Zeitschrift fiir die gesamte experimentelle Medizin 132, 27--33 (1959)

Aus dem Pharmakologisehen Institut der Universit~t Halle (Komm. Direktor: Prof. Dr. K o ~ D POttLE)

Untersuchungen iiber den Serumcalciumspiegel der Ratte

Von

H. BEKEMEIEI~ u~d E. HANNIG

(Eingegangen am 25. April 1959)

I m Zusammenhang mi t der En twiek lung neuer analyt ischer Methoden ist neuerdings ein lebhaftes Bemiihen erkennbar , die als sog. Norm fiir zahlreiehe, biologisehe K o n s t a n t e n erarbei teten Zahlen zu iiberprfifen und neu festzulegen. Das gilt aueh fiir den Serumealeiumspiegel der Rat te , doeh fgllt hier auf, dab die in der Li te ra tur mitgetei l ten Werte aueh in jfingster Zeit erheblieh vone inander abweichen.

So fanden ANTIMONY U. PArSOnS 1 flammenphotometriseh als Norm fiir Wistar- ratten in einem Hause einen Calciumspiegel yon 9,86 4- 0,54 mg-~o, fiir gatSen des gMehen Stammes, die lediglieh in einem anderen Hause gehMten worden waren, betrug er 10,82 4- 0,60 mg-~o. Die Differenz war statistisch signifikant. Zwisehen m~nnliehen und weibliehen l~atten wurde kein Untersehied gefunden.

TILG~V,~-PET~ ~5 dagegen finde~ Gesehleehtsuntersehiede. Sie gibt ffir m~nn- liehe Albinoratten einen Serumspiegel yon 10,1 4- 0,1 rag-%, fiir weibliche Tiere des gleiehen Stammes yon 9,3 + 0,1 mg-~ an. Aus den Angaben erreehnet sieh hohe Signifikanz (p < 0,001). Die Ca]eiumanalysen erfolgten naeh der gering modi- fizierten Permanganatmethode yon K~AME~ u. TISDALL 26, 85, 46

FINB~Rr 1~ ermittelte fiir m~nnliche Wistarratten nach der edtakomplexo- metrisehen Nethode yon I-IA~ISON u. ItA~ISO~ xs einen Normalwert yon 10,2 4- 0,14 mg-~o.

M~now u. Koc~ 3~ geben den SerumcaMumgehalb gesunder I~atten zu 4,7--11,1 rag-% an. Methode: K ~ B u. TISDALL (modifiziert).

WATe~O~ 4v land bei jungen I~atten im Mittel 12,16, bei alten 11,77 bei m~nn- lichen 12,10 und bei weiblichen Ratten 11,80 mg-~o.

LENGYEL '29 ermittelte an 6 Ratten Werte zwisehen 9,5 und 10,6 mg-~o (ira Mittel 10,1 rag-%). Methode: K ~ u. TISDALL.

Unseren Unte r suehungen liegt die Absicht zugrunde, der Ursache der angefi ihr ten Differenzen nachzugehen. Es sollte ermi t te l t werden,

welchen EinfluB

1. unterschiedliehe Calc iumbest immungsmethoden,

2. digtetische Besonderhei ten und

3. Untersehiede in Gesehleeht, Alter u nd gasse auf die H6he des Caleiumspiegels bei R a t t e n haben.

28 H . ]~EKE1VIEIEE u n d E . HANN~G:

Versuchsteil

Zu 1. : U m einen etwaigen Einflu$ der Bestimmungsmethode zu er- kennen, wurde ein Vergleich der Permanganatmcthode nach K R ~ E ~ u. TISDALL26, 46 in der in unserem Inst i tut seit Jahren geiibten Niodifikation s5 und des flammenphotometrischen Verfahrens ~, sa durehgefiihrt. Bei der flammenphotometrischen Methode ist zu beriicksichtigen, dab bei der Analyse biologischer Fliissigkeiten l~atrium und Kalium die Calciumwerte beeinflussen (vgl. a, 34). Bei unseren Untersuchungen lehnten wir uns ins- besondere an die yon HILG~.RS 22 gemachten Erfahrungen an. Eine sche- matisehe Ubernahme der yon H]~GERS 2s angefiihrten Vorschriften war jedoch nicht mSglich. Bei den yon uns gew~thlten Bedingungen betrugen die optimalen Drucke fiir das verwendete Zeil~-Flammenphotometer 0,4 atii Pre[~luft und 80 m m Wassersaule Acetylen. Unter diesen ffir nns giinstigen Bedingungen wurden Eiehkurven ermittelt und die ffir variie- rende Natrium- und Kaliumwerte erforderlichen Korrekturfaktoren ge- wonnen. Natr ium wurde in Sernmverdiinnungen yon 1:100 best immt; fiir Xalium und Calcium betrugen sie 1 : 10.

