ionen ansehliessen . . . Man miisste dann die Kontraktion als einen durch die Spaltungsprodukte ausgelSsten En t spannungsprozess (~hnlich der Zusammenziehung einer vorher gespannten Feder) betrachten, wi~hrend bei der Expansion dureh Oxydation der Spaltungsprodukte (oder eine andere unter Energie- abgabe ablaufende Ver~nderung derselben) die kontraktilen Teile wieder aufgeladen wiirden, indem zugleieh ein Tell der freiwerdenden Energie naeh aussen als W£rme auftr~te . . . . Es sei nut das eine erw~hnt, dass namentlich die neuen Versuche yon Hill diese Anschauung zu best~tigen seheinen. Seine eigenen Sehliisse sind der genannten Hypothese nahe verwandt."

Ich werde spi~ter Gelegenheit haben, darzulegen, dass die S i ~ u r e q u e l -

l u n g s t h e o r i e un te r gewissen VorausseCzungen, wie ieh glaube, geeignet

erscheint, sowohl den Beobach tungen fiber T o n u s o h n e v e r m e h r t e n

G a s w e c h s e l , als aueh den ~ ) b e r l e g u n g e n B e t h e s gerecht zu werden. Die

Auffassung der K o n t r a k t i o n als eines , ,En tspannungsprozesses" k a n n dabe i

(allerdings nur im the rmodynamischen , n ieht aber e twa im meehanisehen

Sinne) immerh in ihre Giiltigkeit behal ten.

6. N a t u r d e s i n n e r h a l b d e s ) i u s k e l s v e r b r a n n t e n M a t e r i a l e s .

Die grosse F rage der Q u e l l e d e r M u s k e l k r a f t k a n n n icht i m R a h m e n

dieser Abhandlung er5r ter t werden. Es m a g hier genfigen, da r au I hinzuweisen,

dass dieselbe, insbesondere dank der unermiidl ichen For schungsa rbe i t der

Z u n t z s c h e n Sctm]e, immerh in heute bereits zu e inem gewissen Abschlusse

gelangt ist. So sind wir uns denn heute dar i iber im klaren, dass Musketarbe i t

ill ers ter Linie auf Kos ten yon s t i c k s t o f f f r e i e m M a t e r i a i e geleistet wird.

F e t t und K o h l e h y d r a t dfirften als Quellen der Arbei tsenergie ziemlich

gleichwertig erscheinen, wobei jedoch zu beach ten ist, dass, soweit der Vor ra t

an l e i c h t m o b i l i s i e r b a r e m K o h l e h y d r a t reicht, dieses d e m F e t t gegen-

fiber s tets bevorzug t wird. Dass auch E i w e i s s als Quelle der Muske lkra f t

dienen kann, unter] iegt heu te ke inem Zweife] mehr . Wir wissen, dass dasselbe 32*

500 Otto yon FLirth,

zam Verbrauche herangezogen wird, sobald kein stickstofffreies Material mehr in genttgendem Ausmasse zur Verffigung s~eht. Bereits P f l a g e r s bekannter Versuch hat uns darfiber belehrt, dass ein ausschliesslich mit Eiweiss ernahrter Hund lange Zeit hindurch arbeitsfahig erhalten werden kann. Auch vermochte sparer Rhode in Go t t l i ebs Laboratorium in fiberzeugender Weise darzutun, dass ein fiberlebendes, yon den Blutbestandteilen befreites Froschherz yon seinen eigenen Bestandteilen zehrt, und nach Verbraueh der Xohlehydratbestande, nicht nur Fett, sondern auch Eiweiss verbrennt.

Soweit ware also diese Frage klargestellt. Es ergibt sich aber nunmehr die weitere Frage, wie das M a t e r i a l b e s c h a f f e n is t , das der Muskel u n m i t t e l b a r zu v e r b r a u c h e n ve rmag . Man hat den Z u c k e r als die bare Mfinze, gewissermassen als das Xleingeld, bezeichne%, mit der der lebende Organismus seine unmittelbaren Ausgaben begleicht und es ware denkbar, dass anch Fett und Eiweiss erst ausserhalb oder innerhalb des Muskels irgendwie zu Zucker umgeformt werden mfissen, um dem Muskel als d i r e k t e K r a f t - que l le dienen zu kSnnen. Angesichts der bekannten Beziehungen der Milch- s au re zum Zucker ware es aber auch denkbar, dass auch der Zucker erst einer Spaltung zu Milchsaure anheimfallen muss und dass erst diese innerhalb des Muskels unmittelbar der Oxydation unterliegt. Es ist aber noch lange nicht ausgemacht, dass der physiologisehe Zuekerabbau immer und notwendigerweise fiber die Milchsaure verlauien muss. Es kommen auch zahlreiche andere i n t e r m e d i a t e P r o d u k t e als mSgliche Kraftquellen in Betracht.

Wir sind bisher leider nieh~ in der Lage, auch nur eine der zahlreichen sich hier ergebenden wichtigen Fragen prazis zu beantworten und miissen uns damit begnfigen, die sich vorlaufig ergebenden dfirftigen Anhaltspunkte zu verzeichnen.

P a v y fand in miihevollen Versuchen den ZuckergehMt des arteriellen und venSsen t~lutes bei der l~uskelarbeit identisch und auch manche Versuche yon L 6pine und ]~oulud sprechen in gleichem Sinne. Dagegen haben Chauveau und K a u f m a n n seinerzeit die CO~-Bildung, die O~-Zehrung sowie den Blutzuckerschwund an den Kaumuskeln fressender Pferde gemessen und hat spgter Barorof t (1. c. S. 714) aus ihren Z~hlen berechnet, dass soviel Sauerstoff vet- braucht wird, Ms zur v o l l s t ~ n d i g e n V e r b r e n n u n g des g le ichze i t ig v e r s e h w u n d e n e n Zuekers erforderlich wgre.

Anschliessend w~ren Versuche yon Hohlweg (1911) zu erwghnen, tier an Itunden am Tregrade festzustellen versuchte, dass yon s u b k u t a n e i n v e r l e i b t e n Z u c k e r a r t e n (Ga- laktose, Maltose, Saccharose) wghrend der Muskelarbeig erheblich weniger zur Ausscheidung gelang~, Ms wghrend der l~uhe.

Nun hat man aber alien Grund anzunehmen, dass der phys io log i sehe Z u e k e r a b b a u zum mindesten unter gewissen Umstanden fiber die Milch- s au re verlauft. Insbesondere auch Beobaehtungen, wie diejenigen yon J. M filler am f i be r l ebenden K a t z e n h e r z e n sprechen im Sinne einer Milchsaurebildung aus zerfallendem Traubenzucker.

So erseheinen denn neue Forsehungsresultate yon P a r n a s (1915) fiber das Wesen der Muskelerholung yon besonderem Interesse. Pa rnas und

Die Kolloidchemic des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 50I

W a g n e r (1914) hatten gefunden, dass bei der anaeroben Muskelermfidung der Kohlehydratvorrat im Muskel sieh in dem Masse vermindert, als einer M i l c h s a u r e - N e u b i ] d u n g aus d e m v e r s c h w u n d e n e n Z u c k e r entsprieht. P a r n a s (1915) hat nun weiterhin an ermtideten Froschmuskeln den S a u e r s t o f f v e r b r a u c h und den M i l c h s i ~ n r e s c h w u n d wghrend der Erholungsperiode miteinander vergliehen. (Der Satlerstoffverbrauch wurde nach dem Verfahren yon B a rc ro f t - I t at d an e ermitte]t, die Milchsgure nach einer Mikromethode bestimmt, die auf dem yon mir gemeinsam mlt C h a r n a s ausgearbeifeten Aldehydverfahren basiert.) Es ergab sich dabei das bemerkenswerte Resultat, dass bei der E r h o l u n g des Muskels soviel Sa.uerstoff verbraucht wird, als zur v o l l s t i i n d i g e n V e r b r e n n u n g der v e r s c h w u n d e n e n Mi lchs i iu re naeh der Gleiehung CaH603 + 3 02 = 3 COs + 3 HeO erforder; lieh wi~re.

Nun w~re es aber sichertich eine verfehlte Vorstellung, wenn man annehmen wollte, die im Muskel w~hrend der Ti~tigkeit neugebildete Milchsi~ure mtisse unter allen Umst~nden i h r e r G e s a m t m e n g e n a c h w ~ h r e n d der E r h o l u n g s p e r i o d e i n n e r h a l b des Muske l s der V e r b r e n n u n g an- h e i m f a l l e n . Vielmehr lassen zahireiche Literaturangaben keinen Zweifel darfiber zu, dass die Milchsiiure nach angestrengter Muskelt~ttigkeit bei Menschen und Tieren teilweise in das Blur und in den t tarn fiberzugehen verm6ge (P. Sp i ro , v. F r e y , Marcuse , B e r l i n e r b l a u , Z i l esaen , W e r t h e r , Cohn- s t e i n , We tze l , C o l a s a n t i und M o s e a t e l l i , J. Mfil ler u. a. 1)). Wann und unter welchen Umsti~nden dies gesehieht, entzieht sieh vorli~ufig unserer Erkenntnis. Vielleicht spielt die S a u e r s t o f f v e r s o r g u n g der Gewebe dabei ei.ne aussehlaggebende Rolle. Zum mindesten hat man ( F e l d m a n n und Hi l l [1911]) die im Harne naeh angestrengter Arbeit ausgeschiedene Milchsgure naeh Inhalation yon reinem Sauerstoff vermindert gefunden. Nach J. H. Ryf fe l (1910) liisst sieh bereits naeh einer kurzen Periode starker Muskelanstrengung Milchsgure im Harne und dementsprechend das Auftreten derselben im Blute nachweisen. Das Plus yon Milchsiiure verschwindet innerhalb einer halben Stunde aus dem frisch ausgesehiedenen Harne; aus dem Blute verschwindet sie etwas langsamer.

Aber abgesehen davon machen die bereits erwahnten thermochemischen Untersuehungen (s. u.) es sehr wahrscheinlieh, class ein Teil der Milehsi~ure im Muskel (vielleicht tier :Hauptanteil derselben), unter normalen Verhgltnissen wi~hrend der Erholung tiberhaupt nicht oxydiert werde, vie]mehr einer Rf ick- s y n t h e s e in e ine V o r s t u f e unterliege und dass die wiihrend der Erholungs- phase sieh abspielenden oxydativen Vorggnge in erster Linie dazu dienen, diese Rfieksynthese in die Wege zu leiten. Doch davon soll erst spi~ter eingehend die Rede sein.

1) Vgl. die einschlagige Liter~tur bei O. v. F i i r t h , Ergebn. d. Physiol. 2, S. 593 (1903).


7. Wiirmebildung im ruhenden Muskel. H i l l (1911) f~nd bei Beobachtung lebender Kattbliiter in seinem Mikrokalorimeter den

Umfang der W~rmebildung bei verschiedenen Lebewesen sehrkonstant . Dieselbe betriigt bei 150 0,32 Kalorien pro ecru Tier und steigt (dem v a n ' t Hof f schen Gesetze entspreehend) bei 10 o Temperaturzunahme auf alas 21]zfaehe an. Die fiir den ruhenden Muskel ermittette W~rmeproduktion steht diesem Standardwe1~te nahe. Beim F r o s e h m u s k e l land H i l l im friihesten NIomente, wo derselbe der Untersuehung unterworfen werden konnte, eine Wgrmeproduktion yon 0,26 Kal. pro com. V e r z £r (i916) ermittelte fiir den S £ u g e t i e r m u s k e l (bei Umreclmung auf 15 ~) einen Wert yon 0,32 Kal. pro cem.

8. W~rmebildung im absterbenden Muskel.

Der Froschmuskel behalt naeh Hill (1916) bei 150 ungefahr 5 Stunden lang die o x y d a t i v e n F u n k t i o n e n des Lebens bei. Die G e g e n w a r t yon S a u e r s t off b ewirkt eine m~ch%ige Steigerung der Whrmebildung w~hrend d er ers~en Stunden nach dem Tode. Wird kein neuer 0 zugeftihrt, so nimmt die W~rmebildung in dem Masse ab, als der 0 im Muskel verbraucht wird. ,,W~hrend der langen Dauer des Uberlebens," sag~ Hill (1. c. S. 866), ,,angefangen yon der ErsehOpfung des Sauers~offes bis zum vollendeten Eintritte der Totenstarre finder ein Freiwerden yon W~rme start, das herrfihrt yon der chemischen A b s p a l t u n g der Milchsi~ure aus ihrer Muttersubstanz und yon einer A u s s e h e i d u n g yon CQ, die dadurch entsteh~, dass C02 durch die Milchsgure aus dem in den Geweben befindliehen N a t r i u m b i e a r b o n a t freigemaeht wird." Die W~rmebildung verl~uit durchaus parallel der CO 2- B i l d u n g im abs~erbenden Muskel (s. o. S. 494) und Hi]l (1. c. S. 362) bemerkt mit Reeht, dass die auffallende Ilbereinstimmung zwischen CO2-Ausschei- dung , W ~ r m e b i l d u n g und M i l e h s a u r e b i l d u n g beim Fehlen yon Sauer- stoff deutlieh auf die Tatsache hinweist, dass alle diese VorgEnge aufs engste miteinander zusammenh~ngen.

Bei der Einleitung ktinstlieher Starre erf~hrt die Warmebildung eine erhebliehe Zunahme: bei der W a r m e s t a r r e 1,4 Kal. pro Gramm Muskel, bei der Chloroformstarre 1,7 Kal. pro Gramm Muskel (Pe te rs i913).

H i l l (1. c. S. 372) iiberlegt nun in folgender Weise: Wenn wir einen Durchschnittswert yon 0,35 °/a ffir die M i l c h s E u r e b i t d u n g be i d e r S t a r r e mud einen Wert yon 1,6 Kal. pro Gramm Muskel fiir d i e W g r m e b i l d u n g be i d e r S t a r r e ausrechn'en, sehen wir, dass das Frei- werden yon 1 g Milchs~ure yon der Bildung yon 449 Kal. begleitet sein muss. Nun betr~gt die Verbrennungsw/~rme der Glykose 3732 Kak, diejenige der Milchs~ure 3658 Kal. Die Differenz 3732 - - 3658 ~- 74 Kal., d. i. also nur etwa t/6 der effektiv beobachteten W~rmetSnung yon 449. H i l l folgert nun: , ,Wenn die Wirkung der Milchsgure auf die Gewebsproteine nicht etwa yon einer bedeutenden W~rmeentwickelung begleitet wird, was a priori sehr unwahrscheinlich el~cheint, so besteht keine M6glichkeit, dass G l y k o s e d ie M u t t e r s u b s t a n z y o n M i l c h - s i~ure im Muskel sei."

Diese Sehlussfolgerung ist nieht bereehtigt. Denn Hill tibersieht dabei g~tnzlieh die Que l lungswi i rme 1), die doeh aller Wahrscheinlichkeit nach

1) Vgl. W. P a u l i , Ergebn. d. Physiol. 3 (Biochemie) 167 (1004).

Dis Kollodchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 503

bei der Siiurequellung der Muskelfibrillen im absterbenden Muskel auftreten dfirfte. E. W i e d e m a n n und Ch. L t i d e k i n g (1885) haben in eingehender Weise die WarmetSnung bei der Kolloidquellung untersucht. Sie fanden z. B., dass bei der Quellung yon Gelatine bei Zimmertemperatur etwa 6 Kalorien pro Gramm Leimsubsta.nz auftreten. Die genannten Autoren analogisierten das Verhalten quellender EiweisskSrper mit der H y d r a t a ~ i o n y o n S a l z e n , die gleichfalls mit Wgrmebildung verbunden ist. Da das Volumen eines gequollenen KSrpers stets kleiner ist als die Summe aus dem Volumen des ungequoltenen KSrpers und dem Volumen der Flfissigkeit, ist die bei der Quellung a, uftretende W~rme aueh als K o m p r e s s i o n s w g r m e gedeutet worden. Wie dem auch immer sei: Wenn 1 g Milchsgure neu auftreten sell, so bedarf es einer Muskelmasse yon ca. 800 g, um diese Menge zu produzieren. Diese Muskelmasse enth~lt etwa 60 g Eiweiss. Wenn nun diese Eiweissmenge durch die h~Ichsgure zur Quellnng gebracht ~ird, so dtirfte dabei ehle keineswegs zu vernaehl~ssigende Wgrmemenge als Quellungsw~rme in Erscheinung treten.

Wir" mfissen hier sehliesslieh der e n g e n B e z i e h u n g e n gedenken, welche dureh die Arbeiten yon P e t e r s (1913/14) hinsiehtlich der W ~ r m e - t S n u n g e n bei d e r K o n ~ r a k t i o n u n d d e r S t a r r e dargetan worden sind: Bezeichnet man mit I111 die bei vollst~ndiger E r m ti d u n g auftretende Wi~rmemenge, mit H 2 die weitere Wgrmebildung bei d a r a u f f o l g e n d e r Ch lo ro - f o r m s t a r r e , mit H a die Wi~rmebildung bei d i r e k t e r C h l o r o f o r m s t a r r e des ruhenden Muskels, mit, L t, L~, Ls die entspreehenden Mil e h s a u r e m e n g e n , so bestehen die Relationen L~ ÷ L2 = L3 und I-I 1 ÷ H~ -~ I-I s. Die Ermtidung sowie tiberhaupt jeder Zustand, der die Menge freigewordener Milchs~iure und Warme ira Muskel steigert, vermindert die Menge yon neugebildeter Milchs~iure und W~trme bei der nachfolgenden Chloroformstarre, derart, dass die schliessliche Summe konstant bleibt. Dieser Zus~mmenhang erscheint in hohem Grade geeignet, die e n g e n B e z i e h u n g e n z w i s c h e n p h y s i o - l o g i s c h e r K o n t r a k t i o n u n d S t a r r e e i n e r s e i t s , d i e j e n i g e n b e i d e r V o r g g n g e zur M i l c h s ~ i u r e b i l d u n g a n d e r e r s e i t s zu illustriereu.

9. W~rmebildung des arbeitenden Muskels. lnitiale W~rmebildung.

Versuehe yon H e i d e n h a i n einerseits, solche yon v. F r e y andererseits haben zu dem Ergebnisse geftitirt, dass die Wi~rmetSnung der Muskelkontrak- tion nur zum Teile mit der mechanischen Leist.ung unmittelbar zusammen- hi~ngel), zum Teile y o n e i n e r O x y d a t i o n s r e a k t i o n h e r r t i h r e , die y o n d e r K o n t r a k t i o n g e s o n d e r t w e r d e n kann . Diese Auffassung ist nun durch die neuen Untersuchungen yon A. V. H i l l und Verz ~r be-

1) Nach A. H e r l i t z k a (1914) geht die Verkiirzung des Muskels der W/~rmeproduktion angeblich um 0,1--0,4 Sekunden voraus.


statigt worden. Ein grosser Tell, o f t m e h r a]s die H a l i t e der W ~ r m e - t S n u n g , f~ l l t in die P e r i o d e der E r s e h l a f i u n g u n d Erho lung~) . So kann z. B. einer Arbeitsperiode yon 1 Sekunde eine 1--2 Minuten wahrende W~rmeproduktion nachfolgen. In einer S t i c k s t o f f a t m o s p h ~ r e produziert der Muskel erheblich weniger Warme und die Warmeproduktion fallt dann ganz in die Periode der Erregung hinein. Auch wenn der O-Vorrat innerhalb des Muskels dureh Ermiidung ersehSpft wird, bemerkt man eine Abnahme der W~rmetSnung wahrend der Erholungsperiode (~gl. R. H S b e r 19 3).

Die Versuche Hi l l s sind in jtingster Zeit yon W e i z s a e k e r (1915) er- g~nzt und erweitert ~vorden. Es ergab sich, dass die initiale W ~ r m e b i l d u n g bei der Kontraktion ungehindert bleibt, auch wenn die oxydativen Vorgi~nge dutch V e r g i f t u n g m i t C y a n k a l i u m ganz ausgescha]tet werden. Dabei sind aber i n i t i a l e W a r m e b i l d u n g u n d A r b e i t s l e i s t u n g t r e n n b a r e F u n k t i o n e n ; denn bei passender Anwendung yon J~thylalkohol kann der Muskel derart geschadigt werden, dass bei elektrischer Reizung jede Andeutung einer Zuckung ausbleibt, die WarmetSnung ~edoch, welche der initialen W~rme- bfldung entsprieht, erhalten bleibt.

Der U m f a n g der i n i t i a l e n W a r m e b i l d u n g wird yon Hi l l ftir 1 g neugebildeter Milchsaure, gleichgtiltig ob diese bei der Tatigkeit oder Starre (s. o. S. 502) gebildet wird, mit rund 450 Kal. bewertet.

Fragen wir uns nun zunachst : Was b e d e u t e t d iese i n i t i a l e W a r m e - b i l d u n g ? Stellt man sich auf den Boden der S a u r e q u e l l u n g s t h e o r i e , so muss man sieh sagen, dass drei Faktoren bei derselben beteiligt sein dtirften:

a) W ~ r m e t S n u n g der M i l c h s a u r e a b s p a l t u n g aus L a c t a c i d o g e n . Dieselbe wfirde (s. o. S. 502) ftir die Spaltung eines Molektils Glykose in zwei Molektile Milchsaure nur 74 Kal. ftir I g Milchsaure bedeu¢en. Da die Natur des Laktaeidogens aber unbekannt ist (mSglicherweise handel¢ es sich um eine Hexosephosphorsi~ure), ist es zur Zeit noch nieht mSglieh, die GrSsse dieser Komponenge richtig einzuschatzen.

b) W a r m e t S n u n g de r Q u e l l u n g der M u s k e l k o l l o i d e infolge Einwirkung der neugebildeten Milehsaure. Von diesem vermutlieh wichtigs¢en Faktor war bereits oben (S. 508) die Rede.

c) N e u t r a l i s a t i o n s w ~ r m e de r Mi l ehsau re . Hi l l bereehnet, dass bei Neutralisation yon 1 g Milchsaure mi~ Carbonat 86 Kal., mit Bicarbona¢. nur 26 Kal. frei werden. Es entsprieht dies nur einem geringen Bruehteile der beobaehteten W~rmetOnung yon 450 Kal. L. W a c k e r (1916) allerdings

~) Bei der Kon~raktion g l a t t e r Muske ln (Magen des Frosches) finde~ sich allerdings nach B e r n s t e i n (1914) die st~rkste W~rmebildung w/~hrend der Krezcente. Wghrend der I)ekreszente nimm~ die W/irmebildung stark ab. Der chemische Energieumsatz scheint sonach hier in den Momenten, wo die grSsste Arbeit geleistet wird, am grSssten zu sein.

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kon t rak t ion etc. 505

berechnet ffir die Neutralisation yon 1 g Milchs~ure 151 Kal., wobei er annimmt, dass ffir die Neutralisation ausser den Carbonaten aueh Dialkaliphosphate und ,,Albuminate" in Betraeht kommen. Ich habe bereits frtiher (S. 447) Gelegenheit gehabt, darzulegen, dass W a e k e r s Vorstellungen fiber das Vor- kommen und die Rolte der ,,Albuminate" im Muskel auf durehaus irrigen Voraussetzungen beruhen.

Eine derartige Deutung der initialen Wi~rmetSnung steht aueh mit den vorerwiihnten Beobaehtungen Weizs i t cke r s im Einklange, denenzufolge sie nieht nur yon o x y d a t i v e n Vorgi~ngen unabh i~ng ig , sondern auch yon der A r b e i t s l e i s t u n g trennbar ist. Wir kSnnen uns sehr wohl vorstellen, class ein ehemisehes Agens, wie der Alkohol, die feinere Struktur, welehe die Voraussetzung der Kontraktilitat bildet, zerstSrt, jedoeh gleiehzeitig weder die Abspaltung yon Milehs~ure aus Laetaeidogen, noch die Saurequetlung der MuskeleiweisskSrper, noeh endlieh die Neutralisation der Milehsi~ure hindert.

10. W~irmebildung w~ihrend der Erholungsperiode. Rolle der Milchs~iure.

F l e t c h e r und H o p k i n s haben gefunden (vgl. S. 890), dass die bei der Ermtidung auftretende Milchs£ure in einer O-Atmosphere unter W~rme- und CO~-Biidung verschwindet, um bei Ermtidung in einer N-Atmosphere wieder zum Vorschein zu kommen. Dieser Vorgang konnte 9real hin%er- einander wiederholt werden. Zum Schlusse war geradesoviel Milehs~ure vorhanden, als ob die versehiedenen Ermtidungs- und Erholungsphasen gar nieht stattgefunden h:~ttten. ,,Wahrseheinlieh wird die Milehs~ure," sagt t t S b e r (1913), ,,in ihre V o r s t u f e , aus der sie dureh Spaltung entsteht, zu- r t i e k v e r w a n d e l t , und zwar dureh K o p p e l u n g m i t e ine r n i e h t nigher d e f i n i e r b a r e n O x y d a t i o n s r e a k t i o n , zu weleher der O-Verbraueh, die CO.- und die Wi~rmeproduktion gehSren. Die Regeneration des Milehsi~ure- bildners verli~uft eben jedenfalls nieht freiwillig; die freie Energm ffir die Regeneration wird darum dutch Kuppelung mit der Oxydationsreaktion gewonnen."

Was nun den E n e r g i e v e r b r a u c h bei der Muskelerholung betriff%, geht aus den Versuchen yon P e t e r s hervor, dass beim Auftreten yon 0,35 °/o Milchsaure im Muskel etwa 1,6 Kalorien pro Gramm Muskel frei werden, d. i. e twa 450 K a l o r i e n p ro 1 g f r e i g e w o r d e n e r Milch- si~ure; und diese Quantiti~t scheint gleich zu bleiben, gleiehviel ob diese Si~ure als Resultat der Ermtidung auftritt, oder bei Wi~rme- oder Chloroform- starre.

Hi l l (1. c. S. 472) fiberlegt nun welter: Wiirde die Milchs~ure bei der Erholung vo l l s t i~ndig o x y d i e r t werden, so mtissten pro Gramm Milchsiiure 3658 Kalorien auftreten. Tatsi~ehlich tritt aber bei der Erholung nur ein Achtel der Wi~rmemenge auf, i. e. 450 Kalorien. Die W i i r m e b i l d u n g bei


de r E r h o l u n g h a t ni~mlich a n n a h e r n d d e n s e l b e n U m f a n g , wie die W i ~ r m e b i l d u n g bei de r e i g e n t ] i c h e n K o n t r a k t i o n . ,,Ieh halte dies ffir einen schlagenden Beweis ffir die Annahme," sagt Hi l l , ,,dass die M i l c h s g u r e u n t e r d e m E i n f l u s s e des 0 w i e d e r in i h r e f r i ihere Lage g e b r a e h t , abe r n i c h t s e lbs t o x y d i e r t wird. Die begleitenden Oxydationsprozesse mtissen yon einem anderen KSrper herrfihren und mfissen die freie Energie liefern, welche notwendig isf, u m den A k k u m u l a t o r f r i s c h zu lade 'n, d. h. die Milchsgure ihrer Muttersubstanz in ihrer frtiheren Stellung hoher potentieller Energie im Muskel wieder zuriickzugeben. Wenn nieht genfigend 0 ~orhanden ist, um diese R(ickverwandlung zu vollbringen, dann wh~d sieh die freigewordene Milehsaure aufstapeln und Verktirzung, Steifheit und Starre werden erfolgen . . . Der Sauers~off wird in irgend einer Reaktion verbraueht werden, wobei der moleku]are Mechanismus Oxydationen hervorbringt, um freie Energie aufzustapeln, entweder a) in der M u t t e r - s u b s t a n z der M i l e h s a u r e , oder b) in der k o l l o i d a l e n S t r u k t u r , auf welehe die Milehsi~ure einwirkt, oder c) in beiden. Der Sauerstoff wird genau so verwandt, wie bei einer D a m p f m a s c h i n e , welehe einen Dynamo dreht, um einen A k k u m u l a t o r zu laden und die Mflchsi~ure bildet einen Bestandteil des Akkumulators und nich~ der Dampfmaschine. Wenn der Akkumulator entladen wird, wird Milehsaure frei; wenn der Akkumulator neu geladen wird, wird die MflehsiAure in ihren frtiheren Zustand zurtiekversetzt."

11. Zweimaschinentheorie.

Anl~fiipfend an Hi l l s Gedankengang hat Weizs~eker (1915) der Meinung Ausdruck gegeben, d~ss die Vorstellungen, denenzufolge die Oxydationen w~hrend der Erholungsphase dazu dienen, Mi lchs~ure du rch V e r b r e n n u n g zu e n t f e r n e n , mlzul~nglich seien. Es whrde dies eine Energieverschwendung bedeuten, die mit dem Wirkungsgrade der Muskelmaschine (s. u.) vSttig unvereinbax w~re. Auch Wei 'zs~cker betont den bereits frfiher yon B e r n s t e i n (s. o. S. 499) geltend gemachten UmsSand, dass die Spaltungswi~rme Zucker-->Milehsgure nut wenige Prozente der Verbrennmlgswi~rme der letzteren betrggt und dass bei einer vollstKndigen Verbremmng der Milchsgure et, wa 95 °/o dieser Verbrennungsw~rme verloren gehen wiirden.

W e i z s g c k e r ha~ nun eine , , Z w e i m a s c h i n e n t h e o r i e " der Muskelaktion formuliert. ,,Nach dieser Theorie kann der t~tige Muskel als eine Verkoppelung zweier Maschinen aufgefasst werden. Die erste Maschine wird als die a r b e i t s l i e f e r n d e bezeiehnet und bewirkt die Um- wandlung einer nieht bekannten potentiellen Energie auf niehtoxydativem Wege in Arbeit und Wgrme. Die zweite Maschine wird als die r e s t i t u t i v e bezeichnet und bewirkt durch Aus- nfitzung der freien Energie von Oxydationen eine Wiedererg~nzung jener nieht bezeichneten potentiellen Energie der 1. Maschine. Das Tempo, in welchem Maschine I arbeitet, bestimmt - - neben anderem -- wahrscheinlich die Oxydationsgeschwindigkeit in Masehine II. Die Oxy- dationen folgen aueh zeitlich der arbeitsliefernden ~mktion naeh . . . Eine getrennte Er- forsehung de r M asehine I wird besonders durch den Befund ermSglieht, dass die i ni t ia 1 e W ~ r m e yon aussehliesslich nichtoxydativen Reaktionen h e r r f i h r t . . . "

Dass das T e m p o der Masehine I dasjenige der Masehine I I bestimmt, wird aus Versuehen fiber die Wirkung indifferenter N a r k o t i k ~ auf die Herz- und Skelettmuskulatur gefolgert: Herabsetzung der Energieleistung bei der Kontraktion (Masehine I) bedingt auch eine Herab- setzung der Oxydationen in der Restitutionsphase (Masehine II).

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Probtemen der Kontraktion etc. 507

Gegeniiber der Meinung Paulis ~) derzufolge die Erschlaffung trod zugleieh Resti- tution des Muskels durch Verbrennung der Mitehs~ure zustande kommen soll, macht Weizs/icker geltend, d~ss die Ersehlaffung in der Anoxybiose ebensogut, ja sog~r raseher erfolgt, als in der Norm ~).

12. V e r s u c h e v o n Parnas .

Die Tatsache einer Energiespeichemng w~thrend der Erholungsperiode

t r i t t auch in den neuen Untersuehungen yon P a r n a s (1916) k]ar zutage, der

den M i l c h s a u r e s c h w u n d , den O - V e r b r a u e h und die W a r m e b i l d u n g

gleichzeitig berfieksiehtigt hat . Wie schon erw~hnt, erwies sieh der O-Ver-

brauch ann~thernd ebenso gross, wie derjenige, welcher einer vo]lst~ndigen

Verbrennung der wahrend der Arbei t angeh~tfften Milchs~ure entsprieht .

P a r n a s be tont abet sehr mif Rech t (S. A. S. 15), man mfisse sich dariiber

lm klaren sefia, dass eine derartige ~quivalenz noeh nieht beweist, dass die

M i l c h s g u r e tatsgehlich ve rb rann t werde. Dieselbe O-Menge kSnnte auch

etwa zur Verbrennung einer entspreehenden K o h 1 e h y d r a t m e n g e oder einer

Z w i s e h e n s t u f e z w i s e h e n K o h l e h y d r a t u n d M i l c h s ~ u r e dienen. Zwischen O-Verbrauch und W/~rmebildung besteht nun beim ermiideten Muskel

keine derartige J~quivalenz. ,,Die ~bsolute Gr6sse der W~rmebildung," sagt P~ r n u s, ,,ist beim unermiideten Muskel so gross, wie das thermisehe Aquivalent der O-Zehrung, dagegen beim ermiideten, sieh erholenden Muskel nur etwa halb so gross 3), wie die W~rmetSnung seiner Milchsgureverbrermung . . . Der Muskel, weleher ohne Erholung Energie fl'ei gemacht hat, l~sst nur eincn Teil der Energie, welche die W~rmet6nung der oxydativen Prozesse seiner Erholung d~rstellt, ~ls W~rme frei werden . . . Das Defizit in meinen Versuehen kann nichts a~nderes bedeuten, Ms die Speicherung von E nergie in irgend einer Form und es liegt m~he, anzunehmen, dass cs dicse Energiemenge ist, welehe in den sp/£teren Kontraktionen des wieder frisehen Muskels frei wird. Die Vorggnge der Erlmlung sind die Quelle der Muskelencrgie; yon der in den Oxy- dationsreaktionen des t~tigen Muskels umgesetzten Energiemcnge wird etwa die H~lfte ~ls W/~rme frei; die ~ndere H~lfte wird zur Wiederherstellung des fr0_heren Zusta~des des Gewebes verwendet."

I n w e l e h e r F o r m s p e i e h e r t n u n d e r ~ u s k e l d ie d u t c h E r h o -

l u n g s o x y d a t i o n e n g e l i e f e r t e E n e r g i e ? Er konnte dies .dureh Bildung

yon Substanzen tun (Laetaeidogen?), deren Zerfall w~hrend der Muskel-

kont rak t ion die freie Energie der Kon t rak t ion liefert. Es kSnnte dies aber

aueh durch Jknderung der physikochemisehen S t ruktur des Muskelgewebes

geschehen, z. B. du tch V e r s c h i e b u n g e n in W a s s e r g e l O s t e r S ~ o f f e ,

durch V e r ~ t n d e r u n g e n y o n Q u e l l u n g s z u s t a n d e n , dureh Ver~tnderung

yon O b e r f l ~ c h e n usw.

1) W. P~uli, Kolloidchemie der Muskelkontra.ktion S. 18 (1912). 3) Um Missverst~ndnissen vorzubeugen, sei betont, dass Ersehlaffung und Erholung

nich~ miteinander identisch sind. Dass die Erholung oxydative Vorg~nge voraussetzt, wird, soweit ich sehe, yon Niema~qdem bezweifelt.

a) Nach Hills und Peters Berechnungen (s. o. S. 505) betr~gt fiir 1 g gebildeter Milch- sKttre die W~rmetSnung w~hrend der initialen W~irmebildung 450 Kal., w/~hrend der Erholungs- periode ebensoviel, im ganzen also 900 Kal. Es ist dies nur ein Viertel der Verbrennungsw~rme der Milchs/mre (3658 Kal.).


