Princípios de Anatomia e Fisiologia PDF

Tecido ósseo e homeostasia O tecido ósseo encontra-se continuamente em crescimento, remodelação e reparo. Os ossos contribuem para a homeostasia do corpo fornecendo suporte e proteção, produzindo células sanguíneas e armazenando minerais e triglicerídios. Os ossos são compostos por vários...

Tecido ósseo e homeostasia O tecido ósseo encontra-se continuamente em crescimento, remodelação e reparo. Os ossos contribuem para a homeostasia do corpo fornecendo suporte e proteção, produzindo células sanguíneas e armazenando minerais e triglicerídios. Os ossos são compostos por vários tecidos diferentes que atuam com conjunto: tecido ósseo, cartilagem, tecido conjuntivo denso, epitélio, tecido adiposo e tecido nervoso. Por esse motivo, cada osso do corpo é considerado um órgão. O tecido ósseo é um tecido vivo, complexo e dinâmico, participa de maneira contínua em um processo chamado remodelação – a formação de novo tecido ósseo e a degeneração do tecido ósseo antigo. Toda a estrutura dos ossos e suas cartilagens, juntamente com ligamentos e tendões, constitui o sistema esquelético. Neste capítulo, vamos examinar os vários componentes dos ossos a fim de ajudá­lo a entender como os ossos se formam e envelhecem e como o exercício afeta a densidade e a resistência óssea. O estudo da estrutura óssea e o tratamento dos distúrbios ósseos são chamados osteologia. 6.1 Funções dos ossos e do sistema esquelético OBJETIVO Descrever as seis principais funções do sistema esquelético. O sistema esquelético desempenha várias funções básicas: 1. Suporte. O esqueleto é o arcabouço estrutural do corpo, sustentando os tecidos moles e fornecendo pontos de fixação para os tendões da maioria dos músculos esqueléticos.  Proteção. O esqueleto protege os órgãos internos mais importantes de lesão. Por exemplo, os ossos do crânio 2. protegem o encéfalo e a caixa torácica protege o coração e os pulmões. 3. Assistência ao movimento. A maioria dos músculos esqueléticos fixa­se aos ossos; quando os músculos se contraem, tracionam os ossos para produzir o movimento. Essa função será discutida em detalhes no Capítulo 10. 4. Homeostasia mineral (armazenamento e liberação). O tecido ósseo compõe aproximadamente 18% do peso do corpo humano. Ele armazena diversos minerais, especialmente cálcio e fósforo, que contribuem para a resistência dos ossos. O tecido ósseo armazena em torno de 99% do cálcio corporal. Conforme a necessidade, os ossos liberam os minerais para a corrente sanguínea de modo a manter o equilíbrio mineral essencial (homeostasia) e distribuí­los às outras partes do corpo. 5. Produção de células sanguíneas. No interior de determinados ossos, um tecido conjuntivo chamado medula óssea vermelha produz hemácias (eritrócitos), leucócitos e plaquetas em um processo chamado hematopoese. A medula óssea vermelha é composta por hemácias em desenvolvimento, adipócitos, fibroblastos e macrófagos em uma rede de fibras reticulares; é encontrada nos ossos em desenvolvimento do feto e em alguns ossos do adulto, como os ossos do quadril; costelas e esterno, vértebras, crânio e extremidades do úmero e fêmur. No recém­nascido, toda a medula óssea é vermelha e está envolvida na hematopoese. Com o avanço da idade, grande parte da medula óssea passa de vermelha para amarela. A produção de células sanguíneas é abordada em detalhes na Seção 19.2. 6. Armazenamento de triglicerídios. A medula óssea amarela consiste, principalmente, em adipócitos que armazenam triglicerídios. Os triglicerídios armazenados são uma reserva potencial de energia química. TESTE RÁPIDO 1. Como o sistema esquelético atua no suporte, na proteção, no movimento e no armazenamento de minerais? 2. Descreva a função dos ossos na produção das células sanguíneas. 3. Que ossos contêm medula óssea vermelha? 4. Como a composição e a função da medula óssea vermelha e da medula óssea amarela diferem? 6.2 Estrutura dos ossos OBJETIVO Descrever a estrutura e as funções de cada parte do osso longo. Examinaremos agora a estrutura do osso em nível macroscópico. A estrutura óssea macroscópica pode ser analisada considerando as partes de um osso longo, como o úmero mostrado na Figura 6.1A. Osso longo é aquele que apresenta comprimento maior que a largura. Um osso longo típico é composto pelas seguintes partes: 1. A diáfise constitui o corpo do osso – a parte longa, cilíndrica e principal do osso. 2. As epífises são as extremidades proximal e distal do osso. 3. As metáfises são as regiões entre a diáfise e as epífises. No osso em crescimento, cada metáfise contém uma lâmina epifisial (de crescimento), formada por uma camada de cartilagem hialina que possibilita que a diáfise do osso cresça em comprimento (descrito posteriormente neste capítulo). Quando o comprimento de um osso para de crescer por volta dos 14 aos 24 anos, a cartilagem na lâmina epifisial é substituída por osso; a estrutura óssea resultante é conhecida como linha epifisial. 4. A cartilagem articular é uma fina camada de cartilagem hialina que recobre a parte da epífise onde o osso se articula com outro osso. A cartilagem articular reduz o atrito e absorve o choque nas articulações livremente móveis. Uma vez que a cartilagem articular não apresenta pericôndrio nem vasos sanguíneos, o reparo de lesões é limitado. 5. O periósteo é a bainha de tecido conjuntivo resistente que reveste a superfície óssea não recoberta por cartilagem articular. É composto por uma lâmina fibrosa externa de tecido conjuntivo denso não modelado e uma lâmina osteogênica interna composta de células. Algumas das células permitem que o osso cresça em espessura, mas não em comprimento. O periósteo também protege o osso, auxilia no reparo de fraturas, ajuda na nutrição do tecido ósseo e serve de ponto de fixação para ligamentos e tendões. O periósteo é fixado ao osso subjacente por fibras perfurantes, ou fibras de Sharpey, feixes espessos de colágeno que se estendem do periósteo até a matriz extracelular óssea. 6. A cavidade medular é um espaço oco e cilíndrico na diáfise que contém a medula óssea amarela adiposa e  numerosos vasos sanguíneos em adultos. Essa cavidade minimiza o peso do osso porque reduz o material ósseo compacto onde é menos necessário. O formato tubular dos ossos longos fornece resistência máxima com peso mínimo. 7. O endósteo é uma fina membrana que reveste a cavidade medular. Contém uma única camada de células formadoras de osso e pouco tecido conjuntivo. TESTE RÁPIDO 5. Faça um diagrama das partes de um osso longo e enumere as funções de cada parte. FUNÇÕES 1. Oferecer suporte aos tecidos moles e fornecer xação para os músculos esqueléticos. 2. Proteger os órgãos internos. 3. Ajudar o movimento, com os músculos esqueléticos. 4. Armazenar e liberar minerais. 5. Abrigar a medula óssea vermelha, produtora de células sanguíneas. 6. Conter medula óssea amarela, armazenadora de triglicerídios. Figura 6.1 Partes de um osso longo. O tecido ósseo esponjoso das epífises e das metáfises contém medula óssea vermelha e a cavidade medular da diáfise contém medula óssea amarela (nos adultos). O osso longo é recoberto por cartilagem articular nas superfícies articulares das epífises distal e proximal e por periósteo nas outras partes do osso.  Qual é a importância funcional do periósteo? 