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Aktivitätsschwankungen der alkalischen Phosphatase am Gefäßsystem bei der experimentellen Hypertonie der Ratte
Acta histochem. Bcl. 58, S.11-16 (1977)
Zentralinstitut fiir Herz-Kreislauf-Regulations-Forschung del' Akademie del' Wissenschaften der DDR (Direktor: Prof. Dr. R. BAUMANN)
Aktivitatsschwankungen der alkalischen Phosphatase am GefaBsystem bei der experimentellen Hypertonie der Ratte Changes of activity of alcaline phosphatase at the circulatory system in experimental hypertension of the rat Von HEINO WOOSSMANN, ANNA-CHRISTA KREHER und STEFAN NITSCHKOFF Mit 2 Abbildungen (Eingegangen am L Dezember 1975)
Zusammenfassung An zwei verschiedellen Hypertoniemodellen, del' Goldblatt- und der Carotis-Sinus-Hypertonie, wurden an del' Ratte die Aktivitatsschwankungen del' alkalischen Phosphatase an del' auLleren Mediagrenze untersucht. Nach Beginn del' Hypertonie wird eine Aktivitatssteigerung ausgeliist, die sich an del' Aorta weitgehend mit degenerativen Prozessen des randstandigen Mediagewebes deckt. Die Ausbildung von Reparationsgewebe fiihrt zum Absinken del' Aktivitat und zur Verbreiterung del' Adventitia. An den Aktivitatsschwankungen in del' Peripherie sind vermutlich noch andere Faktoren beteiligt. Sich anbietende Hinweise werden diskutiert.
Summary Changes of activity of the alcaline phosphatase are investigated in the border of the outer media of vessels in two different models of hypertension (Goldblatt and Carotis-Sinus) in the rat. After onset of hypertension an increase of activity takes place in an area largely overlapping a necrosis of the outer medial region of the aorta. The formation of regenerated tissue leads to a thickening of the adventitia and to a decrease of the activities. Changes of the activities in the peripheral vessels presumably are due to participation of other factors. Indications to this effect are discussed.
Die alkalische Phosphatase ist im BlutkapilIarsystem allgemein in den Endothelzellen fixiert. Bei del' Ratte lailt sich noch eine weitere Reaktion an del' auBeren Tunica media bzw. im Adventitialbereich kleinerer und groilerer Arterien nachweisen (EL-MAGHRABY und GARDNER 1968). Diese Phosphatasereaktion wurde bisher schon von einigen Autoren beschrieben, doch konnte hinsichtlich del' Deutung noeh keine einheitliche Auffassung erzielt werden (LOJDA 1962, LIERSE 1963, GARDNER 1963, GARDNER und LAING 1965, HUTTNER et al. 1967). Besonders auffallig und bisher ohne eindeutige Klarung sind die Aktivitatssehwankungen, die bei einer arteriellen Hypertonie in del' auBeren Zone del' Arterienwand auftreten (GARDNER und LAING 1965, OKA und ANGRIST 1965, HUTTNER et al. 1967, WYKE und GARDNER 1970). Auch bei spontan hypertensiven
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Ratten wurde ein Anstieg del' Aktivitiit besonders in den MesenterialgefaBen und in der F 2 -Generation sogar eine positive Korrelation zwischen Aktivitat und Blutdruck festgestellt (OOSHIMA 1973). Eigene Untersuchungen deuten wenigstens bei den elastischen GefaBen auf eine enge Beziehung zwischen Phsophataseaktivitat und Strukturwandlung in den auBeren Muskularisschichten hin (WOOSSMANN et al. 1972).
