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Morphogenese und Mikromorphologie epithelialer Nierentumoren bei Nitrosomorpholin-vergifteten Ratten

II. Tubuläre Glykogenose und die Genese von klar- oder acidophilzelligen Tumoren
  • P. Bannasch
  • R. Krech
  • H. Zerban
Originalarbeiten

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.

Schlüsselwörter

Neoplastische Transformation Glykogenose Lipidose Mitochondrien interstitielle Zellen 

Morphogenesis and micromorphology of epithelial tumors induced in the rat kidney by nitrosomorpholine

II. Tubular glycogenosis and the genesis of clear or acidophilic cell tumors

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.

Key words

Neoplastic transformation Glycogenosis Lipidosis Mitochondria Interstitial cells 

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Literatur

  1. Altmann, H.W.: Consideraciones sobre el significado y la nomenclatura de los tumores hepaticos en el hombre. Patologia No Extraordinario (II), 10, 2–16 (1977)Google Scholar
  2. Apitz, K.: Die Geschwülste und Gewebsmißbildungen der Nierenrinde. III. Die Adenome. Virchows Arch. 311, 328–359 (1944)Google Scholar
  3. Argus, M.F., Hoch-Ligeti, C.: Comparative study of the carcinogenic activity of nitrosamines. J. Natl. Cancer Inst. 27, 695–709 (1961)Google Scholar
  4. Balázs, M.: Licht und elektronenmikroskopische Untersuchungen in einem Fall von primärem Leberkarzinom im Säuglingsalter. Zbl. allg. Path. 120, 3–13 (1976)Google Scholar
  5. Bannasch, P.: Carcinogen-induced cellular thesaurismoses and neoplastic cell transformation. Rec. Res. Cancer Res. 44, 115–126 (1974)Google Scholar
  6. Bannasch, P.: Die Cytologie der Hepatocarcinogenese. In: Handbuch der Allgemeinen Pathologie, (Hrsg. H.W.Altmann et al.) Bd. VI/7, 123–276. Berlin-Heidelberg-New York: Springer Verlag 1975Google Scholar
  7. Bannasch, P. u. Klinge, O.: Hepatocelluläre Glykogenose und Hepatombildung beim Menschen. Virch. Arch. A. Path. Anat. 352, 157–164 (1971)Google Scholar
  8. Bannasch, P., Massner, B.: Die Feinstruktur des Nitrosomorpholin-induzierten Cholangiofibroms der Ratte. Virchows Arch. B. Cell. Path. 24, 295–315 (1977)Google Scholar
  9. Bannasch, P., Schacht, U.: Nitrosamin-induzierte tubuläre Glykogenspeicherung und Geschwulstbildung in der Rattenniere. Virchows Arch. B, Zellpath. 1, 95–97 (1968)Google Scholar
  10. Bannasch, P., Schacht, U.: Morphogenese und Mikromorphologie experimenteller Nierentumoren vom Typ des sogenannten Hypernephroms. Verh. dtsch. Ges. Path. 54, 464–470 (1970)Google Scholar
  11. Bannasch, P., Schacht, U., Storch, E.: Morphogenese und Mikromorphologie epithelialer Nierentumoren bei Nitrosomorpholin-vergifteten Ratten. I. Induktion und Histologie der Tumoren. Z. Krebsforsch. 81, 311–331 (1974)Google Scholar
  12. Bannasch, P., Schacht, U., Weidner, R., Storch, E.: Morphogenese und Mikromorphologie basophiler und onkozytärer Nierentumoren bei Nitrosamin-vergifteten Ratten. Verh. dtsch. Ges. Path. 55, 665–670 (1971)Google Scholar
  13. Biava, C., Grossmann, A., West, M.: Ultrastructural observations on renal glycogen in normal and pathologic human kidney. Lab. Invest. 15, 330–356 (1966)Google Scholar
