2) Flüssigkeiten.

Ueber die Reizwirkungen von flüssigen Substanzen liegen systematische

Untersuchungen von Stahl und Pfeffer vor.

Stahl (IV. 35) hat als Untersuchungsobject auch hier wieder die

+Lohblüthe+ benutzt. Auf diese kann schon einfaches Wasser als

Reiz wirken, eine Erscheinung, die Stahl als +positiven+ und

+negativen Hydrotropismus+ beschrieben hat. Ein gleichmässig

auf einen Streifen feuchten Filtrirpapiers ausgebreitetes Plasmodium

zieht sich stets, wenn das Papier auszutrocknen beginnt, nach den

Stellen zurück, welche noch am feuchtesten geblieben sind. Wenn man

während des Austrocknens über das Papier senkrecht einen mit Gelatine

bestrichenen Objectträger in 2 mm Abstand anbringt, so erheben sich

an dieser Stelle, durch den von der Gelatine ausgehenden Wasserdampf

angezogen, einzelne Aeste vom Plasmodiumnetz senkrecht in die Höhe,

bis sie die Gelatine erreichen und sich auf ihr ausbreiten; nach

wenigen Stunden kann so das ganze Plasmodium auf die feuchtere

Unterlage übergewandert sein. Zur Zeit, wo sich die Myxomyceten

zur Fruchtbildung anschicken, tritt an Stelle des positiven der

negative Hydrotropismus. Die Plasmodien suchen jetzt im Gegentheil

die trockensten Stellen ihrer Umgebung auf und weichen vor feuchten

Gelatinestückchen und angefeuchtetem Filtrirpapier, das man in ihre

Nähe bringt, zurück.

Die Erscheinungen des Hydrotropismus finden leicht ihre

Erklärung darin, dass das Protoplasma ein gewisses Quantum von

Imbibitionswasser enthält, welches in gewissen Graden schwanken und

auch während der Entwicklung des Zellkörpers zu- und abnehmen kann.

Je reichlicher vom Imbibitionswasser das Protoplasma durchtränkt

ist, um so lebhaftere Bewegungen wird es im Allgemeinen zeigen.

Während der vegetativen Periode hat das Plasmodium von Aethalium die

Neigung, seinen Wassergehalt zu erhöhen und wird sich daher nach der

Wasserquelle zu bewegen; beim Eintritt in die Fortpflanzungsperiode

dagegen flieht es die Feuchtigkeit, weil bei der Sporenbildung der

Wassergehalt des Protoplasmas vermindert wird.

Manche chemische Substanzen wirken anziehend, andere abstossend auf

Plasmodien ein. Wenn man ein auf feuchtem Substrat ausgebreitetes

Netz von Aethalium mit einer Filtrirpapierkugel in Berührung

bringt, die von einem Lohaufguss durchtränkt ist, so kriechen

alsbald einzelne Plasmastränge nach der Nahrungsquelle hin; schon

nach wenigen Stunden sind alle Zwischenräume der Papierkugel vom

Schleimpilz durchsetzt.

Um den negativen Chemotropismus zu studiren, bringe man an den

Rand eines auf feuchtem Filtrirpapier ausgebreiteten Schleimpilzes

einen Kochsalzkrystall oder Salpeter oder einen Tropfen Glycerin.

Man wird dann sehen, wie sich unter dem Reiz der im Filtrirpapier

sich ausbreitenden, concentrirten Salz- oder Glycerinlösung

das Protoplasma von der Reizquelle in immer grösserem Umkreise

zurückzieht.

So besitzen die leicht zerstörbaren, nackten Plasmodien die

wunderbare Fähigkeit, auf der einen Seite schädlichen Substanzen

aus dem Wege zu gehen, auf der anderen Seite ihr Substrat nach

allen Richtungen zu durchsuchen und die ihnen zusagenden Stoffe

aufzunehmen. „Trifft nämlich irgend einer der zahlreichen Zweige

eines Plasmodiums zufällig auf einen an Nährstoffen reichen Boden, so

erfolgt sofort ein Zufluss des Plasmas nach der begünstigten Stelle.“

In bahnbrechenden Untersuchungen hat Pfeffer (IV. 26) den

+Chemotropismus kleiner, freibeweglicher Zellen, wie Samenfäden,

Bakterien, Flagellaten, Infusorien+ genauer erforscht und dabei

ein sehr einfaches und sinnreiches Verfahren eingeschlagen.