Methodik Unsere Unter~uchungen wurdon an zwei verschiedenen Hypertoniemodellen durohgefiihrt. Wir verwendeten die neurogeno, interorezeptive Hypertonie unter Ausschaltung del' sinoaortalen barorezeptiven Afferenzen, die Carotis-Sinus-Hypertonie nach KRIEGER (1964), sowie die bekannte renale Kapselhypertonie nach :MEIER und ZBINDEN (1946). Ais Versuchstiere dienten 29 weiJ.le, miinnliche Ratten emes institutseigenen Inzuchtstammes, 6 Monate alt, die wir in 2 Versuchsgruppen mit je 12 Hypertonietieren und in eine Kontrollgruppe mit 5 normotensiven Ratten aufgliederten. Del' Blutdruck wurde an der Schwanzvene nach BOl;CKEBRECHT wiihrend del' Hyportonieausbildung tiiglich, dann in wochentlichen Abstiinden gemessen. Er erreichte bei der neurogenen Carotis-Sinus-Hypertonie einen Mittelwert von 159,2 ± 9,6 mm Hg, bei der nephrogenen Kapsolhypertonio 180 ± 16,:~ mm Hg und bei den Kontrollen einen \Vert von 98,3 ± 13,6 mm Hg. Die Versuchstiere wurden in den verschiedenen Phasen der Hypertonie, in einem Zeitraum bis zu 12 \Vochen getotet, Aorta, Herz, Nieren, }Iesenterium, Pankreas und Obe1'schenkelmuskulatur entnommen und im Kryostaten (DITTES-DusPIVA) nativ 10 {tm dick geschnitten. DcI' Nachweis del' alkalischen Phosphatase erfolgte nach 10 min Fixierung mit Baker-Formol mittels del' histochemischen Kupplungstechnik nach BURSTONE (1961) mit dem Substrat Naphthol-AS-BSPhosphat und Echtrot TR als Kuppler. Kontrollen Iiefen ohne Substrat. Parallel zu den Enzymrcaktionen wurden die ubliehen histologischen Routinemethodcn angewanrlt: Fiirbung nach VAN GIESON, MALLORYScll<' Fiirbung, PAS·Reaktion u. a.
Ergebnisse In beiden Versuchsgruppen steigen gegentiber den normotensiven Kontrollen nach Beginn del' Hypertonie die Aktivitaten del' alkalischen Phosphatase in del' iiuBeren Randzone der GefiiBe an und zwar durch eine deutliche Intensivierung der Farbreaktion sichtbar, vielfach auch topisch im Sinne einer Ausbreitung des reaktiven Bereiches. Ein Maximum wird etwa nach 2 W ochen erreicht und ist an den MesenterialgefiiBen durch Einbeziehung auch del' auBeren Adventitia und an der Aorta durch positive Aktivitaten del' peripheren Muskellagen besonders auffallig. Beim Vergleich del' Aktivitiitsausbildung laBt sich bei del' renalen Hypertoniegruppe eine steilere Entwicklung, als Lei der neurogenen Serie feststellen, doch bestand nicht in jedem FaIle cine abschiitzbare Korrelation zwischen Reaktionsintensitat und del' Hohe del' gemessenen systolischen Blutdruckwe:cte. Del' sich anschlieBende Reaktionsabfall vwliiuft in den einzelnen Ol'ganen heterogen. So liiBt sich das Enzym in del' Aort.a. in den Mcsenterialgefa13en und in del' Skelettmuskulatur noch im ganzen Untersuchungszeitraum nachweisen, sinkt dagegen schnell in den Arteriolen des Pankreas, wiihrend die Gefa13e del' Xieren und del' Herzmuskulatur etwa eine Mittelstellung einnehmen. X ach 12 W ochen ist an lang;; getroffenen GefaBa b-
Aktivitatsschwankungen der alkalischen Phosphatase
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Abb. 1. Links: Beginn der Aktivierung der alkalischen Phosphatase an der Membrana elastica externa der Rattenaorta nach 3tagiger Carotis-Sinus-Hypertonie. 150: 1. Rechts: Hohe Aktivitaten der alkalischen Phosphatase im aul3eren Mediagebiet der Aorta (oben), und Ausbildung der Muskularisnekrose (unten) nach 6wochiger renaler Hypertonie. 150: 1.
Abb.2. Rattenaorta 4 \Vochen nach Ausbildung einer renalen Hypertonie. Die schwarze Randzone an der Tunica media zeigt die hier noch bestehende Aktivitat der alkalischen Phosphatase (links). Daran anschliel3end Abfall der Aktivitat und Ausbildung des Reparationsgewebes unter Verlust von Muskulariszellen (rechts). 150: 1.