Als Tiermaterial dienten institutseigene Albinoratten im Alter yon 12--28 Monaten, die bei konstanter Diat gehalten worden waren. Die Blutentnahme erfolgte dureh Herzpunktion in Xthernarkose. Eine leichte Hamolyse war in Ubereinstimmung mit anderen Autoren dabei nieht zu vermeiden; zur Verwendung gelangten jedoch nur Proben gleichen H~molysegrades. Beiinsgesamt 45 soleher Blutproben wurde der Calcium- gehalt sowohl nach KRA~E~ u. TISDALL als auch flammenphotometrisch bestimmt. Das Ergebnis zeigt die Tabelle.

Tabelle

Zah] der Ca-Gehal t nach ]C.-T. Ca-Gehal t (f lamm.) Signifikanz* Blutproben in mg'- % i in mg- % im t -Tes t

I ! 45 I 9,61 -~ 0,73** 8,88 ~ 0,52 p < 0,001

i

* Signifikanz wurde angenommen, wenn 1 o ~ 0,01 war. ** Der Korrekturfaktor bedeute~ durchweg Streuung der Einzelwerte.

Z u 2 und 3: Die yon uns untersuchten diatetischen Besonderheiten beziehen sieh auf den Calcium- und Vitamin D-Gehalt der Nahrung. l%lgende Diaten wurden verwendet :

I. Maisschrot 16,6 ~o, Weizenschrot 34,2 %, eingeweichte Gerste 30 %, eingeweiehtes Brot 16,6% CaCOs 2~o, 48 Liter Wasser, 15 Liter Milch oder 1500 g Milchzentrifugenschlamm, 0,6~o Koehsalz; dazu eine Sa]z- mischung, die im wesentlichen der yon JONES u. FOSTER 25 angegebenen entspricht. Die Futteranalyse ergab folgende Werte: H~O : 77~o, Ca : 0,97% P: 0,31%, N: 2~ Ew: 14,4%.

Untersuchungen fiber den Serumcalciumspiegel der l~at~e 29

I I : Maisschrot 34,5%, Weizensehrot 34,5%, Weizenkleber 15~o, Gelatine 15%, NaC1 10/0. Die Digt ist Vitamin D-frei. Die Futteranalyse ergab folgende Werte: H20: 79,3%, Ca: 0,22%, P: 0,29~o, N: 4,4~o, EW: 27,5%.

Zun/iehst wurde der Calciumspiegel m/~nnlieher und weiblicher, 8--14 Monate alter t~atten an einem grSl3eren, auf Di/it I gehaltenen Tier- kollektiv unseres Stammes vergliehen. Die Ratten waren schon vorher 1/2 Jahr bei dieser Kostform gehalten worden. Die Blutentnahme erfolgte in mehreren Stichproben. Calciumbestimmung naeh K ~ v , ~ u. TISDALL, iibrige Methodik wie unter 1. Die Ergebnisse der einzelnen Stiehproben erwiesen sieh bei statistiseher Priifung als nicht unterschiedlieh, so dag schliel31ieh die Resultate aller Analysen des Kollektivs zusammen- genommen werden konnten. In 115 Blutproben m/~nnlieher Ratten land sieh ein Caleiumspiegel yon durehsehni~tlieh 10,29 ~= 0,76 mg-~o, ffir 296 Proben weiblicher I~atten betrug er 10,25 ~ 0,84 mg-%. Die Dif- ferenz erwies sieh als nieht signifikant (p = 0,65).

