TK255M
DETERMINATION O F SODIUM AND POTASSIUM BY NEUTRON ACTIVATION ANALYSIS FOR THE INVESTIGATION OF THE ELECTROLYTE -BALANCE
OF THE INNER EAR
M. Ördögh and E. Miriszlai
HUNGARIAN ACADEMY O F SCIENCES CENTRAL RESEARCH INSTITUTE FOR PHYSICS
BUDAPEST
DETERMINATION OF SODIUM AND POTASSIUM BY NEUTRON ACTIVATION ANALYSIS FOR THE INVESTIGATION OF THE
ELECTROLYTE-BALANCE OF THE INNER EAR M. ö r d ö g h an d . E . M i r i s z l a i ly/
C e n t r a l R e s e a r c h I n s t i t u t e f o r P h y s i c s ,
I . I n t r o d u c t i o n
The m i c r o c h e m i c a l s t r u c t u r a l c h a n g e s w h ic h t a k e p l a c e i n t h e s e n s e o r g a n s o f h i g h e r c l a s s l i v i n g o r g a n i s m s , l i k e t h e hum an b o d y , a s a c o n s e q u e n c e o f p h y s i o l o g i c a l a n d p a t h o l o g i c a l a l t e r a t i o n s , o r p h a r m a c e u t i c a l m e d i c a l i n t e r v e n t i o n , p l a y a n i m p o r t a n t p a r t i n t h e p r o p e r d i a g n o s i s o f n o r m a l a n d p a t h o l o g i c a l p r o c e s s e s .
Even th e few ex p er im en ta l d a ta a v a ila b le to d a te on the e l e c t r o l y t e b alan ce o f the in n e r ear a re c o n sid e r e d to be a v a lu a b le c o n t r ib u t io n to our b e t t e r know ledge o f th e b io — c h e m sitr y o f th e se n se o rg a n s. On the o t h e r hand, th e d i s crep an cy o f t h e r e s u l t s in th e r e p o r te d b io c h e m ic a l in v e s t i g a t i o n s s u g g e s t s th e n e c e s s i t y o f f u r t h e r , p r im a r ily com parative s t u d ie s and th e c r i t i c a l e v a lu a t io n o f th e ex
p e r im e n ta l f in d in g s i n t h i s f i e l d .
^ 1 1 . P e d i a t r i c a l Department o f th e M edical U n iv e r s ity o f B udapest.
I t c a n b e a l r e a d y i n f e r r e d f r o m th e c o m p ile d d a t a [ 1 ,2 ] t h a t t h e d i f f e r e n c e b e tw e e n t h e p e r i l y m p h a t i c an d e n d o ly m p h a t i c e l e c t r o l y t e s i s d u e e s s e n t i a l l y t o d i f f e r e n t r e l a t i v e c o n c e n t r a t i o n s o f t h e s o d iu m a n d p o t a s s i u m i o n s . T h is seem s t o c o r r e s p o n d t o t h e know n d a t a o n t h e c o m p o s i t i o n o f t h e e x t r a c e l l u l a r a n d i n t r a c e l l u l a r e l e c t r o l y t e s . I n f a c t , r e c e n t i n v e s t i g a t i o n s h a v e sh o w n t h e e l e c t r o l y t e o f t h e p e r i l y m p h t o b e o f th e e x t r a c e l l u l a r ty p e i . e . h a v in g a l a r g e f r a c t i o n o f s o d iu m and f e w p o t a s s i u m i o n s , w h i l e t h e e n d o ly m p h c o n t a i n s , l i k e t h e i n t r a c e l l u l a r t y p e , a h i g h r a t i o o f p o t a s siu m t o so d iu m i o n s .
R e c e n t p a t h o p h y s i o l o g i c a l d a t a h a v e r e v e a l e d , i n a d d i t i o n , t h a t t h i s d i f f e r e n c e i n t h e c o m p o s i t i o n o f t h e e x t r a t r a - a n d i n t r a c e l l u l a r e l e c t r o l y t e s i s a l s o a r e s u l t o f d y n a m ic e q u i l i b r i u m . The d y n am ic b a l a n c e d e p e n d s on m any f a c t o r s v a r y i n g w i t h t h e f u n c t i o n a l s t a t e o f t h e o r g a n i n q u e s t i o n . E v en a v e r y s l i g h t dam age may u p s e t t h e e q u i l i b r iu m b e tw e e n t h e s o d iu m a n d p o t a s s i u m i o n s a n d t h i s a l t e r a t i o n m ay , i n t u r n , a f f e c t v a r i o u s p h y s i o l o g i c a l f u n c t i o n s . T h a t i s why, i t w as t h o u g h t o f i n t e r e s t t o a n a l y s e t h e s e tw o m o s t i m p o r t a n t e l e c t r o l y t e s o f t h e l i v i n g o r g a n is m i n c o n n e c t i o n w i t h t h e i n v e s t i g a t i o n s o f t h e i n n e r e a r .
