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Sr90-Induced Osteosarcomas

Sr90-induzierte Osteosarkome

Sr90-inducerade Osteosarkom

Summary

Sr90 (NO3)2 was given as a single intraperitoneal dose to 200 male CBA mice. The dose corresponded to 0.67 µC/g. body weight. Osteosarcomas developed in 90 per cent of the mice and lymphatic leukaemia in about 5 per cent. The first and the last of the osteosarcomas were detected 181 and 462 days respectively after the injection of Sr90. The bone tumours were generally multiple with a mean of 2.2 tumours per mouse and in 10 per cent of the animals 4 or more tumours developed. About 90 per cent of the tumours originated in the parts of the skeleton posterior to the 13th thoracic vertebra. Most of the tumours originated in the long bones, particularly the femur and the tibia, followed by the vertebrae, especially the 6th lumbar and first sacral vertebrae. Metastases, particularly in the lungs and liver, were observed in a few mice; all these originated from boneforming tumours and were themselves boneforming.

The skeletal tumours can be divided into 2 histological types.

I. Predominantly non-boneforming, fibroblastic osteosarcoma.

II. Predominantly boneforming, osteoblastic osteosarcoma.

The majority (83 per cent) were of the osteoblastic type. Both types of tumour could occur in one animal and even within one bone. An argyrophilic stroma was formed in inverse ratio to the amount of bone formed.

The number of mitoses was significantly higher in the fibroblastic than in the osteoblastic tumours; the fibroblastic tumours grew much more rapidly.

Serum alkaline phosphatase activity was highly significantly increased for mice with osteoblastic tumours and highly significantly decreased for mice bearing fibroblastic tumours.

Both types of tumour could be transplanted isologously.

Zusammenfassung

200 männlichen GBA-Mäusen wurde Sr90(NO3)2 intraperitoneal in Einzeldosen verabreicht. Die Dosierung war 0,67 µC per g. Körpergewicht. 90 % der Mäuse bekamen Osteosarkome und ca. 5 % lymphatische Leukämie. Betreffend der Knochentumoren erhielt man den ersten und letzten Fall 181 respektive 462 Tage nach der Sr90-Injektion. Die Knochentumoren haben eine ausgeprägte Neigung multipel aufzutreten. Die Anzahl der Tumoren im gesamten Material der Maus ist 2,2, in aber nicht weniger als 10 % aller Fälle sind 4 oder mehr Geschwülste beim gleichen Tier vorgekommen. Ca. 90 % der Tumoren sind vom hinteren Teil des Skelettes kaudal des 13. Brustwirbels ausgegangen. Die Mehrzahl der Geschwülste stammt von den Röhrenknochen, vor allem vom Femur und von der Tibia. Danach kommen die Wirbel, wobei besonders der 6. Lenden- und 1. Kreuzwirbel Prädilektionsplätze zu sein scheinen. Metastasen wurden bei einer minderen Anzahl Mäuse beobachtet. Sämtliche waren knochenbildende und gingen von knochenbildenden Muttertumoren aus. Prädilektionsstellen sind Leber und Lunge.

Den histologischen Untersuchungen gemäss kann das Tumormaterial folgendermassen eingeteilt werden:

I. Überwiegend schwach knochenbildende fibroblastische Osteosarkome.

IL Überwiegend stark knochenbildende osteoblastische Osteosarkome.

Die Mehrzahl der Geschwülste (83 %) ist vom osteoblastischen Typ. Tumoren beider Arten kommen gleichzeitig bei ein und demselben Tier vor, sogar an ein und demselben Knochen. Die histologische Untersuchung hat auch das Vorkommen eines silberpositiven Stromas erwiesen, das im umgekehrten Verhältnis zur Knochenbildung steht.

Eine Untersuchung von Mitosfrequenzen zeigt, dass diese signifikant höher in den fibroblastischen als in den osteoblastischen Tumoren ist. Dieses stimmt gut mit der schnellen Zuwachsgeschwindigkeit der fibroblastischen Tumoren überein.