Welche yon diesen MSglichkeiten zuCrifft, li~sst sich zur Zeit wohl schwer- lich mit Sicherheit entscheiden. ,,Mir scheint die Vorstellung", s agte P a r n as (S. A. S. 17), ,,da.ss die Energiestoelcherung in einer W i e d e r h e r s t e l l u n g de r p h y s i k o c h e m i s c h e n S t r u k t u r des Muske l s besteht, die wahrschein- ]ichste und diese Vorste]lung s¢immt auch mit denjenigen, welche yon Magnus Bl ix und yon A. V. Hi l l fiber das Wesen der Muskelkon¢raktion entwickel~ wurden, fiberein."

13. W i r k u n g s g r a d de r Muskelmaschine.

Unter dem W i r k u n g s g r a d e einer Maschine versteht man bekanntlich das. Verh~ltnis der yon einer Maschine gelieferten nutzbaren Arbeit zu der dabei umgesetzten chemischen Energie (beide Wer¢e in Kalorien gemessen). Der Wirkungsgrad betri~gt bei gewOhntichen D a m p f m a s c h i n e n 4--15 °/o, bei B e n z i n m o t o r e n bis 25 °/o, bei D i e s e l m o t o r e n 37--41 °/ol ) . Wie verhiilt sich nun in dieser ttinsicht die M u s k e l m a s c h i n e ?

Fick (1869) hat seinerzeit fiir den Wirkungsgrad derselben ca. 30 °/o berechne~. Weitere Bestimmungen dieser Art sind yon Metzne r ausgefiihrt worden, v. F rey 3) berechnet aus denselben, dass 57 o/Q der freigewordenen Energie in Gestalt nutzbarer Arbeit auftreten kSnnen; er weist darauf hin, dass in dieser Hinsicht dem Verhalten des e r m i i d e t e n Muskels nicht ge- niigend Beachtung gesehenkt worden sei. Bei einem solchen ~iuskel sol1 die W~rmetSnung relativ klein sein bei noch erheblicher mechanischer Leistungsf~higkeit, Der ermiidete Muskel arbeitet sparsamer und muss der Wirkungsgrad in diesem Falle besonders hohe Werte erreichen.

Zahlreiehe Bestimmungen des Wirkungsgrades sind yon der Zuntzschen Sehule a), yon Dur ig und I~eaeh, sowie yon B e n e d i k t und C a t h c a r t ausgefiihrt worden. Es erga, ben sieh fiir die S t e i g a r b e i t Werte yon 31--37 %, fiir das Treten eines Zweirades hSehstens 28 °/04 ). Unter Umst~nden ergaben sich abet hShere Werte; so berechnet Z u n t z fiir Mensch und Tier be im ~ b e r g a n g e yore Gange auf h o r i z o n t a l e r B a h n zur S t e i g a r b e i t Werte, die hSher sind als 50°/o (vgI. HSber , Zeitschr. f. Elektroch. 1913). Magnus-Levy berechnet aus der Steigerung des Gasweehsels bei der Muskelarbeit einen sehr hohen Nutzeffckt (von mehr als 40 °]o) unter Beriieksiehtigung des Umstandes, dass ein Tell des Gaswechsels aui die Atmungs- and Herzarbeit entf~llt und dass ein TeiI der arbeitenden t~Iusku]atur nur zur Fixation der Gelenke Verwendung finder. Den Wirkungsgrad des W a r m b l i i t e r h e r z e n s hat (~mter Beriicksichtigung des O-Verbrauehes) Rohde (1912) auf 25~30 °/0 gesch~tzt.

Nun ist aber yon techniseher Seite her (Sehreber 1914) ktirzlieh darauf hingewiesen worden, dass in bezug auf den Wirkungsgrad ein Unterschied zwischen phys io log i seher and t e e h nis c he r Betrachtung vorliegt: Der Wirkungsgrad nach Auffassung der Ingenieure wird ---- 0, wenn die naeh aussen abgegebene Arbeit ~ 0 ist, wenn also Leerlauf eintritt. Bei den Physiologen is~ jedoeh aueh beim Leerlauf hoeh yon einem Wirkungsgrade die Rede. So bestimmte z. B. A t w a t e r die yon einer rahenden Person abgegebene Wgrmemenge QI, was also teehnisch dem Leerlaufe entsl)reehen wiirde. Dann wird die auf einem Fahrradgestell geleistete Arbeit A gemessen und gleiehzeitig die abgegebene W~rmemenge Q. Als Wirkungsgrad berech-

A nete nun A t w a t e r den Quotienten Q--Q1"

Nach Hi l l ergibt sich fiir den Wirkungsgrad der Muskelmaschine bei

1) Vgl. L a n d o i s - R o s e m a n n , Lehrb. d. Physiol. 14. Aufl. 2, 518 (1916). 3) v. F rey in ]Nagels Handb. d. Physiol. 2, 1. H~lfte, 495 (1903). a) Z u n t z , L e h m ~ n n , H a g e m a n n , K a t z e n s t e i n . • ) Vgl. L a n d o i s - R o s e m a n n 1. c.


geringer Anfangsspannung und schwacher Reizung ein Wert yon ca. 50 °/o; bet hoher Anfangsspannung und starken Reizen sinkt allerdings der Wirkungs- grad auf 25--30 °/o ab. Will man nun aber den wirklichen absoluten Nutz- effekt des Prozesses ermit.teln, so muss man, im Sinne obiger Uberlegung, beach~en, dass die Wgrmemenge, welche erst, nach Beendigung der Kontraktion produziert wird, etwa ebenso gross ist, ~ie diejenige, welche der eigentlichen Arbeitsphase angehSrt. Nur die letztere kommt aber far den absoluten Wir- kungsgrad (Nutzeffekt) in Betracht. In diesem Sinne ergibt sich bet hSherer Anfangsspannung und starkeren Reizen ein Nutzeffekt yon 50--60 °/o. Bei geringer Anfangsspannung und schwachen Reizen kann sich aber der Nutz- effekt angeblich dem maximalen Werte yon 100 °/o nahern, wobei also nahezu die ganze i r e i w e r d e n d e E n e r g i e m e n g e in potentielle mechanische Energie umgeformt werden wtirde (vgl. P i i~ter 1914).

Auch bet a n o x y b i o t i s c h e r A rb e i t , wenn der O-Verbrauch des schlagenden Froschherzens durch Cyankaliumvergiftung vollsti~ndig unterdrtickt wurde, berechnete W e i z s a c k e r (1914) einen hohen Wirkungsgrad yon 60 bis 80 °/0. (Nattirlich kann eine derartige anoxybiotische Arbeit nicht be- liebig lang fortgesetzt werden, da ja bet einer solchen die normale oxydative Beseitigung der Ermtidungsprodukte entfallt, was einen vorzeitigen Eintritt der Ermtidung bedingen muss.)

Jedenfalls ersehen wir, dass der Muskel eine g e r a d e z u idea le Ma- sch ine darstellt, welche in ihren Leistungen auch die vollkommensten tectmischen Motoren bet weitem fibertrifft. Es ergeben sich daraus fiir die Auffassung des Kontraktionsvorganges wichtige Schlussfolgerungen: S c h r e b e r (1914) schliesst, die W a r m e e n e r g i e kSnne nicht die Zwischenenergieform far die Muskelarbeit seth, und ebensowenig die Obe r f l i i chenene rg i e ; denn es wiire unmSglich, auf Grund dieser Energieformen einen Wirkungsgrad yon 60 °/o zu berechnen. Ffir plausibler halt S c h r e b e r yon technisch-energetischen Gesichtspunkten aus die Q u e l l u n g s h y p o t h e s e . D u r c h Que l lungs - ene rg ie kSnnen D r u c k d i f f e r e n z e n e n t s t e h e n , we lche die K o n s t r u k - t ion e ine r Masch ine yon d e r a r t i g h o h e m W i r k u n g s g r a d e zum m i n d e s t e n t h e o r e t i s c h mSgl ich e r s c h e i n e n lassen.

In diesem Zusammenhange ware auch noch zu beachten, dass nach den Untersuchungen yon J. R. X a t z 1) die f re ie E n e r g i e der Q u e l h n g ih re r W a r m e t S n u n g g l e i c h z u s e t z e n ist. K a t z hat gezeigt, dass die Quellung. in bezug auf Wi~rmetSnung, Dampfdruck und Volumskontraktion Mischungsvorgi~ngen durchaus vergleichbar erscheint (z. B. der Mischung yon Wasser mit Schwefelsgure, Phosphorsi~ure oder Glyzerin). Nun hat aber N e r n s t gezeigt, dass ftir i dea le v e r d i i n n t e LSsungen die der Verdiinnung

1) j . R. K a t z , Koninkl. Akad. yon Wetenseh. Amsterdam 1911, S. 959; zit;. nach H S b e r , Physik. Chemie der Zellc und Gcweb*. IV. Aufl. S. 761 (1914).


entsprechende WgrmetSnung g]eich Null ist. Umgekehrt aber muss f~r idea l k o n z e n t r i e r t e L S s u n g e n (und dieser Fall gilt fiir Q u e l l u n g s - v o r g a n g e ebensogut wie etwa ffir eine Mischung yon konzentrierter Sehwefel- sgure mit wenig Wasser) die V e r d f i n n u n g s w a r m e der m a x i m a l e n A r b e i t des V e r d t i n n u n g s v o r g a n g e s g l e i ch se in (vgl. H S b e r 1914 1. e. S. 76t).

Eine Z u s a m m e n f a s s u n g jener V o r s t e l l u n g e n , die sich ffir uns auf Grund des gesamten vorliegenden Materiales far die thermo-dYnamisch- energetisehen Vorgange innerhalb des Muskels ergeben, finder sich im XXIV. Abschnitte.

XVIII. Elektroehemisehes.

1. Aktionsstrom und Demarkationsstrom.

Bekanntlich treten bei der Kontraktio~ , , A k t i o n s s t r S m e " auf, und zwar verhttlt sioh die erregte Stelle des Muskels dem ruhenden Teile gegeniiber negativ.

Verbindet man ferner an einem Muskel elne v e r l e t z t e Stelle mit einer intakten 8telle, so verhiilt sieh die Schnittfliiche dem unverletzten Muskel gegenfiber negativ. So kommt der R u h e s t r o m ( H e r m a n n s D e m a r k a - t i o n s s t r o m) zustande.

B i e d e r m a n n (1880) hat gefunden, dass, wenn man eine Stelle eines unverletzten Frosehmnskels mit der LSsung eines K a l i u m s a l z e s in Beriih- rung bringt, ein Ruhestrom yon derselben Riehtung entsteht, wie bei einer Verletzung. H 5 b e r fund weite~hin, dass atle S al z e, welehe einen Ruhestrom erzeugen (welche also die bertihrte Muskelpartie negativ machen), die Erreg- barkeit raseh aufheben. Derartige Einwlrkungen sind im allgemeinen fever- sibler Natur.

Beim Coffe in , welches, wie wir frtiher gehSrt haben, die Muskeleiweiss- kUrper zur Gerinnung bringt nnd gleiehzeitig die Siiurebildung im Muskel auslSst, hat He nz e (1902) im 8 t r aubschen Institute den lgachweis gefiihrt, dass es DemarkationsstrSme auslSst, die urn so raseher zum Maximum ansteigen, je konzentrierter die CoffeinlSsung ist.

Zusammenfassend sagt T i g e r s t e d t , dass im Muskel (wie im Nerven) eine erregte oder eine in irgend einer Weise beschgdigte Stelle sich negativ elektrisch gegentiber jeder anderen 8telle verhiilt, die gleichzeitig in Ruhe bzw. in unerregtem Zustande sieh befindet (vgl. B e c h h o l d t 1912, S. 270).

Da sowohl Erregung ats auch Sch~digung des Muske]s mit einer lokalel) A n h g u f u n g y on M i l c h s g u r e Hand in Hand geht, liegt es sicherlich nahe, eine derartige S~uerung mit dem Auftreten der MuskelstrSme in Zusammen- hang zu bringen.

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc, 511

2. Einfache Siiure-Diffusionspotentiale.

Pau l i (1912)1) hat sich nun die Frage vorgelegt, ob das Auftreten yon Milehsi~ure im Muskel die Ursache ftir eine gentigend grosse elektromotorische Kraft bilde, um die AktionsstrSme darauf zurtiekftihren zu k5nnen.

Bekanntlich tritt an der Grenze zwischen Wasser und einer Elektrolyt- 15sung ein D i f f u s i o n s p o t e n t i a l auf. Derartige Diffusionspotentiale kommen durch die ung le i che W a n d e r u n g s g e s c h w i n d i g k e i t der I o n e n zustande: Bei der Diffusion eilt das beweglichere Ion dem anderen voraus und so kommt es, dass das benaehbarte Medium, in welches hinein die Dif- fusion erfolgt, die Ladung des schneller wandernden Ions, die Elektrolyt- 15sung jedoch die Ladung des zurtiekbleibenden Ions annimmt. ,,So]ehe Diffusionspotentiale," sagt Pau l i (1. c. S. 3), ,,sind in der Regel sehr schwach und nur wo grosse Unterschiecte in der Ionenbewegliehkeit vorhanden slnd, kSnnen sie hShere Werte erreiehen. Am sti~rksten sind die Diffusionspotentiale mit Si~uren a]s Elektrolyt. Das positive W a s s e r s t o f f i o n der S~uren hat die h6chste bekannte Wanderungsgesehwindigkeit 318, w~hrend die der negativen Si~ureionen zwisehen 80 und 60 sehwankt; und so lag nichts nigher als den Aktionsstrom und ebenso den Demarkationsstrom auf eine Saurekette zuriiekzufiihren. Die 1]bereinstimmung ist vor allem in bezug auf die Stromrichtung eine eklatante; degm da das positive H-Ion so viel raseher wandert als da, s Si~ureion, so musste die Stelle der S~urebildung gegen andere Teile des Muskels stets negativ sein, was aueh tats~tchlich genau zutrifft. Eine ni~here Untersuchung zeigte jedoch, dass die yon einfaehen Siturekon- zentrationsketten gewonnenen etektromotorischen Kriifte noeh immer weit unter den am IVIuskel gewonnenen zuriiekbleiben."

3. Paulis Theorie der Muskelstriime.

Nun hat aber P a uli weiterhin die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Si iureeiweiss in Betracht gezogen. Man muss sich vorstellen, dass viele S a u r e m o l e k f i l e an ein Eiweissmolekiit gebunden werden. So entsteht ein ~delwertiges positives Eiweission, zu dem zah]reiche negative Si~ureionen hinzugehSren. Nun haben wir aber sehon frtiher gehSrt (S. 396 frO, dass Eiweissionen fiberdies enorm hy d r a t is ie r t, d. h. mit zahlreiehen Wasser- molekiilen beladen sind. Wir werden also ohne weiteres verstehen, dass ein S~tureeiweiss, neben r e l a t i v leicht wandernden negativen S~tureionen, sehr grosse und nur schwer bewegliche positive Proteinionen enthalt. Versetzen wir z. B. Albumin mit Salzsi~ure, so wandert das pos i t i ve H - I o n der freien Salzstiure 5mal schneller als das n e g a t i v e Chlor ion , dieses abet (nach

1) W. P~ul i , Kolloidchemie der Muskelkontraktion, Dresden und Leipzig, Th. Stein- kopf 1912.


I-Iardys Schatzungen) wiederum etwa 5mal sehneller als das pos i t ive A l b u m i n i o n .

Lassen wir also ein derartiges Saureprotein an Wasser grenzen, so eflt das negative Chlorion voraus und erteilt dem Wasser eine negative Ladung. Lassen wir Wasser an Salzsaure grenzen, so eilt das H-Ion voraus und erteilt dem Wasser eine positive Ladung. Kombinieren wir Saureprotein/Wasser/ Salzs~ure zu einer Kette, so wird die elektromotorische Kraft be.deu~end grSsser sein, als bei einer einfachen Siiurekette:

+ ÷ -- + - + S~ureprotein + Wasser + H

> ~ - - ~ >~ -> Sa.lzs~ure

+ : ++I- CI ÷

,,Die Vers~rkung der elek~romotorischen Kraft einer einfachen Saure- kette dutch Kombina~ion mit Saureeiweiss kann mehrere hundert Prozente betragen und entspricht unter den im Organismus mSglichen Verhaltnissen den Kraften der Aktions- und DemarkationsstrSme" (Paul i , 1. e. S. 6).

Nun mfisste freilieh eine Kette S~ureprotein / S~ure / S~u~eprotein bei vollstandig symmetr~scher Anordnung an den Enden natfirlich die Potential- differenz Null ergeben. ,,Das VerhMtnis wlrd sofort anders sagt Pau l i (1. c. S. 7), ,,sobald die Kette sich aus

Saureeiweiss / Saure / Saureeiweiss -~ Neutralsalz zusammensetzt. In einer Reihe yon Untersuchungen haben wir fiber jeden Zweifel siehergestellt, dass Saureeiweiss dureh die Kombination mit relativ kleinen Konzentrationen yon N e u t r a l s a t z sofort votlstandig en t - i o n i s i e r t wird. Die elektrische Ladung wird aufgehoben, Reibung und Quellung sinken ab, usw . . . . . Wir dfirfen den Schluss ziehen, dass dureh Kombination yon Saureeiweiss mit Neutralsalz jede Wirkung der Protein- ionen verniehtet wird und das lehrt auch unser elektromotoriseher Versuch. Sobald wir in der symmetrischen, im Sehliessungskreis stromlosen Kette

I I I I I I Saureprotein / Saure / Saurepro~ein bel I oder III Neutralsalz zusetzen, so wird die ursprfingliehe elektromotorisehe Kraft restituiert . . Aus den bisherigen Ausffihrungen tritt das Bfld yon selbst hervor, das wir uns yon dem Zustandekommen der elektromotor£sehen Krafte im tatigen Muskel maehen kSnnen. Es ware dann das S~ureeiweiss der Muske l f ib r i l l e , die Saure- schicht dem S a r k o p l a s m a und die Gewebs f l f i s s igke i t der Kombination yon Saureeiweiss und Neutr~lsalz analog. In dieser Zusammenstellung ist die stillsehweigende Annahme enthalten, dass die Fibrille ein salzionenarmes Eiweiss enthalt" . . . Pau l i weist diesbezfiglieh au~ den Umstand hin, dass die molekulare Konzentration der Salze innerhalb des Muskels etwa 6real geringer sei als diejenige des Serums und class (nach J. Loeb) das Vor- kommen freier Ionen innerhatb des Zellplasmas fiberhaupt nicht wahrseheinlich


ist, insoferne die anorganisehen Zellbestandteile yon den Kolloiden organisch gebunden sein dfirften.

Die e lek t r imchen Organe gewismer Fisehe sind bekanntlieh umge- wandelte 2~{uskelze]len, die naeh den Untersuehungen yon J. B e r n s t e i n und A. v. T s e h e r m a k some denjenigen yon S. G a r t e n als hintereinander- geschaltete Konzentrationsketten gedeutet werden mfismen. Es ist P a u l i gelungen, mit seinen Eiweisssi~ureketten eine derartige Hintereinanderschaltung ohne metallische Leiter vorzunehmen und die hohe elektromotorische Kraft der SeMage der elektrischen Fische plausibel zu maehen.

In bezug auf die alte Streitfrage zwisehen A l t e r a t i o n s - und Pr~exi - s t e n z t h e o r i e steht P a u l i durchaus auf dem Boden der ersteren, indem er eben annimmt, dams die Aktions- und DemarkationsstrSme erst dadureh zustande kommen, dams die Milchsgure, die sieh im Sarkoplasma entwiekelt, mit den Fibrillen in Bertthrung tritt. Mit dem Nachweise S. G a r t e n s , dams zur Ausbildung der Potentialdifferenz eine mesmbare Latenzzeit erforderlich sei, halt er die Prgexistenztheorie ftir definitiv abgetan 1).

4. Theorie der Phasengrenzkr~ifte. Anschliessend an die Beobaehtungen yon M. Cremer , denenzufolge

ein Elektrolyt an der Grenze zweier L5sungsmittel, in denen seine Ionen mit sehr verschiedenen Geschwindigkeiten wandern, die Entstehung betrgeht- licher elektromotorischer Krgfte auszulSsen verm6ge, haben F. t t a b e r und Z. K l e m e n s c e w i c z eine Theorie der MuskelstrSme auf derartige , ,Phasen- grenzkri~f te" basiert. Dabei soll die an der Grenze yon Fibrille und Sarko- plasma auftretende Koh lens i iu re die Ursaehe der elektromotorischen Kraft sein. ,,Selbst wenn man die Kohlensaure dureh Milehs~iure ermetzt", magt Pau l i (1. e. S. 10), ,,ist die Ansehauung yon F. t I a b e r und Z. Klemenmie- wiez ohne Berfieksiehtigung der Rolle der EiweisskSrper lfieht durehfiihrbar. Zweifellos lamsen sieh hier Beziehungen zu unserer Auffasmung herstellen; aber dennoeh bleibt ein prinzipieller Untersehied bemtehen. Naeh der Lehre dieser Forseher muss es geniigen, wenn der Fibrilleninhalt neutral bleibt; wit haben uns jedoeh dutch direkte Versuehe tiberzeugt, dass die nStige Po- tentialdifferenz nur dureh eine aktive Mitbeteiligung yon S~iureeiweiss zu gewinnen ist."

XIX. Chemie der Ermiidung. Ein Uberblick tiber den grossen Komplex der Ermt~dungserseheinungen

wird durch eine wertvolle neue, das gauze vorliegende Material erschSpfende Monographie A. Dur igs (1916) wesentlieh erleiehtert.

1) Gegeniiber der Anschauung P a u l i s , derzufolge die elektrischen Erscheinungen des Muskels auf M i l c h s ~ u r e b i l d u n g zuriickzufiihren w~ren, macht V e r z a r Bedenken geltend. Vgl. Ergebn. d. Physiol. 15, 93 u. 99 Anm.

Asher-Spizo , E~gebnisse der Physiologic. XVII. Jahrgang. 33

514 O t t o v o n l ~ i i r t h ,

,,Die Ermtidung", sagt D u r i g , ,,ist der Ausdruck eines Missverhi~lt- nisses zwischen Assimilation und Dissimilation. Hierbei kommt einerseits in Frage der Verbrauch energieliefernden M a t e r i a l s , der nicht durch entsprechenden Ersatz kompensiert wird und andererseits die BiIdung yon sch~id- lichen Substanzen, die dem Dissimilationsprozess entstammen, aber nicht rasch weggeschafft werden, also das Auftreten sog. , E r m i i d u n g s s t o f f e ' . "

Wir gelangen so dazu, der , , E r m f i d u n g " im engeren Sinne den Begriff der ,,E r s c h 5 p f u ng" gegenfiberzustellen.

1. Ermiidungsstoffe.

a) Mi lchs~ure . Unter den ,,Ermfidungsstoffen" beansprucht zweifellos die Milchsaure den ersten Rang. Von der Anhaufung der Milchs~ure im t~itigen Muske l war schon frfiher (S. 390) ausffihrlich die Rede, ebenso wie auch yon der miiehtigen Beeinflussung, welche die Muskelkolloide dureh dieselbe erfahren (S. 895). Wir haben ferner gehSrt, dass die neugebildete Mflehsiiure teilweise aus dem ermiideten Muskel in das B lu r ~nd yon da aus in den H a r n fibertreten kann und haben versucht, uns fiber die Bedingungen klar zu werden, unter welchen die Milchs~ure im Muskel selbst entweder der V e r b r e n n u n g anheimfiillt oder aber eine R e g e n e r a t io n zu ether Vorstufe derselben erfi~hrt (s. 508--508).

b) P h o s p h o r s a u r e . Die Lehre E m b d e n s (vgl. S. 398), derzufolge ether t t e x o s e p h o s p h o r s a u r e die Rolle eines Lactaeidogens zufiillt, weist neben der Milchs~iure auch der Phosphorsiture eine wichtige Rolle unter den Ermiidungsstoffen zu. Leider ist die Frage noch nicht genfigerid gekl~irt und das vorliegende experimentelle und analytische Material noch nieht ausreiehend, u m in bezug auf diesen wichtigen Gegenstand zu einem abschliessenden Urteile gelangen zu kSnnen.

c) K o h l e n s a u r e . Man hat friiher vielfach auch der Kohlens~iure die Rolle eines wichtigen Ermiidungsstoffes zuschieben wollen. ,,Es kann als vollkommen siehergestellt gelten," sagt D u r i g (t. c. S. 16), ,,dass die Kohlen- s~iure, die bet tier Arbeit gebitdet wi~d, hierbei nicht als wesentlieher Faktor in Betracht kommt; denn die Kohlens~iurespannungen, die im Blute auftreten mtissten, um eine Herabsetzung der Leistfmg auszulSsen, sind so hohe, class unter gewShnlichen Bedingungen yon einem l~ihmenden Einflusse der Kohlen- s~iure nicht die Rede sein kanu. Auch zeigt sieh, dass die Extrakte ermfideter Muskeln, die gar keinen wesentIichen Gehalt an Kohlensiiure aufweisen, anderen Muskeln zugeftigt, bet diesen Ermfidung auszulSsen vermSgen."

d) K a l i u m s a l z e . Manehe Autoren halten die Rolle der Kaliumsalze bet den Ermiidungserscheinungen ffir bedeutungsvoll. Dass den Kalium- salzen des Muskels bet dem Erscheinungskomplexe der Kontraktions- und Ermfidungsphiinomene eine grosse Bedeutung zukomme, soll sicherlich nicht


geleugnet werden und ist an sich wahrscheinlich. Leider wissen wir aber nur wenig Positives fiber diesen Gegenstand. Von Beobaehtungen Mac C a l l u m s (1911) fiber die Verschiebung yon Kaliumsalzen innerhatb der kon~raktilen Muskelelemente und deren Deutung soll noeh sparer die Rede sein. Naeh J. R a n k e (t863) sowie F. S. Lee (1907) bewirkt s a u r e s K a l i u m p h o s p h a t (KH2PO4) in geringer Konzentration oder bei m~ssiger Konzentrution und nur kurzdauernder Einwirkung eine Steigerung der Reizbarkeit und Arbeits- fiihigkeit des Muskels; st~irkere Konzentration bzw. protrahierte Einwirkung hat den entgegengesetzten Effekt. Wieviel davon auf Rechnung der Wh'kung des Kaliumions, wieviel auf Rechnung der Siiurewirkung des sauer reagierenden Salzes zu setzen ist, erseheint nieht ausreiehend klargestellt. Von der sehr bedeutungsvollen Beeinflussung des os m o t i s c h e n V e r h a l t e n s der Muske l - k o l l o i d e durch Kaliumsalze war sehon frfiher (S. 428) ausfiihrlieh die Rede. Nach B u r r i d g e (1910) bewirken Kaliumsalze in hSheren Konzentrationen (KC1 1,5--5,0 °/o ) Kontraktion und Tetanus; in niederen Konzentra~ionen ~iussern sie eine e r m fi d e n d e Wirkung. Bei Perfusionsversuehen tetanisierter Muskeln nimmt die Menge des Kalinms in der Perfusionsflfissigkeit zu. Bur - r i dge deutet dies in dem Sinne, dass die neugebitdete Milchs~iure das K a l i u m aus k o l l o i d e n B i n d u n g e n verdr~inge u n d in F r e i h e i t se tze , derart, dass Kaliumsalze in das zirkulierende Blut fibertreten. Die aus dem ermiideten Blute stammenden, mit, dem Blute zirkulierenden Kaliumverbin- dungen sollen angeblich bei den Erscheinungen a l l g e m e i n e r E r m i i d u n g eine wichtige Rolle spielen. Vielleieht erkl~irt sich daraus auch die bekannte Beobaehtung Mossos , derzufolge das Blur ermfideter Tiere, anderen Tieren infundiert, ermfidend wirken soll.

e) S t i e k s t o f f h a l t i g e E x t r a k t i v s t o f f e l ) . Unter den N-haltigen Extraktivstoffen des Muskels hat vor atlem das K r e a t i n yon altersher als Ermfidungsstoff gegolten. Zwar haben G r a h a m - B r o w n und C a t h e a r t (1900) in ermfideten Muskeln eine geringe Kreatin-Kreatininzunahme beobaehtet und hat P e k e l h a r i n g gefunden, dass im Tonus befindliehe Muskeln etwas mehr Kreatin zu bilden vermSgen; doch handelt es sich dabei um recht geringe Verschiebungen. Auch hat neuerdings S c a f f i d i ~) eine derartige Versehiebung beim Vergleiche normaler und ermfideter Muskeln ganz vermisst.

Was die P u r i n k S r p e r betrifft, geht die Muskelarbeit unter Umst~nden mit einer vermehrten Ausscheidung der Harnsaure und der Purine einher. Naeh B u r i a n (1905) so]l die Muskelzelle bestandig Hypoxanthin bflden, das im Ruhezustande zu ttarns~ure weiter oxydiert wird, beim Tetanus dagegen grSsstenteils unverandert ins Blur gelangt. Nach S c a f f i d i a) sinkt der Gehalt ermfideter Muskeln an Purinbasen um 9~17 °/o. Doch bedtirfen

1) Vgl. die Literatur bei O.v. F t i t t h, Probleme der physiol, u. pathol. Chemie. 1, 159 (1912). 2) S c a f f i d i , Biochem. Zeitschr. 50, 402 (1913). a) S c a f f i d i , Biochem. Zeitschr. 30, 473 (1911).

33*

516 Ot to yon F i i r th ,

alle diese Verhattnisse, ebenso wie auch das Verhalten des I n o s i n s und der I n o s i n s i~ u r e i m Muskel dringend weiterer Untersuchungen.

~dan konnte auch daran denken, dass andere wichtige Extraktivstoffe, wie das K a r n o s i n und das K a r n i t i n , die Bedeutung yon Ermtidungsstoffen besitzen. Doeh ergaben Untersuchungen, die ich gemeinsam mit K a r] S ch w a r z fiber die S t ic ks t o f i v e r t ell u ng in den Extrakten der normalen und ermtideten Extremit~itenmuskulatur eines tIundes ausgeffihrt babe (Biochem. Zeitschr. 30, 4t3 [1911]) keinerlei Anhaltspunkte ftir die Annahme irgendweleher weitgehender Verschiebung in den N-haltigen Extraktivstoffen bei der Er- mfidung.

2. Kenotoxine.

Ein neuer Forsehungsweg sehien in der Bioehemie der Ermiidung angebahnt zu sein, als dutch W eie h ha r d t arts ermtideten Muskelu ein T o xi n hergestellt worden war, welches angeblieh Ermfidtmgserseheinungen auszul6sen befghigt sein sollte. Weiehhardt(1912) glaubt dutch seine Untersuehungen bewiesen zu h~ben, dass nieht einfaehe Stoffe (wie Milehs~ure und Extraktiv- stoffe) als Ermiidtmgsstoffe zu gelten haben, vielmehr soll es sieh mn hoehmolekulare Stoffe ( , ,Kenotoxine") yon Toxineharakter handeln. Meersehweinehen wurden dutch Rtiekw~rts- ziehen bis zur vSlligen ErsehSpfung sowie dureh Tetanisieren im luftverdfinn~en Raume maximal ermiidet. Aus dem Presssafte der Muskeln derartiger Tiere wurden nun hochmolekulare Stoffe bereitet, die anderen Tieren injizier~, Erseheinungen (TemperaturabfaU, Atemverlangsamung, Saporu. dgl.) herbeifiihrten, welehe W e i e h h ~ r d t als Ermtidungserseheinungen deutet. Dureh Chemikalien versehiedenster Art konnten ~hnlich wirksame Stoffe aueh aus Eiweiss in v i t r o hergestellt werden. (Einwirkung yon Amalgamen, sehweflig- und salpetrigsaurem Natron, kol- loidalem Platin und elektrolytiseh entwiekeltem Wasserstoff auf Muskelplasma und andere Eiweissl6sungen.) Auf immunisatorisehem Wege konnte ein ,,An t ike no tox in" erzeug~ werden, welches Tiere angeblieh gegen die Ermtidungsstoffe sehiitzen und zu erh5hten Muskelleistungen befghigen solt. ,,Es ist nunmehr dureh~us siehergestellt," meint W e i c h h a r d t , ,,dass die Er- miidnngsstoffe (Kenotoxine) der Beeinflussung im Sinne einer Entgiftung zuggnglieh sind. Die Wiehtigkeit der Kenotoxine in bezug auf aktives ImmunisierungsvermSgen, das eine Leistungssteigertmg naeh den versehiedensten Riehtungen erm6glieht, wurde experimentell bewiesen."

Demgegeniiber m5chte ich mit aUem Nachdrucke betonen, dass die Befunde Weieh- ha rd t s vielf~eh einer abweichenden Deutung zug~nglieh sind und keineswegs iiberzeugend wirken, und dass ein absehliessendes Urteil im positiven Sinne fiber dieselben keinesfalls gefi~llt werden kann. ,,SowoM in den Kreisen der Riochemiker wie der Physiologen," sagt Dur ig (1. e. S. 30), ,,vermoehte die Lehre W e i c h h ~ r d t s bisher nichg festen Fuss zu fassen und es besteht wohl allenthalben noeh eine gewisse Reserve den Befunden gegentiber. Wean es einem Zweifel wohl nicht zu unterliegen vermag, dass das Kenotoxin Erscheinungen ausl5st, die den Ermii- dungserseheinungen in mancher Hinsicht ~hnlich sind und wenn auch die MSglichkeit der Wirkung des Antikenotoxins im KSrper auf die Ermiidung teilweise einger~umt werden kann, so kaml es doeh als ziemlieh sieher eraehtet werden, dass das Kenotoxin das Wesen der bei der normalen Ermiidung in Betracht kommenden Ermiidungsstoffe nicht e r s c h S p f t . . . Es diirfte derzeit nieht miiglich sein, ein entscheidendes Urteil in der Kenotoxinfrage zu f~llen, da eine systematisehe Nachprtifung der Frage nieht erfolgt ist oder immer dann, wenn eine solche in Angriff genommen wurde, zu keiner Best~tigung der Befande geftihrt hat, die das Kenotoxin als den wesentlichen bei der Ermiidung in Frage kommenden Stoff ansprechen liessen. Es daft nieht iibersehen werden, dass sich die fiir die Kenotoxinwirkung als eharakteristisch angegebenen ]~rseheinungen nicht mit denjenigen decken, die wir bei normaler, selbst weitgehender Ermadung zu sehen gewohnt sind."

