Abstract
The general and the renal toxicity of large doses of phenacetin, paracetamol, some antimitotic drugs and other constituents of analgesic mixtures was investigated in medium term toxicity tests in a large number of rats. Phenacetin and paracetamol depressed food intake and retarded growth. 800–1200 mg/kg · day paracetamol induced a larger mortality than 1500–3000 mg/kg · day phenacetin. Both analgesics and isophthalanilide, an antimitotic agent, induced hyperchromic anemia. Phenacetin induced methemoglobinemia more readily than paracetamol. Neither the analgesics, nor caffeine, sodium nitrite, isophthalanilide or mercaptopurine depressed GFR, maximal urinary concentration after dehydration plus vasopressin, urinary dilution after hypotonic expansion, or urinary acidification. Phenacetin, paracetamol and isophthalanilide depressed the fractional excretion of urea by the kidney. Very large doses of paracetamol slightly increased the proteinuria and the urinary excretion of tubular cells. Phenacetin and paracetamol induced degenerative histological alterations in cortical proximal and distal tubules, detected and quantitated under blind conditions. There were no inflammatory changes, nor any medullary or papillary lesions. The degenerative lesions could not be explained by the presence of methemoglobinemia or hemolysis. Isophthalanilide actually “improved” the histological appearance of the kidneys. The urinary excretion of tubular cells was not significantly correlated with the severity of the histological changes. It was concluded that neither phenacetin nor paracetamol exert major nephrotoxic effects in rats.
Zusammenfassung
Die allgemeine und renale Toxicität von großen Dosen von Phenacetin, Paracetamol und potentiell nephrotoxisehen Antimitotica, sowie anderen üblichen Bestandteilen von analgetischen Mischpräparaten wurde an Ratten in 30–60 Tage-Versuchen untersucht. Phenacetin und Paracetamol hemmten Futteraufnahme und Wachstum. 800–1200 mg/kg · Tag Paracetamol tötete mehr Tiere als 1500–3000 mg/kg · Tag Phenacetin. Die beiden Analgetica und das Antimitoticum Isophthalanilid riefen hyperchrome Anämie hervor. Phenacetin verursachte mehr Methämoglobinämie als Paracetamol. Weder dieser Analgetica, noch Coffein, noch Natriumnitrit, noch Isophthalanilid, noch Mercaptopurin verringerten das Glomerulusfiltrat, die maximale Harnkonzentrierungsfähigkeit nach Durst unter Vasopressin, die Harnverdünnuungsfähigkeit nach hypotonischen Infusionen oder die renale H+-Ionen-Sekretion. Phenacetin, Paracetamol und Isophthalanilid verringerten die fraktionelle renale Harnstoffausscheidung. Sehr große Dosen von Paracetamol steigerten leicht die Proteinurie und die Ausscheidung von Tubuluszellen im Harn. Phenacetin und Paracetamol verursachten degenerative Veränderungen im histologischen Bild der corticalen, proximalen und distalen Tubuli, die unter Blindbedingungen untersucht wurden. Es traten weder entzündliche Veränderungen, noch Schädigungen des Nierenmarks oder der Papille auf. Die corticalen degenerativen Veränderungen ließen sich nicht als Folge von Methämoglobinämie oder Hämolyse erklären. Isophthalanilid verursachte eine „Normalisierung” des histologischen Bilds der Nierenrinde über die Norm hinaus. Die Ausscheidung von Tubuluszellen im Harn war nicht signifikativ mit der Schwere der histologischen Veränderungen korreliert. Die Befunde führen zum Schluß, daß weder Phenacetin, noch Paracetamol bei der Ratte ausgeprägte nephrotoxische Wirkungen besitzt.
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References
Abel, J. A.: Analgesic nephropathy—a review of the literature, 1967–1970. Clin. Pharmacol. Ther. 12, 583–598 (1971).
Abrahams, C., Levin, N. W.: Experimentally induced analgesic nephropathy. Its pathogenesis. Med. Proc. 13, 506–514 (1967).
—, Rudenstein, A. H., Levin, N. W.: Phenacetin-induced papillary damage in experimental animals. Nature (Lond.) 200, 695–696 (1963).
—: Experimentally induced analgesic nephritis in rats. Arch. Path. 78, 222–230 (1964).
Addis, T., Marmorston, J., Goodman, H. C., Sellers, A. L., Smith, M.: Effect of adrenalectomy on spontaneous and induced proteinuria in the rat. Proc. Soc. exp. Biol. (N.Y.) 74, 43–46 (1950).
