This work has been digitalized and published in 2013 by Verlag Zeitschrift für Naturforschung in cooperation with the Max Planck Society for the Advancement of Science under a Creative Commons Attribution4.0 International License.

Dieses Werk wurde im Jahr 2013 vom Verlag Zeitschrift für Naturforschungin Zusammenarbeit mit der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung derWissenschaften e.V. digitalisiert und unter folgender Lizenz veröffentlicht:Creative Commons Namensnennung 4.0 Lizenz.

Studien mit radioaktivem Arsen an lebenden und toten Zähnen V o n H . G Ö T T E , A . J . H A T T E M E R u n d M . FRIMMER

Aus dem Max-Planck-Institut für Chemie und der Klinik für Zahn-, Mund- und Kieferkrank-heiten der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz

(Z. Naturforschg. 6 b, 274—276 [1951]; eingegangen am 16. April 1951)

Autoradiographien von mit 7 6As,03 behandelten Zähnen zeigen, daß beträchtliche Mengen Arsen in das Dentin einwandern. Vergleichende Messungen ergeben, daß sich in der während der Arseneinwanderung devitalisierten Pulpa nur etwa 1% des in das Dentin eingedrungenen Arsentrioxyds findet. Die Einwanderung erfolgt durch Diffusion und ist nicht an die Blut- oder Lymphzirkulation gebunden. Das nach Entfernung der Pulpa im Zahn verbleibende Arsen ist möglicherweise die Ursache für Spätschäden am devitalisierten Zahn.

Eines der wichtigsten Probleme in der Zahnheil-kunde ist das der Devitalisierung der Pulpa. Jedoch

darf bei diesem klinischen Eingriff lediglich die Wurzelkanalpulpa abgeätzt werden. Periodontal-gewebe, Wurzelzement oder der nach Exstirpation der Pulpa verbleibende Pulparest müssen hingegen intakt bleiben, da andernfalls die gesetzte Wunde weder bindegewebig noch knöchern verheilen kann. Seit 1834 verwendet man auf Anregung des eng-lischen Arztes S p o o n e r arsenige Säure oder Arsenik als Devitalisierungsmittel. Trotz mannigfaltiger Ver-suche, andere Präparate an seine Stelle zu setzen, hat sich das Arsen in der Praxis des Zahnarztes bis heute behauptet. Nun haben aber führende Wissenschaft-ler der Zahnheilkunde, wie E u l e r , F i s c h e r , B. und M. H e r r m a n n und W o l f , darauf hin-gewiesen, daß sich die Tiefenwirkung des Arsens auf die Wurzelkanalpulpa nicht begrenzen läßt. Sie gehen dabei von dem Gedanken aus, daß nach der Behand-lung Arsen im Zahn verbleibt und somit an der Wurzelspitze eine Resistenzverminderung durch den Dauerreiz dieses Giftes hervorgerufen werden kann, die dann ihrerseits wieder die Ansiedlung von Bak-terien begünstigt. Diese Auffassung steht im Gegen-satz zu der in der Zahnmedizin vorherrschenden, die annimmt, daß nach Entfernung der Arseneinlage und des getöteten Nerven das Gift quantitativ besei-tigt sei.

In einer gemeinsamen Arbeit zwischen dem Max-Planck-Institut für Chemie und der Universitäts-Zahnklinik in Mainz ist nun mit Hilfe radioaktiver Isotope die Frage entschieden worden, ob tatsächlich beträchtliche Mengen des Arsens in den Zahn einwan-dern und dort also nach Abschluß der Behandlung verbleiben. Verwendet wurde das 76Arsen mit einer

Halbwertzeit von 28,5 Stdn. und einer /?-Maximal-energie von 3,14 MeV. Die nötigen Aktivitäten ließen sich aus 5 kg gelöster Kakodylsäure gewinnen, die mit dLi-Neutronen eines 1,5 Millionen - Kaskaden-generators bestrahlt wurden. Nach Anreicherung durch das von S t a r k e 1 angegebene Verfahren konnten Präparate von etwa 0,1 MC/mg Arsenik gewonnen werden.

Die im folgenden beschriebene Untersuchung be-schränkt sich darauf, lediglich das Verhalten des drei-wertigen Arsens zu studieren. Dies einmal weil der Zahnarzt stets Präparate dieser Wertigkeitsstufe ein-legt, und zum anderen um einwandfreie chemische Verhältnisse zu haben, da sich dreiwertiges und fünf-wertiges Arsen unterschiedlich im Zahn verhalten können. Das Ziel der Arbeit war also, festzustellen, ob und in welchen Teilen des Zahns sich dreiwertiges Arsen ablagert.