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den P r o b l e m e n der K o n t r a k t i o n etc. 517

3. Begleiterscheinungen der Ermiidung.

Wir ersehen aus dem Mitgeteflten, dass wir bisher einen einzigen, seiner Natur und seiner Wirkung nach vS1]ig siehergestellten ,,Ermiidungsstoff" kennen, namlich die Milchsi~ure. Es wird nunmehr unsere Aufgabe sein, eine Anzahl der wiehtigsten in bezug auf die Erseheinungen der Ermtidung sichergestellten Tatsaehen Revue passieren zu lassen und uns dabei die Frage vorzulegen, ob und imvieweit sie dutch die Anhaufung der Milchsaure innerhalb des ermiideten Muskels ausreichend erklart werden kOnnen.

a) E r h o l u n g bei D u r c h s p t i l u n g m i t K o c h s a l z l S s u n g u. dgl. Bereits R a n k e (1863) hat die Tatsaehe sichergestel!t, dass der bis zur Er- schSpfung tetanisierte Muskel sicil unter Umstanden erholt, wenn er mit physiologiseher KoehsalzlSsung durehspti]t wird 1). Es erk]art sieh dies in ungezwungener Weise aus einer Beseitigung der im Muskel angehauften Milch- siiure. D u r i g (1. e. S. 18) halt es, mit Rticksieht auf den Umstand, dass allem Anscheine nach immerhin ein Tell d er Ermtidungsstoffe i m M us k el f i x i e r t ist, ffir zweifelhaft, ob die Milehsaure als Ermtidungsstoff eine so wesentliehe Rolle spiele, wie man dies ganz allgemein a nzunehmen gewohnt ist. Ich roseate abet in dieser Hinsieht daran erinnern, dass zweifellos zum mindesten ein Teil der im Muskel neugebildeten Milehsaure an die E i w e i s s k S r p e r v e r a n k e r t i s t , derart, dass M o n d s e h e i n (1912) bei seinen unter meiner Leitung ausgeftihrten Versuehen (vgl. S. a86) beim Auskoagulieren des Mnskels immer etwa ein Drittel der Milehsam'e in fester Eiweissbindung im Koagulum vorfand.

b) E r h o l u n g bei D u r e h s p t i l u n g m i t s e h w a e h a l k a l i s c h e n L S s u n g e n . Die Kenntnis der erholungsfSrdernden Wirkung bei Durch- sptilung ermfideter /vIuskeln mit sehwaeh alkalisehen LSsungen (NaHCOa) verdanken wit gleiehfatls R a n k e (1868); dergleiehen Beobaehtungen si'nd sparer vielfach wiederholt worden. So land u. a. F. N. Be rg (1911), da.ss, wenn der ermfidete Frosehmuskel in G o t h l i n s e h e S e r u m s a l z l S s u n g eingebracht wird, eine bedeutende Restitution der Arbeitsfahigkeit erzielt werden kann, was auf den hohen Bicarbonatgehalt der LSsung (0,1 °/o NaHCOa) bezogen worden ist. Offenbar handelt es sieh dabei um eine N e u t r a l i s a t i o n der im Muskel angeha~fften Milehsaure.

e) E r h o l u n g bei D u r c h s p t i l u n g m i t s a u e r s t o f f h a l t i g e r K o e h - sa lz l t i sung. V e r w o r n hat gezeigt, dass bei einem dureh Krampfe ermiideten Stryehninfrosehe, bei dem Durehleitung s a u e r s t o f f f r e i e r Koch- salzl6sung keine Erholung mehr herbeiffihrt, eine solehe noeh immer dutch s a u e r s t o f f h a l t i g e KoehsalzlSsung erzielt werden kamt. Es liegt dabel zum mindesten sehr nahe, an e ine o x y d a t i v e B e s e i t i g u n g de r Mi lch-

1) R h y t h m i s c h gereizte, du rchb lu te t e F roschmuske ln lassen bei e inem gewissen Reiz in te r - valle i iberhaupt keine ]~rmtidungserscheinungen e rkennen (T a s k i n e n , G i l d e m e i s t e r).


si~ure zu denken, wie sie ja durch die Versuche yon F l e t c h e r und H o p k i n s sowie yon W i n t e r s t e i n sichergestellt worden ist, - - es mSge sich nun dabei ura eine Verbrennung der Milchsaure oder aber um eine Restit.ution der Milch- s~urevorvtufe unter Mitwirkung oxydativer Reaktionen handeln.

d) A n h g u f u n g l e i c h t o x y d a b l e r Z w i v c h e n p r o d u k t e bei der E r m i i d u n g . D u r i g (1. c. S. 17) meint, es sei nieht die Si~uerung allein, welche die Ermtidung bedingt, sondern auch die Bildung reduzierender und l e i c h t o x y d a b l e r Z w i s c h e n p r o d u k t e , die giftig und schiidigend auf das Protoplasma wirken und verhindern, dass das in diesem enthaltene oxydabte Material zur Oxydation gelange. ,,In geringer Menge," sagt D u r i g (1. c. S. 17), ,,dfirften diese Stoffe, wie alle Gifte, zuerst a n r e g e n d u n d r e i z e n d wirken. Sic kSnnen als die Ursache dafiir angesehen werden, dass im Beginne verschiedenster Ti~tigkeit vorervt ein Anwachsen der Leistungen beobachtet wird, wie vie auch als weventliche Ursache der S t e i g e r u n g de r Herz- u n d A t e m t g t i g k e i t bei der A r b e i t in Betracht kommen. Diese Stoffe sind darum jedenfalls als leicht oxydabel zu bezeichnen, well vie nach Beendigung der Arbeit rasch verbrannt werden. Wi~hrend bei vchwerer Arbeit und beim Fortschreiten der Ermtidung der r e s p i r a t o r i s c h e Q u o t i e n t ansteigt, sinkt dieser auf Werte ab, die unter denen der Fettverbrennung liegen, wenn die Arbeit beendet ist und Erholung eintritt. Dies ist ein Zeichen daftir, dass nun Stoffe, die vorher nicht fertig oxydiert werden konnten, nun zur Ver- brennung gelangen. Dementsprechend ist auch der U m s a t z in, der Zeit nach einer Muskelleistung e r h 5 h t . . . "

Wir haben friiher (XVII. Abschnitt) ausftihrlich erOrtert, wie sich auf Grund der neuesten thermodynamischen Untersuchungen die energetische Auffassung der Muskelerholung gestaltet und welche bedeutungsvolle Rolle der M i l c h s a u r e dabei zufallt. Zwe i fe l lo s i s t die M i l c h s a u r e se lbs t e in i m Muske l a u f t r e t e n d e s l e i e h t o x y d a b l e s Z w i s c h e n p r o d u k t . (Es sei nur daran erinnert, mit welcher Leichtigkeit sieh z. B. Oxydation derselben mit Permanganat in saurer LSsung vollzieh~.) Auch hat Lee (1907), der die ermfidende bzw. erregende Wirkung der Milchsi~ure auf Muskeln studiert hat 1), festgestellt, dass nut ein Tell derselben der Saurewirkung alv solcher zuzuschreiben sei; denn auch n e u t r a l e L S s u n g e n m i l c h s a u r e r Salze (Na-, K-, Ntta-Laetat) haben angebhch i~hnliche Wirkungen. Jeden- falls scheint es' mir vorderhand noeh nicht mSglich zu sein, mit Sicherheit auseinander zu halten, wieviel yon den in ]~ede vtehenden Erscheinungen der M i l c h s g u r e se lbs t , wieviel aber a n d e r e n l e i c h t o x y d a b l e n Zwischen - p r o d u k t e n des S t o f f w e c h s e l s zur Last falle.

1) Es handelt sich um eine S t, e ig e r u ng der Arbeitsf~higkeit und Reizbarkeit bei geringerer, bzw. kurzdauernder Emwirkung; um die u m g e k e h r t e W i r k u n g bei stgrkerer bzw. protra- hierter Einwirkung.

Die KoItoidcherme des M~askels u. ihre Beziehungen z-a den Problemen der Kontraktion etc. 519

e) W a s s e r a n z i e h u n g s v e r m S g e n des e r m i i d e t e n Muske l s . Wir tlaben frtiher gesehen (S. 41~), dass das o s m o t i s c h e V e r h a l t e n des ermiideten Muskels in vitro ebenso wie das W a s s e r u n z i e h u n g s v e r m S g e n d e s s e l b e n in r i v e (S. 423) durch die Milchs~ureanhSufung innerhaIb desselben ausreiehend erkl~rt erseheint.

f) E i n t r i t t de r T o t e n s t a r r e . Ebenso finder der besehleunigte Ein- tritt der Totenstarre im Zustande der Ermiidung (S. 454) in der S•urean- hattfung seine Erklarung.

g) T r e p p e n p h i i n o m e n . Wenn man einen ausgeschnittenen Muskel durch in gleichen Abstitnden aufeinander folgende Reize yon gleieher Starke regelm~issig reizt, so nimmt die HShe der Zuekungen bekanntlieh al]m•hlich zu ( , ,Treppe") ; dann folgt ein Stadium, we die ZuckungshShe gleich bleibt (,,P1 a t e au") ; dann nehmen die ZuckungshShen allm~ihlieh ab (,,E r m iid u n g s - abfal l") . Wenn man die Milehs~iure als ,,Verktirzungssubstanz" ansieht, welche in irgend einer Weise die Kontraktion auslSst, liegt es nahe, den Er- m t i d u n g s a b f a l l attf einen allm~hlichen Verbraueh des im Muskel angeh~iuften L a c t ~ c i d o g e n v o r r a t e s zu beziehen. Die T r e p p e kSnnte mSglicherweise derart erkl~rt werden, class nach Ablauf einer Zuekung unter der Einwirkung yon Milchs~,iureresiduen gewisse kolloidale Ver~nderungen innerhalb der kontraktilen Elemente zuriickbleiben, welehe dieselben zu erhShter Leistung befiihigen.

Die Beobuehtung K r o n e c k e r s , derzufolge ein bestimmter Muskel nach einer gewi s sen Zahl yon Z u c k u n g e n ermiidet, gleichgtiltig o b d i e Reizungen in kiirzeren oder l~ingeren Pausen aufeinander folgen, ist vieileicht ein Ausdruek des Umst~ndes, dass der Muskel eben so lange arbeitsfiihig bl~ibt, uls der Lactaei'dogenvorrat reieht, gleiehgiiltig ob dieser Vorrat schnell oder langsam aufgebraueht wird.

h) D e h n u n g tier Z u c k u n g u n d V e r k t i r z u n g s r i i c k s t a n d . In einer Reihe aufeinander folgender Zuckungen tritt eine D e h n u n g der Zuk- k u n g , i. e. eine Zunahme der Zuckungsdauer auf, welche die Dekreszente in hSherem Grade betrifft, als die Kreszente und einen ztmehmenden Ver- k i i r z u n g s r i i c k s t a n d herbeifiihrt. Die Ze i t der l a t e n t e n R e i z u n g erscheint im Ermiidungsstadium verl~ingert 1). Es liegt nahe, anzunehmea, dass diese Ersehehmngen mit einer VerzSgerung der Mitchsaurebfldung, wenn der Laetaeidogenvorrat zur Neige geht, sowie mit einem Erlahmen jenes Mechanismus, weleher die Beseitigung tier Milchs~iure herbeiftihrt, zusammen- h~ngen. Die Beobachtung L o h m a n n s , derzufolge die Verl~ngerung der Zuekungsdauer des Froschmuskels bei der Ermiidung durch Erw~irmen auf etwa 34 o verhindert wird, st immt mit dieser Vorstellung tiberein; wissen wir doeh, dass chemische Vorg~inge jeder Art dureh Wgrmezufuhr katalytisch beschleunigt werden.

:) Vgl. L a n d o i s - g o s e m a n n , Lehrb. d. Phys. 2, 14. Aufl. 525 (1916).

520 Otto yon Fi~rth,

i) A r b e i t s l e i s t u n g und E rmt id u n g . Je st~i~rker die Arbeitsleistung, des~o starker die Ermtidung. Wi~re die Ermiidung nur dureh eine ErsehSpfung des L~ctaeidogenvorrates bedingt, so m~sste jede gleichm~ssige Reizung dieselbe Milchs~uremenge entbinden, gleiehg(iltig, ob der Muskel belastet odor unbelastet arbeitet und die Ermfidung mEsste yon der Arbeitsleistung unabh~ingig sein. Dass letzteres nicht der Fall ist, beweist, dass" der Ermiidungs- vorgang ein komplizierterer sein muss.

Auch der Umstand, dass der e rmf ide t e Muskel s p a r s a m e r u r b e i t e t , insoferne bei der Ermiidung die Warmebildung schneller abnimmt, als die Arbeitsleistung, muss uns zu denken geben und vor voreiligen Schematisierungen warnen.

Die Tatsache, dass eine Arbe i t , welche ein sehon nahezu ermtideter Muskel ausf ' f ihrt , viel e r s e h S p i e n d e r wirkt, als eine selbst viel grSssere Arbeit eines ausgeruhten Muskels, ist einer, kolloidehemischen Erkli~rung vielleieht nicht unzugi~nglich und kSnnte mSglicherweise mit dem Umstande zusammenhangen, dass, wenn die Stabilit~t der MuskeIkolloide infolge Milch- si~urebeladung schon derart vermindert ist, dass dieselben sich sozusagen an der Kippe der Ausf~llung befinden, bereits ein geringes Plus yon Milchs~ure gentigen wird, um die Gleichgewichtsverh~tltnisse des ganzen kolloiden Systems vSllig umzustossen und den Muskel zu einer weiteren Arbeitsleistung unfi~hig zu machen.

Rf i ekb l i ekend kSnnen wir sagen, dass n i eh t s yon a l l em dem, was wir fiber die E r m f i d u n g und ihre B e g l e i t e r s c h e i n u n g e n wissen, mi t der A n n a h m e e ine r d o m i n i e r e n d e n Rol le der Mi lchs~ure be im Z u s t a n d e k o m m e n der E r m f i d u n g s p h ~ n o m e n e u n v e r e i n b a r er- sche in t .

XX. 0berfl~chenspannungstheorien der Muskelkontraktion.

A. Die Oberfl~chenspannungstheorie in ihrer itlteren Fassung.

Wir sind nunmehr in unseren Betraehtungen und in der Sichtung des vorliegenden Beobachtungsmateriales weir genug fortgesehritten, um die wiehtigs~en derzeit in Diskussion stehenden Muskelkontraktionstheorien einer objektiven kritischen ~berprtifung unterziehen zu kSnnen. Wit beginnen mit derjenigen Theorie, welehe heute, neben der Siiurequellungstheorie, unter den Physiologen die meisten Anhi~nger zi~hlen dtirfte, niimlich mit der Ober- fli~ehenspannungstheorie.

1. Grundgedanken. AnMogie der Muskelkontraktion mit der am~boiden Bewegung.

Die Vorstellung, dass Veri~nderungen der Oberfl~chenspannung gewisser Formetemente der kontraktilen Substa~nz zu der Fliissigkeitsverschiebung


innerhalb derselben in enger Beziehung stehen, ist vielfach gei~usser¢, and verfochten worden (F i tz -Gera ld 1878, D ' A r s o n v a l 1889, Gad 1893, Ver- w o r n 1895, I m b e r t 1897, J e n s e n 1900, B e r n s t e i n 1901, B r a i l s f o r d R o b e r t s o n 1909, Schi~fer 1910 u. a. 1)). D'~sjenige, was ftir diese Vor- stellung sicherlich in erster Linie einnimmt, ist der Umstand, dass sie sowohl die M u s k e l k o n t r a k t i o n als auch die a m S b o i d e n B e w e g u n g s f o r m e n aus dem gleichen Prinzipe heraus erkliirt und die erstere gewissermassen nur als einen spezie]len Fall der letzteren erscheinen li~sst.

Ich mSchte hier zuni~chst an den bekannten Q u i n c k e s c h e n V e r s u c h erinnern: Wird zu einem 0 1 t r o p f e n , der sich in Wasser unter einem hori- zontalen Planglase befinde~, yon der Seite her SodalSsung durch ein feines Glasrohr zufliessen gelassen, so bewegt sich der Tropfen nach dieser Seite him B e r n s t e i n hat beobachtet, dass ein Q u e c k s i l b e r t r o p f e n , der auf dem Boden einer flachen Schale in einer Si~ure liegt, sich einem Ka.liumbichromat- krys¢all, der ehfige Zentimeter davon entfern¢ ist, unter amSboiden Bewe- gungen ni~hert. Die Analogie derartiger Erscheinungen zu a m b b o i d e n P r o t o p l a s m a b e w e g u n g e n i s t u n v e r k e n n b a r (vgl. B i e d e r m a n n 1909 S. 122ff.). So meint denn auch B i e d e r m a n n (1. c. S. 150), ,,es diirfe als ziemlich sicher gelten, dass die Bewegungen des ungeformten Plasmas und speziell die amSboiden Bewegungen auf Veriinderungen der Oberfl~chenspannung beruhen".

A. v. T s c h e r m a k hat ktirzlich in seiner gedankenreichen ,,Allgemeinen Physiologie" (1, 90--92 [I916]) ~uf die grosse energetische Bedeutung nachdriicklich hingewiesen, welclm gerade innerhalb k o l l o i d e r S y s t e m e der O b e r f l ~ c h e n e n e r g i e zuerkannt werden muss. ,,Der dispersen Forma.rt, spezietl abet dem mittelfeinen oder k o l l o i d e n Z e r t e i l u n g s g r a d e kommt eine besondere energetische :Bedeutung zu. Zun~chst bedingt die Zerteilung selbst einen gewissen, dem Dispersitgtsgrade entsprechenden, Bestand an E n e r g i e d e r F o r m a r t . Solche ist einerseits in statiseher Form als O b e r f 1~ e he n e n e r gi e, andererseits in dynamiseher Form als i ) r o g r e s s i v b e w e g u n g d e r d i s p e r s e n T e i l e h e n gegeben . . . Gerade im kolloiden Zustando kommt der Energie tier Formart eine dominierende Bedeutung zu, und zwar (lurch ihre l e i e h t e U m w a n d e l b a r k e i t in a n d e r e E n e r g i e f o r m e n -- so einerseits durch ihre Stei gerungsfghigkeit bei noch weitergehender Zerteihmg, andererseits dureh Minderung bei Ver- griiberung. Die statisehe Energie der Formart , die O b e r f l ~ e h e n e n e r g i e , hat ihren Sitz an der Beriihrungsfl~che der Teflehen mit dem Dispersionsmittel . . . Mit der Bezeiehnung ,,Ober- fl~chenenergie" sehleehtweg ist die allgemein anerkannte Art derselben, die Ms , , e r s t e p o s i t i v e o d e r k o n t r a k t i v e " bezeiehnet wird, gemeint. Dieselbe ~ussert sich in einer T e n d e n z z u r V e r k l e i n e r u n g de r O b e r f l ~ e h e unter gleichzeitigem Umsatz in W~rme . . . Andererseits wird yon manchen Autoren -- in Analogie zu der Volumenenergie der Gase - - eine zweite n e g a - r i v e o d e r e x p a n s i v e A r t d e r O b e r f l ~ e h e n e n e r g i e ~ngenommen, welehe in der T e n d e n z d e r O b e r f l ~ e h e n v e r g r 6 s s e r u n g ihren Ausdruek findet und sich unter Vergr6sserung der Oberfl~ehe, also bei Zunahme des Dispersit~tsgrades in andere Energieformen umzusetzen ver- mSge. Als Stiitze fiir diese Annahme wird die spontane oder dureh elektrische Ladung aus- gelSste OberflgchenvergrSsserung und Zerteilung (Disruption) angeffihrt, welche speziell gewisse feste Phasen gegeniiber flfssigen aufweisen. Vielleicht gehSrt aueh die echte A u f l S s u n g iiberhaupt hierher, da sie Ms ausserordentliehe Oberfl~chenvergrSsserung durch Wilksamwerden

1) Vgl. die L i t e r a t u r bei A. B. Mac C a l l u m, Oberfl~chenspannung und Lebenserschei- nungen. Ergebn. d. Physiol. 11, 631--635 (1911).


freier Oberflgchenenergie aufgef~sst werden kSnnte (W. O. OstwMd) . . . Auch bezfiglich de'r exp~nsiven Oberfl~henenergie w/rd angenommen, class ein Umsatz in mechanische, thermische und elektrische ~,,nergie mSglich sei."

Jedenfalls scheint es mir, dass gerade eine den modernen Ergebnissen der Kolloidehemie Rechnung tragende physiologische Auffassung fiber die energetisehe Betrachtung der Oberflachenenergie ffir die Ph~inomene der Mus- kelkontraktion nicht einfaeh hinwegblieken, derselben vielmehr nach jeder Richtung hin Rechnung tragen mfisse.

1. Bernsteins Hypothese.

Eine pr~zise Fassung hat die Oberfl~chenspannungstheorie der Muskel- kontraktion durch B e r n s t e i n erhalten: ,,Die Versuehe," sagt B e r n s t e i n (1901, S. 271), ,,welche ieh im Ansehluss an die Q u i n c k e s c h e Theor ie de r a m S b o i d e n B e w e g u n g e n an einem Quecksilbertropfen angestellt hatte, dessen lebhafte Formver~nderungen und Lokomotionen den tierisehen Bewegungen so auff~llend ~hnlich sind, braehten reich zur ~berzeugung, dass die Idee, auch die Ursache der Mukelbewegungen ~uf Wirkungen der Oberfl~tchenspannung in den iViuskeifasern zurfickzuffihren, eine wissenschaf~- liehe Bereehtigung babe. Zuerst finde ich diese Idee bei d 'Arsonval . Der- selbe geht yon den k a p i l l a r e I e k t r i s c h e n E r s e h e i n u n g e n aus und konstruiert ein Modell der quergestreiften Muske l fa se r . . . Im hiesigen In- stitut hat Dr. T s c h e r m a k das d 'Arsonvalsche Modell nachgebfldet . . . Es linden sieh ferner in Arbeiten yon Gad einige Bemerkungen, in denen eine Mitwh'kung der Oberfiaehenspannung bei der Kontraktion quergestreifter Muskelfasern als mSglieh hingestel l twird. . . Dann i s tvonVerworn auf Grund yon Beobachtungen v0n S~hafe r eir/e Ansic%t ausgesproehen worden, nach welcher die isotrope Substanz bei der Kontraktion in fe ine R S h r e h e n eill- strSmen soll, die sieh in der anisotropen Substanz befinden. V e r w o r n betraehtet diesen Vorgang als anMog 'der Kontraktion der Pseudopodien des Protoplasmas und nimmt als bewegende'Kr~fte neben der Oberflaehenspannung noeh chemisehe Anziehungskrafte zur Hilfe" (vgl. S. 490).

B e r n s t e i n formuliert nun seine Anschauungen in folgender Weise: ,,Wir denken uns den sehematischen Fall, dass die Fibrille aus l~ingliehen Geb i lden zusammengese~z~ ist, welche mit ihrer L~ngsrichtung parallel zur Aehse der Faser in einer Grundmasse angeordilet sin& Solehe Gebilde kann man entweder als Z y l i n d e r oder als zweiachsige El l ips oide behandeln... Die e l l ipso id i sehe F o r m d iese r Gebi lde wiirde d u r e h Z u n a h m e der O b e r f l a e h e n s p a n n u n g der K u g e l f o r m z u s t r e b e n . . . Wir wollen annehmen, dasses sich in der Faser um z~eierlei Substanzen handelt, die der k o n t r a k t i l e n Gebi lde und die eines umgebenden Mediums, einer s a r k o p l a s m a t i s c h e n F l f i s s igke i t , die zwischen die kontraktilen Gebilde in die Fibrillen eindringt. Die kontraktilen Elemente mtissten alsdann durch e l a s t i s che F~idchen der Lange naeh miteinander verbunden sein."


Die Oberfi~chenspannungstheorie entspricht der Forderung F icks , derzufolge der Muskel keine t h a r m o d y n a m i s c h e Masch ine , sonde rn eine c h e m o d y n a m i s c h a Masch ine ist.

Auf dem Wege rechnarischer ~berlegungen stdlt sieh B e r n s t e i n (1901, 1915) die Frage, ob die GrSsse der O b e r f l a e h e n s p a n n u n g tats~chlieh ausraiehen kSnne, um die K r a f t der M u s k e l k o n t r a k t i o n zu erkl~ren. Er gelangt zu dam Ergebnisse, dass jede Sahwiarigkeit in dieser ttinsieht beseitigt erscheint, wenn wir uns in der Substanz der Fibrille eine sehr grosse Zahl sehr k t e ine r e l l i p s o i d i s c h e r E l e m e n t e angeordnet denken, derart, dass die Oberflaehenentwiekelung ungeheuar gross wiirde. Es wfirde schon hinreichen, meint B a r n s t e i n , auf den Durchmesser der Fibrille 9.0 bis 40 solcher Elemente zu rechnen, welche an der Grenze mikroskopischer Sichtbarkeit liegen wfirden, um dieser Forderung vollst~ndig zu genfigen.

Was die Natur der hypothetischen ,,Verkiirzungssubstanz" betrifft, waist auch B e r n s t e i n in seiner letzten Publikation (1915) der Mi l chsau re die Rolle einer solehen zu. Er nimmt an, dass die Oberflachenspannung,

wdehe zwisehen Fibrillen und Sarkop]asma bestehe, sich durch Sauerung ~ndern dfirfta. Da alle Sauren in gleichem Sinne auf den Muskel ainwirken, namlich Raizung, Kontraktion und Starreverkiirzung zur Folge haben, so handle es sich dabei wohl um eine W i r k u n g der Wasse r s~o f f ionen auf die k o n t r a k t i l e n E l e m e n t e .

3. Einwiinde gegen die Oberfliiehenspannungstheorie.

a) F e h l e n s e h a r f e r T r e n n u n g s l i n i e n i n n e r h a t b der k o n t r a k - t i l en Subs tanz . H i i r t h l e .(1909, S. 152) hebt hervor, dass man beim Ver- gleiche der Barnste insehan Vorstellungen mit dem Bilde des lebenden Mus- kels an diesem die scharfen Trennungslinien vermisse, welche man an der Grenze der beiden durch Oberfl~iehenspannung getrennten Substanzen (Fi- britlen und Sarkoplasma) im Sinne obiger tIypothese erwarten m~isste.

b) D i m e n s i o n e n der s i c h t b a r e n M u s k e l a l e m e n t e . W. Bieder - m a n n (1909) kritisiert die Berns te insche Theorie folgendermassen: ,,Ich bin der Meinung, dass man sich bei Aufstellung einer Kon*raktionstheorie vor allem an die histologisch siehtbaren Elementarbestandteile des Muskels und ihre s i c h t b a r e Struktur zu halten hat, Spakulationen fiber unsiahtbare Molekularstruktur aber naeh MSgliehkeit vermeiden sollte. Wenn, wie die Berechnungen B e r n s t e i n s zeigen, unter dieser Voraussetzung die Theorie der Oberflgchenspannung sich unzul~nglich erweistj um die Erseheinungen der Muskelverktirzung zu erkl~ren, so liegt um so waniger Grund vor, sich ihr anzuschliessen, als ihre Aufstellung doch wieder nur aus dem Bestreben resul- tiert, Kontraktionsbewegungen auf das gleiche Prinzip zurtiekzufiihren, wie die strSmende (am5boide) Bewegung des ungeformten Plasmas. Ieh habe schon

524 Ot to yon F t i r th ,

frtiher zu zeigen versucht, dass diese vermeintliche Notwendigkeit nicht besteht."

Hii r th le (1909, S. 155) hebt zugunsten der Oberfl~chenspannungstheorie hervor, dass dieselbe (ira Gegensatz zu den Theorien yon N n g e l m a n n und Mac Dougal l) mit den am lebenden ~uskel beobachteten Tatsachen nicht im Widersprueh stehe; denn an den doppelbreehenden Abschnitten der Fibrillen set bet der Kontraktion tats~chlich eine V e r k l e i n e r u n g der Ober- II~ehe ohne ~ n d e r u n g des Vo lumens festzustellen, wie es die Hypothese verlangt. Nine q u a n t i t a t i v e P r i i f ung der Theorie fiihre aber, wenn man die empirisch geflmdenen D i m e n - s ionen der k o n t r a k t i l e n E l e m e n t e zugrunde legt, zu Werten der Oberfl~chenspannung, wie sie in der unbelebten Natur nur zwischen den verschiedenartigsten Fliissigkeiten vorkommen und Iiir Substanzen, Welche den Irdaalt der Muskelfaser bilden, unwahrscheinlich sind. Wolle man trotzdem an der Theorie festhalten, so miisse man entweder (mit Jen se n) deImoch besonders hohe O b e r f l E e h e n s p a n n u n g s w e r t e fiir mSglieh h a l t e n (s. u.) oder die Zahl der kon- t r a k t i l e n Ele men te hypothe t i s c h v e r m e h r e n , beides Anna.hmen, die sieh wJssdnsehaftlich vorl~ufig nieht diskutieren tassen.

Nun hat aber die Forschung, seitdem B i e d e r m a n n und t t t i r t h t e in diesem Sinne geurteilt haben, eine neue wichtige Tatsache gezeitigt, welche zugunsten der 0berfli~6henspannungstheorie verwertet werden kSnnte und das Gewicht der oben erwahnten Einwande immerhin abschwacht: Ieh meine die Entdeckung der u l t r a m i k r o s k o p i s c h e n M y o s i n g r a n u l a Bot tazzis ." tIier haben wir sichtbare, anscheinend die Fibrillen zusammensetzende IVluskel- elemente yon viel kleineren Dimensionen, als es diejenigen der ,,Sti~bchen" sind und dementsprechend eine ganz unverhi~ltnismassig gr6ssere Oberfli~chen- entfaltung, als sie den iilteren rechnerischen Uberlegungen zugrunde gelegt worden ist. Wollten wir allerdings diese Myosingranula im Sinne der Bern- steinschen E l l i p s o i d - H y p o t h e s e verwerten, so mtissten wir weiterhin annehmen, da,ss dieselben innerhalb der Muskelfaser ,,dutch e l a s t i s che F i iden der Li~nge naeh miteinander verbunden seien" und wtirden uns damit wiederum vSllig auf das Gebiet unbewiesener Spekulationen begeben, was wir ja eben vermeiden wolten.

c) Mangel c h e m i s c h e r V o r b e d i n g u n g e n fiir die E n t s t e h u n g hohe r O b e r f l ~ c h e n s p a n n u n g e n i n n e r h a l b der M u s k e l e l e m e n t e . Mc Clendon (1912) hat die Vermutung geaussert, das Vorkommen yon F e t t und L i p o i d e n innerhalb der anisotropen Fibrillensegmente kSnnte das Auf- treten hoher Oberflachenspannungen zwischen diesen und dem Sarkoplasma bedingen.

W. N. Berg (1912, 1914) hat diese Frage kiirzlieh einer grfindliehen kritischen Uber- priifung unterworfen und ist zu folgenden Ergebnissen gelangt: Die Bedingungen, welehe in einem lebenden Muskel existieren, sind nicht so beschaHen, um die Nntwiekelung einer grossen Oberfl~,ehenenergie zu erm0gliehen. Nine Oberfl~ehenspannung yon ca. 62 I)yns (per em g) zwisehen kontraktiler Substanz und umgebender Lymphe wiire etwa unter folgenden Voraus- setzungen mSglieh: Man miisste annehmen, dass die kontra~ile Substanz mit ether ges~ttigten LSsung eines anorganisehen Salzes mit der maximalen Oberfl~ehenspannung yon 85 Dyns (pro em ~, gemessen gegen Luft bet Zimmertemperatur) durehtr~kt set. Unmittelbar in Berfihru~g damit mfisste Lymphe stehen, mit einem Gehalte an organischer Substanz, welehe (wie z. B. die Buttersgure) die Oberfl~ehenspannung auf das minimale Niveau yon 23 Dyns herunterdriieken wiirde. Dann kSnnte an der Grenzfliiche eine Oberfl~ehenspannung yon 85 ~ 23 ----- 62 Dyns

Die Koltoidehemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 525

herrschen. Nun liegt aber nicht der mindeste Grund dafiir vor, dass derart extreme Bedingungen innerhalb des lguskels verwirklicht seien. Aber selbst, wenn dies der ]?all w~re, kSnnte der Effek~ nieht grSsser sein, ats 62 Dyns I~r cm ~. Doch ist dieser Zahlen~ert, ~venn man die Obe~- fl~che der kontraktilen Fibrillensegmente in Betracht zieht, viel zu geeing, um die Arbeitslcistung des l~uskels zu erkl~ren.

Allerdings wfirde auch diese Uberlegung nieht mehr in vollem Masse gelten, wenn man sich die Oberflache der kontraktilen Substanz durch die ultramikroskopischen M y o s i n g r a n u l a ungeheuer vergrSssert denkt und nieht die O b e r f l a c h e der F i b r i l l e n s e g m e n t e gegenfiber dem umgebenden Sarkoplasma, sondern die O b e r f l a c h e der M y o s i n g r a n u l a gegenfiber dem plasmatischen Medium, in dem dieselben suspendiert sind, in Betracht zieht. Wir wfirden nun aber, wie gesagt, uns mit der weiteren notwendigen Annahme, dass die Myosingranula dureh Faden der Lange naeh hflltereinander gereihte Ellipsoide seien, vS]lig in das Gebiet der Spekulation begeben miissen, um an der Be rns t e in sehen Hypothese festhalten zu kSnnen.

d) K o n t r a k t i o n s k r a f t des Muske l s bei R u h e u n d V e r k i i r z u n g . Einen sehr schwerwiegenden Einwand gegen die Oberflaehenspannungstheorie hat kiirzlich R. du B o i s - R e y m o n d (1916) auf Grand physikalischer Ober- legungen erhoben: ,,Die OberflKchenspannung als Kontraktionsursache hat zwei Eigenschaften, die mit dem, was fiber die Kontraktion des Muskels bekannt ist, u n v e r e i n ba r sind: Erstens kann sie in einem so 1 a n g ge s t r e ek t e n Geb i lde , wie die Muskelelemente im Ruhezustande, fiberhaupt n u r ver - h a l t n i s m a s s i g s c h w a c h e W i r k u n g e n ausf iben . (Da der Muskel sich im aussersten Falle nach E n g e l m a n n auf 1/36 seiner Ruhelange verkfirzen kann, so muss das Verhaltnis yon Lange zu Dieke im Ruhezustande so sein, wie bei einer Kugel, die ohne Veranderung ihres Rauminhaltes bis zum 86- fachen ihres Durchmessers in die Lange gezogen ist. Das Verhaltnis yon Lange zu Dieke in einem solehen KSrper wiirde aber fiber 100:1 betrageu.) Zweitens ist ihre Kraft am grSssten in einer Gestalt, die nur noch wenig weitgehende Verkiirzungen zulasst; die K r a f t m u s s a lso bei de r R u h e l a g e k l e i n e r se in , als i m v e r k f i r z t e n Z u s t a n d e , wahrend es beim Muskel umgekehrt ist."

e) Mange l k l a r e r V o r s t e l l u n g e n f iber das W e s e n des G r u n d - p rozesses . R. H S b e r (1914, S. 762) bemerkt sehr mit Recht in bezug auf die Oberflachenspannungstheorie, das bisher ~zorhandene experimentelle Material gebe keine Auskunft iiber den angenommenen G r u n d p r o z e s s , bei dem die als Verkfirzungssubstanz fungierende M i l c h s a u r e die Ober- flachenspannung der Fibrillen gegen das Plasma e r h S h e n mfisste. Mac C a l l u m (1911, 1. e. S. 685) betont, dass die verschiedenen Theorien, welche der Oberflachenspannung eine wesenttiehe Rolle bei der Muskelkontraktion zuweisen, einander in wesentliehen Punkten widerspreehen. Ja, nieht ei.nmal fiber den Punkt, ob die Oberfl~tehenspannung bei der Kontraktion e r h S h t oder v e r m i n d e r t sei, herrsehe Obereinstimmung. , , F i t z -Ge ra ld s Unter-

526 Otto von Fiirth,

suchungen nehmen eine A b n a h m e an, B e r n s t e i n s Ansichten postul ieren

eine Zunahme, J e n s e n s Theorie beha up te t deren Aufhebung, wahrend B r a i l s -

f o r d R o b e r t s o n pos i t iv ftir eine R e d u k t i o n e in t r i t t . "

Tatsachl ieh h a t B e r n s t e i n ohne weiteres angenommen , dass seine

hypo the t i schen Ellipsoide un te r E inwi rkung der Verkt i rzungssubstanz, als

welche er in seiner letz~en Publ ika t ion die Milchsaure bezeiehnet, infolge

V e r g r S s s e r u n g d e r O b e r f l ~ i c h e n s p a n n u n g der Kuge lges ta l t zustreben.