6.3 Histologia do tecido ósseo OBJETIVOS Explicar por que o tecido ósseo é classificado como tecido conjuntivo Descrever a composição celular do tecido ósseo e as funções de cada tipo de célula Comparar as diferenças estruturais e funcionais entre tecido ósseo esponjoso e compacto. Examinaremos agora a estrutura do osso em nível microscópico. Como os outros tecidos conjuntivos, o osso, ou tecido ósseo, contém uma matriz extracelular abundante entre células bem separadas. A matriz extracelular é formada por cerca de 15% de água, 30% de fibras colágenas e 55% de sais minerais cristalizados. O sal mineral mais encontrado é o fosfato de cálcio [Ca3(PO4)2], que se combina com outro sal mineral, o hidróxido de cálcio [Ca(OH)2], para formar cristais de hidroxiapatita [Ca10(PO4)6(OH)2]. Os cristais se combinam ainda com outros sais minerais, como carbonato de cálcio (CaCO3), e íons como magnésio, fluoreto, potássio e sulfato. Conforme esses sais são depositados na estrutura formada pelas fibras de colágeno da matriz extracelular, eles cristalizam e o tecido endurece. Esse processo, chamado calcificação, é iniciado por células formadoras de osso chamadas osteoblastos (descritos a seguir). Acreditava­se que a calcificação ocorresse simplesmente quando havia sais minerais suficientes para formar cristais. Hoje sabemos que o processo demanda fibras de colágeno. Os sais minerais começam a cristalizar primeiro nos espaços microscópicos entre as fibras de colágeno. Depois do preenchimento dos espaços, cristais minerais se acumulam ao redor das fibras de colágeno. A combinação de sais cristalizados e fibras colágenas é responsável pelas características do osso. Embora a solidez de um osso dependa de sais minerais inorgânicos cristalizados, sua flexibilidade depende das fibras de colágeno. Como as barras de metal de reforço em concreto, as fibras de colágeno e outras moléculas orgânicas conferem resistência à tração, ou seja, resistência ao estiramento ou à separação. A imersão do osso em solução ácida, como vinagre, dissolve seus sais minerais, fazendo com que o osso fique mole e flexível. Como você verá a seguir, quando surge a necessidade por minerais específicos ou como parte da formação ou degeneração óssea, células ósseas chamadas osteoclastos produzem enzimas e ácidos que degradam tanto os sais minerais quanto as fibras de colágeno da matriz extracelular óssea. Quatro tipos de células são encontrados no tecido ósseo: células osteogênicas (osteoprogenitoras), osteoblastos, osteócitos e osteoclastos (Figura 6.2). 1. As células osteogênicas (osteoprogenitoras) são células­tronco ósseas não especializadas derivadas do mesênquima, tecido a partir do qual quase todos os tecidos conjuntivos são formados. São as únicas células ósseas que sofrem divisão celular; as células resultantes se tornam osteoblastos. As células osteoprogenitoras são encontradas ao longo da parte interna do periósteo, no endósteo e nos canais internos ósseos que contêm vasos sanguíneos. 2. Os osteoblastos são células formadoras de osso. Elas sintetizam e secretam fibras de colágeno e outros componentes orgânicos necessários para formar a matriz extracelular do tecido ósseo e iniciam a calcificação (descrita a seguir). Uma vez que os próprios osteoblastos são recobertos por matriz extracelular, tornam­se aprisionados em suas secreções e transformam­se em osteócitos. (Observação: O sufixo blasto em uma célula óssea ou qualquer outra célula de tecido conjuntivo quer dizer que a mesma produz matriz extracelular.) Figura 6.2 Tipos de células no tecido ósseo. MEV, microscopia eletrônica de varredura. As células osteoprogenitoras sofrem divisão celular e se desenvolvem nos osteoblastos, que produzem a matriz extracelular óssea. Por que a reabsorção óssea é importante? 3. Os osteócitos, células ósseas maduras, são as principais células do tecido ósseo, responsáveis pelo metabolismo ósseo diário, como a troca de nutrientes e resíduos com o sangue. Assim como os osteoblastos, os osteócitos não sofrem divisão celular. (Observação: O sufixo cito uma célula óssea ou qualquer outra célula tecidual quer dizer que a célula mantém e monitora o tecido.) 4. Os osteoclastos são células enormes derivadas da fusão de cerca de 50 monócitos (um tipo de leucócito), que se concentram no endósteo. No lado da célula que faz contato com a superfície óssea, a membrana plasmática do osteoclasto apresenta dobras profundas, formando uma borda pregueada. Aqui, a célula libera poderosos ácidos e enzimas lisossômicas que digerem os componentes minerais e proteicos da matriz extracelular óssea subjacente. Essa  degeneração da matriz extracelular óssea, chamada reabsorção, é parte do desenvolvimento, da manutenção e do reparo ósseos. (Observação: O sufixo clasto quer dizer que a célula degrada matriz extracelular óssea.) Conforme será abordado posteriormente, em resposta a certos hormônios, os osteoclastos ajudam a regular o nível sanguíneo de cálcio (ver Seção 6.7). Além disso, são as células­alvo da terapia medicamentosa de osteoporose (ver Distúrbios | Desequilíbrios homeostáticos ao final deste capítulo). Os ossos não são completamente compactos e apresentam muitos espaços minúsculos entre suas células e os componentes da matriz extracelular. Alguns espaços servem de canais para vasos sanguíneos que suprem as células ósseas com nutrientes. Outros espaços atuam como áreas de armazenamento para a medula óssea vermelha. Dependendo do tamanho e da distribuição dos espaços, as regiões de um osso podem ser classificadas como compactas ou esponjosas (ver Figura 6.1). Em geral, cerca de 80% do esqueleto é de osso compacto e 20% é de osso esponjoso. Tecido ósseo compacto O tecido ósseo compacto apresenta poucos espaços (Figura 6.3A) e é a forma de tecido ósseo mais resistente. É encontrado abaixo do periósteo de todos os ossos e constitui a maior parte das diáfises dos ossos longos. O tecido ósseo compacto oferece proteção e suporte e resiste aos estresses produzidos pelo peso e movimento. O tecido ósseo compacto é composto por unidades estruturais repetidas – os ósteons ou sistemas de Havers. Cada ósteon é constituído por lamelas concêntricas distribuídas ao redor de um canal central ou canal de Havers. Lembrando os anéis de crescimento de uma árvore, as lamelas concêntricas são lâminas circulares de matriz extracelular mineralizada, de diâmetro crescente, que circundam uma pequena rede de vasos sanguíneos e nervos localizada no canal central (Figura 6.3A). Essas unidades de osso similares a tubos geralmente formam uma série de cilindros paralelos que, nos ossos longos, tendem a ser paralelos ao eixo longitudinal do osso. Entre as lamelas concêntricas, são encontrados pequenos espaços chamados lacunas, contendo osteócitos. Irradiando para todas as direções a partir das lacunas, observamos canalículos cheios de líquido extracelular. Nos canalículos, são encontrados finos processos digitiformes dos osteócitos (ver ilustração na Figura 6.3A). Os osteócitos vizinhos se comunicam por junções comunicantes (ver Seção 4.2). Os canalículos conectam as lacunas umas às outras e aos canais centrais, formando um complexo sistema miniatura de canais interconectados por todo o osso. Esse sistema oferece muitas rotas para os nutrientes e oxigênio chegarem aos osteócitos e para a remoção de resíduos. Os ósteons no tecido ósseo compacto são alinhados na mesma direção e paralelos ao comprimento da diáfise. Por isso, a diáfise de um osso longo resiste à envergadura ou à fratura mesmo quando uma força considerável é aplicada nas extremidades. O tecido ósseo compacto tende a ser mais espesso nas partes do osso onde as tensões são aplicadas em relativamente poucas direções. As linhas de tensão em um osso não são estáticas. Elas mudam conforme a pessoa aprende a andar e em resposta à atividade física extrema repetitiva como treinamento com peso. As linhas de tensão em um osso também podem mudar por conta de fraturas ou deformidades físicas. Dessa forma, a organização dos ósteons não é estática e muda ao longo do tempo em resposta às demandas físicas aplicadas ao esqueleto. As áreas entre os ósteons vizinhos contêm lamelas chamadas lamelas intersticiais, as quais também apresentam lacunas com osteócitos e canalículos. As lamelas intersticiais são fragmentos de ósteons mais antigos parcialmente destruídos durante o crescimento ou a reconstrução óssea. Os vasos sanguíneos e nervos do periósteo penetram no osso compacto através de canais perfurantes transversos ou canais de Volkmann. Os vasos e nervos dos canais perfurantes se conectam àqueles da cavidade medular, do periósteo e dos canais centrais. As lamelas chamadas lamelas circunferenciais se encontram distribuídas ao redor de toda a circunferência interna e externa da diáfise de um osso longo. Elas se desenvolvem durante a formação óssea inicial. As lamelas circunferenciais diretamente profundas ao periósteo são chamadas lamelas circunferenciais externas, as quais se conectam ao periósteo pelas fibras perfurantes (Sharpey). As lamelas circunferenciais que revestem a cavidade medular são chamadas lamelas circunferenciais internas (Figura 6.3A). Tecido