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Renal Transport and Diuretics . Renaler Transport und Diuretica
Renal Transport and Diuretics International Symposium Feldafing, June 21-23,1968
Chairmen
K. KRAMER· H. SCHWIEGK
Editors
K. THURAU . H. JAHRMARKER
Sponsors
K.H.BEYER· H.F.HOFMANN MERCK SHARP & DOHME Research Laboratories, Rahway and SHARP& DOHME G.m .b.H. , Munchen
With 235 Figures and 62 Tables
Springer-Verlag Berlin. Heidelberg. New York 1969
Renaler Transport und Diuretica Internationales Symposium Feldafing, 21.-23. Juni 1968
Leitung
K.KRAMER· H.SCHWIEGK
Herausgeber
K. THURAU . H. JAHRMARKER
Veranstalter
K.H.BEYER· H.F.HOFMANN MERCK SHARP & DOHME Research Laboratories, Rahway und SHARP & DOHME G.m.b.H., Miinchen
Mit 235 Abbildungen und 62 Tabellen
Springer-Verlag Berlin. Heidelberg. New York 1969
All rights reserved. No part of this book may be translated or reproduced in any form without written permission from Springer-Verlag
ISBN 978-3-642-88091-9 ISBN 978-3-642-88089-6 (eBook) DOl 10.1007/978-3-642-88089-6
© by Springer-Verlag Berlin' Heidelberg 1969.
softcover reprint of the hardcover 1 st edition 1969
The use of general descriptive names, trade names, trade marks, etc. in this publication, even if the former are not especially identified, is not to be taken as a sign that such names, as understood by the Trade Marks and Merchandise Marks Act, may accordingly be used freely by anyone. Title-No. 1606
Preface
It is generally appreciated that large congresses are not the optimal means of facilitating communication within specialized areas of medical research. Small symposia, where scientific discussion can be confined to limited groups, have lately become successful vehicles of information transfer. However, such symposia, although eminently suited to the exploration of specific problems, often have the llherent'disadvantage of not being able to successfully address themselves to larger themes.
Accordingly, the planners of this symposium have solicited the participation of internationally acclaimed investigators to consider current problems both in the physiological and clinical domains of nephrology. The observant reader will note that the variety of theoretical and experimental approaches used by the physiologists are reflected in the clinical studies, while the clinicians, in turn, have provided the physiologists with useful insights.
The part of the symposium which attempted to correlate metabolic characteristics of kidney cells with their transport functions has proven to be particularly fruitful. For example, the presentations dealing with aldosterone, angiotensin and diuretics have offered a multi-faceted approach that was previously unavailable.
The contributions of investigators from many countries and their enthusiastic participation have led to the success of this symposium. To them we wish to express our deep gratitude.
We also wish to sincerely thank Dr. K. H. BEYER, Senior Vice President of Merck, Sharp & Dohme Research Laboratories, and Dr. H. F. HOFMANN, Director of Medical Research of Sharp & Dohme GmbH for their full support and their constant attention to our many requests.
The excellent and efficient assistance of Mrs. HELLA STEICHELE in the organization of the symposium and the administrative duties involved in the publication of the manuscripts is gratefully acknowledged.
Munich, March 1969 K. KRAMER· H. SCHWIEGK
Vorwort
Es ist allgemein bekannt, daB die Kommunikation und Information der Wissenschaftler auf den einzelnen Gebieten der Medizin durch groBere KongreBveranstaltungen nicht mehr befriedigend erreicht werden kann. Symposien, d. h. wissenschaftliche Diskussionen in kleinem und kleinsten Kreis werden als das Mittel der Wahl angesehen. Diese Art der gegenseitigen Unterrichtung und Verstandigung hat jedoch oft den Nachteil, daB nur ganz spezielle, zu einem kleinen Gebiet der Forschung gehorende Fragen abgehandelt werden, ohne daB sie Bezug auf ein iibergeordnetes Problem nehmen.
