REVISIONES ~obre el lugar y modo de acción de la Lormona antidiurética Modesto Espinar-Lafuente RESUMEN Observacjones recientes han revelado, según los trabajos de Wirz, Ullrich, Morel, y sus colaboradores, que durante la elaboración de orinas concentradas por el riñón existe un progresivo aumento de presión osmótica y de concentración de sodio· en el conjunto de la medula renal, conforme se desciende desde la unión corticomedular hasta la papila. La presión osmótica a nivel de ésta es igual a la de la orina eliminada. Al parecer este desnivel osmótico corticopapilar no existe durante la diuresis acuosa, es decir, con orinas diluídas. Los autores citados, atribuyen la producción de este fenómeno, a la peculiar estructura anatómica de la medula renal y especialmente a la función del asa de Henle, que daría lugar a la acumulación y concentración de las sales de sodio en la región. La hormona antidiurética posibilitaría entonces la formación de este desnivel osmótico perrneabiliza-ndo los tubos para el agua, la cual, al pasar de los tubos colectores hipotónicos a las asas hipertónicas, haría quedar concentrada a la orina. Para obviar algunas contradicciones de esta teoría, Berliner y sus colaboradores han propuesto una modificación de la misma, en la que la función de concentración --del sodio en la medula correspondería a los «vasa recta». La interpretación de Berliner exige que el desnivel osmótico córticopapilar exista también durante la diuresis acuosa, siendo independiente de la hormona anti-diurética, lo cual ·está en contra de la observación. Una posible aher-nativa, que ayuda.ría a res-olver las anteriores dificultades, sería admitir que el lugar de acción de la hormona anti.diurética está en la circulación medular postglomerular, o sea en los ((Vasa recta». La hormona antidiurética, al reducir el flujo de sangre por la me-d'ula, facilitaría la producción del desnivel osmótico corticopapilar. Los tubos. :r;enales serían siempre permeables para el agua y és-ta difundiría pasivamente durante la anti-diuresis desde los tubos colectnres hipotónicos al intersticio hipertónico. Se conoce bien el papel de Ja neurohi5fisis en la regulación del balance hícico del organismo, ejercido a través de hormona antidiurética (ADH) '· rn, 1s, uedan, sin embargo, bastantes puntos oscuros por dilucidar, sobre todo en lo que respecta al modo de actuar la ADH sobre el riñón y a sus relaciones con otras hormonas como las suprarrenales y las antehipofisarias, que tenderían también, Dicie1nbre 1958 LUGAR Y ACCIÓN DE LA HORMONA ANTIDIURÉTICA de modo sinérgico o antagonista, al man· tenimiento de la constancia del medio interno. Puesto que la diuresis que sigue a la abolición de la actividad neurohipofisaria se produce sin modificación del filtrado glomerular y sin que haya un aumento simultáneo en la excreción de solutos, se ha llegado a la conclusión de que el efecto de la ADH sobre el riñón consiste en permitir o provocar la reabsorción tubular del agua (en exceso respecto a las sus· tancias disueltas). Para Srnith 11 , la ADH <cactivaría» el proceso de la reabsorción «facultativa» distal de agua (T~ ), de 20 modo que el líquido tubular, hecho pre· viarnente hipotónico corno resultado de la reabsorción también distal de sodio (T~ 0 ), volvería a hacerse isotónico. En ausencia de la ADH esta <cactivación)) no se produciría, apareciendo la orina en la vejiga hipotónica respecto al plasma. En cambio, cuando la ADH está presente, el líquido hecho isotónico bajo su influjo pasaría por un sector aún más distal de la nefrona (probablemente los tubos colectores), dojl· de se verificaría una nueva abstracción de · agua sin solutos (T~ ) -esta vez inde20 pendientemente de la ADH-, la cual haría a la orina finalmente hipertónica. Es claro que el líquido tubular sólo lle· garía a ser isotónico bajo una actividad antidiurética máxima; es decir, la ADH no sería responsable de la concentración de la orina, sino en tanto en cuanto c<facilitaría» la acción del mecanismo concentrador, reduciendo el