ósseo esponjoso Em contraste com o tecido ósseo compacto, o tecido ósseo esponjoso, também chamado tecido ósseo reticular ou trabecular, não contém ósteons (Figura 6.3B, C). O tecido ósseo esponjoso está sempre localizado no interior do osso, protegido por uma camada de osso compacto. O tecido ósseo esponjoso consiste em lamelas dispostas em um padrão irregular de finas colunas chamadas trabéculas. Entre as trabéculas, é possível observar espaços a olho nu. Esses espaços macroscópicos são preenchidos por medula óssea vermelha nos ossos que produzem células sanguíneas e por medula óssea amarela (tecido adiposo) em outros ossos. Os dois tipos de medula óssea contêm numerosos e pequenos vasos sanguíneos que fornecem nutrição aos osteócitos. Cada trabécula consiste em lamelas concêntricas, osteócitos que repousam nas lacunas e canalículos que se irradiam para fora das lacunas. Figura 6.3 Histologia do osso compacto e esponjoso. A. Cortes através da diáfise de um osso longo, a partir do periósteo circundante, à direita, até o osso compacto, no meio, e osso esponjoso e cavidade medular à esquerda. A ilustração menor no canto superior direito mostra um osteócito em uma lacuna. B, C. Detalhes do osso esponjoso. Ver a Tabela 4.7 para analisar uma fotomicrografia de tecido ósseo compacto e a Figura 6.11A para examinar uma micrografia eletrônica de varredura de tecido ósseo esponjoso. O tecido ósseo é organizado em lamelas concêntricas ao redor de um canal central (de Havers) no osso compacto e em lamelas irregularmente dispostas nas trabéculas no osso esponjoso. Conforme a pessoa envelhece, alguns canais centrais (de Havers) podem tornar­se bloqueados. Que efeito isso causa nos osteócitos vizinhos? O tecido ósseo esponjoso compõe a maior parte do tecido ósseo interno dos ossos curtos, planos, sesamoides e irregulares. Nos ossos longos, ele constitui o cerne da epífise abaixo da fina camada, como de papel, de osso compacto e forma uma borda estreita variável que margeia a cavidade medular da diáfise. O osso esponjoso é sempre coberto por uma camada de osso compacto para efeito de proteção. A princípio, as trabéculas do tecido ósseo esponjoso podem parecer menos organizadas que os ósteons do tecido ósseo compacto. Entretanto, estão precisamente orientadas ao longo das linhas de tensão, uma característica que ajuda os ossos a resistir a estresses e transferir forças sem quebrar. O tecido ósseo esponjoso tende a se localizar onde os ossos não são fortemente tensionados ou onde os estresses são aplicados a partir de muitas direções. As trabéculas não atingem sua disposição final até que a locomoção seja completamente aprendida. Na verdade, a distribuição pode ainda ser alterada, já que as linhas de tensão podem mudar em decorrência de uma deformidade ou fratura mal reparada. O tecido ósseo esponjoso é diferente do tecido ósseo compacto em dois aspectos. Primeiro, o tecido ósseo esponjoso é leve, o que reduz o peso geral do osso. Essa redução de peso possibilita a movimentação mais ágil quando o osso é tracionado pelo músculo esquelético. Segundo, as trabéculas do tecido ósseo esponjoso suportam e protegem a medula óssea vermelha. O osso esponjoso nos ossos do quadril, nas costelas, no esterno, nas vértebras e nas extremidades proximais do úmero e do fêmur é onde medula óssea vermelha é armazenada e, portanto, o local onde ocorre a hematopoese (produção de células sanguíneas) em adultos. TESTE RÁPIDO 6. Por que osso é considerado um tecido conjuntivo? 7. Que fatores contribuem para a solidez e resistência à tração dos ossos? 8. Enumere os quatro tipos de células do tecido ósseo e suas funções. 9. Qual é a composição da matriz extracelular do tecido ósseo? 10. Como os tecidos ósseos compacto e esponjoso diferem na aparência microscópica, na localização e na função? 11. O que é cintigrafia óssea e como é usada clinicamente? 6.4 Irrigação sanguínea e inervação do osso OBJETIVO Descrever a irrigação sanguínea e nervoso do osso. Os ossos são ricamente supridos por sangue. Os vasos sanguíneos, especialmente abundantes nas porções ósseas que contêm medula óssea vermelha, chegam aos ossos a partir do periósteo. Vamos considerar a irrigação sanguínea de um osso longo, como a tíbia de um adulto, mostrada na Figura 6.4. As artérias periosteais, pequenas artérias acompanhadas por nervos, penetram na diáfise através de muitos canais perfurantes (Volkmann) e suprem o periósteo e a parte externa do osso compacto (ver Figura 6.3A). Próximo ao centro da diáfise, uma grande artéria nutrícia passa através de um orifício no osso compacto chamado forame nutrício. Ao entrar na cavidade medular, a artéria nutrícia se divide em ramo distal e ramo proximal, os quais vão cursar no sentido de cada extremidade do osso. Esses ramos suprem tanto a parte interna do tecido ósseo compacto da diáfise quanto o tecido ósseo esponjoso e a medula óssea vermelha até aproximadamente as lâminas epifisiais (ou linhas). Alguns ossos, como a tíbia, apresentam apenas uma artéria nutrícia; outros, como o fêmur, possuem várias. As extremidades dos ossos longos são supridas pelas artérias metafisárias e epifisiais, as quais se originam das artérias que suprem a articulação associada. As artérias metafisiais entram na metáfise de um osso longo e, junto com a artéria nutrícia, suprem a medula óssea vermelha e o tecido ósseo da metáfise. As artérias epifisiais penetram nas epífises do osso longo e suprem a medula óssea vermelha e o tecido ósseo da epífise. Figura 6.4 Irrigação sanguínea do osso longo de um adulto. Os ossos são ricamente supridos por vasos sanguíneos.  Onde as artérias periosteais penetram no tecido ósseo? As veias que recolhem o sangue dos ossos longos são evidentes em três locais: (1) uma ou duas veias nutrícias acompanham a artéria nutrícia e saem pela diáfise; (2) inúmeras veias epifisiais e veias metafisiais acompanham suas respectivas artérias e saem pela epífise e pela metáfise, respectivamente; e (3) muitas pequenas veias periosteais acompanham suas respectivas artérias, saindo pelo periósteo. Os nervos acompanham os vasos sanguíneos que suprem os ossos. O periósteo é rico em nervos sensitivos, alguns deles transmitindo sensações de dor. Esses nervos são especialmente sensíveis a laceração ou tensão, o que explica a forte dor resultante de uma fratura ou tumor ósseo. Pela mesma razão, existe um pouco de dor associada à biopsia de medula óssea. Nesse procedimento, uma agulha é introduzida no osso com objetivo de retirar uma amostra de medula óssea vermelha para examinar condições como leucemias, neoplasmas metastáticos, linfomas, doença de Hodgkin e anemia aplásica. Conforme a agulha vai penetrando no periósteo, a dor é referida. Ao se ultrapassar o periósteo, a dor se torna mais branda. TESTE RÁPIDO 12. Explique a localização e as funções das artérias nutrícias, do forame nutrício, das artérias epifisiais e das artérias periosteais. 13. Qual parte do osso contém nervos sensitivos associados à dor? 14. Descreva uma situação na qual esses neurônios sensitivos são importantes. 15. Como é realizada a biopsia de medula óssea? Que condições são diagnosticadas por meio desse procedimento? 