Die Planer des Symposiums haben daher den Versuch gemacht, Grundprobleme der theoretischen und klinischen Nephrologie in gemeinsamer Arbeit internationaler Wissenschaftler zu behandeln. Dem aufmerksamen Leser wird nicht entgehen, daB die Vielfalt der Denk- und Experimentalmethodik der Theoretiker ihren Niederschlag im klinischen Bereich gefunden hat und daB andererseits auch der Theoretiker fiir seine Forschungen entscheidende Anregungen von seinen klinischen Kollegen auf diesem Sympol:!ium erhalten hat.
Das Thema, das die Verkniipfung von Stoffwechsel der Nierenzellen und ihrer Transportfunktionen anstrebt, hat sich wohl als besonders gliicklich erwiesen. So konnte durch das Zusammenfiihren von Forschern verschiedenster Gebiete ein Gesamtbild entworfen werden, wie dies z. B. in der Endokrinologie der Niere oder in den Beziehungen der Diuretica zu den renalen Transportfunktionen bisher nicht moglich war.
Die Teilnahme zahlreicher Forscher aus aller Welt und ihre Aufgeschlossenheit in der Aussprache hat wesentlich zum Gelingen des Symposiums beigetragen. Dafiir sagen wir ihnen unseren herzlichen Dank.
Unser besonderer Dank gilt Herrn Dr. K. H. BEYER, dem Vizeprasidenten der Merck Sharp & Dohme Forschungslaboratorien und Herrn Dr. med. H. F. HOFMANN der Sharp& Dohme GmbH Miinchen, die das Symposium ermoglichten, fiir ihre unermiidliche Forderung und ihr groBes Verstandnis fiir unser Anliegen. Frau HELLA STEICHELE hat in hervorragender Weise die organisatorische Durchfiihrung des Symposiums und die Herausgabe der vorliegenden Veroffentlichung betreut.
Miinchen, Marz 1969 K. KRAMER' H. SCHWIEGK
Contents - Inhaltsverzeichnis
Renal Metabolism - Nierenstoffwechsel
H.A.KREBS
Renal Carbohydrate and Fatty Acid Metabolism Kohlehydrat- und Fettsaure-Stoffwechsel der Niere
Discussion: DEETJEN, KREBS, EpSTEIN, KRAMER, ULLRICH, LEAF, EDELMAN
R. F. PITTS
Renal Metabolism of Amino Acids and Ammonia . Aminosauren- und Ammoniak-Stoffwechsel der Niere
H. OELERT, E. UHLICH, A. G. HILLS
Transport of Ammonia in the Mammalian Cortical Nephron Ammoniak -Transport im corticalen Nephron der Siiugetierniere
Discussion: PITTS, KRUCK ..
K. KRAMER, E. BASSENGE, H. BRECHTELBAUER
Remarks on Renal Gaseous Metabolism. Bemerkungen zum Gasstoffwechsel der Saugetierniere
Discussion: REUBI, GROSS, KRAMER .
Renal Transport Processes - Renale Transportvorgange
W. THOENES, K. H. LANGER
1 1
9
11 11
25 25
27
29 29
36
Relationship Between Cell Structures of Renal Tubules and Transport Mechanisms 37 Zellstrukturen der Harnkanalchen in Beziehung zum Stoff transport . 37
Discussion: THURAU, THOENES, HIERHOLZER, BOHLE, MERTZ, BURG 64
F. EpSTEIN
The Role of Sodium and Potassium ATPase in Renal Sodium Reabsorption Die Rolle der Natrium- und Kalium-ATPase bei der renalen Natriumresorption
Discussion: HIERHOLZER, EBEL, EpSTEIN, EDELMAN, BOHLE.
J. M. DIAMOND
The Coupling of Solute and Water Transport in Epithelia .. Die Verknupfung von Wasser- und N atriumtransport in Epithelien ..
