A Rapid Histological Score for the Semiquantitative Assessment of Bone Metastases in Experimental Models of Breast Cancer

Background: Using a nude rat model of site-specific metastatic bone disease (MBD), we developed a semiquantitative histological score for rapid assessment of lytic lesions in bone. This provides additional information to conventional histological measurement by clarifying the extent and location of metastatic infiltration and the tumor growth pattern. The score can also be used to assess the action of bisphosphonates on bone metastases. Materials and Methods: Male nude rats (n = 12 per group) were inoculated with the human breast cancer cell line MDA-MB-231 via the femoral artery. Following appearance of radiographically visible osteolytic lesions on day 18, the animals received phosphate-buffered saline (PBS; controls) or ibandronate (IBN, 10 µg P/kg) daily until day 30. Whole body radiographs were obtained on days 18 and 30, and osteolytic areas (OA) were determined by radiographic computer-based analysis (CBA). On day 30, MBD was assessed in both tibias using conventional histological CBA and the new scoring system. Results: Metastatic tumor area correlated with the total sum of the new score in both PBS- (r = 0.762) and IBN-treated animals (r = 0.951; p < 0.001). OA correlated well with the total sum in both groups (r = 0.845 and 0.854, respectively; p < 0.001). Conclusion: Significant reduction of bone marrow and cortical infiltration of tumor cells with IBN suggested local control of metastases.Hintergrund: Mit Hilfe eines etablierten Tiermodells zur Erzeugung lokalisationsspezifischer Knochenmetastasen in der Nacktratte wurde ein semiquantitatives histologisches Graduierungssystem zur schnellen Bewertung osteolytischer Knochenmetastasen entwickelt. Das Graduierungssystem liefert hinsichtlich der Metastasenlokalisation, deren Ausmaß und Infiltrationsmuster wertvolle Zusatzinformationen zu den konventionellen histologischen Untersuchungsmethoden. Damit kann beispielsweise auch die pharmakologische Wirkung von Bisphosphonaten auf die Knochenmetastasierung beurteilt werden. Material und Methoden: Männlichen Nacktratten (n = 12 pro Gruppe) wurden Zellen der humanen Brustkrebszellinie MDA-MB-231 in die Oberschenkelarterie inokuliert. Ab dem Auftreten radiologisch erkennbarer Osteolysen 18 Tage nach Inokulation erhielten die Tiere bis zum Studienende (Tag 30) täglich entweder eine subkutane Applikation einer Phosphat-Puffer-Lösung (Kontrollgruppe) oder Ibandronat (IBN, 10 µg P/kg; Behandlungsgruppe). Konventionelle Röntgenaufnahmen wurden an den Tagen 18 und 30 nach Tumorinokulation angefertigt und die Osteolysenflächen mittels Computerauswertung bestimmt. Nach Studienende wurde der Metastasenbefall in beiden Tibiae sowohl konventionell histologisch als auch mittels des neuen Graduierungssystems ausgewertet. Ergebnisse: Die Metastasenfläche korrelierte mit der kummulativen Punktsumme des Graduierungssystems sowohl in der Kontrollgruppe (r = 0,762; p < 0,001) als auch in der Ibandronat- Gruppe (r = 0,951; p < 0,001). Ebenso war die Osteolysenfläche eng mit der Punktesumme in beiden Gruppen korreliert (r = 0,845 und 0,854; p < 0,001). Schlussfolgerung: Die signifikante Reduktion von Knochenmark- und Kortikalisbefall durch IBN deuten auf eine gute lokale Kontrolle des Metastasenwachstums hin.Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich