Le funzioni, la struttura e la formazione delle ossa (1) PDF

Secondo nucleo tematico Le funzioni, la struttura e la formazione delle ossa Percorso di potenziamento-orientamento “BIOLOGIA CON CURVATURA BIOMEDICA” Prof.ssa Maria Luisa Smorto  Le funzioni Il tessuto osseo e l’apparato scheletrico svolgono le seguenti fu...

Secondo nucleo tematico Le funzioni, la struttura e la formazione delle ossa Percorso di potenziamento-orientamento “BIOLOGIA CON CURVATURA BIOMEDICA” Prof.ssa Maria Luisa Smorto  Le funzioni Il tessuto osseo e l’apparato scheletrico svolgono le seguenti funzioni: sostegno del corpo protezione degli organi interni (es. scatola cranica e gabbia toracica) movimento del corpo insieme ai muscoli scheletrici omeostasi minerale di calcio e di fosforo per l’organismo emopoiesi, cioè produzione delle cellule del sangue (midollo osseo rosso) riserva di trigliceridi (midollo osseo giallo)  La struttura Le categorie di ossa Tutte le ossa del corpo si classificano in base alla loro forma in quattro categorie principali: 1. Lunghe: hanno una parte terminale tondeggiante e una parte centrale lunga 2. Piatte: sono incurvate, sottili e robuste, forniscono sostegno e protezione agli organi interni 3. Irregolari: hanno forme complesse e non rientrano nelle precedenti categorie 1. Corte: sono di forma tozza ossa corte (carpo) La struttura macroscopica di un osso lungo L’osso è suddiviso in porzioni: epifisi prossimale e distale alle estremità metafisi intermedia tra epifisi e diafisi diàfisi centrale,cilindrica e cava periostio guaina esterna cavità midollare endostio sottile membrana interna cartilagine articolare  Le epìfisi sono formate da tessuto spugnoso e contengono midollo osseo rosso Le diàfisi presentano la cavità midollare con midollo osseo giallo nell’adulto, rosso nel bambino …in vivo  Nelle metàfisi avviene il processo di crescita dell’osso a livello del disco epifisario che lascerà il posto alla linea epifisaria Il periostio è una guaina di Periostio connettivo fibroso a fasci intrecciati denso e irregolare che protegge l’osso e nella quale passano nervi e vasi. Contiene le cellule che aumentano lo spessore dell’osso T.o.compatto L’endostio è una sottile membrana T.o.spugnoso di connettivo fibroso meno spesso Periostio Endostio che contiene lo strato di cellule che nutrono, formano o distruggono l’osso La superficie esterna ossea non è uniforme e può presentare: Processo o apofisi: prominenza particolarmente voluminosa e marcata Condilo: processo di forma tonda/ovale Tubercolo: processo tondeggiante piccolo Tuberosità: processo tondeggiante cospicuo Trocantere: processo cospicuo, di forma varia Cresta: rilievo osseo sottile Spina: processo sottile e appuntito Testa: porzione ossea tondeggiante, che poggia su una parte più stretta, detta collo Solchi: impronte dovute al passaggio di grossi vasi sanguigni Fori e canali: per consentire il passaggio di vasi e fibre nervose Il tessuto osseo Particolare tessuto connettivo specializzato costituito da: cellule non contigue, disposte in lacune da cui si dipartono canalicoli più o meno ramificati e anastomizzati che le contengono con i loro prolungamenti sostanza extracellulare o sostanza fondamentale o matrice ossea mineralizzata Caratteristiche: colore bianco- giallastro notevole durezza inferiore solo a quella dello smalto dei denti elevata resistenza alla pressione, alla trazione e alla flessione dinamico e plastico grazie all’omeostasi scheletrica  La matrice ossea costituita da: componente fibrillare con fibre collagene di tipo I che costituiscono l’osseina, conferisce la resistenza all’osso componente inorganica minerale ( 65% del peso secco dell’osso) con fosfato di calcio (86%) in forma di cristalli di idrossiapatite, carbonato di calcio (12%), fosfato di magnesio (1,5%), fluoruro di Matrice calcio (0,5%) e tracce di ossido di ferro, conferisce la durezza all’osso componente amorfa con proteoglicani, glicoproteine, lipidi e enzimi, consente Osteoblasto Osteocita l’adesione delle cellule