Eine Anzahl l~atten des genannten Tierkollektivs wurde auf die caleiumi~rmere, Vitamin D-freie Di&t gesetzt. Naeh 14 Tagen fand sich in 19 Blutproben weiblicher Ratten ein Caleiumspiegel yon 9,38 :L 0,39 rag-%, bei einer 2. Tiergruplae betrug er 9,96 -b 0,58 mg-~o (n = 12). Naeh 3 Woehen ealciumarmer Di/it wurden in einer 3. Stichprobe von 49 Blutproben 9,39 ~ 0,60 mg-~o ermittelt. Die Mittelwerte der beiden gr6Beren Stichproben waren statistisch unterschiedlich yon den Dureh- sehnittswerten der unter Dis I gehaltenen l~atten (p < 0,001). Ffir kastrierte Weibehen betrug der Calciumspiegel naeh 3 Woehen calcium- armer Kostform 8,99 ~-0,55mg-~o (n = 47). Erg/inzend wurde noeh folgender Versueh durehgeffihrt: Auf Di~t I I gehaltene 11 Monate alte m/~nnliche Ratten warden mit entspreehenden Tieren vergliehen, die ebenfalls die Dis I I erhielten, abet mit Zusatz yon 4~ Calcinmearbonat und einer Gabe yon 30 i, E. Vitamin D in Form bestrahlter tIefe am 3. und 5. Versuchstag. Die Blutentnahmen erfolgten am 16. Versuehstag. Die Blutcaleiumspiegel betrugen 9,87 =L 0,36 mg-~o bzw. 10,63 ~= 0,42 mg-~o. Die Differenz der Mittel ist trotz der relativ kleinen Tierzahl (n = 9 bzw. 6) mit p ~ 0,002 eeht.

In 55 Blutproben 2--2 ~ Jahre alter weiblieher, bei Dii~g I gehaltener I~atten wurde ein Caleiumspiegel yon 9,72 ~ 0,48 mg-~o, in 110 Blut- proben entspreehender BSeke ein solcher yon 9,52 =~ 0,47 mg-~o ge- funden. Der Unterschied beider Werte untereinander ist nieht groB ; aueh bei alten Tieren l/~gt sich das Bestehen einer Geschleehtsdifferenz somit nieht sicher erweisen (p ~ 0,62). Dagegen ist im Vergleieh mit den ent- sprechenden ffir jiingere Tiere oben angegebenen Zahlen der Untersehied signifikant; eine Altersdifferenz is~ also anzunehmen (p < 0,001).

30 S. ]~EKEIVfEIEI~ und E. HANN~O:

Hinsichtlich der Frage yon Rassendifferenzen wurde unser instituts- eigner Albinoinzuchtstgmm* mit dem yon DRucK~]su **la gezogenen, s~ndfarbenen Ra t tens tamm BD I verglichen. In 15 Blutproben auf Di~t I gehaltener weiblieher, 15 Monate alter Rat ten dieses S~ammes betrug der Calciumspiegel durchsehnittlich 10,27 ~= 0,73 mg-~o, in 11 Proben ent- spreehender m~nnlieher Tiere 10,51 ~ 0,54 mg-~o. Diese beiden Mittel- werte shld nieht signifikant untersehiedlieh yon den Mittelwerten der unter Di~t I gehaltenen Albinoinzuehtratten (p < 0,5 bzw. p ~ 0,3). Ein Rassenuntersehied ist daher nieht anzunehmen. Ein Geschleehts- untersehied zwischen diesen beiden Stiehproben der BDI-Ra t t en liegt ebenfalls nieht vor (p ~ 0,3).

