Summary
The cytogenesis of giant osteoclasts in Paget's disease of bone was studied by means of electron microscopy. 26 iliac crest biopsies were made and divided for light and electron microscopic investigation. A special procedure was used for electron microscopic preparation of bone without previous decalcification.
Paget osteoclasts are characterized by their high content of nuclei. Several nuclei may show paracrystalline inclusions pointing to a possible virus infection of these cells. Giant osteoclasts have an increased mobility and a high resorptive activity, manifest by the dissection of bone fragments from endosteal bone surfaces.
Cell membrane interdigitations between mononuclear cells and osteoclasts occur as a morphologic concomitant of cell fusion. Frequent occurence of such cell membrane contacts seem to indicate an increased tendency to cell fusion among the mononuclear precursors of Paget-osteoclasts. Precursor cells are located in the pericapillary region, and morphologically resemble pericytes.
The assumption of an increased rate of cell fusion amoungst the precursor cells of osteoclasts might explain the development of giant osteoclasts in this disease. Further studies of the paracrystalline nuclear inclusions of Pagetosteoclasts are necessary to determine whether this process can be considered to be a cytopathogenic effect of virus infection.
Zusammenfassung
Zur Frage der Cytopathogenese der Riesenosteoclasten beim Morbus Paget des Knochens wurden elektronenmikroskopische Untersuchungen an menschlichen Knochenbiopsien durchgeführt. Anteile von 26 aus diagnostischen Gründen entnommenen Beckenkammbiopsien wurden nach einem besonderen PrÄparationsverfahren unentkalkt für die Elektronenmikroskopie aufgearbeitet.
Die Paget-Osteoclasten zeichnen sich durch eine hohe Kernzahl aus. Einzelne Zellkerne besitzen parakristalline Einschlüsse, die Hinweis auf eine Virusinfektion der Zellen sein können. Die Riesenosteoclasten zeigen eine gesteigerte Zellbeweglichkeit und hohe Resorptionsleistung durch Dissektion von Knochenfragmenten aus den endostalen OberflÄchen.
Zwischen einkernigen Zellen und Osteoclasten finden sich ultrastrukturell Zellmembraninterdigitationen, die dem Vorgang der Zellfusion entsprechen. Die hÄufige Beobachtung dieser Zellmembrankontakte spricht für eine erhöhte Zellfusionstendenz von einkernigen VorlÄuferzellen der Osteoclasten beim Morbus Paget. Die VorlÄuferzellen stammen aus dem pericapillÄren Bereich und entsprechen morphologisch den Pericyten.
Die Annahme einer gesteigerten Zellfusionsrate von einkernigen OsteoclastenvorlÄuferzellen würde die Entwicklung der Riesenosteoclasten erklÄren, die für den Morbus Paget des Knochens typisch sind. Ob diesem Vorgang ein durch Viren ausgelöster cytopathogener Effekt zugrunde liegt, mu\ durch weitere Untersuchungen an den parakristallinen Einschlüssen der Osteoclastenkerne geprüft werden.
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Literatur
Bonucci, E.: The organic-inorganic relationship in bone matrix undergoing osteoclastic resorption. Calc. Tiss. Res. 16, 13–36 (1974)
Burckhardt, R.: PrÄparative Voraussetzungen zur klinischen Histologie des menschlichen Knochenmarkes. Blut 14, 30–45 (1966)
Collins, D.H.: Paget's disease of bone, -incidence and subclinical forms. Lancet 2, 51–57 (1956)
Cameron, D.A.: The ultrastructural basis of resorption. Calc. Tiss. Res. 4, 279–280 (1969)
Delling, G.: Endokrine Osteopathien. In: Veröffentlich. Path. 98, Stuttgart: Fischer 1975
Demmler, K.: Die Vaskularisation des Paget Knochens. DMW 99, 91–95 (1974)
Doty, S.B., Schoffield, B.H.: Electron Microscopic localization of hydrolytic enzymes in osteoclasts. Histochem. J. 4, 245–258 (1972)
Edholm, D.G., Howart, S.: Studies on the peripheral circulation in osteitis deformans. Clin. Sci. 12, 277–285 (1953)
Erdheim, J.: über die Genese der Paget'schen Knochenerkrankung. Beitr. path. Anat. 96, 1–60 (1935)
Falke, D., Richter, I.E.: Mikrokinematographische Studien über die Entstehung von Riesenzellen durch Herpes-B-Virus in Zellkulturen. Arch. ges. Virusforsch. 11, 73–99 (1962)
Gaillard, P.J.: Parathyroid gland and bone in vitro. Schweiz. med. Wschr. 87 (Suppl.) 14, 447 (1957)
Ghadially, F.N.: Ultrastructural pathology of the cell. London-Boston: Butterworths 1975