alla matrice  Le cellule dell’osso Sono presenti quattro tipi di cellule: 1. cellule osteoprogenitrici, staminali non specializzate si differenziano in osteoblasti 2. osteoblasti, voluminose, di forma cubica ad intensa attività osteogenica con RER e apparato di Golgi molto sviluppati, producono la matrice 1 ossea e regolano la deposizione di quella 2 inorganica 3. osteociti, principali componenti del tessuto osseo, di forma ellissoidale, regolano la concentrazione del calcio 4. osteoclasti, di notevoli dimensioni, uniche cellule a derivare dalle progenitrici dei monociti- macrofagi midollari, grazie ad enzimi lisosomiali 3 demineralizzano e distruggono la matrice ossea 4 durante la crescita o in caso di frattura  Cellula osteoblasto osteoprogenitrice osteocita osteoclasto osteoblasti A seconda che la matrice ossea sia disposta o meno a costituire lamelle si distinguono: tessuto osseo non lamellare a fibre intrecciate, costituisce l’osso prenatale, si trova nelle suture e in prossimità delle superfici articolari tessuto osseo non lamellare a fibre parallele, si trova nelle zone d’inserzione dei tendini tessuto osseo lamellare costituisce l’osso postnatale Lamelle concentriche Sulla base della disposizione delle lamelle ossee si possono riconoscere due tipi principali di tessuto osseo: COMPATTO SPUGNOSO 80% dello scheletro 20% dello scheletro Osteoni e canale di Havers Trabecole e cavità midollare I due tipi di organizzazione dipendono dalla necessità che gli osteociti siano in prossimità di un vaso.  Tessuto Osseo Compatto denso e solido costituisce la superficie di tutte le ossa e gran parte delle diàfisi delle ossa lunghe ha come unità funzionale l’osteone costituito da: 1. canale centrale di Havers con disposizione parallela all’asse maggiore dell’osso, contiene vasi e fibre nervose amieliniche 2. canale perforante di Volkmann a decorso trasversale o obliquo, collegato al periostio 3. lamelle: concentriche al canale di Havers, in numero di 8-15 interstiziali disposte tra gli osteoni, colmano gli spazi circonferenziali o limitanti, sui margini interni ed esterni 4. canalicoli si dipartono dalle lacune a formare una fitta rete, pieni di liquido extracellulare, permettono ai nutrienti e all’ossigeno di raggiungere gli osteociti e ai rifiuti di essere rimossi Sezione trasversale Sezione longitudinale Tessuto osseo spugnoso strati di lamelle associati in trabecole costituisce la maggior parte del tessuto delle ossa brevi, delle piatte e delle ossa irregolari, gran parte delle epìfisi e l’intorno della cavità midollare delle diàfisi di quelle lunghe e i tavolati superficiale e profondo delle ossa piatte (diploe) mancano gli osteoni le trabecole comunicano tra loro attraverso canalicoli e delimitano le cavità midollari occupate da midollo osseo, vasi e nervi  La struttura microscopica di un osso lungo La diàfisi è costituita da tessuto osseo compatto, che delimita la cavità midollare. Le epìfisi sono formate da tessuto osseo spugnoso nelle cui cavità si trova il midollo osseo rosso.  La formazione delle ossa L’ ossificazione è il processo con il quale si forma l’osso differenziandosi dal mesenchima, il tessuto connettivo embrionale. Il processo si articola in quattro fasi: 1. formazione iniziale nell’embrione e nel feto 2. crescita 3. ricostruzione e rimodellamento 4. riparazioni e fratture Inizialmente il mesenchima si modifica per la proliferazione delle cellule, cui segue un addensamento di cellule indifferenziate (blastema) 1. La formazione iniziale nell’embrione e nel feto procede secondo due linee:  Ossificazione diretta o intramembranosa  Ossificazione indiretta o per sostituzione di un modello cartilagineo di tipo: 1. pericondrale 2. endocondrale   Ossificazione diretta o intramembranosa tipica delle ossa piatte che derivano da mesenchima ancora parzialmente presente alla nascita e concludono la trasformazione in tessuto osseo alla fine del secondo anno di età  Ossificazione indiretta tipica delle ossa brevi e lunghe consiste nella formazione