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schnitten liber langere Strecken eine negative Reaktion festzustellen, doch bleiben Zonen mit Restaktivitaten weitel'hin bestehen. Das ist an den kleinen bis mittleren Artel'ien in weit h6hel'em MaBe der Fall, als an den Al'teriolen. 1m Organbereich gibt es keine eindeutige Beziehung zwischen perivasaler Enzymaktivitat und den auftl'etenden GefaBschaden, da sich sowohl Nol'mgefaBe, als auch fibrinoid nekrotisch verandel'te Al'teriolen in der abfallenden Aktivitiitsphase unauffiillig verhalten. Dagegen treten bei infiltrierenden pel'iartel'iellen Veriinderungen in del' Umgebung del' nekrotischen GefaBwand besonders in del' nephrogenen Hypertoniegruppe, positive Reaktionen des umgebenden Granulationsgewebes auf. Betl'effs del' enzymatischen Topik vel'halten sich elastische GefaBe und Organal'terien bzw. Artel'iolen untel'schiedlich. Wahl'end sich bei letztel'en die Aktivitat vorwiegend auf das medial angrenzende Adventitialgewebe beschl'ankt, greift sie bei del' Aorta von del' Elastika externa auf die angrenzenden Muskularisschichten liber und kann bei hohen Blutdruckwerten bis 1/3 des auBeren Mediagebietes einnehmen. Diese Aktivitiitssteigel'ung an den auBeren Muskulal'isschichten ist mit nekrotischen Veranderungen verbunden und ist relativ lange nachweisbar (Abb. I). Sie flihl't meist in del' Cal'otis-Sinusgruppe zu einem unauffalligen Abklingen der Reaktion, dagegen bei Tieren mit h6here11 Blutdruckwel'ten zu ei11em plotzlichen Abbl'uch del' Aktivitat und del' schnellen Entwicklung von Reparationsgewebe (Abb. 2). Daraus resultiel't eine Vel'minderung del' Mediastarke und eine Verbl'eiterung des Adventitialbettes. Gelegentlich sind noch Bruchstlicke del' elastischen Membl'anen in del' verbreiterten Adventitia dul'ch positive Phosphataseaktivitat nachweisbar.
Diskussion Die nachweisbaren Aktivitatsunterschiede der alkalischen Phosphatase am Rande der Media bzw. in del' Adventitialzone im Verlauf einer Hypertonie sind bisher schon Gegenstand einiger Eriirterungen gewesen. Das Vorkommen in del' Intima und in den GefiH3kapillaren und die Aktivitatssteigerung bei verschiedenen Funktionen hat zu del' Annahme gefUhrt, da/3 das Enzym aktiv an Transportprozessen und Permeabilitatsverschiebungen (SOMORAJSKI und MCCLOUD 1961), vielleicht sogar an der Regelung del' Lumenweite beteiligt ist (ROMANUL und BANNISTER 1962). Auch HUTTNER et a1. (1967) vertreten die Auffassung, daB die beim Hypertonus gesteigert auftretenden Transportvorgange einen ausliisenden Faktor darstellen und da/3 die im weiteren Verlauf entstehenden dysorischen Prozesse und fibrinoiden Nekrosen der Mediazellen schlie/3lich diese Transport- und Permeabilitatsablaufe stiiren, was wiederum den Aktivitatsabfall zur Folge hat. Die Schule um GARDNER (1963 bis 1970) stellt mehr die entziindlichen und nekrotisierenden Vorgange in den VordeI'grund. Die Akkumulation von Plasmaproteinen im Gefa/3wall und die Vasculosis bzw. die Insudation werden als bestimmend fUr die Aktiviti1tssteigerung angesehen (WYKE und GARDNER 1970). Neuere Vorstellungen kniipfen an die von GARDNER und HONORE (1964) auch schon geau/3erte Vermutung an, da/3 die Aktivitatsdifferenzen des Enzyms eine Reflexion des veranderten Elektrolythaushaltes der Gefa/3wand darstellen. Ein erhiihtes Vorkommen von Natrium und Kalzium in der Gefa/3wand hypertoner und spontan hypertoner Tiere ist gerade jetzt wieder von FURATA et a1. (1.974) bestatigt worden. Unter der Annahme, da/3 die unspezifische alkalische Phosphatase auch gewisse andere Enzyme, Phosphodiesterasen und Polyphosphatasen und evtI. auch gewisse Aktivitaten der ATPase und Ca++ ATPase einschlie/3t, werden gewisse Zusammenhange mit dem Kalziumtransport und del' Regulation des vaskularen Tonus fUr miigIich gehalten. (MONOD et a1. 1972, FITZPATRICK et ai. 1972.)
