Vergleichende Pharmakologie von Überträgersubstanzen in tiersystematischer Darstellung

1099 Pages·1971·40.086 MB·German

by  Professor Dr. Hans Fischer (auth.)

Handbuch der
experimentellen Pharmakologie
Handbook of
Experimental Pharmacology
Heffter-Heubner New Series
Herausgegeben von / Editorial Board
a.Eichler A.Farah H. Herken A. D. Welch
Heidelberg Rensselaer, NY Berlin New Brunswick, NJ
Beirat/ Advisory Board
G. Acheson· E. J. Ariens . Z. M. Bacq . P. Calabresi . S. Ebashi . E. G. Erdos
V. Erspamer . U. S. von Euler . W. Feldberg . R. Furchgott . A. Goldstein
G. B. Koelle . O. Krayer . H. Raskova . M. Rocha e Silva . F. Sakai
P. Waser . W. Wilbrandt
Band XXVI
Vergleichende Pharmakologie
von Obertragersubstanzen in
tiersystematischer Darstellung
Von
Hans Fischer
Mit 261 Abbildungen
Springer-Verlag Berlin· Heidelberg' New York 1971
Professor Dr. H. Fischer, CH-8702 Zollikon, WitellikerstraBe 60
ISBN-13: 978-3-642-65049-9 e-ISBN-13: 978-3-642-65048-2
DOl: 10.1007/978-3-642-65048-2
Das Werk ist urheberrechtlich geschUtzt. Die dadurch begriindeten Rechte, insbesondere die der tibersetzung,
des Nachdruckes, der Entnabme von Abbildungen, der Funksendung, der Wiedergabe auf photomechanischem
oder iilmlichem Wege und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen bleiben, auch bei nur auszugsweiser
Verwertung, vorbehalten. Bei Vervielfliitigungen fUr gewerbliche Zwecke ist gemaB § 54 UrhG eine Vergiitung
an den Verlag zu zahlen, deren HOhe mit dem Verlag zu vereinbaren ist.
© by Springer-Verlag I Berlin' Heidelberg 1971 Library of Congress-Catalog-Card Number 79-111896.
Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1971
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt
auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annabme, daB solche Namen im Sinne der Warenzeichen
und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden dUrften.
'Dem Andenken
von
Heinrich Zangger und Max Cloetta
gewidmet
"In der lebendigen Natur geschieht nichts, was nicht in einer Ver
bindung mit dem Ganzen stehe, und wenn una die Erfahrungen
isoliert erscheinen, wenn wir die Versuche nur als isolierte Facta
angesehen haben, so wird dadurch nicht gesagt, daB sie isoliert
seien, as ist nur die Frage: wie finden wir die Verbindung dieser
Phanomene, dieser Begebenheiten ? Goethe
(Goethe, Artemis Bd. 17. S. 867)
Vorwort
Die vergleichende" Pharmakologie ist, wenn man die GroBe des Tiersystems in
Betracht zieht, ein Wunschtraum, und doch eine Realitat, insofern ein reiches,
wenn auch sehr liickenhaftes Material vorliegt fur einen Bearbeiter, der sich die
Gewinnung eines Oberblickes uber eine fast unubersehbare Zahl von wissenschaft
lichen Arbeiten zum Ziel setzt. 1st doch der Umfang des heute auf dem Gebiet ver
gleichender Pharmakologie vorliegenden Materials schon so groB, daB eine Ein
schrankung auf bestimmte Probleme notwendig wird.
In vorliegendem Band wird der Versuch gemacht, unsere Kenntnisse uber Vor
kommen und Funktion der Obertragerstofi'e durch das Tierreich zu verfolgen und
die oft sehr bedeutenden Unterschiede in Bestand und Wirkung von Transmittern
von Tierstamm zu Tierstamm systematisch darzustellen.
