Focal loss of alkaline phosphatase and increase of proliferation in preneoplastic areas of the rat urothelium after administration of N-butyl-N-(4-hydroxybutyl)-nitrosamine and N-[4-(5-nitro-2-furyl)-2-thiazolyl] formamide

Publisher Website
Google Scholar
Abstract
Development of tumours of the urinary bladder was studied in 59 male and female Sprague-Dawley and Wistar rats with combined enzyme-histochemical and autoradiographic methods after oral application of n-butyl-n-(4-hydroxybutyl)-nitrosamine (BBN) and n-[4-(5-nitro-2-furyl)-2-thiazolyl] formamide (FANFT). As the first carcinogenic lesion detectable by light-microscopy a focal, sharply defined irreversible loss of alkaline phosphatase activity was consistently demonstrated in the urothelium, which appeared normal histologically and cytologically. In about 2/3 of the cases, NADH-diaphorase activity was markedly reduced in identical regions. The enzyme-deficient areas are to be considered as preneoplastic, because papillomas and carcinomas developed from them through different stages of hyperplasia. As a rule, these also were characterized by total loss of alkaline phosphatase activity and attenuation of the NADH-diaphorase in all parts or circumscribed areas. Autoradiographically 3H-thymidine-labelling index revealed a 43.2-fold (BBN) and 22.6-fold (FANFT) increase, respectively, in the enzyme-deficient areas, as compared with the surrounding enzyme-containing urothelium. After 54 hrs of continuous labelling, there was a mean 3H-thymidine-labelling index of 54.9% in the enzyme-negative regions. The physiological mode of regeneration was no longer maintained in the areas of enzyme deficiency as there was an increased proliferation of suprabasal cells. Areas of papillomas that showed a marked attenuation of NADH-diaphorase had a 3H-thymidine-labelling index 4.5 (BBN) and 3.1 (FANFT) greater than the surrounding areas with preserved enzyme activity. Since loss of alkaline phosphatase activity occurs regulary and consistently after application of carcinogens with chemically different structures it appears to indicate the initial phase of tumor development in the urinary bladder of the rat. Die Entwicklung von Harnblasentumoren wurde bei 59 weiblichen und männlichen Sprague-Dawley und Wistar-Ratten nach oraler Applikation von N-Butyl-N-(4-hydroxybutyl)-Nitrosamin (BBN) und N-[4-(5-Nitro-2-Furyl)-2-Thiazolyl]Formamid (FANFT) enzymhistochemisch und autoradiographisch untersucht. Als erste lichtoptisch erkennbare Veränderung der Cancerogenese wurde ein herdförmiger, irreversibler Aktivitätsverlust der alkalischen Phosphatase an histologisch und cytologisch normal erscheinendem Urothel nachgewiesen. In etwa 2/3 der Fälle war in identischen Bezirken die Aktivität der NADH-Diaphorase unterschiedlich stark abgeschwächt. Die enzymnegativen Urothelabschnitte sind als präneoplastisch anzusehen, da sich aus ihnen über verschiedene Stadien der Hyperplasie Papillome und Carcinome entwickelten, die in der Regel ebenfalls durch einen totalen Aktivitätsverlust der alkalischen Phosphatase sowie herdförmig oder in allen Bereichen durch eine unterschiedlich stark ausgeprägte Aktivitätsabschwächung der NADH-Diaphorase charakterisiert waren. Autoradiographisch ergab sich in den Enzymdefektbezirken eine Steigerung des 3H-Thymidin-Markierungsindex um durchschnittlich das 43,2fache (BBN) bzw. um das 22,6fache (FANFT) im Vergleich zum umgebenden, enzymhaltigen Urothel. Nach 54stündiger intermittierender Dauermarkierung wurde in Enzymdefektbezirken ein Anteil DNS-synthetisierender Zellen von durchschnittlich 54,9% gefunden. Der physiologische Regenerationsmodus war in den Enzymdefektbezirken nicht aufrecht erhalten, da neben den basalen in verstärktem Ausmaß auch die suprabasalen Zellen proliferierten. Areale von Papillomen, die eine starke Aktivitätsabschwächung der NADH-Diaphorase aufwiesen, zeigten einen um das 4,5fach (BBN), bzw. 3,1fach (FANFT) höheren 3H-Thymidin-Markierungsindex als die umgebenden Anteile mit erhaltener Enzymaktivität. Da der Aktivitätsverlust der alkalischen Phosphatase übereinstimmend nach Applikation chemisch verschieden strukturierter Cancerogene auftritt, scheint er charakteristisch für die Initialphase der Tumorenentstehung in der Harnblase der Ratte zu sein.