A c t i v a t i o n a n a l y s i s h a s b e e n a t t e m p t e d a l r e a d y b y HÜRLIMAN [2] i n o r d e r t o d e t e r m i n e t h e s o d iu m and p o t a s s iu m i o n c o n t e n t o f th e i n n e r e a r f l u i d s . H is e x p e r i m e n t s , p e r f o r m e d on g u i n e a p i g s , show ed t h a t t h e n o n - d e s t r u c t i v e t e c h n i q u e b a s e d o n gamma s p e c t r o m e t r y c a n n o t b e a p p l i e d i n t h i s c a s e . The a n a l y s i s o f b e t a r a d i a t i o n c o m p le m e n te d w i t h a b s o r p t i o n m e a s u r e m e n ts w as f o u n d t o y i e l d m o re a c c u r a t e r e s u l t s . T a k in g t h e s o d iu m a c t i v i t y f o r u n i t y , t h e r e l a t i v e c o n c e n t r a t i o n s w e re f o u n d t o be
Na К
P e r i ly m p h 1 < 0 , 2
E n d o ly m p h 1 7 ,0 2
- 2 -
D is t u r b i n g N u c le a r R e a c tio n s
The n e u t r o n a c t i v a t i o n a n a l y s i s o f so d iu m an d p o t a s s i u m m ig h t b e i n t e r f e r r e d w i t h , i n p r i n c i p l e , by t h e f o l l o w i n g r e a c t i o n s
2 4 M g / n ,p / 2 4 Na 1 .
2 ^ A l/n ,° < /2 4 Na 2 .
4 2 C a / n , p / 4 2 K 3 .
BOWEN a n d CÄWSE [3 ] g i v e f o r w h o le b l o o d 4 0 ^ u g / g o f Mg,
0 ,3 7 / U g / g o f A1 a n d a b o u t 6 0 ^ u g /g o f C a. CITRON e t a l . [4 ] r e p o r t e d o n t h e c o n c e n t r a t i o n o f t h e s e e l e m e n t s i n t h e p e r i ly m p h , a s 3 . 0 MEQ / a b o u t 6 0 ^ u g / o f Ca a n d 2 . 0 MEQ / a b o u t 2 4 y U g / o f Mg a n d i n t h e e n d о lym ph 3 . 0 MEQ o f C a an d 0 , 9 MEQ o f Mg. O u r c a l c u l a t i o n s show t h a t no i n t e r f e r e n c e w i t h t h e a c t i v a t i o n a n a l y s i s i s t o b e e x p e c t e d fro m t h e s e e l e m e n t s a t t h e g i v e n low c o n c e n t r a t i o n s .
I I « E x p e r i m e n t a l M ethod
The n e u t r o n a c t i v a t i o n a n a l y t i c a l m e th o d f o r th e d e t e r m i n a t i o n o f s o d iu m an d p o t a s s i u m r e p o r t e d h e r e , was d e v e l o p e d p a r t l y o n m o d el e x p e r i m e n t s p a r t l y o n s m a ll a m o u n ts o f hum an s e ru m . S a m p le q u a n t i t i e s o f a b o u t 2 0 mg w ere u s e d . S i n c e , a s know n f r o m th e l i t e r a t u r e t h e so d iu m i o n c o n t e n t o f t h e p u r e se ru m i s a b o u t 1 4 0 MEQ, w h i l e t h e p o t a s s i u m c o n t e n t v a r i e s fro m 4 , 5 t o 5 » 5 MEQ, t h e a m o u n ts t o b e d e t e c t e d i n a 2 0 mg s a m p le a r e a b o u t 6 0 ^ u g a n d 4 ^ u g , r e s p e c t i v e l y . C o n s e q u e n tl y i t i s i m p o s s i b l e t o i d e n t i f y n o n d e s t r u c t i v e l y t h e p o t a s s i u m a n d s o d iu m a c t i v i t i e s i n t h e p r e s e n c e o f e a c h o t h e r .
T h r e e d i f f e r e n t m e th o d s h a v e b e e n t r i e d f o r t h e d e t e r m i n a t i o n o f p o t a s s i u m , a / s i n g l e p r e c i p i t a t i o n o f p o t a s s i u m , Ъ / d o u b le - p r e c i p i t a t i o n o f p o t a s s i u m a n d с / s e p a r a t i o n o f p o t a s s i u m b y i s o t o p i c e x c h a n g e . S o d iu m c o u ld b e d e t e r m i n e d n o n d e s t r u c t i v e l y f r o m a l i q u o t s o f t h e f i l t r a t e o b t a i n e d o n f i l t e r i n g o f f t h e p o t a s s i u m p r e c i p i t a t e .