volumen y la dilución del líquido que llega al lugar de este me· canismo. Ahora bien, como en la teoría de Smith la ADH sólo actuaría en una fase de isotonización en la que ningún proceso activo es requerido, algunos autores han supuesto que su efecto sería de {(permeabilización», o sea produciendo un aumento en el tamaño o en el número de ciertos hipotéticos «poros» que permitirían el paso del agua a través de las paredes 313 tubulares 10 • De todos modos, quedaría sin explicar entonces la forma de producirse ese' otro «mecanismo de concentración» independiente --el T~, 0 -, que éste sí que tendría que ser activo, puesto que se realizaría en contra del desnivel osmótico entre la orina -hipertónica- y el plasma. Recientemente se han citado razones que ponen en duda la posibilidad de un transporte «activo" del agua (Berliner) 1, y por otra parte nuevas investigaciones, que citamos a continuación, han dado lugar a que se conozcan hechos que lo hacen totalmente innecesario. Función del asa de Henle y desnivel osmótico corticopapilar.-Sólo los mamíferos y algunas aves poseen un asa de Henle interpuesta entre el tubo contorneado proximal y el distal, y sólo en estas especies se puede producir una orina hipertónica. Este hecho, conocido hace tiempo, no ha podido ser comprendido hasta ahora. En el riñón del mamífero (y en el humano), la medula renal está compuesta por una trama en la que se .. alternan las porciones descendente y ascendente de las asas de Henle, procedentes de glomérulos yuxtamedulares, con tubos colectores y con capilares postglomerulares de los mismos glomérulos (los «vasa recta,,). En cambio, .la corteza está compuesta por los tubos contorneados (proximales y distales) correspondientes a aquellos glomérulos, y por las nefronas más externas, cuyas asas de Henle, más cortas, penetran sólo un breve trecho en la medula. A su vez el sistema vascular propio de estas nefronas se diferencia del de las yuxtamedulares en que los capilares postglomerulares son más abundantes y pequeños, y entrelazándose de forma caprichosa con los tubos correspondientes, desembocan en una vena interlobular sin llegar a penetrar en la me· dula (fig. l.'). Recientemente, Wirz 17"2º ha demostrado que durante la producción de una orina hipertónica, en todo el tejido medular, in- f!ol. M. t:SPINAR-LAFUENTE GLOMERULO YUXTAMEDULAR GLOMERULO CORTICAL <( N '!.! l- o! o V iJ estas sales, por un fenómeno análogo al artificio conocido en Termodinámica como ccmultiplicador de contracorriente)) 5, quedarían concentradas en el fondo del asa. Entonces se explicaría la producción de una orina concentrada simplemente por la difusión pasiva del agua desde el líquido hipotónico de los tubos colectores (ya que la reabsorción del sodio en la rama ascendente del asa de Henle habría producido allí la dilución del líquido tubular) a las asas hipertónicas, con las que están en estrecho contacto (fig. 2.ª). Teoría de Berliner.-Si bien los hechos descubiertos por Wirz tienen una importancia extraordinaria, su interpretación presenta notables dificultades. Lo mismo TUBOS 'º'•"'~ ~----- Fig. 1.-Representación esquemática de la estructura renal, mostrando la diferencia entre las nefronas yuxtamedular y cortical. Tomado del libro de H: W. Smith 11 cluyendo la sangre de esta reg10n, existe un progresivo aumento de presión osmótica conforme se desciende desde la unión córticomedular hasta la papila, siendo es• ta presión osmótica igual, a un nivel determinado, en los tubos, eh el tejido intersticial y en el capilar postglomerular. Este desnivel osmótico córticopapilar no existe, o es mucho más reducido, como han demostrado también Ullrich M y Morel 8 , durante la diuresis acuosa (o sea, presumiblemente en ausencia de ADH), así como durante la diuresis osmótica y en animales adrenalectomizados. A partir de estos hechos, Wirz, Hargitay y Kuhn 17 desarrollaron u.na teoría de la concentración de la orina. Ellos supusieron que este desnivel osmótico se originaba por producirse una recirculación de las sales de sodio a nivel de las asas de Henle (reabsorción en la rama ascendente y secreción en la descendente), con lo que Af""111·rp. ~.....