Die Analyse der Funktion der Obertragerstofi'e gehort neben der biochemischen
Genetik zu den spannendsten Gebieten subcellularer Forschung im Bereich neuro
naler Vorgange, deren Aufklarung teilweise in die Kompetenz der Molekularbio
logie fallt. Es konnte aber nicht Aufgabe dieses Buches sein, die molekularbio
logischen Erkenntnisse von Obertragersubstanzen zu rekapitulieren; Vielmehr
habe ich es als meine Aufgabe betrachtet, die heute bekannten Obertragerstofi'e
in ihrem jeweiligen Bestand und in ihrer Wirkung tiersystematisch zur Darstellung
zu bringen.
Die Erkenntnis, daB es sich um fast universale, fur die meisten Tiergruppen
konstante, und doch im Rahmen des Lebensgeschehens variable Verhaltnisse han
delt. hat die auf RAMON Y CAJAL zurUckgehende, rein anatomische Darstellung des
synaptischen Nervenvorganges dadurch ungeheuer belebt, daB der Synapsen
prozeB auf weiten Gebieten des metazoischen Tierreichs durch Obertragerstofi'e
vermittelt wird.
Der Versuch, diese Vorgange in der "aufsteigenden Tierreihe" festzustellen und
mit der Evolution der Tiere in nahere Beziehung zu bringen, diirfte auch fur den
klassischen Pharmakologen nicht ganz gleichgiiltig sein, als es sich um ein grund
legendes Verhalten der Tierwelt handelt. 1st es doch in erster Linie die klassische
Pharmakologie und Biochemie, zusammen mit der Neurophysiologie und -Ana
tomie, welche die Grundlagen fiir das Verstandnis des Synapsenvorganges ermog
licht haben.
Ohne die Arbeiten von KOELLE uber die Cholinesterasen, die kaum noch zu
zahlenden Arbeiten uber Acetylcholin (BURN und viele andere) Catecholamine
(U.S. VON EULER), 5-Hydroxytryptamin (ERSPAMER), Histamin (ROCHA E SILVA).
aktive Aminosauren, und ohne die grundlegenden Untersuchungen von BACQ,
BURNSTOCK, FiNGE, FLOREY, KERKUT, KOSHTOYANTS, MICHELSON, PROSSER und
VIII Vorworl
andere hatte dieses Buch nicht entstehen konnen. DaB auch die altere Literatur
zur Sprache kam, ist in einem Handbuch eine Selbstverstandlichkeit.
Die Absicht, eine Synthese von Vorkommen und Funktion der tJbertragersub
stanzen auf zoologischem Gebiet zu versuchen, muBte beim heutigen Stand der
Dinge fragmentarisch ausfallen. Aber gerade dieser offensichtliche Mangel sollte
zu weiterer Forschung und Klarung der komplizierten Verhaltnisse anregen, wozu
die moderne Synapsenforschung (AKERT, AXELROD, CURTIS, ECCLES, U.S. VON
EULER, KATZ und andere) wertvollste Beitrage liefert.
1m SchluBkapitel ist der Versuch gemacht worden, die Funktion der Dber
tragersubstanzen und ihrer Evolution in den gr6Beren Rahmen der Onto- und
Phylogenese zu stellen. Von zukunftsweisender Bedeutung sind die Forschungen
MWHELSONS, die Evolution der Dbertragerstoffe mit ihren biochemischen Emp
findlichkeiten mit bestimmten pharmakologischen Strukturen in Beziehung zu
bringen.
In dem ungeheuren Reiche der Natur auf das "Dberall gleiche" in der Konzep
tion einer neuralen Funktion zu stoBen und dabei die Mannigfaltigkeit der artlichen
Erscheinungsformen im Auge zu behalten, ruft trotz unvollkommener Erkenntnis
in uns die tiefste Bewunderung hervor.
