Über den Energiestoffwechsel normaler menschlicher Thrombozyten ^[*)]

Zusammenfassung

Es wurden in ungewaschenen und mehrfach gewaschenen Thrombozyten quantitativ folgende Fermente der Glykolyse, des Pentosephosphat- und Zitronensäurezyklus, der Atmungskette, der Phosphatspaltung und der Transaminie-rungen bestimmt:

Hexokinase, Diphosphofruktosealdolase, Trioseisomerase, L-a-Glycerophos-phatdehydrogenase, Phosphoglyceraldehydrogenase, 3-Phosphoglycerat-l -Kinase, Enolase, Pyruvatkinase, Milchsäuredehydrogenase, Glukose-6-Phosphatdehydro-genase, 6-Phosphoglukonatdehydrogenase, TPNH-Oxydase, Isozitronensäure-dehydrogenase, Succinodehydrogenase, Äpfelsäuredehydrogenase, globale Atmungskettenbestimmung, Myokinase, Mg⁺⁺-aktivierte ATPase, Ca⁺⁺-aktivierte ATPase, alkalische Phosphatase, Glutamat-Oxalacetat-Transaminase, Glutamat-Pyruvat-Transaminase.

Außerdem wurden an ungewaschenen und mehrfach gewaschenen Blutplättchen Gesamtstoffwechselmessungen sowie Bestimmungen von Intermediär- und Endprodukten des Stoffwechsels vorgenommen, wie Glukoseverbrauch, Milchsäurebildung, Pyruvatbildung, CO₂-Bildung, O₂-Verbrauch, zusätzlich Bestimmungen der energiereichen Phosphate ATP, ADP und AMP.

Folgende Ergebnisse wurden erhalten:

1. Die Blutplättchen enthalten die vollständigen Stoffwechselketten der Glykolyse, des Pentosephosphat- und Zitronensäurezyklus, die Atmungskette, 3 ATP-spaltende Fermente und Transaminasen.

2. Der Gehalt an glykolytischen Enzymen übersteigt bei weitem den Gehalt an Enzymen des oxydativen Kohlenhydratabbaues.

3. Die begrenzende Reaktion der Glykolyse in den Thrombozyten ist die Hexokinase-Reaktion.

4. Der Stoffwechsel der Blutplättchen im Vergleich zu anderen Zellelementen ist groß.

5. Auch unter aeroben Bedingungen wird über die Hälfte der abgebauten Glukose zu Pyruvat und Laktat glykolysiert; nur etwa 1/5 der Glukose wird zu CO₂ und H₂O verbrannt. ¼ der abgebauten Glukose wurde in den Stoffwechselendprodukten nicht wiedergefunden; es wird angenommen, daß sie zu Glykogen, Aminosäuren und Lipiden metabolisiert wird.

6. Der respiratorische Quotient (R.Q.) der Thrombozyten beträgt 1,1, was für einen vorwiegenden Kohlenhydratstoffwechsel spricht.

7. Der ATP-Gehalt der Blutplättchen ist auffallend hoch und liegt etwa 150mal höher als der ATP-Gehalt der Erythrozyten, bezogen auf das Gesamtprotein der Zellen. Das Verhältnis von ATP : AMP : ADP betrug bei unseren Messungen 3,1 : 2,3 : 1 und liegt damit in der Größenordnung anderer Organe. Dieser Befund spricht dafür, daß bei unseren Versuchsbedingungen die Plättchen nicht geschädigt wurden.

8. Unter dem Einfluß von 1 bis 3 Thrombozytenwaschungen kommt es zu einem weitgehenden Verlust der meisten für den Energiehaushalt wichtigen Enzyme, besonders der phosphatgruppenübertragenden Fermente 3-Phospho-glycerat-1-Kinase und Pyruvatkinase mit der Folge eines starken ATP-Verlustes der Plättchen. Der Zellstoffwechsel wird durch Plättchenwaschungen deutlich beeinträchtigt.

9. Enzym- und Stoffwechseluntersuchungen sollten wegen ihrer Beeinträchtigung durch Thrombozytenwaschungen möglichst an vom Plasma abgetrennten, ungewaschenen Blutplättchen durchgeführt werden. Vergleichende Untersuchungen an Plasmaenzymen zeigten, daß die Meßfehler durch anhaftende Plasmafermente unbedeutend sind und nur etwa 1 bis 10% ausmachen.

10. Eine direkte Abhängigkeit der Retraktionsfähigkeit der Blutplättchen von ihrem Energiestoffwechsel konnte durch Hemmversuche der ATP-liefernden Reaktionen der Glykolyse wahrscheinlich gemacht werden. Bei normaler oder erhöhter Thrombozytenzahl führen 1 bis 3 Waschungen zu einer eben noch erkennbaren Störung der Retraktion, die bei suboptimaler Thrombozytenkonzen-tration deutlicher wird.

11. Vergleichende Untersuchungen über die Enzymverteilungsmuster und die Berechnung der Anteile der einzelnen Enzymproteine am Gesamtprotein der Zellen weisen auf Ähnlichkeiten zwischen dem Stoffwechsel von Skelettmuskulatur und Thrombozyten hin. Beiden Zellelementen ist die Fähigkeit zu mechanischer Arbeit gemeinsam.