Aktivitatsschwankungen del' alkalischen Phosphatase
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Auch Hinweise auf Beziehungen zum Metabolismus biologisch wichtiger Phosphorverbindungen wie z. B. der cyklischen AMP fehlen nicht (OOSHIMA 1973). Unsere eigenen Vorstellungen entsprechen in ihren ursachlichen Grunden etwa denen von HUTTNER und Mitarb. und der GARDNERschen Schule. Die durch den Hypertonus ausgelosten Stoffwechseldisp!"Oportionen, vermutlich auch gewisse Dehnungsuberlastungen, fiihren im auBeren Bereich del' elastischen GefaEe zu Mediazelldegenerationen bis nekrotischen Vorgangen, die kongruent mit dem Aktivitatsanstieg der alkalischen Phosphatase verlaufen. Dagegen steht die in der weiteren Entwicklung einsetzende bindegewebige Reparation bezuglich der Enzymaktivitat auf einer weit niedrigeren Stufe und laEt einen fast vollstandigen Aktivitatsverlust nach dem Einsetzen del' fibl'oplastischen Proliferation el'kennen. Wir vermuten, daE diese Faktoren im wesentlichen die Aktivitatsschwankungen auslosen, die letztlich die Verstarkung des adventitiellen Zellverbandes auf Kosten des auEeren Mediabereichs zur Folge haben. Die Verbreiterung der Adventitia nach einem langer bestehenden Hypertonus ist ein bekanntes Phanomen und schon fruher beschrieben worden (CHAPADEIRO 1959). Die gesteigerte Aktivitat der Adventitialzone in der Peripherie ist vel'mutlich nicht mit der UberschuEsynthese von Bindegewebe z. B. von Kollagen (GARDNER und LAING 1965, GARDNER und MATTHEWS 1969) zu erklaren, sondern durfte eher mit den vermehrt auftretenden Entzundungszellen, die von Fibroblasten und Mastzellen del' Adventitia zum Zeitpunkt hoher Aktivitat inkorporiert werden, in Zusammenhang stehen (GARDNER und CUTHBERT 1967). Ob die vorher angefuhrten Theorien bei diesen Vorgangen noch eine Rolle spielen, muE weiteren Untersuchungen vorbehalten bleiben.
Literatur BURSTONE, M. S., Histochemical demonstration of phosphatases in frozen sections with naphtholAS-phosphates. J. Histochem. Cytochem. 9, 146-153 (1961). CHAPADEIRO, E., On the occurrence of vascular lesions in the kidneys of dogs with hypertension due to renal ishemia. Med. Expel'. 1,315-324 (1959). EL-MAGHRABY, M. A., and GA"RDNE"R, D. L., A comparative study in young male animals of ten species of the distribution of alcaline phosphatase activity in small arteries. Histochemie 16, 227-235 (1968). FITZPATRICK, D. F., LANDON, E. J., DEBBAS, G., and HURWITZ, L., A calcium pump in vascular smooth muscle. Science 176, 305-306 (1972). FURATA, Y., YOSHIDA, S., INATOME, T., and TOMOMATSU, T., Calcium and sodium metabolism in experimental hypertensive rats. Jap. Circulat. J. 38, 1123-1126 (1974). GARDNER, D. L., Arteriolar necrosis and the prenecrotic phase of experimental hypertension. Quart. J. Exper. Physiol. 48,156-163 (1963). and CUTHBERT, J., A histochemical study of enzyme activity in normal and hypertensive rat visceral arterioles. Brit. J. Exper. Pathol. 48,427 -435 (1967). and HONORE, L. H., Vascular response to catecholamines and to acetylcholine in adrenal regeneration hypertension. Arch. intern. Pharmacodyn. 150,504-515 (1964). and LAING, C. P., Measurement of enzyme activity of isolated small arteries in early rat hypertension. J. Pathol. Bact. 90, 399-406 (1965). and MATTHEW!';, M. A., Ultrastructuro of tho wall of small arteries in early experimental rat hypertension. J. of Pathol. 97, 51~62 (1969). HUTTNER,!', KERENYI, T., VERESS, B., TOTH, A., KONYAR, E., and JELLINEK, H., tiber die Verteilung del' alkalischen Phosphatase in dor GefaEadventitia von Ratten bei experimenteller Hypertonie. Acta Ristochem. 26, 21- 27 (1967). KRIEGER, E. M., Neurogenic hypertension in the rat. Circulat. Res. 15, 511-517 (1964). LIERSE, W., Die alkalische Phosphatase in den HirngefaEen der Maus wiihrend del' postnatalen Entwicklung. Z. mikrosk. anat. Forsch. 70,48-61 (1963). LOJDA, Z., Topochemistry of enzymes in the vascular wall. In: Metabolismus Parietis Vasorum, p. 232 - 242, Praha 1962.