Pfeffer nimmt feine Glascapillaren, die 4–12 mm lang, an einem Ende

zugeschmolzen sind und an dem andern Ende eine Mündung von 0,03–0,15

mm im Lichten je nach der Grösse der zu untersuchenden Organismen

besitzen. Dieselben werden etwa ein Drittel oder zur Hälfte mit

dem Reizmittel gefüllt, während der nach dem zugeschmolzenen Ende

befindliche Raum noch Luft enthält.

Um die Gebrauchsweise zu erläutern, diene +Aepfelsäure+, in

welcher Pfeffer ein Reizmittel entdeckt hat, das die Samenfäden

der Farne in hohem Grade anlockt und das wahrscheinlich zu diesem

Zwecke auch in der Natur von den Archegonien ausgeschieden wird.

Eine Capillare, die mit 0,01% Aepfelsäure gefüllt ist, wird nach

sorgfältiger Reinigung ihrer Oberfläche in einen Tropfen Wasser,

in dem sich viele Samenfäden der Farne befinden, vorsichtig

hineingeschoben. Bei 100- bis 200facher Vergrösserung wird man dann

sehen, wie sofort einzelne Samenfäden nach der Oeffnung der Capillare

zusteuern, von welcher die Aepfelsäure in das Wasser zu diffundiren

beginnt. Sie dringen alsbald in die Capillare selbst ein; ihre Zahl

nimmt rasch zu und ist in 5–10 Minuten auf viele Hunderte gestiegen.

Nach einiger Zeit sind fast sämmtliche Samenfäden mit Ausnahme

weniger Exemplare in das Glasröhrchen hineingeschlüpft.

Wenn man in der angegebenen Weise eine +Prüfung mit verschiedenen

Concentrationsgraden der Aepfelsäure vornimmt, so ergiebt sich ein

ähnliches Gesetz wie bei der Einwirkung verschiedener Wärmegrade auf

die Protoplasmaströmung. Von einem gewissen Minimalwerth an, der bei

0,001% liegt, und den man als Schwellenwerth bezeichnen kann, wächst

die anziehende Wirkung mit zunehmender Concentration der Lösung bis

zu einem bestimmten Punkt, dem Optimum oder Maximum des Reizerfolges;

bei weiterer Zunahme der Concentration nimmt erst die Anziehung

ab, und hier endlich tritt ein Moment ein, wo der positive in den

negativen Chemotropismus umschlägt.+

Die stark concentrirte Lösung wirkt geradezu entgegengesetzt und

stösst die Samenfäden von sich ab. Wie gering die Menge Aepfelsäure

ist, durch welche schon ein Reizerfolg erzielt werden kann, wird man

am besten daraus ersehen, dass in einem Röhrchen mit einer 0,001%

Lösung sich nur 0,0000000284 mg oder der 35millionste Theil eines

Milligramm Aepfelsäure befindet.

Wie schon oben hervorgehoben wurde, muss der chemische Reiz, um eine

bestimmte Bewegungsrichtung bei einzelligen Organismen hervorzurufen,

nur einseitig oder wenigstens von einer Seite intensiver einwirken.