Angervall, L., Bengtsson, U.: Impairment of renal concentrating capacity in albino rats by phenacetin and acetylsalicylic acid. Acta pharmacol. (Kbh.) 26, 105–112 (1968).
—, Lehmann, L., Bengtsson, U.: The renal concentrating capacity in albino rats after long-term consumption of phenacetin, NAPA (N-acetyl-p-aminophenol) and acetylsalicylic acid. Acta med. scand. 175, 155–160 (1964).
—, Lincoln, K.: On action of NAPA (N-acetyl-p-aminophenol) on the induction of interstitial nephritis in rats. Acta path. microbiol. scand. 54, 283–295 (1962).
Baader, H., Girgis, S., Kiese, M., Menzel, H., Skrobot, L.: Der Einfluß des Lebensalters auf Umsetzungen von Phenacetin, p-Phenetidin, N-antyl-p-aminophenol und Anilin im Hunde. Naunyn-Schmiedebergs Arch. exp. Path. Pharmak. 241, 317–329 (1961).
Bacazs, T., Hatch, A., Zawidzka, Z. Grice, H. C.: Renal tests in toxicity studies in rats. Toxicol. appl. Pharmacol. 5, 661–674 (1963).
Baethke, R., Müller, B.: Untersuchungen zur embryotoxischen Wirkung von Phenacetin im chronischen Versuch an Ratten. Klin. Wschr. 43, 364–368 (1965).
Bodansky, O.: Methemoglobinemia and methemoglobin producing compounds. Pharmacol. Rev. 3, 144–196 (1951).
Bonjour, J. P.: Débit urinaire et filtration glomérulaire chez le rat normal et surrénalectomié. Helv. physiol. pharmacol. Acta 24, 24–44 (1966).
Boyd, E. M., Bereczky, G. M.: Liver necrosis from paracetamol. Brit. J. Pharmacol. 26, 606–614 (1966).
—, Sheppard, E. P.: Dose-response changes in organ weights and water contents following administration of toxic doses of paracetamol. Brit. J. Pharmacol. 27, 497–505 (1966).
Brodie, B. B., Axelrod, J.: The estimation of acetanilide and its metabolic products, aniline, NAPA and p-aminophenol (free and total conjugated) in biological fluids and tissues. J. Pharmacol. exp. Ther. 94, 22–28 (1948).
Brown, D. M., Hardy, T. L.: Short-term study of the effect of phenacetin, phenazone and amidopyrine on the rat kidney. Brit. J. Pharmacol. 32, 17–24 (1968).
Büch, H., Gerhards, W., Karachristianidis, G., Pfleger, K., Rummel, W.: Hemmung der durch Phenacetin und p-Phenetidin verursachten Methaemoglobin-Bildung durch Barbiturate. Biochem. Pharmacol. 16, 1575–1583 (1967).
—, Häuser, H., Pfleger, K., Rüdiger, L.: Über die Ausscheidung eines noch nicht beschriebenen Phenacetinmetaboliten beim Menschen und bei der Ratte. Naunyn-Schmiedebergs Arch. exp. Path. Pharmak. 253, 25 (1966).
—, Pfleger, K., Rummel, W., Ullrich, V., Hey, D., Staudinger, H. J.: Untersuchungen über den oxydativen Stoffwechsel des Phenacetins bei der Ratte. Biochem. Pharmacol. 16, 2247–2256 (1967 b).
Burns, J. J., Conney, A. H.: Biochemical studies with phenacetin and related compounds. Proc. Europ. Soc. Study Drug Tox. 6, 76–82 (1965).
Butler, H. E., Jr., Morgan, J. M., McSmythe, C.: Mercaptopurine and acquired tubular dysfunction in adult nephrosis. Arch. intern. Med. 116, 853–856 (1965).
Byrom, F. B., Wilson, C.: A plethysmographic method for measuring systolic blood pressure in the intact rat. J. Physiol. (Lond.) 93, 301–304 (1938).
Clausen, E.: Nephrotoxic effects of phenacetin and acetylsalicylic acid in animal experiments. Acta med. scand. 172, 419–425 (1962).
Clausen, E.: Histological changes in rabbit kidneys induced by phenacetin and acetylsalicylic acid. Lancet 1964 II, 123–124.
Conney, A. H., Sansur, M., Soroko, F., Kuster, R., Burns, J. J.: Enzyme induction and inhibition in studies on the pharmacological action of acetophenetidin. J. Pharmacol. exp. Ther. 151, 133–138 (1966).