 

^*) Die Untersuchungen wurden durch eine Beihilfe des Marburger Universitätsbundes wesentlich gefördert. Wir danken ferner der Fa. C. F. Boehringer u. Söhne, Mannheim, und der Deutschen Laevosan-Gesellschaft für die großzügige Überlassung von Enzymen, Coenzymen und Substraten.

^**) Assistente presso L’Istituto di Patologia medica dell’Universita di Cagliari (Italia), z. Z. Stipendiat des Europarates an der Medizinischen Universitätsklinik Marburg/Lahn.

• Literatur

• 1 Adam H. Enzymatische Bestimmung von ADP und AMP (Inaugural-Dissertation Marburg 1955).
• 2 Baranowski T. Crystalline Glycerophosphate Dehydrogenase from Rabbit Muscle. J. biol. Che 1949; 180: 535
• 3 Beisenherz G. Triosephosphate Isomerase from Calf Muscle Methods in Enzymology, Vol. I. New York: 1955: p. 387
• 4 Beisenherz G, Boltze H. J, Bücher Th, Czok R, Garbade K. H, Meyer-Arendt E, Pfleiderer G. Diphosphofructose-Aldolase, Phospho-clyceraldehyd-Dehydrogenase etc. aus Kaninchenmuskulatur in einem Arbeitsgang. Z. Natur-forsch 1953; 86: 555
• 5 Bestetti A, Crosti P. F. Indagini inaiche sulle piastrine. Atti Soc. Lomb. Sci. Med. Bio 1955; 10: 282-284
• 6 Biochemica: C. F. Boehringer u. Söhne, Mannheim. Glucose-Oxydase: 1958
• 7 Bock H. E, Karges O, Löhr G. W, Waller H. D. Fermenteigenschaften von roten Blutzellen bei Lebererkrankungen. Klin. Wschr. 1958: 56
• 8 Bock H. E, Waller H. D, Löhr G. W, Karges O. Besonderheiten im Fermentgehalt von Megalozyten. Klin. Wschr. 1958: 151
• 9 Born G. V. R. (1): Adenosintriphosphate (ATP) in blood platelets. Biochem 1956; 62: 33
• 10 Born G. V. R. (2): The breakdown of adenosinetriphosphate in blood platelets during clotting. J. Physio 1955; 133: 61
• 11 Bounameaux G. Sur le mécanisme de la rétraction du caillot et de la métamorphose visqueuse des plaquettes. Rev. héma 1956; 12: 16
• 12 Bücher Th. Über ein phosphatübertragendes Gärungsferment. Biochim. Biophys. Act 1947; 1: 292
• 13 Bücher Th. Enolase from Brewer’s Yeast. Methods in Enzymology Vol. I. New York: 1955: p. 427
• 14 Bücher Th, Baum P. Persönliche Mitteilung.
• 15 Bücher Th, Klingenberg M. „Wege des Wasserstoffs in der lebendigen Organisation". Angewandte Chemi 1958; 17 (18) 552
• 16 Bücher Th, Schimassek H. Persönliche Mitteilung.
• 17 Campbell E. W, Small W. J, Dameshek W. Metabolic activity of human blood platelets. J. Lab. Clin. Me 1956; 47: 835
• 18 Campbell E, Small W. J, Lo Pilato E, Dameshek W. Glycolytic intermediates of human platelets, their purification and identification. Proc. Soc. exp. Biol. Me 1957; 94: 505
• 19 Czok R. Arteriovenöse Differenzen im Gehirn. (Inaugural-Dissertation Marburg 1956). Deutsch, E.: Blutgerinnungsfaktoren. Wien. 1955
• 20 Fantl P, Ward H. A. Nucleotides in human platelets. Biochem 1956; 64: 747
• 21 Feissly R, Lüdin H. Action de la cocaine sur les plaquettes sanguines. Hel. Physiol. Arc 1949; 7: 9
• 22 Fonio A, Henseler F. Eine klinisch verwertbare Kontrollmethode zur Beurteilung der Wirkung von Antikoagulantien auf das Fibringerinnsel. Schw. Z. Path. Bak 1952; 15: 598
• 23 Gerok W, Gross R. Aminosäuren in normalen menschlichen Thrombozyten. Thromb. Diath. haem. 1959, im Druck.
• 24 Green R. W. Effect of pH on platelets and identification of ribonucleoprotein from platelets. Proc. Soc. exp. Biol. Me 1954; 87: 412
• 25 Grignani F, Löhr G. W. in Vorbereitung.
• 26 Gross R. Aktuelle Probleme des Thrombozytenersatzes. Bibl. haemat. 9, 92. Basel — New York; 1959
• 27 Gross R, Löhr G. W, Waller H. D. (1): Zur Biochemie der Thrombozyten. Transact. 4^th int. Congr. Biochem. (X. Symp.), Wien. 1958
• 28 Gross R, Waller H. D, Löhr G. W. (2): Physiologische und klinische Probleme der Thrombozytensubstitution. Transact. 7^th Congr. int. Soc. blood Transí. 1959: 915