In den osteoblastischen Geschwülsten ist das Vorkommen von alkalischen Serumphosphatasen im Vergleich zum Normalserum stark signifikant erhöht, wogegen eine starke signifikante Senkung beim Vorkommen von fibroblastischen Tumoren vorliegt.

Beide Tumortypen sind isolog transplantabel.

Sammanfattning

Till 200 CBA hanmöss har Sr90(NO3)2 administrerais i intraperitoneal engångsdoser. Doseringen har varit 0,68 µc/g kroppsvikt. 90 % av mössen ha erhållit Osteosarkom och ca 5 % lymfatisk leukemi. Vad bentumörerna beträffar erhölls första respektive sista fallet 181 respektive 462 dagar efter Sr90-injektionen. Bentumörerna ha en utpräglad benägenhet att uppträda multipelt. Antalet tumörer per mus i hela materialet är 2,2 men i ej mindre an 10 % av fallen har 4 eller fiera tumörer förekommit hos samma djur. Ca 90 % av tumorerna ha utgått från bakkroppsskelettet kaudalt om 13:e bröstkotan. Flertalet svulster emanera från rörbenen, framför allt femur och tibia. Därnäst kommer kotorna, där speciellt 6:e länd- och l:a korskotorna synes vara predilektionsställen. Hos ett litet antal möss ha metastaser iakttagits. Samtliga ha varit benbildande och emanerat från benbildande modertumörer. Predilektionsställen är lever och lungor.

Enligt den histologiska undersökningen kan tumormaterialet indelas i:

I. Övervägande svagt benbildande, fibroblastiska Osteosarkom.

II. Övervägande starkt benbildande, osteoblastiska Osteosarkom.

Flertalet tumörer (83%) är av osteoblastisk typ. Tumörer av båda typerna förekomma samtidigt hos ett och samma djur t. o. m. inom ett och samma ben. Den histologiska undersökningen har även visat att forekomsten av ett silverpositivt stroma står i omvänd proportion till benbildningen.

En undersökning av mitosfrekvensen visar, att denna är signifikant högre i de fibroblastiska än i de osteoblastiska tumörerna. Detta överensstämmer väl med de fibroblastiska tumörernas snabba tillväxthastighet.

I de osteoblastiska tumörerna är forekomsten av alkalisk serumfosfatas stärkt signifikant förhöjt i jämförelse med normalserum, under det att en stärkt signifikant sänkning föreligger vid förekomst av fibroblastiska tumörer.

Båda tumörtyperna äro transplantabla isologt.

References

  1. 1.

    Andersen, A. C. and Goldman, M.: Pathologie sequelae in beagles following continuous feeding of Sr90 at a toxic level. Univ. Calif. Davies, Fourth Annual Progress Report, UCD 104, 1961, 92.

  2. 2.

    Anderson, W. A. D., Zander, G. and Kuzma, J. F.: Carcinogenic effects of Ca45 and Sr89 on bones of CF1 mice. Arch. Path. 1956, 62, 262.

  3. 3.

    Anderson, W. A. D., Zander, G. and Kuzma, J. F.: A study of toxic doses of Sr90 in the adult rat. Arch. Path. 1956, 62, 433.

  4. 4.

    Brachet, J.: The use of basic dyes and ribonuclease for the cytochemical detection of ribonucleic acid. Quart. J. micr. Sci. 1953, 94, 1.

  5. 5.

    Carr, J. and Reimer, M.: Standard methods of clinical chemistry. Acad. Press 1953, 1, 75.

  6. 6.

    Chalkley, H. W.: Method for the quantitative morphologic analysis of tissues. J. Nat. Cancer Inst. 1943–44, 4, 47.

  7. 7.

    Coventry, M. B. and Dahlin, D. C.: Osteogenic sarcoma. A critical analysis of 430 cases. B. Bone Surg. 1957, 39 A, 741.

  8. 8.

    Dahlin, D. C.: Bone tumours. Charles C. Thomas, Springfield, 1957. 9. Downie, E. D., MacPherson, S., Ramsden, E. N., Sissons, H. A. and Vaughan, J.: The effect of daily feeding of Sr90 to rabbits. Brit. J. Cancer 1959, 13, 408.