Discussion: HERMS, DIAMOND, ULLRICH, MERTZ, HOLZGREVE, THURAU
K. J. ULLRICH
Water Permeability of Different Nephron Segments in the Mammalian Kidney Die Wasserpermeabilitiit verschiedener Tubulusabschnitte der Saugetierniere
67 67
75
77 77
97
99 99
IX
M.B.BURG
Transport Characteristics of Isolated Perfused Proximal Tubules Transport-Charakteristika des isolierten, perfundierten proximalen Tubulus ..
Discussion: GERTZ, BURG, THOENES ..
G. GIEBISCH, G. MALNIC
The Regulation of Distal Tubular Potassium Transport Regulation des Kaliumtransportes im distalen Tubulus
Discussion: BURG, THURAU, GIEBISCH
1. S. EDELMAN
109 109
121
123 123
137
Intracellular Action of Aldosterone on Sodium Transport 139 Intrazellularer Wirkungsmechanismus von Aldosteron fiir den Natriumtransport . 139
Discussion: CRABBE, EDELMAN, GROSS, LEAF 151
K. HIERHOLZER
Intrarenal Action of Steroid Hormones on Sodium Transport Intrarenale Wirkung von Steroidhormonen auf den Natriumtransport
Discussion: GROSS, HIERHOLZER, DEETJEN, OCHWADT, KRUCK
K.THURAU
Intrarenal Action of Angiotensin Intrarenale Wirkung des Angiotensins ..
Discussion: GROSS, THURAU, OCHWADT, BOHLE, GESSLER
W. SCHOEPPE
The Effect of Angiotensin Upon Blood Pressure-Dependent Increases of Na-Excretion in
153 153
171
173 173
182
Essential Hypertension ., 185 Uber die Beeinflussung der blutdruckabhangigen Zunahme der Natriumausscheidung bei essentieller Hypertonie durch Angiotensin 185
C. A. BALDAMUS, E. UHLICH
Countercurrent Considerations Relating to Renal Medullary pC0 2 and Bicarbonate Concentrations . 187 Verhalten von CO 2-Druck und Bikarbonat im Gegenstrom-System des Nierenmarks 187
J. EIGLER J. CRABBE
Effects of Diuretics on Active Sodium Transport in Amphibian Membranes 195 Wirkung von Diuretica auf den aktiven Natriumtransport an Amphibienmembranen 195
Discussion: GIEBISCH, EDELMAN, EIGLER, CRABBE, BAER 207
W.HERMS
The Effect of Diuretic Agents and Metabolic Inhibitors on 02-Consumption and Lactate Production of the Isolated Frog Skin 209 Sauerstoffverbrauch und Laktatproduktion der isolierten Amphibienhaut von rana tem-poraria unter EinfluJ3 von Diuretica und Stoffwechselhemmern . 209
Discussion: BAER 213
x
P. DEETJEN The Localization of Transport Processes in the Nephron and their Inhibition by Diuretic Agents as Analyzed by Micropuncture Techniques 215 Mikropunktionsmethoden zur Lokalisation der Transportvorgange in der Niere und ihre Beeinflussung durch Diuretica . 215
Discus8ion: LEVINE, HUSMANN, DEETJEN, REUBI, THURAU, HEIDENREICH. 226
H. HOLZGREVE The Pattern of Inhibition of Proximal Tubular Reabsorption by Diuretics Hemmwirkung der Diuretica auf die proximale, tubulare Resorption
Clinical Application of Diuretics - Klinische Anwendung der Diuretica
K. H. BEYER, JR. Present Status of Diuretic Therapy Heutiger Stand der diuretischen Therapie
J. E. BAER Pharmacology of Antikaliuretic Substances Pharmakologie antikaliuretischer Substanzen
Discus8ion: OELERT, BAER •.
