Bone Remodeling Changes in an Individual with Tuberculosis-Induced, Left-Sided Femoroacetabular Joint Destruction, from Nineteenth-Century Milton, New Zealand

Abstract

Bone is dynamic, undergoing metabolic changes in response to behavioral and pathological stimuli. This information can be reconstructed in bioarchaeology using histological methods, providing another avenue to explore the experiences of past peoples. We report histological findings from midshaft femoral cortical bone of an identified individual from nineteenth-century New Zealand, who suffered from tuberculosis and had a historically documented period of invalidism. Materials: Burial 21 (B21) is a middle-aged male excavated from the nineteenth-century site of St. John’s burial ground, Milton. B21’s left proximal femur and acetabulum exhibited lytic lesions associated with tuberculosis-induced destruction of bone. Documentation, including a cause of death of “pneumonic phthisis haemorrhage,” and various biographic details exist for this burial. These suggest that B21’s left and right midshaft femur were under asymmetric biomechanical and pathological conditions and should show differences in the underlying bone remodeling. Methods: We collected data on Haversian bone microstructure geometric properties and densities from a total of 148 secondary osteons and 481 Haversian canals. Results: The left femur, from the tuberculosis-inflicted hip joint, had fewer, larger, and more irregularly shaped canals and osteons than the right femur. Discussion and Conclusion: These findings may indicate the left femur received less biomechanical stimulation than the right femur due to decreased weightbearing. It is also possible that the tuberculosis infection in this individual impacted his bone metabolic activity, leading to increased experiences of bone loss. The presented histological approach may enhance interpretations in bioarchaeology by identifying whether bone remodeling changes occur as a result of long-or short-term disuse.

Tkanka kostna jest dynamiczna i ulega przemianom metabolicznym w odpowiedzi na bodźce patologiczne i wynikające z aktywności fizycznej. Tę informacje można odtworzyć w bioarcheologii metodami histologicznymi, które otwierają kolejną drogę do rekonstruowania życia przeszłych ludów. Raportujemy tutaj histologiczne wyniki z badan środkowej części kości udowej zidentyfikowanego osobnika z XIX wieku z Nowej Zelandii. Ten osobnik cierpiał na gruźlicę, która miała historycznie udokumentowane inwalidztwo. Materiał: Z miejsca pochówku 21 (B21) na Cmentarzu św. Jana w Milton wydobyty został szkielet mężczyzny w średnim wieku. Lewa bliższa kość udowa i kawałek kości miednicy wykazywały zmiany związane z destrukcją kości wywołaną efektem gruźlicy. Istnieje dokumentacja odnośnie tego osobnika, w tym przyczyna śmierci jako „krwotok płucny” oraz różne szczegóły biograficzne. Sugerują one, że lewa i prawa kość udowa w B21 były asymetryczne z perspektywy biomechanicznej i patologicznej. Te różnice powinny być odzwierciedlone w przebudowanej mikrostrukturze kości. Metody: Zebraliśmy dane dotyczące geometrii systemów Haversa badając właściwości i gęstości z łącznie 148 osteonów i 481 kanałów Haversa. Wyniki: Lewa kość udowa z dotkniętego gruźlicą stawu biodrowego miała mniej i większe kanały i osteony o nieregularnych kształtach niż prawa kość udowa. Dyskusja i wnioski: Te wyniki mogą wskazywać, że lewa kość udowa otrzymała mniejszą stymulację biomechaniczną niż prawa kość udowa z powodu zmniejszonego obciążenia. Możliwe jest również, że zakażenie gruźlicą w tym osobniku wpłynęło na jego aktywność metaboliczną kości, prowadząc do nasilenia doświadczeń związanych z utratą masy kostnej. Nasze wnioski mają implikacje metodologiczne i interpretacyjne dla prowadzenia ‘osteobiografii’ i wzmacniania modeli opieki w bioarcheologii.