6.5 Formação do osso  OBJETIVOS Relatar as etapas das ossificações endocondral e intramembranosa Explicar como o osso cresce em comprimento e espessura Descrever o processo envolvido na remodelação óssea. O processo pelo qual o osso se forma é chamado ossificação ou osteogênese. A formação óssea ocorre em quatro situações principais: (1) na formação inicial dos ossos no embrião e feto, (2) no crescimento dos ossos durante a infância e adolescência até chegar ao tamanho adulto, (3) na remodelação do osso (substituição de tecido ósseo velho por novo ao longo da vida) e (4) no reparo de fraturas que acontecem ao longo da vida. Formação óssea inicial no embrião e no feto Primeiramente, vamos considerar a formação óssea inicial no embrião e no feto. O “esqueleto” embrionário, composto, em princípio, por mesênquima na forma geral de ossos, é o local onde a formação de cartilagem e a ossificação ocorrem durante a sexta semana do desenvolvimento embrionário. A formação óssea segue um de dois padrões. Os dois padrões de formação óssea, que envolvem a substituição de um tecido conjuntivo preexistente por osso, não produzem diferenças na estrutura dos ossos maduros, e são simplesmente métodos diferentes de desenvolvimento ósseo. No primeiro tipo de ossificação, chamado ossificação intramembranosa, o osso se forma diretamente dentro do mesênquima, o qual é disposto em camadas finas como folhas de papel que lembram membranas. No segundo tipo, ossificação endocondral, o osso se forma dentro da cartilagem hialina que se desenvolve a partir do mesênquima. Ossificação intramembranosa A ossificação intramembranosa é o mais simples dos dois métodos de formação óssea. Os ossos planos do crânio, a maioria dos ossos faciais, a mandíbula e a parte medial da clavícula são formados dessa maneira. Além disso, os fontículos (moleiras) que ajudam o crânio fetal a passar pelo canal vaginal endurecem posteriormente à medida que vão sofrendo ossificação intramembranosa, que ocorre da seguinte maneira (Figura 6.5): Desenvolvimento do centro de ossificação. No local em que o osso vai se desenvolver, mensagens químicas específicas fazem com que as células do mesênquima se agrupem e se diferenciem, primeiramente em células osteogênicas e, depois, em osteoblastos. O local dessa aglomeração é chamado centro de ossificação. Os osteoblastos secretam a matriz extracelular orgânica do osso até ficarem circundados por ela. Calcificação. Em seguida, a secreção de matriz extracelular cessa e as células, agora chamadas osteócitos, encontram­ se nas lacunas e estendem seus processos citoplasmáticos estreitos pelos canalículos que irradiam para todas as direções. Em poucos dias, cálcio e outros sais minerais são depositados e a matriz extracelular endurece ou calcifica (calcificação). Formação das trabéculas. Conforme a matriz extracelular óssea vai se formando, ela se desenvolve em trabéculas que se fundem umas com as outras para formar osso esponjoso ao redor da rede de vasos sanguíneos no tecido. O tecido conjuntivo associado aos vasos sanguíneos nas trabéculas se diferencia em medula óssea vermelha. Desenvolvimento do periósteo. Junto com a formação das trabéculas, o mesênquima se condensa na periferia do osso e se transforma em periósteo. Por fim, uma fina camada de osso compacto substitui as camadas superficiais do osso esponjoso, porém o osso esponjoso permanece no centro. Muito do osso recém­formado é remodelado (destruído e reformado) pelas transformações que o osso sofre para chegar a seu tamanho e forma adultos. Figura 6.5 Ossificação intramembranosa. Consulte esta figura conforme for lendo os parágrafos numerados correspondentes no texto. As ilustrações e mostram um detalhe em uma ampliação maior do que as ilustrações e. A ossificação intramembranosa envolve formação de osso no mesênquima organizado em camadas laminares semelhantes a membranas.  Que ossos do corpo se desenvolvem por ossificação intramembranosa? Ossificação endocondral A substituição da cartilagem por osso é chamada ossificação endocondral. Embora a maioria dos ossos do corpo seja formada dessa maneira, o processo é observado melhor no osso longo, ocorrendo da seguinte maneira (Figura 6.6): Desenvolvimento do modelo de cartilagem. No local onde o osso será formado, mensagens químicas específicas fazem com que células no mesênquima se aglomerem no formato do futuro osso e, em seguida, se desenvolvam em condroblastos. Os condroblastos secretam matriz extracelular cartilaginosa, produzindo um modelo de cartilagem que consiste em cartilagem hialina. Uma cobertura chamada pericôndrio se desenvolve em torno do modelo de cartilagem. Crescimento do modelo de cartilagem. Quando os condroblastos se encontram profundamente imersos na matriz extracelular cartilaginosa, eles passam a ser chamados condrócitos. O comprimento do modelo de cartilagem cresce pela divisão celular contínua dos condrócitos, acompanhada por mais secreção de matriz extracelular cartilaginosa. Este tipo de crescimento cartilaginoso, chamado crescimento intersticial (endógeno) (crescimento a partir de dentro), resulta em crescimento em comprimento. Em contraste, o crescimento da cartilagem em espessura decorre principalmente pelo depósito de material de matriz extracelular na superfície cartilaginosa do modelo por novos condroblastos que se desenvolvem a partir do pericôndrio. Esse processo é chamado crescimento por aposição (exógeno), o que quer dizer crescimento na superfície externa. Os crescimentos intersticial e por aposição da cartilagem estão descritos em mais detalhes na Seção 4.5. Com o crescimento do modelo de cartilagem, os condrócitos na sua região média hipertrofiam (aumentam de tamanho) e a matriz extracelular cartilaginosa circundante começa a calcificar. Os outros condrócitos dentro da cartilagem em calcificação morrem porque os nutrientes não podem mais ser difundidos com rapidez suficiente pela matriz extracelular. Os espaços deixados pelos condrócitos mortos formam pequenas cavidades chamadas lacunas. Desenvolvimento do centro de ossificação primário. A ossificação primária ocorre para dentro, a partir da superfície externa do osso. Uma artéria nutrícia penetra no pericôndrio e no modelo de cartilagem em calcificação por um forame nutrício na região média do modelo cartilaginoso, estimulando as células osteoprogenitoras no pericôndrio a se diferenciarem em osteoblastos. Uma vez que o pericôndrio começa a formar osso, passa a ser chamado periósteo. Próximo ao meio do modelo, capilares periosteais crescem pela cartilagem calcificada em desintegração, induzindo o crescimento do centro de ossificação primário, que consiste em uma região onde tecido ósseo vai substituir a maioria da cartilagem. Em seguida, os osteoblastos começam a depositar matriz extracelular óssea sobre os remanescentes da cartilagem calcificada, formando trabéculas de osso esponjoso. A ossificação primária se espalha a partir dessa localização central em direção às duas extremidades do modelo cartilaginoso. Figura 6.6 Ossificação endocondral. Durante a ossificação endocondral, o osso gradativamente substitui um modelo de cartilagem. Onde, no modelo de cartilagem, os centros de ossificação secundários se desenvolvem durante a ossificação endocondral? Desenvolvimento da cavidade medular. Enquanto o centro de ossificação primário cresce em sentido às extremidades ósseas, os osteoclastos degradam parte das recém­formadas trabéculas de osso esponjoso. Essa atividade deixa na diáfise uma cavidade, a cavidade medular. Por fim, grande parte das paredes da diáfise é substituída por osso compacto. Desenvolvimento dos centros de ossificação secundários. Quando ramos da artéria epifisial penetram na epífise, são desenvolvidos centros de ossificação secundários, em geral próximo ao momento do nascimento. A formação óssea é similar àquela que ocorre nos centros de ossificação primários. Entretanto, nos centros de ossificação secundários, o osso esponjoso permanece no interior das epífises (não ocorre formação de cavidades medulares). Em contraste à ossificação primária, a ossificação secundária procede para fora, a partir do centro da epífise, em sentido à superfície externa do osso. Formação da cartilagem articular e da lâmina epifisial (de crescimento). A cartilagem hialina que reveste as epífises se torna a cartilagem articular. Antes da idade adulta, a cartilagem hialina permanece entre a diáfise e as epífises como lâmina epifisial (de crescimento), região responsável pelo crescimento em comprimento dos ossos longos, o que será abordado em um momento posterior. Crescimento ósseo durante a infância e a adolescência Durante a infância e a adolescência, a espessura dos ossos por todo o corpo aumenta por crescimento por aposição e o comprimento dos ossos longos por meio da adição de material ósseo no lado diafisário da lâmina epifisial por crescimento intersticial. Crescimento em comprimento O crescimento em comprimento dos ossos longos envolve dois eventos: (1) o crescimento intersticial da cartilagem no lado epifisário da lâmina epifisial e (2) a substituição da cartilagem no lado diafisário da lâmina epifisial por osso na ossificação endocondral. Para entender como o comprimento de um osso cresce, é preciso conhecer alguns detalhes da estrutura da lâmina epifisial. A lâmina epifisial (de crescimento) é uma camada de cartilagem hialina na metáfise de um osso em crescimento que consiste em quatro zonas (Figura 6.7B): 1. Zona de cartilagem em repouso. Camada mais próxima da epífise que consiste em pequenos condrócitos espalhados. O termo “repouso” é usado porque as células não atuam no crescimento ósseo. Em lugar disso, elas prendem a lâmina epifisial à epífise do osso. 2. Zona de cartilagem em proliferação. Os condrócitos discretamente maiores nessa zona estão distribuídos como pilhas de moedas. Esses condrócitos sofrem crescimento intersticial conforme vão se dividindo e secretando matriz extracelular. Os condrócitos nessa zona se dividem para substituir aqueles que morrem no lado diafisário da lâmina epifisial. 