Diskussion

Naeh unseren Ergebnissen bewirkt eine ealeiumarme Vitamin D-freie Dis ein Absinken des Serume~lciumspiegels der R~tte. Damit werden Ang~ben yon KRAMEl~ U. HOWnA~D 27, HESS und Mitarbeitern ~~ TEMPLIN U. STEENBOCK 44 sowie ~El~TGYEL 29 best~tigt. In Erg~nzung der Unter- suchungen yon HESS und Mitarbeitern ~~ bzw. TEMPLIN U. STEENBOCK 44 mu~ jedoch betont werden, da~ zur Erzielung der Senkung eine ErhShung des Phosphatgeh~ltes der Nahrung prinzipiell nieht notwendig ist und der Abfall des Calciumspiegels relativ r~seh erfolgt. Diese Feststellung unter- streicht die Notwendigkeit, bei vergleiehenden Untersuehungen des Caciumspiegels der Rat te die di~tetischen Bedingungen besonders kon- stant zu h a r e m MSglieherweise sind einige eingangs ~ufgeffihrte unter- sehiedliehe Angaben der Literatur auf die Niehtbeachtung der Konst~nz der Kostform zuriickzufiihren, z. B. die extrem ~iefen Werte yon MARLOW U. K o c ~ 3s und die Differenz im Sernmealciumspiegel yon in verschiedenen t ts gehaltenen Tieren ein und desselben R~ttenstammes bei A~Tgo~Y u. PARSONS ~. So~L a~ konnte bei Rat ten dureh eine calcium- arme, phosphatreiche Kost Tetanie erzeugen. Der Caleiumspiegel des Kaninchen s, der Schafe 2 und anderer Sgugetiere a2 ist ja ebenfalls yon der Kost abhangig, der des Neugeborenen, besonders des Friihgeborenen, offenbar ~nch 7. Fiir den erwachsenen Mensehen wird zwar die Konstanz des Caleiumspiegels betont und daraus sieher mit Recht eine hShere Wertigkeit der ffir die Stabilit~t des Caleiumspiegels verantwortliehen Regulationsorg~ne erschlossen, doch ist darauf hinzuweisen, dab den Tierversuehen vergleichbare extreme di~tetisehe Bedingungen beim Men- schen nieht untersucht warden as.

* Professor Dr. W. HEt~OLD, Berlin, hat durch vergleiehende Untersuehungen an 300 l~a~ten unseres institutseigenen Stammes das Vorliegen einer guSen Inzucht naehgewiesen D. Fiir die Uberl~ssung dieses Ergebnisses sagen wir ~uch an dieser S~ene unseren besten Dank.

** Professor Dr. I-I. D~uox~EY, Freiburg i. Br., danken wir ergebenst ftir die dem Ph~rm~kologischen Institut Halle fiberlassenen BD I-Ratten.

Untersuchungen fiber den SerumcaMumspiegel der Ratte 31

Dureh den Vergleieh des flammenphotometrisehen Verfahrens mit der Methode naeh KRAMER U. TISDAnL werden Beobachtnngen yon H/dBNER statistiseh erh/irtet *a, wonach die flammenphotometrische Calcium- bestimmung leieht relativ zu niedrige, die Permanganatmethode dagegen relativ zu hohe Werte liefert. MACINTYRE s~ fund umgekehrte Verh~ltnisse. Von diesem Autor mit ~sCa durchgefiihrte Versuche ergaben dar/iber hinaus, dag etwa 7~o des oxalatgef~llten Calciums beim Wasehen des Niederschlags verlorengehen. Da bei der Permanganatmethode auch Magnesium mitbest immt wird und dieses durehsehnittlich etwa 3 ~o yore Gesamtcaleium ausmacht, sehlieBt MACINTYRE, dab der wirkliehe Serum- ealciumgehalt etwa 4% fiber dem naeh KRA~v~ u. TISDALL gewonnenen Wert liegt. Das untersehiedliche Ergebnis unserer Untersuehungen und der yon MACINTrRE weist auf die erheblichen Konsequenzen hin, die sieh aus der verschiedenen Handhabung ein und derselben Methode ergeben k6nnen. Es ist daraus zu folgern, dab die absoluten Werte versehiedener Autoren nur bedingt miteinander vergleichbar sind; nut.relative Unter- sehiede, falls sie yon verschiedenen Autoren mit versehiedenen Methoden in /~hnlieher Weise ermittelt sind, sollten zu Vergleiehszwecken heran- gezogen werden.

I m Gegensatz zum EinfluB der Diat, der sich sowohl bei unseren institutseigcnen Albinoratten als auch bei den BDI-i~atten zeigte, konnten wir wie ANTHONY u. PARSONS 1 und im Gegensatz zu TmGNER- PETE~ 45 Gesehleehtsunterschiede bei g a t t e n im Alter yon 8--30 Nonaten nicht feststellen. Fiir den Menschen fanden BOYNTON u. GREIStIEIMER 6 sowie neuerdings FRANK U. CA~* einen bei der Frau erniedrigten Calcium-Spiegel, w~hrend STUCKI u. a. s, 4~ diesen Untcrschied nicht er- mitteln konnten. Fiir Hunde wnrde keine Geschleehtsdifferenz gefunden 45. I m Gegensatz zu diesen widersprechenden Angaben bei S/~ugetieren sind f/Jr einige Nichts/~uger Geschlechtsuntersehiede im Serum-Calcium- Spiegel wohlbekannt, so ffir verschiedene Vogelarten T M , 2s, 36-3s, 4~, Fische 21, Schlangen 1~ und den Krallenfroseh 4s. Ffir die weiblichen Ver- treter dieser Tierldassen wurde ein erhShter Calcium-Spiegel ermittelt, und das zeitliche Auftreten dieser Erh6hung deutet auf ursgchliehe Beziehungen zur Ovarialfunktion bzw. Ovulation hin.

