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Histogenesis of Sr90-Induced Osteosarcomas

Die Histogenèse der Sr90-induzierten Osteosarkome

De Sr90-inducerade osteosarkomens histogenes,

Acta Veterinaria Scandinavica volume 3, pages 185–200 (1962)Cite this article

Summary

Five hundred and thirty mice were injected intraperitoneally with Sr90 and then killed in groups at intervals from 6 hours to 10 months later. The mice were examined roentgenologically before being autopsied and histological specimens were prepared from the femur, tibia, humerus, thoracic and lumbar vertebrae, ribs, and calotte.

The first change — an increase in the number of osteoblasts in the metaphysis — was seen at 4 and 8 days after the injection of Sr90. After 8 days there was an increase in the number of osteoclasts. At the same time fibre formation commenced in the marrow adjacent to the endosteum.

From 2 to 4 months after injection abundant argyrophilic and collagen fibres as well as a coarse-fibred, basophilic, acellular bone were formed. By 4 to 6 months, intramedullary tumours, osteosarcoma buds, appeared near the distal epiphyseal plate in the femur and the proximal plates in the tibia and humerus, i. e. adjacent to the regions where the radiation reaction was most severe. The majority of the osteoblastic tumours originated in the endosteum, probably from cells in the osteogenic connective tissue. Fibroblastic osteosarcomas arise from the endosteum and also from reticular cells in the medullary cavity.

The osteosarcoma buds are often multiple along the endosteum of a bone. The intramedullary tumours are autonomous and transplantable from an early stage in their development.

Zusammenfassung

530 Mäuse wurden in Gruppen von je 10 Tieren nach 6, 12 und 24 Stunden, 2, 4, 8 und 16 Tagen und monatsweise nach 1 bis 10 Monaten sowie ausserdem jeden siebenten Tag vom 105. bis zum 224. Tage nach der Sr90-Behandlung getötet. Die Mäuse wurden vor der Tötung mittels Röntgen durchleuchtet und danach obduziert. Die histologische Untersuchung umfasste Femur, Tibia, Humerus, Brust, Lendenwirbel, Rippen und Schädeldach.

Die frühesten Veränderungen kennzeichneten sich deutlich durch Osteoblastvermehrung in der Metaphysenregion nach 4 bis 8 Tagen nach der Sr90-Injektion. Nach 8 Tagen ist auch Zunahme der Osteoklasten und beginnende Bildung von phasenkontrastreichen Fädchen sichtbar.

Während der Zeitperiode von 16 Tagen bis zu 2 Monaten nach der Sr90-Injektion beobachtet man eine Abnahme der Osteoblastenanzahl, und die Zellen in den Hohlräumen zwischen den Trabekeln werden fusiform und fibroblastenähnlich.

2 bis 4 Monate nach der Sr90-Injektion tritt starke Neubildung der argyrophilen und kollagenen Fädchen sowie eine Apposition eines „coarse fibered” stark basophilen acellularen Knochens ein. Nach 4–6 Monaten geschieht eine successive Vermehrung intramedullarer Tumoren, von „Osteosarkomknöpfchen”, welche gewöhnlich in einem gewissen Abstand von den Gebieten erscheinen, wo die Strahlreaktion am stärksten ist, d. h. im Anschluss an die Epiphysenplatte distal im Femur bzw. proximal in der Tibia und im Humerus. Der Hauptteil der osteoblastischen Tumoren entwickelt sich vom Endost, wahrscheinlich aus Osteoblastvorstadien im osteogenen Bindegewebe. Fibroblastische Osteosarkome werden in engem Kontakt mit Endosten oder mit Retikularzellen in der Markhöhle gebildet.

Die „Osteosarkomknöpfchen” haben eine ausgeprägte Tendenz, sich multipel am Endost entlang sogar in ein und demselben Bein zu bilden, und es hat sich auch gezeigt, dass diese intramedullaren Tumoren in einem frühen Entwicklungsstadium autonom und transplantabel sind.