di osso per sostituzione di un preesistente modello cartilagineo nel corso dell’accrescimento. Può essere: pericondrale se avviene sulla superficie della cartilagine endocondrale se avviene all’interno con il centro di ossificazione, primario e secondario  1. Ossificazione pericondrale Centro di ossificazione pericondrale 2. Ossificazione endocondrale Trabecole di osso spugnoso- marrone nero trabecole non mineralizzate-rosa pallido 2. La crescita dell’osso si verifica in lunghezza ed in spessore La crescita in lunghezza avviene a livello dei dischi epifisari di cartilagine ialina posti trasversalmente tra la diafisi e le epifisi delle ossa lunghe Sul lato epifisario del disco si formano nuovi condrociti, mentre sul lato diafisario i vecchi condrociti vengono sostituiti da osso: lo spessore del disco resta costante, ma l’osso sul lato diafisario cresce in lunghezza. La crescita dura finché persiste la cartilagine di accrescimento, perché mentre i condrociti sono capaci di moltiplicarsi, gli osteociti perdono tale capacità Nell’uomo l’ossificazione si completa intorno ai 18-25 anni di età. La diafisi allora si salda alle epifisi e l’osso raggiunge le sue dimensioni definitive Ciò che resta della cartilagine del disco epifisario ossificato è la una sottile linea detta linea epifisaria La crescita in spessore detta anche ossificazione periostale avviene ad opera della parte profonda del periostio, la membrana connettivale osteogena che riveste l’osso, grazie all’attività dei suoi osteoblasti. Gli osteoblasti secernono matrice extracellulare ossea, poi si differenziano in osteociti, aggiungendo nuove lamelle alla superficie dell’osso e formando nuovi osteoni. L’attività del periostio diminuisce con l’età. Nel bambino è intensa e ciò spiega il rapido accrescimento in diametro delle sue ossa; nell’anziano si riduce 3. La ricostruzione e il contemporaneo rimodellamento dell’osso avvengono continuamente anche nell’adulto fino alla vecchiaia. Il tessuto osseo viene ristrutturato grazie all’azione combinata degli osteoclasti che operano una demolizione e un riassorbimento continui, e degli osteoblasti che provvedono alla sua ricostruzione. In pratica nelle ossa si scavano ininterrottamente piccole cavità, che vengono subito riempite da nuovo tessuto osseo.  Circa il 10% di tutto il nostro tessuto osseo viene rinnovato ogni anno con il fenomeno del rimodellamento osseo. L’intensità del processo è legata soprattutto ai livelli di calcio nel sangue  Se si accentuano i processi demolitivi dell’osso, non controbilanciati da una parallela deposizione di nuovo tessuto osseo, si determina l’osteoporosi. Osso normale Osso osteoporotico 4. Nelle riparazioni e nelle fratture ossee, il periostio produce il callo osseo che congiunge i frammenti  Fattori che influenzano l’accrescimento osseo L’accrescimento osseo, il rimodellamento e la riparazione delle fratture dipendono da svariati fattori: apporto attraverso la dieta di sali minerali di Ca, P, Mg apporto di vitamine A, C e D (luce solare) stimolazione da parte di numerosi ormoni come il paratormone, calcitonina, tiroxina, somatotropo, estrogeni, testosterone esercizi fisici di carico Un’anomalia nell’ossificazione in corso di crescita per carenza di vitamina D e scarsa esposizione al sole determina il rachitismo Epifisi con allargamento delle cartilagini Deformazioni degli arti per ridotta rigidità dell’osso  Accrescimento osseo e ormoni Prima della pubertà gli ormoni che stimolano la crescita ossea sono: Ormone ipofisario GH (ormone della crescita) Fattori di crescita insulinosimili (IGF) prodotti dall’osso stesso e dal fegato in risposta al GH Ormoni tiroidei e l’insulina prodotta dal pancreas In pubertà vengono prodotti in maggior quantità gli ormoni che agiscono sulle cartilagini in accrescimento (fisi) causando l’impennata di crescita dell’adolescenza: estrogeni (ormoni sessuali prodotti dalle ovaie) androgeni (ormoni sessuali prodotti nei maschi dai testicoli e in entrambi i sessi dalle ghiandole surrenali)