  9. 10.

    Engfeldt, B.: Studies on parathyroidal function in relation to hormonal influences and dietetic conditions. Acta Endocrin. suppl. VI., 1951.

  10. 11.

    Engström, A., Björnerstedt, R., Clemedson, C.-J. and Nelson, A.: Bone and radiostrontium. Almqvist och Wiksell, Stockholm, 1957.

  11. 12.

    Ewing, J.: A review of the classification of bone tumours. Surg. Gyn. Obst. 1939, 68, 971.

  12. 13.

    Finkel, M. P.: Late effects of internally deposited radioisotopes in laboratory animals. Radiation Research suppl. 1, 1959, 265.

  13. 14.

    Finkel, M. P., Bergstrand, P. J. and Biskis, B. O.: The latent period, incidence and growth of Sr90 induced osteosarcomas in CF1 and CBA mice. Radiology 1961, 77, 269.

  14. 15.

    Finkel, M. P. and Biskis, B. O.: The induction of malignant bone tumours in mice by radioisotopes. Acta Un. Int. Cancer. 1959, 15, 99.

  15. 16.

    Finkel, M. P., Biskis, B. O. and Bergstrand, P. J.: Radioisotope toxicity: Significance of chronic administration. Symposium on “Radioisotopes in the Biosphere” at the Univ. Minn., Minneapolis 1959.

  16. 17.

    Finkel, M. P., Biskis, B. O. and Scribner, G. M.: Toxicity of Sr90 and of Ca45 in mice. III. Effect of Sr90 upon life span and neoplasms of bone and the blood-forming tissues. Argonne Nat. Lab. Report ANL-5841, 1957, 51.

  17. 18.

    Finkel, M. P., Flynn, R. J., Lestina, J. and Czajka, D. M.: Radiostrontium at “Optimum Carcinogenic Level” in the dog: Effect upon morbidity of total blood exchange shortly after injection. Argonne Nat. Lab. Report ANL-5732, 1957, 15.

  18. 19.

    Finkel, M. P., Lisco, H. and Brues, A. M.: Toxicity of Sr89 in mice malignant bone tumours. Argonne Nat. Lab. Report ANL-5378, 1955, 106.

  19. 20.

    Finkel, M. P. and Scribner, G. M.: Toxicity of Strontium90 and Calcium45 in mice. II. Status of experiments 625 days after injection. Argonne Nat. Lab. Report ANL-5597, 1956, 16.

  20. 21.

    Finkel, M. P., Telleksen, B. J., Lestina, J. and Biskis, B.: The influence of dosage pattern upon the toxicity of Sr90 in mice. Argonne Nat. Lab. Report ANL-5732, 1957, 21.

  21. 22.

    Gomori, G.: Microscopic histochemistry. Principles and practise. Chicago Univ. Press 1952.

  22. 23.

    Gomori, G., cited from Bourne, G. H.: The biochemistry and physiology of bone. Acad. Press, New York 1956.

  23. 24.

    Gutman, A. B.: Tumours of the skeletal system: Medical aspects. Bull. N. Y. Acad. Med. 1947, 23, 512.

  24. 25.

    Holmberg, B. och Nelson, A.: Synpunkter på uppfödning av labolatoriedjur. (Swedish). Svenska Läk. Tidn. 1957, 54, 3261.

  25. 26.

    Jaffe, H..L.: Tumours and tumerous conditions of the bones and joints. Lea and Febiger, Philadelphia 1958.

  26. 27.

    Jaffe, H. L. and Bodansky, A.: Diagnostic significance of serum alkaline and acid phosphatase values in relation to bone disease. Bull. N. Y. Acad. Med. 1943, 19, ser. 2, 831.

  27. 28.

    Jowsey, J., Rayner, B., Tutt, M. and Vaughan, J.: The deposition of Sr90 in rabbit bones following intravenous injection. Brit. J. exp. Pathol. 1953, 34, 384.

  28. 29.