-....__.__._....., roAn '-'>J.._,._ 1.......... ".:l l-10-Pr".1 .._.._b.,_,_._ ...... mrvlif-1..-.".1 roÍÁn "1...._"-" nn,::::. rlP i ..Ll_>J.._....__._ .............. V.l>J..1...1. \..J-V la misma ha hecho Morel 9• La consideración de estas limitaciones ha llevado a Berliner y sus colaboradores 1 a proponer una nueva explicación del proceso de dilución y concentración de la orina y de la acción de la ADH, basada en aquellos hechos, y que en esquema sería la siguiente: Fig, 2.-Esquema i!ustrdtivo de la teoría de Wirz sobre la función del asa ele Henle y el proceso de concentración de la orina Diciembre 1958 LUGAR Y ACCIÓN DE LA HORMONA ANTIDIURÉTICA Parten estos autores de suponer que la hipótesis de Wirz requiere de modo contradictorio que el asa de Henle sea impermeable al agua, para que el sodio pueda ser concentrado en la misma, y, sin embargo, permeable, para que el agua pase a ella desde el tubo cólector. Entonces suponen· que el sodio es reabsorbido con sus sales en el asa de Henle (especialmente en su parte ascendente o gruesa), la cual seda siempre impermeable para el agua. Con esto el líquido que llega al tubo distal se hace hipotónico, y con esta calidad vuelve a entrar en la medula por el tubo colector. Pero el sodio y sus sales, al abandonar el asa, es captado por los «Vasa recta», los cuales, merced a su especial disposición «en horquilla» («hairpim), e1ercerían el papel que Wirz asignaba a las asas de Henle, o sea, el de concentrarlo progresivamente en las regiones más profundas de la medula, creando así el desnivel osmótico córticopapilar. Si la ADH está presente, los tubos colectores se harían permeables al agua, y ésta pasaría entonces pasívamente desde ellos al intersticio hipertónico, concentrándose la orina. En ausencia de la ADH, en cambio, al no ser permeables los tubos, el agua no podría pasar y la orina se eliminaría tal y como había llegado desde el tubo distal, es decir, diluída (fig. 3.ª). Esta hipótesis requiere, como el mismo Berliner hace notar 1 , que el desnivel osmótico córticopapilar exista también durante la diuresis acuosa, es decir, en ausencia de la ADH, lo cual está en contra (hasta ahora) de la observación. En efecto, Ullrich, Drenckhahn y Jarausch 14 determinaron directamente la presión osmótica y las concentraciones de sodio y de potasio en la medula renal bajo diferentes circunstancias de hidratación y diuresis, y no encontraron el desnivel osmótico durante la diuresis acuosa. Berliner afirma, sin embargo, que los hechos observados por Ullrich no son convincentes, pues éste ha utilizado el tejido medular «in toto>>, y como este tejido contiene durante la diu- 315 Na 4-- H20 q. •• Fig. 3.-Modificación de Uerliner a la teoría de Wirz, haciendo in.tervenir a la circulación postgfomerular («vasa rectan) resis acuosa un mayor volumen de orina diluída, la concentración de sodio en el tejido fresco total resultará menor, aun cuando en el tejido intersticial fuera alta, Berliner 1 cree apoyar su tesis por haber encontrado en su laboratorio que durante la diuresis acuosa la cantidad de sodio en la medula es el 80 por 100 o más de la existente durante la antidiuresis máxima. Pero esta objeción, a nuestro modo de ver, es discutible, por las siguientes razones: l.ª Si la cantidad de sodio en la medula es algo menor durante la diure~is acuosa, mientras que el contenido en agua es mayor, es claro que su concentración ·· tiene que ser bastante menor, 2.