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Zur Enzyminduktion in der Leber nach oraler Lindanapplikation

Funktionelle und morphologische Untersuchungen an Ratten

Enzyme induction in the liver following administration of Lindane by the oral route

A functional and morphological study in rats

  • Original Investigations
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Archives of Toxicology Aims and scope Submit manuscript

Abstract

Following short-term oral administration of Lindane (5 mg/kg, 20 mg/ kg) to male rats, various functional, biochemical, histochemical and electronmicroscope investigations were performed. No effects of the Lindane medication were found in movement and exploration (open-field test), liver weight, and the histochemically presented enzymes. A dose-dependent and time-dependent reduction in the duration of sleep was measured after i.p. pentobarbital. There were no differences in the liver glycogen levels of treated and control animals when food was available to the animals ad libitum. After food had been withdrawn for 24 h, a tendency to reduced liver glycogen was observed in the treated animals. The excretion of ascorbic acid in the urine was several times higher than normal, while the ascorbic acid concentration in blood serum was doubled (attributed to transport effect). The electron microscope revealed a distinct increase in the smooth endoplasmic reticulum, particularly in hepatocytes of the intermediary zone.

The observed increase in free ribosomes was thought to be connected with the intensified formation of microsomal protein. The reduced glycogen of individual cells, also observed with the electron microscope, was explained as a result of the change in metabolism caused by enzyme induction (increase in formation of glucuronic acid, increased ascorbic acid synthesis).

In all, no hepatotoxic effects of the test substance were found with the given experimental procedure, so the functional and morphological equivalents of enzyme induction can be interpreted as adaptive changes.

Zusammenfassung

Nach kurzzeitiger oraler Lindanapplikation (5 mg/kg, 20 mg/kg) wurden an männlichen Ratten verschiedene funktionelle, biochemische, histochemische und elektronenmikroskopische Untersuchungen angestellt. Dabei wurde keine Beeinflussung der Motilität und Exploration (open field-Test), der Lebergewichte und der histochemisch dargestellten Enzyme durch die Lindanmedikation gefunden. Die Schlafzeit, gemessen nach Pentobarbital i.p., war dosisund zeitabhängig reduziert. Der Leberglykogengehalt von behandelten und Kontrolltieren unterschied sich nicht, wenn die Tiere Futter ad libitum aufnehmen konnten. Nach 24 Std Futterentzug wurde bei den behandelten Tieren eine Tendenz zur Glykogenverminderung in der Leber festgestellt. Die Ascorbinsäureausscheidung im Urin war um ein Vielfaches erhöht, während das Blutserum eine Verdoppelung der Ascorbinsäurekonzentration aufwies (als Transporteffekt gedeutet). Elektronenmikroskopisch fand sich eine deutliche Vermehrung des glatten, endoplasmatischen Reticulum, besonders in Hepatocyten der Intermediärzone.

Die gefundene Zunahme freier Ribosomen wird mit der verstärkten Bildung von mikrosomalem Protein in Verbindung gebracht. Die auch elektronenoptisch dargestellte Glykogenverminderung einzelner Zellen läßt sich als Folge des unter der Enzyminduktion veränderten Metabolismus (erhöhte Glucuronsäurebildung, verstärkte Ascorbinsäuresynthese) erklären.

Insgesamt konnte mit der gegebenen Versuchsanstellung kein Hinweis auf hepatotoxische Wirkungen der Prüfsubstanz gefunden werden, so daß sich die funktionellen und morphologischen Äquivalente der Enzyminduktion als adaptative Veränderungen interpretieren lassen.

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Literatur

  • Arnold, M.: Histochemie. Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1968

    Google Scholar 

  • Chadwick, R. W., Cranmer, M. F., Peoples, A. J.: Comparative stimulation cf γ-HCH, metabolism by pretreatment of rats with DDT, and DDT + γ-HCH. Toxicol. appl. Pbarmacol. 18, 685–695 (1971)

    Google Scholar 

  • Chadwick, R. W., Freal, J. J.: Comparative acceleration of lindane metabolism to chlorophenols by pretreatment of rats with lindane or with DDT and lindane. Fd. Cosmet. Toxicol. 10, 789–795 (1972)

    Google Scholar 

  • Conney, A. H.: Pharmacological implications of microsomal enzyme induction. Pharmacol. Rev. 19, 317–366 (1967)

    Google Scholar 

  • Conney, A. H.: Environmental factors influencing drug metabolism. In: La Du, B. N., Mandel, H. G., Way, E. L.: Fundamentals of drug metabolism and drug disposition, p. 253–278. Baltimore: The Williams and Wilkins Comp. 1971

    Google Scholar 

  • Conney, A. H., Burns, J. J.: Stimulatory effect of foreign compounds on ascorbic acid synthesis and on drug-metabolizing enzymes. Nature (Lond.) 184, 363–364 (1959)