Die Versuche wurden an lebenden Hunde- und toten Menschenzähnen ausgeführt. Alle Tieropera-tionen fanden in Pernocton-Narkose statt. Die aktiven Arsenpräparate, etwa 2—3 mg, wurden in wäßriger Lösung in Wattebäuschchen aufgesaugt und diese in die Trepanationsöffnungen eingelegt. Nach Verschluß der Kavitäten mit doublierter Füllung aus Phosphat-und Silico-Phosphatzement lagen die Präparate 2 bzw. 4 Tage. Dann wurden die pulpatoten Zähne extra-hiert, die Einlagen ebenso wie der Nerv entfernt und die Kavitäten mit einem nassen Wattebäuschchen aus-gerieben, bis keine nennenswerte Aktivität mehr zu entfernen war. Die so behandelten Zähne ließen sich unter besonderen Vorsichtsmaßregeln längsspalten und konnten dann mit Schmirgel plangeschliffen wer-den. Die Zahnschliffe wurden mit Wasser gewaschen,

1 K. S t a r k e , Naturwiss. 28, 631 [1940].

bis das Waschwasser ebenfalls keine Aktivität mehr zeigte. Dann wurden sie auf Photoplatten gelegt und Autoradiographien von ihnen angefertigt.

B i l d 1 * zeigt den Vergleich der Verhältnisse beim alten und jungen Tier. Einwirkungsdauer 2 Tage im lebenden Zahn. Beim Zahn des jungen Tieres ist das Arsen wesentlich weiter wurzelwärts diffundiert als beim Zahn des alten.

B i l d 2. Vergleich der Verhältnisse bei älteren Tie-ren bei verschiedener Einwirkungsdauer von 2 bzw. 4 Tagen im lebenden Zahn. Es wird deutlich, daß bei längerer Einwirkungsdauer das Arsen wurzelwärts weiterdiffundiert.

B i 1 d 3. Verteilung des Arsens in einem unmittelbar nach dem Einlegen extrahierten Zahn, der 2 Tage lang bei 37° im Brutschrank aufbewahrt wurde. Es zeigt sich, daß das Arsen auch im toten Zahn dif-fundiert.

B i l d 4. Verteilung des Arsens in einem Menschen-zahn 8 Tage nach der Extraktion bei zweitägiger Ein-wirkung des Präparats bei Zimmertemperatur. Die Diffusionsverhältnisse im menschlichen Zahn ergeben sich ähnlich wie die im Hundezahn. Selbst bei Zim-mertemperatur dringt das Arsen im toten Zahn weiter vor.

Aus den letzten beiden Versuchen läßt sich folgern, daß das Arsen in erster Linie durch Diffusion in den Zahn einwandert und nicht durch das Blut und den Lymphstrom transportiert wird.

Eine chemische Untersuchung ergab, daß das mar-kierte Arsen im Zahnbein erwartungsgemäß nicht in den fünfwertigen Zustand übergeführt wird, sondern als dreiwertiges Arsen im Zahn vorliegt. Zu diesem Zweck wurden die das aktive Arsen enthaltenden Zähne pulverisiert und in 0,3-proz. kalter Salzsäure aufgelöst. Nach Zugabe von inaktivem drei- und fünf-wertigem Arsen zu dieser Lösung ließen sich die bei-den Oxydationsstufen durch Fällung mit Schwefel-wasserstoff bis auf 3 % voneinander trennen. In 3-proz. Salzsäure fällt in der Kälte nur das dreiwertige Arsen als Arsentrisulfid und läßt sich abfiltrieren. Aus dem Filtrat scheidet sich in der Hitze nach Reduktion durch den Schwefelwasserstoff das in Lösung geblie-bene fünfwertige Arsen ebenfalls als Arsentrisulfid ab. Es zeigte sich, daß unter den angegebenen Ver-suchsbedingüngen die gesamte Aktivität beim drei-wertigen Arsen zu finden war.

Die Versuchsergebnisse zeigen deutlich, daß nach Entfernen der Einlage und Exstirpation der Pulpa beträchtliche Mengen Arsen in den Zähnen zurück-

* Abb. 1—4, s. Tafel S. 260b.

bleiben und in Form von dreiwertigem Arsen durch das Zahnbein wandern. Es wäre sicher interessant zu prüfen, wie sich fünfwertiges Arsen unter gleichen Bedingungen verhält, da ja in der Praxis häufig Wasserstoffperoxyd zur Reinigung und Desinfektion des Wurzelkanals verwendet wird, wobei sich das dreiwertige zum fünfwertigen Arsen oxydiert. Man kann annehmen, daß das Arsen in der höheren Oxy-dationsstufe mit anderer Geschwindigkeit diffundiert, da die Arsensäure der im Knochen des Zahnbeins vorhandenen Phosphorsäure isomorph ist.

