Morphogenese und Mikromorphologie epithelialer Nierentumoren bei Nitrosomorpholin-vergifteten Ratten

Summary

The genesis of clear and acidophilic (granular) cell kidney tumors was investigated by light and electron microscopy in rats treated for a limited time (stop experiment) by N-nitrosomorpholine. At the end of the period of treatment (3–14 weeks) the kidneys of the experimental animals were morphologically unchanged as compared to the controls. However, some weeks after cessation of the carcinogenic treatment an excessive storage of glycogen (glycogenosis) in single tubules was frequently found. After a lag period of 22–97 weeks, the tubular glycogenosis affected more than 50% of the experimental animals. During the same period clear and/or acidophilic cell (granular cell) kidney tumors developed in 25–30% of the animals. All intermediate stages were found between glycogenotic tubules, which in some cases may occur as early as 3 weeks after withdrawal of the carcinogen, and the clear or acidophilic cell tumors. The tubular glycogenosis is, therefore, taken to be a preneoplastic lesion. In addition to the characteristic clear cells, the tumors contained predominantly cells which stored lipids or which were rich in mitochondria. The fine structure of the tumors points to differentiated renal tubules as the tissue of tumor origin. The glycogen of the clear cells is located preferentially in the ground cytoplasm, but it may also be enclosed in autophagic vacuoles. The lipids form membranous cytoplasmic bodies (MCB) with a regular pattern of dark and light lines (periodicity 5–7 nm). The mitochondria of the tumor cells, especially those of the acidophilic cells, were often characterized by a severe reduction of their cristae. Sometimes large mitochondria poor in cristae but rich in matrix were found. Interstitial cells rich in acid mucopolysaccharides were loosely distributed throughout the clear cell tumors. We suggest that the cellular thesaurismoses (glycogenosis, lipidosis, mucopolysaccharidosis) indicate a disturbance of cell metabolism, which might be closely correlated with the process of carcinogenesis.

Zusammenfassung

Die Genese klarzelliger und acidophilzelliger (granuliertzelliger) Nierentumoren wurde in Stoppversuchen an Nitrosomorpholin-vergifteten Ratten stufenweise licht und elektronenmikroskopisch untersucht. Am Ende der 3–14 wöchigen Vergiftungsphase sind in den Nieren der Versuchsratten morphologisch keine Unterschiede gegenüber den Kontrollen festzustellen. Einige Wochen nach Absetzen des Carcinogens entwickelt sich jedoch in einzelnen Nierentubuli häufig eine exzessive Glykogenspeicherung (tubuläre Glykogenose), die nach einer Latenzzeit von 22–97 Wochen mehr als 50% der Versuchstiere betrifft. Während des gleichen Zeitraumes bilden sich bei 25–30% der Versuchstiere klarzellige und/oder acidophilzellige (granuliertzellige) Nierentumoren aus. Von den glykogenotischen Tubuli, die vereinzelt schon 3 Wochen nach Absetzen des Carcinogens zu beobachten sind, führen alle Übergänge zu den klaroder acidophilzelligen Tumoren. Die tubuläre Glykogenose wird daher als eine präneoplastische Läsion aufgefaßt. Die Tumoren enthalten neben den kennzeichnenden klaren Zellen vor allem lipidspeichernde und mitochondrienreiche (granulierte) Zellen. Die Feinstruktur der Tumoren weist auf eine Abstammung von differenzierten Nierentubuli hin. Das Glykogen der klaren Zellen liegt überwiegend im Grundplasma, daneben auch in autophagen Vakuolen. Die Lipide bilden dichte Körper, die ein regelmäßiges Linienmuster mit einer Periodik von 5–7 nm aufweisen. Die Mitochondrien der Tumorzellen, besonders jene der acidophilen Zellen, zeichnen sich oft durch einen Mangel an Cristae aus. Mitunter finden sich große cristaarme, jedoch matrixreiche Mitochondrien. In alle klarzelligen Nierentumoren sind interstitielle Zellen eingestreut, die reichlich saure Mucopolysaccharide speichern. Es wird angenommen, daß die zellulären Thesaurismosen (Glykogenose, Lipidose, Mucopolysaccharidose) Störungen des Zellstoffwechsels anzeigen, die in engem Zusammenhang mit der Geschwulstbildung stehen.