I rgend eine Erk l~rung dart iber, w a r u m Mflchsaure bei Ber t ihrung mi t der

Oberflgche yon Ellipsoiden, die aus eiweissart igem Materiale bestehen, die

Oberf l~ehenspannung derselben gegenfiber einem anderen eiweissartigen

Medium steigern soll, is t weder gegeben, noch auch nur versueht worden.

U n d doeh liegt es wohl auf der Hand , dass gerade dies der Ange lpunkt des

ganzen Problems ist.

Baur (1914) erSrtert diese Frage in folgendem Sinne: Jede VergrSsserung einer Fliissig- keitsoberflgche verlangt Energie. Umgekehrt sucht jede Fliissigkeit, wenn sie es vermag, ver- mSge tier innerhalb derselben wirksamen Molekularkr~f te der Kohgsion ihre Oberflgche zu verkleinern. Die Oberflgchenspannung wirkt ira Sinne einer mSglichsten Verkleinerung der Oberflgche, d~ bei gegebener M~sse die Kugel die kleinste Oberfl~che besitzt. Man kSnnte sich nun, im Sinne Bernste in s vorstellen, class die ~filehsgure die Hindernisse bese i t ig t , welche die Fl i iss igkei t hindern, die nat t i r l iche Kuge lges ta l t anzunehmen, also tier Wirkung tier Sfolekularkrgfte der Koh~ion in ihrem Innern nachzugeben. Dadurch gewinnen die Koh~,sionskrMte die Oberhand. Die eigentliche Kraftleistung der ~Iuskelkontraktion wiirde also yon den ~ o l e k u l a r k r g f t e n verrichtet werden. Die Beseitigung der adsorbierten Milch- sgure aus tier Oberflgche erfordert eine Arbeitsleistung, welche w~,hrend der Erschlaffungsperiode yon oxyd~t.iven Reaktionen beigestellt wird. Die erfolgte Beseitigung der Milehs~ure durch Oxydation hat dann zur FoIge, class die am ]~Iuskel wirkende Last dutch ihren Zug wieder die Kugeln zu EUipsoiden verzieht und dabei dieKoh~sionskr~fte im Flfissigkeitsinnern iiberwindet.

Jedoeh aueh hier bleiht die Frage vSllig ~abeantwortet~weleher Art die Hindernisse sind, welehe die Fliissigkeit in den Bernsteinschen Ellipsoiden (die wit nns wohl als z~hfliissige l~assen vorstellen miissten) angeblieh daran hindern, tier Kugelgestalt zuzustreben und w%so die ~ i lehs~ure bef~higt sein soll, diese Hindernisse zu beseitigen.

Aueh Galeot t i s (1912) Annahme, class bei tier Kontraktion Wassers toff ionen in das Innere der kontraktilen Elemente iibergehend, deren e le k t r i s c he Lad u n g und infolgedessen aueh deren Oberf l~ehenspannung und Ges ta l t Kndern, kann man nieht als eine Erkl~rung gelten lassen.

Solange aber die F u n d a m e n t e der Oberf laehenspannungs theor ie n icht

auf dem Wege des physikal isch-chemischen Exper imen tes fest gegrt indet

sind, en tbehr t diese Theorie meines Eraeh tens eben jeder festen Grundlage.

Wir werden uns sparer die F rage vorzulegen haben , ob und inwieweit

die L i l l i e s c h e A g g r e g a t i o n s t h e o r i e nach dieser R ieh tung hin vielleicht

einen For t seh r i t t bedeute t .

4. Mac Callums Beobachtungen iiber die Verteilung der Kaliumsalze innerhalb der kontraktilen Substanz.

Ein Hinweis da rau f , dass Ver~nderungen der Oberf l~chenspannung

einen F a k t o r bei den Ges t a l~ve rgnde rungen der kont rak t i l en Subs tanz

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der K o n t m k t i o n etc. 527

bilden dfirften, ist vielleicht in den Beobachtungen Mac Cal lums (1911) fiber die Verteriung der Kaliumsalze innerhalb derselben enthalten. Mac C atlu m land durch Anwendung des Natriumkobaltnitrits als Mikroreagens, dass das Kalium innerhalb der doppelbrechenden ,,sarcous elements" lokali- siert sei. Untersuchungen an den ruhenden Fliigelmuskcln der Kotfliege ergaben nun mit Wahrscheinlichkeit, dass das Kalium innerhalb der doppelbrechenden Stiibchen nicht gleichmassig verteilt ist, insoferne es sich nicht an den seitlichen Anteilen derselben, vielmehr an den basalen Beriihrungs- flachen mit den isotropen Zwischenscheiben anhauft. Es wird dies nun yon Mac Cal lum im Sinne des G i b b s - T h o m s o n s c h e n T h e o r e m s (demzufolge Stoffe, welche die Oberflachenspannung erniedrigen, sich an der Oberfl~che ansammeln) dahin gedeutet, dass sieh in der r u h e n d e n Muskel- laser die grSss te O b e r f l ~ e h e n s p a n n u n g an den s e i t l i chen W a n d e n der d o p p e l b r e c h e n d e n St~ibchen finde. Beobachtungen an k o n t r a - h i e r t e n Muske ln lehrten nun, dass die ,,sarcous elements", welche in tier Ruhe zylindriseh erscheinen, sich derart veriindern, dass die seitlichen Wande derselben nunmehr eine konvexe Krfimmung annehmen (vgl. die Feston- bildung und deren Deutung S. 481). Gleichzeitig ver~indert sich aber die Lokalisation des Katiums, insoferne dasselbe nunmehr gleiehm~issig inner - halb der S t i ibchen v e r t e i l t e r sche in t . Mac Cal tum hiilt dies fiir einen Beweis daffir, dass die Oberflachenspannung wahrend der Kontraktion eine J~nderung erfahre (sei es im Sinne einer Zunahme an den basMen Fliiehen, sei es im Sinne einer Abnahme an den Seitenw~inden) und meint, die einfachste Erklarung des Verkfirzungsvorganges ware eine A b n a h m e d e r 0 b e r f 1 ii c h e n- s p a n n u n g an den S e i t e n w a n d e n . Vielleicht wirke der Nervenimpuls in der Weise, dass sich an der Oberfliiche eine e l e k t r i s e h e Doppe l - s c h i c h t bride. Nebenbei bemerkt, legt Mac Ca l lum aueh Weft auf die Feststellung, dass, unter den hier in Betracht kommenden Ionen, das K-Ion dasjenige ist, welches (nachst dem H-Ion) die grOsste Ionenbeweglichkeit aufweist.

Der Grundgedanke, dass die V e r s c h i e b u n g yon E l e k t r o l y t e n einer der wesentlichen Faktoren bei dem Kontraktionsakte sei, ist wiederholt von Physiologen geaussert worden (so spricht z. B. J e n s e n [1915] yon einer Mobi l i s i e rung yon E l e k t r o t y t e n bei der Muskelzusammenziehung). ~ ueh hat sicherlich die Idee etwas sehr Bestechendes, dass die P o t e n t i a l d i f f e - r enzen e l e k t r i s c h e r D o p p e l s c h i c h t e n an O b e r f l a c h e n als treibende Kriifte des Kontraktionsvorganges t~tig seien. Nur vermissen wir leider aueh hier vorli~ufig noch die exakten experimentellen Grundlagen, welehe eine wissensehaftliche ErSrterung dieser Hypothese ermSglichen wfirden. Eine derartige Vorstellung ware mit der Annahme der Milc h s au r e als Causa movens oder ,,Verkfirzungssubstanz" keineswegs unvereinbar, insoferne die Milchsaure die K a l i u m s a l z e aus ko l lo iden B i n d u n g e n in F r e i h e i t

528 Ot to yon Ff l r th ,

s e t z e n (vgl. S. 515) und gewissermassen als elektrochemische an Oberfli~chen wirksame Kraftquellen aktivieren kSnnte.

B. Hermanns Koagulations- und Lillies Aggregationstheorie und deren Beziehungen zur 0berfl~ichenspannungstheorie.

Von den Uberlegungen, welche H e r m a n n und viele andere Forscher zu der (meiner Meinung nach berechtigten) Annahme einer We s e ns i~hnlich- k e i t de r T o t e n s t a r r e m i t d e m K o n t r a k t i o n s v o r g a n g e geffihrt habeas, war in dem Abschnitte ,,die Kontraktionstheorie der Totenstarre" (S. 448 bis 453) ausfiihrlich die Rede. Da nun t t e r m a n n ebenso wie die Mehrzahl semer Zeitgenossen in bezug auf die Totenstarre auf dem Boden der Kt ihne - schen Anschauungen stand und die Totenstarre ftir den physiologischen Aus- druck eines K o a g u l a t i o n s v o r g a n g e s Melt, war es nur logisch, dass er der Meinung Ausdruck gab, die sich im Muskel bei der K o n t r a k t i o n abspielende Veri~nderung set ein Koagulationsvorgang oder doch einem solchen nahe verwandt.

W. B i e d e r m a n n (1909, S. 53) weist darauI hin, class gewisse Beobachtungen an dureh- sichtigen Tonusmuskelnwirbelloser Tiere, (Wiirmer, Molhsken, und Holothurien), ngmlich eine weiss l iehe V e r f a r b u n g n n d T r i i b u n g der k o n t r a h i e r t e n S te l l en , den Gedankenimmer- hin n~tmlegen, d~ss der Kontraktionsvorgang wenigstens unter Umstgnden yon ether Ausf~l- l u n g i r i ihe r ge lSs ter E iweisss tof fe begIeitet wird.

Nun miisste eine derartige Ausfglhmg doch wohl mit einer weitgehenden A n d e r u n g tier B r c c h u n g s v e r h g l t n i s s e einhergehen. Wissen wit doch, class die Koagulation doppelbreehenden Protoplasmas mit einem Verluste der Doppetbrechung einhergeht. Nun geht die Kontraktion tatsgchlieh (s. o. S. 492) mit einer Abn ah me des D o p p e l b r e e h u n g s v e r m S g e n s einher, welche jedoch sehr wohl in einem Quellnngsvorgange gewisser ~uskelelemente in Zu- sammenhang gebracht warden kann. Dagegen konnte S t fi b e 1 (1913) bet seinen ultramikroskopischen Beobaehtungen an verschiedenen glatten Muskeln (tIarnblase des Frosehes, M. ret.ractor pellis tier Weinbergschnecke, Laternenmuskel tier Seeiget, Stielmuskel tier Vortizellen) keine wahrnehmbare Andcrung des B r e c h u n g s e x p o n e n t e n der kontraktilen Substanz bet ihrer Tatigkeit wahrnehmen.

P a u l i (KoUoidchemie der Musketkontr. S. 22) hglt. die vorerw~hnt~ Deutung der weiss- lichen Verfgrbung kontrahierter Tonusmuskeln im Sinne einer E i w e i s s f g l l u n g nicht fiir zutreffend; er meint vielmehr, es set ohne weiteres denkbar, class eine einfache Wasse rve r seh ie - bunginnerhalb des ~uskels zu B r e c h u n g s u n t e r s e h i e d e n fiihrt, die sich dutch eine weissliche Triibmlg verraten. So geben sich z. B. reversible Wasserversehiebnngen innerhalb LeimgaUerten, wie man sie durch Zusatz eines Neutratsalzes erzengen kann, unter Umst~nden dutch alas Auf- treten einer Triibung zu erkennen.

In ether modernen Anschauungen angepassten Form kehrt nun der H e r m a n n s c h e Grundgedanke bet Li l l ie (1906) wieder. Dieser hat aus Beobachtungen an den Schwimmpl~ttchen der Rippenquelle Eucharis er- schlossen, dass der Kontraktionsvorgang mit gesteigerten A g g r e g a t i o n s - v o r g g n g e n der K o l l o i d t e i l c h e n einhergehe. Li l l ie gibt nun weiterhin dem Gedanken Ausdruck, dass innerhalb eines kolloidalen Systems, entsprechend der ungeheuren Ausdehnung der Grenzfli~che zwischen den beiden Phasen, eine grosse Energiemenge in Form yon Oberflachenspannung verftigbar sei.

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontrakt ion etc. 529

Vollzieht sich nun innerhalb eines derartigen Systems eine Aggregation kolloider Teilehen und schliesslieh ein Gerinnungsvorgang, so nimmt die Oberfl~ichen- entfaltung und dementsprechend auch die Oberflachenspannung ab. Es wird dementsprechend potentielle Energie verfiigbar, welche als kinetische Energie in Erscheinung treten kann. Im Sinne der Lil l ies c h e n H y p o t h e s e wgre sonach die Kontraktion einer Muskelfibrille durch eine r e v e r s i b l e A g g r e g a t i o n yon K o l l o i d t e i l e h e n , in letzter Linie also durch Ober- f l~ichenenergie bedingt.

Die schon frtiher (S. 469) besprochenen Untersuchungen yon F. B. Hof- m a n n und Rossi (1909) fiber c h e m i s c h e S t u r r e scheinen gleichfalls einer Deutung im Sinne der Aggregationstheorie zug~inglieh. ,,Nimmt man mit H e r In a n n an," sagt H o f m a n n, ,,dass der Verkfirzungsvorgang selbst schon mit der Eiweissgerinnung in einem Zusammenhange steht, so liessen ~ich die beiden Stadien der Chloroformstarre als aufeinanderfolgende Stadien (ein erstes reversibles und Bin zweites irreversibles) eines und desselben Vorganges, der Eiweissausflockung, begrciflich machen."

K a r l S c h w a r z hat ferner in gemeins am mit mir ausgeffihrten Versuchen 1) gezeigt, dass eine Reihe yon Substanzen, die befghigt sind, das Mu s k el p l a s m a e x t r a corpus zur G e r i n n u n g zu b r i n g e n (wie das Veratrin, Chinin, Coffein, Rhodannatrium und das salizylsaure Natrium) imstande sind, die A r b e i t s l e i s t u n g des i n t a k t e n Muskels e~hebl ich zu s te igern . Wir haben seinerzeit daraus gefolgert, dass eine e r h S h t e A g g r e g a t i o n s t e n d e n z der Muskelkolloide innerhalb gewisser Grenzen eine erhShte Arbeitsfiihigkeit zm" Folge habe und erwogen, ,,ob nieht die gerinnungsfSrdernde \Virkung der im Muskd auftretenden Mi lchs~ure eben jener Faktor sein kSnnte, der im Sinne der Vorstellmlgen Lil l ies die Koaleszenz der Kolloidteilchen bewirkt und dadurch die potentielle Energie der Oberflgchenspannung in die kinetische Energie der Muskelarbeit umsetzt".

Man kann also die Lill ie s che t t y p o the s e ebensogut mit der Vorstellung, dass die Milchs~iure als , , V e r k f i r z u n g s s u b s t a n z " wirke, in Einklang bringen, wie die S g u r e q u e l l u n g s t h e o r i e . Ein wesentlicher Gegensatz zwischen diesen beiden Theorien besteht aber insoferne, als die L i l l i e sche H y p o t h e s e die A g g r e g a t i o n (also Entquellung) der Kolloidteflchen, die Sgurequellungshypothese aber das Gegenteil, n~mlieh eine H y d r a t a t i o n beim Kontraktionsvorgange annimmt.

Ich stehe heute auf dem Standpunkte, dass ieh eher geneigt bin, der S~ iu reque l tungshypo these den Vorzug zu geben. Ich gehe dabei yon der ~berlegung aus, dass die Milchs~iure auf die Muskelkolloide sowohl im Sinne der H y d r a t a t i o n , als auch im Sinne der D e h y d r a t a t i o n und folgender Ag-

1) O. v. F t i r t h und C. S c h w a r z , ~bcr die Steigerung der Leistungsfghigkeit des Warm- blfitermuskds dur6h gerinnungsbefSrdernde Gifte. Pfliigers Arch. 129, 525 (1909).

Ashor-Spiro , Ergebnisso der Physiologic. XVII. Jahrgang. 3~

530 Otto yon Ff~rth,

gregation einwirken kann. Doch wi rd s t e t s e ine Q u e l l u n g der E n t q u e i - l u n g v o r a n g e h e n mtissen. Bei allmahlichem Zusatz yon Milchsaure zu Muskelplasma wird zunachst eine (in einer Viskositatssteigerung [siehe S. 4022 zutage tretende) Hydratation der Kolloidterichen erfolgen und erst ein Uberschuss yon Milehsaure wird zu einer erhShten Aggregation und sehliesslieh zu einer EiweissfMlung ftihren.

Ich kann mir also nieht reeht vorstellen, wie die im Muskel zur Ent- wickelung gelangende Milchsaure a g g r e g a t i o n s s t e i g e r n d wirken sollte, ohne vorher eine q u e t l u n g s l S r d e r n d e Wirkung entfaltet zu haben.

Beztiglich der Deutung, welche ieh den Beobaehtungen tiber die vermehrte Arbeitsfahigkeit des Muskels unter der Einwirkung gerinnungsfSr- dernder Agenzien gegenwartig zu geben geneigt bin, sei, um Wiederholungen zu vermeiden, auf meine frtiheren Ausffihrungen (S. 472) verwiesen.

Dass aber die durch die Mriehsaure im System der Muskelkolloide bewirkte J~nderung der O b e r f l a c h e n e n e r g i e einen wesentlichen Faktor in der Summe der energetisehen Umformungen beim Kontraktionsvorgange bride, bezweifle ich in keiner Weise 1).

Wenngleieh ich sonach die Oberflachenspannungstheorie in ihrer al t e re n A u f f a s s u n g , wie sie yon B e r n s t e i n formuliert worden ist, ftir wenig wahrscheinlich halte, b in ich d o c h we l t d a v o n e n t f e r n t , die grosse Be- d e u t u n g der O b e r f l a c h e n e n e r g i e u n d i h r e r W a n d l u n g e n f a r die e n e r g e t i s c h e n V o r g a n g e i n n e r h a l b des Muske l s l e u g n e n zu wol len .

XXI. Osmotische Theorien der Muskelkontraktion.

A. Mac Dougalls osmotische Theorie.

1. Grundidee.

Mit der yon Mac D o u g a l l aufgestellten osmotischen Theorie der Muskel- kontraktion haben wir uns yon histologischen Gesichtspunkten aus schon frtiher (S. 482) eingehend beschaft~gt.

B i e d e r m a n n (1909, 1. c. S. 181) charakterisiert, um das Wesenfliche kurz zu wiederholen, diese Theorie in folgender Weise: ,,Mc D ouga l l denkt sich die yon zwei Zwischenseheiben (die er ftir unausdehnbare membranSse Scheidewande halt) begrenzten Segmente quergestreifter Muskelfibrillen (Sarkomere) als kleine, mit fltissigem, resp. zahfltissigem Inhalte erftillte, yon elastischen Wanden umschlossene Sehlauchabschnitte, die sich bei der Kontraktion d u r c h W a c h s e n des o s m o t i s c h e n D r u c k e s s t a r k e r m i t F l t i s s i g k e i t f i i l len , welche aus dem Sarkoplasma resp. der Parenehym-

1) ,,Die Annahme," meint E. Pribram (1910), ,,dass Oberfl~chenenergien hei der Muskelkontraktion die H~uptrolle spielen, steht nicht im Widerspruche mit der Quellungsenergie. Is$ ja doch gerade die durch Quellung entstandene Oberfl/~chenenergie tier einzelnen Kolloid- teilchen Ursache jener Drucksteigerung."

Die Kolloidchemic des Muskels u. ihrc Beziehungen zu den Problemen der Kontr~ktion etc. 531

fltissigkeit hineindiffundiert. Infolgedessen runden sich die ursprtinglich zylindrischen ,,Sarkomeren" kugelig ab, indem sich ihre seitlichen Begren- zungsflachen tonnenartig vorwSlben, wi~hrend den Z-Linien entsprechend Einschntirungen entstehen, so dass die ganze Fibrille ein rosenkranzartiges Aussehen gewinnt und sich verkfirzt, indem die an Stelle yon Z gelegenen Septa einander gen~hert werden."

Als Ursache dieser o s m o t i s c h e n F l t i s s i g k e i t s b e w e g u n g bezeichnete Mac D o u g a l l zunachst eine Steigerung des osmo¢ischen Druckes innerhalb der Sarkomeren infolge Z e r f a ] l e s grosser Molekfile in kleine Bruchstiicke.

Sp~ter hat jedoch Mac D o u g a l l ebenso wie in seinem Gefolge auch Meigs , diese Vorstellung dahin modifiziert, dass er dem Freiwerden yon Milchs~ture innerhalb" der Sarkomeren die wesentliche Rolle zuwies und so einen U ' b e r g a n g y o n de r o s m o t i s c h e n zu r S ~ n r e q u e l l u n g s t h e o r i e vermittelte 1).

Hier sell jedoch ausschliesslich die Frage erSrtert werden, ob die An- nahme einer o s m o t i s c h e n D r u c k s t e i g e r u n g innerhalb der Sarkomeren eine geeignete Basis ftir eine Theorie der Muskelkontraktion liefern kann.

2. Einwiinde gegen die Theorie.

Gegen die osmotische Theorie sind zahlreiche Einwi~nde geltend gemacht worden; einige dersetben babe ich bereits frfiher (S. 483--484) erSrtert.

a) F e h l e n e i n e r L h n g s f a l t u n g de r B ] ~ s c h c n w ~ n d e ( B e r n s t e i n , vgl. S. 488).

b) A l l z u g e r i n g e Menge v o r h a n d e n e n S a l ' k o p l u s m a s , um eine ausgiebige Fliissigkeitsaufnahme aus dem Sarkoplasma in die Sarkomeren plausibel erscheinen zu lassen (vgl. S. 483).

c) V o l u m s k o n s t ~ n z de r S a r k o m e r e n . Bei Beobachtung der Kon- traktion am lebenden Muskel vermochte t t f i r t h l e weder eine Volumszunahme der Fibrillen im ganzen, noch ihrer doppelbrechenden Abschnitte festzustellen ( H t i r t h l e vgl. S. 487).

d) Die T h e o r i e e r s c h e i n t a u f die g l a t t e n M u s k e l n n i c h t an- w e n d b a r ~ ) , insoferne sie an bestimmte morphologische Voraussetzungen gekniipft ist, die nur fiir die quergestreifte, nicht aber ffir die glatte Muskulatur gegeben erscheinen ( P a u l i 1912, 1. c. S. 18, S c h a f e r 1910).

1) ,,I would suggest, that the contraction is the result of passage of fluid into the saree- meres from the sarcoplasm, determined by the setting free of lactic acid in the fluid contents of the sareomeres (aided perhaps by an increase in the osmotic equivalent of these fluid contents through an increase of molecules in solution." W. Mac Dougall, Journ. of Anat. and Physiol. 82, 187 (1898).

8) l~eigs (1908) behauptet, dass der ]~echanismus der Kontraktion bei glattcn und quergestreiften Muskeln gerade entgegengesetzt sei, insoferne bei den ersteren die Kon- traktion mit einer Abgabe yon Wasser aus den l~Iuskelzellen an die interstitiellen R/~ume einhergehen soil.

34*

532 O t t o yon Ffirt .h,

e) Die Theorie bietet keinen AnhMtspunkt ffir die Erklarung der e lek- t r i s c h e n E r s c h e i n u n g e n bei der M u s k e l k o n t r u k t i o n (Paul i 1912, 1. e. S. 18).

f) Sie trggt dem Zusammenhange zwisehen D o p p e l b r e c h u n g u n d t ( o n t r a k t i l i t g t in keiner Weise Rechnung (Paul i 1912, I. c. S. 13).

g) Sie ist mit dem tutsi~chlich beobachteten V e r k f i r z u n g s g r a d e des Mnskds unvereinbar. Es ist nach S c h g f e r (1910) weder praktisch noch theoretisch mSglich, ein Moddl im Sinne yon Mac D o u g a l l zu konstr~deren, welehe sich so stark kontrahiert, wie der lebende Muskel. Dieser kann sich ~uf weniger als 1£ seiner nrsprfinglichen Lgnge (nach E n g e l m a n n unter Umstanden auf einen noch weir geringeren Bruchteil, vgl. S. 525) zusammenziehen, wghrend das Mac Dougal l sche Moddl hSchstens eine Zusammen- ziehung auf 2/3 der ursprtingliehen Lgnge gestatten wfirde.

h) Die Theorie lt~sst eine pri~zise Vorstellung fiber den M e c h a n i s m u s de r a n g e n o m m e n e n o s m o t i s c h e n D r u c k s t e i g e r u n g vermissen (Pau]i 1915, 1. c. S. 18).

B. Die Zuntzsehe osmotische Theorie. ,,Ieh bin zur {Jberzeugung gekommen," sagt Z u n t z (1911, S. 864),

,,dass mun aus der Zunahme des osmotisehen Druckes in den sarcous elements des Muskels das Zustandekommen der meehanischen Leistung erklttren kann, wenn man nur den Umstand zur Hilfe nimmt, dass der osmotische Druck ebenso wie durch Zunahme der Zah l der Molekf i le auch durch ErhShung yon deren T e m p e r a t u r wgehst. Aueh die zeitlichen Verhgltnisse der Kon- traktion und Erschlaffung lassen sich aus den osmotischen Vorgttngen be- friedigend erklgren." Z u n t z (1908) stellt sich vor, dass sieh bei der Kontrak- tion i n n e r h a l b der S t g b e h e n Verbrennungsvorgttnge vollziehen, wobei die auftretende K o hl e n s g u r e sich in Wasser 15st. Im Momente ihrer Entstehung besitzen nun die Kohlensguremolekfile angeblieh eine Temperatur yon m e h r als 60000 und sie sollen infolgedessen befiihigt sein, einen h o h e n o s m o t i - s e hen D t u c k im Inneren der Stgbchen auszufiben. Infolgedessen diffundiert W a s s e r schnell in die Stgbchen hinein und bewirkt, dass diese sieh verk{irzen und der Kugelgestalt zustreben. Sodann beginnt aber die Temperatur und mit dieser zugleich der osmotische Drnek abzusinken; Wasser und Kohlen- sgure diffundieren aus dem Muskel heraus und der Muskel ersehlafft. Unter obigen physikalischen Voraussetzungen und unter Berfieksichtigung der Dimensionen der Stiibchen erseheint dann die A r b e i t s l e i s t u n g des Muskels erklgrbar 1).

~) Vgl. in bszug auf die Barechnungen: N. Z u n t z , Handb. d. Biochem. 4, 864--865 (1911). Die Dim~nsionen d~r Stgbchen werden Ms Zylinder mit 1/, Durchmesser und 6/ , Lgnge eingesetzt, was mit H i i r t h l e s Standardwerten (s. S. 48~) iibereinstimmt. Als im Sinne der Verkiirzung wirks~m wird der Drusk auf eine Flgche in l~echnung gesetzt, welche der Differenz Mantelflgche minus Bodenflgche entspricht.

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemcn der Kontraktion etc. 533

Die Zuntzsche Theorie hat insbesondere yon seiten W. N. Bergs (1912) eine scharfe Kritik effahren. Derselbe hat vor allem folgende ~fomente geltend g~macht:

Es ist nicht er\viesen, dass sich die Verbrennungsvorg~nge im wesentlichen i n n e r h a l b der Sti~bchen volIziehen. Es ist g~nz und gar nicht sichergestcllt, class die Kohlens~uremole- kiile im Momente ihrer Entstehung wirklieh eine T e m p e r a t u r yon 6000 o anfweisen, schon darum nicht, weil die Kohlensliure bereits bei 2000 ° zu Kehleno.xyd und Sauer~toff dis~oziiert. Aber selbst wenn eine so hohe Temper~tur erreicht wiirde, wgre dabei die Kohlene~ure veImutlieh nicht in w~sseriger L5sung, sondern in Gas fo rm vorhanden und wiirde ihr osmotischer Druck vielleieht gar nicht zur Entfaltung gelangen. Es ist weder be~desen noch wahrseheinlieh, class die Wiinde der St/~bchen wgbrend der Kontraktionst~hase f i i r K o h l e n s g u r e i m p e r m e a b e l seien. Ist dies aber nieht der Fall, so kann sieh alas gest6rte osmotische Gleichgewkh~. eben~owohl dutch Austritt yon Kohlens~ure, als dutch Aufnahme yon Wasser wiederherstellen; (auch nimmt ja Zun tz fiir die Erschlaffungsphase ohnehin ein It:erausdilfundieren yon Kehhmi~uIe an). Schliesslich steht die Zuntzsche Theorie mit der Beobachtung t I i i r t h l e s im Widerspruch, derzufolge das Vo lumen der S t~bchen s ich bei de r K o n t r a k t i o n n i e h t ~tndert.

B e r n s t e i n (1916) maeht gegenfber Zun tz geltend, dass ein Zylinder mit elastischen Wandungen sieh bei ErhShung des Innendruekes gar nicht verkiirzt, sondern v e r l ~ n g e r t , es w/ire denn, class die Wandungen nm" der Quere naeh dehnbar, der L~nge naeh aber unausdehnbar seien, was ja fiir die Muskelst~behen in keiner ~¢Veise bewiesen ist.

P a u l i (1912, S. 23) bemerkt mit Bezug auI die Armahme, dass intolge der Bildungs- w~rme am Orte der Kohlensiiureentstehung eine Temperatur yon mchr als 60000 herrsche, man werde umgekehrt geneigt sein, die physiologische Bedeutung der universalen Durchggngigkeit des Kohlendioxyds im tierischen Gewebe auch darin zu suchen, dass derartige W gr me s t au un ge n, wie sie Zun tz berechnet, zuverl~ssig vermieden werden. Mir scheint es iiberhaupt bedenklieh zu sein, W / i r m e s t a u u n g e n , die mi t d e m Leben de r Zel le u n v e r e i n b a r s ind, der Er- kl~rung eines physiologisehen Vorganges zugrunde legen zu wollen. P a u l i betont auss~rdem, dass die Z u n tz sche Theorie zum Tell auch den Einw~nden gegen einen t he r m odyn a mi s c he n U r s p r u n g der Muske l t i~ t igke i t zug~ngtieh sei.

Ieh mSchte schliesslieh noch hinzufiigen, dass die oben in bezug auf Mac D o u g a l l s osmotische Theorie vorgebraehten Einw/~nde a) bis g) in gleicher Weise auch fiir die Zun t z sche Theorie gelten.

C. Wackers Kohlens~ure-Theorie der Muskelkontraktion.

1. Die Hypothese.

In jfingster Zeit hat Wacker (1917) eine neue Theorie der Muskelkon- traktion aufgestellt, welche die energetische Leistung des Muskels auf den Druck der im Innern der kontraktilen Muskelelemente sich entwickelnden Kohlensi~ure zuriickftihren will. Als die Causa movens betrachtet auch Wacker die im Muskel zur Entwickelung gelangende Milchs~ure. Er stellt sich nun vor, dass die Milchs~ure Kohlensi~ure aus den im Innern der kontraktilen Elemente angehi~uften A l k a l i c a r b o n a t e n austreibt. Die in Freiheit gesetzte Kohlensi~ure bewirkt (zugleich mit einem Zerfall hochmolekularer Substanzen, wie Glykogen, Fette, Eiweissktirper in kleinere Bruchstticke) eine S te igerung des o s m o t i s c h e n Druckes innerhalb der Muskel- e l e m e n t e : ,,Der bei diesem Prozesse entstehende Kohlens i~uredruck ist es, welcher, um das Zustandekommen der Muskelkontraktion zu ermSglichen, zum osmotischen Druck hinzukommen muss. Durch Wi~rmezufuhr ist dieser C02-Druck gesteigert, so dass auch der Weg zur Ausniitzung der Warme er-


kennbar ist." Als Kraftquelle kommt hier also der mechanische ~berdruck der in Gasform entwickelten Kohlens~ure zur Geltung. Die E r s c h l a f f u n g soll derart zustande kommen, dass beim Nachtassen des Kohlensauredruekes innerhalb der Muskelelemente die Form derselben durch den elastischen Zug der gedehnten Mittelseheiben wiederhergestellt wird. Dabei soll die Abwande- rung der Kohlens~ure aus den Muskelelementen in das Sarkoplasma dureh Bindung derselben dutch die alka]ischen Dialkaliphosphate des letzteren begiinstigt werden. Wahrend die E r m f i d u n g durch eine Saureanhaufung innerhalb des Muskels charakterisiert erscheint, stellt sieh W a c k e r den Er- h o l u n g s v o r g a n g derart vor, dass (neben einer Erg~nzung des Glykogen- depots) das entstandene m i l e h s a u r e A lka l i zu k o h l e n s a u r e m Alka l i verbrennt, wodurch der Carbonatvorrat des Muskels regeneriert wird.

Den T e t a n u s erkl~rt W a c k e r derart, dass er annimmt, eine Reihe rasch aufeinander folgender Relze ffihre eine ErsehSpfung des &lkallvorrates innerhalb des Sarkoplasmas herbei. Infolgedessen soll das AbstrSmen der Kohlensaure aus den Muskelelementen behindert sein u n d der Muskel im Kontraktionszustande verhalTen.

Eine analoge Erkl~rung wie ffir den Tetanus gibt W a e k e r (1916) aueh f~ir die T o t e n s t a r r e . Er betrachtet dieselbe als eine Dauerkontraktur, bei der vor allem eine Drueksteigerung infolge CO~-Entwickelung innerhalb der kontraktilen Elemente, daneben aber aueh eine Steigerung des osmotischen Druckes infolge Zertrfimmerung grosser Molekfile, sowie eine ,,Versteifung des Muskels dureh Abseheidung der Eiweisskomponente des AlkahMbmninates" wirksam sein soil Von der Unhaltbarkeit der Vorstellungen W a c k e r s in bezug auf tetztgenannten Punkt war schon frfiher (S. 447) die Rede. Als wesentliehsten Faktor der Totenstarre betraehtet j edoch W a c k e r eine dauernde Behinderung des AbstrSmens der Kohlens~ure und der Rfiekkehr der kontraktilen Elemente in ihre l~uhelage infotge vollkommener Zersetzung des Dialkaliphosphates, des Alkalialbuminates und Bicarbonates im Sarkoplasma dutch die darin angehaufte Mitchsaure. Das schhessliche Entwelehen der angeh~uften Kohlens~ure aus den Muskelelementen soll die LSsulJg der T o t e n s t a r r e herbeiffihren: ,,Wenn die in der Muskelfaser befindliche, die Dauerkontraktur verursaehende Kohlens~ure langsam durch das Sarkoplasma entwichen ist und die KoMens~ureproduktion ganz aufgehSrt hat, dann ist der Druck beseitigt und die LSsung der Totenstarre eingetreten."