Dawborn, J. K., Kincaid-Smith, P., McLaren, S.: The effect of aspirin and phenacetin on ascending infection in the rat kidney. Aust. Ann. Med. 13, 217–221 (1964).
Diézi, J., Roch-Ramel, F., Chométy, F., Michoud, P., Peters, G.: Influence de différents types de diurèse sur l'excrétion rénale de l'urée étudiée chez le rat, à l'aide de microponctions. Experientia (Basel) 25, 932–933 (1969).
Dubach, U. C., Levy, P. S., Minder, F.: Epidemiological study of analgesic intake and its relationship to urinary tract disorders in Switzerland. Helv. med. Acta 34, 297–312 (1968).
—, Raaflaub, J.: Neue Aspekte zur Frage der Nephrotoxizität von Phenacetin. Experientia (Basel) 25, 956–958 (1969).
Eisalo, E., Talanti, S.: Observation on the effect of phenacetin and N-acetyl-paminophenol on rat kidneys. Acta med. scand. 169, 655–660 (1961).
Evelyn, K. A., Malloy, H. T.: Microdetermination of oxyhemoglobin, methemoglobin and sulfhemoglobin in a single sample of blood. J. biol. Chem. 126, 655–662 (1938).
Fordham III, C. C., Huffines, W. D.: Further studies on phenacetin-induced disease in the rat. Clin. Res. 15, 49 (1967).
—, Welt, L. G.: Phenacetin-induced renal disease in rats. Ann. intern. Med. 62, 738–743 (1965).
Friederiszik, F. K., Toussaint, W.: Wirkungen von Phenazetin und NAPAP auf das Blutbild des Säuglings. Med. Klin. 61, 304–307 (1966).
Friedman, H. S., Miller, D., Young, N. F.: Gamma globulin in serum. In: Seligson, D., ed., Standard methods of clinical chemistry, vol. II, p. 40–48. New York: Academic Press 1958.
Gilman, A.: The enigma of analgesic nephrotoxicity. Amer. prof. Pharm. 1963, 36–40.
Goodman, H. C., Marmorston, J., Sellers, A. L., Smith III, S., Manders, J.: Endocrine influences on proteinuria in the rat: effect of hypophysectomy. Endocrinology 49, 490–496 (1951a).
—, Sellers, A. L., Smith III, S., Marmorston, J.: Endocrine influences on proteinuria in the rat. Proc. Soc. exp. Biol. (N.Y.) 77, 725–727 (1951b).
Guignard, J. P.: Mécanisme de la réabsorption rénale des bicarbonates chez le rat. Helv. physiol. pharmacol. Acta 24, 193–218 (1966).
Haley, T. J.: Is phenacetin the cause of “analgesic nephrotoxicity”? J. New Drugs 6, 193–202 (1966).
Jasinski, B.: Über zwei Fälle von toxischer hämolytischer Anämie nach Phenazetin (Saridon). Schweiz. med. Wschr. 78, 681–684 (1948).
—: Weitere Erkenntnisse zur Pathogenese der toxisch-hämolytischen Anämie nach Phenazetin (Saridon). Schweiz. med. Wschr. 80, 113–114 (1950).
—, Müller, D.: Zur Pathogenese der toxisch-hämolytischen Anämien nach chronischem Phenazetinabusus. Schweiz. med. Wschr. 80, 681–684 (1950).
Kass, E. H.: Phenacetin as a supposed cause of renal toxicity—a comment. Proc. Europ. Soc. Study Drug Tox. 6, 97–100 (1965).
Kincaid-Smith, P.: Pathogenesis of the renal lesion associated with the abuse of analgesics. Lancet 1967 I, 859–862.
Lassiter, W. E.: The renal excretion of urea. In: G. Peters, F. Roch-Ramel (eds.), Progress in nephrology, p. 13–25. Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1969.
Lester, D., Greenberg, L. A., Shukovsky, E.: Formation of methemoglobin: limited importance of methemoglobinemia in toxicity of certain aniline derivatives. J. Pharmacol. exp. Ther. 80, 78–80 (1944).
Lolli, G., Lester, D., Rubin, M.: Formation of methemoglobin; influence of total hemoglobin on formation of methemoglobin from acetanilide. J. Pharmacol. exp. Ther. 80, 74–77 (1944).