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H. WOOSS~IANN, ANNA· CHRISTA KREHER und S. NITSCHKOFF, Aktivitatsschwankungen
MEIER, R., and ZBINDEN, F., Neues Verfahren zur experimentellen Erzeugung permanenten und reo ver~iblen Hochclruckes durch standardisierte Kompression der Niere. Experientia (Basel) 2, 259 (1946). MONOD, A., BO:>JO'GR, J. P., and FLEISCH, H., Relationship between alealine phosphatase and Ca ++. ATPase in calcium transport. Nature, New Bio!. 240,126-127 (1972). MOOG, F., Developmental aclaptions of alcaline phosphatases in the small intestine. Feclerat. Proc. 21, 51- 56 (1962). OKA, M., and A:;-GRIST, A., Histoenzymatic studies of arteries in high salt hypertension. Lab. Invest. 14, 1604-1615 (1965). OOSRIMA, A., Enzymological stuclies on arteries in spontaneously hypertensive rats. Jap. Circulat. J. 37, 497-508 (1973). ROMANlJL, F. C. A., and BANNISTER, R. G., Localised areas of high alcaline phosphatase activities in endothelium of arteries. Nature 195, 611-612 (1962). SAMORAJSKI, T., and MACLoUD, J., Alcaline phosphormonoesterase and blood brain permeability. Lab. Invest. 10, 492 - 501 (1961). VVOOSSMANN, H., KREHER, CH., HECHT, K., und NITSCHKOFF, ST., Aktivitatsanderungen del' alkali· schen Phosphatase unci ihre Beziehung zum GefaBsystem bei der experimentellen Hypertonie del' Ratte. GefaJ3wand u. Blutplasma 4,147-148 (1972). 'WYKE, A. 'V., and GARDNER, D. L., Microchemical determination of enzyme activities in small arteries of rat~ with early adrenal-regeneration hypertension. Brit. J. Exper. Patho!. 51, 512 to 517 (1970). Anschrift der Verfa.sser: Dr. H. WOOSSMANN, Zentralsintitut fUr Herz-Kreislauf.Regulations. Forschung,. 1115 Berlin-Buch, \YiltbergstraJ3e 50.
Zentralinstitut fiir Herz-Kreislauf-Regulations-Forschung del' Akademie del' Wissenschaften der DDR (Direktor: Prof. Dr. R. BAUMANN)
Aktivitatsschwankungen der alkalischen Phosphatase am GefaBsystem bei der experimentellen Hypertonie der Ratte Changes of activity of alcaline phosphatase at the circulatory system in experimental hypertension of the rat Von HEINO WOOSSMANN, ANNA-CHRISTA KREHER und STEFAN NITSCHKOFF Mit 2 Abbildungen (Eingegangen am L Dezember 1975)
Zusammenfassung An zwei verschiedellen Hypertoniemodellen, del' Goldblatt- und der Carotis-Sinus-Hypertonie, wurden an del' Ratte die Aktivitatsschwankungen del' alkalischen Phosphatase an del' auLleren Mediagrenze untersucht. Nach Beginn del' Hypertonie wird eine Aktivitatssteigerung ausgeliist, die sich an del' Aorta weitgehend mit degenerativen Prozessen des randstandigen Mediagewebes deckt. Die Ausbildung von Reparationsgewebe fiihrt zum Absinken del' Aktivitat und zur Verbreiterung del' Adventitia. An den Aktivitatsschwankungen in del' Peripherie sind vermutlich noch andere Faktoren beteiligt. Sich anbietende Hinweise werden diskutiert.
Summary Changes of activity of the alcaline phosphatase are investigated in the border of the outer media of vessels in two different models of hypertension (Goldblatt and Carotis-Sinus) in the rat. After onset of hypertension an increase of activity takes place in an area largely overlapping a necrosis of the outer medial region of the aorta. The formation of regenerated tissue leads to a thickening of the adventitia and to a decrease of the activities. Changes of the activities in the peripheral vessels presumably are due to participation of other factors. Indications to this effect are discussed.