2. Einwiinde gegen die Wackersche Hypothese.

Die gegen Mac D ouga t l s osmotische Theorie vorgebraehten Einw~nde a) bis g) kSnnen auch gegenfiber der W a c k e r sehen ttypothese geltend gemacht werden.

Uberdies kSnnen aber gegenfiber der letzteren meines Erachtens noeh eine Reihe yon Einwendungen erhoben werden:


a) A b s o l u t e K r a f t de s ~Iuske ls . ,,Der l~iuskel," sagt W a e k e r , zieht sich mit einer Kraf t zusammen, die im Maximum auf 10 kg pro em ~ veranschlagt wird." ~Vir miissen uns also die Frage vorlegen, ob es denn wirklich denkbar sei, class der dutch Kohlens/~ureentwickelung bewirkte Spannungsgrad innerhalb der kontraktilen Muskelelemente, den W a c k e r mit dem Spannungsgrade eines aufgeblasenen Fussballes vergleicht, den hohen WeIt yon ann~ihernd 10 A t m o s p h ~ r e n erreichen kSnne.

Wir haben d~bei folgendes zu iiberlegen: Das M i l c h s / ~ u r e b i l d u n g s m a x i m u m (vgl. S. 384) ist yon F l e t c h e r und H o p k i n s ftir Froschmuskeln mit etwa 0,7 °/o, yon F l e t c h e r ffir Kaninehenmuskeln mi t 0,3--0,5 °/o ermittel t worden. Die Mehrzaht der brauchbaren Werte aus der Literatur bewegt sieh zwischen 0,3--0,6 %. Die hSchsten Werte fiir die ~ l e h s i u r e - bildung land ~ l o n d s e h e i n (1912) unter Beriieksiehtigung des ,con den l~uskeleiweissk6rpern gebundenen MA~chs~ureantei~s mit ~4---~9 ~/~ f~r die1~[uske~n vers~iedener S~ugetiere. W a c k e r (1916) selbst bcreehnet die Milchs~urezunahme bei der Totenstarre ffir S~ugetiermuskeln mit nut 0,18---0,23 °/0.

Wit greifen nun den hSchsten beobachteten Weft (i. e. 0,9 g freier Milchsgure fiir 100 g ]~uskulatur) heraus und maehen ferner die hSchst unwahrseheinliche Annahme 1), dass diese gesamte Milehsiuremenge bei der l~Iuskelkontraktion in Freiheit gesetzt werde mid im Sinne W a e k e r s zur Austreibung yon Kohlensiure aus Alkaliearbonaten diene. Dann kSnnte iml~axi- mum in 1000 g Muskeln 9 g t~iilehs~ure auftreten und diese 2,2 g CO S in Freiheit setzen

(C~H00 a ---- 90, .................. CO~ ~= 22). Schgtzen wir nun das Volumen yon 1000 g lYluskeln auf fund 2

einen Liter und stellen wir uns vor, dass 2,2 g COs sieh in einem Gef/isse yon 1 Liter Inhalt bei 0 ° befinden, so wiirde diese Gasmasse auf die W/~nde des Gef~sses einen Druck yon etwa 1,1 Atmosph/~re ausiiben. (Das Gewicht yon 1 1 CO S bei 0 ° und 760 mm Druck betr/~gt 1,979 g.) Bei KSrpertemperatur wfirde dieser Druek sich auf etwa 1,26 Atmosph/~ren steigern.

Daraus ergibt sieh abet der Rtiekschluss, dass d e r K o h l e n s / ~ u r e d r u e k i n n e r h a l b d e r k o n t r a k t i l e n l ~ i u s k e l e l e m e n t e d e n W e r t y o n l i / , A t m o s p h ~ r e n k e i n e s f a l l s t i b e r s t e i g e n kann . H6chstwahrscheinlieh bleibt er tats/~ehlich tief unter diesem Grenzwerte.

Die Zulgssigkeit dieses Schlusses ergibt sich n~mlich aus folgender tJberlegung: Stellen wir nns zun~ehs~, wie oben, die ganze Muskelmasse als ein Kohlensiure enthaltendes Gef~ss mit starren W/~nden vor. Die Kohlensiure drtickt anf die W~nde dieses Gef~sses. Nun denken wir uns weiterhin, dieses Gef~ss dureh eine dfinne S c h e i d e w a n d der Quere naeh geteilt. Wenn wir dabei d~s Volumen der Seheidewand )~ernachl~ssigen, werden durch diese Teilung die Gas- druekverh~ltnisse keine Anderung erfahren, da ja die Gasdiehte keine _~nderung effahren hat. Denken wir uns nun welter sehr zahlreiehe diinne Scheidewinde der L~nge und der Quere nach gezogen, his wir schliesslich zu einem Kammersystem yon der Gr6ssenordnung der M u s k e l - f i c h e r gelangen, so wird (yon der geringen VohlmseinsehrEnkung durch die Scheidew/inde abgesehen) die Gasdichte, daher auch der Gasdruck derselbe bleiben, wie er zn Anfang war. Die Uberlegung, welehe ftir die Gasdrttekverh/~ltnisse in dem grossen Gefgsse ohne ScheidewEnde gegolten hat, wird uns also auch tiber die Gasdruckverh/~ltnisse in den winzigen, einer direkten Untersuchtmg unzug~ngliehen Kammern des Fachwerkes Ausktmf~ geben kSnnen *).

1) Tats~ehlich (vgl. S. 391) wird sicherlich bei der Muskelarbeit niemals obiges M i l c h - s ~ u r e b i l d u n g s m a x i m u m erreicht. Auch liegt nicht der mindeste Grand ftir die Annahme vor, dass die gesamte Milchs/i, ure durch C a r b o n a t e neutralisiert werde.

u) W a c k e r s Versuche (P f l t i ge r s Arch. 165, 467 [1915]) fiber die K o h l e n s ~ u r e a b - g a b e yon Leiehen und lVIuskeln stehen mit obigen Auseinandersetzungen nicht im Widerspruche. Es ergab sich fiir die abgegebene CO~-Menge innerhalb 2- -3 Tagen pro Kilo Meerschweinehen 0,6 g CO 2, pro Kilo ausgeweideten Kaninchens 0,4 g COs, pro Kilo M. quadriceps des Menschen 2 g COs. Dabei bleibt es dahingestellt, ein wie grosser Anteil dieser C02F/~uinisvorg~ngen und anderen Vorg/~ngen, die mit der Milchs~urebfldung nichts zu tun haben, ihre Entstehung ver- dankte.

536 Ot to von :Ftirth,

b) B e o b a c h t u n g e n a n R o h r z u c k e r m u s k e l n . Ein weiterer Einwand gegen Wackers Hypothese scheint sich uns aus den frtiher (S. 435) bcsprochenen Beobachtungen yon Over ton und yon K a r l Schwarz tiber den Erregbarkeitsverlust yon Muskein in R o h r z u c k e r l f s u n g und tiber die Wiederherstellung der Erregbarkeit durch Natriumsalze" zu ergebcn. Wie Urano (1907) in v. Freys Laboratorium festgestellt hat, kann ein Muskel durch li~ngeres Verweilen in einer isosmotischen Rohrzucker15sung yon seinen l q a t r i u m s a l z e n befreit werden. Die Asche solcher Muskeln besteht weitaus ihrcr Hauptmenge nach aus Kaliumphospha~, dem nur geringe Mcngen yon Calcium- und Magnesinmsalzen beigemengt sind. ~un scheint ja die Be- obachtung, dass ein yon Na~rinmcarbonat befreiter Muskcl seine Erregbarkeit eingebiisst hat, auf den ersten Blick mit Wackers I-Iypothese in beseem Einklange zu stehen. Nun diirfte

A

> ~]g <

• a 6 i +

B Y

B 7

" ......... [ - 1 " ....... '" i ¢ i

\, ........ / _ _ . . . A o=: /+

t l , ] . . . . . . . . . . . . . . . . f . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

\ 1

\ / -. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . J

Abb. 2.

aber im Sinne derselben der Muskel seine Erregbarkeit erst wieder erlangen, wenn man ihm neuerlich einen Vorrat an k o h l e n s a u r e m Alka l i zugefiihrt hat. Tats~chlich wissen wir aber, dass N a t r i u m s a l z e der a l l e r v e r s e h i e d e n s t e n A r t eine derartige restitaierende Wirkung auszutiben vermSgen.

c) Verk i i r zungsg rad der Muskeln. Eine weitere Schwierigkeit scheint sich mir sehliesslich fiir die Waekersche Theorie aus dem effektiven Verktirzungsgrade der Muskein zu ergeben.

Der yon Sch~fer (I910) gegeniiber Mac Douga l l s Muskelmodell geltend gemachte Einwand (s. o. S. 532), demzufolge dieses hSchstens eine Verkiirzung auf 2/a der MuskellUnge,


nich~ aber die effektiv beobachtete Verkiirzang auf 1/4 der Ruhel/inge und darunter zu leisten imstande w/~re, gilt meines Eraeh~ens auch fiir die Wackersehe Hypothese in gleichem Masse. Nun hat W a e k e r versueht, diesen Einwand in folgender Weise zu erledigen: Er meint, unter der Wirkung des im Innern des Muskelelementes herrsehenden Druckes miisste allerdings ein mit g l e i ehm~ss igen S e i t e n w ~ n d e n versehenes Muskelelement der I ( u g e l g e s t a l t zustreben. ,,Mi~ der durch Annahme der Kugelgestalt bedingten Zusammenziehung ]Jesse sich aber die Kontraktion, welche 72 °/0 and mehr der L~'nge des Muskels betr~gt, noch nieht erkl~ren. Anders liegen die Verh/~ltnisse, wenn die als Endseheibe bezeiehnete Basis d i c k w a n d i g e r als der iibrige Teil der Itiille konstruiert ist. /)ann wird die HOhe der Muskelelemente starker abnehmen und ein f laehes , p r e s s k u c h e n a r t i g e s Gebi lde erscheinen. •ach dem mikroskopischen Bride und der Widerstandsfi~higkeit der Grandmembran stfinde derAnnahme einer verdickten Basis nich~ nur nichts im Wege, sondern sie stiinde den tats/ichlichen Verh~itnissen am n/~chsten."

Wacker legt seinen Bebrachtungen Muskelelemente yon 1--1,7 /~ Breite und 2--2,8 /~ H5he zugrunde. Denkt man sich nun ein derartiges Muskelelement (Abb. A) auf 1/4 seiner HShe kontrahiert, so mtissten, damit eine derartige Kontraktion im Sinne Wackers durch CO~-Druek im Innern zustande komme, die Se i t enw~nde der Muskele le men te , entsprechend der Fordenmg B e r n s t e i n s (vgl. S. 483) in der Querrichtung elastisch dehnbar, in der L~ngs- r i e h t u n g aber u n a u s d e h n b a r sein. Sie mfissten sich also (entsprechend der punktierten Linien der Zeichnung A') seitlich stark ausbauchen und als seitlieh vorragende Blasen die undehnbaren Grundplatten einander n~hern.

Versuchen wires nun aber, dieselbe Vorstellung auf die schlanken, schmalen Muskel- elemente der Insekten zu iibertragen, deren Dimensionen im ruhenden und kontrahierten Zu- stande Ht i r th le (vgl. S. 486) mit so grosser Pr~zision gemessen hat (Abb. B and B'). Schon bei der effektiv beobachteten Verkfirzung der Muskelelemente yon 5,3 auf 2/x mfissten, unter reichlichem ZustrSmen yon Flfissigkeit sich die Seitenw/~nde zu runden Blasen vorwOlben (punktierte Linie in B'). Das Hi i r th l e sche P o s t u l a t der V o l u m s k o n s t a n z der kontraktilen Elemente k5nnte unm5glich gewahrt bleiben. Vielmehr miisste cine gewaltige Volumszunahme erfolgen, um den Raum mit aus dem Sarkoplasma nachstrOmender Fliissigkeit zu erfiillen.

Noch krasser wih'de aber das Missverh~ltnis zwischen Theorie and Wirklichkeit (trotz der vorliegenden Beobaehtungen fiber ,,Festonbildung" vgl. S. 481) erscheinen, wenn wir uns ein derartiges Muskelelement auf 1/4 seiner HOhe kontrahiert denken (Abb. C). Itier wiirden die undehnbaren Grundplatten mit den dazwischen befindlichen Lagen isotroper Substanz eine Spindel bilden, auf die die zu presskuchenartigen Gebilden abgeplatteten Muskelelemente mit weithin au~sladenden Seitenblasen (punktierte Linien) aufgereiht w~ren. Ich glaube nicht, (lass bisher h'gendwelche histologisehe Beoba~htungen erhoben ~-orden sind, welche derartige Annahmen zu stfitzen vermSchten.

Z u s a m m e n f a s s e n d g l a u b e i ch aus d e n v o r a n g e h e n d e n Be- t r a c h t u n g e n f iber die o s m o t i s c h e n T h e o r i e n d e r K o n t r a k t i o n den S c h h s s z i e h e n zu d f i r f en , d a s s k e i n e d e r s e l b e n de r K r i t i k so w e l t S t a n d zu h a l t e n v e r m a g , u m e s u n s zu e r m O g l i e h e n , e i n e b e f r i e d i g e n d e Erk l i~ rung des V e r k i i r z u n g s v o r g a n g e s a u f d i c s e l b e n g r f i n d e n zu kSnnen .

XXII. Quellungstheorien der Muskelkontraktion.

1. Engelmanns thermodynamische Quellungstheorie. Die Vors t e l lung , dass Q u e l l u n g s v o r g ~ n g e der M u s k e l k o n t r a k t i o n

z u g r u n d e l iegen, r f ihr t y o n E n g e l m a n n her. B i e d e r m a n n (]909) b e z e i c h n e t

die Que l lungs theo r i e als d ie jen ige u n t e r d e n b i sher au fges t e l l t en K o n t r a k -


tionstheorien, welche bei weitem am besten begrfinde~ ist, insoferne sie auf einer breiten Basis yon Effahrungstatsachen und unter steter Beriicksichtigung derselben sich entwickelt hat.

E n g e l m ~ n n hielt den Musket ffir eine t h e r m o d y n a m i s c h e Masehine. Es hatte sieh herausgestellt, class eine grosse Anzahl organiseher und organisierter Substanzen dutch das VermSgen ausgezeichnet erscheint, s ieh be im E r w ~ r m e n zu verki i rzen . Es ist dies zuerst an gedehntem K a u t s c h u k , sodann yon H e r m a n n an F i b r i n f ~ d e n , yon E n g e l m a n n an V i o l i n s a i t e n festgestellt worden. Von den Beobachtungen E n g e l m a n n s , welehe die B e z i e h u n g e n zwisehen K o n t r a k t i l i t ~ t u n d D o p p e l b r e e h u n g zum Gegenst~nd haben, war bereits bei friiherer Gelegenheit die Rede (S. 491). E n g e l m a n n hat den Satz aufgestellt, ,,dass das VermSgen, die zur eharakteristischen Verkiirzung fiihrende Kraft zu entwiekeln, allen doppelbreehenden, speziell allen positiv einachsigen quellungsf~higen KSrpem zukomme."

Was nun speziell die thermische Verkiirzung betrifft, hat es sich herausgestellt, dass ebenso wie bei der gewStmliehen Qaellung in Wasser, S~uren und Alkalien, aueh bei der thermisehen Verkiirzung yon bindegewebigen Gebilden die entwiekelte meehanisehe Energie (ganz wie beim l~uskel) mit der A n f a n g s s p a n n u n g w~ehst.

E n g e l m a n n hat weiterhin ein t h e r m o d y n a m i s e h e s Muske lmode l l konstmiert: Eine Violinsaite wurde an dem einen Ende fixierL mit einem Sehreibhebel verbunden und mit Hilfe einer elektriseh geheizten Platinspirale im Wasserbade erw~irmt. Sobald man den Strom durch den Draht passieren liess, kontrahierte sieh die Saite, um beim Offnen des Stromes wieder zu ersehlaffen. Es warden so ,,Chordogramme" erhalten, welehe den Maskelkontraktionskurven sehr ~hnlieh waren, denn die thermiseh verkiirzte Saite verl~ngert sieh wieder bei Abkiihlang.

HSber (1918) bemerkt mit Recht, dass seit den Untersuchungen F icks die Auffassung des Muskels als einer t h e r m o d y n a m i s c h e n Masch ine fiir iiberwunden gelten kSnne. Der Muske] wird jetzt ganz allgemein als eine c h e m o d y n a m i s c h e Masch ine betrachtet. Im gleichen Sinne ~iussert sich auch P a u l i (1919, 1. c. S. 10): ,,Wir halten mit W. B i e d e r m a n n , M. v. F rey , O. F r a n k , um nur die letzten monographischen Bearbeiter dieser Frage zu nennen, alle seit Adolf F icks gl~inzenden Untersuchungen gegen eine thermodynamische Kontraktionstheorie vorgebrachten Argumente fiir zwingend. Diese beruhe+u in der Hauptsache a~ dem mit einer solchen nicht Vereinbaren grossen Nutzeffekt der Muskelmaschine and griinden sich ferner auf der UnmSglichkeit, die zu einer thermodynamischen Energieproduktion nStigen grossen Temperaturdifferenzen in einem lebenden Muskel passend angeordnet zu denken." B e r n s t e i n (1916) endlich meint, es sei unbegreiflich, dasses heute noch Physiotogen gibt, welche den Fickschen Beweis far die UnmSglichkeit eines thermischen Kreisprozesses im Muskel nicht verstanden haben.

2. Ubergang yon der thermodynamischen zur Siturequellungstheorie.

Trotzdem also die thermodynamische Theorie der Muskelkontraktion ihre Gettung nicht dauernd zu bewahren vermochte, hat sich dieselbe ffir die Entwickelung der muskelphysiologi~chen Forschung dennoch als h~achtbar erwiesen, insoferne sie der Siiurequellungstheorie die Wege gebahnt hat. ,,Der Grundgedanke E n g e l m a n n s " , sagt B i e d e r m a n n (1909, 1. c. S. 190), ,,dass

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kont, rakt ion e~c. 539

die Muskelkontraktion als Folge einer W a s s e r v e r s e h i e b u n g (Quel lung) aufzuiassen ist, beh~ilt seine volle Geltung, auch wenn man fiber die Ursache derselben verschiedener Meinung sein kann."

Bereits E n g e l m a n n hat sieh (s. u.) mit dem Problem der Verkfirzung yon Violinsaiten bei der S~urequelhmg uud der dabei zutage tretenden er- heblichen mechanischen Kraftentfal~ung eingehend befasst. Er irug zwar Bedenken, die S~iurequellung auf die phys io log i s che M u s k e l k o n t r a k t i o n anzuwenden. Dagegen hielt er es nicht ffir unwahrscheinlich, dass die Milch- saure und die durch dieselbe verursachte Quellung bet der Entstehung der T o t e n s t a r r e wesentlich mitbeteiligt set.

Ausgehend yon seiner osmotischen Muskelkontraktionstheorie (s. o. S. 581) hat sodann Mac Douga l l (1898) den ~bergang zu einer S~iurequel- lungstheorie der Muskelkontraktion vollzogen, wobei er, ebenso wie sp~iter auch Meigs (1908, 1909, 1910, 1913) eine Quellung der doppelbreehenden Fibrillenanteile auf Kosten des Sarkoplasmas annahm.

Anschliessend an den Gedankengang der vorgenannte n Forseher, habe ich (1911) sodann gemeinsam mit L e n k die Entwickelung der T o t e n s t a r r e im Sinne einer dureh Saurequellungsvorgange innerhalb der Muskelfibrillen verursachten Dauerkontraktion zu erklaren versucht (s. o. S. 453).

Naehdem bereits M v. F rey (1904), W. B i e d e r m a n n (1909), E. Prz i - bra in (1910) und P r o c t e r auf die Wahrscheinlichkeit der Bedeutung ether M i l e h s a u r e q u e l t u n g der M u s k e l p r o t e i d e ffir den Kon~raktionsvorgang nachdrfieklieh hingewiesen hatten, ist eine Saurequellungstheorie der Muskel- kontraktion insbesondere dureh W. P a u l i (1912) einerseits, durch S t r i e t - m a n n und M. It. F i s c h e r (1913) andererseits in pr~zisere Form geiasst und energisch verfochten worden.

W. P a u l i (1913 1. e. S. 11) pr~zisiert seine Auffassung dahin, ,,dass mi~ dem Eintritte der Milchs~ure in die Fibrille zugleich eine Quellung der doppelbrechenden Substanz derselben unier Verkfirzung erfolgt". P a u l i stellt sieh vor, dass die im Sarkoplasma durch Spaltungsprozesse gebildete Milchs~ure in die Fibrillen eindringe und darin eine Elektropositivierung und eine Quellung der Kolloide verursaehe, wodurch der Kontraktionsvor- gang zustande kommt. Sodann ifihr~ die Entfernung der Milchsaure aus der Fibrflle zu einer Ersehlaffung und Restitution des Muskels. Die Auffassung, derzufolge der grSsste Energieaufwand auf die Phase der Restitutionsvorg~nge entfalle, steht mit den neuesten Forschungsergebnissen in bezug auf die Energefik und Thermodynamik des Kontraktionsvorganges (s. o. S. 498--510) in bestem Einklange (vgl. auch F. Verz ~r, Ergebn. d. Physiol. 15, S. 98~100, 1915).

Wenn wit nunmehr daran gehen, die Grundlagen der S~urequellungs.- theorie einer kritisehen Uberprtifung zu unterziehen, begegnen wir, innerhalb des Raumes derselben zun~chst drei ganz versehiedenen und einander teilweise widersprechenden Annahmen: Die Theor i e Mac Douga l l s basiert auf der

540 O t t o y o n :Fi i r th ,

Annahme einer Que l lung und V o l u m s z u n a h m e der d o p p e l b r e c h e n d e n F i b r i l l e n a b s c h n i t t e aus K o s t e n des S a r k o p l a s m a s ; die Theor ie E n g e l m a n n s dagegen fordert einerseits eine i n t r a f i b r i l l i i r e Wasser - v e r s c h i e b u n g , wobei die anisotropen Fibrillen~bschnitte auf Kosten der isotropen an Volumen zunehmen sotlen; andererseits sttitzt sie sich aber auf der Annahme eines sich unter erheblicher Liingenverkiirzung quellbarer Muskel- elemente vollziehenden a n i s o d i a m e t r i s c h e n Q u e l l u n g s v o r g a n g e s . Es muss also zuni~chst unsere Aufgabe sein, jede dieser drei Annahmen far sich auf ihre Berechtigung zu priifen.

3. Mc Dougalls Theorie der Fibrillenquellung auf Kosten des Sarkoplasmas.

Wie wh" bereits gehSrt haben, ist Mac Douga l l s (1898) Meinung zufolge, die Kontraktion eine Folge einer V o l u m s z u n a h m e des Fltissig- k e i t s i n h a l t e s der S a r k o m e r e n , wodurch eine Ausbauchung der seitlichen Wandungen der letzteren, sowie eine Ann~herung ihrer ba.sulen Fl~chen erfolgt. Beobachtungen an den Fltigelmuskeln der Fliege, den Beinmuskeln des Wasser- killers, sowie den Scherenmuskeln des Krebses unter der Einwirkung hypotonischer SalzlSsungen, destillierten Wassers, sowie schwacher Milchsi~ure- 15sungen, dienten dieser Annahme zur Stfitze. Anf~nglich war (S. o. S. 531) Mac Douga l l der Ansicht, eine S t e i g e r u n g des o s m o t i s c h e n Druckes innerhalb der Sarkomeren infolge Zerfalles grosser Molekfile in kleine sei das Wesentliehe. Spater gelangte er jedoch dazu, auf die l~eubildung yon Milch- s~ure innerhalb der Sarkomeren das Hauptgewicht zu legen.

Die Ideen Mac Douga l l s wurden sodann yon E. B. Meigs (1909, 1910, 1912) tibernommen und welter ausgeffihrt: Auch Meigs ist der Meinung, dass die Milchs~ure die Fibrillen aui Kosten des Sarkoplasmas zur Quellung bringt und dadurch die Verktirzung hervorruft 1). Meigs beruft sich anf den Umstand, dass alle Formen yon S t a r r e k o n t r a k t u r e n nach F l e t c h e r und H o p k i n s mit Si~ureentwlckelung einhergehen (so die physiologlsche Totenstarre, die W~rme-, Wasser-, Chloroformstarre, die Starre nach Ge- frierung usw.) ; auch hi~lt er es ffir eine feststehende Tatsache, dass die Fibrillen kontrahierter Muskeln bei histologischer Untersuchung umfangreicher, die sarkoplasmatischen R~tume dagegen enger erscheinen ~).

¥on den E i n w ~ n d e n , welche gegen Mac Douga l l s Theorie erhoben worden siud, war schon friiher (S. 488 und S. 531--53"2) ausffihrlich die Rede.

1) , ,It is difficult not to think, that Mac D o u g a l l s main contention is correct, so that the contraction of striated ml~scles is the result of the swelling of the sarcostyles, which, in the time, is brought about by the formation within them of minute quantities of lactic acid" . . .

3) Journ. of exper. Zool. 18, 542 (1912): , ,It is now well established, that in contracted specimen of striated muscle the sarcostyles are relatively larger and the sarcoplasmatic spaces smaller, than in uncontracted specimen."

Die Kotloidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 5~1

Dieselben behalten (mit Ansnahme der Punkte e) und h) S. 532) auch ihre Geltung, wenn man den o s m o t i s c h e n D r u c k innerhalb der doppelbrechenden St~bchen dutch den S a u r e q u e l l u n g s d r u c k ersetzt. Es gentigt also, an dieser Stelle auf das frtiher Ges~gte hinzuweisen.

4. E n g e l m a n n s Theorie der intraf ibri lNiren W a s s e r v e r s c h i e b u n g .

E n g e l m a n n war (vgl. S. 487) der Meinung, dass unter dem Einflusse der Reizung die Quellungsfi~higkeit der doppelbrechenden Schicht erhSht wird und dass die Kontraktion mit einem ( ~ b e r t r i t t e y o n F l t i s s i g k e i t aus de r i soCropen in die a n i s o t r o p e Schicht einhergeht.

Wir haben schon frtiher (S. 488) die gewichtigen Gegenargumente er- 6rtert, welche H t i r t h l e (!909) auf Grund seiner Messungen an l e b e n d e n Muskelfasern gegen diese Auffassung yon ]fistologischen Gesichtspunkten aus erhoben hat. ,,Aber auch abgesehen yon der bistologischen Widerlegung," sagt H t i r t h l e l ) , ,,kann man die E n g e l m a n n s c h e Schilderung nicht aufs Einzelne verfolgen, ohne auf ernste Bedenken zu stossen. Nach den Messungen yon E n g e l m a n n an Hydrophilus ist die Verkfirzung tier a k t i v e n Schicht welche die quellenden Elemente enthi~lt, i~usserst gering; sie betriigt nicht ganz 12 °/o der SchichtenhShe, wi~hrend die gleichzeitig beobachtete Verkfir- zung der p a s s i v e n e i n f a c h b r e c h e n d e n S c h i c h t 800/0 in Anspruch nimmt. ])as stimmt aber nicht zur Theorie; nach den mikroskopischen Mes- sungen wi~re die charakteristische Eigenschaft der I no t ag m e n , sich bei d er Quellung zu verkfirzen, nur in sehr m~ssigem Grade ausgebildet, selbst unter der Voraussetzung, dass sie dutch vollkommen undehnbare Verbindungen in der Verkfirzungsrichtung aneinander geffigt sind. Die Verkiirzung selbst wiirde im wesentlichen in der die Flfissigkeit abgebenden, also passiven, einfach- brechenden Schicht vor sich gehen, w~hrend die quellende Schicht sich im wesentlichen in der Querrichtung ausdehnt. Kurz, die Quellung wfirde nut indirekt zur Verktirzung und Yolums~nderung ftihren, nich~ abet oder n u r z u m k l e i n s t e n Tei le d u r c h V e r k t i r z u n g der q u e l l e n d e n E l e m e n t e . Diese Folgerung, welche sich aus der E n g e l m a n n s c h e n Darstellung des Kontraktionsvorganges mit l~otwendigkeit ergibt, ist aber nicht im Sinne der ursprtinglichen Quellungstheorie, nach welcher die quellungsfi~higen Elemente selbst der Sitz der Verktirzung sind . . . . "

Ferner hat E. B. Meigs es a]s undenkbar bezeichnet, dass die dtinnen einfach brechenden Schichten das Material ftir die Quellung der doppelbrechenden Schichten tiefern.

Fiir diese Seite der E n g e l m a n n s c h e n Hypothese ergeben sich also tatsiichlich, wie es scheint, uniiberwindliche Schwierigkeiten.

1) K. Hiirthle, ~ber die Struktur der quergestreiften Muskelfasern yon Hydrophilus. Bonn 1909. S, 149.

542 Ot to von l~firth,

A n h a n g: Piitters Theorie.

In eigenartiger Weise hat F r i t t e r (1914) die Widerspriiche zwischen den Hrirthlesehen Befunden und der S~urequellungstheorie zu fiberbriicken versucht. Er geht yon der Tatsache aus, dass t I i i r t h l e neben einer ann~hernden Volumskonstanz der doppelbrechenden Muskel- elemente eine geringe V o l u m s z u n a h m e der i s o t r o p e n S c h i e h t e n sowie eine geringe Vo- lumsabnahme des Sarkoplasmas gefunden hat. Er stellt sich vor, dass die doppelbreehenden St~bchen im r u h e n d e n Muskel s ieh in e i n e m Z u s t a n d e yon Z u g s s p a n n u n g b e f i n d e n (i~hnlieh wie eingespannte Kautschukf~den). Im Augenblicke der Kontraktion wird nun ein S p e r r m e e h a n i s m u s beseitigt, und zwar soll diese En t~e rnung der Spe r rung dadureh erfolgen, dai]s eine S~ureque l lung der i s o t r o p e n Schicht auf Kosten des Sarkoplasmas sich vollzieht. I~un k(innen die gespannten Federn sieh verkiirzen, gleich wie gespannte Federn, deren Arretierung gelSst wird. IMese Vorstellung kSmlte vielleieht durch die Tatsache gestiitzt werden, dass die W~rmet5nung der Muskelkontraktion zum grossen Teile in die Phase der Erholung f~llt (s. o. S. 505), wobei sieh nach F r i t t e r eine W i e d e r h e r s t e l l u n g der e l a s t i s e h e n Span- n u n g der St~bchen vollziehen mrisste, iNun ist nicht recht einzusehen, wie ma n s ieh den M e c h a n i s m u s der W i e d e r h e r s t e l l u n g d ieser e l a s t i s c h e n S p a n n u n g v o r s t e l l e n soll. F f i t t e r beruft sieh auf die Analogie mit den Beobachtungen Ffef fe rs fiber K o n t r a k t i o u yon S t a u b f ~ d e n der Cynareen. Dabei handelt es sich aber anscheinend um eine Abnahme des osmotisehen Druekes u nte r W ~ s se r au s t r i t t , wobei das Volumen des Filamentes betr~chtlich abnimmt 1), die Wiederdehnung erfolgt durch Wiederherstellung des Turgors unter Wasser- aufnahme. Wollten wir nun eine Analogie frir die Muskelst~bchen annehmen, so mrissten wir uns doch wohl vorstellen, dass bei der Kontra~tion der elastisehen St~betmn Wasser aus denselben austritt und dass der , ,Turgot", also die Wiederdehnung der St~bchen unter Wasseraufnahme erfolgt. Damit wiirden ~ r uns abet wiederum mit der Feststellung Hf i r th les , derzufolge das Volumen der St~behen bei der Kontraktion konstant bleibt oder doeh nur sehr wenig abnimmt (vgl. S. 485), in Widerspruch setzen.

5. Enge lmanns Theorie der anisodiametrischen Quel lung und der Quel lungsverki irzung.

Von den dutch Enge lmann aufgedeckten Beziehungen zwischen Kont rak~i l i t~ t und I )oppelbrechung war schon ffiiher (S. 491) die Rede. Enge lmann vertritt die Meinung, dass auch alle leblosen faserigen Gebilde, welche positiv doppelbrechend und quellungsf~hig sind, sich unter Verdickung in der Richtung der op¢ischen Achse verkiirzen.

E ngel m a n n denkt sich die kontraktilen, doppelbrechenden Anteile der Fibrillen ,,aus langgestreekten oder 10rismatischen, der F~serachse parallel gelagerten ~Elemen~en (I nora g men) zusammengesetzt, welche dutch im Verh~iltnis zu ihrer I)icke sehr schmale Fliissigkeitssehichten voneinander getrennt sind und sich im t~tigen Zustande vorribergehend (lurch Quellung der Kugelgestalt zu nahern streben." ,,Alsprim~re physiologische Ursache der Kontraktion," sagt E n g e l m a n n (1906) bei anderer Gelegenheit, ,,betrachte ich die" an chemische Aktivit~t ge- bundene F or rove r~nderung kleinster ultramikroskopischer im Protoplasma enthaltener doppel- brechender T~ilchen, quellungsf~higer ~Iolekularkomplexe, die ich a]~s Inotagmen bezeichnet habe. Es mug dahingestellt bleiben, ob diese im R u h e z u s t a n d e als faserf ( i rmig zu den- k e n d e n Te i l ehen bleibende oder ob sie vorribergehend entstehende und wieder vergehende festere Gebilde sind . . . Auf sie allein ist der Ausdruck K o n t r a k t i o n anzuwenden . . . Sie veranlassen sekundi~r jene rein physiologischen Bewegungen, die ich als T r o p f e n b e w e g u n g bezeichnen mSchte, indem sie dureh ihre bei Reizung erfolgende Ann~herung an die K uge l f o r m dem Protol01~sma an den betreffenden Stellen einei n allen Richtungen mehr gleiche Koh~tsion geben."

1) Vgl. L. Jos t , Vorlesungen fiber Pflanzenphysiologie. 1904, S. 640.

Die Kolloidchemie des ]~[uskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc. 543

Einem 5hnlichen Gedankengange begegnen wir bei Q u i n c k e , der sich die doppelbreehenden Muskelschichten aus langgestreckten, parallel der Langsrichtung des Muskels angeordneten W a b e n zusammengesetz~ denkt. Diese sollen beim Aufquellen kOrzer und dicker werden und dadurch die Kon- traktion bewirken (vgl. B i e d e r m a n n , 1. c. S. 191).

Den Untergrund ffir diesen Gedankengang bilden nun Beobachtunge fiber die V e r k f i r z u n g , we lche l eb lose f a se r i ge Geb i lde bei tier Quel- l u n g e r f a h r e n . Es ergibt sich ffir uns nunmehr die Aufgabe, speziell die Saureverkfirzung derartiger Gebilde kritisch zu betrachten.

a) Ebners Versuche.