Sammanfattning

530 möss ha avlivats i grupper om 10 djur i vardera efter 6, 12 och 24 timmar, 2, 4, 8 och 16 dygn samt månadsvis efter 1 t.o.m. 10 månader och dessutom med 7 dagars intervall från 105 t.o.m. 224 dagar efter Sr90-behandlingen. Mössen ha röntgats före avlivningen samt därefter obducerats. För histologisk undersökning har rutinmässigt uttagits femur, tibia, humerus, bröst och ländkotor samt revben och skalltak.

De tidiga förändringarna karakteriseras av en osteoblastökning i metafysregionen iakttagbar 4 och 8 dygn efter Sr90-injektionen. Efter 8 dygn kan även en ökning av osteoklaster samt en begynnande bildning av faskontrastrika trådar iakttagas.

Under tidsperioden 16 dygn till 2 månader efter Sr90-injektionen ses en minskning av antalet osteoblaster och cellerna i hålrummen melian trabeklerna bli fusiforma och fibroblastlika.

2 till 4 månader efter Sr90-injektionen ses en stärkt ökad bildning av argyrofila och kollagena trådar samt apposition av ett „coarse fibered” stärkt basofilt, acellulärt ben. Efter 4–6 månader sker en successivt ökad bildning av intramedullära tumorer, „osteosarkomknoppar”, vilka vanligen bildas på något avstånd från de områden dar strålreaktionen är starkast, d v s i anslutning till epifysplattan i distala femur resp. proximala tibia och humerus. Huvuddelen av de osteoblastiska tumörerna utgå från endostet sannolikt från osteoblastförstadier i den osteogena bindväven. De fibroblastiska Osteosarkomen bildas i nära kontakt med endostet eller från retikularceller i märghålan.

„Osteosarkomknopparna” ha en utpräglad tendens att bildas multipelt längs endostet inom ett och samma ben, och det har även visats att dessa intramedullära tumörer äro autonoma och transplantabla i ett tidigt utvecklingsstadium.

References

  1. Andersson, A. C. and Goldman, M.: Pathologic sequelae in beagles following continuous feeding of Sr90 at a toxic level. Univ. Calif., Davis, Fourth Annual Progress Report UCD-104, 1961, 92.

  2. Bensted, J. P., Blackett, N. M., and Lamerton, L. F.: Studies on the development of radiation-induced bone tumours. Acta Un. Int. Cancer, 1959, 15, 559.

  3. 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.

  4. 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.

  5. — and Biskis, B. O.: Radiocarcinogenesis. Argonne Nat. Lab., Summaries of current work, 1960, Oct. 15, 22.

  6. Gates, O.: Effects of radiation on normal tissues. XII. Effects on bone, cartilage and teeth. Arch. Path. 1943, 35, 323.

  7. Gross, L.: Mouse leukemia: An egg borne virus disease. Acta Haematol. 1955, 13, 13.

  8. Heller, M.: „Bone”, in Histopathology of Irradiation from External and Internal Sources, edited by W. Bloom, New York, McGraw-Hill, 1948, 70.

  9. Holmberg, B. and Nelson, A.: Synpunkter på uppfödning av laboratoriedjur. Svensk Läkartidn., 1957, 54, 3261.

  10. Jee, W. S. S. and Arnold, J. S.: Effect of internally deposited radioisotopes upon blood vessels of cortical bones. Proc. Soc. exp. Biol. Med., 1960, 105, 351.

  11. — , — : The toxicity of plutonium deposited in skeletal tissues of beagles. Lab. Invest. 1961, 10, 797.

  12. Kaplan, H. S.: Radiation-induced leukemia in mice: A progress report in Radiation Biology and Cancer, Univ., Texas Press, Austin, 1958, 289.