Es ist mir ein Bedurfnis, allen denen zu danken, welche sich um das Werden
dieses Buches mitbemiiht und mir Literatur zuganglich gemacht haben. Fiir Lite
raturzusendung bin ich besonders verbunden dem Altmeister der Invertebraten
pharmakologie, Prof. Z.M. BACQ in Liege, Prof. der Zoologie E. FLOREY in Seattle,
den Zoophysiologen A. JULLIEN und J. RIPPLINGER in Besan90n, dem Zoologen
K. UMRATH in Graz, dem Biochemiker M. VIALL! in Pavia und vielen anderen.
Besonderen Dank schulde ich den Herren Prof. E. HADORN, Ass. Prof. V. ZIS
WILER, Dr. phil. W. GEHRING, alle am Zoologischen Institut der Universitat
ZUrich. - Ausgedehnte Moglichkeiten der Bibliotheksbenutzung boten die Biblio
theken des Pharmakologischen (Prof. P.G. WASER), des Physiologischen (Prof.
o. Wyss), des Zoologischen (Prof. E. HADORN) Institutes, die Universitats- und
Zentralbibliothek Zurich (Direktor Dr. phil. P. SCHERRER) und die Medizinische
Bibliothek des Kantonsspitals Ziirich. Ihnen allen sei fiir ihre Liberalitat bestens
gedankt.
ZUrich, im November 1970 H. FISCHER
Inhaltsverzeichnis
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1. Biochemischer Funktionswandel und Stammesentwicklung. . . 7
2. Vergleichend-tiersystematische (phylogenetische) Pharmakologie 7
3. Pharmakologie von Wildtieren. . 8
4. Der Stammbaum der Tiere. . . . 10
5. Zur Stammesgeschichte der Tiere . 11
Literatur 12
Acetylcholinkreis 14
1. Zur Onto- und Phylogenese des Acetylcholins und der Cholinesterasen 14
2. Acetylcholin im Tierreich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 16
3. Neurokrinie als allgemeines hormonales Regulationsprinzip des Tierreichs
und die neurokrine und meso-entodermale Produktion von Acetylcholin,
Noradrenalin, Adrenalin und 5-Hydroxytryptamin . . . . . . . . . 17
4. Evolution der Hormone und Evolution der physiologischen Funktionen 17
5. Die Rolle des Acetylcholins im Tierreich. . . . . . . . . . . 18
6. Acetylcholin und Systematik des Tierreichs . . . . . . . . . 19
7. Systematik der Tiere von den Protozoen bis Zll den Weichtieren 20
A. Protozoa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1. Cilien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 24
2. Die Bedeutung des Filaments (der Faser) als universelle Grundstruktur von
Bewegungsorganellen und -organen. . . . . . . . . . . . . . . . .. 26
3. Weiteres Vorkommen von Acetylcholin und Acetylcholinesterase bei
Protozoen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 30
4. Acetylcholin und Stofl'wechsel von Protozoen als Ausdruck ihrer bioche-
mischen Organisationshiihe 31
B. Metazoa invertebrata . . . . . . . . . . . . 34
1. Acetylcholin bei Metazoa . . . . . . . 35
2. Die glatte Muskulatur bei Invertebraten. . . . . . . 36
3. Vergleich zwischen glattem und quergestreiftem Muskel. . . . 37
4. Zur Nervenphysiologie bei Invertebraten, speziell bei Coelomata. 38
5. Nervennetze bei Invertebraten. . . . . . . . . . . 39