The d a m p le s w e re i r r a d i a t e d i n s e a l e d q u a r t z a m p o u le s f o r l o h o u r s w i t h t h e 2 . i O ^ n / c m ^ s e c n e u t r o n f l u x o f t h e YVH-S t y p e r e a c t o r . The s o d iu m an d p o t a s s i u m s t a n d a r d s w e re e x p o s e d s i m u l t a n e o u s l y w i t h t h e s a m p l e s . A f t e r i r r a d i a t i o n th e s a m p le s w e re d i s s o l v e d fro m t h e q u a r t z a m p o u le s b y n i t r i c a c i d , t h e n d e s t r o y e d b y a m i x t u r e o f c o n c e n t r a t e d n i t r i c a c i d aid h y d r o g e n p e r o x i d e . The n i t r i c a c i d w as rem o v ed f r o m t h e d e s t r o y e d sam p l e by b o i l i n g w i t h c o n c e n t r a t e d h y d r o c h l o r i c a c i d and f i n a l l y t h e s a m p le wa3 e v a p o r a t e d t o d r y n e s s .
a / S i n g l e p r e c i p i t a t i o n o f p o t a s s i u m
P o t a s s i u m was p r e c i p i t a t e d w i t h t h e a q u e o u s s o l u t i o n o f 3% s o d i u m - t e t r a p h e n y l b o r a t e / iNa[B/CgH
^ / ц } /
r e a g e n t a tpH = 4 - 6 , i n t h e p r e s e n c e o f 10 mg o f p o t a s s i u m a n d 3 mg o f s o d iu m a s i n a c t i v e c a r r i e r . The r e a g e n t r e a c t s w i t h p o t a s s i u m a c c o r d i n g t o t h e f o r m u l a
[B/C6 H5 / 4 ] “ + К4 = К [B /C 6.H5/ 4 ] .
The r e s u l t i n g w h i t e p r e c i p i t a t e was l e f t t o s t a n d f o r a s h o r t t i m e , t h e n f i l t e r e d . The f i l t r a t e c o n t a i n i n g t h e so d iu m a c t i v i t y was d i l u t e d to 1 0 0 ml fro m w h ic h 2 m l was e v a p o r a t e d t o d r y n e s s a n d u s e d f o r t h e a c t i v i t y m e a s u re m e n t b y gamma s p e c t r o m e t r y . F o r t h e a c t i v i t y m e a s u re m e n t N u c l e a r E n t e r p r i s e s m a rk , 3 i n x 3 i n N a l / T l / c r y s t a l and EMI 9331A m a rk p h o t o m u l t i p l i e r t u b e w e re u s e d i n c o m b i n a t i o n w i t h a 2 5 6 c h a n n e l
a n a l y z e r / S y s te m K FK I, NTA-256 t y p e / .
' The p o t a s s i u m - t e t r a p h e n y l - b o r a t e p r e c i p i t a t e s p r o v e d a l w ay s t o b e c o n t a m i n a t e d t o v a r y i n g e x t e n t by s o d iu m a c t i v i t y a s a p p a r e n t f r o m t h e gamma s p e c t r u m o f a p o t a s s i u m - t e t r a p h e n y l - b o r a t e p r e c i p i t a t e w i t h so d iu m a c t i v i t y , sh o w n f o r i l l u s t r a t i o n i n F i g . 1 .
b / D o u b le p r e c i p i t a t i o n o f p o t a s s i u m
To o b t a i n t h e p o t a s s i u m - t e t r a p h e n y l - b o r a t e p r e c i p i t a t e i n a p u r e f o r m , m ore c o n v e n i e n t f o r e v a l u a t i o n , d o u b l e p r e c i p i t a t i o n w as p e r f o r m e d . The s a m p le w as f i r s t p r e c i p i t a t e d
4
i n t h e p r e s e n c e o f 10 mg p o t a s s i u m c a r r i e r i n t h e m an n e r d e s c r i b e d a b o v e , t h e n t h e f i l t e r e d p r e c i p i t a t e w as d i s s o l v e d i n a c e t o n e . On r e m o v in g t h e a c e t o n e b y h e a t i n g o n w a t e r - b a t h t h e p o t a s s i u m w as p r e c i p i t a t e d an d f i l t e r e d a g a i n b e f o r e t h e a c t i v i t y m e a s u r e m e n t. The t w i c e p r e c i p i t a t e d p o t a s s i u m t e t r a - p h e n y l - b o r a t e w as f o u n d t o b e i n e a c h c a s e f r e e fro m a n y s o dium a c t i v i t y a n d t h e gamma s p e c t r a c o u ld b e e a s i l y e v a l u a t e d . The o n l y d ra w b a c k o f t h i s m e th o d i s i t s l e n g t h i n e s s . с / S e p a r a t i o n o f P o t a s s i u m b y I s o t o p i c E x c h a n g e
I n s p i t e o f i t . s s i m p l i c i t y a n d r a p i d i t y , i s o t o p i c e x c h a n g e h a s b e e n s e ld o m a p p l i e d i n c o m b i n a t i o n w i t h a c t i v a t i o n a n a l y s i s f o r t h e s e p a r a t i o n o f t h e c o m p o n e n ts i n i r r a d i a t e d s a m p le s . I t w as f i r s t u s e d b y SUNDERMAN and MEINKE
[5] f o r s t u d y i n g t h e i s o t o p i c e x c h a n g e b e tw e e n r a d i o a c t i v e s i l v e r i o n s a n d i n a c t i v e s i l v e r c h l o r i d e . R e c e n t l y QUERESHI a n d SHABBIR [ 6 ,
?]