    Krayevskiy, N. A. and Lituinov, N. N.: Study of the development in animals of bone tumours arising under the influence of radioactive substances. U. S. Atomic Energy Commission, Translation Series AEC-tr-3661, 1959, 2, 367.

  29. 30.

    Kuzma, J. F. and Zander, G.: Cancerogenic effects of Ca45 and Sr89 in Sprague-Dawley rats. Arch. Path. 1957, 63, 198.

  30. 31.

    Lagerstedt, S.: Cytological studies on the protein metabolism of the liver in rat. Acta anatom, suppl. IX, 1949.

  31. 32.

    Lillie, R. D.: Histopathologic technic and practical histochemistry. The Blakiston Company, New York, Toronto 1953.

  32. 33.

    Lindbom, Å., Soderberg, G. and Spjut, H. J.: Osteosarcoma. Acta radiol. 1961, 56, 1.

  33. 34.

    Lisco, H., Finkel, M. P. and Brues, A. M.: Carcinogenic properties of radioactive fission products and of plutonium. Radiology 1947, 49, 361.

  34. 35.

    Litvinou, N. N.: Dynamics of the formation and development of bone sarcomas after damage by radioactive strontium and yttrium. U. S. Atomic Energy Commission, Translation Series AEC-tr-3077, Vopr. Onkol. 1956, 3, 285.

  35. 36.

    Litvinov, N. N.: Morphological changes in bone tissue of rats during chronic intoxication by radioactive strontium. Arkkhv. Pathologii 1957, 19, 26.

  36. 37.

    Litvinov, N. N.: Osteogenic sarcomata in dogs affected by Sr90. Vopr. Onkol. 1959, 5, 675.

  37. 38.

    MacDonald, L and Buddy J. W.: Osteogenic Sarcoma. II. Roentgenographic interpretation of growth pattern in bone sarcoma. Surg. Gyn. Obst. 1946, 82, 81.

  38. 39.

    Martland, H. S. and Humphries, R. E.: Osteogenic sarcoma in dial painters using luminous paint. Arch. Path. 1929, 7, 406.

  39. 40.

    Newman, S. B., Borysko, E. and Swerdlow, M.: New sectioning techniques for light and electron microscopy. Science 1949, 110, 66.

  40. 41.

    Owen, M., Sissons, H. A. and Vaughan, J.; The effect of a single injection of high dose of Sr90 (500–1000 µc/kg) in rabbits. Brit. J. Cancer 1957, 11, 229.

  41. 42.

    Owen, M. and Vaughan, J.: Radiation dose and its relation to damage in the rabbit tibia following a single injection and daily feeding of Sr90. Brit. J. Cancer 1959, 13, 424.

  42. 43.

    Palade, G. E.: A study of fixation for electron microscopy. J. exp. Med. 1952, 95, 285.

  43. 44.

    Pearse, A. G. E.: Histochemistry. Theoretical and applied. J. and A. Churchill, Second edition, 1960.

  44. 45.

    Pritchard, J. J.: “The osteoblasts” cited from Bourne, G. H. In the biochemistry and physiology of bone. Acad. Press, New York 1956, 179.

  45. 46.

    Romeis, B.: Mikroskopische Technik. Leibniz Verlag, München 1948.

  46. 47.

    Sissons, H. A. and Vaughan, J.: Ear tumours in rabbits receiving strontium-90. Nature 1960, 185, 399.

  47. 48.

    StreVtsova, V. N.: Principles governing the development of osteogenic sarcoma induced by radioactive isotopes. Problems Oncol. 1959, 5, 1.

  48. 49.

    Weinmann, J. P. and Sicher, H.: Bone and Bones. Mosby, St. Louis 1947, 386.

  49. 50.

    Yokoro, K.: Morbid anatomical and haematological studies on the effects of internal irradiation with Sr89 in mice. Acta haemat. Jap. 1958, 21, 817.

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Nilsson, A. Sr90-Induced Osteosarcomas. Acta Vet Scand 3, 127–150 (1962). https://doi.org/10.1186/BF03547135

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