Marsh, J. C., Block, J. B., Bentzel, C. J., Powell, R. D., Jr.: Renal tubular reabsorption defects associated with isophtalanilide (NSC-53212). Cancer Chemother. Reports 36, 35–39 (1964).
Marti, H. R.: Die Anämie bei chronischem Phenacetinabusus. Schweiz. med. Wschr. 88, 1054–1056 (1958).
McLean, S., Murphy, B. P., Starmer, G. A., Thomas, J.: Methaemoglobin formation induced by aromatic amines and amides. J. Pharm. Pharmacol. 19, 146–154 (1967).
Miescher, P., Pletscher, A.: Zur Pathogenese der Anämie bei Patienten mit Abusus phenacetinhaltiger Analgetics. Schweiz. med. Wschr. 88, 1056–1060 (1958).
—, Studer, A.: Weitere tierexperimentelle Untersuchungen zur Frage der Pathogenese der interstitiellen Nephritis. Schweiz. med. Wschr. 91, 939–943 (1961).
Müller-Oerlinghausen, B., Baethke, R.: Untersuchungen zur Methaemoglobinbildung nach Phenazetingaben an Katzen verschiedenen Lebensalters. Naunyn-Schmiedebergs Arch. exp. Path. Pharmak. 253, 327–333 (1966).
Nanra, R. S., Kincaid-Smith, P.: Papillary necrosis in rats caused by aspirin and aspirin-containing mixtures. Brit. med. J. 1970 II, 559–561.
Nusynowitz, M. L., Forsham, P. H.: The antidiuretic action of acetaminophen. Amer. J. med. Sci. 252, 429–435 (1966 b).
—, Wegienka, L. C., Bower, B. F., Forsham, P. H.: Comparative inhibition of antidiuretic hormone by phenacetin and salicylate in the toad bladder. Clin. Res. 13, 312 (1965).
—: Effect on vasopressin action of analgesic drugs in vitro. Amer. J. med. Sci. 252, 424–428 (1966a).
Peters, G.: Renal function tests. Proc. Europ. Soc. Study Drug Tox. 5, 18–35 (1965).
—, Hedwall, P. R.: Aristolochic acid intoxication: a new type of impairment of urinary concentrating ability. Arch. int. Pharmacodyn. 145, 334–355 (1963).
Pletscher, A., Studer, A., Miescher, P.: Experimentelle Untersuchungen über Erythrocyten und Organveränderungen durch N-acetyl-p-aminophenol und Phenacetin. Schweiz. med. Wschr. 88, 1214–1216 (1958).
Prát, V., Koníčkova, L., Ritzerfeld, W., Losse, H.: The pathogenesis of experimental ascending E. coli pyelonephritis. In: Peters, G., Roch-Ramel, F. (eds.), Progress in nephrology, p. 97–100. Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1969.
Prescott, L. F.: The nephrotoxicity of analgesics. J. Pharm. Pharmacol. 18, 331–353 (1966).
Prescott, L. F. Brodie, D. E.: A simple differential stain for urinary sediment. Lancet 1964 II, 940–942.
Raaflaub, J., Dubach, U. C.: Dose-dependent change in the pattern of phenacetin metabolism in man and its possible significance in analgesic nephropathy. Klin. Wschr. 47, 1286–1287 (1969).
Rauws, A. G.: De invloed van chronische toediening van fenacetine en paracetamol op het concentratievermogen van de rattenniere. Utrecht: Communication of the Rijks Instituut voor de Volksgezondheit 1967.
Renault, H., Rohrbach, P., Dugniolle, J.: Propriétés pharmacodynamiques du N-acétyl-para-aminophénol, métabolite de la phénacétique et de l'acétamide. Thérapie 11, 300–307 (1956).
Roch-Ramel, F., Diezi, J., Chomety, F., Michoud, P., Peters, G.: Urea concentrations in tubular fluid and in renal tissue of rats overloaded with urea or with saline solutions, p. 333–341. In: Schmidt-Nielsen, B. (ed.), Internat. Colloquy on Urea and the Kidney. Amsterdam: Excerpta Medica Foundation 1970.
—, Peters, G.: Intrarenal urea and electrolyte concentrations as influenced by water diuresis and by hydrochlorothiazide. Europ. J. Pharmacol. 1, 124–139 (1967).
Schaub, F., Bühlmann, A., Maier, C.: Nebenerscheinungen und Folgen des chronischen Phenacetinabusus. Schweiz. med. Wschr. 83, 626–629 (1953).