ª Ullrich 14 ha visto que durante la antidiuresis la concentración de sodio y la presión osmótica aumentan progresivamente desde la unión corticomedular hasta la papila, pero no la concentración de potasio. En cambio durante la diuresis acuosa hay un ligero aumento de presión 316 M. ESPINAR-LAFUENTE osmótica y de concentración de sodio desde la corteza hasta la mitad de la medula, pero desde aquí hasta la papila ambas disminuyen de nuevo. Nuevamente la concentración de potasio se mantiene invariable, aunque sus valores absolutos son inferiores a los encontrados durante la antidiuresis. Es claro que un error metódico como el supuesto por Berliner debería afectar lo mismo al potasio que al sodio, y, sin embargo, los resultados de Ullrich son bien diferentes en cada caso. Efectivamente, el potasio está menos concentrado en la diuresis acuosa que en la antidiuresis, debido a la mayor cantidad de agua existente en la región; pero tanto en una situación como en la otra su concentración es uniforme a lo largo de la disiancia córticopapiiar, mientras que la del sodio no lo es. Si el descenso observado en la concentración de sodio desde la mitad de la medula hasta la papila durante la diuresis acuosa fuese debido, como quiere Berliner, a incluirse en el cálculo un mayor volumen de orina diluída presente en los tubos colectores, entonces este mismo descenso debería haberse observado en la concentración de potasio, lo que no ocurre. Vol. ll Un nuevo lugar de acción para la ADH. Según la formulación matemática encontrada por Berliner y colaboradores 1 para el proceso de concentración de la orina, ésta es, supuesto que los demás factores sean constantes, inversamente proporcional al cuadrado del flujo de sangre por la medula. Esta relación es deducida por analogía con el artificio termodinámico llamado ((recambiador de contracorriente» -algo distinto del ((multiplicador de contracorriente» propuesto por Wirz-, en el que la concentración está representada por la temperatura del sistema y el «flujo de sangre(( equivale al flujo líquido por el mismo. El significado de esto es, en la temía de Berliner, que una reducción del flujo por el sistema capilar de ((contracorriente>> representado por ios ((vasa recta» favorece la efectividad de éste en cuanto a retener y concentrar las sales de sodio en la región, mientras que un aumento de dicho flujo se opone a la efectividad del sistema, ((barriendo», por así decirlo, al sodio fuera de la región y eliminando de esta manera el desnivel osmótico córticopapilar. Los otros factores son, con arreglo a dicha formulación matemática, la cantidad de sodio reabsorbida por las asas de 3.ª Morel 8 ha visto con otra técnica Henle y el volumen de agua cedido por resultados análogos a los observados por la orina conforme ésta pasa a través de Ullrich. En ratas controles, el cociente la médula. Para Berliner, es este último Na+ K órgano/Na+ K plasma es mayor factor, determinado por el grado de peren las sometidas a sobrecarga de sal que meabilidad de los tubos colectores, el que en las sometidas a sobrecarga de agua, y estaría regido por la ADH. en aquellas aumenta progresivamente desPero ya hemos visto que esta idea es de la corteza a la papila, no variando en contradictoria con el hecho de que, en éstas. En ratas adrenalectomizadas la di- ausencia de la ADH, la hipertonía del teferencia entre ambas sobrecargas se ate- jido medular no existe. Es preciso, pues, núa, y lo mismo ocurre con ía diferencia hallar otro lugar de acción adecuado para entre la corteza y las regiones más pro- esta hormona, que sea capaz de explicar fundas del riñón bajo la sobrecarga salina; todos los hechos hasta el momento conopara Morel, la falta de hormonas supra- cidos. rrenales daría lugar a disminución en la Ese lugar podría ser, precisamente, el reabsorción de sodio en la rama ascen- sistema capilar de los «vasa recta». dente del asa de Henle, con lo que se La ADH, merced a su actividad vasodificultaría el establecimiento del desnivel motora, actuaría reduciendo el flujo de osmótico córticopapilar. sangre por los «vasa rectan y activando Diciembre 1958 LUGAR Y ACCIÓN DE LA HORMONA ANTIDIURÉTICA así el proceso de retención y concentración del sodio a su nivel, es decir, creando el desnivel osmótico córticopapilar. En su ausencia, en cambio, el flujo aumentaría y las condiciones necesarias para la creación de dicho desnivel dejarían de darse. No olvidemos que, según la formulación matemática antes citada, pequeñas variaciones en el flujo producirían grandes cambios en la concentración final de la orina. Esta interpretación permite explicar prácticamente todos los hechos conocidos hasta ahora con la misma eficacia que la de Berliner, y presenta sobre ésta ciertas ventajas en algunos puntos: l.