Die alkalische Phosphatase ist im BlutkapilIarsystem allgemein in den Endothelzellen fixiert. Bei del' Ratte lailt sich noch eine weitere Reaktion an del' auBeren Tunica media bzw. im Adventitialbereich kleinerer und groilerer Arterien nachweisen (EL-MAGHRABY und GARDNER 1968). Diese Phosphatasereaktion wurde bisher schon von einigen Autoren beschrieben, doch konnte hinsichtlich del' Deutung noeh keine einheitliche Auffassung erzielt werden (LOJDA 1962, LIERSE 1963, GARDNER 1963, GARDNER und LAING 1965, HUTTNER et al. 1967). Besonders auffallig und bisher ohne eindeutige Klarung sind die Aktivitatssehwankungen, die bei einer arteriellen Hypertonie in del' auBeren Zone del' Arterienwand auftreten (GARDNER und LAING 1965, OKA und ANGRIST 1965, HUTTNER et al. 1967, WYKE und GARDNER 1970). Auch bei spontan hypertensiven
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Ratten wurde ein Anstieg del' Aktivitiit besonders in den MesenterialgefaBen und in der F 2 -Generation sogar eine positive Korrelation zwischen Aktivitat und Blutdruck festgestellt (OOSHIMA 1973). Eigene Untersuchungen deuten wenigstens bei den elastischen GefaBen auf eine enge Beziehung zwischen Phsophataseaktivitat und Strukturwandlung in den auBeren Muskularisschichten hin (WOOSSMANN et al. 1972).
Methodik Unsere Unter~uchungen wurdon an zwei verschiedenen Hypertoniemodellen durohgefiihrt. Wir verwendeten die neurogeno, interorezeptive Hypertonie unter Ausschaltung del' sinoaortalen barorezeptiven Afferenzen, die Carotis-Sinus-Hypertonie nach KRIEGER (1964), sowie die bekannte renale Kapselhypertonie nach :MEIER und ZBINDEN (1946). Ais Versuchstiere dienten 29 weiJ.le, miinnliche Ratten emes institutseigenen Inzuchtstammes, 6 Monate alt, die wir in 2 Versuchsgruppen mit je 12 Hypertonietieren und in eine Kontrollgruppe mit 5 normotensiven Ratten aufgliederten. Del' Blutdruck wurde an der Schwanzvene nach BOl;CKEBRECHT wiihrend del' Hyportonieausbildung tiiglich, dann in wochentlichen Abstiinden gemessen. Er erreichte bei der neurogenen Carotis-Sinus-Hypertonie einen Mittelwert von 159,2 ± 9,6 mm Hg, bei der nephrogenen Kapsolhypertonio 180 ± 16,:~ mm Hg und bei den Kontrollen einen \Vert von 98,3 ± 13,6 mm Hg. Die Versuchstiere wurden in den verschiedenen Phasen der Hypertonie, in einem Zeitraum bis zu 12 \Vochen getotet, Aorta, Herz, Nieren, }Iesenterium, Pankreas und Obe1'schenkelmuskulatur entnommen und im Kryostaten (DITTES-DusPIVA) nativ 10 {tm dick geschnitten. DcI' Nachweis del' alkalischen Phosphatase erfolgte nach 10 min Fixierung mit Baker-Formol mittels del' histochemischen Kupplungstechnik nach BURSTONE (1961) mit dem Substrat Naphthol-AS-BSPhosphat und Echtrot TR als Kuppler. Kontrollen Iiefen ohne Substrat. Parallel zu den Enzymrcaktionen wurden die ubliehen histologischen Routinemethodcn angewanrlt: Fiirbung nach VAN GIESON, MALLORYScll<' Fiirbung, PAS·Reaktion u. a.