    Google Scholar 

  • Fitzhugh, O. G., Nelson, A. A., Frawley, J. P.: The chronic toxicity of technical benzene hexachloride and its alpha, beta and gamma isomers. J. Pharmacol. exp. Ther. 100, 59–66 (1950)

    Google Scholar 

  • Fouts, J. R., Rogers, A.: Morphological changes in the liver accompanying stimulation of microsomal drug metabolising enzyme activity by phenobarbital, chlordane, benzpyrene or methylcholanthrene in rats. J. Pharmacol. exp. Ther. 147, 112–119 (1965)

    Google Scholar 

  • Gandiano, A., Petti, G., Polizzi, M., Tartarini, S., Bartoli, G. M.: Effects of chlorpromazine on behaviour of some enzymes of rat liver in different experimental conditions. Biochem. Pharmacol. 18, 65–72 (1969)

    Google Scholar 

  • Garry, Ph. J., Owen, G. M.: Automated screening technique for vitamin C assay requiring small quantities of blood. Automation in Analytical Chemistry, Technicon Symp. 3rd, pp. 507–510. New York: Mediat. Incorp., White Plains 1968

    Google Scholar 

  • Ghazal, A., Koransky, W., Portig, J., Vohland, H. W., Klempau, I.: Beschleunigung von Entgiftungsreaktionen durch verschiedene Insektizide. Naunyn Schmiedebergs Arch. exp. Path. Pharmak. 249, 1–10 (1964)

    Google Scholar 

  • Golberg, L.: Liver enlargement produced by drugs: its significance. Proc. Europ. Soc. Study Drug. Toxicity 7, 171–184 (1966)

    Google Scholar 

  • Hunter, J., Maxwell, J. D., Stewart, D. A., Williams, B.: Urinary D-glucaric acid excretion and total liver content of P-450 in guinea-pigs: relationship during enzyme induction and following inhibition of protein synthesis. Biochem. Pharmacol. 22, 743–747 (1973)

    Google Scholar 

  • Herbst, M., Frohberg, H., Bodenstein, G.: Lindan-Symposium, Wien, 9, 6, 1972

    Google Scholar 

  • Herbst, M., Bodenstein, G.: Toxicology of lindane. In: Ulmann, E., Lindanemonograph of an insecticide, p. 23–78. Freiburg: K. Schillinger 1972

    Google Scholar 

  • Jones, A. C., Fawcett, D. W.: Hypertrophy of the agranular endoplasmic reticulum in hamster liver induced by phenobarbital. J. Histochem. Cytochem. 14, 215–232 (1966)

    Google Scholar 

  • Kayser, D., Nowak, H., Sommer, S.: Zit. nach Herbst, M., Bodenstein, G.

  • Klupp, H., Kähling, J.: Pharmakclogische Wirkungen von 7-Chlor-1,3-dihydro-3-hydroxy-5-phenyl-2H-1,4-benzodiazepin-2-on. Arzneimittel-Forsch. (Drug Res.) 15, 359–365 (1965)

    Google Scholar 

  • Kolmodin-Hedman, B., Alexanderson, B., Sjokvist, F.: Effect of exposure to lindane on drug metabolism: decreased hexobarbital sleeping-times and increased antipyrine disappearance rate in rats. Toxicol. appl. Pharmacol. 20, 299–307 (1971)

    Google Scholar 

  • Koransky, W., Portig, J., Vohland, H. W., Klempau, I.: Aktivierung von Mikrosomenenzymen durch Hexachlorcyclohexan-Isomere. Ihr Einfluß auf die Scillirosidvergiftung der Ratte. Naunyn-Schmiedebergs Arch. exp. Path. Pharmak. 247, 61–70 (1964)

    Google Scholar 

  • Lindberg, L.-A.: Observations on the histochemically demonstrable liver glycogen phosphorylase activity and native glycogen under different nutritional conditions. Histochemie 33, 107–120 (1973)

    Google Scholar 

  • Mandel, H. G.: Pathways of drug biotransformation: Biochemical conjugations. In: La Du, B. N., Mandel, H. G., Way, E. L.: Fundamentals of drug metabolism and drug disposition, p. 160. Baltimore: The Williams and Wilkens Comp. 1971

    Google Scholar 

  • Ohnhaus, E. E., Thorgeirsson, S. S., Davies, D. S., Breckenridge, A.: Changes in liver blood flow during enzyme induction. Biochem. Pharmacol. 20, 2561–2570 (1971)

    Google Scholar 

  • Orrenius, S.: Further studies on the inductions of the drug-hydroxylating enzyme system of liver microsomes. J. Cell Biol. 26, 725–733 (1965)

    Google Scholar 

  • Ortega, P.: Light and electron microscopy of rat liver after feeding with DDT. Fed. Proc. 21, 306 (1962)

    Google Scholar 

  • Ortega, P.: Light and electron microscopy of Dichlorodiphenyltrichlorethan (DDT) poisoning in the rat liver. Lab. Invest. 15, 657–679 (1966)