º La producción de orinas hipertónicas en ausencia de ADH, que ha sido obtenida por Berliner y Davidson 2 y De Wardener y Del Greco 3 en animales, y por Kleeman, Maxwell y Rockney 7 en el hombre, se explica por haber utilizado estos autores circunstancias experimentales en las que una reducción intensa del filtrado glomerular es verosímil que vaya acompañada de reducción asimismo del flujo de plasma renal -y especialmente del flujo medular-, lo cual «imitaría» el efecto de la ADH. Para encajar estos hechos dentro de su teoría, Berliner 1 admite que la impermeabilidad del tubo colector no es absoluta, pudiendo incluso la pequeña cantidad de agua que se re.absorbería sin ADH concentrar la orina, cuando el volumen de ésta que llega al tubo colector, por la simultánea reducción del filtrado glomerular, es muy pequeño. En su caso, además, aunque obtuvo orinas más concentradas que el plasma, la osmolaridad no llegó a ser muy alta (400 müsm./L.). Estos resultados se pueden explicar igualmente admitiendo que los tubos son siempre permeables al agua y que la concentración de la orina se hace por difusión pasiva del agua en respuesta a un desnivel osmótico creado por la ADH o por cualquier otra causa que ejerza una acción similar sobre la circulación medular. El hecho de que la correen- 317 tración osmolar de la orina alcanzada en los experimentos de Berliner y Davidson 2 sea inferior a la que se alcanza bajo el influjo de la ADH, puede explicarse porque al reducirse el filtrado glomerular disminuye la carga de sodio al túbulo y aumenta en cambio la proporción del que se absorbe en el segmento proximal (o sea en la corteza), con lo que es menor la cantidad de sodio que puede ser reabsorbido en el asa de Henle, y menor también la hipertonía producida en la medula. 2.º Para explicar la producción de orinas hipotónicas en ausencia de ADH, Berliner piensa que el tubo distal es también relativamente impermeable al agua, permeabilizándose baio la acción de la ADH. Si no fuera así, la· orina hecha hipotónica por la reabsorción del sodio en el asa de Henle, al pasar por el tubo distal perdería su agua al equilibrarse con el intersticio isotónico de la corteza. Ahora bien, en nuestra opinión, no hay inconveniente en admitir que la nefrona sea permeable al agua en toda su extensión. Lo que probablemente ocurre es que, lo mismo que fue postulado para la reabsorción proximal 11 , la reabsorción distal del agua, siendo también «obligada», esto es, pasiva, como consecuencia del desnivel osmótico creado por la reabsorción activa del sodio, no llega a alcanzar el equilibrio, de modo que conforme la reabsorción del sodio sea más intensa, es decir, se haga a mayor velocidad, más diluído resultará el líquido tubular. En relación con esto, Soriano y Cañadell 12 demostraron que en las ratas adrenalectomizadas el efecto de la inyección de ADH está disminuído; las experiencias de Morel 8 citadas antes están de acuerdo con este hecho y ayudan a explicarlo. En efecto, realizándose en estos animales el transporte tubular de sodio de modo deficiente, no se alcanzaría suficiente concentración de éste en el tejido medular, por lo que la concentración lograda por la orina bajo el efecto de la ADH sería menor. Quizás la difi- 318 M:, ESPINAR-LAFUENTE cultad que tienen los enfermos de Addison para excretar una sobrecarga acuosa -o sea, para diluir- pudiera explicarse de esta misma manera. 3.