Abbildung 1 zeigt eine mit Masson’s Trichrom gefärbte Knochenoberfläche mit einer neu gebildeten, noch nicht mineralisierten Osteoidoberfläche in Blau und mineralisiertem Knochen in Rot, zusammen mit einem angrenzenden Schnitt, der mittels IHC doppelt auf CD34 und Glattmuskel-Aktin (SMA) gefärbt wurde. Die Schicht aus knochenbildenden Osteoblasten auf der Knochenoberfläche ist mit einer Schicht aus SMA+ fibro-osteoblastischen, länglichen Scheitelzellen bedeckt. Beim erwachsenen Menschen wird kein Knochen aufgebaut, sondern vorhandener Knochen wird zunächst abgetragen und dann im Rahmen eines Prozesses, der als Knochenremodeling bezeichnet wird, wieder aufgebaut (Parfitt, 1994). Bei normalen Menschen und bei Patienten mit primärem Hyperparathyreoidismus (PHPT) deckt die Überdachung die überwiegende Mehrheit der Knochenumbauplätze ab (Hauge et al., 2001; Kristensen et al., 2013, 2014). Bereits in Veröffentlichungen aus den 1990er Jahren wurde vermutet, dass die mehrschichtigen Zellschichten über den knochenbildenden Oberflächen bei Patienten mit sekundärem Hyperparathyreoidismus aus Zellen der Osteoblastenlinie bestehen (Bianco und Bonucci, 1991), während Ellen Hauge und Kollegen 2001 zeigten, dass die Umbaustellen von Patienten mit PHPT eine sehr umfangreiche Überdachung aufweisen (Hauge et al., 2001). Bei Frauen mit postmenopausaler Osteoporose und bei Patienten mit multiplem Myelom oder Cushing-Syndrom ist die Bedeckung mit Baldachin-Zellen dagegen geringer (Andersen et al., 2014; Hinge et al., 2015; Jensen et al., 2012). Die Haubenzellen stammen wahrscheinlich aus den mesenchymalen Knochenmarkshüllzellen (BME). Die BME-Zellen befinden sich über ruhenden Oberflächen und bilden eine extrem abgeschwächte Zellschicht, die lichtmikroskopisch kaum sichtbar ist, aber elektronenmikroskopisch (EM) sichtbar gemacht werden kann (Kristensen et al., 2014). Die BME-Zellen und die Baldachinzellen grenzen die Knochenoberfläche vom angrenzenden Knochenmark ab und stellen wahrscheinlich eine wichtige Osteoblastenvorläuferpopulation dar (Kristensen et al., 2014). Im Vergleich zu den knochenbildenden Osteoblasten haben die präosteoblastischen Überdachungszellen verlängerte Zellkerne und lange Zellfortsätze, die morphologisch Fibroblasten ähneln. Sie färben positiv für Osteoblastenmarker wie osterix und runx2, aber auch für Marker, die mit Nerven, glatten Muskelzellen, Perizyten und Fibroblasten in Verbindung stehen, wie CD56 (NCAM), P3NP und SMA (Andersen et al., 2013; Hinge et al., 2015; Jensen et al., 2012; Kristensen et al., 2013, 2014). Bemerkenswert ist, dass osterix, runx2 und CD56 auch die Zellen der Osteoblastenlinie auf den erodierten Oberflächen, die Umkehrzellen und die knochenbildenden Osteoblasten markieren. Es ist sehr wahrscheinlich, dass BME- und Kappenzellen eine unbekannte Rolle bei der Regulierung hämatopoetischer Stamm- und Vorläuferzellen (HSPCs) spielen. Erstens deckt sich ihre Position mit der vermuteten parakrinen Interaktion zwischen Baldachinzellen und Knochenmarkzellen, da das Baldachin die Osteoklasten und die Zellen der Osteoblastenlinie an der Knochenoberfläche bedeckt. Zweitens entwickeln einige Patienten mit PHPT eine Anämie, möglicherweise aufgrund einer Fibrose des Knochenmarks (Bhadada et al., 2009). Drittens zeigte eine Studie vor 30 Jahren, dass das vorherrschende knöcherne Ziel von Parathormon (PTH) nicht der reife Osteoblast, sondern eine mutmaßliche präosteoblastische Zelle ist (Rouleau et al., 1988), und in jüngerer Zeit wurde der PTH-Rezeptor 1 (PTHR1) in Kappenzellen von Kindern mit schwerer Nierenerkrankung nachgewiesen, und die Bedeckung von außergewöhnlich vielschichtigen Kappen korrelierte mit dem PTH-Spiegel (Pereira et al., 2016). Viertens haben sowohl präklinische als auch klinische Studien eine regulierende Rolle von PTH auf hämatopoetische Stammzellen (HSC) und die HSC-Nische gezeigt (Brunner et al., 2007; Yu et al., 2014; Calvi et al., 2003), und eine präklinische Studie zeigte, dass die Behandlung mit PTH nach einer Knochenmarktransplantation zu einem erhöhten HSC-Engraftment führte (Adams et al., 2007). Bei Patienten, die über einen Zeitraum von 28 Tagen nach einer doppelten Nabelschnurbluttransplantation mit PTH behandelt wurden, kam es jedoch nicht zu einer schnelleren oder besseren Erholung des Blutbildes (Ballen et al., 2012). Dennoch sind die fibro-osteoblastischen Kappenzellen und möglicherweise auch ihre Vorläufer, die BME-Zellen, das wichtigste zelluläre Ziel von PTH, und die Unfähigkeit, die Wirkungen der PTH-Behandlung von präklinischen auf klinische Studien zu übertragen, schließt die Möglichkeit einer Wirkung nicht aus, unterstreicht aber einige der Schwierigkeiten bei der Übertragung von Erkenntnissen von jungen Mäusen mit schnell fortschreitender Knochenmodellierung auf ältere Menschen mit langsam fortschreitender Knochenremodellierung.
Abb. 1. Visualisierung einer knochenbildenden Oberfläche. Zwei Bilder von benachbarten Schnitten, die entweder mit modifiziertem Masson’s Trichrom (A) oder mit IHC (B) doppelt für CD34 und SMA angefärbt wurden. Die unteren gestrichelten Linien zeigen die Umrisse der Knochenoberfläche, die oberen die Umrisse der Deckschicht. Die neu gebildete, nicht mineralisierte Osteoidoberfläche ist blau, während der mineralisierte Knochen rot ist (A). Es ist zu beachten, dass nur die fibro-osteoblastischen, länglichen Zellen des Knochendaches positiv für SMA gefärbt sind, während die mehr lotrechten, knochenbildenden Osteoblasten negativ gefärbt sind (B). Gelbe und schwarze Pfeilspitzen zeigen eine Kapillare an. Maßstabsbalken = 25 μm. Die Schnitte stammen aus einer in Paraffin eingebetteten Knochenmarksbiopsie einer 57-jährigen gesunden Probandin (Danish National Committee on Biomedical Research Ethics project ID # S-20110112).