3. Zona de cartilagem hipertrófica. Essa camada consiste em condrócitos grandes em amadurecimento distribuídos em colunas. 4. Zona de cartilagem calcificada. A zona final da lâmina epifisial tem a espessura de algumas células apenas e consiste, principalmente, em condrócitos mortos, pois a matriz extracelular circunjacente calcificou. Os osteoclastos dissolvem a cartilagem calcificada e os osteoblastos e capilares da diáfise invadem a área. Os osteoblastos formam matriz extracelular óssea, substituindo a cartilagem calcificada por meio do processo de ossificação endocondral. Não se pode esquecer que ossificação endocondral é a substituição da cartilagem por osso. Em consequência disso, a zona de cartilagem calcificada se torna a “nova diáfise” firmemente cimentada ao resto da diáfise do osso. A atividade da lâmina epifisial é a única maneira pela qual a diáfise consegue crescer em comprimento. Conforme o osso cresce, condrócitos proliferam no lado epifisário da lâmina. Novos condrócitos substituem os antigos, os quais são destruídos por calcificação. Assim, a cartilagem é substituída por osso no lado diafisário da lâmina. Dessa maneira, a espessura da lâmina epifisial permanece relativamente constante, porém o osso no lado diafisário cresce em comprimento (Figura 6.7C). Se uma fratura óssea danifica a lâmina epifisial, o osso fraturado pode ficar mais curto que o normal ao chegar à estatura adulta. Isso porque o dano à cartilagem, que é avascular, acelera a ossificação da lâmina epifisial devido à interrupção da divisão das células de cartilagem, inibindo, desse modo, o crescimento em comprimento do osso. Quando a adolescência chega ao fim (por volta dos 18 anos nas meninas e 21 nos meninos), as lâminas epifisiais se ossificam; isto é, as células da cartilagem epifisial param de se dividir e osso substitui toda a cartilagem restante. A lâmina epifisial desaparece, deixando uma estrutura óssea chamada linha epifisial. Com o surgimento da linha epifisial, o crescimento ósseo em comprimento cessa por completo. A ossificação da lâmina epifisial é um processo gradual e a determinação do seu estágio é útil na determinação da idade óssea, prevendo a altura adulta e estabelecendo a idade na hora da morte pelo esqueleto restante, especialmente de lactentes, crianças e adolescentes. Por exemplo, uma lâmina epifisial em atividade indica uma pessoa mais jovem, enquanto uma lâmina epifisial parcial ou completamente ossificada indica uma pessoa mais velha. Além disso, não podemos esquecer que a ossificação da lâmina epifisial, em média, ocorre 1 ou 2 anos antes nas mulheres. Crescimento em espessura Assim como a cartilagem, a espessura (diâmetro) do osso pode aumentar apenas por crescimento por aposição (Figura 6.8A): Na superfície óssea, células periosteais se diferenciam em osteoblastos, que secretam fibras colágenas e outras moléculas orgânicas que formam matriz extracelular óssea. Os osteoblastos ficam rodeados por matriz extracelular e passam a ser osteócitos. Esse processo forma elevações ósseas nos dois lados de um vaso sanguíneo periosteal. As  elevações lentamente crescem e criam um sulco para o vaso sanguíneo periosteal. Por fim, as elevações se dobram e se fundem, e o sulco torna­se um túnel que encerra o vaso sanguíneo. Agora, o periósteo anterior é o endósteo que reveste o túnel. Os osteoblastos no endósteo depositam matriz extracelular óssea, formando novas lamelas concêntricas. A formação de lamelas concêntricas adicionais ocorre para dentro, no sentido do vaso sanguíneo periosteal. Dessa maneira, o túnel se completa e um novo ósteon é criado. Ao mesmo tempo que o ósteon está sendo formado, os osteoblastos debaixo do periósteo depositam novas lamelas circunferenciais, aumentando ainda mais a espessura do osso. Com mais vasos sanguíneos periosteais sendo encerrados como na etapa , o processo de crescimento continua. Figura 6.7 Lâmina epifisial (de crescimento). A lâmina epifisial (de crescimento) se revela na radiografia como uma faixa radiolúcida (escura) presente entre as áreas calcificadas radiopacas (esbranquiçadas), mostrada na parte A. A lâmina epifisial (de crescimento) possibilita que a diáfise do osso cresça em comprimento.  Como a lâmina epifisial (de crescimento) é responsável pelo crescimento em comprimento da diáfise? Figura 6.8 Crescimento em espessura do osso. Ao mesmo tempo que osso novo é depositado na superfície externa do osso pelos osteoblastos, o tecido ósseo que reveste a cavidade medular é destruído pelos osteoclastos no endósteo.  Como a cavidade medular aumenta durante o crescimento em espessura? Lembre­se de que, enquanto tecido ósseo novo está sendo depositado na superfície externa do osso, o tecido ósseo que reveste a cavidade medular é destruído pelos osteoclastos no endósteo. Dessa maneira, a cavidade medular aumenta conforme o osso cresce em espessura (Figura 6.8B). Remodelação óssea Assim como a pele, os ossos se formam antes do nascimento, porém se renovam de maneira contínua depois disso. Remodelação óssea é a substituição contínua do tecido ósseo antigo por tecido ósseo novo. Esse processo envolve reabsorção óssea, que consiste na remoção de minerais e fibras de colágeno do osso pelos osteoclastos, e deposição óssea, que é a adição de minerais e fibras de colágeno ao osso pelos osteoblastos. Dessa maneira, a reabsorção óssea resulta em destruição de matriz extracelular óssea, enquanto a deposição óssea ocasiona formação de matriz extracelular óssea. O tempo todo, cerca de 5% da massa óssea total no corpo está sendo remodelada. A taxa de renovação de tecido ósseo compacto é de cerca de 4% ao ano e a do tecido ósseo esponjoso é de cerca de 20% por ano. A remodelação também ocorre em velocidades distintas nas diferentes regiões do corpo. A porção distal do fêmur é substituída a cada 4 meses aproximadamente. Em contraste, o osso em determinadas áreas da diáfise do fêmur não é substituído por completo durante toda a vida do indivíduo. Mesmo após os ossos alcançarem forma e tamanho adultos, o osso antigo é continuamente destruído e substituído por osso novo. A remodelação também remove osso lesionado, substituindo­o por tecido ósseo novo. A remodelação pode ser influenciada por fatores como exercício, estilo de vida sedentário e alterações na dieta. A remodelação oferece vários outros benefícios. Uma vez que a resistência do osso está relacionada ao grau de tensão a que é submetido, se o osso recém­formado for submetido a cargas intensas, ele cresce mais espesso e, portanto, mais resistente que o osso antigo. Além disso, a forma do osso pode ser alterada para suporte apropriado com base nos padrões de tensão sofridos durante o processo de remodelação. Por fim, o osso novo é mais resistente à fratura do que o osso antigo. CORRELAÇÃO CLÍNICA | Remodelação e ortodontia Ortodontia é o ramo da odontologia que trata da prevenção e da correção de dentes mal alinhados. O movimento dos dentes ocasionado por aparelhos exerce uma tensão no osso que forma os alvéolos que ancoram os dentes. Em resposta a esse estresse arti cial, osteoclastos e osteoblastos remodelam os alvéolos de modo a alinhar os dentes da maneira correta. Durante o processo de reabsorção óssea, um osteoclasto se fixa firmemente à superfície óssea no endósteo ou periósteo e forma uma vedação impermeável nas margens da sua borda pregueada (ver Figura 6.2). Em seguida, libera enzimas lisossômicas que digerem proteína e vários ácidos na bolsa