    Google Scholar 

  • Pearse, A. G.: Histochemistry, 2nd Ed., p. 416. London: Churchill 1961

    Google Scholar 

  • Petrescu, St., Aizicovici, H., Balan, M., Ghelberg, S. A., Petrescu, Z., Leibovici, M.: Efectele administrarii prelungite a lindanului asupra metabolismului acidului ascorbic la sobolanul alb. Igiena (Buc.) 18, 541–548 (1969)

    Google Scholar 

  • Pfeiderer, G.: Glykogen: Bestimmung als D-Glukose mit Hexokinase, Pyruvatkinase und Laktatdehydrogenase. In: Bergmeyer, H. O.: Methoden der enzymatischen Analyse, S. 59ff. Weinheim/Bergstraße: Verlag Chemie 1962

    Google Scholar 

  • Pitlick, W. H.: Microsomal enzyme induction. Drug Intel. Clin. Pharm. 6, 55–62 (1972)

    Google Scholar 

  • Rapoport, S. M.: Medizinische Biochemie, 3. Aufl., S. 888. Berlin: VEB Verlag Volk und Gesundheit 1965

    Google Scholar 

  • Remmer, H.: Enzyme induction by drugs in animals. J. mond. Pharm. (La Haye) 3, 169–185 (1969)

    Google Scholar 

  • Remmer, H., Merker, H. J.: Enzyminduktion und Vermehrung von endoplasmatischem Reticulum in der Leberzelle während der Behandlung mit Phenobarbital (Luminal). Klin. Wschr. 41, 276–283 (1963)

    Google Scholar 

  • Remmer, H., Merker, H. J.: Effect of drugs on the formation of smooth endoplasmic reticulum and drug-metabolizing enzymes. Ann. N.Y. Acad. Aci. 123, 79–97 (1965)

    Google Scholar 

  • Reynolds, E. S.: The use of lead citrate at high pH as an electron-opaque stain in electron microscopy. J. Cell Biol. 17, 208–210 (1963)

    Google Scholar 

  • Romeis, B.: Mikroskopische Technik, 16. Aufl. München-Wien: Oldenbourg Verlag 1968

    Google Scholar 

  • Schwabe, U., Wendung, I.: Beschleunigung des Arzneimittelabbaus durch kleine Dosen von DDT und anderen Chlorkohlenwasserstoff-Insektiziden. Arzneimittel-Forsch. (Drug Res.) 17, 614–618 (1967)

    Google Scholar 

  • Sher, S. P.: Drug enzyme induction and drug interactions: literature tabulation. Toxicol. appl. Pharmacol. 18, 780–834 (1971)

    Google Scholar 

  • Shoshiashvili, B. V.: Influence of lindane on nucleic and energetic metabolism in the liver of rats. Gig. Primen., Toxicol. Pestits. Klin. Otravl. 9, 141–145 (1971); from Ref. Zh., Biol. Khim. 1972, Abstr. No. 6F2097

    Google Scholar 

  • Siebert, G.: Biochemie der Zellstrukturen. In: Büchner, F.: Stoffwechsel und Feinstruktur der Zelle I, Handbuch der Allgemeinen Pathologie II/5, S. 1–237. Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1968

    Google Scholar 

  • Sieper, H.: Residues and metabolism. In: Ulmann, E.: Lindane-monograph of an insecticide, p. 79–113. Freiburg: K. Schillinger 1972

    Google Scholar 

  • Spannhof, L.: Praxis der Histochemie. Jena: Fischer 1964

    Google Scholar 

  • Wachstein, M.: Cyto- and histochemistry of the liver. In: Rouillier, C. H.: The liver, Vol. I., p. 145. New York and London: Academic Press 1963

    Google Scholar 

  • Webb, T. E., Blobel, G., Potter, V. R., Morris, H. P.: Polyribosomes in rat tissues. II. The polyribosome distribution in the minimal deviation hepatomas. Cancer Res. 25, 1219–1224 (1965)

    Google Scholar 

  • Yakushko, V. E.: Activity of some enzymes of carbohydrate metabolism in blood during poisoning by organochlorine pesticides. Gig. Primen., Toxicol. Pestits. Klin. Otravl. 9, 145–150 (1971); from Ref. Zh., Biol. Khim., 1972, Abstr. No 6F2109

    Google Scholar 

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Auszugsweise als Vortrag gehalten anläßlich der 22. Tagung der Europäischen Arbeitsgemeinschaft für Veterinärpathologen am 12. Juni 1973 in Karlsruhe.

Für sorgfältige technische Mitarbeit bedanken wir uns bei Frau H. Rixner, Frau M. Bolender, Frau J. Lempik, Frl. E. Nieraad, Herrn Th. Biefel, Herrn P. Fischer und Herrn D. Wallenstein.

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Herbst, M., Guénard, J., Köllmer, H. et al. Zur Enzyminduktion in der Leber nach oraler Lindanapplikation. Arch. Toxicol. 32, 115–130 (1974). https://doi.org/10.1007/BF00316232

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