Aus Vergleichen der in das Dentin und die Pulpa abgegebenen Arsenmengen läßt sich sagen, daß sehr viel weniger in der Pulpa nachweisbar ist als im Den-tin. Die Werte schwanken, da die Versuchsbedingun-gen mit dem Alter der Tiere variieren. Setzt man die in das Dentin abgegebene Menge gleich 100%, so findet sich in der Pulpa bei älteren Tieren weniger als 1 % , während bei einem jungen Tier etwa 8 % nachgewiesen werden konnten. Zu bemerken ist noch, daß auch in unter besonderen Vorsichtsmaßnahmen innerhalb der Arsenzone abgeschliffenen Schmelz-partien Arsen nachweisbar war.

Uber die absolute, an den Zahn von der Einlage abgegebene Arsenmenge lassen sich aus den an-gegebenen Versuchen keine Rückschlüsse ziehen, da das Verhältnis vom stabilen zum Radio-Isotop nicht bekannt war. Jedoch ist aus anderen Versuchen von R o t h 2 bekannt geworden, daß das Arsen auch analytisch im Zahn nachweisbar ist.

Die für die Zahnheilkunde wesentlichen Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: Das auf das Dentin oder die freigelegte Pulpa aufgebrachte Arsen geht entgegen der früheren Ansicht nicht nur in und über die Pulpa, sondern wird zum Teil auch vom Dentin resorbiert. Wie die Radiographien zeigen, wandert es auch beim pulpentoten Zahn weiter wur-zelwärts. Die Pulpa wird schon mit äußerst kleinen Mengen Arsen nekrotisch. Nach ihrer Exstirpation verbleibt eine viel größere Menge des Arsens im Zahn zurück, als durch die Exstirpation entfernt wird. Durch die Exstirpation der Pulpa kann also die Ge-fahr einer schleichenden Arseneinwanderung aus dem arsenhaltigen Dentin in den Periodontalraum nicht verhindert werden. Das im Dentin gespeicherte Arsen wandert ebenso, wie es eingewandert ist, weiter, wenn auch wegen des geringeren Konzentrations-gefälles langsamer. Dieser Vorgang kann sich sicher-sich bis zur völligen Ausscheidung des Arsens über

2 R o t h , Tagungsbericht der deutschen Gesellschaft für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde 1950, z. Zt. im Druck.

Jahre erstrecken. Eine Schätzung, welche Arsenkon-zentration lange nach der Behandlung an der Wurzel-haut auftreten kann, ergibt sich aus folgendem. Unter der Annahme, daß 0,5 mg Arsen in einem 1 g schweren Zahn verbleiben, ergibt sich die Konzen-tration des Arsens zu V 2 0 0 0 der Zahnsubstanz. Auf einen 75 kg schweren Menschen umgerechnet, ent-spricht das einer Menge von 37,5 g Arsenik. Nimmt man einmal willkürlich an, daß im Mittel während der Ausscheidungszeit täglich V1000 des Arsens vom Zahn abgegeben wird, so herrscht an der Wurzelhaut eine Arsenkonzentration, die einer täglichen Gabe von 37,5 mg Arsen für einen erwachsenen Menschen entspricht; eine Dosis, die bereits deutlich toxisch wirkt.

Das Arsen wird nicht nur von der vitalen Pulpa und ihren Odontoblastenfortsätzen resorbiert, son-dern es wandert auch durch Diffusion in Dentin und Schmelz ein. Sein Weg ist dabei unabhängig von den Bahnen der Dentinkanälchen und Odontoblastenfort-sätze.

Da schon kleinste Mengen von Arsen irreversible Gewebsschädigungen schaffen, wie sich aus den radio-aktiven Messungen der nekrotisierten Pulpen fest-stellen läßt, läßt sich vermutlich durch die schleichende Vergiftung des Periodontalraumes eine Reihe von Krankheitsbildern der Zahnwurzel und ihrer Nach-bargewebe erklären, in deren Ätiologie cytostatische Wirkung und Resistenzverminderung vergesellschaf-tet sind.