  14. Cain, H., Kraus, B.: Entwicklungsstörungen der Leber und Leberkarzinom im Säuglings und Kindesalter. Dtsch. med. Wschr. 102, 505–509 (1977)Google Scholar
  15. Engelhardt, A., Bannasch, P.: Histochemie saurer Mucopolysaccharide während der Genese Methylnitrosoharnstoff-induzierter Hirntumoren der Ratte. Acta Neuropath. 42, 197–204 (1978)Google Scholar
  16. Grawitz, P.: Die sogenannten Lipome der Niere. Virchows. Arch. 93, 39–63 (1883)Google Scholar
  17. Groskurth, P., Kistler, G.: Langzeitbeobachtungen an menschlichen hypernephroiden Nierenkarzinomen in der „nude“ Maus. Beitr. Path. 160, 337–360 (1977)Google Scholar
  18. Hard, G.C., Butler, W.H.: Ultrastructural aspects of renal adenocarcinoma induced in the rat by dimethylnitrosamine. Cancer Res. 31, 366–372 (1971a)Google Scholar
  19. Hard, G.C., Butler, W.H.: Morphogenesis of epithelial neoplasms induced in the rat kidney by dimethylnitrosamine. Cancer Res. 31, 1496–1505 (1971b)Google Scholar
  20. Heatfield, B.M., Hinton, D.E., Trump, B.F.: Adenocarcinoma of the kidney. II. Enzyme histochemistry of renal adenocarcinomas induced in rats by N-(4′-fluoro-4-biphenylyl) acetamide. J. Natl. Cancer Inst. 57, 795–808 (1976)Google Scholar
  21. Hermanek, P., Sigel, A., Chlepas, S.: Combined staging and grading of renal cell carcinoma. Z. Krebsforsch. 87, 193–196 (1976)Google Scholar
  22. Hinde, I.T.: Glycogen in the collecting tubules of new-born animals. J. Pathol. Bacteriol. 61, 451–453 (1949)Google Scholar
  23. Hoch-Ligeti, C., Stutzman, E., Arvin, J.M.: Cellular composition during tumor induction in rats by cycad husk. J. Natl. Cancer Inst. 41, 605–614 (1968)Google Scholar
  24. Horton, L., Fox, C., Corrin, B., Sönksen, P.H.: Streptozotocin-induced renal tumours in rats. Brit. J. Cancer 36, 692–699 (1977)Google Scholar
  25. Howell, R.R., Stevenson, R.E., Ben-Menachem., Y., Phyliky, R.L., Berry, D.H.: Hepatic adenomata with type 1 glycogen storage disease. J. Am. Med. Assoc. 236, 1481–1484 (1976)Google Scholar
  26. Ito, N., Johno, J., Marugami, M., Konishi, Y., Hiasa, Y.: Histopathological and autoradiographic studies on kidney tumors induced by N-nitrosodimethylamine in rat. Gann 57, 595–604 (1966)Google Scholar
  27. Laqueur, G.L., Mickelsen, O., Whiting, M.G., Kurland, L.T.: Carcinogenic properties of nuts from cycas circinalis L. indigenous to Guam. J. Natl. Canc. Inst. 31, 919–951 (1963)Google Scholar
  28. Largiader, F.: Morphologie, Histogenese und Klassifikation der Nierentumoren. Urol. int. 6, 273–367 (1958)Google Scholar
  29. Lindner,R.: Hepatischer Glykogengehalt und Blutzuckerspiegel während der präcancerösen Phase der Leberkrebsentstehung. Inaug. Diss. Würzburg 1975Google Scholar
  30. Magee, P.N., Barnes, J.M.: Induction of kidney tumours in the rat with dimethylnitrosamine (N-nitrosodimethylamine). J. Path. Bact. 84, 19–31 (1962)Google Scholar
  31. Maldague, P.: Radiocancérisation expérimentale du rein par les rayons X chez le rat. I. Les radiocancers du rein. Path. Europ. 1, 321–409 (1966)Google Scholar
  32. Meister, P., Rabes, H.: Nierentumoren durch Diaethylnitrosamin nach partieller Leberresektion: Morphologie und Wachstumsverhalten. Z. Krebsforsch. 80, 169–178 (1973)Google Scholar