p e r f o r m e d e x p e r i m e n t s o n t h e r a d i o c h e m i c a l r e c o v e r y o f c o b a l t an d a n tim o n y b y m ea n s o f i s o t o p i c e x c h a n g e . I n v e s t i g a t i o n s a b o u t s e p a r a t i o n b y i s o t o p i c e x c h a n g e a r e now i n p r o g r e s s a t o u r L a b o r a t o r y , t o o . CSAJKA [8] a p p l i e st h i s t e c h n i q u e f o r t h e q u i c k s e p a r a t i o n o f t i n c o n ta m i n a n t fro m c a t h o d e n i c k e l . The m e th o d p e r m i t s t o r e c o v e r t i n t o m ore t h a n 99 % i n 7 t o 8 m i n u t e s . T h is r e s u l t s u g g e s t e d t o t r y t h e s e p a r a t i o n o f p o t a s s i u m b y i s o t o p i c e x c h a n g e . F o r t h e t e n t a t i v e e x p e r i m e n t s p o t a s s i u m - t e t r a p h e n y l - b o r a t e w as c h o s e n a s i n a c t i v e p r e c i p i t a t e .
I n o r d e r t o d e v e l o p t h e optim um t e c h n i q u e f o l l o w i n g e x p e r i m e n t s w ere p e r f o r m e d .
The n e c e s s a r y a m o u n t o f th e i n a c t i v e p o t a s s i u m - ^ e t r a - p h e n y l - b o r a t e p r e c i p i t a t e f o r t h e maximum p o s s i b l e b i n d i n g o f t h e r a d i o a c t i v e p o t a s s i u m i o n s w as e s t a b l i s h e d b y a d d i n g
l L
a b o u t 1 0 cpm r a d i o a c t i v e p o t a s s i u m t o s u c c e s s i v e l y 5 i» 1 0 0 , 2 0 0 , ЗОО, 4 0 0 a n d 4 5 0 mg o f p r e c i p i t a t e .
The a c i d i t y w as a d j u s t e d to pH = 5 k n o w in g t h a t t h e s o l u b i l i t y o f p o t a s s i u m - t e t r a p h e n y l - b o r a t e i s t h e l o w e s t a t
pH = 4 - 6 [9] • The m i x t u r e w as s h a k e n m e c h a n i c a l l y e a c h t i m e f o r 15 m i n u t e s , t h e n f i l t e r e d t h r o u g h N o.G 4 g l a s s f i l t e r a n d w a s h e d w i t h 5 0 - 6 0 ml o f d i s t i l l e d w a t e r . The m e a s u r e o f t h e i s o t o p i c e x c h a n g e i n p e r c e n t s c a n be s e e n i n T a b l e I .
V a r y i n g t h e pH a n d s h a k i n g tim e t o o b s e r v e t h e e f f e c t o f t h e s e p a r a m e t e r s o n t h e b i n d i n g o f p o t a s s i u m i o n s , f o r pH v a l u e s f r o m 2 t o 7 t h e i s o t o p i c e x c h a n g e was f o u n d t o b e l e f t u n a l t e r e d . B e c a u s e o f t h e p o s s i b l e b i n d i n g o f o t h e r i o n s i t i s , h o w e v e r , a d v i s a b l e t o u s e r a t h e r s l i g h t l y a c i d i c / p H = 3 - 5 / s y s t e m . The i s o t o p i c e x c h a n g e r e m a i n e d t h e same a l s o on s h a k i n g t h e m i x t u r e f o r 5» 10 o r 3 0 m i n u t e s . B e c a u s e o f t h e s t r o n g f o a m i n g o f t h e m i x t u r e o n s h a k i n g , a n a g i t a t i o n f o r 5 m i n u t e s w as t r i e d i n s t e a d a n d s i n c e t h e i s o t o p i c e x c h a n g e w as f o u n d t o r e a c h i n t h i s c a s e a l s o 9 9 »5 t o 100 % f o r 4 0 0 mg o f p r e c i p i t a t e , s u b s e q u e n t l y o n l y 5 m i n u t e a g i t a t i o n was a p p l i e d t h a t d i d n o t c a u s e t h e m i x t u r e t o fo am .
The m o s t i m p o r t a n t a im o f t h e s e p a r a t i o n was t o e l i m i n a t e t h e i n t e r f e r e n c e f r o m m d i o a c t i v e s o d iu m . E x p e r i m e n t s w e r e p e r f o r m e d t h e r e f o r e t o o b s e r v e t h e i s o t o p i c e x c h a n g e
4 4
i n t h e p r e s e n c e o f s o d iu m a c t i v i t i e s o f 2 . 1 0 , 5 « 1 0 and 2.1CK cpm. I t was f o u n d t h a t t h e p r e c i p i t a t e d i d n o t b i n d 5 a n y s o d iu m a t a l l . N o r d i d t h e p r e s e n c e o f p h o s p h a t e i o n s i n t e r f e r e w i t h t h e i s o t o p i c e x c h a n g e o f p o t a s s i u m i o n s .
f i n a l l y a c a l i b r a t i o n c u r v e was p l o t t e d f o r p o t a s s i u m c o n c e n t r a t i o n s f r o m a b o u t 2 t o lC y u g t h a t i s show n i n F i g . 2 .