N O T I Z E N

Fuerstia-Chinon, ein Farbstoff aus Fuerstia africana T. C. E. Fries

Von P. K a r r e r und C. H. E u g s t e r Chemisches Institut der Universität Zürich

(Z. Naturforschg. 6 b, 276—277 [1951]; eingeg. am 14. April 1951)

John Eggert zum 60. Geburtstage gewidmet

Durch die Freundlidikeit von Hrn. P e t e r R. O. B a l l y , Nairobi, wurde uns eine größere Menge von getrockneten Blättern der Pflanze Fuerstia africana T. C . E . F r i e s für eine Untersuchung zur Verfügung gestellt. Nach der Mit-teilung von Herrn Bally handelt es sich um eine Labiate, die dem Genus Orthosiphon nahesteht. Sie kommt in Uganda, Kenya und am Kilimanjaro in Tanganvika vor und findet sich in Lunds Univ. Ars. Skrift n. f. XXV, No. 17, 3 [1929] beschrieben. Es scheint, daß sie in der Literatur unter keinem anderen Namen erwähnt ist. Die Eingebo-renen schreiben ihr milchfördernde Wirkung zu und der Chaggastamm am Kilimanjaro verwendet sie in diesem Sinne für Mensch und Tier. Ferner werden die Blätter der Pflanze von den Eingeborenen zum Färben der Butter gebraucht.

Das getrocknete Pflanzenmaterial, welches uns zur Ver-fügung stand, enthielt Blätter und Stengel. Da die Unter-suchung ergab, daß nur die Blätter den darin vorkom-menden Farbstoff in größeren Mengen enthalten, wurden insbesondere diese neben feineren Zweigen verarbeitet. Mit organischen Lösungsmitteln erhält man aus den grau-grünen Blättern tiefrote Extrakte. Die Isolierung des in ihnen enthaltenen roten Farbstoffs gestaltete sich zunächst schwierig. Erschwerend war der Umstand, daß er sich auch im Molekularvakuum nicht unzersetzt sublimieren läßt und von den meisten Adsorbentien, an denen er haftet, zerstört wird. Einzig gebrannter Gips und Magne-siumsulfat wurden für die Reinigung geeignet gefunden. Am besten zum Ziel führte die Verteilung der Farbstoff-

mischung zwisdien Petroläther/Methanol und nachfol-gende Chromatographie an einer Gipssäule. So gelang es schließlich, den Hauptfarbstoff kristallisiert darzustellen. Aus 4,77 kg getrocknetem Pflanzenmaterial wurden 14,9 g kristallisiertes Fuerstia-Chinon erhalten.

Die Analysenwerte und Schmelzpunkte verschiedener kristallisierter Fraktionen streuten auch nadi öfterem Um-kristallisieren aus Petroläther, Cyclohexan, wäßrigem Aceton, Alkohol und anderen Lösungsmitteln so stark, daß wir zunächst an der Einheitlichkeit des Pigmentes zwei-felten. Wie sich dann herausstellte, lag der Grund dieser Differenzen darin, daß der Farbstoff mit wechselnden Mengen von Lösungsmitteln, selbst mit „Kristallpetrol-äther", kristallisiert. Schließlich gelang es, ihn aus Lösungs-mitteln mit größerer Raumbeanspruchung, wie Dekalin, 2.2.4-Trimethylpentan und Methylcyclohexan, in denen er in der Kälte relativ schwer löslich ist, in lösungsmittel-freien Kristallen zu erhalten.

Die Analysen des Pigmentes, das wir Fuerstia-Chinon nennen, führten zu der Summenformel C.,0H,6Og. Die Verbindung wird durch Dithionit reduziert und die redu-zierten Lösungen bilden bei der Einwirkung des Luft-sauerstoffs den ursprünglichen Farbstoff teilweise zurück. Bei der vorsichtigen Reduktion des Fuerstia-Chinons mit Zinkstaub und Eisessig in Pyridin kann eine viel tiefer-farbige Zwischenstufe, vermutlich ein Chinhydron, be-obachtet werden. Diese Eigenschaften lassen es möglich er-scheinen, daß der Farbstoff Chinon-Charakter besitzt. Schwer damit in Einklang zu bringen ist vorläufig der Befund, daß die Zerewitinoff-Bestimmung 2 aktive Wasser-stoffatome in der Verbindung anzeigt.

Zur Umkristallisation des Fuerstia-Chinons eignet sich Petroläther vom Sdp. 30—60°. Die Analysenwerte solcher Präparate streuen aber aus den oben erwähnten Gründen. Der Schmelzpunkt variiert etwas, je nach der Erhitzungs-geschwindigkeit. Bei sehr langsamem Erhitzen wurde die-ser für Präparate, die aus Petroläther kristallisiert waren, bei 119—119,5° gefunden. Gute Analysenwerte solcher