Nachdem bereits Wilh. Mfil ler (1861) die Quellungsverkfirzung leim- gebender Bindegewebsfibrillen bemerkt hatte, ist die S a u r e v e r k f i r z u n g yon S e h n e n yon V. v. E b n e r beobac.htet worden. ,,Die Quellung in Sauren und Alkalien," sagt v. E b n e r (1882, 1. c. S. 52) ,,geschieht vorzfiglieh nach der Querrichtung der Sehne. In dieser Richtung wird offenbar viel Wasser eingelagert, w~hrend dies in tier Langsrichtung nicht der Fall zu sein s c h e i n t . . . Die Verdiekung in der Quere betr~gt bei Quellung in verdfinnter Essigs~ure etwa 250 °/o des ursprfingliehen Durehmessers, w~hrend die Lange sich um 20--30 o/o v e r m i n d e r t . . . Eine 70 mm lange Sehne wird in verdfinnte Essigs~ure gelegt, in welcher sie sich auf ungef~hr 50 mm verkilrzt."

v. E b n e r (1. c. S. 204) beobaehtete ferner das Verhalten yon H a a r e n bei der Quellung in Natronlauge. Man bemerkt erst eine Verkfirzung, dann aber eine Verlangerung. Namentlieh an dicken Sehweinsborsten zeigte es sich, dass schon im ersten Stadium der Quellung, wahrend weleher das Haar sich verkfirzt, die Diekenzunahme der Ha.are eine sehr bedeutende ist. L~sst man bei mensehlichen tIaaren die Quellung bis zur neuerlichen Verl~ngerung des Haarstfiekes fortschreiten, so ist. der sctfliessliche Effekt immer tier, dass die prozentische Zunahme des Querdurehmessers mindestens dreimal gr5sser ist, als die prozentische Zunahme der L~nge.

V. v. E b n e r gelangt zu der Anschauung, dass ganz allgemein organisierten anisotropen Substanzen Q u e l l u n g s ~ c h s e n zukommen, d. h. Rich- tungen, naeh welehen die Wasseraufnahme bei der Quellung verschieden ist. ,,Die Achse grSsster Quellung entspricht in den bisher bekannten Fa.llen der Richtung der k~rzesten Achse des Elastizit~tselipsoides im Sinne yon Nage l i und S c h w e n d e n e r " (Ebne r 1. e. S. 19).

b) Engelmanns ¥ersuche.

Enge l m a n n (1893, 1. e. S. 62ff,) hat zahlreiche Beobachtungen fiber die Q u e l l u n g yon V i o t i n s ~ i t e n in S a u r e n ~ngestetlt. Darmsaitenstficko (Violinsaite E) yon 10 cm L~nge und etwa 0,6 mm Dicke wurden bei Zimmer- temperatur in die zu prfifende Ftfissigkeit einge]egt, sodann nach einiger Zeit


herausgenommen und gemesen. So ergeben sich nach 1 Tage in Wasser die Dimensionen 92 mm L~inge: 1,2 mm Dicke; in Rohrzucker 24 f/o: 92 mm : 1,3 ram; in Milchsiiure 5 f/o: 62 ram: 41/2 ram; in Milchs~ure 0,25 °/o: 68 mm : 5 ram; in Essigsiiure 5 °/o: 69 ram: 3,5 mm; in HC] 1%: 72 ram: 3 mm etc.

Durch Auswaschen sowie dutch Neutralisation erwies sich die Verkiir- zung in der Lange und die Verdickung als teilweise reversibel. So nahm ein Saitenabschnitt, der sich in Milchsiiure 0,25 O/o atff 72 mm verkiirzt h~tte, nach Neutralisation mit Ammoniumcarbonat wieder eine L~nge yon 94 mm an, wobei sich die Dickendimension yon 8 mm auf 1,3 mm verminderte.

Verglichen mit der Quellung in Wasser betrug die durch die S~urewirkung veranlasste Verkfirzung in der Regel 20--80 °/o.

Um die K r a f t e n t w i c k e t u n g bei der chemischen Verktirzung zu messen, liess E n g e l m a n n kurze quellende Saitenabschnitte mit Hilfe eines geeigneten I-Iebelapparates der Spannung einer Stahlfeder entgegenwirken. Es stellte sich so heraus, dass die Kraftentwickelung einer sich infolge Siiure- quellung verkfirzenden, gespannten und belasteten Darmsaite eine viel grSssere ist, ,,Ms kr~ftigste menschliche Muskeln yon gleichem Querschnitte bei stiirkster tetanischer l~eizung wtirden entwiekeln kSnnen."

E n g e l m a n n beobachtete ferner bei einem S e h n e n s t r e i f e n in 7 °/o Essigsi~ure Verkfirzung um 22 °/o, in HC1 1 °/o Verkiirzung um 8 °/o 1).

e) Biitschlis Beobaehtungem

Bfi~schli (1896) hat festgestellt, dass ungedehnte G e l a t i n e f a d e n sich bei der Quellung. nach allen Seiten ausdehnen, wobei die Zunahme in der Langsriehtung immer viel geringer ist, als die in der Diekenrichtung. In stark gedehntem Zustande getrocknete Gelatinefi~den zeigen dagegen beim Quellen neben der Verdickung eine erhebliche Verkfirzung.

d) Lehmanns Theorie molekularer Riehtkriifte.

In h6chst eigenartiger Weise hat O. L e h m a n n (1908, 1. c. S. 828) im Zusammenhange mit seinen bekannten Untersuchungen fiber f l i i ss ige K r y - s t a l l e die Quellungsverkiirzung organisierter Gebilde gedeutet. Er stellt sich vor, dass dieselbe im wesentliehen auf die W i r k u n g m o l e k u l a r e r l~ i ch tk r i i f t e beruhen: ,,Man kSnnte sich denken, das Protoplasma sei ein Gemisch mehrerer Stoffe, die infolge des Reizes, etwa dutch Wirkung einer yore Nerven ausgeschiedenen katalytisch wirkenden Substanz, sich teilweise verbinden, also Molekfile mit anderer Gestaltungskraft bilden, so dass z. B. wenn das Ganze einen s~ i u l e n f S rmig en f l f i s s igen M i s c h k r y s t a l l darstellen wfirde, dana K o n t r a k t i o n zu e i n e m t a f e l f S r m i g e n (bei ailniihernd gleiehbleibendem Volumen) eintreten wfirde, wie ja auch die Muskel-

1) Engelmann, Pfliigers Arch. 8. 95 (1874).

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontrakt ion etc. 545

faser bet Kontraktion sich der Quere nach ausdehnt, so dass das Volumen erhalten bleibt. Beim Erschlaffen wfirde Rfickbildung der frfiheren Molekfile eintreten . . . . Nach meiner Auffassung ist die Quellung nicht das einfache Eindiffundieren yon Wasser in die Poren, sondern die Bi]dung neuer Molekfile eines Hydrates und die auf~ret, enden Krafte sind diejenigen, die ich ats mo]e- k u l a r e D r e h m o m e n t e beschrieben habe."

c) Proeters Muskelmodell.

P r o c t e r (1910) hat eine Art ,,Muskelmodell" konstruieren wollen, indem er eine spiralige PlatineIektrode in einen Gelatinezylinder einbettete, diesen sodann in eine SalzlSsung eintauchte und die letztere (lurch einen durehgeleite~en elektrischen Strom elektrolysierte, wobei die Gelatineelektrodo als Anode diente und der Saurequellung unterlag. Beim Passieren des Stromes wies die Gelatine eine ,,wunderbare Kontraktion" auf.

f) Paulis Beobachtungen.

P a u l i (1912, 1. e. S. 12) bemerkt mit Bezug auf die Angabe, dass posi~iv einachsige doppelbreehende organische Fasern unter Verkfirzung in der Rich- tung der optisehen Aehsen quellen, ,,er habe dieselben wiederholt u n d e s stets bestatigt gefunden, dass Quellung nur unter diesen Verhaltnissen zur Ver- kfirzung, sonst zur Verl~ngerung ffihrt".

g) Beobachtungen yon W. H. Strietmann und M. H. Fischer (19J2).

Die genannten Autoren haben die Beobachtungen E n g e l m a n n s fiber Saureverkttrzung an Katgutsaiten bestgtigt und erweitert. Die Kontraktion erfolgt um so intensiver, je dfinner die Saite und je hSher die S~turekonzentration ist. Bet Ubertragung der durch Saure gequollenen Saite tritt zwar Entquel- lung ein, doch bleibt ein gewisser , , V e r k i i r z u n g s r t i c k s t a n d " zurfick. Durch wiederholten Wechsel yon S~ure und Wasser lgsst sieh eine Art yon T re p p e n- p h a n o m e n , durch Einwirkung yon Neutralsalzen oder Alkalien schnelle , , E r s c h l a f f u n g " , durch Einwirkung yon Saure bet Gegenwart yon Chrom- salz eine ilreversible , , D a u e r k o n t r a k t u r " erzeugen. Derartige bet genauerer Betrachtung schliesslich recht ausserliche Analogien veranlassen die Autoren zu tier doch woM etwas voreiligen Behauptung, ,,class das Phgnomen der Muske]kontraktilit~t ganz und garein Problem der Kolloidehemie set". Aueh wird im Gegensatze zu den osmotischen Theorien der Muskelkontraktion die These vertreten, die Annahme besonderer osmotisch wirksamer Trennungs- membranen set ffir den Muskel ebensowenig notwendig, wie ftir dell einfaehen Katgutfaden.

Asher -Spi ro , Ergebnisse der Physiologie. XVII. Jahrgang. 35

546 Otto yon ]?iirth,

h) Bernsteins EinwKnde.

Gegen die Deutung der E n g e l m a n n s c h e n Fundamentalversuche betreffend die S~iureverkiirzung yon Darmsaiten sind ktirzlich durch Bern- s t e i n (1915) schwer~iegende Einwande erhoben worden.

B e r n s t e i n bestatigt zunachst E n g e l m a n n s Beobachtung als solche. Er weist auch anf die alten Erfahrungen hill, denenzufolge sich S t r i c k e , B i n d f a d e n , Sehnf i r e , Sei le u n d T a u e aller Art die aus H a n f o d e r F l a c h s f a s e r n z u s a m m e n g e d r e h t sind, bei Imbibition mit Wasser~ ebenso wie die DarmsaRen, verkiirzen und dabei eine betrachtliche Kraffleistung zu entfalten vermSgen. Nun basiert abet E n g e l m a n n s Hypothese auf der Annahme, dass sich die B i n d e g e w e b s f a s e r n als so l che bei ihrer Quellung

:verktirzen. Demgegentiber s tdl t B e r n s t e i n fest, daso Stricke, Darmsaiten u. dgl. sich stets aus Strangen zusammensetzen, die s p i r a l a r t i g u m eine Langsachse gedreht sin& A u i g e d r e h t e Schniire und Darmsaiten zeigen dagegen bei der Quellung keine merkliche Verktirzung; sie Uehmen vielmehr nur in der Diekendimension zu. Die Verkiirzung gedrehter Strange erklart sich derart, dass die Fasern, indem sie bei der Quellung dicker werden, sich yon der Windungsachse zu entfernen streben. Die Lange der einzelnen Fasern bleibt tatsaehlieh unveriindert, die Achse der Spindet erscheint aber verkfirzt. ,,Hiernaeh kann der E n g e l m a n n s e h e Versuch der Verkiirzung der Darm- saiten bei der Quellung in Wasser nicht mehr als Sttitze und Grundlage einer Quellungstheorie der Muske]kontraktion beniitzt werden, da den Muskelfasern die fiir einen solchen Vorgang notwendige Struktur der Elemente ganzlich fehlt."

Nach B e r n s t e i n kann an organisierten Membranen und Strangen eine Quellungsverkfirzung in Wasser im allgemeinen nur dann eintreten, wenn sie vorher im g e d e h n t e n Z u s t a n d e g e t r o c k n e t worden sind.

Dagegen vermochte anch B e r n s t e i n die Tatsache der S a u r e v e r - k f i r zung yon S e h n e n (s. o.) nieht zu leugnen. Er beobaehtete vielmehr an gespannten und belasteten Sehnenstreifen, die er an einer Briefwage ziehen liess, in 2 °/o Essigsaure oder Salzs~iure nicht unerhebtiche Verktirzungen. Die dabei entfaRete geringe Kraft steht aber in gar keinem Verhaltnisse zu der starken Quellung in der Querrichtung. B e r n s t e i n halt sie fiir allzu geringfiigig, um sie als Beweismittel fiir eine Quellungstheorie der Kontraktion verwerten zu kSnnen.

Schliesslieh bestreitet B e r ns r e in die prinzipielle Berechtigung des Grtmd- gedankens einer V e r k i i r z u n g d u r e h a n i s o d i a m e t r i s c h e Q u e l l u n g : ,,Wenn man naeh der E n g e l m a n n s c h e n Theorie die Annahme maeht, das in den kontraktilen Elementen, die man sieh als kleine Prismen, Zylinder oder Ellipsoide vorstellen kann, eine Umtagerung der Wasserteite dadurch stattfindet, dass der Quellungsgrad in der Querrichtung sieh vergrSssert,

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu deIl Problemen der Kontrak$ion etc. 547

in der Liingsrichtung sich verkleinert (resp. auch gleiehbleibt), so wird man doch den Einwand machen kSnnen dass es nicht einzusehen ist warum hiebei das Wasser, welches in der Querrichtung eingelagert wird, nicht durch Diffusion yon aussen bezogen wird, oder warum das der L~ngsrichtung entzogene Wasser nicht ebenso schnell yon aussen ersetzt wird. Der wcnn auch schwachere Quellungsdruck in der Liingsriehtung mfisste doch ausreiehen, um Wasser yon aussen einzusaugen."

Ich bin der Meinung, class B e r n s t e i n mit diesem Einwande fiber das Ziel hinausgeschossen hat. Die Tatsache, dass a n i s i o d i a m e t r i s c h e Quellung unter gewissen Umstiindcn zu einer Vcrktirzung ffihren k a n n , ergibt sich objektiv aus den vorerw~hnten Beobdchtungen yon Wilh . M f i l ler , v. E b n e r , B f i t s c h l i , P r o c t e r , P u u l i , sowic aus B e r n s t e i n s eigenen Beobachtungen, wcnn wir auch heute noch nicht in der Lage sind, mit Be- stimmtheit zu sagen, unter welchen Umstiindcn die Verkfirzung erfolgt.

Die Antwort auf die Frage B e r n s t e i n s , warum ein in der Querrichtung quellendes Ellipsoid unter Umstanden leichter Wasser aus der Langsachse des eigenen Substrates als yon aussen her bezieht, kSnnte mSglicherweise so lauten :

Stellen wir uns etwa ein E l l i p s o i d aus L e i m vor, das einer Spannung in der Liingsrichtung unterliegt. Die Quellung eines solcheh Ellipsoides wird anisiodiametrisch erfolgen. Ich kSnnte mir nun vorstellen, dass infolge stetiger Wassereinlagerung sich die Konsistenz der Gallerte mehr und mehr der G r e n z c de r V e r f l i i s s i g u n g niihert, ohne dieselbe freilich zu erreichen. Immerhin kSnnte die Lockerung der Struktur so welt gehen, dass die mo le - k u l a r e n K o h ~ s i o n s k r i i f t e im Innern zur Geltung gelangen und dass infolgedessen das Ellipsoid de r K u g e l f o r m u n t e r V e r k f i r z u n g s e i n e r L i i n g s a c h s e z u s t r e b t . Stellen wir uns etwa ein in einer indifferenten Fltissigkeit yon geeignetem spezifischem Gewichte frei und aufrecht schweben- des Paraffinellipsoid vor mit vertikaler langer Achse, so wird, wenn man die Flfissigkeit bis zum Schmelzpunkte des Paraffins erhitzt hat, sich das Ellipsoid unter Verkfirzung seiner Liingsachse in eine Kugel verwandeln. Das Leim- ellipsoid wird natfirlich bei der Quellung diesen Grenzfall niemals erreichen. Es kSnnte sich aber darum dennoch eine T e n d e n z g e g e n d i e s e n G r e n z f a l l h in geltend machen.

Eine Z u s a . m m e n f a s s u n g der Ergebnisse dieses Abschnittes finder sich im XXIV. Kapitel.

XXIII . N e u f o r m u l i e r u n g der S / i u r e q u e l l u n g s t h e o r i e .

1. Schematische Darstel lung einer Hypothese fiber die Struktur der kontrakti len Formelemente.

Es schcint mir nun, dass sich die wesentlichen Einw~tnde, welche mit vollem Rechte gegen die Si~urequellungstheorie in ihren bisherigen, Fassungen

35*

548 Otto yon Fi irth ,

geltend gemacht worden sind, sehr wohl beseitigen lassen, wenn man der Saurequellungstheorie eine neue Gestaltung gibt.

Bisher hat diese Theorie mit der Annahme gearbeitet, dass das Wasser, welches die doppelbrechenden Formelemente innerhalb der Muskelfibrillen zur Quellung bringt, yon a u s s e n her bezogen werde - - sei es, wie Mac Dou- gal l meint, aus dem Sarkoplasma, sei es, wie E n g e l m a n n angenommen hatte, aus den is~)tropen Sehiehten der Muskelfibrille. Beide Vorstellungen haben sich als unhaltbar erwiesen. Ich glaube nun, dass man um alle diese Schwierigkeiten herumkommt, wenn man sieh vorstellt, dass die Wasser- v e r s c h i e b u n g s ich i n n e r h a l b der d o p p e l b r e c h e n d e n A n t e i l e der M u s k e l f i b r i l l e n v o l l z i e h t , und zwar in derArt , dass k l e i n s t e ultra- m i k r o s k o p i s c h e F o r m e l e m e n t e , die M y o s i n g r a n u l a B o t t a z z i s , u n t e r dem E i n f l u s s e yon n e u e n t s t a n d e n e r Mi l chsaure auf K o s t e n der u m g e b e n d e n F l f i s s i g k e i t zur Q u e l l u n g ge langen . Dabei li~sst sich, wie die nachfolgenden ~berlegungen zeigen werden, die Formveranderung der anisotropen Sti~behen, die nach t t f i r th le sich bei der Kontra, ktion ohne Zunahme ihres Volumens verkfirzen und verdieken, in ungezwungener Welse erkli~ren.

Wir wollen mmmehr den Versuch machen, diese Annahme an der Hand der beigefiigten schematischen Modell-Zeichnungen einer kritischen Prtifung zu unterziehen.

Als Grundlage unserei: Betrachtungen sollen uns die Messungen Ht ir th les an lebenden Hydrophilusmuskeln dienen.

Abb. 1 stellt in 25 000faeher VergrSsserung (1 Millimeter ~ 40 Mikromikra) schematiseh ein doppelbrechendes M u s k e l s t ~ b e h e n als quadratisches Prisma mit den Seitenl~ngen 0,9 × 0,9 × 5,3/~ dar. Wit steUen uns nun welter z. B. vor, dass sich an den beiden Enden des St~behens je drei Lagen nebeneinander aufgesehichteter e l l i p s o i d i s c h e r , que l lbarer Ge- b i lde befinden, derart, dass jeder Quadratseite entsprechend je 10, jeder Lags entspreehend demnach 100 Ellipsoide vorhanden sind. Die I)imensionen der Gebilde w~hlen wir derart, dass wir dieselben als l~otationsellipsoide mit den Halbachsen 45 × 45 × 200/~/~ konstruieren. Den ganzen Raum des Prismas, soweit derselbe nicht yon den Ellipsoiden eingenommen ist, denken wir uns yon einem h a l b f l i i s s i g e n P r o t o p l a s m a erftillt, dem wir im Sinne der Bf i tschl i - Rhu mbterschen Vorstellungen etwa eine Schaumstruktur zuschreiben wollen. Wir wissen, wie B i e d e r m a n n (1. e. S. 168) hervorhebt, dass ein Gemenge zweier Ftiissigkeiten yon ver- sehiedenem spezifisehem Gewichte sogar p l a s t i s c h e E i g e n s e h a f t e n gewinnt and sich durch die innere Spannung tier Sehaumw~nde in beliebiger Form zu erhalten vermag.

Wir stellen uns nun weiter vor, dass im Innern des St~bchens irgendwie freie Milehs~ure auftritt und die aus Eiweisssubstanz (Myosin) bestehenden Gebilde zur Quellung bringt. Naeh den Untersuchungen yon K. Spiro, W. Ostwald und yon SchrSder kSnnen quellbare Ei- weissk6rper in verdiinnter Siiure das Mehrfache jener Wassermenge aufnehmen, die sie in Wasser aufgenommen haben. So vermag nach Ostwald Gelatine aus m/40 HC1 3--4 real soviel Wasser aufzunehmen, wie aus reinem Wasser 1). Nach Grober quillt 5 °/oige Gelatine in Milch- sgure 0,04 °/o 3 mal so stark, wie in Wasser. Dabei nehmen wir, im Sinne der vorliegenden An- gaben fiber an i s i od ia metr i s ehe Quel lung (s. o. S. 542--545) an, dass die Quellung zun~i.chst

1) Vgl. W. Paul i , Allgem. Physikoehemie der Zellen und Gewebe. Ergebn. d. Physiol. 6, 115 (1907).

Die Kolloidchemie des Muskels n. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontraktion etc, 549

unter geringer Verktirzung in der L~ngsachse in der Art erfolgt, dass das Wasser im wesentlichen in der Richtung der kurzen Achsen eingelagert wird, die Ellipsoide sonach der Kugelform zustreben.

Beim K o n t r a k t i o n s v o r g a n g e werden sich nun, H t i r t h l e s Messungen gem~ss, die Dimensionen des Prismas derart ~ndern, dass sich das Prisma yon einer t tShe yon 5,3 tt auf 2/~ verkiArzt und "con einer Seitentknge yon 0,9/~ auf 1,4/~ verdickt (Abb. 2).

Dabei stelle ich mir nun vor, dass v e r m 6 g e d e r Q u e l l k r a f t die u m g e b e n d e F l t i s s i g - k e i t y o n de r E i w e i s s m a s s e der E l l i p s o i d e a n g e s o g e n w i r d u n d dass s i e h d u r c h das N a c h s t r 6 m e n des z /~hf l i i s s igen P r o t o p l a s m a s e ine U m f o r m u n g des g a n z e n G e b i l d e s v o l l z i e h t . D a b e i w e r d e n d ie E l l i p s o i d e d e r Q u e r e n a c h a u s e i n a n d e r gedr /£ng t , ohne im tibrigen ihre gegenseitige r/~umtiche Orientierung einzubiissen. Bei den (selbstverst/~ndlich rein willkiirlich angenommenen) Dimensionen unseres Modells stellt Abb. 2 jene Phase der Quellung dar, bei der dieselbe so welt gediehen ist, dass die sechs Horizontallagen yon Ellipsoiden unmittelbar aneinander stosscn, derart, dass ohne weitere L/~ngsachsenverktirzung der Ellipsoide eine weitere Verkt~rzung des Prismas nicht mehr mSglich erscheint. Die Verkiirzung des Prismas betr~gt nnnmehr 62 °/o. Das Gesamtvolumen (friiher 0,9 × 0,9 X 5,3 = 4,29 ~) hat sich dabei nur wenig ge/~ndert (1,4 X 1,4 X 2,0 ~ 3,92/~). Das Volumen eines

4 Ellipsoides (friiher 45 X 45 X 200 X ~ z = 1,696,9503/t#3), betr~gt nunmehr 70 X 70 X 166

4~r × - - = 3 408 196/~/~3. Es handelt sieh dabei also um eine Volumszunahme auf das Doppelte

3 unter einer L/~ngsachsenverktirzung der Ellipsoide um 17 °/0. Vom Gesamtvolumen des Prismas in Abb. 1 entfielen 1,019/~3 auf die Ellipsoide und 3,271/~3 auf die dazwischen befindliehe Fltissig- keit. In Abb. 2 entfallen 2,04/~3 auf die Ellipsoide und 1,88/~3 auf die Fltissigkeit. Wir mtissen uns diese :Fttissigkeit als eine EiweisslSsung vorstellen, die dem in eehter l~sung befindlichen Anteile der Proteinsubstanzen des Muskelplasmas ( M y p r o t e i n Bottazzis = M y o g e n ) entspricht. Da wir uns nieht wohl vorstellen kSnnen, dass bei dem Quellm~gsvorgangc die gelSsten EiweisskSrper gleichzeitig mit dem Quclhmgswasser in das Innere der quellenden Gebilde eindringen, w/£re eine Steigerung der EiwGisskonzentration in der Aussenfliissigkeit auf nahezu alas Doppelte die Folge.

Legen wir uns nun aber wGiter die ~'rage vor, welches dig m a x i m a t e V e r k i i r z u n g sei, deren unser Modell bei welter fortschreitender Quetlung der ellipsoidisehen Eiweisspartikelchen iibcrhaupt f~hig ist.

Offenbar wird dieses Maximum dann erreicht sein, wenn die Ellipsoide bei azaisiodiametri- seher Quellung unter weiterer Verkiirzung ihrGr L~ngsachse und weiterGr Verlkngerung der Queraehsen die KugGlgestalt errGicht haben und diese Kugcln nunmehr unmittelbar aneinander stossend, den ganzen Raum des Prismas einnehmen. Diese maximale Verkiirzungsphase ist in Abb. 3 dargestellt. Man erh/~It so ein flaches Prisma mit der Basis 2,0 x 2,0/~ und der HShe 1,2/~. Die Verkiirzung gegentiber Abb. 1 betr~gt nunmehr 77,4 °/0. Das Volumen (2,0 X 2,0 × 1,2 = 4,8 St 3) ist ann~hernd dasselbe ~4e es zu Anfang war. Das Volumen einer Kugel bet.r/~gt

4 z 100 ~ x - - ~ 4190000/~/~a. Es bedeutet dies gegeniiber einem Ellipsoid aus Abb. 1 eine Volums-

'3 zunahme auf das 21/2faehe, sonach Gin Quellungsausmass, das noch innerhalb der Grenzen des tats/~chlich M5gliehen tiegt. Vom Gesamtvolumen (4,8/~3) entfallen, n~mmehr 2,514/~3 auf die Kugetn, 2,286 # ~ a u f die Z~v~schenfliissigkeit.

Fragen wir nun weiter, ob wir nieht noch einen hSheren VGrktirzungsgrad thGoretiseh ermSgliehen kSnnen, wenn wir die (ja willkiirlich gemachten) Annahmen nnseres Modelles ent- spreehGnd ab~ndern.

Es ist dies z. B. tats~ehlich der Fall, wenn wir uns in Abb. 1 start 6 Quertagen yon Ellip- soiden nur 4 Lagen vorsteUen. DiG r/~umliehG Verteilm~g dGrselben ist fiir unsere Annahm~ gleichgiiltig. Wir k6nnen uns vorstellen, dass dieselben, wig in Abb. 1 an den E n d e n des Prismas zusammengedr/~ngt sind, oder dass sieh dieselben (Abb. 4) in der M i t r e des Gebildes angeh/~uft linden, oder dass sie (Abb. 7) g l e i ehm i£s s ig iiber alas Prisma verteilt sind.


Wenn nun diese Ellipsoicle quellen und schliesstich, die Kugelgestalt erreichend, unmittelbar aneinander stossen, wird ein Grenzfall der Verkiirzung erreicht werden, der in Abb. 5 ab- gebfldet ist: Wir haben dann ein flaehes Prisma mit der Basis 2,2 × 2,2 ~ und der HShe 0,88/~ vor uns. Die Verkiirzung gegeniiber Abb. 1 betr~gt nunmehr bereits 83,4 °/o. Das Volumen

4 z 5576890/~3, d. i. das 3,3faehe eines Ellil~soides aus Abb. 1 einer Kugel betr~gt I I0 3 X ~ -

(also noeh immer kein praktisch unmSgliches Quellungsausmass). Das Gesamtvolumen des Prismas betr~gt 2,2 X 2,2 × 0,88 ~ 4,25/~, hat sieh also gegeniiber Abb. 1 etwas vermindert. Davon entfallen 2,23 ~8 auf die Kugeln, 2,02/~s auf die Fliissigkeit.

Ein noeh hSherer Verkiirzungsgrad ersehein¢ theoretisch denkbar, wenn wlr uns die kontraktilen Elementargebilde nich~ prismatisch, sondern s p i n d e l f S r m i g denken (was ja zu mindestens bei der glatten Muskula~ur sehr woht denkbar ist). Abb. 4 gibt ein sehematisches ]~odell einer derartigen Annahme. Beim ~bergange der Doppelpyramide in das flache Prisma (Abb. 5) bleibt das Volumen' (4,29 #3) unvergndert (4,28/~3). Die Volumszunahme beim ~bergange der Ellipsoide in die Kugel betr~gt alas 3.3faehe. Die Verkiirzung des Gesamtgebildes in der Lgngsaehse (yon 12,7/~ auf 0,88 #) betr~gt nunmehr 93,1 °/0.

Derartige sehematische ~Tberlegungen lassen sich natfirlich noeh mannigfach varlieren. So kSnnte man z. B., ohne die Ergebnisse sehr wesentlieh zu versehieben, die p r i s m a t i s c h e n Muskelelemente dureh z y l i n d r i s c h e ersetzen. Immerhin dfirfte das Gesagte geniigen, um den zugrunde liegenden Gedanken klar zum Ausdrucke zu bringen.

2. Kritische ~berpriifung der Theorie.

Wir wollen nunmehr daran gehen, die Frage kritisch zu erSrtern, inwieweit die vorliegende Theorie den Anforderungen an eine Muskelkontrak- tionstheorie gereeht zu werden vermag.

1. V o r b e d i n g u n g e n fiir das Z u s t a n d e k o m m e n yon S~iure- q u e l t u n g s v o r g ~ n g e n i n n e r h a t b des Muskels. Die Frage, ob die physikalisch-chemischen Vorbedingungen ffir die Bildung yon S~ureproteinen innerhalb des Muskels gegeben seien, habe ich bereits bei frfiherer Gelegenheit (S. 408) erSrtert und in bejahendem Sinne beantwortet.

2. Morpho log i sehe B e o b a c h t u n g e n . Die Theorie trggt Reehnung: a) Dem Zusammenhange zwisehen K o n t r a k t i l i t ~ t und Doppe l -

b reehung . b) Den Beobaehtungen t t i i r t h l e s fiber die annahernde V o l u m s k o n -

s t anz 1) der Muskels t~ ibchen bei der Kontraktion und den Einwanden gegen den Ubertritt yon Wasser aus dem Sarkoplasma und aus der isotropen Substanz in die Stabchen.

c) Den Beobachtungen fiber F e s t o n b i l d u n g . Es gentigt, den Zwischen- seheiben elne erhShte Festigkeit und Konsistenz gegeniiber den doppelbreehen-

1) Genau genommen hat Hi i r th le (vgl. S. 486) eine geringfiigige Volu m s v e r m i n d e r u n g der St~bchen bei der Kontraktion festgestellt. Es stimmt dies im Sinne unserer Theorie mit Qu ineke iiberein, der gezeigt ha~, dass bei jedem Quellungsvorgange eine Volumsverminderung der Summe Wasservolumen q- Volumen der quellenden Substanz sich voUzieht. Die Giiltigkeit dieser allgemeinen Regel fiir die Quetlung des trockenen Myos ins ist yon B o t t a zzi und d 'Ago- s t i n o (1913) dargetan worden.


den Fibrfllenteflehen zuzusehreiben, um zu begreifen, dass beim Verkfirzungs- vorgange die bekannten Einschnfirungsbilder (vgl. S. 481) auftreten.

d) Den Beobaehtungen B o t t a z z i s fiber U l t r a g r a n u l a im Muskel- plasma.

e) Den Beobachtungen Hf i r th l e s (s. o. S. 488) an darch Gefrieren und Trocknung abgetSteten Muskelfasern. Dieselben haben ergeben, dass in derartigen Muskelfasern Teilehen vorhanden sind, welche nieht nur optisch, sondern auch mechanisch eine bestimmte Orientierung innerhalb der Faser erkennen lassen und bei der Wasseraufnahme eine der nat~irlichen Verkfirzung ~hnliehe Veranderang effahron.

Beim Anblieke obiger schematischm Zeiehnungen dr~ngt sich der Einwand auf, dass, wenn eine derartige Vorstellung riehtig ware, und sich die Ultra- granula in geschlossenen Zonen, sei es an der Peripherie (Abb. 1), sei es im Zentrum (Abb. 4) der ruhenden Muskelsf/~bchen tatsachlich angehauft fanden, eine aufmerksame mikroskopisehe Beobaehtung doeh irgend eine Andeutung einer derartigen Anh~ufung korpuskularer Elemente ergeben mfisste. Man kSnnte mm vielleicht daran denken, dass etwa die Beobachtungen fiber die H e n s e n s c h e M i t t e l s c h e i b e eine derartige Andeutung bflden kSnnten ~). Auch ffir gewisse Beobachtungen W a g e n e r s (1883), der der anisotropen Substanz eine Zusammensetzung aus kleinen, bei der Kontraktion verschmel- zenden Kfigelchen zusehrieb, kOnnte mSglieherweise das g]eiehe gelten.

3. V e r k f i r z u n g s g r a d der Muskeln . Ein besonders wichtiges Kri- terium ifir die Brauehbarkeit einer Muskelkontraktionstheode bildet der effektiv beobaehtete Verkfirzungsgrad der Muskeln. Wir mfissen yon einer Kontraktionstheorie fordern, dass sic einem so hohen Verkfirzungsgrade gerecht werde, wie er tatsachlieh beim ]ebenden Muskel vorkommt.

Wie gross ist nun der Verkfirzungsgrad, dessen ein lebender Muskel tats~ehlieh fahig ist?

Nach W e b e r ~) betragt derselbe bei sehr reizbaren FrSschen im Tetanus 65~85 °/o der ganzen Muskellange; naeh P. Schulz (1903) beim glatten Muskel im Mittel 45 °/o bei Einzelkontraktionen und 59 °/o beim maximalen Tetanus. Unter Umstanden scheinen aber noch hShere Grade yon Verkfirzung vorzukommen. So ziehen sich die Langsmuskeln des sehlauchfSrmigen KSr-

x) Enge l m a n n (Pfli igers Arch. 71, 35 [1873]) bemerkt in bezug auf die Mi t te l sc heibe , dass dieselbe an mSglichst frischen ruhenden Muskelfasem im durchfallenden Lichte als ein ziemlich breites belles Band zwischen den beiden dunklcren, durchschnittlich ebenso breiten B~ndern der Que r sche iben erseheine. Die Mittelscheibe q~iIIt in verdfinnter S/~ure weniger als die Querscheiben, bei Einwirkung wasserentziehender Mittel schrumpft sie stgrker. ,,Be- denkt man dies alles, so muss man annehmen, dass die Mittelscheibe w/~hrend des Lebens im Ruhezustande wassen~icher, weicher, delmbarer ist als die Querscheiben." Es w/~re dies also ein Verh~ltnis, wie es bei der Anordnung der korpuskul~ren Elemente an den Enden der St~bchen (Abb. 1) zu erwarten w~re.

~) Vgl. H e r r a a n n , Handb. d. Physiol. 1, 71 (1879).


pers der Holothurien beim Abpr~parieren angeblich wohl auf den zehnten Teil ihrer Liinge zusammen ~). Es is¢ jedoch zu beachten, dass manche Angaben fiber extreme Verktirzungsgrade sieh nicht auf lebende Muskeln, sondern auf die Messung mikroskopischer, teilw eise aueh fixierter Pr~iparate beziehen ~).