As a r e s u l t o f a b o v e i n v e s t i g a t i o n s t h e s e r u m a n d p e r i l y m p h s a m p l e s u s e d f o r t h e e x p e r i m e n t s w e re t r e a t e d a s f o l l o w s .
P e r i l y m p h s a m p l e s w e re t a k e n fro m l i v i n g a n i m a l s n a r c o t i z e d b y e t h e r . A f t e r c h i s e l l i n g t h e b u l l a o s s e a , a s t e r i l e a n d c h e m i c a l l y p u r e g l a s s c a p i l l a r y w as i n t r o d u c e d
t h r o u g h t h e r o u n d w indow / f e n e s t r a r o t u n d a / t o c o l l e c t f r o m t h e p e r i l y m p h a t i c v e s s e l s s u f f i c i e n t s a m p l e m a t e r i a l .
The s a m p le s w e re i r r a d i a t e d u n d e r t h e c o n d i t i o n s d e s c r i b e d i n t h e f o r e g o i n g , d i s s o l v e d f r o m t h e q u a r t z a m p o u le s b y h o t c c . n i t r i c a c i d , t h e n d e s t r o y e d b y b o i l i n g w i t h a
m i x t u r e o f c c . n i t r i c a c i d a n d h y d r o g e n p e r o x i d e . N i t r i c a c i d w as re m o v e d b y a d d in g t h r e e t i m e s c c . h y d r o c h l o r i c a c i d b e f o r e e v a p o r a t i n g t h e s a m p le t o d r y n e s s o n w a t e r b a t h . The d r y r e s i d u e s w e re t a k e n u p w i t h d i s t i l l e d w a t e r a n d t h e pH a d j u s t e d t o 3 - 5 b e f o r e p o u r i n g t h e a l r e a d y p r e p a r e d i n a c t i v e p r e c i p i t a t e t o e a c h sa m p le s o l u t i o n . The m i x t u r e s w e re a g i t a t e d f ó r 5 m in u t e s a n d f i l t e r e d t h r o u g h No. G4 g l a s s f i l t e r s o f p r e c i s e l y i d e n t i c a l s i z e s . A f t e r w a s h in g w i t h 5 0 - 6 0 m l o f d i s t i l l e d w a t e r t h e gamma s p e c t r a w e r e t a k e n a n d c o m p a re d w i t h t h e p o t a s s i u m s t a n d a r d t r e a t e d i n t h e same w ay a s t h e sam p le*
The p r e c i p i t a t e s w e re u s u a l l y f r e e fro m s o d iu m a c t i v i t y . The s m a ll s o d iu m c o n t a m i n a t i o n fo u n d i n some s p e c t r a , s e e i n g t h a t s o d iu m i o n s h a d n e v e r b e e n bound b y t h e p r e c i p i t a t e i n p r e l i m i n a r y e x p e r i m e n t s , i s . t h o u g h t t o b e due t o t h e s o d iu m i n n o n - i o n i c b o n d a g e p r e s e n t i n some o f t h e s a m p le s t h a t c o u l d n o t b e d e s t r o y e d an d a d h e r e d t o t h e p r e c i p i t a t e a t t h e pH a p p l i e d . I n some p e r i l y m p h s a m p le s p h o t o p e a k s a t 0,4-1 a n d 0 ,5 1 MeV w ere o b s e r v e d w h ic h by h a l f - l i f e m e a s u re m e n t t u r n e d o u t t o be d u e t o ^ 8Au a n d 6^Cu / F i g . 3 - /
I I I . E x p e r i m e n t a l R e s u l t s a n d D i s c u s s i o n
E x tr e m e l y s m a ll v o lu m e s o f f l u i d a r e a v a i l a b l e i n t h e i n n e r e a r f o r e l e c t r o l y t e a n a l y s i s . By a s i n g l e i n t e r v e n t i o n / p u n c t i o n / t h e p e r i l y m p h a t i c l i q u i d o b t a i n a b l e fro m l i v i n g a n im a l / g u i n e a p i g / v a r i e d fro m 2 t o 5» o c c a s i o n a l l y t o l O ^ u l . U pon r e g e n e r a t i o n o f t h e i n n e r e a r f l u i d i t i s p o s s i b l e t o o b t a i n p e r i o d i c a l l y b y r e p e a t e d i n t e r v e n t i o n s f u r t h e r e x p e r i m e n t a l m a t e r i a l . The t e c h n i q u e o f a c t i v a t i o n a n a l y s i s d e v e lo p e d h e r e p e r m i t t e d to s t u d y some f e a t u r e s o f t h e r e g e n e r a t e d p e r i l y m p h .