  33. Oberling, Ch., Rivière, M., Haguenau, Fr.: Ultrastructure des épithéliomas à cellules claires du rein (hypernephromes ou tumeurs de Grawitz) et son implication pour l'histogénèse de ces tumeurs. Bull. Assn. Franc. Cancer 46, 356–381 (1959)Google Scholar
  34. O'Brien, J.S.: Tay-Sachs' disease and iuvenile GM2-gangliosidosis. In: Lysosomes and storage diseases (Hrsg. H.G.Hers u. F. van Hoof), pp. 323–344, New York and London: Academic Press 1973Google Scholar
  35. Orci, L., Stauffacher, W.: Glycogenosomes in renal tubular cells of diabetic animals. J. Ultrastruc. Res. 36, 499–503 (1971)Google Scholar
  36. Riopelle, J.L., Jasmin, G.: Discussion sur la nature des tumeurs renales inductes chez le rat par le diméthylnitrosamine. Rev. Cand. Biol. 22, 365–373 (1963)Google Scholar
  37. Rosen, V.R., Jr., Castanera, T.J., Kimmelsdorf, D.J., Jones, D.C.: Renal neoplasms in the irradiated and nonirradiated Sprague-Dawley rat. Amer. J. Path. 8, 359–370 (1961)Google Scholar
  38. Sandhoff, K. u. Harzer, K.: Total hexosaminidase deficiency in Tay-Sachs' disease (variant O). In: Lysosomes and storage diseases (Hrsg. H. G.Hers u. F. van Hoof), pp. 345–356, New York and London: Academic Press 1973Google Scholar
  39. Seljelid, R., Ericsson, J.L.E.: Electron microscopic observations on specializations of the cell surface in renal clear cell carcinoma. Lab. Invest. 14, 435–447 (1965a)Google Scholar
  40. Seljelid, R., Ericsson, J.L.E.: An electron microscopic study of mitochondria in renal clear cell carcinoma. J. Microscopie 4, 759–770 (1965b)Google Scholar
  41. Spicer, S.S.: Histological localization of glycogen in the urinary tract and lung. J. Histochem. Cytochem. 6, 52–60 (1958)Google Scholar
  42. Spycher, M.A., Gitzelmann, R.: Glycogenosis type I (glucose-6-phosphatase deficiency): ultrastructural alterations of hepatocytes in a tumor bearing liver. Virchows Arch. Abt. B 8, 133–142 (1971)Google Scholar
  43. Stoerk, O.: Zur Histogenese der Grawitz'schen Nierengeschwülste. Beitr. path. Anat. 43, 393–437 (1908)Google Scholar
  44. Sudeck, P.: Über die Struktur der Nierenadenome. Ihre Stellung zu den Strumae suprarenales aberratae (Grawitz). Virchows. Arch. 33, 405–439 (1893)Google Scholar
  45. Thoenes, W.: Cytoplasmatische Aspekte der Onkozytologie. Verh. dtsch. Ges. Path. 57, 61–81 (1973)Google Scholar
  46. Wachsmuth, E.D., Stoye, J.P.: A classification of tumor development based on an analysis of enzymes in tissue sections of hypernephroid carcinoma in man. Beitr. Path. 159, 229–248 (1976)Google Scholar
  47. Witzleben, C.L.: Renal tubular glycogen localisation in glycogenosis type II (Pompe's disease). Lab. Invest. 20, 424–429 (1969)Google Scholar
  48. Zollinger, H. U.: Niere und ableitende Harnwege. In: Dörr, W., Uehlinger, E. (Hrsg.): Spezielle pathologische Anatomie. Berlin-Heidelberg-New York: Springer-Verlag 1968Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 1977

Authors and Affiliations

  • P. Bannasch
    • 1
  • R. Krech
    • 1
  • H. Zerban
    • 1
  1. 1.Abteilung für CytophathologieInstitut für experimentelle Pathologie am Deutschen Krebsforschungszentrum HeidelbergHeidelberg 1Bundesrepublik Deutschland

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