Göthlin, G., Ericsson, J.L.E.: The osteoclast. Review of ultrastructure, origin and structure-function relationship. Clin. Orthop. Rel. Res. 120, 201–231 (1976)
Hall, B.K.: The origin and fate of osteoclasts. Anat. Res. 183, 1–12 (1975)
Hancox, N.M.: The osteoclast. In: The Biochemistry and Physiology of Bone, G.H. Bourne (ed.) Vol. I, Chapter 5. New York-London: Academic Press 1972
Heaney, R.P., Whedon, G.D.: Radiocalcium studies of bone formation rate in human metabolic bone disease. J. clin. Endocrinol. Metab. 18, 1246–1267 (1958)
Kallman, F., Adams, J.M., Williams, R.L., Imagawa, D.T.: Fine structure of cellular inclusions in measles virus infections. J. biophys. biochem. Cytol. 6, 379–392 (1959)
Lucht, U.: Cytoplasmic vacuoles and bodies of the osteoclast. An electron microscope study. Z. Zellforsch. 135, 229–244 (1972)
Lucht, U., Maunsbach, A.B.: Effects of parathyroid hormone on osteoclasts in vivo. An Ultrastructural and histochemical study. Z. Zellforsch. mikr. Anat. 141, 529–544 (1973)
Malkani, K., Basle, M., Rebel, A.: Goniometric observations of nuclear inclusions in osteoclasts in Paget's bone disease. J. Submicr. Cytol. 8, 229–236 (1976)
Morgan, C., Rose, H.M.: Adenoviruses and herpes simplex virus with particular reference to intracellular crystals. In: IV Int. Kongre\ für Elektronenmikroskopie, Verhdlg. Band II, W. Bargmann, D. Peters und C. Wolpers (Hrsg.) pp. 590–602. Berlin-Göttingen-Heidelberg: Springer 1960
Nakai, T., Shand, F.L., Howatson, A.F.: Development of measles virus “in vitro”. Virology 38, 50–67 (1969)
Paget, J.: On a form of chronic inflammation of bones (Osteitis deformans). Med. Chir. Trans. Lond. 60, 37–63 (1877)
Rasmussen, H., Bordier, Ph.: The physiological and cellular basis of metabolic bone disease. Baltimore: Williams and Wilkins Company 1974
Rebel, A., Malkani, K., Basle, M., Bregeon, Ch.: Ultrastructural characteristics of the osteoclast in Paget's disease. Rev. Rhum. 41 (12), 767–771 (1974a)
Rebel, A., Malkani, K., Basle, M.: Anomalies nucléaires des osteoclastes de la maladie osseuse de Paget. La nouvelle Presse médicale 20, 1299–1301 (1974b)
Rebel, A., Bregeon, Ch., Basle, M., Malkani, K.: Les inclusion des ostéoclastes dans la maladie ossense de Paget. Rev. Rhum. 47, 637–641 (1975)
Rebel, A., Malkani, K., Basle, M., Bregeon, Ch.: Osteoclast ultrastructure in Paget's disease. Calc. Tiss. Res. 20, 187–199 (1976)
Scott, B.L.: The occurence of specific cytoplasmic granules in the osteoclast. J. Ultrastruct. Res. 19, 417–431 (1967)
Singer, F.R., Melvin, K.E.W., Mills, B.G.: Acute effects of calcitonin on osteoclasts in man. Clin. Endocrinology 5, 333s-340s (1976)
Sissons, H.A.: Epidemiology of Paget's disease. Clin. Orthop. 45, 73–79 (1966)
Sissons, H.A.: Paget's disease of bone. In: Bones and Joints, Int. Acad. Path. Monograph, L.V. Ackermann, H.J. Spjut, M.R. Abell (eds.). Baltimore: Williams and Wilkins Company 1976
Schenk, R.K.: Ultrastruktur des Knochens. Verh. Dtsch. Ges. Path. 58, 72–83 (1974)
Schmorl, G.: über Ostitis deformans Paget. Virchows Arch. 283, 694–751 (1932)
Schulz, A.: Einbettung mineralisierten Knochengewebes für die Elektronenmikroskopie. Beitr. Path. 156, 280–288 (1975)
Schulz, A.: Normal- und Ultrastruktur des Knochengewebes. In: KnochenverÄnderungen bei Niereninsuffizienz, U. Gessler (Hrsg.), Nephrologie in Klinik und Praxis, Band IV. München: Dustri 1977
Schulz, A.: A reliable method of preparing undecalcified human bone biopsies for electron microscopic investigation. Microscop. Acta 1977 (im Druck)
Schulz, A., Delling, G.: Das lysosomale System des Osteoclasten beim primÄren Hyperparathyreoidismus — Elektronenmikroskopische Untersuchungen an Beckenkammbiopsien. Verh. Dtsch. Ges. Path. 60, 285–289 (1976)
Schulz, A., Maerker, R., Delling, G.: Das zentrale Riesenzellgranulom. Histochemische und ultrastrukturelle Untersuchungen zur Histogenese. Virchows Arch. A Path. Anat. and Histol. 370, 163–175 (1976)
Vaes, G.: On the mechanism of bone resorption. J. Cell Biol. 39, 676–697 (1968)
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Mit Unterstützung der Sonderforschungsbereiche 34 (Hamburg) und 87 (Ulm) der Deutschen Forschungsgemeinschaft
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Schulz, A., Delling, G., Ringe, J.D. et al. Morbus Paget des Knochens. Virchows Arch. A Path. Anat. and Histol. 376, 309–328 (1977). https://doi.org/10.1007/BF00432301
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