As k n o w n , a l s o f r o m t h e l i t e r a t u r e , e v e n t h e m o s t c a r e f u l i n t e r v e n t i o n i s d u e to l e a d t o m i c r o s c o p i c h a e m o r r h a g e w h ic h a l t e r s t h e b i o c h e m i c a l r e l a t i o n s o f t h e i n n e r e a r
f l u i d s . F o r t h i s r e a s o n hum an se ru m w as i n v e s t i g a t e d i n t h e e x p e r i m e n t s a l o n g w i t h t h e ’’l i v e " s a m p le s , f i r s t i n p u r e s t a t e , t h e n u p o n a d d i t i o n o f a g i v e n num ber o f e r y t h r o c i t e s . As r e g a r d s t h e tw o p r i n c i p a l e l e c t r o l y t e s o f t h e o r g a n i s m , s o d iu m a n d p o t a s s i u m , t h e r e s u l t s o b t a i n e d f r o m th e s e r u m and t h e p e r i l y m p h a r e e s s e n t i a l l y t h e sa m e . F o r t h e n e u t r o n a c t i v a t i o n a n a l y s i s tw o m e th o d s w ere u s e d .
T w ice s e p a r a t e d p o t a s s i u m / I I . b / g i v e s f o r p u re hum an s e ru m 5 , 7 5 + 0 , 4 8 MEQ b y a c t i v a t i o n a n a l y s i s a n d 4 ,7 6 + 0 ,3 8 MEQ b y f la m e p h o t o m e t r y . F o r so d iu m t h e tw o m e th o d s y i e l d 1 3 5 ,4 ± 1 0 ,3 MEQ a n d 1 4 8 ,2 + 1 ,8 MEQ, r e s p e c t i v e l y . The d i f f e r e n c e b e tw e e n a c t i v a t i o n a n a l y t i c a l an d f l a m e - p h o t o m e t r i c r e s u l t s i s s e e n t o b e + 2 0 % f o r p o t a s s i u m a n d - 8 ,5 % f o r s o d iu m .
By i s o t o p e e x c h a n g e t e c h n i q u e / I I . с / f o r p u re hum an s e rum t h e r e s u l t w as 4 , 9 9 + 0 , 6 0 MEQ o f p o t a s s i u m and
1 3 0 ,7 + 8 , 2 o f s o d iu m . The fla m e p h o t o m e t r y i n t h i s c a s e g i v e s 4 , 6 8 + 0 ,0 6 MEQ o f К a n d 1 4 1 ,2 + 1 , 6 MEQ o f N a , t h u s t h e d i f f e r e n c e i s + 6 , 6 % f o r К a n d - 7 , 5 % f o r N a.
I n t h e n e x t s e t o f e x p e r i m e n t s a g i v e n n u m b er o f ё г у - t h r o c i t e s on t h e e l e c t r o l y t e e q u i l i b r i u m i s s e e n fro m t h e v a l u e s l i s t e d i n T a b le I I . A. d e f i n i t e i n c r e a s e i n t h e p o t a s
siu m c o n c e n t r a t i o n , i s o b s e r v a b l e i f t h e n u m b e r o f e r y t h r o - c i t e s p e r пшг o f s a m p le i s ab o v e 8 0 . 0 0 0 . T h is p r o v e s t h a t on t h e b i o l o g i c a l d e a t h o f t h e c e l l s c a u s e d b y t h e i n t e r v e n t i o n o r e v e n e a r l i e r d u e t o t h e d e t e r i o r a t i o n o f m e t a b o l i c p r o c e s s e s , t h e r a p i d d i f f u s i o n o f t h e i n t r a c e l l u l a r p o t a s s i u m i o n s i n t o t h e anyhow s m a l l volum e o f t h e e x p e r i m e n t a l m a te r i a l w i l l a l t e r i t s b i o c h e m i c a l c o m p o s i t i o n w i t h i n a fe w
m i n u t e s . T h ese e x p e r i m e n t a l f i n d i n g s a r e c o n f i r m e d b y RAUCH ’s e x p e r i m e n t s [2 ] i n w h ic h t h e p e r i l y m p h o f t h e e x p e r i m e n t a l a n i m a l s was f o u n d t o c h a n g e i n f i v e m in u te s a f t e r b e i n g k i l l e d . S i n c e t h e p r e s e n c e o f e r y t h r o c i t e s i n a h i g h e r n u m b e r t h a n eO.OOO/пшг i s m a n i f e s t e d by r o s a c o l o r i n g , s a m p le s w i t h t h i s c o l o r i n g c a n n o t b e u s e d f o r f i n e r a n a l y s i s .
