Intoxication, detoxication and copper-storage of central nervous tissue at different external Cu(II)-concentrations

Abstract

The isolated frog retina was perfused with bathing-solutions of different CuCl₂-concentrations in order to investigate the toxic influence of Cu(II)-ions on the central nervous tissue. The amplitude of the b-wave (ϕ_b) of the exposure potential (ERG) was used to characterize retinal function. During 30 min of application the Cu(II)-solutions effected a decrease in potential dependent on dosage which was reversible at 6 μM/l but irreversible at higher concentrations. The prolongation of the Cu(II)-application led to a progressive and irreversible loss of potential already at 6 μM/l. Furthermore, the influence of the complexing agents d-penicillamine, dimercaprol, Na-thiosulfate and EDTA on retinal Cu(II)-intoxication was investigated. Corresponding to the mechanism of intoxication, which may by related to the blockade of enzymes containing SH-groups, the SH-donators brought about the best detoxication. The influence of d-penicillamine was especially favorable, which is in agreement with clinical experience. The Cu-analysis by means of the atomic absorption spectrometry showed that the Cu-content of the retina was much reduced if perfusion with Tyrode solution followed Cu(II)-intoxication, inspite of the persistance of the corresponding decrease of the ERG. A logarithmic increase in the Cu(II)-concentration of the bathing solution was proportional to an increase in the retinal Cu-content as well as to a decrease in the exposure potential. A considerable drop in the Cu-content of the tissue could only be effected by d-penicillamine.

Zusammenfassung

Zur Untersuchung der toxischen Wirkung von Cu (II)-lonen auf das zentralnervöse Gewebe wurde die isolierte Froschnetzhaut mit Badlösungen von unterschiedlicher CuCl₂-Konzentration umströmt. Zur Charakterisierung der Netzhautfunktion diente die b-Wellenamplitude (ϕ_b) des Belichtungspotentials (ERG) als Meßgröße. Die Cu(II)-Lösungen bewirkten während 30minütiger Applikation eine dosisabhängige Potentialabnahme, die bei 6 μM/l reversibel, bei höheren Konzentrationen jedoch irreversibel war. Die Verlängerung der Applikationsdauer führte bereits bei 6 μM/l zu einem fortschreitenden, irreversiblen Potentialverlust. Ferner wurde der Einfluß der Komplexbildner d-Penicillamin, Dimercaprol, Natriumthiosulfat und EDTA auf die Cu(II)-Intoxikation der Netzhaut untersucht. In Übereinstimmung mit dem Intoxikationsmechanismus, der sich auf die Blockade von Enzymen mit SH-Gruppen zurückführen läßt, bewirkten die SH-Donatoren die beste Detoxikation, wobei entsprechend der klinischen Erfahrung d-Penicillamin einen besonders günstigen Einfluß ausübte. Die Cu-Analyse mit Hilfe der Atomabsorptionsspektrometrie ergab, daß sich der Cu-Gehalt der Netzhaut durch die Umströmung mit Tyrodelösung im Anschluß an die Cu(II)-Intoxikation erheblich reduzieren ließ, obgleich die entsprechende Abnahme des ERG nicht rückgängig zu machen war. Der logarithmische Anstieg der Cu(II)-Konzentration der Badlösung verhielt sich proportional sowohl zum Anstieg des Cu-Gehaltes im Gewebe als auch zur Abnahme des Belichtungspotentials. Eine deutliche Verringerung der Cu-Gewebskonzentration ließ sich nur durch d-Penicillamin herbeiführen.