selada. As enzimas digerem fibras de colágeno e outras substâncias orgânicas enquanto os ácidos dissolvem os minerais ósseos. Trabalhando juntos, diversos osteoclastos cavam um pequeno túnel no osso antigo. As proteínas ósseas degradadas e os minerais da matriz extracelular, sobretudo cálcio e fósforo, entram no osteoclasto por endocitose, atravessam a célula em vesículas e sofrem exocitose no lado oposto da margem pregueada. Agora no líquido intersticial, os produtos da reabsorção óssea se difundem para os capilares sanguíneos vizinhos. Uma vez que uma pequena área de osso foi reabsorvida, os osteoclastos saem de cena e os osteoblastos chegam para reconstruir o osso naquela área. CORRELAÇÃO CLÍNICA | Doença de Paget Existe um equilíbrio delicado entre as ações dos osteoclastos e osteoblastos. Se muito tecido ósseo novo é formado, os ossos se tornam anormalmente espessos e pesados. Se muito material mineral é depositado no osso, esse osso extra pode formar protuberâncias espessas, chamadas osteó tos, que interferem no movimento das articulações. A perda excessiva de cálcio ou de tecido enfraquece os ossos e eles podem quebrar, como acontece na osteoporose, ou se tornar muito exíveis, como no raquitismo e na osteomalacia. Na doença de Paget, ocorre uma proliferação excessiva de osteoclastos, de modo que a reabsorção óssea ocorre mais rápido que a deposição óssea. Em resposta a isso, os osteoblastos tentam compensar, porém o osso novo é mais fraco, pois apresenta uma proporção maior de osso esponjoso em relação ao osso compacto, a mineralização é menor e a matriz extracelular recém-sintetizada contém proteínas anormais. O osso recém-formado, especialmente da pelve, dos membros, das vértebras inferiores e do crânio, se torna mais alargado, duro e quebradiço, fraturando com facilidade. Fatores que afetam o crescimento ósseo e a remodelação óssea O metabolismo ósseo normal – crescimento no jovem e remodelação óssea no adulto – depende de vários fatores, como a ingestão por meio de dieta adequada de minerais e vitaminas, além de níveis suficientes de vários hormônios. 1. Minerais. Grandes quantidades de cálcio e fósforo são necessárias durante o crescimento dos ossos, assim como quantidades menores de magnésio, fluoreto e manganês. Esses minerais também são necessários durante a remodelação óssea. 2. Vitaminas. A vitamina A estimula a atividade dos osteoblastos. A vitamina C é necessária para a síntese de colágeno,  a principal proteína óssea. De acordo com o que será abordado posteriormente, a vitamina D ajuda a construir osso aumentando a absorção do cálcio proveniente dos alimentos do trato gastrintestinal para o sangue. As vitaminas K e B12 também são necessárias para a síntese de proteínas ósseas. 3. Hormônios. Durante a infância, os hormônios mais importantes para o crescimento ósseo são os fatores de crescimento insulina­símiles (IGFs), produzidos pelo fígado e tecido ósseo (ver Seção 18.6). Os IGFs estimulam os osteoblastos, promovem a divisão celular na lâmina epifisial e no periósteo e intensificam a síntese das proteínas necessárias para construir osso novo. Os IGFs são produzidos em resposta à secreção do hormônio de crescimento do lobo anterior da glândula hipófise (ver Seção 18.6). Os hormônios da tireoide (T3 e T4) secretados pela glândula tireoide também provocam o crescimento ósseo por estimulação dos osteoblastos. Além disso, o hormônio insulina do pâncreas promove o crescimento ósseo pelo aumento da síntese de proteínas ósseas. Na puberdade, a secreção de hormônios conhecidos como hormônios sexuais causa um efeito profundo sobre o crescimento ósseo. Os hormônios sexuais englobam os estrogênios (produzidos pelos ovários) e androgênios como a testosterona (produzido pelos testículos). Embora as mulheres apresentem níveis muito mais elevados de estrogênios e os homens níveis mais altos de androgênios, as mulheres também apresentam baixos níveis de androgênios e os homens baixos níveis de estrogênios. As glândulas suprarrenais de ambos os sexos produzem androgênios. Outros tecidos, como o tecido adiposo, conseguem converter androgênios em estrogênios. Esses hormônios são responsáveis pela intensificação da atividade dos osteoblastos, pela síntese de matriz extracelular óssea e pelo “estirão de crescimento” que ocorre durante a adolescência. Os estrogênios também promovem alterações no esqueleto típicas das mulheres, como alargamento da pelve. Por fim, os hormônios sexuais, sobretudo os estrogênios nos dois sexos, cessam o crescimento nas lâminas epifisiais (de crescimento), interrompendo o alongamento dos ossos. Em geral, o crescimento em comprimento dos ossos termina mais cedo nas mulheres do que nos homes devido aos níveis mais elevados de estrogênios. CORRELAÇÃO CLÍNICA | Disfunções hormonais que afetam a altura A secreção excessiva ou de ciente de hormônios que normalmente controlam o crescimento ósseo pode fazer com que a pessoa se torne anormalmente alta ou baixa. A secreção excessiva de GH durante a infância produz gigantismo, no qual a pessoa se torna muito mais alta e mais pesada que o normal. A baixa secreção de GH produz nanismo hipo sário, no qual a pessoa apresenta estatura baixa. (A altura de uma pessoa anã adulta é de menos de 1,5 m.) Embora a cabeça, o tronco e os membros do indivíduo com nanismo pituitário sejam menores que o normal, a pessoa é proporcional. A condição pode ser tratada de maneira conservadora com GH até o fechamento da lâmina epi sial. A secreção excessiva de GH durante a idade adulta é chamada acromegalia. Embora o GH não possa mais promover o crescimento em comprimento dos ossos longos porque as lâminas epi siais (do crescimento) já estão fechadas, os ossos das mãos, dos pés e a mandíbula se espessam e outros tecidos aumentam. Ademais, as pálpebras, os lábios, a língua e o nariz crescem e a pele sofre espessamento e desenvolve sulcos, sobretudo na testa e nas plantas dos pés. A acondroplasia é uma condição hereditária na qual a conversão de cartilagem em osso é anormal, o que resulta no tipo mais comum de nanismo, o chamado nanismo acondroplásico. Em geral, esses indivíduos apresentam aproximadamente 1,20 m, possuem tronco de tamanho normal, membros curtos e cabeça ligeiramente grande, com testa proeminente e nariz achatado na junção com o frontal. Essa condição é essencialmente intratável, embora alguns indivíduos optem pela cirurgia de alongamento de membros. Durante a idade adulta, os hormônios sexuais contribuem para a remodelação óssea retardando a reabsorção de osso antigo e promovendo o depósito de osso novo. A apoptose (morte programada) dos osteoclastos é uma maneira pela qual os estrogênios retardam a reabsorção. Como veremos brevemente, o paratormônio, calcitriol (forma ativa da vitamina D) e calcitonina são outros hormônios que podem afetar a remodelação óssea. Exercícios com sustentação do peso do próprio corpo moderados mantêm tensão suficiente sobre os ossos para aumentar e manter sua densidade. TESTE RÁPIDO 16. Quais são os principais eventos da ossificação intramembranosa e ossificação endocondral e como diferem? 17. Descreva as zonas da lâmina epifisial (de crescimento) e suas funções e a importância da linha epifisial. 18. Explique como o crescimento ósseo em comprimento difere do crescimento ósseo em espessura. 19. Como a área metafisária de um osso pode ajudar a determinar a idade de um esqueleto? 20. Defina remodelação óssea e descreva as funções dos osteoclastos e osteoblastos no processo.  21. Que fatores afetam o crescimento ósseo e a remodelação óssea? 