Wir haben gesehen, dass unser Muskelmodell eine Cheoretisehe Verkfir- zung yon mehr als 80 °/0, ffir spindelfSrmige Elemente sogar eine solche yon mehr ats 90 °/o gestattet. Es vermag also diese Theorie sehr hohen Verktir- zungsgraden tatsiichlich gereeht zu werden.

Falls noch hShergrad ige Verk t i r zungen (auf wenige Prozente der urspriinglichen Muskelli~nge) tats~ehlich am te b e n d e n Muskel sichergestellt sein soltten, wiirden sich dieselben dem Schema unserer Modelle allerdings nicht ohne weiteres einfiigen. Man wfirde dann kaum (s. o. S. 525) ohne die Annahme l angausgezogene r s p i n d e l f S r m i g e r Gebi lde (an Stelle unserer quellb~ren Ellipsoide) auskommen, welche, wie es die Oberfl~chenspannungstheorie ja annimmt, bei der Kontraktion der Kugelform zustreben, Als die Ursaehe der Verkiirzung wiirde ioh ~llerdings in diesem Falle nieht, wie es E n g e l m a n n in bezug auf seine Inotagmen annimm~, eine ,,S~ureverktirzung" infotge anisodiametriseher Quellung hinsteUen. Ieh ~ i rde es vielmehr (s. o. S. 547) vorziehen, anzunehmen, dass die festweiehe Konsistenz derartiger Gebitde sieh bei fortsehreitender Sgu reque l lung der Grenze der Verf l i i ss igung nghert und d~ss die Gebilde dann unter der Wirkung molekularer Koh;4sionskr~fte der Kugelform zustreben. Da nun diese Kri~fte ja dieselben sind, welehe in der O b e r f l i i e h e n s p a n n u n g zum Ausdraeke gelangen, wtirde diese Vorstellung eine Art K o m p r o m i s s zwischen 0be r - f l ~ c h e n s p a n n u n g s - und Si~urequel lungs theor ie bedeuten. Man wtirde so um den gegen die Oberfl~ehenspannungstheorie erhobenen Einwand herumkommen, dass im lebenden Muskel nicht die Vorbedingungen flit die Entwickelung grSsserer 0berfl~chenenergien gegeben seien. Die physikaliseh-ehemisehen Grundlagen fiir derartige Vorstetlungen mtissten allerdings erst dureh be$ondere Versuehe gewonnen werden.

4. Die a b s o l u t e GrSsse der M u s k e l k r a f t finder eine ausreiehende Erkl~irung, wenn man Quellkrafte als die Ursaehe derselben annimmt. Aueh der hohe . W i r k u n g s g r a d der M u s k e l m a s e h i n e (s. o. S. 508--510) sprieht zugunsten der Hypothese. J. R. K a t z stellt in seiner letzten Publikation (Kolloidehem. Beih. 9, 1917) lest, es sei die Tatsache far die Theorie der Muskel- kontraktion yon grosser Bedeutung, dass W~rmetSnung und Abnahme der fl'eien Energie bei der Quellung annahernd gleichgross sind, derart, dass die Energie der Quellung fast zu 100 °/o in aussere Arbeit verwandelt werden kann.

5. Z e i t l i c h e r A b l a u f der M u s k e l k o n t r a k t i o n . Angesiehis der grossen Schnelligkeit, mit der sieh die Muskelkontrakiion zu vollziehen vermag, muss man sich die Frage vorlegen, ob denn fiberhaupt die MSglichkeit gegeben

1) SchSnle in , zit. B i e d e r m a n n (1. e. S. 152). ~) So beriehtet E n g e h n a n n (Pfli igers Arch. 71, 161 [1873]): ,,Die Gr6sse der Verktir-

zung eines Faches kann im frischen Zustande in maximo 80--90 °/o betragen. Fiir Froschmuskeln folgte dies schon mit Notwendigkeit ans den Versuchen yon Weber. Das Mikroskop weist dies fiir viele andere FElle nach. An den Zirkulaffasern des ~'liegendarmes sah ich auf dem Gipfel der Wellen die H6he des Mnskelfaches auf 1/5 reduzier~; ebenso bei den Schenkelmuskeln vieler Insekteu . . . An in Alkohol oder fdberosmiums~ure erstarrten Xontraktionswellen yon Arthropodenmuskeln tiberschreitet die Verktirzung zuweilen 4/6, obschon sie meist tinter 2/3 bleibt.

Du Bo i s -Reymond (1916) erwghnt eine Beobachtung E n g e l m a n n s , derzufolge sich der Muskel im gussersten Falle auf 1/3 s seiner J~nge zusammenziehen kann (vgl. S. 525).

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontrakti~m etc. 553

erscheint, cinen so schnellen Ablauf yon Quellungs- und Entquellungsvor- g~ngen anzunehmen. G r o b e r (1913) ha~ nun zum Zwecke der Beantwor~ung dieser Frage den zeitlichen Ablauf der Quellung yon di~nnen Gelatinepl~t~chen in Milchs~ure und die darauf fotgende Entquellung durch NeutralsalzlSsungen dutch direkte Messung and durch Wggung mit Hilfe einer Zeigerwage verfolgt. ,,Die Quellung der Kolloide," sagt Gr obe r , ,,erfolgt rasch genug, um innerhalb 5 Minuten einen selbst ffir grSbere Methoden messbaren Wert zu ergeben, auch bei der Umkehr des Prozesses.. . Es.darf daraus geschlossen werden, dass die chemisch bedingte Quellung innerhalb so kleiner Zeiten sich abspielen kann, dass der Einwand keine Geltung hat, die Muskelkontraktion erfolge mit solcher Geschwindigkeit, dass aus diesem Grunde die Quellung der Kolloide nich~ damit verglichen werden k6nne, d~ss deshalb beide Vorg~nge nicht identisch sein kSnnten."

Bei keiner Theorie der Muskelkontraktion kommt mail um die Not- wendigkeit herum, eine sich mit ausserordenttich grosser Schnelligkeit innerhalb der Muskelelemente vollziehende W a s s e r v e r s c h i e b u n g anzunehmen. Ich betrachte es mm als einen wesentlichen Vorzug der in Er6rterung stehenden Theorie, dass sie diese Wasserverschiebung nieht zwischen mikroskopisch sichtbaren Formgebilden, vielmehr zwischen solchen yon ultramikroskopischen Dimensionen sich abspielen l~sst. Es bedarf woM kaum einer besonderen Erwghnung, dass die ffir e ine W a s s e r v e r s c h i e b u n g in B e t r a c h t k o m - m e n d e Oberfl~tche durch eine derar~ige Annahme ungeheuer vergrSssert erscheint und dass eine grosse S c h n e ] l i g k e i t der W a s s e r v e r s c h i e b u n g dadurch viel leichter verst~ndlich wird.

6. A b h a n g i g k e i t der M u s k e l l e i s t u n g yore W a s s e r g e h a l t e . Die Beobachtungen yon D e m o o r und P h i l i p p s o n (s. o. S. 424), denenzufolge Viskosit~tssteigerung der Muskelsubstanz dutch hypertonische LSsungen die Z u c k u n g s d a u e r verlangert, Viskosit~tsverminderung durch hypotonische LSsungen die Zuckungsdauer vermindert, erscheinen uns ohne weiteres verst~ndlich.

Jedoch auch die Beobachtungen S a n t e s s o n s (s. o. S. 424), denenzufolge w a s s e r e n t z i e h e n d e M i t t e l , wie d~s Glyzerin, enorm hohe und andauernde Kontraktionen auslSsen, erscheinen uns nunmehr nicht unvers£~ndlich. Wir kSnnten uns vorstellen, dass die quellbaren Granu]a sich nach Einwirkung eines wasserentziehenden Mittels in einem Zustande yon relativer Entquellung befinden, daher befahigt sind, mit enorm grosser Aviditat Quellungswasser in sich aufzunehmen.

7. E l e k t r o c h e m i s c h e V o r g a n g e i m Muskel . Dass die elektro- chemischen Vorg~nge im Muskel mit einer S~urequellungstheorie der Muskel- kontraktion sehr wohl vereinbar sind, ist, wie frfiher (S. 511~513) auseinander gesetzt worden ist, yon W. P a u l i dargetan worden.

554 Otgo y o n F i i r t h ,

8. Der E r s e h l a f f u n g s v o r g a n g . Jede Theorie, welche die Kontraktion durch einen Saurequellungsvorgang zu erk]iiren versueht, muss natfirlieher- weise bei der Ersehlaffung einen Entquellungsvorgang voraussetzen. Ein solcher kSnnte dutch eine N e u t r a l i s a t i o n , dureh eine V e r b r e n n u n g der Milchsaure , sowie durch eine Rflckfiberf~fihrung der Milchsaure in eine Vors tufe bedingt sein (s. o. ,,Energetik und Thermodynamik des Kon- traktionsvorganges" S. 505--508). Die Annahme, die Erschlaffung mfisse notwendigerweise durch eine o x y d a t i v e B e s e i t i g u n g der Mflehs~ure bedingt sein, kann, wie Waeke r (1917) mit Reeht hervorhebt, nicht riehtig sein, da wir aus B u n g e s und Wein ]ands Untersuchungen gelernt haben, dass As- kafiden und Tanien u n t e r a n o x y b i o t i s e h e n B e d i n g u n g e n Muskel- arbeit zu ]eisten vermSgen. Verz~r (Ergebn. d. Physiol. 15, 99, 1916) meint, daraus erwachse eine natfirliche Schwierigkeit ffir die S~urequellungstheorie. Zwar lasse sich sehr leieht ver~tehen, dass bei Anoxybiose, durch Spaltung yon Zueker oder einer anderen Substanz in Milehsaure die Kon- t r a k t i o n zustande kommt; doch lasse sieh nicht begreifen, wie die Entfernung der Milehs~iure, die die Erschlaffung bewirkt, mSglich sein sollte, wenn ihre Weiteroxydation unmSglich ist.

Demgegenfiber muss mlt allem Naehdrucke darauf hingewiesen werden, dass eine Dehydration der sauregequollenen Eiweissteflchen innerhalb des Muskels sehr wohl auch ohne o x y d a t i v e Zer s tS rung der Mi lchsaure denkbar ist; so bewirken z. B. bereits geringe Neutra lsa lzmengen einen elektrischen En*ladungs- und damit einen Entquellungsvorgang. E s scheint mir niebt undenkbar, dass die frfiher erw~hnten Beobaehtungen Mac Callu ms (s. o. S. 526--527), denenzufolge die X a l i u m s a l z e im Ruhezustande in der Gegend der Basis der anisotropen Stabchen angehguf~ sind, im Kontraktions- zustande dagegen sich fiber das ganze Rauminnere verbreiten, !fir eine E r- k l g ru n g des E r s e h l a f f u n g s v o r g a n g e s im Sinne e iner E n t i o n i s i e r u n g s a u r e g e q u o l l e n e r E i w e i s s t e i l e h e n dureh N e u t r a l s a l z w i r k u n g bedeutungsvoll werden kSnnten. Jedenfalls sind dieselben ein Fingerzeig far weitere Forschungen in dieser Richtung.

9. B e g l e i t e r s c h e i n u n g e n der Muske le rmf idung . Wie frfiher auseinandergesetzt worden ist (s. o. S. 517~520) stehen zahlreiche auf dem Ermfidungsvorgang bezugnehmende Beobaehtungen in guter ~bereinstimmung mit der Annahme einer dominierenden Rolle der Milchsaure beim Kontrak- ¢ionsvorgange; so a) die Erholung bei Durehspfitung mit indifferenter und schwaeh alkalischen LSsungen, sowie mit sauerstoffhaltigen Koehsalzl6sungen; b) die Anhgufung leicht oxydabler Zwischenprodukte bei der Ermtidung; e) das vermehrte WasseranziehungsvermSgen ermfideter Muskeln; d) der beschleunigte Eintritt der Totenstarre; e) das Treppenphgnomen; f) die Dehnung der Zuekung und der Verkfirzungsrfickstand (s. u.).

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kont~raktion eto. 555

10. V e r k f i r z u n g s r f i c k s t a n d . Auch einer Deutung des H e r m a n n - sehen Verktirzungsrtiekstandes erweist sieh unsere tIypothese nicht unzugi~nglieh. Bekannttieh kehrt ein durch einen Reiz verktirzter Muskel nur dann vSllig zu seinem Anfangszustande zurtick, wenn dureh angehingte Gewiehte ein dehnender Zug auf ihn ausgeiibt wird ( H e l m h o l t z , S c h i f f , t I e r m a n n ) . K f i h n e (1859) hat gefunden, dass ein auf Queeksilber liegender Muskel naeh der Zuekung fiberhaupt seine kontrahierte Gestalt beibehMt i) (was flier- dings naeh J e n s e n [1912] nieht in vollem Masse zutreffen diirfte). Es scheint mir nun, dass bei dem Phanomene des Verktirzungsrfickstandes zwei Faktoren zusammenwirken dfirften: Einerseits das Zurfiekbleiben yon I~fitehsiureresten in den quellbaren Elementen; andererseits abet ware es leieh~ versfgndlieh, dass naeh Aufhebung der ehemisehen Wasserbindung innerhalb der quellbaren Partikelehen (der Ellipsoide unseres Schemas) z. B. dutch Neutral- salzwirkung der effektive Austrift yon Wasser und damit die Umformung der Ivluskelstabehen zu ihrer ursprfingliehen Gestalt die Mitwirkung von elastisehen oder yon Zugkrif ten erfordern kSnnte.

11. L a t e n z z e i t de r Z u e k u n g . Dieselbe kSnnte wohl als Ausdruek der Tatsaehe gedeutet werden, dass das Freiwerden " c o n Milehsgure aus ihrer Vorstufe auf den Reiz hin eben eine gewisse Zeit beansprueht. Diese wird, wie alle ehemisehen Reaktionen, dutch E r w i r m u n g verkfirzt ( G a y d a 1918). Bei der E r m f i d u n g erseheint dagegen die Latenzzeit verlingert, was dureh eine Verminderung des Laetaeidogenvorrates erklart werden kSnnte.

12. S u m m a t i o n d e r Z u e k u n g e n u n d T e t a n u s . B e r e i t s M a c D o u - gal l (1898) hat den Tetanus in der Weise erklart, dass er annahm, jeder folgende Reiz setze eine neue Menge yon Siure in Freiheit, wi~hrend die vom vergangenen Reize herrtihrende Siure noeh ein EinstrSmen yon Flfissigkeit in die quellbaren Elemente veranlasst. Es werde in dieser Art ein Aeiditatsgrad innerhalb der Sarkomeren aufreeht erhalten, der ein Rfickli~ufigwerden der Wasserbewegung verhindert.

Die VerkiirzungsgrSsse des tetanisierten belasteten Muskels ist stets bedeutend grS~sser Ms bei einmaliger maximaler Reizung. Dagegen ist far den unbelasteten Muskel die tIShe einer einmaligen maximalen Zuekung mid des Tetanus gleieh gross 2). Man kSnnte dies vielleieht in der Weise deuten, dass beim unbelasteten Muskel bereits einmalige maximale Reizung eine ausreichende Milehsiuremenge in Freiheit setzt, um eine maximale Quellung der Granule zu bewirken. Beim belasteten Muskel ist dies aber night tier Fall, da dutch die der Quellung ent- gegenwirkenden Zugkrifte noeh etwas Wasser aus den quellbaren KSrnern herausgepresst wird. Erst die grSssere Milehsiureanhi~ufung helm Tetanus steigert die Quellkraft in dem l~fasse, dass das Maximum der Quellung erreieht and die Gegenwirkung des meehanisehen Zuge~ t~berwunden wird, der~rt, dass die Granula nunmehr ungehindert der Kugelform zustreben k6nnen.

13. T o n u s ohne v e r m e h r t e n E n e r g i e v e r b r a u e h . Die Beobaeh- tungen fiber Tonus ohne vermehrten Energieverbraueh (s. o. S. 497--498) fiigen

i) Vgl. Hermann, Handb. d. Physiol. 1, 35 (1879). ~) Vgl. Landois-Rosemann, Lehrb. d. Physiol. 2, 14. Aufl. 612 (1916).


sieh unserer Itypothose sehr wohl ein. Es isg ja einleuehtend, dass ein Quel- lungszustand ohne Energieverbraueh unveri~ndert verharren kann, vorausgesetzt, dass die Bedingungen, welehe zu einer Entquellung fiihren, sistiert sind. Die ,,Sperrvorriehtung" ware dann eben niehts anderes als eine Sistie- rung jener (uns heute noeh unbekann~en) Vorgi~nge, welehe eine Entquellung beim normalen Ersehlaffungsvorgange herbeiftihren.

14. M n s k e t s t a r r e . In den Absehnitten IX- -XV ist ausffihrlich auseinandergesetzt worden, dass die Erseheinungen a) der physiologischen Toten- starre, b) der Si~urestarre, e) der versehiedenen Formen ehemLseher Starre, d) der Wi~rmestarre und der LSsung der versehiedenen Starreformen mit der Siiurequellungshypo~hese im Einklange stehen.

15. O s m o t i s e h e s V e r h a l t e n de r Muske ln . Endlieh geht aus den Darlegungen der Absehnitte IV--VII hervor, dass das osmotisehe Verhalten yon Muskeln in Wasser, KoehsalzlSsungen und siLurehaltigen Flfissigkeiten sowie in LSsungen versehiedener Elektrolyte und Niehtelektrolyte dutch ein Zusammenspielen yon Q u e l l u n g s v o r g i ~ n g e n , welehe dureh die im Muskel intravital angehaufte und postmortal sieh entwiekelnde Milehs~ure ausgelSst werden, mit G e r i n n u n g s v o r g i ~ n g e n der Muskelkolloide, sowie mit os mo t i - s e h e n Vorgi~ngen eine befriedigende Erklitrung iiladet.

Ich komme zu dem Sehlussergebnisse, dass die SiLurequellungstheorie in der vorliegenden neuen Formulierung unter den heute in Diskussion steheD- den tIypothesen fiber das Wesen des Kontrak±ionsvorganges mir diejenige zu sein seheint, welehe mit dem bisher vorliegenden Beobaehmngsmateriale am besten iibereinstimmt. Weir davon entfern% sie ffir abgesehlossen oder ta r ffir bewiesen zu halten und in vollem Bewnsstsein der ungeheuren Liicken unserer Erkenntnis auf diesem Gebiete der Lehre yore Lebendigen, glaube ich immerhin die iIypothese in dieser Form als A r b e i t s h y p o t h e s e - - flier- dings auch n u r als solehe ~ in Diskussion stellen zu diirfen.

XXIV. Zusammenfassung. I. Die Proteinsubstanzen des Muskelgewebes.

Im Presssafte sowohl quergeslreifler, als glatter Muskeln ist nur die Existenz yon zweierlei EiweisskSrpern sichergestellt: des in echter LSsung befindlichen My o g e n s und des in ultramikroskopischer Suspension vorhandenen Myos ins (I, 1). Die chemische Sonderexisienz des , ,15slichen Myogen- f i b r in s" erscheint nicht sichergestellt (I, 3). Die ultramikroskopischen Myosingranula B o t t a z z i s sind als priiformierte Fibrillenbestandteile anzusehen, welche dicht aneinander gedr~ingt und in ein kolloidales Medium eingebettet, vermSge ihrer strukturellen Anordnung das Substrat ftir die D o p p e 1- b r e e h u n g der Muskelfibrillen bilden. Die S p o n t a n g e r i n n u n g des Muskel- plasmas erscheint dadureh erkli~rt, dass die ultramikroskopischen Myosin-

Die Kolloidehemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kontrakt ion etc. 557

kSrnehen die Tendenz haben, sieh zu grSsseren Komplexen zusammenzuballen und sieh spontan abzusetzen. Durch Dialyse, S~urezusatz, verschiedene chemisehe Agenzien und dureh Wiirmezufuhr wird dieser Sedimentierungs- vorgang besehleunigt. Derselbe vollzieht sieh bei 45--50 ° (der ,,Koagulations- temperatur" des Myosins) fast augenblick]ieh.

II.--III. Die Milchs~iurebildung im Muskel.

Die Milchs~ure des Muskets entstammt dem K o h l e h y d r a t s t o f f w e c h - sel. Der Ivluskel enthiilt eine Zwischenstufe zwischen Kohlehydrat und Milch- siture (Lae tac idogen) , welehe mit grSsster Leiehtigkeit in Milchsiiure fibergeht. Die Frage, ob der Kohlehydratabbau im Muskel (wie E m b d e n meint) ebenso wie derjenige bei der Hefegarung mit einer Anlagerung eines Kohle- hydratkomplexes an Phosphorsgure oder doeh an einen phosphors~urehaltigen Komplex sich vollzieht, erscheint noch ungekl~rt (II C).

Das m a x i m a l e p o s t m o r t a l e S i t u r e b i l d u n g s v e r m S g e n ist far einen bestimmten Muskel ein konstantes, gleichgiiltig ob die Sauerung rascher oder langsamer vor sich geht. Meehanisehe Liisionen atler Art, W~irmezufuhr und versehiedene Gifte bewirken eine explosive Milehsaurebildung (II A 2). Reiehliehe Zufuhr yon Sauerstoff bringt die Milehsiiure zum Versehwinden, Sauerstoffabsehluss bringt sie wieder zum Vorseheine. Glatte Muskeln produzieren weniger Milehshure als quergestreifte, rote Muskeln weniger als weisse (II A, 2, 3). Ein Teil (ca. 1/3 ) der im Muskel auftretenden Milehsiiure kann durch Bindung an die Muskelproteine maskiert werden (II A 2).

Die postmortale Milehs~urebildung ist die Fortsetzung eines v i t a l e n Vorganges (II A 1). Die bei der Muskelarbeit produzierte Milehs~uremenge fibersteigt meist nieht die tI~lfte des Si~urebildungsmaximums. Trotz der erhebliehen bei der Muskeltatigkeit produzierten Milehs~uremengen nimmt die I I - I a n e n k o n z e n t r a t i o n des Muskelgewebes dabei nut unerheblieh zu. (Dabei entfiillt anseheinend ein grosset Tell dieses an sieh geringen Zuwaehses auf ein Plus yon Kohlensi~ure II B) ; wie denn fiberhauI)t der Organismus ausreiehend fiber Mittel verfiigt (Pufferwirkung yon Carbonat- und Phosphat- gemisehen!), um die N e u t . r a l i t a t der Gewebe zu wahren.

Die physikaliseh-ehemisehe Analyse dieses Erseheinungskomplexes hat gelehrt, dass trotzdem im Muskelgewebe die B e d i n g u n g e n fiir eine Siiure- q u e l l u n g der E i w e i s s k S r p e r gegeben sind, und zwar lm Sinne der yon Kar l Spiro entdeekten Tatsaehe, derzufolge die Quellung yon Eiweissgallerten dutch die Gegenwart geringer Siiuremengen eine gewaltige Steigerung erfahren kann. Denn am Vorgange der N e u t r a l i s a t i o n der im Muskel bei der Tiitigkeit in erhebliehen Mengen auftretenden Milehsiiure beteiligen sieh sieherlieh, neben Alkaliearbonaten und Phosphaten, die A m i n o g r u p p e n tier M u s k e l p r o t e i n e in hervorragendem Masse (III B). Eine derartige


S~iurebe ladung der P r o t e i n e geht infolge Bildung yon Eiweissionen (III Aa) mit einer g e s t e i g e r t e n H y d r a t a t i o n und Q u e l l b a r k e i t der selben einher, welehe in einem Viskositatsanstiege des Muskelsaftes zum Aus- drucke gelangt (III B e) und die quellbaren Elemente des Muskels zur Ent- faltung eines hohen osmotisehen (Quellungs-) Druekes (III A e) bef~higt. Die Muskelproteine sind anderen EiweisskSrpern gegeniiber dutch ihre N e i g u n g zur H y d r a t a t i o n ,(Aeidalbumin- oder Syntoninbildung) ausgezeiehnet. Bei Gegenwart yon Neutralsa,lzen ftihrt ein U b e r s e h u s s yon Siiure leieht zu einer Entionisierung, die in einer Dehydratation und Nieder- sehlagsbildung zum Ausdrueke gelangt (III B a b).

IV.--VI. Osmotisches Verha l ten des Muskels.

Die osmotischen Vergnderungen, die ruhende (IV A), ermtidete (IV B) und starre Muskeln (IV C)in Wasser, in KochsalzlSsungen yon ~erschiedenem osmotischem Drueke und in sgurehaltigen LSsungen (V) erfahren, sowie die Beobaehtungen fiber Wasserbindung im Muskel linden in dem Zusammen- wirken einer Reihe yon Faktoren eine befriedigende Erklarung. Sotehe

• Faktoren sind: a) o s m o t i s c h e E r s c h e i n u n g e n an Grenzf l i i ehen (die Annahme einer differenzierten ,,semipermeablen Membran" erseheint ~iber- fliissig), b) die Que l lung der M u s k e l p r o t e i n e infolge tIydratation dureh die im Muskel entstehende und sieh anhaufende Saure, c) die E n t i o n i s i e r u n g der P r o t e i n e , welehe sieh unter Mitwirkung yon Neutralsalzen und eines S i iu re i ibe r schusses vollzieht und einerseits in, Ger innungs - , andererseits in E n t q u e l l u n g s v o r g ~ i n g e n in Erseheinung tritt, d) das H e r a u s d i f f u n - d i e r en yon M u s k e l b e s t a n d t e i l e n aus dem Muskel.

Die yon W i n t e r s t e i n gegeniiber einer k o l l o i d e h e m i s e h e n Deu- t u n g der genannten Vorgiinge erhobenen Einwiinde erseheinen nieht berechtigt. Es ist jedoeh die MSglichkeit zuzugeben, dass Ober f l i i ehene r sehe i - n u n g e n sowie E r s e h e i n u n g e n der Grenzpe rmeab i l i t~ i t bei derartigen VoNiingen mitb~teiligt sind (IV A, B, C, D).

Fiir die Quellung yon Muskeln, die in LSsungen yon K a l i s a l z e n ihre Erregbarkeit verlieren und absterben, ist die dureh die deletiire Wirkung dieser Salze ausgel6ste Milchs~iurebildung massgebend. Die schadigende Wirkung versehiedener Kalisalze ist yon der Stellung ihrer Anionen in der I Io fme i s t e r sehen Reihe abhangig. Auch fiir das Verhalten yon Muskeln in M u s k e l p r e s s s a i t ist der Gehalt des letzteren an Kalisalzen massgebend (Vla).

]:)as Verhalten yon Muskeln in LSsnngen der Erdalkalisalze (Ca, Ba, Sr) finder in dem VermSgen dieser letzteren, s~iuregequollenem Eiweiss Wasser zu entziehen und auf die Eiweissk6rper des Muskelplasmas f~]lend zu wirken, seine Erklgrung (¥I B 1). Mit der dehydrierenden Wirkung der CalciumsaIze


und der dadurch bewirkten ,,Kolloidverfestigung" h~ngt offenbar der schtitzende Einfluss zusammen, den Calciumsalze bereits in geringen Mengen gegenfiber kolloidalen Ver~nderungen des Muskelprotopla.smas verschiedenster Art auszufiben verm6gen, wie denn iiberhaupt a n t a g o n i s t i s c h e I o n e n w i r k u n g e n im Sinne J. L oebs vielfach als Kolloidph~nomene zu deuten sind (VI B 2).

Das osmotische Verhalten yon M a g n e s i u m s a l z e n finder in der physikalisch-chemischen Ausnahmsstellung derselben (Bildung yon Doppelmole- ktilen und komplexen Ionen) seine ErkI~rung (VI B I).

Auch der Erregbarkoitsverhlst yon Muskeln, denen dutch ein li~ngeres Verweilen in einer isotonischen R o h r z u c k e r l S s u n g die N a t r i u m s a l z e entzogen worden sind, diirf¢e als ein Kolloidph~nomen zu deuten sein (VI D). Ftir die restituierende Wirkung verschiedener Natriumsalze auf derartige Muskeln (sowie auch auf ermtidete Muskeln) erscheint die Stellung ihrer An- i o n e n in der H o i m e i s t e r s c h e n Reihe massgebend. Dabei kommt auch die Umkehrung dieser Reihe bei saurer Reaktion dort in Betracht, wo die Be- dingungen ffir eine intensivere S~turebildung im Muskelprotoplasma gegeben sind (VIE).

VII. Permeabilit~tt der Muskelsubstanz.

Weder die o s m o t i s c h e T h e o r i e (VII 1) noch O v e r t o n s T h e o r i e (VII 2), noch aber die N a t h a n s o n s c h e M o s a i k t h e o r i e (VII 3) vermSgen den Permeabiliti~tsverhMtnissen der Muskelsubstanz gerecht zu werden. Man kommt jedoch fiber die sich ergebenden Schwierigkeiten dutch die Annahme hinweg, dass die Muskelsubstanz (wie fiberhaupt das Zellprotopl~sma) aus einem G e m i s c h e v e r s c h i e d e n e r k o l l o i d M e r L S s u n g e n , u n d zwar e i n e r s e i t s yon E i w e i s s s t o f f e n , a n d e r e r s e i t s yon L i p o i d e n bestehe. Ein derartiges k o l l o i d a l e s L S s u n g s g e m i s c h wird bef~higt sein, llpoid- 15sliche Stoffe im Sinne O v e r t o n s und H. i-I. Meyers mit besonderer Leichtig- keit in sich aufzunehmen; es wird aber auch S~uren, Basen, Salzen und Zucker- arten den Zutritt nicht verwehren und wird auch f~hig erscheinen, unter Aufnahme yon Wasser zu quellen. Auch braucht man nicht die Annahmo einer anatomisch differenzierten, beim Absterben ,,15cherig" werd¢l~den s e m i p e r m e a b l e n M e m b r a n zu machen, welche die Muskelelemente angeblich umkleidet, um die Bedeutung yon O b e r f l ~ c h e n e r s c h e i n u n g e n fiir die Imbibitionsvorgi~nge des Muskels zuzugeben. Denn man wird auch an der Oberfl~che kolloidMer L(isungsgemische G r e n z f l ~ c h e n e r s c h e i - n u n g e n annehmen kSnnen, die mi~ osmotisehen Membranerscheinungen w~sensi~hnlich sein dtirften. Auch wird man die m e c h a n i s c h e Rol le yon G e w e b s s p a n n u n g e n bei den ImbibitionsverhMtnissen des Muskels nicht fibersehen dtirfen (VII 4).

560 O t t o v o n F f i r t h ,

IX. - -XII . Die Totenstarre.

Die Theorie Kf ihnes , derzu~olge die Totenstarre dutch eine Spontan- g e r i n n u n g der PlasmaeiweisskSrper bedingt sein sollte, hat sich als irrig erwiesen (IX 1, 2). Es besteht keinerlei Parallelismus zwischen den Gerinnungs- erscheinungen im Muskelplasma und dem Eintritte der Totenstarre (IX 2). Die Plasmagerinnung zeigt aueh keinerlei Analogien zur B l u t g e r i n n u n g ; auch ist sie weder dureh die Wirkung eines M y o s i n f e r m e n t e s , noch durch eine solehe der K a l k s a l z e , noch durch direkte S i iu re f~ l lung veranlasst (IX 3). Es handelt sich um nichts anderes als um eine G le i chgewich t s - s tS rung innerhalb eines kolloidalen Systems, bei der versehiedene chemisehe Faktoren (insbesondere die Milchsi~urebildung) sowie physikalische Momente (~nderungen der Oberfli~chenspannung u. dgl.) beteiligt sind.

Die kiirztich yon W a c k e r vorgebrachte Meinung, eine ,,Versteifung des Muskels durch Abscheldung yon A l k a l i a l b u m i n a t " sei ffir die Toten- starre mit verantwortlich, ist irrig, da dieses Alkalialbuminat nichts anderes als ein Kunstprodukt ist (IX 4).

Entsprechend den yon H e r m a n n , B e r n s t e i n , L a n g e n d o r f f u. a. mit grossem Nachdrucke betonten zaMreichen AnMogien zwischen Kontrak- tion und Starreverktirzung ist die letztere als eine Art von D a u e r k o n t r a k t u r anzusehen (X 1). Als wesentliche Verkt~rzungssubstanz hat (ira Sinne yon E n g e l m a n n , Mac Douga l l , F l e t c h e r und H o p k i n s some yon W i n t e r - s tein) die Mi lchs~ure zu gelten (X 2,3). Durch meine gemeinsam mit Lenk ausgeffihrten Untersuchungen glaube ich es in hohem Grade wahrscheinlich gemacht zu haben, dass die Totenstarre durch einen S a u r e q u e l l u n g s v o r - gang i n n e r h a l b der M u s k e l e l e m e n t e bedingt ist (X 4), die LSsung der T o t e n s t a r r e jedoch durch einen G e r i n n u n g s v o r g a n g , der die Muskel- kolloide zur Entquellung bringt (XII). Mit dieser Anffassung stehen zahlreiche Beobachtungen tiber die I m b i b i t i o n s v e r h ~ l t n i s s e der Muskeln bei den versehiedenen Formen ktinstlieher und nattirlieher Starre find ihrer LSsung (IV C, XIII, XIV, XV) sowie fiber die phys io log i s chen B e d i n g u n g e n , welehe den Eintritt und die LSsung der Totenstarre fsrdern und hemmen, durehaus im Einklange; so insbesondere die Beobachtungen fiber den Einfluss der Ermtidung (XIa), der Nervendurehsehneidung (XIb), fiber die Unterschiede zwischen roten und weissen Muskeln. (XI e), ~ die Sparmungsverhaltnisse (XI d), die Temperatur (XIe), die Durehspfilung mit indifferenten LSsungen (XIf), den Einfluss des Sauerstoffes (X, 3, XI g) sowie des allgemeinen Ernahrungs- zustandes (XI h).

Aueh die t h e r m o e h e m i s e h e n S t u d i e n von P e t e r s und Hil l weisen in nachdrficklieher Weise darauf hin, dass ein enger Zusammenhang zwisehen Milehsi~urebildung, Kontraktion und Starre besteht: Es kommen bei der Starre keinerlei andere Prozesse, die bemerkenswerte Energieumwandlungen

:Die Kolloidehemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kont rak t ion etc. 561

involvieren, vor, als bei der Starre, und bei beiden Prozessen ist die Wgrme- bildung innig mit der Abspaltung yon Milchsiiure verknfipft (X 5, XXII).

