The influence of the central nervous system on metabolism and endocrine activity as based on transection of the brain stem in dogs

Summary

This report deals with the effect of midbrain transection on the metabolic balance of nitrogen, sodium and potassium and the urinary excretion of creatine, creatinine and formaldehydogens in 10 female dogs. Similar studies have been carried out on 3 control dogs subjected to hemispherectomy, hemidecortication and unilateral occipital lobectomy respectively.

The dogs with transections of the brain stem showed a trend toward a negative nitrogen balance. This was especially marked in 4 of the animals; in 2 other animals the balance shifted from a distinctly positive to a weakly negative balance. The animals which survived more than one month postoperatively showed a return to a positive nitrogen balance by the third postoperative week. Two of the animals manifested no change in nitrogen balance. No correlation could be found in the differences in nitrogen balance and the site and degree of brain stem transection. In the control animal with a hemispherectomy and in which there were no complications from infection, no change in nitrogen balance occurred postoperatively.

The potassium balance resembled the nitrogen balance in almost every instance. The sodium balance became positive postoperatively in both the experimental and control dogs. This retention of sodium persisted 10 to 14 days.

There was no increased urinary excretion of adrenal steroids as measured by formaldehydogens after either transection, hemispherectomy or hemidecortication. ACTH and cortisone produced an increase in urinary formaldehydogens when given in high doses.

Creatinuria occurred in all animals with transection of the brain stem and lasted 10 to 25 days. The control dog with a hemispherectomy showed no creatinuria; the control dog with an infection after hemidecortication had creatinuria for 3 days during the height of stet OK infection.

In the animals with brain stem transection there was an abrupt decrease in the urinary creatinine on the day of operation. This persisted as long as the animal lived. The decrease did not occour following hemidecortication or hemispherectomy.

There was an impaired glucose tolerance following brain stem transection, but no change in insulin sensitivity. No changes were found in the controls.

There are few clues as to the nature of these disturbances. A speculative interpretation is presented.

Zusammenfassung

Dieser Bericht handelt von der Wirkung der Mittelhirndurchtrennung auf den metabolischen Ausgleich von Stickstoff, Natrium und Kalium und auf die Ausscheidung von Kreatin, Kreatinin und Formaldehydogenen auf dem Harnweg bei 10 weiblichen Hunden. Gleiche Studien wurden an 3 Kontrollhunden durchgeführt, die einer Hemisphärektomie, einer Hemidekortikation bzw. einer einseitigen okzipitalen Lobektomie unterzogen worden waren.

Die Hunde mit Gehirnstammdurchtrennung zeigten eine Neigung zu einem negativen Stickstoffausgleich. Dies war bei 4 Tieren besonders ausgeprägt; bei zwei anderen Tieren verschob sich der Ausgleich von einem deutlich positiven zu einem schwach negativen. Die Tiere, die die Operation um mehr als einen Monat überlebten, zeigten eine Rückkehr zu einem positiven Stickstoffausgleich um die 3. Woche nach der Operation. Zwei Tiere zeigten keine Änderung im Stickstoffausgleich. Es konnten keine Beziehungen zwischen den Unterschieden im Stickstoffausgleich und dem Ort und Grad der Gehirnstammdurchtrennung gefunden werden. Bei dem Kontrolltier mit Hemisphärektomie, bei dem keine Komplikationen durch Infektion auftraten, erfolgte nach der Operation keine Änderung im Stickstoffausgleich.

Der Natriumausgleich glich dem Stickstoffausgleich in beinahe allen Fällen. Der Natriumausgleich wurde nach der Operation sowohl bei den dem Versuch unterzogenen Hunden als auch bei den Kontrollhunden positiv. Diese Natriumretention dauerte 10 bis 14 Tagen an.

Es trat keine vermehrte Ausscheidung adrenaler Steroide auf dem Harnweg ein, gemessen an den Formaldehydogenen entweder nach der Durchtrennung oder nach der Hemisphärektomie oder der Hemidekortikation. ACTH und Cortison bewirkten eine Vermehrung der Harn-Formaldehydogene, wenn sie in starken Dosen gegeben wurden.

Kreatinurie trat bei allen Tieren mit durchtrenntem Gehirnstamm ein und dauert 10 bis 25 Tage an. Der Kontrollhund mit Hemisphärektomie zeigte keine Kreatinurie; der Kontrollhund mit einer Infektion nach Hemidekortikation hatte eine Kreatinurie durch 3 Tage während des Höhepunktes der Infektion.

Bei den Tieren mit Gehirnstammdurchtrennung trat am Tag der Operation eine plötzliche Abnahme des Harn-Kreatinins ein. Diese dauerte an, so lange das Tier lebte. Die Abnahme trat nach Hemidekortikation oder Hemisphärektomie nicht ein.