6.6 Fratura e reparo ósseo OBJETIVOS Descrever os tipos diversos de fraturas Explicar a sequência de eventos envolvida no reparo da fratura. Fratura é qualquer perda da continuidade óssea. As fraturas são nomeadas de acordo com a gravidade, formato, posição da linha de fratura ou, até mesmo, com o nome do médico que a descreveu pela primeira vez. Em alguns casos, um osso pode estar fraturado sem haver ruptura visível. A fratura por estresse é uma série de fissuras microscópicas no osso que se forma sem qualquer evidência de lesão em outros tecidos. Em adultos saudáveis, as fraturas por estresse resultam de atividades extenuantes e repetitivas como corrida, saltos ou dança aeróbica. As fraturas por estresse são bastante dolorosas e também são resultado de processos patológicos que interrompem a calcificação óssea normal como a osteoporose (discutida em Desequilíbrios homeostáticos ao final deste capítulo). Cerca de 25% das fraturas por estresse envolvem a tíbia. Embora as imagens radiográficas padrão muitas vezes não consigam revelar a presença de fraturas por estresse, a cintigrafia óssea as mostra com clareza. O reparo de uma fratura óssea envolve as seguintes fases (Figura 6.9): Fase reativa. Fase inflamatória inicial. Os vasos sanguíneos que cruzam a linha de fratura estão rompidos. Com o extravasamento sanguíneo das extremidades rompidas dos vasos, uma massa de sangue (normalmente coagulado) se forma ao redor do local da fratura. Essa massa de sangue, chamada hematoma de fratura, em geral se forma 6 a 8 h depois da lesão. Visto que a circulação sanguínea no local onde o hematoma de fratura se desenvolve é interrompida, as células ósseas circunvizinhas morrem. O edema e a inflamação que ocorrem em resposta às células ósseas mortas produzem mais resíduos celulares. Os fagócitos (neutrófilos e macrófagos) e osteoclastos começam a remover o tecido morto ou danificado dentro e ao redor do hematoma de fratura. Este estágio pode durar até algumas semanas. Fase de reparação. Formação do calo fibrocartilaginoso. A fase de reparação é caracterizada por dois eventos: formação de um calo fibrocartilaginoso e de um calo ósseo para preencher o intervalo entre as extremidades ósseas fraturadas. Vasos sanguíneos começam a crescer no hematoma da fratura e fagócitos começam a limpar as células ósseas mortas. Os fibroblastos do periósteo invadem o local da fratura e produzem fibras de colágeno. Além disso, as células do periósteo se desenvolvem em condroblastos e começam a produzir fibrocartilagem nessa região. Esses eventos promovem o desenvolvimento de um calo fibrocartilaginoso (mole), que consiste em massa de tecido de reparação composta por fibras de colágeno e cartilagem que une as extremidades do osso. A formação do calo fibrocartilaginoso leva cerca de 3 semanas. Fase de reparação. Formação do calo ósseo. Nas áreas mais próximas ao tecido ósseo saudável bem vascularizado, células osteogênicas se desenvolvem em osteoblastos, os quais começam a produzir trabéculas de osso esponjoso. As trabéculas unem as porções vivas e mortas dos fragmentos ósseos originais. Por fim, a fibrocartilagem é convertida em osso esponjoso e o calo passa a ser chamado calo ósseo (duro). O calo ósseo persiste por 3 a 4 meses. Fase de remodelação óssea. A fase final do reparo da fratura é a de remodelação óssea do calo. As porções mortas dos fragmentos originais do osso fraturado são gradativamente reabsorvidas pelos osteoclastos. Osso compacto substitui osso esponjoso na periferia da fratura. Às vezes, o processo de reparo é tão completo que a linha de fratura é indetectável, mesmo na radiografia. Entretanto, uma área espessada na superfície do osso permanece como evidência da fratura consolidada. Figura 6.9 Etapas do reparo de uma fratura óssea. Osso consolida mais rápido que cartilagem porque sua irrigação sanguínea é mais abundante.  Por que ocasionalmente leva meses para que uma fratura consolide? CORRELAÇÃO CLÍNICA | Tratamentos de fraturas Os tratamentos das fraturas variam de acordo com a idade, tipo de fratura e osso envolvido. Os objetivos nais dos tratamentos das fraturas são realinhamento dos fragmentos ósseos, imobilização para manutenção do realinhamento e restauração da função. Para que os ossos se unam de maneira adequada, as extremidades fraturadas precisam ser alinhadas. Esse processo, chamado redução, é comumente chamado ajuste da fratura. Na redução fechada, as extremidades fraturadas de um osso são alinhadas por manipulação manual e a pele continua intacta. Na redução aberta, as extremidades fraturadas do osso são alinhadas por cirurgia, usando dispositivos de xação interna como parafusos, placas, pinos, hastes e os. Depois da redução, o osso fraturado pode ser mantido imobilizado por gesso, imobilizadores, talas, bandagem elástica, dispositivo de xação externa ou uma combinação desses dispositivos. Embora os ossos apresentem irrigação sanguínea generosa, muitas vezes, o processo de consolidação demora meses. O cálcio e o fósforo necessários para fortalecer e endurecer o osso novo são depositados apenas de maneira gradativa e as células ósseas geralmente crescem e se reproduzem devagar. A interrupção temporária da irrigação sanguínea também ajuda a explicar a lentidão da consolidação de ossos com fraturas significativas. A Tabela 6.1 mostra alguns dos tipos mais comuns de fraturas. TESTE RÁPIDO 22. Faça uma lista dos tipos de fratura e um resumo das quatro etapas envolvidas no reparo da fratura. TABELA 6.1 Fraturas mais comuns. FRATURA DESCRIÇÃO ILUSTRAÇÃO RADIOGRAFIA Aberta (composta) As extremidades fraturadas do osso se projetam através da pele. Contrariamente, a fratura fechada (simples) não ultrapassa a pele. Cominutiva O osso é separado, esmagado ou quebrado em pedaços no local do impacto e fragmentos ósseos menores são encontrados entre os dois fragmentos principais. Em galho verde Fratura parcial, na qual um lado do osso quebra e o outro enverga; ocorre apenas em crianças, cujos ossos não estão totalmente ossi cados e contêm mais material orgânico que inorgânico. Impactada Uma extremidade do osso fraturado é vigorosamente empurrada para o interior do outro. De Pott Fratura da extremidade distal da fíbula com lesão grave da articulação distal da tíbia. De Colles Fratura da extremidade distal do rádio na qual o fragmento distal se desloca posteriormente. 6.7 Função do osso na homeostasia do cálcio OBJETIVOS Descrever a importância do cálcio no corpo Explicar como o nível de cálcio sanguíneo é regulado. Os ossos são o principal reservatório de cálcio do corpo, armazenando 99% do cálcio corporal total. Controlar as taxas de reabsorção de cálcio do osso para o sangue e de depósito de cálcio do sangue no osso é uma maneira de manter o nível de cálcio sanguíneo. Tanto as células nervosas quanto as musculares dependem de um nível estável de íons cálcio (Ca2+) no líquido extracelular para funcionar de maneira adequada. A coagulação sanguínea também requer Ca2+. Ademais, muitas enzimas precisam de Ca2+ como cofator (uma substância extra necessária para que uma reação enzimática ocorra). Por isso, o nível plasmático de Ca2+ é muito bem regulado entre 9 e 11 mg/100 mℓ. Mesmo pequenas variações na concentração de Ca2+ fora dessa faixa podem ser fatais –parada cardíaca se a concentração estiver muito elevada, assim como parada respiratória se o nível cair muito. A função do osso na homeostasia do cálcio é ajudar a “tamponar” o nível de Ca2+ sanguíneo, liberando Ca2+ no plasma sanguíneo (usando os osteoclastos) quando o nível diminui e absorvendo Ca2+ (usando os osteoblastos) quando o nível aumenta. A troca de Ca2+ é regulada por hormônios, sendo o paratormônio (PTH), secretado pelas glândulas paratireoides o mais importante deles (ver Figura 18.13). Esse hormônio aumenta o nível de Ca2+ sanguíneo. A secreção de PTH opera via sistema de retroalimentação (feedback) negativa (Figura 6.10). Se algum estímulo faz com que o nível sanguíneo de Ca2+ caia, as células da glândula paratireoide (receptores) detectam essa alteração e intensificam sua produção de uma molécula conhecida como monofosfato de adenosina cíclico (AMP cíclico). O gene para o PTH no núcleo de uma célula da glândula paratireoide (o centro de controle) detecta o aumento intracelular do AMP cíclico. Em consequência disso, a síntese de PTH aumenta e mais PTH é liberado no sangue. A presença de níveis mais elevados de PTH aumenta a quantidade e a atividade dos osteoclastos (efetores), acelerando o ritmo de reabsorção óssea. A liberação resultante de Ca2+ do osso para o sangue trás de volta o nível sanguíneo de Ca2+ ao normal. O PTH também atua nos rins (efetores) para diminuir a perda de Ca2+ pela urina, aumentando a calcemia. Além disso, o PTH estimula a formação de calcitriol (a forma ativa da vitamina D), um hormônio que promove a absorção de cálcio dos alimentos do sistema digestório para o sangue. Essas duas ações também ajudam a elevar o nível de Ca2+ do sangue. Um outro hormônio atua para diminuir o nível de Ca2+ sanguíneo. Quando o Ca2+ do sangue sobe acima do normal, células parafoliculares na glândula tireoide secretam calcitonina (CT). A CT inibe a atividade dos osteoclastos, intensifica a captação de Ca2+ sanguíneo pelo osso e acelera a deposição de Ca2+ nos ossos. O resultado final é que a CT promove a formação óssea e diminui o nível de Ca2+ do sangue. Apesar desses efeitos, a função da CT na homeostasia do cálcio normal é incerta, pois pode estar completamente ausente sem causar sintomas. Todavia, a calcitonina proveniente do salmão é efetiva no tratamento da osteoporose porque retarda a reabsorção óssea. A Figura 18.14 resume as funções do paratormônio, do calcitriol e da calcitonina na regulação do nível de Ca2+ sanguíneo. Figura 6.10 Sistema de retroalimentação negativa para a regulação da concentração de cálcio (Ca2+) no sangue. PTH = paratormônio. A liberação de cálcio da matriz óssea e a retenção de cálcio pelos rins são as duas principais maneiras pelas quais pode ser elevada a calcemia. Que funções corporais dependem dos níveis adequados de Ca2+?  