W. H. WILKINSON
229 229
235 235
247 247
254
The Clinical Assessment of Diuretic Agents . . 255 Die klinische Erprobung von Diuretica . 255
Discus8ion: GROSS, WILKINSON, JAHRMARKER, LEPPLA.. 267
RH. R. KOCZOREK, H. JAJIRMARKER, H. HOFMANN, W. VOGT, P. SCHMIEDEK,
B. SIMON, E. BALDE Effects of Combined Application of Antikaliuretic Agents and Diuretics. . 269 Kombinierte Anwendung antikaliuretischer Substanzen mit konventionellen Diuretica 269
Discus8ion: MULLER, KOCZOREK, HEINZ, KRUCK, JAHRMARKER, REUBI 298
E. SCHMID, G. FRICKE On the Urinary Excretion of a New Antikaliuretic Agent 301 Dber die Harnausscheidung einer neuen antikaliuretischen Substanz 301
F. HUSMANN, P. SUCHAN Serum Electrolytes During Combined Administration of Ethacrynic Acid and Amiloride . . 305 Das Verhalten der Serum.Elektrolyte unter der Verabreichung einer Etacrynsaure-Amilorid·Kombination .. 305
K. W. FRITZ, R. RICHTER Clinical Results with Ethacrynic Acid in Combination with MK 870 309 Klinische Ergebnisse mit Etacrynsaure in Kombination mit MK 870 309
N.HEINZ Amiloride in Edematous Patients Amilorid-Anwendung bei der Odemausschwemmung ..
313 313
XI
F. WESSELS The Action of Amiloride on the Sodium Transport at the Erythrocyte Membrane 317 Die Wirkung von Amilorid auf den Natrium -Transport an der Erythrozytenmembran 317
E. WOLLHEIM Diuretics in the Treatment of Hypertension .. Bedeutung der Diuretica fiir die Hypertoniebehandlung
O.H.ARNOLD
321 321
The Treatment of Hypertension with Diuretics 337 Zur Behandlung der Hypertonie mit Diuretica 337
Discussion: KREO:KE, HERMS, WOLLHEIM, SCHWIEGK, REUBI, BAETHMANN, ARNOLD,
KLEINF:J!:LDER, HOLZGREVE, KRAMER, BAER, KRUCK 350
H. KAMPFFMEYER, J. CONWAY The Importance of Diuretics for the Treatment of Hypertension 353 Bedeutung der Diuretica fiir die Hypertoniebehandlung 353
D. P. MERTZ, P. SCHWOERER Natriuresis in Arterial Hypertension During Treatment with Saluretics 359 N atriurese bei arterieller Hypertonie unter der Wirkung von Diuretica 359
SH.SHERLOCK Diuretic Therapy in Patients with Cirrhosis. . 365 Die diuretische Therapie bei Cirrhose-Patienten . . 365
Discussion: DOLLE, SCHWIEGK, JAHRMARKER, GESSLER, REUBI, SHERLOCK, MULLER,
LEPPLA, KRUCK, KOCZOREK 373
F. DURR, W. KAUFMANN, B. STEINER The Administration of Diuretics and the Metabolism of Aldosterone in Liver Disease 377 Zur Diuretica-Anwendung und zumAldosteron-Stoffwechsel bei Erkrankungen der Leber 377
F.REUBI Clinical Application of Diuretics in Renal Disease. 381 Klinische Anwendung der Diuretica bei Erkrankungen der Niere 381
Discussion: HOLZGREVE, GESSLER, OELERT, KRECKE, REUBI, SCHELER 392
A. HEIDLAND, K. KLUTSCH, H. HENNEMANN, U. LOWENSTEIN, H. J. KUSCHKE The Influence of Diuretics on the Fractional Fluid and Electrolyte- Elimination in Renal Insufficiency 395 Der Einflua von Diuretica auf die fraktionelle Fliissigkeits- und Elektrolytelimination bei eingeschrankter Nierenfunktion 395
W.HOLLER Symptomatic Diuretic Therapy of the Nephrotic Edema with the Fixed Combination Ethacrynic Acid/Amiloride 403 Symptomatische diuretische Behandlung des nephrotischen Odems mit dem Kombi-nationspraparat EtacrynsaurefAmilorid 403
E.BUCHBORN
The Application of Diuretics in Diabetes Insipidus Die Anwendung von Diuretica bei Diabetes insipidus .