  13. Krayevskiy, N. A. and Litvinov, 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. Book 2, 367.

  14. Kuzma, J. F. and Zander, G. E.: The histogenesis of osteogenic sarcoma as induced by radioactive calcium and strontium. Amer. J. Path. 1957, 33, 607.

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

  16. Litvinov, 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, 1956, 285.

  17. — : Morphological changes in bone tissue of rats during chronic intoxication by radioactive strontium. Arkhiv Patologii 1957, 19, 26.

  18. Litvinov, N. N.: A further study of the appearance and development of bone sarcoma in cases of injury by radioactive strontium (Sr90) and by yttrium (Y91). U.S. Atomic Energy Commission, Translation Series AEG-tr-4473, 1959, 157.

  19. Lombard, L. S.: Cytologic changes in irradiated tissue cultures of osteogenic cells. Argonne Nat. Lab., Summaries of current work, 1960, Oct. 15, 28.

  20. MacPherson, S.: Radiation damage in bone in relation to radiation dose from Sr90. Radiation Damage in Bone. Internat. Atomic Energy Agency, Vienna 1960, 35.

  21. Makarycheva, E. L.: Dynamics of the development of osteogenic sarcomas in experiments. U.S. Atomic Energy Commission, Translation Series AEC-tr-4473, 1959, 147.

  22. Melanotte, P. L. and Follis, E. H.: Histochemical studies on x-irradiated cartilage and bone. (Abstract) Amer. J. Path., 1957, 33, 607.

  23. — , — : Early effects of x-irradiation on cartilage and bone. Amer. J. Path., 1961, 39, 1.

  24. Nikitin, B. M.: Morphogenesis of bone tumours occurring under the influence of penetrating radiation. Med. Radiol. 1960, 5, 13.

  25. Nilsson, A.: Sr90-induced osteosarcomas. Acta vet. scand. (In press).

  26. — : Effects of radiostrontium on blood and bloodforming tissues in mice. Acta vet. scand. (In press).

  27. — and Ullberg, S.: Uptake and retention of Sr90 in mouse tissues studied by whole animal autoradiography and impulse counting. Acta Radiol. (In press).

  28. — , — : Uptake and retention of Sr90 in Sr90-induced osteosarcomas. Acta Radiol. (In press).

  29. 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.

  30. — , 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.

  31. Parmley, W. W., Jensen, J. B., and Mays, C. W.: Skeletal self-absorbtion of beta-particle energy. Some aspects of internal irradiation. Pergamon Press, Oxford 1962.

  32. Pearse, A. G. E.: Histochemistry, Theoretical and Applied. J. & A. Churchill, London 1960.

  33. Bay, B. D., Thomson, D. M., Wolff, N. K., and Laviolette, D.: Bone Metabolism. II. Toxicity and metabolism of radioactive strontium (Sr90) in rats. J. Bone Surg., 1956, 38 A, 160.

  34. Bomeis, B.: Mikroskopische Tecknik. Leibniz Verlag, München 1948.

  35. Sjögren, H. O. and Ringertz, N.: Histopathology and transplantability of polyoma induced tumours in strain A/Sr and free coisogenic resistant (I.R.) substrains. J. Nat. Cancer Inst. 1962. Personal communication. (In press).

  36. Strel’tsova, V. N.: Principles governing the development of osteogenic sarcoma induced by radioactive isotopes. Problems Oncol. (U.S.S.R.), 1959, 5, 1.

  37. Thorell, B. and Yamada, E.: The distribution of adenosintriphosphatase activity in virus-induced leukemia cells. Biochim. Biophys. Acta 1959, 31, 104.

  38. Vaughan, J.: The relation of radiation damage to radiation dose in bone. Radiation Damage in Bone, Internat. Atomic Energy Agency, Vienna 1960, 7.

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  1. Agnar Nilsson
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Nilsson, A. Histogenesis of Sr90-Induced Osteosarcomas. Acta Vet Scand 3, 185–200 (1962). https://doi.org/10.1186/BF03547139

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