Das ist nun auch in den mitgetheilten Experimenten der Fall; denn

indem aus der Capillarmündung die Aepfelsäure in die Umgebung

diffundirt, gerathen die Samenfäden, wenn sie zur Capillaröffnung

und wenn sie dann weiter durch dieselbe in der Röhre vordringen, in

Lösungen von allmählich steigender Concentration. Durch die Diffusion

wird eine ungleiche Vertheilung des Reizmittels um den Körper der

Samenfäden hergestellt; „+erst durch Concentrationsunterschiede

wirkt die Aepfelsäure als ein die Bewegungsrichtung bestimmender

Reiz+.“

In einer homogenen Lösung bleiben die Samenfäden, wie nicht anders

zu erwarten ist, gleichmässig vertheilt, doch wird auf dieselben

auch unter diesen Verhältnissen eine specifische Reizwirkung

ausgeübt, die aber nur auf indirectem Wege und zwar daran zu

erkennen ist, dass gewissermaassen +die Stimmung der Zellen gegen

Aepfelsäure+ eine Aenderung erfahren hat. Pfeffer konnte hier

ähnliche Beziehungen nachweisen, wie sie für die Sinneswahrnehmungen

des Menschen durch das +Weber-Fechner’sche Gesetz+ festgestellt

sind. „Während der Reiz in geometrischer Progression zunimmt, wächst

die Empfindung oder die Reaction in arithmetischer Progression.“

Das in vieler Beziehung sehr wichtige Verhältniss soll wieder an dem

Verhalten der Samenfäden gegen Aepfelsäure veranschaulicht werden.

Wenn der Experimentator zu der Flüssigkeit, in welcher sich die

Samenfäden der Farne befinden, etwas Aepfelsäure hinzufügt und

gleichmässig vertheilt, so dass eine 0,0005%ige Lösung entsteht, so

wirkt eine 0,001%ige Aepfelsäure in einer Capillarröhre, die zum

Einfangen dienen soll, nicht mehr anlockend, wie es der Fall war

zur Zeit, als die Samenfäden in reinem Wasser waren. Vielmehr muss

jetzt die Capillarflüssigkeit zur Erreichung des Schwellenwerthes

0,015% und bei einem Gehalt des Wassers von 0,05% Aepfelsäure 1,5%

von diesem Reizmittel enthalten; oder allgemeiner ausgedrückt: +die

Lösung in der Capillare muss 30mal so viel Aepfelsäure enthalten als

die Aussenflüssigkeit, aus welcher die Samenfäden eingefangen werden

sollen. Die Reizempfänglichkeit oder Reizstimmung der Samenfäden

verändert sich also, wenn sie in einem Medium verweilen, das schon

eine bestimmte Menge der Substanz enthält, die als Reizmittel dienen

soll.+ Man kann sie so auf künstlichem Wege auf der einen Seite

unempfänglich machen gegen schwache Lösungen von Aepfelsäure, die

unter anderen Bedingungen als gutes Reizmittel wirken, auf der

anderen Seite können sie reizempfänglich gemacht werden gegen stärker

concentrirte Aepfelsäurelösungen, welche in reinem Wasser befindliche

Samenfäden abstossen.

Wie gegen Licht, verhalten sich die einzelnen Zellkörper auch gegen

chemische Stoffe sehr verschieden. Aepfelsäure, welche die Samenfäden

von Farnen kräftig anlockt, erweist sich für +Samenfäden der

Laubmoose+ völlig wirkungslos. Für diese ist wieder Rohrzucker von

0,1% ein Reizmittel. Samenfäden endlich von Lebermoosen, Characeen

reagiren auf keinen von diesen Stoffen.

Eine 1%ige Lösung von Fleischextract oder von Asparagin hat eine

kräftig anziehende Wirkung auf Bacterium termo und Spirillum undula

und manche andere einzellige Organismen. Schon nach 2 bis 5 Minuten

hat sich ein förmlicher Pfropf von Bakterien an der Mündung eines

Capillarröhrchens angesammelt, das in einen bakterienhaltigen

Wassertropfen geschoben wird.

Wegen des ungleichen Verhaltens der Zellkörper gegen chemische

Reize lässt sich die von Pfeffer ausgebildete und verschiedenartig

zu modificirende Methode nicht nur zum Einfangen entsprechend

empfindlicher Organismen, sondern auch zur Trennung einzelner

Arten in Gemischen verwenden, ähnlich wie der Galvanotropismus

und Heliotropismus. Mit Lockmitteln versehene Glasröhrchen lassen

sich in Flüssigkeiten getaucht als +Bakterienfalle+ und

+Infusorienfalle+ benutzen.