Discussion: HERMS, ULLRICH, KLAUS, BUCHBORN
XII
409 409
412
H. DOBBELSTEIN, H. H. EDEL The Effect of Diuretics on the Extracorporeal Transplanted Kidney . Diureticawirkung an der extrakorporal transplantierten Niere ..
Disc'lUsion: REINHARDT, DOBBELSTEIN, REUBI, KRAMER, SCHWIEGK ..
A. F. MULLER, A. GRANDCHAMP, R. VEYRAT
413 413
418
Diuretics in Cardiac Diseases. . 421 Diuretica bei Herzkrankheiten 421
Disc'lUsion: KRUCK, MULLER, WESSELS, KRAMER, BAETHMANN, HUSMANN, KoczoREK 430
H. JAHRMARKER, KH. R. KOCZOREK, H. AVENHAUS, H. GROHMANN
Clinical Application of Diuretics in Cardiac Diseases .. 433 Klinische Anwendung der Diuretica bei Erkrankungen des Herzens . 433
Disc'lUsWn: HEIDLAND, JAHRMARKER 444
w. SIEGENTHALER On the Use of Diuretics in Congestive Heart Failure Zur Anwendung der Diuretica bei Herzinsuffizienz
W. KAUFMANN, B. STEINER, F. DURR, K. A. MEURER The Use of Diuretics in Cardiac Diseases. Zur Anwendung der Diuretica bei Erkrankungen des Herzens
D.KLAUS
445 445
451 451
The Effect of Various Diuretics on Plasma Renin Activity in the Acute Experiment 455 Die Beeinflussung der Plasmareninaktivitat durch verschiedene Diuretica in akuten Versuchen . . 455
H.OELERT, F. SEBENING Clinical Application of Diuretics During and After Heart Surgery 459 Klinische Anwendung von Diuretica wahrend und nach Herzoperationen 459
Disc'lUsion: HERMS, OELERT, JAHRMARKER, KoczOREK, KRAMER 468
H. J. REULEN, M. SAMll, KH. R. KOCZOREK, A. BAETHMANN, K. SCHURMANN Diuretics in Cerebral Edema .. 469 Diuretica beim cerebralen Odem .. 469
Disc'lUsion: HERMS,REULEN,MULLER,BAE,!,HMANN,KRAMER,WESSELS, HIERHOLZER 480
Index. 483
XIII
Contributors - Sprecher
ARNOLD, O. H., Medizinische Klinik der Med. Fakultat Essen BAER, J. E., Merck Institute for Therapeutic Research, West Point, Pa., U. S. A. BAETHMANN, A., Chirurgische Universitatsklinik Mtinchen BALDAMUS, C. A., Max-Planck-Institut fiir Biophysik, Frankfurt(lVI. BEYER, K. H., Jr., Merck Sharp & Dohme Research Laboratories, West Point, Pa., U.S.A. BOHLE, A., Pathologisches Institut der Universitat Tubingen BUCHBORN, E., Medizinische Universitatsklinik Kaln BURG, M. B., National Heart Institute, Bethesda, Md., U.S.A. CRABBE, J., Departement de Physiologie, Universite de Louvain, Belgien DEETJEN, P., Physiologisches Institut der Universitat Munchen DIAMOND, J. M., Department of Physiology, UCLA Medical School, Los Angeles, Calif., U. S. A. DOBBELSTEIN, H., 1. Medizinische Universitatsklinik Munchen DOLLE, W., Medizinische Universitatsklinik Marburg DURR, F., Medizinische Universitatsklinik Tubingen EBEL, H., Physiologisches Institut der Freien Universitat Berlin EDELMAN, 1. S., University of California Medical Center, San Francisco, Calif., U. S. A. EIGLER, J., Medizinische Universitatsklinik Kaln EpSTEIN, F., Department of Medicine, Yale University, New Haven, Conn., U. S.A. FRITZ, K. W., Medizinische Universitatsklinik Bonn GERTZ, K.