- 8 -
F o r i n f o r m a t i o n a b o u t t h e e l e c t r o l y t e b a l a n c e o f t h e i n n e r e a r , t h o r o u g h p e r i l y m p h s t u d i e s w e re p e r f o r m e d o n g u i n e a p i g s . The r e s u l t s a r e l i s t e d i n T a b le I I I . The p e r i ly m p h s a m p le s t a k e n i n f r a c t i o n s f r o m t h e e x p e r i m e n t a l a n im a l show t h a t . i n t h e d i f f e r e n t p h a s e s o f t h e i n t e r v e n t i o n th e e l e c t r o l y t e b a l a n c e r e p o r t e d i n t h e l i t e r a t u r e [1 ] r e f l e c t s o n l y th e a v e r a g e s o f t h e l a r g e r q u a n t i t i e s . I n t h e n e u t r o n a c t i v a t i o n a n a l y s i s c o m b in e d w i t h i s o t o p e e x c h a n g e , t h e K - i o n c o n t e n t o f some s a m p le s i n c r e a s e d / 1 0 - 1 4 MEQ/ b e c a u s e o f m i c r o s c o p i c h a e m o r r h a g e i n t h e f i r s t i n t e r v e n t i o n , w h i l e t h e N a - c o n t e n t r e m a in e d n o r m a l / 1 5 0 - 1 7 0 MEQ, C olum n I i n T a b le I I I / . As t h e h a e m o r r h a g e c e a s e d , t h e r e g e n e r a t e d p e r i l y m p h y i e l d e d a g a i n t h e v a l u e s know n f r o m t h e l i t e r a t u r e /C o lu m n I I / . F o r p r o t r a c t e d i n t e r v e n t i o n , w i t h r e p e a t e d p u n c t i o n s a l s o t h e e n d o ly m p h s y s te m o f t h e i n n e r e a r may s u f f e r some d a m a g e . I n t h i s c a s e a h i g h e r К- c o n t e n t w as f o u n d w h i l e t h e N a - c o n c e n t r a t i o n w as n o r m a l o r so m ew h at l o w e r . I n t h e c a s e
o f i n t e n t i o n a l o r a c c i d e n t a l o p e n in g o f t h e e n d o ly m p h s y s te m t h e m e a s u r e d v a l u e s o f Na w e re l o w , . t h o s e o f К g e n e r a l l y a b o u t 2 0 MEQ o r h i g h e r /C o lu m n I V / .
The b i o c h e m i c a l a n a l y s i s o f t h e i n n e r e a r f l u i d s seem s t o b e a p r o m i s i n g m e th o d o f i n v e s t i g a t i o n i n b o t h e x p e r i m e n t a l an d p r a c t i c a l m e d i c i n e t h a t w i l l p r o v e a s h e l p f u l a s
som e o t h e r a l r e a d y e x t e n s i v e l y u s e d l a b o r a t o r y m e th o d s f o r p r o p e r d i a g n o s i s . The p a t h o p h y s i o l o g y o f h e a r i n g a n d b o d y b a l a n c e i s c l o s e l y r e l a t e d t o t h e e l e c t r o l y t e e q u i l i b r i u m o f t h e i n n e r e a r f l u i d s [1 ] [ 2 ] . The r e s u l t s o f p r e s e n t e x p e r i m e n t s seem t o p o i n t o u t some o f t h e p r o b le m s a n d p o s s i b l e e r r o r s i n v o l v e d i n t h e s e i n v e s t i g a t i o n s a n d o f f e r a m e t h o d i c a l b a s e a n d new d a t a f o r t h e c o n t i n u e d i n v e s t i g a
t i o n s .
A ck n o w led g m en t
A u th o r s a r e i n d e b t e d t o D r. M. M i l t é n y i f o r t h e r e s u l t s o b t a i n e d b y f l a m e p h o t o m e t r y .
B i b l i o g r a p h y
[1 ] VOSTEEN, K .H ., A r c h i v . O h re n u sw . H e i l k . u . Z . H a ls
u b w. H e i l k . 178 1 - 1 0 4 / K o n g r e s s b e r i c h t 1 9 6 1 / .
[2 ] RAUCH, S . , " B io c h e m ie d e s H ö r o r g a n s " , T h i e m e , S t u t t g a r t
(
1 9 6 4 ) .[ Л BOWEN, H .J . M . , CAWSE, P . A . , AERE-R 4 3 0 9 ( 1 9 6 3 ) . [4 ] CITRON, L . , EXLEI, D . , HALLPIKE, C . S . , B r i t . m e d .
B u l l . 12 ( l 9 5 6 ) l 0 1 .
[5] SUNDERMAN, D .N ., MEINKE, W.W., A n a l.C h e m . 2 9
(
1 9 5 7 ) 1 5 7 8 .[6 ] QUERESHI, J . H . , T a l a n t a 11 (1 9 6 4) 1 5 5 0 .
[7З QIJERESHI, J . H . , SHABBIR, M ., T a l a n t a 1Д ( 1 9 6 б ) 8 4 7 . [8] CSAJKA, M ., i n p r e s s .
[9З ERDEY, L . , "A ité m ia i a n a l i z i s s u l y s z e r i n t i m ó d s z e r e i " . I I 712 A k a d é m ia i K ia d ó , ( i9 6 0) .