Ferner ergiebt sich aus den mitgetheilten Experimenten, dass chemisch

besonders empfindliche Organismen gewissermaassen als Reagentien

benutzt werden können, um die Gegenwart von Stoffen, die als Reiz

wirken, nachzuweisen. So sind nach Engelmann (IV. 7) gewisse

Spaltpilze ein ausgezeichnetes Reagens für Sauerstoff, indem schon

der trillionste Theil eines Milligramms genügt, um sie anzulocken.

Nicht alle Stoffe, die anlockend wirken, haben einen Nährwerth für

die Organismen oder sind ihnen unschädlich; manche führen sogar

alsbald zur Vernichtung der angelockten Organismen, wie salicylsaures

Natron, salpetersaures Strychnin oder Morphium. Indessen haben die

meisten Stoffe, die schädlich auf den Protoplasmakörper einwirken,

auch eine abstossende Wirkung auf denselben, so die meisten sauren

und alkalischen Lösungen. Citronensäure und Natriumcarbonat wirken

schon in 0,2% Concentration deutlich abstossend.

Im Allgemeinen und unter der obigen Einschränkung lässt sich

daher immerhin sagen, dass durch den positiven Chemotropismus die

Organismen in den Stand gesetzt werden, ihnen zusagende Stoffe

aufzusuchen, während sie in Folge des negativen Chemotropismus

schädlichen Stoffen ausweichen.

+Die Erscheinungen des Chemotropismus sind von grosser Bedeutung

auch für das Verständniss vieler Vorgänge im Körper der Wirbelthiere

und des Menschen.+ Auch hier giebt es Zellen, welche auf chemische

Reize durch bestimmt gerichtete Bewegungen und Ortsveränderung

reagiren. Es sind dies die weissen Blutkörperchen und die Lymphzellen

(die Leukocyten oder Wanderzellen).

+Die chemische Reizbarkeit der Leukocyten+ ist durch Versuche

von Leber (IV. 17a und b), Massart und Bordet (IV. 20, 21),

Steinhaus (IV. 36), Gabritschevsky (IV. 10) und Buchner (IV. 2)

festgestellt worden. Wenn man nach dem Verfahren von Pfeffer feine

Capillarröhrchen mit einer kleinen Menge „entzündungserregender

Substanz“ füllt und in die vordere Augenkammer oder in den Lymphsack

des Frosches einführt, so füllen sich dieselben in kurzer Zeit mit

einer beträchtlichen Menge von Lymphkörperchen, während Röhrchen

mit destillirtem Wasser nicht die gleiche Wirkung äussern. In das

Unterhautbindegewebe gebracht, rufen die Röhrchen Auswanderung der

Leukocyten (Diapedesis) aus den nächst angrenzenden Capillargefässen

und unter Umständen Eiterbildung hervor.

Unter den entzündungserregenden Substanzen stehen in erster Reihe

obenan viele Mikroorganismen und ihre Stoffwechselproducte. So

erwies sich bei den Versuchen von Leber namentlich ein Extract von

Staphylococcus pyogenes sehr wirksam. +Dadurch greift die Lehre

vom Chemotropismus in die Lehre der durch pathogene Mikroorganismen

erzeugten Krankheiten bedeutungsvoll ein.+ Erst durch genaue

Kenntniss des ersteren werden viele wechselvolle Erscheinungen,

welche uns das Studium der Infectionskrankheiten darbietet,

verständlich gemacht.

Es kann nun wohl von vornherein keinem Zweifel unterliegen, dass

wenn die Leukocyten überhaupt durch chemische, von Mikroorganismen

erzeugten Substanzen in einen Reizzustand versetzt werden können,

dies nach ähnlichen Gesetzen wird geschehen müssen, wie sie für die

Zelle im Allgemeinen haben festgestellt werden können. Positiver und

negativer Chemotropismus, Reizschwelle, Veränderung der Reizschwelle

durch gleichmässige Vertheilung des Reizmittels, Reiznachwirkung

werden auch auf diesem Gebiete in Betracht kommen.