6. Neurohormone des Zentralnervensystems . . . . . . 39
7. Evolution des Zentralnervensystems bei Invertebraten 40
8. Herz bei Invertebraten . . . . . 41
9. Verdauungssystem bei Wirbellosen 42
Metazoa. . . . . . . . . . . . . . . . 43
A. Parazoa. . . . . . . . . . . . . . . 43
Stamm Porifera (Spongia) Schwamme . 43
B. Eumetazoa . . . . . . . . . . . . . . 47
I. Radiata. . . . . . . . . . . . . . 47
1. Stamm Cnidaria (Coelenterata) Nesseltiere, Hohltiere 47
a) Nervensystem . . . . . . . . 48
P) Nesselkapseln . . . . . . . . 51
y) Muskelzellen. . . . . . . . . 54
0) Die Wirkung von Krampfgiften 5!J
e) Wirkung von Phenothiazinen . 61
C) Aminosauren bei Nesseltieren . 61
Zusammenfassung iiber Coelenteraten . 61
2. Stamm Ctenophora, Rippenquallen. . . . . . . . . . . 62
tlberblick iiber Acoelomata radiata (Porifera und Radiata). 64
x
Inhaltsverzeichnis
II. Bilateralia . 65
Protostomia 66
Acoelomata 66
1. Stamm Plathelminthes, Plattwiirmer 66
a) Klasse Turbellaria, Strudelwiirmer 66
a) Freie Aminosauren. . . . . 69
p) Versuche mit Krampfgiften . 70
b) Klasse Trematodes, Saugwiirmer . 70
a) Wirkung von Krampfgiften 71
p) Freie Aminosauren. . . 72
c) Klasse Cestodes, Bandwiirmer . 72
a) Freie Aminosauren. . . . 74
p) Krampfgifte. . . . . . . 74
Zusammenfassung iiber Plathelminthen 74
2. Stamm Nemertini (Nemertea), Schnurwiirmer 75
a) Wirkung von Krampfgiften 79
3. Stamm Acanthocephala, Kratzer. . . . 79
a) Wirkung von Krampfgiften . . . 79
Pseudocoelomata. . . . . . . . . . . . 79
4. Stamm Nemathelminthes, Rundwiirmer . 79
5. Stamm Aschelminthes . . . . . . . . 80
a) Klasse Rotatoria, Rotifera, Radertierchen . 80
a) Wirkung von Krampfgiften . 80
b) Klasse Nematoda, Fadenwiirmer . 81
a) Muskel . . . . . . . . . 81
P) Nervensystem . . . . . . 83
y) Wirkung von Krampfgiften 83
0) Nematomorpha . . . . . 84
6. Stamm Tentaculata. . . . . . . . . 84
Bryozoa (Polyzoa, Ectoprocta), Moostierchen 84
a) Wirkung von Krampfgiften 84
p) Brachiopoda, ArmfiiJ3er. . . . . . 85
y) Phoronidea . . . . . . . . . . . 86
tTherblick iiber Acoelomata, Pseudocoelomata und Eucoelomata 86
Mollusca, Weichtiere . . . . . . . . . . . . 89
a) Herz und GefaJ3system bei Mollusken. . . . . . . . 91
P) Extracardiale Regulationen . . . . . . . . . . . . . . . . .. 94
y) Herz und Kreislauf bei Mollusken im Hinblick auf ihre Ansprechbar-
keit auf Acetylcholin (und Adrenalin) ...... 94
0) Zur Pharmakologie des Molluskenherzens . . . . . . . . 95
8) Bewegungsmuskel von Mollusken und Acetylcholin. . . . 97
') Zentralnervensystem und Acetylcholin . . . . . . . . . 98
,,) Verdauungskanal . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
8) Systematische Darstellung der Verhaltnisse bei Mollusken . 99
a) Klasse Gastropoda, Schnecken. . . . . . . 99
a) Ord. Prosobranchia. . . . . . . . . . 100
p,p-Dimethylacrylcholin (Senecioylcholin) 103
(a) Herz. . . . . . . . . . . . . . 104