• 29 Gross R, Schwick G. (1): Über die Gerinnungsaktivität und intravenöse Anwendung lyophil getrockneter menschlicher Thrombozyten. Klin. Wschr 1957; 35: 814
• 30 Gross R, Schwick G. (2): Methoden zur Bestimmung der Plättchenfaktoren 1-4, in Vorbereitung.
• 31 Heckner F. Cytochemische Darstellung der Polysaccharide in den Zellen des Blutes und der blutbildenden Gewebe. Act. hae 1956; 16: 1
• 32 Hohorst H. J. Enzymatische Bestimmung von L (+) Milchsäure. Biochem 1957; 328: 509
• 33 Horecker B. L, Smyrniotis P. Z. Phosphogluconic-acid-dehydrogenase from Yeast. J. Biol. Che 1951; 193: 371
• 34 Karmann A, Wroblewski F, La Due J. S. Transaminase Activity in Human Blood. J. clin. Inves 1955; 34: 126
• 35 Kirberger E, Martini G. A. Bestimmungsmethode und klinische Auswertung der Phosphataseaktivität im Blut. Mittlg. Arch. f. klin. Medizi 1950; 197: 268
• 36 Koppel J. L, Olwin J. H. Dehydrogenase activity of human platelets. Proc. Soc. exp. Biol. Me 1954; 86: 641
• 37 Kornberg A, Horecker B. L. Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase. Methods in Enzymology Vol. I. New York: 1955: p. 323
• 38 Kubowitz F, Lüttgens W. Zusammensetzung, Spaltung und Reinigung der Carboxylase. Biochem 1941; 307: 170
• 39 Kubowitz F, Ott P. Isolierung und Kristallisation eines Gärungsfermentes aus Tumoren. Biochem 1943; 314: 94
• 39a Löhr G. W, Waller H. D, Karges O. Quantitative Fermentbestimmungen in roten Blutzellen. Klin. Wschr. 1957: 871
• 40 Löhr G. W, Grignani F. in Vorbereitung.
• 41 Lüscher E. F. (1): Die physiologische Bedeutung der Thrombozyten. Schweiz, med. Wsch 86: 345 1956;
• 42 Lüscher E. F. (2): Thrombozytenfaktoren. Transact. 4^th int. Congr. Biochem. Wien. 1958
• 43 Lüscher E. F. (3): Viscous metamorphosis of blood platelets and clot retraction. Vox. sanguin 1 (133) 1956
• 44 Maupin B. (1) Les plaquettes sanguines de l’homme. Paris: 1954
• 45 Maupin B. (2): Activité respiratoire des plaquettes sanguines de l’homme. C. r. Soc. Bio 148: 439 1954;
• 46 Maupin B, Schneebeli J, Ardry R. Recherches des acides nucléiques dans les plaquettes sanguines de l’homme. C. r. Soc. Bio 148: 441 1954;
• 47 Hisao Morita. Blood monography on platelets. Clinical Medicine Tokio: 1958
• 48 Negelein E. Pyruvatkinase: zit. nach. Beisenherz G, Boltze H. J, Bücher Th, Czok R, Garbade K. H, Meyer Arendt E, Pfleiderer G. Z. Naturforsch 8b: 555 1953;
• 49 Perry G. V. Myosin Adenosintriphosphatase. Methods in Enzymology Vol. II. p. 582 New York: 1955
• 50 Racker E. zit. nach. Beisenherz G, Boltze H. J, Bücher Th, Czok R, Garbade K. H, Garbade K. H. Meyer-Arendt und Pfleiderer, G. Z. Naturforschg. 8b: 555 1959;
• 51 Rheingold J. J, Wislocki G. B. Histochemical methods applied to hematology. Bloo 1948; 3: 641
• 52 Schulz H, Hiepler E. Über die Lokalisierung von gerinnungsphysiologischen Aktivitäten in submikroskopischen Strukturen der Thrombozyten. Klin. Wschr. 1959: 273
• 53 Stefanini M, Dameshek W. The hemorrhagic disorders. New York: 1955
• 54 Storti E. S, Peraginin S, Soldati M. Cytochemical investigations of normal megakariocytes and platelets. Act. hae 14: 176 1953;
• 55 Tullis J. T. The platelets of human blood: Their morphology, interactions and preservation, in; Blood cells and plasma Proteins. New York: 1953
• 56 Waller H. D, Löhr G. W, Tabatabai M. Hämolyse und Fehlen von Glucose-6-Phosphatdehydrogenase in roten Blutzellen. Klin. Wschr. 1957: 1061
• 57 Waller H. D, Löhr G. W, Karges O, Gross R. Fermenteigenschaften und Energiestoffwechsel der Thrombozyten. Transact. 7^th int. Congr. Haematology Rome; 1958
• 58 Warburg O. Über den Stoffwechsel der Tumoren. Berlin: 1926
• 59 Zucker M. B, Borelli J. A survey of some platelets enzymes and functions: the platelets as the source of normal serum acid glycerophosphatase. Am. N. Y. Acad. Sc 1958; 75: 203