Original article
Histomorphometric profile, pathophysiology and reversibility of corticosteroid-induced osteoporosisProfil histomorphometrique, physiopathologie et reversibilite de l'osteoporose cortisonique

https://doi.org/10.1016/0221-8747(79)90024-9Get rights and content

Abstract

Histomorphometric data were collected on undecalcified iliac crest biopsies taken from 5 patients with Cushing's syndrome and 70 osteoporotic patients who had received long-term corticosteroid (CS) treatment. The reversibility of the bone changes induced by CS in two of the patients with Cushing's syndrome was analyzed using dynamic bone histomorphometric methods employing tetracycline double labelling in biopsies taken 3 months after adrenalectomy.

The histomorphometric profile of CS osteoporosis was characterized by a marked reduction of trabecular bone volume in comparison to sex and age-matched controls. Trabecular resorption surfaces were increased moderately, as was the mean size of periosteocytic lacunae. Measurement of osteoid parameters showed an increase of trabecular osteoid surfaces and a decrease in the osteoid seam thickness index, while tetracycline double labelling analysis demonstrated a marked depression of the osteoblastic appositional rate. The concentration of serum parathyroid hormone was increased and the serum 25-OH D3 was reduced. Postadrenalectomy-biopsies revealed a dramatic renewal of osteoblastic activity with extended osteoid surfaces and normal appositional rate, resulting in a positive bone tissue balance.

These results indicate that CS's induce bone rarefaction mainly by decreasing osteoblastic activity at the cell level. However, the bone loss is probably magnified by secondary hyperparathyroidism which increases the birthrate of basic multicellular bone remodelling units. This hyperparathyroidism is very likely caused by an impairment of intestinal calcium absorption.

Résumé

Des données histomorphométriques ont été recueillies sur les biopsies osseuses illaques non décalcifiées de cinq malades atteints de maladie de Cushing et de soixante-dix malades ostéoporotiques traftés au long cours par des corticostéroïdes (CS). La réversibilité des perturbations osseuses induites par les CS a étéétudiée par des méthodes dynamiques d'histomorphométrie utilisant le double marquage par is tétracycline sur des biopsies osseuses préle. vées trois mois après surrénalectomie chez deux des malades atteints de maladie de Cushing.

Le profil histomorphométrique de l'ostéoporose cortisonique est caractérisé par une réduction marquée du volume trabéculaire osseux par comparaison avec des suiets de même age et de meme sexe. Les surfaces trabéculaires de résorption sont modérément mais significativement augmentées, tout comme la taille des lacunes périostéocytaires.

La mesure des paramètees ostéoïdes a montré un accroissement des surfaces ostéoïdes trabéculaires et une réduction de l'indice d'épaisseur de l'ostéoïde, alors quo l'analyse du double marquage par la tétracycline a montré une dépression marquée de la vitesse d'apposition ostéoblastique. La parathormonémie était en moyenne accrue et Ie 25 OH D3 plasmatique diminué. Les biopsies apres surrenalectomie ont rédvele une réactivation importante de l'activité ostéoblastique, avec extension des surfaces ostéoïdes et normalisation de la vitesse d'apposition, d'où positivation du bilan tissulaire osseux. Les CS induisent une raréfaction osseuse, surtout en réduisant l'activité ostéoblastique. au niveau cellulaire. Cependant, la perte osseuse est probablement accentuée par I'hyperparathyroïdisme secondaire qui accroît la natalité des unités multicellulaires de remodelage de l'os. Cat hyperparathyroïdisme est très probablement causé par une réduction de l'absorption intestinale du calcium.

References (44)

  • M Carre et al.

    The effect of prednisone upon the metabolism and action of 25 hydroxy and 1–25 dihydroxy-vitamin D3

  • H.H Conaway et al.

    Double anti-body radioimmunoassay for parathyroid hormone

    J. Lab. Clin. Med.

    (1974)
  • P Courpron et al.

    Histomorphométrie de l'os spongieux iliaque. Influence des techniques de préparation et de lecture des coupes histologiques sur la détermination du volume trabé-culaire osseux iliaque

    Lyon Med.

    (1974)
  • P Courpron et al.

    Amount of bone in iliac crest biopsy - Significance of the trabecular bone volume. Its values in normal and in pathological conditions

  • H Cushing

    The basophil adenomas of the pituitary body and their clinical manifestations (pituitary basophilism)

    Bull. Johns Hopkins Hosp.

    (1932)
  • M.J Favus et al.

    Effects of cortisone administration on the metabolism and localization of 25-Hydroxy-Cholecalciferol in the rat

    J Clin. Invest.

    (1973)
  • M.J Favus et al.

    Effects of 1.25-dihydroxycholecalciferol of intestinal calcium transport in cortisone treated rats

    J. Clin. Invest.

    (1973)
  • H.M Frost et al.

    Human osteoclastic activity: qualitative histological measurement. Henry Ford Hosp

    Med. Bull.

    (1962)
  • H.M Frost

    Tetracycline-based histological analysis of bone remodeling

    Calc. Tiss. Res.

    (1969)
  • H.M Frost

    Bone remodeling and its relationship to metabolic bone diseases

    (1973)
  • H.M Frost

    A method of analysis of trabecular bone dynamics

  • R.F Fucik et al.

    Effects of glucocorticoids on function of the parathyroid glands in man

    J. Clin. Endocrinol. Metab.

    (1975)
  • Cited by (0)

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