º Hasta ahora ha sido un hecho aceptado, pero no comprendido, que la actividad antidiurética y el efecto presor de los preparados purificados de pitresina (o vasopresina) eran rigurosamente paralelos. Después de muchas discusiones se admite hoy que ambos efectos, vasopresor y antidiurético, son debidos a una sola hormona 11 • Por otra parte, se sabe hace tiempo que la respuesta antidiurética de la rata frente a la inyección i. v. de pitresina es una función lineal del logaritmo de la dosis, expresada ésta en microunidades (Jeffers, Livezey y Austin) 6 . Estas microunidades están a su vez determinadas por medio del ensayo del efecto presor en el animal anestesiado. La nueva· interpre~ tación da cuenta de este hecho al identificar la acción antidiurética con la vasoconstricción ejercida sobre los «vasa recta». La ADH produce aumento de la tensión arterial en el animal anestesiado, pero no en el hombre. Sin embargb, Wagner y Braunwald 16 han logrado producir un efecto hipertensor por la inyección de pitresina en sujetos afectos de hipotensión postura! ((<insuficiencia autonómica primaria»), y en personas normales tratadas previamente con un bloqueante ganglionar .. Esta elevación de la tensión arterial fue debida a uri aumento general de la resistencia vascular periférica, asociada con disminución del flujo de plasma renal efectivo, y permaneciendo normal el filtrado glomerular, es decir, con un aumento de la fracción de filtración. Esto indica una constricción de la arteriola eferente. Como señalan Wagner y Braunwald, el presentarse estas alteraciones sólo en las Vol. 11 circunstancias citadas, sugiere que la falta de efecto presor en el animal no anestesiado y en el hombre se debe a la contrarregulaeión efectuada por el sistema nervioso automático. Desde luego, Berliner 1 indica que no sabemos hoy nada acerca de las relaciones existentes entre el flujo de plasma renal, tal como podemos medirlo por él aclaramiento de PAH, y la drculación medular. Sin embargo, en vista de las razones aducidas por el propio Berliner y de las que aquí se agregan, parece bastante verosímil la suposición de que la ADH produce una vasoconstricción del territorio vascular postglomerular en la medula renal, y que la reducción resultante en el flujo de plasma por la médula es la· responsable . del establecimiento de un desnivel qsmótico y, en definitiva, de la concentración de la orina. Conclusión.-En realidad, la teoría de Bérliner, desde el momento en que acepta que la impermeabilidad de los tubos para el agua es sólo lcrelativa>>, viene a decir lo mismo que aquí se postula, con la única diferencia de que nosotros pretendemos darle una significación concreta y física a ese vago e intangible concepto de la ((permeabilidad». Como en toda membrana física semipermeable, la dirección y la velocidad de movimiento del agua estaría condicionada, también en los tubos renales, por la presión osmótica de los líquidos situados a un lado y a otro de la membrana (si el agua no se <csegrega» nunca por los túbulos, es porque la orina nunca llega a ser más concentrada que su contorno). La hormona antidiurética, por lo tanto, regularía en efecto la ccpermeabilidadn para el agua de la membrana tubular, · en tanto en cuanto regularía la presión osmótica del líquido situado en los espacios intersticiales peritubulares. Didembre 1958 LUGAR Y ACCIÓN DE LA HORMONA ANTIDIURÉTICA 319 BIBLIOGRAFÍA l. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. BERLINER, R. w., N. G. LEVINSKY, D. G. DAVIDSON y M. EDEN. Am. J. Med. 24: 730, 1958. BERLINER, R. W., y D. G. DAVIDSON. J. Clin. lnvest. 36: 1416, 1957. DEL GRECO, F., y H. E. DE WARDENER. J. Physiol. 131: 307, 1956. FISHER, C., W. R. lNGRAM, y S. F. RANSON. Diabetes lnsipidus and the Neuro- Fnnction Control o/ Water Balance: A Contribution to the Structure and Function o/ t he Hypothalamico - Hypophyseal System. Ann. Arbor, 1938, Edward Eros. Inc. HARGITAY, B., y W. KUHN. Z. Elektrochem. 55: 539, 1951. ]EFFERS, W. A., M. M. LIVEZEY y J. H. AUSTIN. Proc. Exper. Biol. Med. 50: 184, 1942. KLEEMAN, C. R., M. H. MAXWELL y R. RocKNEY. Proc. Soc. Exper. Biol. Med. 96: 189, 1957. MoREL, F. Discusión al trabajo de STAHL, en An lnternational Symposinm on Aldosterone, editado por A. F. lVIuller y C. M. O'Connor, London, 1958, J. y A. Churchill Ltd., págs. 179-82. .MOREL, F. 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