- H., Physiologisches Institut der Freien Universitat Berlin GESSLER, U., IV. Medizinische Klinik Niirnberg GIEBISCH, G., Department of Physiology, Yale University, New Haven, Conn., U. S. A. GROSS, F., Pharmakologisches Institut der Universitat Heidelberg HEIDENREICH, 0., Pharmakologisches Institut der Technischen HochschuleAachen inFreiburg HEIDLAND, A., Medizinische Universitatsklinik Wiirzburg HEINZ, N., Medizinische Universitatsklinik Hamburg-Eppendorf HERMS, W., 1. Medizinische Universitatsklinik Dusseldorf HIERHOLZER, K., Physiologisches Institut der Freien Universitat Berlin HOLLER, W., Medizinische Universitats-Poliklinik Freiburg HOFMANN, H. F., Medizinische Forschung, Sharp & Dohme GmbH., Munchen HOLZGREVE, H., Medizinische Universitatsklinik Kaln HUSMANN, F., Medizinische Universitats-Poliklinik Wiirzburg JAHRMARKER, H., 1. Medizinische Universitatsklinik Munchen KAMPFFMEYER, H., Pharmakologisches Institut der Universitat Mtinchell KAUFMANN, W., Medizinische Ulliversitatsklinik Tubingen KLAUS, D., Medizinische Universitats-Poliklinik Tubingen KLEINFELDER, H., III. Medizinische Klinik der Stadtischen Krankenanstalten Nurnberg KOCZOREK, KH. R., 1. Medizinische Universitatsklinik Mtinchen KRAMER, K., Physiologisches Institut der Universitat Munchen KREBS, H. A., Nuffield Department of Clinical Medicine, Oxford, England KRECKE, H., Medizinische Universitatsklinik Heidelberg KRUCK, F., II. Medizinische Universitatsklinik Homburg LEAF, A., Massachussets General Hospital, Boston, Mass., U. S. A. LEPPLA, W., 1. Medizinische Universitatsklinik Homburg LEVINE, D., Physiologisches Institut der Universitat Mtinchen MERTZ, D. P., Medizinische Universitats-Poliklinik Freiburg
XIV
MULLER, A. F., Clinique Universitaire de Medecine Hopital Cantonal, Genf OCHWADT, B., Max-Planck-Institut fUr experimentelle Medizin, Gottingen OELERT, H., Chirurgische Klinik, Medizinische Hochschule Hannover PITTS, R. F., Department of Physiology, Cornell University, New York, N. Y., U.S.A. REINHARDT, H. W., Physiologisches Institut der Universitat Munchen REUBI, F., Medizinische Poliklinik der Universitat Bern, Schweiz REULEN, H. J., Neurochirurgische Universitatsklinik Mainz RIECKER, G., Medizinische Universitatsklinik Gottingen SCHELER, F., Medizinische Universitatsklinik Gottingen SCHMID, E., 1. Medizinische Klinik und Poliklinik der Medizinischen Akademie Liibeck SCHOEPPE, W., II. Medizinische Universitatsklinik Frankfurt SCHWIEGK, H., 1. Medizinische Universitatsklinik Miinchen SHERLOCK, SH., Postgraduate Medical School, London W. C. 1., England SIEGENTHALER, W., Medizinische Universitats-Poliklinik Ziirich, Schweiz THOENES, W., Pathologisches Institut der Universitat Wiirzburg THURAU, K., Physiologisches Institut der Universitat Miinchen UHLICH, E., Max-Planck-Institut fiir Biophysik Frankfurt ULLRICH, K. J., Max-Planck-Institut fiir Biophysik Frankfurt WESSELS, F., Medizinische Universitatsklinik Munster WILKINSON, W. H., Merck Sharp & Dohme Research Laboratories, West Point, Pa., U.S.A. WOLLHEIM, E., Medizinische Universitatsklinik Wiirzburg
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