Summary
When comparing mammalian osteocyte-containing bone with anosteocytic (“acellular”)
fish bone, it is noteworthy that anosteocytic bone is capable of bone remodeling processes
and participation in the organism’s mineral homeostasis - two features that are attributed
to osteocytic cells. As there is an evolutionary drift towards anosteocytic skeletons
throughout teleost fish, osteocytic routes may either not been necessary anymore or
it simply indicates that there are other non-osteocytic pathways. The lack of osteocytes
in spite of osteoid produced by osteoblasts and bone matrix deposition in anosteocytic
fish presumes that some mechanisms prevent the transformation of osteoblasts to osteocytes.
The anosteocytic bone may form osteon-like structures, adapt to changing loading regimes
and is subject to osteoclastic bone resorption. Considering the multiple types of
osteocytic and anosteocytic bone matrices among teleost fish, the availability of
mononucleated osteoclasts capable of bone resorption, high bone mineral density and
an stabilizing mineralized notochord sheath, are only some observations that need
to be studied further. Of note, there is evidence that intermediate stages between
osteocytic and anosteocytic bone are present in some species. In fact, the European
eel is one example that presents with effective multinucleated osteoclasts, small
and few osteocyte lacunae with unknown network characteristics. Further investigation
and imaging of osteocytic and non-osteocytic osseous structures will help to provide
novel understanding of these essential characteristics in bone biology.
Zusammenfassung
Vergleicht man den zellulären Knochen von Säugetieren mit azellulärem Knochen in Fischen,
so ist es bemerkenswert, dass azellulärer Knochen an Knochenumbaumechanismen sowie
auch an der Mineralhomöostase des Organismus beteiligt ist– zwei Charakteristiken,
die generell mit Osteozyten in Verbindung gebracht werden. Echte Knochenfische (Teleostei)
zeichnen sich durch eine evolutionäre Entwicklung von azellulärem Knochen aus. Das
bedeutet, dass Osteozyten in ihrer Funktion entweder nicht mehr notwendig waren oder
es tatsächlich noch andere Kommunikationswege im azellulären Knochen gibt. Das Fehlen
von Osteozyten trotz einer funktionierenden Osteoid- und Knochenmatrixdeposition durch
Osteoblasten lässt annehmen, dass Mechanismen vorhanden sind, die den Übergang von
Osteoblasten zu Osteozyten verhindern. Azellulärer Knochen ist in der Lage, osteonartige
Strukturen zu formen, sich veränderten Belastungen anzupassen sowie osteoklastäre
Knochenresorption zuzulassen. Berücksichtigt man die große Vielfalt von zellulären
und azellulären Knochenformen unter den Teleostei, sind das Vorhandensein von resorptionsfähigen
mono nukleären Osteoklasten, eine hohe Knochenmineralisation sowie die stabilisierende
mineralisierte Chorda dorsalis nur einige Besonderheiten, die weiter erforscht werden
sollten. Es gibt Anzeichen, die für evolutionäre Stadien zwischen zellulärem und azellulärem
Knochen sprechen. So zeigt der Europäische Aal Anguilla anguilla effektive Knochen resorption durch Osteoklasten und wenige kleine Osteozytenlakunen
mit unbekanntem Netzwerkcharakter. Die Untersuchung und Bildgebung von osteozytären
und nicht osteozytären Strukturen auf den verschiedenen hierarchischen Knochenebenen
werden weiter helfen, diese für die Knochenbiologie zu Grunde liegenden Mechanismen
besser zu verstehen.
Keywords Acellular bone - osteocyte - bone remodeling - teleost fish
Schlüsselwörter Azellulärer Knochen - Osteozyt - Knochenremodeling - Teleostei