Dagegen war eine Abh/~ngigkeit des Calciumspiegels yore Alter vor- handen; im Vergleich zu 8--14 Monate alten l~atten wurde er bei 2- -2 Jahre alten Tieren signifikant tiefer gefunden. G~EISHEI~E~ und Mit- arbeiter 17 fanden auch beim Mensehen im hohen Alter einen erniedrigten Calciumspiegel. Beim Neugeborenen ist er dagegen nach BAKWlN U. BAKWIN 3 sowie STEARNS U. WARWEG 41 erh6ht. Die gleichen Verh/~ltnisse

15 liegen nach FREI u. E~CI~CIERSON bei i~indern vor. Der Calciumspiegel der

* F~ANK, H.A., and M. H. CA~: J. Lab. clin. Med. 49, 246 (1957).

32 H. B~,~]~]~z]~ und E. H ~ o :

infant i len R a t t e is t ebenfal ls erhSht s9. Wi~hrend G a n ~ a ~ und Mit- a rbe i te r ~ bei der Mehrzahl yon F r i i hgebur t en einen dem Erwachsenen en t spreehenden Calciumspiegel fanden, zeigen nach neueren Ergebnissen yon BI~UCK u. WEINTRAU]~ 7 Fr f ihgebur ten im Vergleich zu ausge t ragenen K i n d e r n in den ers ten 3 Lebenswoehen be t rgeh t l i ch erniedr igte und dar- fiber h inaus noch sehr sehwankende Blu tka lkwer te .

I m Hinb l i ck auf den Einflu]3 der I~asse fanden BAKWIN U. BAKWIN a bei Neugeborenen yon Weigen und Negern bzw. N u l a t t e n keine Dif- ferenz im Caleiumspiegel. H v ~ , s u. Mi ta rbe i te r 2~ e rmi t t e l t en dagegen bei E ingeborenen des rassiseh s t a rk ve rmiseh ten P u n j a b hShere Calcium- werte als bei Londoner S tudenten . Hins ieht l ieh unseres Ergebnisses an R a t t e n sei noeh bemerk t , dag die Calc iumwerte der beiden St/~mme n ieh t nur im s ta t i s t i schen Mittel , sondern aueh in ihrer s ta t i s t i sehen Var iab i l i tg t innerha lb des Feh le rbe re i ehes / ibe re ins t immend gefunden wurden.

Zusammenfassung U n t e r Verwendung yon insgesam t 810 R a t t e n wurde der Serum-

calciumspiege] un t e r verschiedenen physiologischen Bedingungen unter - sucht. Dabe i ergab sich:

1. Zuverls vergle ichbare W e r t e werden n u t gewonnen, wenn neben der Verwendung einer e inhei t l ichen Bes t immungsme thode auch die Kos t fo rm s t reng einhei t l ich gew~hlt wird.

2. Bei E inha l t ung dieser be iden Forde rungen erg ib t sich im einzelnen wei terhin :

a) Mi~nnliche und weibliche R a t t e n des for tpf ianzungsf~higen Al ters lieBen in der I tShe des Calciumspiegels keinen Unte rsch ied erkennen; auch im hSheren Al te r scheint keine Geschlechtsdifferenz zu bestehen.

b) Dagegen is t der Calciumspiege] yore Al te r abhi~ngig; er wurde bei weibl ichen und m~nnl ichen R a t t e n im Al te r yon 2 - - 2 ~ J a h r e n erniedr ig t gefunden.

c) Der Vergleich zweier verschiedener R a t t e n s t ~ m m e ergab hinsieht- l ich des Calciumspiegels keine Differenzen.

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Unte r suehungen tiber den Serumcalciumspiegel der R a t t e 33

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Dr. H. BEKE~EIEtr Halle a. d. Saale, Leninstrs,~e 22 a, Pharmakologisches In s t i t u t der Univers i t~ t

Z. ges. exp. ~r B4. 132 3