+So gestaltet sich denn die Beziehung der Leukocyten zu den als

Reiz wirkenden Substanzen zu einem complicirten Process, der je nach

den vorliegenden Bedingungen sehr verschieden ausfallen kann. Denn

die von den Mikroorganismen ausgeschiedenen Stoffwechselproducte

werden je nach ihrer Natur und je nach ihrer Concentration bald

eine anziehende, bald eine abstossende Reizwirkung ausüben müssen.

Ausserdem aber wird die Einwirkung sich noch verändern, wenn die

Stoffwechselproducte der Mikroorganismen sich nicht nur am Ort ihrer

Entstehung in den erkrankten Gewebspartieen vorfinden und von da

aus die Leukocyten reizen, sondern auch noch im Blutstrom selbst in

gleichmässiger Vertheilung enthalten sind. Dann werden, wie es bei

dem Beispiel mit den Samenfäden und der Aepfelsäure der Fall war+

(Seite 97, 98), +die im Blut gleichmässig vertheilten bakteriellen

Stoffwechselproducte die Reactionsweise der Leukocyten gegen die am

Orte der Erkrankung angehäuften Stoffwechselproducte modificiren.+

Hierbei muss das relative Verhältniss der hier und dort vorhandenen,

wirksamen Substanz den Ausschlag geben.

Die zahlreichen Möglichkeiten lassen sich unter zwei Hauptfälle

gruppiren.

Erster Fall. Im Blut und in den erkrankten Gewebspartieen sind

die Stoffwechselproducte in gleicher oder nahezu gleicher Menge

vorhanden. Da es hier zu keiner Reizschwelle kommt, können die

Leukocyten selbstverständlicher Weise nicht mehr nach dem Orte der

Erkrankung auswandern.

Zweiter Fall. Die an beiden Orten angehäufte Substanz ist von

ungleicher Concentration, und zwar stehen beide Concentrationen in

einem solchen Verhältniss zu einander, dass sich daraus eine für die

Leukocyten wirksame Reizschwelle ergibt. Hier können 2 Unterfälle

eintreten. Entweder befindet sich die höhere Concentration am

Erkrankungsherd oder in den Blutgefässen. Nur im ersteren Fall werden

sich die Leukocyten am Erkrankungsherd ansammeln.

Durch Berücksichtigung dieser Verhältnisse scheinen sich mir

viele interessante Erscheinungen erklären zu lassen, welche durch

französische Forscher, Roger, Charrin, Bouchard (IV. 1 b) etc. bei

ihren verschiedenartigen Experimenten mit den Stoffwechselproducten

des Bacillus pyocyaneus, des Milzbrandbacillus etc. und durch Koch

bei seiner Tuberculintherapie beobachtet worden sind. Ich habe

einen solchen Erklärungsversuch unternommen in einer kleinen,

gemeinverständlichen Schrift: „Ueber die physiologische Grundlage

der Tuberculinwirkung, eine Theorie der Wirkungsweise bacillärer

Stoffwechselproducte“ (IV. 13) und verweise ich hiermit auf dieselbe

betreffs der einzelnen zu erklärenden Krankheitserscheinungen und

physiologischen Experimente.

Literatur. IV.

1a) =Claude Bernard.= _Leçons sur les phénomènes de la vie

commune aux animaux et aux végétaux._

1b) =Bouchard.= _Théorie de l’infection. Verhandl. des X.

intern. med. Congresses zu Berlin. Bd. I. 1891._

2) =Buchner.= _Die chemische Reizbarkeit der Leukocyten und

deren Beziehung zur Entzündung und Eiterung. Berliner klinische

Wochenschrift. 1890._

3) =Brücke.= _Untersuchungen über den Farbenwechsel des

afrikan. Chamaeleons. Denkschr. d. math. naturw. Classe der Akad. d.

Wissensch. Bd. IV. 1854._

Die Zelle und die Gewebe (Vol. 1/2) · 第 107 / 170 题