Endotoxine und Pyrogene. Michael Rieth

Howell (1860–1945) forscht über Blutkoagulation und die Wirkung von Heparin. Er publiziert 1886 in den Mitteilungen der Johns Hopkins University erste wissenschaftliche Beobachtungen, dass die Haemolymphflüssigkeiten der Tiere Limulus polyphemus (engl. horseshoe crab), Cucumaria spec. (Seegurke) und Callinectes hastatus (engl. blue crab) koagulieren können (siehe auch Tab. 2.5). L. Loeb führt die Arbeiten von Howell fort und publiziert seine Ergebnisse in den Jahren zwischen 1903 und 1927. E.C. Hort und W.J. Penfold untersuchen das sogenannte „Injektionsfieber“ an Kaninchen und vertreten die Theorie, dass Pyrogene bakteriellen Ursprungs seien. Sie finden, dass pyrogene Substanzen filtrierbar und hitzestabil sind und einen quantitativen Effekt zeigen. Die intravenöse Injektion von pyrogenfreien Salzlösungen in Kaninchen führt zu keinem Anstieg der Körpertemperatur. Hort und Penfold publizieren ihre Ergebnisse im Jahre 1912 [5, 6]. Ihre Erkenntnisse geraten in Vergessenheit, aber die Arbeiten werden in der 1920er-Jahren von Florence Barbara Seibert wieder aufgenommen und fortgeführt [7].

Abb. 1.1 Jack Levin mit Limulus polyphemus am Strand (Pickering Beach, Delaware, USA) Anfang Juni 2019. Foto: Mit freundlicher Genehmigung der Labor LS SE & Co. KG, Bad Bocklet und von Prof. Jack Levin, University of California School of Medicine, San Francisco.

      Nach den frühen Arbeiten von Howell und Loeb über die Haemolymphe dauert es bis Anfang der Fünfzigerjahre des 20. Jahrhunderts, als Frederik B. Bang die Untersuchungen am „blauen Blut“ des Limulus polyphemus wieder aufnimmt und in den 1960er-Jahren zusammen mit Jack Levin an dem Thema weiterarbeitet.

1.1 Chronologie ab 19. Jahrhundert

1822	Eine der ersten Fossilien der Schwertschwänze wird in Bayern (Solnhofen) gefunden und von Desmarest als Mesolimulus walchii beschrieben.
1862	Carl F. J. Zincken findet einen fossilen Schwertschwanz (Tachypleus decheni).
1856	Peter Ludvig Panum verwendet den Begriff „putrides Gift“.
1862	Theodor Billroth benutzt die Bezeichnung „pyrogen“.
1886	William Henry Howell beschreibt die Koagulation der Haemolymphe u. a. beim Limulus.
1889	G. Roussy isoliert aus gramnegativen Bakterien eine pyrogene Substanz [3].
1892	Richard Friedrich Pfeiffer entdeckt in Vibrio cholerae ein hitzeunempfindliches Toxin, das er Endotoxin nennt.
1894	Eugenio Centanni entdeckt in Salmonella typhi ebenfalls ein Toxin, dem er den Namen Piritoxina gibt [4].
1912	E.C. Hort und W. J. Penfold berichten über die pyrogene Wirkung toter gramnegativer Bakterien [5, 6].
1912	Aufnahme des Kaninchen-Pyrogentests in die British Pharmacopeia.
1925	Florence B. Seibert entwickelt in den USA den Kaninchen-Pyrogentest [7].
1942	Aufnahme des Kaninchen-Pyrogentests in die USP XII.
1953	Frederik B. Bang entdeckt die Auslösung der Koagulation der Haemolymphe des Limulus polyphemus durch gramnegative Bakterien [8, 11].
1963	Zusammenarbeit von Frederik B. Bang und Jack Levin; sie publizieren gemeinsam mehrere Fachartikel, in denen sie den Mechanismus der Koagulation und seine Lokalisation in den Amoebocyten beschreiben und Endotoxine als Auslöser erkennen [9].
1967	Nobelpreis für Physik für H.K. Hartline für Studien am optischen System des Limulus.
1968	Frederik B. Bang und Jack Levin beschreiben eine standardisierte Methode zum Nachweis von Endotoxinen. Dieser ursprüngliche Test beruhte auf der qualitativen Endpunktbestimmung der Gelbildung [10].
1969	Beginn der Entwicklung des kommerziellen LAL-Tests durch James F. Cooper und Henry N. Wagner.
1971	Vergleichsuntersuchungen von Jack Levin, James F. Cooper und Henry N. Wagner zwischen LAL-Test und Pyrogentest [12].
1972	Cooper et al. setzen den LAL-Test zum Endotoxinnachweis in Radiopharmazeutika ein [13].
1973	FDA publiziert Guidelines für die Herstellung von Limulus-Amoebocyten-Lysat und schlägt Standards vor.
1974	Travenol Laboratories (jetzt Baxter) startet Lysatherstellung für eigene Testzwecke.
1974	Kobayashi gewinnt Lysat aus Tachypleus (TAL-Reagenz).
1977	Associates of Cape Cod (ACC), gegründet von James Sullivan und Stanley Watson, starten ebenfalls die Lysatherstellung.
1979	Mahalanabis gewinnt Lysat aus Carcinoscorpius rotundicauda.
1980	Aufnahme des LAL-Tests in die USP XX, Monografie „Bacterial Endotoxins Test“, als Referenzstandard wurde Endotoxin aus E. coli O113:H10:K festgesetzt.
1980	Gründung von Pyroquant, jetzt ACC Europe GmbH, in Mörfelden-Walldorf.
1981	Iwanaga entdeckt den alternativen Aktivierungsweg durch Glucane [15].
1985	Aufnahme des LAL-Tests ins DAB 9.
1987	FDA-Guideline, die die verschiedenen Methoden beschreibt, im Juli 2011 zurückgezogen [16].
1991	FDA Interim Guidance, ebenfalls 2011 zurückgezogen [17].
1993	Bundesanzeiger Nr. 2 v. 6. Januar 1993: Bekanntmachung zur Möglichkeit des Ersatzes der Prüfung auf Pyrogene durch die Prüfung auf Bakterienendotoxine nach DAB 10 [18].
1995	Vollblutmodell, Hartung und Wendel, Universität Konstanz.
1998	Ph. Eur., USP und JP harmonisieren den RSE aus E. coli O113:H10:K (10 000 IE/Vial).
2001	Monografie zum Endotoxintest ist zwischen Ph. Eur., USP, JP harmonisiert.
2003	Rekombinantes Reagenz (Faktor C) kommt auf dem Markt (Fa. Cambrex, jetzt Lonza).
2006	Portable Test System (PTS) als Kartuschensystem