(b) Glatter Muskel, Radulaprotraktor . 106
(c) Nervensystem . . . . . . . . . . 107
(d) Wirkung von Krampfgiften 107
P) Ord. Opistobranchia, Hinterkiemer. . . . . . .. 107
Unto Ord. Nudibranchia, Mantel und Schale fehlen, Fam. Aeolidia 108
Unto Ord. Tectibranchia, Mantel und Schale sind vorhanden . 109
(a) Herz. . . . . . . . . . . . . 109
(b) Nervensystem . . . . . . . . 110
(c) Verdauungskanal . . . . . . . . . . . . . . . . 114
y) Ord. Pulmonata, Lungenschnecken. . . . . . . . . . 114
(a) Herz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
(b) Acetylcholin und Cholinesterasen im Schneckenherzen 117
(c) Ionenempfindlichkeit und Herzfunktion . . . . . . 119
InhaltBverzeichnis XI
(d) Verhiiltnisse bei anderen Helixarten. . . . . . . . . . . .. 120
(e) Verhiiltnisse bei anderen Pulmonaten . . . . . . . . . . .. 121
(f) StrophocheHos oblongus . . . . . . . . . . . . . . . . .. 122
(g) Das "Hormon der Herzbewegung" als cardialer "Erregungsstoff" 124
(h) Nervensystem . . . . . . . 124
(i) Wirkung von Krampfgiften. . 129
(k) Sensible "Obertragungssubstanz 130
(1) Aminosauren. . . . . 130
(m)Quergestreifter Muskel . 131
(n) Glatter Muskel 131
(0) Darmkanal. . . . . . 134
(p) CHien . . . . . . . . 136
Zusammenfassung iiber Gastropoda. 136
b) Klasse Bivalvia (Lamellibranchiata, Pelecypoda) Muscheln 139
a) Herz und Acetylcholin bei Lamellibranchiaten. . . . 140
p) Struktur-Wirkungsbeziehungen zwischen Acetylcholin und quater
naren Ammoniumionen am Herzen von Mercenaria (Venus) merce-
naria . . . . . . . . . . . . . . . 147
y) Muskulatur bei Lamellibranchiern . . 155
(a) Adductormuskel (SchlieBmuskel) . 155
(b) Byssusretraktor und Acetylcholin . 159
0) Kiemenplatten und Cilienbewegung . 161
e) Acetylcholin und Zentralnervensystem 162
o
Verdauungskanal . . . . . . . . . 164
tT) Aminosauren bei Lamellibranchiaten . 166
8) Gewebewachstumshemmende Substanzen 166
Zusammenfassung iiber Lamellibranchiata. 166
c) Klasse Cephalopoda, KopffiiBler . . . . . . 168
a) Herz und Gefal3system . . . . . . . . .. .. 169
p) Acetylcholin und Adrenalin am Cephalopodenherzen 172
y) Nervensystem . . . . . . . . . . . 173
0) Riesennervenfasern bei Cephalopoden ..... 174
e) Wirkung von Krampfgiften . . . . . .. . . . 178
') Wirkung von Phenothiazinen . . . . . . . . . 178
tT) Aminosauren im Nervensystem von Cephalopoden 179
8) Muskelsystem . . 179
I) Pharmakologie. . . . . . . . . 180
Te) Darmkanal . . . . . . . . . . 180
l) Chromatophoren. . . . . . . . 185
J.l) Chromatophoren und Acetylcholin 185
Zusammenfassung iiber Cephalopoden 186
"Oberblick iiber Mollusca. . . . . . 187
Literatur . . 193
Articulata, Gliedertiere 222
1. Stamm Annelida, Ringelwiirmer . . . . . . . . . . 222
a) Acetylcholin und neuromuskulare "Obertragung. 224
p) Herz und Acetylcholin . . . . 225
y) "Sensible Erregungssubstanz" . 226
0) Verdauungskanal . . . . . . 226
a) Klasse Polychaeta, Borstenwiirmer . 226
a) Herz und Gefal3-System. . . . . 227