Die L 6 s u n g der T o t e n s t a r r e hat niehts mit Fi~ulnisvorg~ngen (XII 1), mit der autolyt, isehen Verdauung geronnener EiweisskOrper (XII, 3) oder mit einer LOsung yon Eiweissniedersehl~gen dutch Milchs~ture (XII, 5) zu tun, erfolgt vielmehr allem Anseheine naeh infotge eines Entquellungsvorganges si~uregequollener Muskelkolloide. Mit der L o e k e r u n g der W a s s e r b i n d u n g im Muske l , wie sie aueh bei Presssaftversuehen Bowie bei histologisehen Beobaehtungen an absterbenden Muskelfasern (S. E x n e r , XVI, 6), in h6ehst augenfi~lliger Weise zutage tritt (XII, 4), steht das verminderte Imbibitions- verm6gen yon Muskeln naeh LOsung der Starre (IV C), die Begfinstigung tier Starrel6sung dureh alle gerinnungsf6rdernden Faktoren (XII 6) und das Ausbleiben eines starreerregenden Effektes eiweisskoagulierender Agenzien unter gewissen Versuehsbedingungen (XII 8) im Einklange. Dass die ehemisehe 8tarre naeh L6sung der physiologisehen 8tarre ausbleibt, erkl~trt sieh aus dam Umst.ande, dass die dutch ehemisehe Agenzien ausgel6ste explosive Mileh- saurebildung nieht wieder eintreten kann, naehdem der Mechanismus der Milchsaurebildung bereits einmal abgelaufen ist (XII 7). Die L(isung der Totenstarre und ehemisehen Starre in ihren initialen Stadien dutch Einleitung einer ktinstliehen Zirkulation, wie sie zuerst yon B r o w n- S 6 q u a r d und S t a n - n ius und spi~ter noeh yon vielen Autoren beobaehtet worden ist, finder in einer Reversibilit~t des S~urequellungsvorganges seine natiirliehe Erkli~rung (XII 2).

XIII. Siturekontraktur und Siiurestarre.

Auch die Beobachtungen fiber Si~urekontr~ktur und S~urestarre (XIII) stimmen mit der Deutung der Starre im Sinne eines 0uellungsvorganges tiberein, wie Beobachtungen bei Durchstr0mungsversuchen (XIII 1) sowie an Milchs~urebgdern lehren (XIII 2). Die Reversibilit~tt der S~urewirkung (XIII 4), die Wasseranfnahme bei der Si~urekontrak~ur (XIII 5) sowie die Superposition yon Zuckungen auf die Sgurekontraktur (XIII 6) sprechen im gleichen Sinne.

XIV. Chemische Starre.

Auch bei den Erscheinungen der chemischen Starre handelt es sich um eine durch chemische Schi~dlichkeiten der verschiedensten Art innerhalb des Muskels ausgel6ste e x p l o s i v e M i l c t i s ~ u r e b i l d u n g , die eine Quellung gewisser Muskelelemente und damit eine Dauerkontraktur hervorruft. Die Mehrzahl der eine chemische Starre auslSsenden Agenzien sind entweder

. d i r e k t e - E i w e i s s f g l l u n g s m i t t e l (z. B. das Tannin, die Alkohole, das Chloroform, das Chinin und die Coffeinsalze) oder doch befi~higt, die Sp0ntan-

Asher -Sp i ro , Ergebnisse der Physiologie. XVII. Jahrgang. 36

562 Otto yon F i i r th ,

gerinnung der MuskeleiweisskSrper k a t a l y t i s c h zu b e s c h l e u n i g e n (wie die Sulfoeyanate, Salieylate, Jodide, Calciumsalze). Es gibt jedoeh aueh Agenzien, wie insbesondere das Fluornatrium, welche die G e r i n n u n g der M u s k e l e i w e i s s k S r p e r d u r c h a u s n i c h t begf ins t igen und dennoch eine eklatante Muskelstarre hervorrufen. Die Gesamtheit der anscheinend so widerspruchsvollen Erscheinungen der chemischen Starre erklart sich aus dem Ineinandergreifen dreier Faktoren: 1. Exp los ive M i l c h s i i u r e b i l d u n g , welche die zunachst noch reversible Saurequellung gewisser Formelemente des Muskels auslSst, 9. F ix a ti0 n d e r K o n t r a k t u r infolge Eiweissgerinnung, 3. f o r t s c h r e i t e n d e E i w e i s s g e r i n n u n g , welche eine Entquellung der s~uregequollenen Muskelelemente und, im Geiolge derselben, elne LSsung der Starre herbeifiihrt (XI¥ 1~6).

XV. Witrmestarre.

Bei Warmeeinwirkung auf den Muskel kommt es bereits unter 40 ° zu einer explosiven Entwickelung yon Milchsaure innerhalb der kontraktilen Elemente. Dabei 15st die Mflchsaure einen Kontraktionsvorgang reversibler Natur aus: die t h e r m i s e h e M u s k e l v e r k f i r z u n g (XV 3). Dieser Ver- kiirzungsvorgang wird sobald die Temperatur so hoeh ansteigt, dass die Muskel- eiweisskSrper gerinnen, in irreversibler Weise fixiert: War m e s t a r r e (XV 1) Die W a r m e v e r k f i r z u n g s s t u f e n des Muskels (XV 2) sind anscheinend nicht in erster Linie dutch die Gerinnung der MuskeleiweisskSrper bedingt, vielmehr (yon der thermischen Verkfirzung abgesehen) durch Yeranderungen fibr5s-elastischer Muskelbestandteile bedingt. Im Sinne der Saurequellungs- theorie ware die thermisehe Verktirzung als Ausdruek der QuelIung gewisser Formbestandteile (Myosingranula) dureh die innerhalb der kontraktilen Elemente angehaufte Saure zu deuten. Eine Massengerinnung der Eiweiss- kSrper durch Warmewirkung kann allerdings die Myosingranula zur Lnt- quellung bringen. Doch werden die kontrakt~len Fibrillenanteile im Falle einer kompakten Gerinnung der gesamten Eiweissmasse, in welche die Myosin- granula eingebettet liegen, auch dann noeh die bei der thermischen Verkiirzung angenommene Form dauernd beibehalten mfissen.

XVI. Histologie des Kontraktionsvorganges.

Die Fibrillen des quergestreiften Muskels stellen feste elastische Faden yon gallertiger Konsistenz dar, welche durch das anscheinend mehr fliissige Sarkoplasma getrennt erscheinen (XVI 2). Der Weehse] a n i s o t r o p e r und i s o t r o p e r S c h i c h t e n innerhalb der Fibrfllensegmente scheint~ in erster Linie durch Spannungs- und Diehteuntersehiede bedingt zu sein und dfirfte das scheinbar mangelnde DoppelbrechungsvermSgen der (wasserreieheren und wenlger quellungsfahigen) J-Sehiehten tatsachlich nichts anderes sein,


ale eine schwaehe Anisotropie (XVI 3). Die zwisehen die einzelnen Fibrillen- segmente eingelagerten Z w i s c h e n s e h e i b e n tibertreffen das restliche Fibrillen- protoplasma a n Festigkeit. Bei hiJheren Graden der Quellung sowie bei der Kontraktion wNben sieh die anisotropen Schichten seltlieh stark hervor: F e s t o n b i l d u n g (XVI 4), wodurch die Faser ein rosenkranzartiges Aus- sehen annimmt.

Gestfitzt auf derartige Beobachtungen hat Mac Douga l l die Theorie entwickelt, die Absehnitte quergestreffter Muskelfibrfllen (Sarkomeren) seien Bl~schen , in die beim Kontraktionsvorgange Fltissigkeit aus dem Sarko- plasma einstrSmt, derart, dass dieselben tier Kugelgestalt zustreben.

Bei der Kontraktion kann jedoch.nach H t t r t h l e weder sine Vo lums- z u n a h m e der F i b r i l l e n im g a n z e n (durch Ubertritt yon Sarkoplasma in dieselben) noch ihrer d o p p e l b r e e h e n d e n An te i l e fesfgestellt werden, auch sind die histologisehen Voraussetzungen (L~ingsfaltung der Bliisehen- w~tnde) nicht gegeben, auf denen derartige Vorsfellungen basieren (XVI 5).

Nach Ht~rthles Messungen a n lebenden Muskelfasern des Wasser- k~tfers ist ausschliesslich die d o p p e l b r e c h e n d e S u b s t a n z Si tz der Ver- kfirzung. Dieselbe vollzieht sich derart, dass die sti~behenf6rmigen doppelbrechenden Anteile der Fibrillen u n t e r ann i~hernder W a h r u n g ihres V o l u m e n s kf i rzer und d i cke r w e r d e n (X¥I 7).

Die (auf Beobachtungen an fixierten Pr~tparaten basierende) Ann a h m e E n g e 1 ra a n n s, derzufolge bei der Kontraktion Fliissigkeit aus der isotropen in die anisotrope Schicht ttbertritt und diese zur Quellung bringt, hat sich als unhal*bar eiwiesen (XVI 8). Bei Beobaehtungen an f i x i e r t e n P r / i p a r a t e n bedingt die Milehs~ureanh~ufung (und infolgedessen der ge~tnderte Quellungs- zustand der Foimelemente) einerseits, der Wasserverlust beim Fixations- vorgange andererseits eine v/311ige Versehiebung der nattirliehen Verh~ltnisse "(XVI 8). Die Teilehen innerhalb der anisotropen Substanz sind derart orien- tiert, dass unter Umst~nden aueh die a b g e t S t e t e und a u s g e t r o c k n e t e M u s k e l s u b s t a n z bei naehfolgender Wasseraufnahme noeh einer Verkiir- zung, ganz analog dem Verktirzungsvorgange des lebenden Muskels, f~Lhig ist (X¥I 9).

Es besteht ein enge r Z u s a m m e n h a n g zwischen K o n t r a k t i l i t ~ und D o p p e l b r e e h u n g . Alle geformten kontraktilen Substanzen sind positiv einaehsig doppelbreehend und haben die Tendenz, sich bei Quellung in der Riehtung der Hauptsache zu yerkiirzen. Die Ver~nderungen der Doppel- breehung wahrend der Kontraktion spreehen dafiir, dass diese, im Sinne E n g e l m a n n s , mit Quellungsvorgangen innerhalb der doppelbreehenden St~behen verbunden sei (XVI 11). Da abet dieser Quellungsvorgang sieh offenbar ohne eine Volumszunahme der doppelbreehenden Stabehen vollzieht, dtirfte es sich um eine W a s s e r v e r s c h i e b u n g i n n e r h a l b der doppe I . b r e c h e n d e n S t~behen handeln, und zwar um eine Que l lung u l t r a m i k r o .

36"


s k o p i s c h e r E l e m e n t e , der M y o s i n g r a n u l a B o t t a z z i s , auf K o s t e n de r sie u m g e b e n d e n F l i t s s i g k e i t (XVI 12).

XVH. Energetik und Thermodynamik des Kontraktionsvorganges.

Versuehen wir nunmehr, uns auf Grund des gesamten vorliegenden Materiales eine ungefi~hre Vorstellung vom Ablaufe der energetisch-thermodynamischen Vorgi~nge innerhalb des Muskels zn machen, so mSchte ieh glauben, dass sich etwa folgendes Bild als das wahrscheinliche gestaltet:

Unter der Einwirkung des Nervenreizes zerf~tllt das im lguskel angehaufte L a c t a c i d o g e n unter Freiwerden yon Milchsi~ure. Diese 16st als , ,Ver- k t i r z u n g s s u b s t a n z in irgend einer Weise den Kontraktionsvorgang aus. "Yon der Wi~rmetSnung des Kontraktionsvorganges enffallf nur etwa die tIalfte auf den Kontraktionsakt als sotchen, die andere Hiflfte jedoch ant den Erholungsvorgang. Die WitrmetSnung des K o n t r a k t i o n s a k t e s (initiale Wi~rme) ist jedenfalls nur zum geringsten Teile durch oxydative Vorg~tnge bedingt. Dis Abspaltung yon Milchs~ure aus La.ctacidogen, dis Quellungs- wi~rme der der Saurequellung unterliegenden t~{uskelkolloide, zmn geringen Teile auch die Neutralisagionswitrme der Milchsi~ure sind an ihrer Bildung beteilig¢. Der Kontraktionsvorgang unter a n o xy bi o t i s c h e n B e d i n g u n g e n, sowie (unter gewissen Bedingungen) die t o n i s c h e D a u e r k o n t r a k t i o n der Muskeln vollziehen sich unabhi~ngig yon oxydativen Vorggngen. Auch die E r s c h t a f f u n g des Muskels als solche ist nicht durch oxydative Vorg~nge bedingt. Dagegen erfordert die E r h o l u n g des l~nskels das Einsetzen oxy- d a t i v e r ¥ o r g g n g e , welche eine B e s e i t i g u n g der als V e r k t i r z u n g s - s u b s t a n z w i r k s a m e n Milehs~ture aus den kontraktilen Elementen bedingen. Nur ein Bruehteil der Milchsi~nre geht unter Umstgndon in den K r e i s l a u f tiber. Der Hauptanteil wird anscheinend ira Muskel selbst beseitigt. Dabei ist es wahrscheinlich, dass die Milehsi~ure mindestens ihrem ttauptanfeile nach n i c h f bis zu COs v e r b r a n n t wird, ~ielmehr dtirfte eine R e g e n e r a t i o n des L a c t a c i d o g e n s erfolgen, wobei die dazu erforderliche Energie durch Kuppelung des Regenerationsprozesses mit oxydativen

Reaktionen aufgebracht wird. An& ist es nieht unwahrseheinlieh, dass derartige Oxydationen (vielleicht dureh Znekerverbrennung oder dnrch Ver- brennung einer Zwischenstufe zwischen Zucker nnd Mil4hsi~ure bedingt) erforderlieh sind, um die zur Wiederherstellung der physiko-ehemisehen Strnk- fur des Mt~skels (Entquellnngsvorg~nge?) erforderliche Energie aufzubringen.

Im a b g e s t o r b e n e n a n d e r s t a r r e n d e n Muske] gehen keine oxydativen Vorgi~nge mehr vor sich. Die CO~-Ausscheidung and Witrmebildung eines solehen finder durch die Mileh s i~u re bil d u n g and die dadurch bedingte Zersetzung yon Carboriaten, sowie durch Abspaltung yon CO 2 aus Carbamino- siiuregruppen der Proteine eine ausreichende Erklarung.


Der hohe W i r k u n g s g r a d der Muskelmasehine spricht gegen die An- nahme der Wi~rmeenerg ie und der O b e r f l i i e h e n e n e r g i e als Z~isehen- form ffir die Muskelenergie und sprieht zugunsten der Que 11 un g shy p o t h e s e. Diese erscheint auch gngesiehts der Beobaehtungen fiber Tonusmuskeln und Anoxybiose und tiber die energetisehe Wesensgleiehheit yon Kontraktions- und Starrephi~nomenen am wahrseheinliehsten, wenngleieh hierffir auf dent Boden der Fiekschen Hypothese aueh andere Erkli~rungsmSgliehkeiten nieht yon der Hand zu weisen sind.

XVIII. Elektrochemie.

Naeh der Auffassung W. P a u l i s sind Aktions- mad DemarkationsstrSme dutch lokale Mi l e hs i ~u r e a nh i i u f ung innerhalb des Muskels bedingt und bietet die I o n i s a t i o n de r M u s k e l p r o t e i n e dutch Si~urequellung, kombi- niert mit der E n t i o n i s i e r u n g derselben dutch die Wirkung yon N e u t r a l - s a l z en uusreiehend physikaliseh-ehemisehe Vorbedingungen ffir die Erkli~rung der physiologiseh in Betraeht kommenden Potentialdifferenzen (XVIII).

XlX. Ermiidung.

Wir kennen bisher nut einen, seiner Natur und seiner Wirkung naeh vSllig siehergestellten Ermiidungsstoff, die Milehsa.ure. Die Rolle, welche andere St offe, wie dis Phosphors~ure, die Kohlens~ture, das Kreatin, die Purin- stoffe, das Karnosin und andere N-haltige Extraktivstoffe (XIX 1), sowie (tie sog. Kenotoxine (XIX 2) beim Ermfidungsvorgange sI~ielen, ist vorl~tufig durchaus zweifelhafter Natur. Dass aueh die Ka l i s a l ze dabei beteiligt sind, ist sehr wohl m6glieh. Es wiire z. B. denkbar, dass die im Muskel neugebildete Milehs~ure dieselben aus kolloiden Bindungen verdriinge und dass die in Freiheit gesetzten Kalisalze ihrerseits die Hydratationsverh~]tnisse der Musket- proteine elektroehemiseh beeinflussen (XIX t d). Niehts yon alledem, was wit iiber die Ermfidung und ihre Begleiterseheinungen wissen (Erhotung bei Durehspfilung mit indifferenten SalzlSsungen, sehwaeh a lkalisehen und sauerstoffhaltigen LSsungen, Anhi~ufung leieht oxydabler Zwisehenprodukte, Wasser- anziehungsvermSgen des ermfideten :Muskels, besehleunigter Eintrit t der Totenstarre, Treppenphi~nomen, Dehnung der Zuekung, Verli~ngerung der Latenzzeit, Verkfirzungsrtiekstand bei der Ermfidung) ist mit der Annahme einer dominierenden Rolle tier Milehsi~ure beim Zustandekommen der Er- miidungsph~nomene unvereinbar (XIX 3).

XX. Oberfl~ichenspannungstheorie der Muskelkontraktion.

Ffir die yon zahlreichen Forschem vertretene Annahme, derzufolge Vergnderungen der Oberfl~tchenspannung gewisser Formelemente der kontraktilen Substanz zu der Flfissigkeitsverschiebung innerhalb derselben in

566 Otto von Fiirth,

naher Beziehung stehen, nimmt zungchst der Umstand ein, dass sle sowohl die M u s k e l k o n t r a k t i o n , als auch die a m 6 b o i d e n B e w e g u n g s f o r m e n (Quinekes und B e r n s t e i n s Versuche fiber am6boide Bewegungen yon Tropfen!) aus dem gleichen Prinzipe heraus erkl~irt (XX A 1). Nach der prgziseren Fassung, we!the B e r n s t e i n dieser Theorie gegeben hat, miisste man sich die Fibrille aus der Linge nach angeordneten, in ein sarkoplasmati- sches Medium eingebetteten sehr kleinen E l l i p s o i d e n zusammengesetzt denken, welehe durch feste F~den der Lgnge nach untereinander verknfipft sind und welche unter der Wirkung einer die Oberfl~chenspannung steigernden Verktirzungssubstanz (Milehs~iure?) der Kugelgestalt zustreben (XX A g.). Die gegenfiber der Berns te inschen H y p o t h e s e geltend gemachten Ein- w~nde beziehen sich hauptsachlieh auf das Fehlen scharfer Trennungslinien innerhalb der kontraktilen Substanz (XX A 8a), auf die Dimensionen der sichtbaren Formelemente (XX A 8b), auf den Mangel chemischer ¥orbe- dingungen fiir die Entstebung hoher Oberfl~ichenspannungen innerhalb der Muskelelemente (XX A 3c), auf die Kontraktionskraft des Muskels bei l~uhe und ¥erkfirzung (XX 2~ 8 d), sowie auf den Mangel klarer Vorstellungen darfiber, wieso die etwa die Verktirzung aUslSsende Milchs~ure die Oberfl~ichenspannung der kontraktilen Elemente steigert (XX A ~e). Durch die Entdeckung der B o t t a z z i s c h e n M y o s i n g r a n u l a , verm6ge deter die Oberfl~tchenentfal- tung innerhalb der kontraktilen Elemente ungeheuer vergrSssert erscheint, werden die gegen die Oberflgchenspannungstheorie erhobenen Einw~tnde teilweise abgeschwgcht. Auch kSnnten Mac Cal lums mikroskopische Be- obachtungen tiber die gegnderte Verteihmg d er K al iu m salze innerhalb der Muskelelemente beim Kontraktionsakte vielleicht im 8inne der Oberfl~tchen- spannungstheorie verwertet werden (Potentialdifferen~en elektrischer DoppeI- schichten an Oberfl~chen ats elelctrochemische Kraftquellen? XX A 4).

Der H e r m a n n s c h e n K o a g u l a t i o n s t h e o r i e begegnen wir in Gestalt der L i l l i e schen A g g r e g a t i o n s t h e o r i e in modernerer und jedenfalls dis- kutabler Form. Im Sinne dieser Hypothese w~tre die Kontraktion durch eine reversible Aggregation yon Kolloidteilchen beding~, wobei dutch Ober- flgchenverkleh~erung grosse Energiemengen in Form yon Oberfl~tchenspannung verfiigbar wfirden. Dabei mfisste man sich also die Kontraktion auch in letzter Linie durch Oberflgehenenergie bedingt vorstelten und wgre auch hier vor allem an die Milchs~iure als an ~enes/Agens zu denken, welches die erh6hte Aggregationstendenz der Kol!oidteilchen bedingt. Die Beobachtungen tiber die Steigerung der Arbeitsfghigkeit des tebenden Muskels durch gerinnungs- bef6rdernde Agenzien (0. v. F f ir th und C. Schwarz) , welehe zugunsten einer derartigen Auffassung zn sprechen schienen, werden allerdings besser im Sinne der S~urequellungstheorie gedeutet. Keinesfalls aber darf eine der modernen Kolloidehemie Rechnung tragende Auffassung die B e d e u t u n g der O b e r f l g c h e n e n e r g i e und ih re r W a n d l u n g e n (A. v. T s e h e r m a k

Die Kolloidchemie des Muskels u. ihre Beziehungen zu den Prob]emen der Kontraktlon etc. 567

XX A 1) far die energetischen Vorg~tnge innerhalb des Muskels ganzlich ausser acht ]assen (XX B).

X X L Osmotische Theorien der Muskeikontrakt ion.

A. Mac DougMls Theorie.

Mac D o u g a l l hMt die Sarkomeren ftir l~ngliche Bl~tschen, in die bei der Kontraktion Fl~tssigkeit aus dem Sarkoplasma einstrSmt; dadurch sollen die Bl~schen der Kugelform zustreben und die Faser, wghrend sie ein rosenkranzartiges Aussehen annimmt, verkiirzen. Als treibende Kraft betrachtet Mac D o u g a l l den o s m o t i s c h e n Druck infolge Zerfalles grosser Molektile in kleine Bruchst~cke. Sparer hat er jedoch der Mi ]chsgu re dabei die wichtigste Rotle zugewiesen und so einen l]bergang zm" Sgurequellungstheorie angebahnt (XXI A 1).

Ats wesentliche Einwande gegen Mac D o u g a l l s osmotische Theorie sind folgende Umsthnde geltend zu maehen: a) das Fehlen einer L~ngsfaltung der Bl~schenw~nde, b) die allzugeringe Menge des tatsgchlich vorhandenen Sarkoplasmas, c) die Volumskonstanz der doppelbrechenden Fibrillenanteile bei der Kontraktion (Hitrt.hle), d) die Unanwendbarkeit der Theorie auf glatte Muskeln; e) die Theorie trggt weder den elektri schen Erscheinungen bei der Muskelkontraktion, noch aber f) dem Zusammenhange zwisehen Dop- pelbrechung und Kontraktilit~t Rechnung; g) sie ermSglicht nnr die Er- klarung des Verkttrzungsgrades yon Muskeln auf ~/s ihrer Lange, wahrend ta±s~chlich Verkiilrzung auf weniger a,ls ~/5 der Muskellgnge vorkommen.

B. Die Zuntzsche osmotische Theorie.

Z u n t z versucht die mechanische Leistung des Muskels durch die An- nahmezu erklgren, dass bei den Verbrennungsvorggngen innerhalb tier St~bchen Kohlensgureteilchen mit einer Entstehungstemperatur yon etwa 60000 auftreten, nnd, dieser hohen Tempe{atur entsprechend, einen hohen osmotischen Druck austtben. Dgdurch soll Wasser in die St~bchen hineingezogen werden, welche info]gedessen der Xugelgestalt zustreben und sich verktirzen.

Abgesehen davon, dass es bedenklieh erscheint, Wgrmestau~ngen, die mi% dem Leben der Zelle unvereinbar sind, der Erklarung eines physiologischen Vorganges zugrunde legen zu wollen, gelten die gegen die Mac Douga l l sche Theorie geltend gemach%en Einwgnde auch ftir die Zun tzsche Theorie. Ausser- dem haben aber Berg , B e r n s t e i n und P a u l i gewichtige Einwande gegentiber derselben geltend gemacht (XXI B).

C, Waekers Kohlens~uretheorie.

W a c k e r ste]tt sich vor, dass die innerhalb der IVluskelelemente auftretende Milehs~ure CO 2 aus Alkalicarbonaten austreiben und dadurch (gleich-


zeitig mit dem Zerfalle hochmolekularer Substanzen) eine Stdgerung des osmotisehen Druckes innerhalb der langlichen blgschenfSrmigen Fibrillen- abschnitte und damit ein EinstrSmen yon Wasser aus der Umgebung in dieselbe bewirke; dadurch sollen dieselben der Kugelgestalt nnter Verkiirzung zustreben, bei hSheren Verkiirzungsgraden aber vermSge der Dickwandigkei~ der Endscheiben sioh zu pressl/uchenartigen Gebilden abplatten. Die Er- schlaffung soll dureh Abwanderung der Kohlensgure in das umgebende Sarko- plasma nnd Bindung an Alkatiphosph~te u. dgI. daselbst erfolgen (XXI (3 1).

Gegeniiber der Waekersehen ttypothese gelten dieselben Einwande, wie gegeniiber der Mac DougMlsehen. {~berdies ergibt sich uus der Be~raeh- tung der absoluten Kraftleistung des Muskels (XXI (2 2 a), aus Beobachtungen an Rohrzuckermuskeln (XXI C 2b) sowie aus dem Verkiirzungsgrade des Muskels (XXI C 2c) die Unhaltbarkeit der Wackerschen Vorstellungen,

Keine der osmotischen Theorien vermag der Kritik so weir Stand zu halten, dass wit eine Erklgrung des Verkiirztmgsvorganges auf dieselbe zu basieren vermSehten.

XXII. Quellungstheorien der Muskelkontraktion.

B i e d e r m ~ n n (1909, 1. c. S. 188) hat der Ansicht Ausdruck gegeben~ dass die Quellungstheorie ohne Zweifel die yon den bisher aufgestellten Kon- traktionstheorien bei wei~em am besten begriindete sei, indem sie auf einer breiten Basis yon Erfahrungstatsachen ruht und unter steter Beriicksichtigung derselben sich entwickelt hat.

Ich mSchte meine Meinung in bezug auf die Quellungstheorien der Muskelkontraktion etwa in folgender Weise zusammenfassen:

Die Grundidee, die yon zahlreiehen Forschem ge~tussert,, in neuester Zeit insbesondere yon P a u l i (XXII 5f) in konsequenier Weise durchgeftihrt sowie auch yon S t r ie t In ann und M. H. Fis che r (XXII 5) verfochten worden ist, dass ngmtich die S~ureque l l ung . a l s treibende Kraft des Kont~aktions- vorganges wesentlich in Betracht komme, scheint mir durchaus plausibel und sehr wohl geeignet als brauchb~re Arbeitshypothese ihren Rang zu be- haupten.

Auch der Grundgedanke E n g e l m a n n s (XXII 5), demzufolge positiv einaehsige doppelbreehende organische Gebilde untor gewissen Spannungs- verh~tltnissen und bestimmten Bedingungen sich bei der Quellung in mgssigem Grsde verktirzen k6nnen, seheint mir berechtigt, wenngleich wit die Bedin- gungen, unter denen diese Verkiirzung tats~chlich zustande kommt, nicht genauer kennen.

Dagegen verm0gen die bisherigen Versuche, eine Quetlungstheorie der Muskelkontraktion in bestimmter Weise physiologisch zu formMieren, so insbesondere Mac DougMl s Theorie der Fibrillenquellung auf Kosten des

Die Kolloidchemie desMuskels u. ihre Beziehungen zu den Problemen der Kon t rak t ion etc. 569

Sarkoplasmas (XXII 3), E n g e l m a n n s thermodynamisehe Quellungstheorie (XXII 1) s0wie seine Theorie der intrafibrilliiren Wasserversehiebung aus der isotropen in die anisotrope Substanz (XXII 4) ferret P i i t t e r s T h e o r i e (XXII 4), meines Erachtens der Kritik nieht in ausreiehender Weise stand zu halten, um eine feste Basis fiir eine Theorie der Muskelkontraktion abgeben zu kSnnen.

XXIII. Neuformulierung der Siturequellungstheorie.

Man kommt um die Schwierigkeiten, welche sich den ~tlteren Versuchen, die Quellungstheorie zu formulieren, entgegenstellen, meines Erachtens herum, wenn man sich vorstellt, dass das Quellungswasser nicht yon aussen her (aus dem Sarkoplasma oder aus den isotropen Schichten) bezogen wird, dass s ich die W a s s e r v e r s c h i e b u n g v i e l m e h r i n n e r h a l b der d o p p e l - b r e c h e n d e n A n t e i l e d e r M u s k e l f i b r i l l e n v o l l z i e h t , u n d zwar in der Ar t , dass u l t r a m i k r o s k o p i s e h e F o r m e l e m e n t e , die Myos in- g r a n u l a B o t t a z z i s , auf Kos~en der u m g e b e n d e n e i w e i s s h a l t i g e n F l i i s s i g k e i t zur Q u e l l u n g ge l a nge n . Dabei t~sst sich die Formver~nderung der aniso~ropen Stabchen unter ann~thernder Wahrung ihres Volumens (im Sinne t t a r t h l e s ) in ungezwungener Weise erklaren. Wir stellen uns vor, dass, unter Einwirkung der im Inneren der St~tbchen auRretenden Mil chs gure , die u m g e b e n d e F l i i s s i g k e i t yon der E i w e i s s m a s s e der G r a n u l a d u r c h de r en g e s t e i g e r t e Q u e l l k r a f t a u f g e s o g e n wird. Dabeiwerden die in QuerIagen angeordneten, nut e ine~ Tel l des Stabchenvolumens ein- nehmenden Granula vermSge ihrer Voh~mszunahme bei der Quellung der Quere n a c h a u s e i n a n d e r g e d r ~ t n g t , w~hrend dureh N a c h s t r S m e n des z g h f l a s s i g e n P r o t o p l a s m a s (dem man etwa im Sinne der B u t s c h l i - R h u m b l e r s c h e n Vorstellungen eine Schaumstruktur zuschreiben mag) sich die charakteristische Formver~nderung der St~bchen (Verkiirzung und Ver- dickung) vollzieht.

Wie die schematischen Modellzeichnungen (Tafel I,. Abb. 1--6) lehren, ist dabei (wenn wir. gleichzeitig annehmen, dass den quellbaren Elementen eine langlichrunde Gestalt eigentiimlich ist und dass sie vermSge anisodia- metrischer Quellung der Kugelgestalt zustreben) unter Zugrundelegung durchaus mSglicher Voraussetzungen ein Verktirzungsgrad yon mehr als 80 °/o und (bei der weiteren Annahme einer spindelf6rmigen Konfiguration der anisotropen Fibrillenanteile) sogar Bin solcher yon mehr als 900/o theorefisch denkbar (XXIII 1).

Den E r s c h l a f f u n g s v o r g a n g h~tten wir uns dann als durch Ent- ionisierung der gequollenen Eiweissteilchen bedingt vorzustellen, wobei entweder an eine Beseitigung der Milchsgure dutch oxydative Prozesse ( ~ etwa im Sinne einer Restitution des Lactacidogens --) oder aber an eine Entqnellung


dureh Neutralsalzwirkung zu denken w~e; (vielleicht an eLne entionisierende Wirkung yon Kalisalzen, die dureh die Milehsiiure aus kolloidaler Bindung verdr~tngt werden k6nnten ?)

Mit einer derartigen Deutung des Kontraktionsvorganges stehen zahlreiehe physiologische Beobaehtungstatsachen in guter LTbereinstimmung. So insbesondere :

1. Die A n h ~ u f u n g yon Mi lehs~ure im Muskel bei der Tgtigkeit, sowie bei versehiedenen Starreformen und die Wahrseheinliehkeit ihrer dominierenden Rolle als ,,Verkfirzungssubstanz".

2. t I i s t o l o g i s e h e B e o b a e h t u n g e n : a) der Zusammenhang zwisehen K o n t r a k t i l i t a t und D o p p e l b r e e h u n g und die Abnahme dieses letzteren bei 'der Kontraktion; b) die ann~hernde V o l u m s k o n s t a n z der Stabehen bei der Kontraktion; e) die Beobaehtungen tiber P e s t o n b i l d u n g ; d) die Existenz u l t r a m i k r o s k o p i s e h e r M y o s i n g r a n u l a , die am Aufbau der doppelbreehenden Fibrillenanteile wesentlieh beteiligt sind; e) die Kontraktion dutch Gefrieren und Troeknung a b g e t 6 t e t e r Muske l f a se rn bei der Wasser- aufnahme.

3. Der V e r k t i r z u n g s g r a d der Muskeln. 4. Die abso lu te GrSsse der M u s k e l k r a f t und der hohe W i r k u n g s -

g rad der Muskelmasehine (die Energie der Quellung kann fast vollst~ndig in aussere Arbeit umgewandelt werden).

5. Der Ze i t l i ehe Ab lau f der M u s k e l k o n t r a k t i o n . MSgliehkeit der Erklarung einer sehr sehnellen Wasserverschiebung infolge der ungeheueren Oberfli~ehenentwiekelung, wenn als wirks~me Oberfl~ehe diejenige der ultra- mikroskopisehen Granula in Betraeht kommt.

6. Die Abhangigkeit des Kontraktionsmodus vom W a s s e r g e h a l t e der Muske ln (Wirkung hypo- und hyperisotoniseher SalzlSsungen; AuslSsung hoher Kontraktionen dutch Glyzerin).

7. Die e l e k t r o e h e m i s e h e n Vorg~nge im Muskel. 8. Der E r s e h l a f f u n g s v o r g a n g : derselbe erseheint im Sinne eines

Entquellungsvorganges aueh bei der Anoxybiose sehe wohl erklarbar.

9. Die B e g l e i t e r s e h e i n u n g e n der M u s k e l e r m t i d u n g : a) Er- holung bei Durehsptilung mit indifferenten und sehwaeh alkalisehen L6sungen; b) Anhatffung leieht oxydabler Zwisehenprodukte und erholungsfSrdernde Wirkung des Sauersto~es; e) vermehrtes WasseranziehungsvermSgen; d) besehleunigter Eintritt der Totenstarre; e) das Treppenphanomen; f) Dehnung der Zuekung.

10. Der V e rk t i r zu n g s r t i ek s t an d . 11. Die L a t e n z z e i t der Zuekung . 12. Die S u m m a t i o n der Z u e k u n g e n und der Te tanus . 18. Die t on i sehe D a u e r k o n t r a k t u r ohne E n e r g i e v e r b r a u e h .


14. Die verschiedenen Arten der S t a r r e und ihre L S s u n g : a) die physiologische Totenstarre; b) die Saurestarre; c) die chemischen Starre- formen; d) die Wi~rmestarre.

15. Das o s m o t i s c h e V e r h a l t e n yon Muskeln im Wasser sowie in LSsungen yon Etektrolyten und Nichtelektrolyten.

Da die Saurequellungstheorie in ihrer neuen Formulierung sonach mit zahlreichen der wichtigsten bisher bekannten Erfahrungstatsachen der Muskel- physiologie im Einklange zu stehen scheint, dtirfte sie sich als A r b e i t s - hy p o t he s e ffir die weitere Erforschung der ungelSsten Ratselfrage der Muskel- kontraktion im gegenwi~rtigen Stadium des Wissens als brauchbar erweisen.

W i e n , April 19t8.

r~

d~

........................... ; t O ~ .................. ~.

k,

~tJ

."7

~f

M

,j

o

<

die kolloidchemie des muskels und ihre beziehungen zu den problemen der kontraktion und der starre

Documents