Ergebnisse In beiden Versuchsgruppen steigen gegentiber den normotensiven Kontrollen nach Beginn del' Hypertonie die Aktivitaten del' alkalischen Phosphatase in del' iiuBeren Randzone der GefiiBe an und zwar durch eine deutliche Intensivierung der Farbreaktion sichtbar, vielfach auch topisch im Sinne einer Ausbreitung des reaktiven Bereiches. Ein Maximum wird etwa nach 2 W ochen erreicht und ist an den MesenterialgefiiBen durch Einbeziehung auch del' auBeren Adventitia und an der Aorta durch positive Aktivitaten del' peripheren Muskellagen besonders auffallig. Beim Vergleich del' Aktivitiitsausbildung laBt sich bei del' renalen Hypertoniegruppe eine steilere Entwicklung, als Lei der neurogenen Serie feststellen, doch bestand nicht in jedem FaIle cine abschiitzbare Korrelation zwischen Reaktionsintensitat und del' Hohe del' gemessenen systolischen Blutdruckwe:cte. Del' sich anschlieBende Reaktionsabfall vwliiuft in den einzelnen Ol'ganen heterogen. So liiBt sich das Enzym in del' Aort.a. in den Mcsenterialgefa13en und in del' Skelettmuskulatur noch im ganzen Untersuchungszeitraum nachweisen, sinkt dagegen schnell in den Arteriolen des Pankreas, wiihrend die Gefa13e del' Xieren und del' Herzmuskulatur etwa eine Mittelstellung einnehmen. X ach 12 W ochen ist an lang;; getroffenen GefaBa b-
Aktivitatsschwankungen der alkalischen Phosphatase
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Abb. 1. Links: Beginn der Aktivierung der alkalischen Phosphatase an der Membrana elastica externa der Rattenaorta nach 3tagiger Carotis-Sinus-Hypertonie. 150: 1. Rechts: Hohe Aktivitaten der alkalischen Phosphatase im aul3eren Mediagebiet der Aorta (oben), und Ausbildung der Muskularisnekrose (unten) nach 6wochiger renaler Hypertonie. 150: 1.
Abb.2. Rattenaorta 4 \Vochen nach Ausbildung einer renalen Hypertonie. Die schwarze Randzone an der Tunica media zeigt die hier noch bestehende Aktivitat der alkalischen Phosphatase (links). Daran anschliel3end Abfall der Aktivitat und Ausbildung des Reparationsgewebes unter Verlust von Muskulariszellen (rechts). 150: 1.
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H. WOOSSMANN, ANNA·CHRISTA KREHER und S. NITSCHKOFF
schnitten liber langere Strecken eine negative Reaktion festzustellen, doch bleiben Zonen mit Restaktivitaten weitel'hin bestehen. Das ist an den kleinen bis mittleren Artel'ien in weit h6hel'em MaBe der Fall, als an den Al'teriolen. 1m Organbereich gibt es keine eindeutige Beziehung zwischen perivasaler Enzymaktivitat und den auftl'etenden GefaBschaden, da sich sowohl Nol'mgefaBe, als auch fibrinoid nekrotisch verandel'te Al'teriolen in der abfallenden Aktivitiitsphase unauffiillig verhalten. Dagegen treten bei infiltrierenden pel'iartel'iellen Veriinderungen in del' Umgebung del' nekrotischen GefaBwand besonders in del' nephrogenen Hypertoniegruppe, positive Reaktionen des umgebenden Granulationsgewebes auf. Betl'effs del' enzymatischen Topik vel'halten sich elastische GefaBe und Organal'terien bzw. Artel'iolen untel'schiedlich. Wahl'end sich bei letztel'en die Aktivitat vorwiegend auf das medial angrenzende Adventitialgewebe beschl'ankt, greift sie bei del' Aorta von del' Elastika externa auf die angrenzenden Muskularisschichten liber und kann bei hohen Blutdruckwerten bis 1/3 des auBeren Mediagebietes einnehmen. Diese Aktivitiitssteigel'ung an den auBeren Muskulal'isschichten ist mit nekrotischen Veranderungen verbunden und ist relativ lange nachweisbar (Abb. I). Sie flihl't meist in del' Cal'otis-Sinusgruppe zu einem unauffalligen Abklingen der Reaktion, dagegen bei Tieren mit h6here11 Blutdruckwel'ten zu ei11em plotzlichen Abbl'uch del' Aktivitat und del' schnellen Entwicklung von Reparationsgewebe (Abb. 2). Daraus resultiel't eine Vel'minderung del' Mediastarke und eine Verbl'eiterung des Adventitialbettes. Gelegentlich sind noch Bruchstlicke del' elastischen Membl'anen in del' verbreiterten Adventitia dul'ch positive Phosphataseaktivitat nachweisbar.