p) Muskelsystem (Bewegungsmuskel) 229
y) Nervensystem . . . . . . . 231
0) Wirkung von Krampfgiften . . . 231
e) Aminosauren bei Polychaeten . . 232
') Verdauungskanal . . . . . . . 232
b) Klasse Clitellata, Giirtelwiirmer . . . . . . . . . . 232
Ord. Oligochaeta, mit den Lumbricidae (Regenwiirmer) 232
a) Nervensystem . . . 232
ft) Riesennervenfasern . ........... 233
y) Pharmakologie. . . . . . . . . . . . . . . . 233
XII Inhaltsverzeichnis
15) Wirkung von Krampfgiften . . . . 234
8) Muskelsystem . . . . . . . . . . 234
') Acetylcholin und Bewegungsmuskel 234
Tf) Herz und GefiiS-System. 235
8) "Herz" und Acetylcholin 236
I) Darmkanal . . . . . . . . . . . 236
Ord.: Hirudinea, Egel. . . . . . . . . 238
a) Herz und GefiiS-System. . . . . . 238
p) Pulsierende GefiiSe und Acetylcholin 238
y) Muskelsystem . . . . . . . . . . 239
15) Bewegungsmuskel und Acetylcholin 239
8) N ervensystem . . . . . . . 240
') Wirkung von Krampfgiften . 240
Tf) Verdauungssystem . . . . . . 240
c) Klasse: Sipunculoidea Sternwfumer . 241
a) Muskelsystem . . . 241
fi) Zentralnervensystem 242
y) Verdauungssystem 242
"Oberblick iiber Annelida. . 242
a) Darmkanal . . . . 244
p) Krampfgifte. . . . 244
2. Stamm: Oncopoda (Paraarthropoda) 244
a) Klasse: Onychophora . 244
a) Nervensystem . . . . . . 245
fi) Herz . . . . . . . . . . 245
y) Muskelsystem . . . . . . 246
b) Klasse: Tardigrada, Bartierchen 247
Arthropoda, GliederfiiSler . . . . . . . . 248
a) Allgemeine Charakterisierung der Arthropoden 248
b) Herz und Kreislauf bei Arthropoden . . . . 249
c) Der Schrittmacher . . . . . . . . . . . . . 250
d) Acetylcholin am Arthropodenherzen . . . . . 252
e) Extracardiale Regulationen bei Arthropoden 254
f) Der quergestreifte Muskel von Arthropoden und seine Innervation 254
g) Acetylcholin und quergestreifter Muskel bei Arthropoden 256
h) Acetylcholinwirkung am Arthropodendarm 256
I. Stamm Arthropoda, Gliedertiere .... . 257
Unterstamm Trilobitomorpha . . . . . . . . 257
Unterstamm Chelicerata. . . . . . . . . . . 257
1. Kl. Merostomata (Xiphosura); Limulidae, Pfeilschwanze 257
a) Herz und Kreislauf 258
fi) Bewegungsmuskel . . . . . . . 261
y) N ervensystem . . . . . . . . . 263
15) Darmkanal . . . . . . . . . . 263
Unterstamm Arachnomorpha, Spinnentiere 263
1. Klasse: Arachnida . . . . . . . . . . 263
a) Ord. Scorpionidae, Scorpiones, Skorpione 263
a) Herz . . . . . 263
fi) Nervensystem . . . . . . . . . . 266
y) Giftapparate . . . . . . . . . . 267
b) Ord. Acarini, Milben . . . . . . . . . 267
c) Ord. Araneae, Aranidae, Spinnen (Weberspinnen) 267
a) Nervensystem . . 268
fi) Herz . . . . . . 268
y) Bewegungsmuskel 270
15) Verdauungskanal 270
8) Spinnapparat . . . . . . . 270
"Oberblick iiber Limulus und Arachnida 270
Unterstamm Mandibulata (Antennata) 271
1. Klasse: Crustacea, Krebstiere . . . 271
a) Herz und Kreislauf bei Crustaceen 272
fi) Das Perikardialorgan der Crustaceen 273