T ab le I
V a r i a t i o n of. t h e i s o t o p i c e x c h a n g e wi t h t h e w e i g h t o f t h e i n a c t i v e p r e c i p i t a t e
Amount o f
p r e c i p i t a t e mg E x t e n t o f i s o t o p i c e x c h a n g e %
5.0 15
100 3 9 , 3
200 8 7 , 5
300 96,0
3 5 0 9 9 , 2
400 9 9 , 5
450 ^ 100,0
T a b l e I I .
C o n c e n t r a t i o n s o f Na+ a n d K+ i n human s e r u m d e t e r m i n e d b y d i f f e r e n t m e t h o d s a n d t h e i r v a r i a t i o n w i t h t h e n u m b e r o f e r y t h r o c i t e s a d d e d
S e r i a l No
A c t i v a t i o n a n a l y s i s
Na+ K+ -
MEQ
F la m e p h o t o m e t r y
Na+ K+
MEQ
P e r c e n t u a l d i f f e r e n c e
Na+ K+
%
E r y t h r o c y t e s a d d e d p e r mrf
o f s e r u m
2 7 / 1 9 1 3 5 , 4 4 , 5 9 142 4 , 7 - 4 , 7 - 2 , 3 -
4 4 / 1 3 1 3 3 , 2 4 , 3 0 142 4 , 6 -6,2 - 6 , 5 20.000
3 8 / 1 4 1 3 8 , 9 4 , 9 142 4 , 6 "2,2 + 6 , 5 4 0 . 0 0 0
7 / 1 9 1 4 7 , 0 6,86 141 6,0 + 4 , 2 + 1 4 , 3 8 0 . 0 0 0
3 / 1 7 1 3 3 , 7 9 , 1 5 146 8,2 - 8 , 5 + 1 1 , 5 100.000
2 0 5 / 1 9 1 3 3 , 5 9 , 2 6 143 8,6 - 6 , 7 + 7 , 6 200.000
11
V a r i a t i o n o f t h e Na a n d К c o n c e n t r a t i o n s i n t h e d i f f e r e n t p h a s e s o f e x p e r i m e n t a l i n t e r v e n t i o n . S a m p l e s f o r a c t i v a t i o n a n a l y s i s w ere t a k e n
i n f r a c t i o n s Table I I I .
!---
S e r i a l „ ,
! Samp! e No.
i
- Weigh t ' g
Na+ K+
... -... . . ..._MEQ
E r y t h r o e .1 t e a
p e r mnr Remark:
2 9 / 6 4 , 7 4 / 2 2
* 67/22
6 1 / 2 3
p e r i - ly m p h e + e r y t h r o o t t e s
0 , 0 0 2 6 0 , 0 0 3 1 0 , 0 0 1 8 0 , 0 0 4 5
150 14
156 10,1
174 13
167 12,6
20.000- - 2 5 0 . 0 0 0
h a r d l y a n y h u e - m o r r h a g e i n t h e i n i t i a l s t a g e o f t h e I n t e r v e n t i o n
...
8 2 / 2 1
88/22 11 * 7 5 / 2 1
5 8 / 2 3
p e r i lymph.
0 , 0 0 4 8
0,0092
0 , 0 0 4 8 0 , 0 0 3 4
.
147 4,8
124 5 , 7 4
172 5 , 0 4
162 5 , 4 9
5.000- -20.000
p u r e a a m p l e
8 0 / 1 8
111. 59/24 p e r i lym ph +
e r t d o - lym ph
0 , 0 0 2 9 0 , 0 0 3 0
1 2 9 . 8 1 2 , 5
1 7 4 . 8 12,1 20•000
- 6 0 . 0 0 0
s e v e r a l p r o t r a c t e d I n t e r v e n t i o n s
Ttf 6 8 / 2 5 1V* 7 3 / 2 4
81
e n d o - lym ph+
p e r i - lym ph
0 , 0 0 5 1 0 , 0 0 2 9 0 , 0 0 3 0
1 0 4 , 5 2 7 , 9 1 1 4 , 0 2 4 , 4 3
99 1 7 , 0
100.000- -300.000
a p p r e c i a b l e h a e m o r r h a g e a f t e r c h i s e l l i n g o f t h e c o c h l e a b o n e
I
12
F i g . , l . S e p a r a t i o n o f p o t a s s i u m by s i n g l e p r e c i p i t a t i o n
counts
Peak area
pgk coOnts/ftOsec
2.1 7332
3,9 13,613
60 13396
8.1 25892
9 9 31,847
P i g . 2. C a l i b r a t i o n c u r v e f o r p o t a s s i u m
- 14
P i g . 3- S e p a r a t i o n o f p o t a s s i u m by i s o t o p i c e x c h a n g e
Ci. T-Sf
P r i n t e d i n th e C e n tr a l R e se a rc h I n s t i t u t e f o r P h y s i c s , Budapest K iad ja a KFKI P u b l i k á c i ó s B i z o t t s á g e n g e d é l y é v e l a
K önyvtári é s K ia d ó i O s z tá ly
Példányszám : 350 B u d a p e s t, 1967» ápr. 10.
Munkaszám: KFKI 3002
K é sz ü lt a KFKI s o k s z o r o s í t ó j á b a n F . v . : Gyenes Imre