Schmidt-Nielsen, B.: Comparative physiology of urea excretion. In: Peters, G., Roch-Ramel, F. (eds.), Progress in nephrology, p. 1–12. Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1969.
Schnitzer, B., Smith, E. B.: Effect of the metabolites of phenacetin on the rat. Arch. Path. 81, 264–267 (1966).
—, Golden, A.: The effects of phenacetin and its contaminant on the kidney of the rat. Amer. J. Path. 6, 917–927 (1965).
Schreiner, G. E.: The nephrotoxicity of analgesic abuse. Ann. intern. Med. 57, 1047–1052 (1962).
Schumacher, P.: Akute Phenazetinvergiftung beim jungen Säugling. Münch. med. Wschr. 101, 1083–1084 (1959).
Shelley, H. H.: Phenacetin through the looking glass. Clin. Pharmacol. Ther. 8, 427–471 (1967).
Sørensen, A. W. S.: Is the relation between analgesics and renal diseases coincidental and not causal? Nephron 3, 366–376 (1966).
Spühler, O.: Probleme der interstitiellen Nephritis. Schweiz. med. Wschr. 83, 145–148 (1953).
—, Zollinger, H. U.: Die chronisch-interstitielle Nephritis. Z. klin. Med. 151, 1–50 (1953).
Studer, A.: In: Progress in pyelonephritis, p. 307–311. Philadelphia: F. A. Davis Co. 1965.
—, Schärer, K.: Langfristige Phenacetinbelastung am Hund mit Berücksichtigung der Leber- und Nierenpigmentierung. Schweiz. med. Wschr. 95, 933–941 (1965).
—, Zbinden, G., Scharer, K., Fust, B.: Tierexperimentelle Untersuchungen zur Frage der interstitiellen Nephritis bei Mißbrauch phenacetinhaltiger Schmerzmittel. Bull. schweiz. Akad. med. Wiss. 14, 154–165 (1958).
Tapp, E., Lowe, B.: Tetracycline toxicity in haemoglobinuria. Brit. med. J. 1966 I, 143–144.
Uehleke, H.: N-Hydroxylierung von p-Phenetidin in vivo und durch isolierte Mikrosomen aus Lebern und Nieren: Stimulierung durch Phenobarbital-Vorbehandlung. Naunyn-Schmiedebergs Arch. Pharmak. 264, 434–461 (1969).
Watson, J. I., Dixon, F. J.: Experimental glomerulonephritis IX: Factors influencing the development of “adjuvant nephritis” in rats. Proc. Soc. exp. Biol. (N.Y.) 121, 212–223 (1966).
Welch, R. M., Conney, A. H., Burns, J. J.: The metabolism of acetophenetidin and N-acetyl-p-aminophenol in the cat. Biochem. Pharmacol. 15, 521–531 (1966).
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Peters, G., Baechtold-Fowler, N., Bonjour, J.P. et al. General and renal toxicity of phenacetin, paracetamol and some anti-mitotic agents in the rat. Arch. Toxikol. 28, 225–269 (1972). https://doi.org/10.1007/BF00330059
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DOI: https://doi.org/10.1007/BF00330059
Key words
- Toxicity of Caffeine
- Toxicity of Nitrite
- Toxicity of Isophthalanilide
- Toxicity of Mercaptopurine
- Growth Rate of Rats
- Methemoglobinemia in Rats
- Hemolytic Anemia in Rats
- Stained Urinary Cells
- Renal Functions in Rats
- Red Blood Cell Counts in Rats
- White Blood Cell Counts in Rats
- Urinary Dilution
- Clearance of Free Water
- Osmolar Clearance
- Maximal Urinary Osmolarity
- Proteinuria in Rats
- Hemolysis Induced by i.v. Water
Schlüsselwörter
- Coffein: Toxicität
- Caffeinum: Toxicität
- Nitrite: Toxicität
- Isophthalanilid: Toxicität
- Mercaptopurin: Toxicität
- Wachstumsgeschwindigkeit von Ratten
- Methämoglobinämie bei Ratten
- Hämolytische Anämie bei Ratten
- Gefärbte Harnsedimente
- Nierenfunktionen der Ratte
- Erythrocyten: Zahl bei der Ratte
- Leukocyten: Zahl bei der Ratte
- Harnverdünnungsmechanismus
- Clearance des freien Wassers
- Osmotische Clearance
- Maximale Harnosmolarität
- Proteinurie bei der Ratte
- Hämolyse durch i.v. Wasserinjektion bei der Ratte