Mikromorphologische Kieferveränderungen nach Bestrahlung

Zusammenfassung

Für die infizierte Osteoradionekrose (IORN) des Kiefers werden unterschiedliche pathogenetische Mechanismen initialer Strahlenfolgen im Knochen diskutiert: Wichtige Parameter sind dabei die direkte Zellschädigung der Osteozyten [28] und die Gefäßfibrosierung [21]. Bislang liegen wenige Kenntnisse zum Ausmaß der initialen, subklinischen Veränderungen vor. 4 Probengruppen wurden anhand verschiedener Patientenkollektive definiert: Gruppe 1: gesunde Unterkieferproben meist von orthodontischen Operationen (n = 10 Patienten); Gruppe 2: Unterkieferproben mit manifester IORN (n = 12 Patienten); Grruppe 3: Unterkieferproben nach 36 Gy präoperativer Radio(chemo)therapie (n = 9 Patienten); Gruppe 4: Unterkieferproben nach 60–70 Gy Bestrahlung ohne Hinweise auf IORN (n = 9 Patienten). Alle Proben wurden histotomographisch mit konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie (CLSM), durchlichtmikroskopisch (DL) und dunkelfeldmikroskopisch (DFM) nach Fluoreszenzmarkierung des intakten Zellkerns (Bisbenzimid H 33258) untersucht. Korrelierende Histologien identischer Probenareale erfolgten an Trenndünnschliffen [8]. Als Ergebnisse wurden gefunden: 1. Alle unterschiedlich bestrahlte Knochenproben zeigten Areale mit weitgehendem bis vollständigem Verlust vitaler Osteozyten. Diese Strahlenfolge trat auch schon nach 36 Gy und kurzem Intervall bis zur Operation (Gruppe 3) auf. 2. Im CLSM zeigten sich zusätzlich mikromorphologische Veränderungen der lamellären Struktur, die zwischen den Probengruppen progredient waren. Hieraus können folgende Schlußfolgerungen gezogen werden: 1. Der vorbeschriebene Vitalitätsverlust der Osteozyten [10, 23, 28] konnte als sehr frühe, initiale, radiogene Läsion bestätigt werden. 2. Zusätzlich zeigten sich Veränderungen der lamellären Mikroarchitektur des Knochens als frühe und im Gruppenvergleich progrediente Strahlenläsion. Die mikromechanisch funktionelle Bedeutung dieser Veränderung muß in weiterführenden Untersuchungen eruiert werden.

Summary

Early radiation effects on human bone may lead to osteoradionecrosis (ORN). Direct bone cellular lesions [28] as well as fibrous degeneration of blood vessels [21] are considered to be pathologically relevant. Only few data on initial subclinical radiation effects are available. Patients were grouped according to the dose of radiation and clinical findings. Group 1: sound human bone of lower jaw, mostly collected during orthodontic surgery (n = 10 patients); group 2: specimens of lower jaw from patients with ORN (n = 12 patients); group 3: specimens of lower jaw from patients with head and neck cancer who were preoperatively treated with 36 Gy radiation; group 4: specimens of lower jaw from patients with head and neck cancer (n = 9) who were treated with 60–70 Gy radiation. Specimens were studied by confocal laser scanning microscopy (CLSM), by conventional light microscopy (DL) and by flourescence darkfield microscopy (DFM) after bisbenzimide staining (H 33258) of the viable cellular nuclei. For the correlating study of identical areas in CLSM and DL the specimens were prepared according to the sawing and grinding technique [8]. All the radiated bony specimens, regardless of the dose of radiation, showed areas of extensive or total loss of vitality of the osteocytes. This finding was also evident after 36 Gy and a short interval between radiation and sample collection (group 3). Additionally, in CLSM micromorphologic lesions of the lamellate structure were seen. With these results we can confirm the loss of vitality of the osteocytes as an initial radiation effect as described earlier [10, 23, 28]. In addition to these findings, alteration of the lamellate microstructure was found in the early phase after radiation. The functional and mechanical significance of these findings should be the subject of further studies.