TESTE RÁPIDO 23. Como os hormônios atuam no osso para regular a homeostasia do cálcio? 6.8 Exercício e tecido ósseo OBJETIVO Descrever como o exercício e o estresse mecânico afetam o tecido ósseo. Dentro de um certo limite, o tecido ósseo possui a capacidade de alterar sua resistência em resposta a alterações de estresse mecânico. Quando submetido à tensão, o tecido ósseo se torna mais forte pelo aumento da deposição de sais minerais e da produção de fibras de colágeno pelos osteoblastos. Sem a tensão mecânica, o osso não se remodela normalmente porque a reabsorção óssea ocorre de maneira mais rápida que a formação óssea. Pesquisas mostram que tensões intermitentes de alto impacto influenciam mais fortemente a deposição óssea do que tensões constantes de baixo impacto. Portanto, correr e saltar estimula mais a remodelação óssea do que andar. Os principais estresses mecânicos aplicados ao osso são aqueles que resultam da contração dos músculos esqueléticos e da gravidade. Se uma pessoa se encontra acamada ou engessada em decorrência de uma fratura óssea, a resistência do osso não submetido à tensão diminui devido à perda de minerais ósseos e à redução da quantidade de fibras de colágeno. Astronautas submetidos à microgravidade do espaço também perdem massa óssea. Nos dois casos, a perda óssea pode ser drástica – por volta de 1% por semana. Em contraste, os ossos de atletas, que são altamente e repetidamente submetidos à tensão, tornam­se bem mais espessos e mais fortes do que aqueles de não atletas ou astronautas. Atividades de sustentação de peso, como caminhadas ou levantamento de peso moderado, ajudam a formar e reter massa óssea. Adolescentes e adultos jovens devem praticar exercícios regulares de sustentação do peso antes do fechamento das lâminas epifisiais para ajudar na formação da massa total antes da redução inevitável com o envelhecimento. Entretanto, pessoas de todas as idades podem e devem fortalecer seus ossos praticando atividades com sustentação de peso. TESTE RÁPIDO 24. Como a tensão mecânica fortalece o tecido ósseo? 25. As crianças criadas no espaço seriam capazes de voltar à Terra? 26. Por que é importante praticar exercícios com sustentação de peso antes do fechamento das lâminas epifisiais? 6.9 Envelhecimento e tecido ósseo OBJETIVO Descrever os efeitos do envelhecimento sobre o tecido ósseo. Desde o nascimento até a adolescência, mais tecido ósseo é produzido do que perdido durante a remodelação óssea. Em adultos jovens, as taxas de deposição e reabsorção óssea são mais ou menos as mesmas. Com o declínio do nível dos hormônios sexuais na meia­idade, especialmente depois da menopausa, ocorre diminuição da massa óssea porque a reabsorção óssea realizada pelos osteoclastos ultrapassa a deposição óssea feita pelos osteoblastos. Na velhice, a perda óssea por reabsorção ocorre mais rápido do que o ganho. Uma vez que os ossos das mulheres geralmente são menores e menos compactos do que os dos homens, a perda de massa óssea nos idosos tipicamente exerce um efeito adverso maior sobre as mulheres. Esses fatores contribuem para a incidência mais elevada de osteoporose em mulheres. O envelhecimento exerce dois grandes efeitos sobre o tecido ósseo: perda de massa óssea e fragilidade. A perda de massa óssea resulta da desmineralização, que consiste na perda de cálcio e outros minerais da matriz óssea extracelular. Essa perda normalmente começa depois dos 30 anos nas mulheres, acelera bastante por volta dos 45 anos com a diminuição dos níveis de estrogênio e persiste, com cerca de 30% do cálcio dos ossos perdidos por volta dos 70 anos. Uma vez iniciada a perda óssea na mulher, cerca de 8% da massa óssea é perdida a cada 10 anos. Nos homens, em geral, a perda de cálcio não começa antes dos 60 anos de idade e cerca de 3% de massa óssea é perdida a cada 10 anos. A perda de cálcio dos ossos é um dos problemas na osteoporose (ver seção Desequilíbrios homeostáticos). O segundo grande efeito do envelhecimento sobre o sistema esquelético, a fragilidade, decorre de uma taxa mais baixa da síntese de proteína. Lembre­se de que a parte orgânica da matriz extracelular óssea, sobretudo as fibras de colágeno, confere ao osso sua resistência à tração. A perda da resistência à tração faz com que os ossos se tornem muito frágeis e suscetíveis à fratura. Em algumas pessoas idosas, a síntese de fibras de colágeno é mais lenta, em parte devido à produção menor do hormônio de crescimento. Além do aumento da suscetibilidade a fraturas, a perda de massa óssea também ocasiona deformidade, dor, diminuição da altura e perda dos dentes. A Tabela 6.2 traz um resumo dos fatores que influenciam o metabolismo ósseo. TESTE RÁPIDO 27. O que é desmineralização e como isso afeta o funcionamento ósseo? 28. Que mudanças acontecem na parte orgânica da matriz extracelular óssea com o envelhecimento? TABELA 6.2 Resumo dos fatores que afetam o crescimento ósseo. FATOR COMENTÁRIO MINERAIS Cálcio e fósforo Produzem matriz extracelular óssea dura. Magnésio Ajuda a formar matriz extracelular óssea. Fluoreto Ajuda a reforçar a matriz extracelular óssea. Manganês Ativa enzimas envolvidas na síntese de matriz extracelular óssea. VITAMINAS Vitamina A Necessária para a atividade dos osteoblastos durante a remodelação óssea; sua de ciência retarda o crescimento ósseo; tóxica em doses elevadas. Vitamina C Necessária para a síntese de colágeno, a principal proteína óssea; sua de ciência ocasiona diminuição da produção de colágeno, retardando o crescimento ósseo e atrasando o reparo de ossos quebrados. Vitamina D Sua forma ativa (calcitriol) é produzida pelos rins; ajuda a construir osso por meio do aumento da absorção de cálcio pelo sistema digestório para o sangue; sua de ciência ocasiona ossi cação inadequada e retarda o crescimento ósseo; pode reduzir o risco de osteoporose, porém é tóxica se ingerida em doses elevadas. As pessoas que se expõem pouco aos raios ultravioleta ou que não usam suplementos de vitamina D podem não ter vitamina D su ciente para absorver cálcio, o que interfere no metabolismo do cálcio. Vitaminas K e B12 Necessárias para a síntese de proteínas ósseas; sua de ciência resulta em produção anormal de proteínas na matriz extracelular óssea e diminuição da densidade óssea. HORMÔNIOS Hormônio do crescimento (GH) Secretado pela adeno-hipó se; promove o crescimento geral de todos os tecidos corporais, inclusive osso, principalmente pelo estímulo da produção de fatores de crescimento insulina-símiles. Fatores de crescimento insulina- Secretados pelo fígado, ossos e outros tecidos em resposta ao estímulo promovido pelo hormônio do crescimento; símiles (IGFs) promovem o crescimento ósseo normal pelo estímulo dos osteoblastos e pelo aumento da síntese de proteínas necessárias para formar osso novo. Hormônios da tireoide (T3 e T4) Secretados pela glândula tireoide; promovem crescimento ósseo normal estimulando osteoblastos. Insulina Secretada pelo pâncreas; promove crescimento ósseo normal pela intensi cação da síntese de proteínas ósseas.