Diskussion Die nachweisbaren Aktivitatsunterschiede der alkalischen Phosphatase am Rande der Media bzw. in del' Adventitialzone im Verlauf einer Hypertonie sind bisher schon Gegenstand einiger Eriirterungen gewesen. Das Vorkommen in del' Intima und in den GefiH3kapillaren und die Aktivitatssteigerung bei verschiedenen Funktionen hat zu del' Annahme gefUhrt, da/3 das Enzym aktiv an Transportprozessen und Permeabilitatsverschiebungen (SOMORAJSKI und MCCLOUD 1961), vielleicht sogar an der Regelung del' Lumenweite beteiligt ist (ROMANUL und BANNISTER 1962). Auch HUTTNER et a1. (1967) vertreten die Auffassung, daB die beim Hypertonus gesteigert auftretenden Transportvorgange einen ausliisenden Faktor darstellen und da/3 die im weiteren Verlauf entstehenden dysorischen Prozesse und fibrinoiden Nekrosen der Mediazellen schlie/3lich diese Transport- und Permeabilitatsablaufe stiiren, was wiederum den Aktivitatsabfall zur Folge hat. Die Schule um GARDNER (1963 bis 1970) stellt mehr die entziindlichen und nekrotisierenden Vorgange in den VordeI'grund. Die Akkumulation von Plasmaproteinen im Gefa/3wall und die Vasculosis bzw. die Insudation werden als bestimmend fUr die Aktiviti1tssteigerung angesehen (WYKE und GARDNER 1970). Neuere Vorstellungen kniipfen an die von GARDNER und HONORE (1964) auch schon geau/3erte Vermutung an, da/3 die Aktivitatsdifferenzen des Enzyms eine Reflexion des veranderten Elektrolythaushaltes der Gefa/3wand darstellen. Ein erhiihtes Vorkommen von Natrium und Kalzium in der Gefa/3wand hypertoner und spontan hypertoner Tiere ist gerade jetzt wieder von FURATA et a1. (1.974) bestatigt worden. Unter der Annahme, da/3 die unspezifische alkalische Phosphatase auch gewisse andere Enzyme, Phosphodiesterasen und Polyphosphatasen und evtI. auch gewisse Aktivitaten der ATPase und Ca++ ATPase einschlie/3t, werden gewisse Zusammenhange mit dem Kalziumtransport und del' Regulation des vaskularen Tonus fUr miigIich gehalten. (MONOD et a1. 1972, FITZPATRICK et ai. 1972.)
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Auch Hinweise auf Beziehungen zum Metabolismus biologisch wichtiger Phosphorverbindungen wie z. B. der cyklischen AMP fehlen nicht (OOSHIMA 1973). Unsere eigenen Vorstellungen entsprechen in ihren ursachlichen Grunden etwa denen von HUTTNER und Mitarb. und der GARDNERschen Schule. Die durch den Hypertonus ausgelosten Stoffwechseldisp!"Oportionen, vermutlich auch gewisse Dehnungsuberlastungen, fiihren im auBeren Bereich del' elastischen GefaEe zu Mediazelldegenerationen bis nekrotischen Vorgangen, die kongruent mit dem Aktivitatsanstieg der alkalischen Phosphatase verlaufen. Dagegen steht die in der weiteren Entwicklung einsetzende bindegewebige Reparation bezuglich der Enzymaktivitat auf einer weit niedrigeren Stufe und laEt einen fast vollstandigen Aktivitatsverlust nach dem Einsetzen del' fibl'oplastischen Proliferation el'kennen. Wir vermuten, daE diese Faktoren im wesentlichen die Aktivitatsschwankungen auslosen, die letztlich die Verstarkung des adventitiellen Zellverbandes auf Kosten des auEeren Mediabereichs zur Folge haben. Die Verbreiterung der Adventitia nach einem langer bestehenden Hypertonus ist ein bekanntes Phanomen und schon fruher beschrieben worden (CHAPADEIRO 1959). Die gesteigerte Aktivitat der Adventitialzone in der Peripherie ist vel'mutlich nicht mit der UberschuEsynthese von Bindegewebe z. B. von Kollagen (GARDNER und LAING 1965, GARDNER und MATTHEWS 1969) zu erklaren, sondern durfte eher mit den vermehrt auftretenden Entzundungszellen, die von Fibroblasten und Mastzellen del' Adventitia zum Zeitpunkt hoher Aktivitat inkorporiert werden, in Zusammenhang stehen (GARDNER und CUTHBERT 1967). Ob die vorher angefuhrten Theorien bei diesen Vorgangen noch eine Rolle spielen, muE weiteren Untersuchungen vorbehalten bleiben.
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