Conosciamo le nostre ossa

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1 Conosciamo le nostre ossa 1. I l capitolo in questione potrebbe apparire a prima vista, un po «pesante»: se la pensate così potete evitarlo passando subito alle altre sezioni. Ma se siete interessati a come è fatto il nostro corpo e a capirne il funzionamento, continuate la lettura. Potrebbe diventare entusiasmante. Troverete informazioni utili sulla parte del corpo che ci sostiene e ci permette movimenti fluidi e complessi. È quasi sbalorditivo studiarne la struttura, la funzione complessa, la capacità di autoregolarsi, di mantenere un equilibrio anche in caso di incidenti fisici e metabolici. In breve, prima di affrontare in specifico il tema dell osteoporosi, è importante sapere come sono fatte le ossa, conoscere i meccanismi che ne regolano la crescita e la vitalità, e quali siano i fattori che ne influenzano la salute. Questa conoscenza ci permetterà di motivare e rafforzare le nostre scelte sul fronte dello stile di vita e dei comportamenti quotidiani. A cosa servono L osso è un tessuto in continua trasformazione ed evoluzione caratterizzato da una notevole durezza e resistenza. È una struttura molto importante perché sostiene il peso

2 14 Capitolo 1 del corpo, contribuisce al movimento, reagisce a stimoli differenti in modo rapido ed elastico e, se va incontro a una rottura, è capace di ripararsi ritornando alla propria forma originale. L osso ha anche una funzione protettiva nei confronti di organi delicati come il cuore, i polmoni, l utero, le ovaie e il cervello. Le ossa lunghe e le vertebre, nella loro struttura interna midollare, sono la sede, crescono e maturano dove di trovano le cellule del sangue: piastrine, globuli rossi e globuli bianchi (funzione emopoietica). Come sono fatte Sappiamo che l osso è costituito fondamentalmente da una parte esterna liscia e molto dura (osso corticale o compatto) e da una parte interna con una struttura simile a una spugna (osso trabecolare o spugnoso), con una delicata rete che delimita piccoli spazi. A seconda del tipo di osso e della sua funzione, prevale la componente compatta esterna o la componente spugnosa interna. L osso corticale rappresenta l 80% dell intera massa ossea ed è distribuito soprattutto a livello dello scheletro degli arti. Nei suoi canali interni scorrono vasi sanguigni e nervi. L osso spugnoso è localizzato prevalentemente nella colonna vertebrale, nel cranio, nel bacino, nelle ossa del polso. Rappresenta solo il 20% della massa ossea ma è un tipo di osso di grande importanza per la sua maggiore attività metabolica. All interno della rete tridimensionale che si forma dall intreccio delle trabecole, sono contenuti il midollo osseo e il tessuto adiposo. La componente spugnosa rende l osso leggero ma anche resistente ed elastico e meno fragile. Nell osteoporosi si ha proprio una rarefazione delle trabecole spugnose e l osso diventa «vuoto» dunque, più debole. Infine, è opportuno ricordare che le ossa sono organizzate nello scheletro e connesse tra di loro dalle articolazioni. Le articolazioni fisse non permettono alcun movimento (per esempio le articolazioni del cranio e del bacino), mentre le

3 Conosciamo le nostre ossa 15 articolazioni mobili, molto importanti (spalla, gomito, polso, dita), permettono una grande varietà di movimenti. Sono mantenute in posizione corretta da robusti legamenti e le superfici che vengono in contatto tra di loro sono ricoperte da cuscinetti di cartilagine che le proteggono dall inevitabile usura. La qualità ossea La densità minerale ossea (DMO), cioè la quantità di minerali contenuta nell osso, è stata finora considerata il parametro più importante per valutare la resistenza dell osso stesso. Oggi misuriamo anche il contenuto minerale osseo (Bone Mineral Content - BMG) che si esprime in grammi. In anni recenti, tuttavia, è emerso il concetto di qualità ossea, determinata da numerosi altri fattori che interagiscono tra di loro influenzando, tutti insieme, la resistenza dell osso. Essi sono: n le proprietà strutturali, ovvero la microarchitettura interna dell osso; n le proprietà materiali: la robustezza, la flessibilità e l elasticità dell osso; n il turnover osseo, cioè la fisiologica sostituzione di tessuto vecchio con tessuto nuovo. GLI ELEMENTI DELLE OSSA Ó I minerali coinvolti Fosforo Magnesio Fluoro Silicio Ó Gli altri oligoelementi Zinco Rame Manganese Boro Alluminio Ó Le vitamine implicate Vitamina D Vitamina K Vitamine del gruppo B (6,9,12) Vitamina C La microarchitettura Le ossa che compongono lo scheletro sono di tre tipi, a seconda del tipo di tessuto osseo che prevale. n Le ossa piatte (costole, cranio), formate da una sostanza densa e compatta, non vengono interessate dal processo osteoporotico. n Le ossa lunghe (femore, tibia, ulna) sono formate prevalentemente da un tessuto corticale esterno, resistente e duro, contenenti all interno il midollo osseo. Solo la testa del femore, sede del tessuto spugnoso, può essere colpita dalla demineralizzazione. n Le ossa corte (vertebre) sono formate da un rivestimento

4 16 Capitolo 1 esterno di sostanza compatta e all interno da una struttura spugnosa. Come abbiamo già visto, questo tipo di osso, nel tempo, subisce una diminuzione della densità della struttura spugnosa e può essere interessato da processi osteoporotici fisiologici (se la perdita è contenuta) ma anche patologici (se la perdita è eccessiva). Proprietà materiali L osso, per essere robusto, deve essere anche costruito con materiali di qualità. Questi materiali sono rappresentati dal collagene (matrice organica), che è un reticolato proteico contenente al suo interno dei cristalli (sostanza inorganica). I cristalli, distribuiti sotto forma di aghi nel tessuto collagene, sono costituiti da fosfato e carbonato di calcio organizzati in cristalli di idrossiapatite. La quantità di cristalli determina una maggiore o minore robustezza dell osso. Un eccesso di mineralizzazione rende COME È FATTO IL TESSUTO OSSEO A differenza di tutti gli altri tessuti del nostro organismo, il tessuto osseo è costituito da una piccola quantità di cellule viventi, da sostanza organica (fibre di collagene e una sostanza amorfa costituita da glicoproteine e complessi proteicomucopolisaccaridici detti proteoglicani), pochissimi fluidi interstiziali (acqua e sostanze disciolte in essa). La maggior parte della massa ossea, infatti, è costituita da una sostanza inorganica, cioè sali minerali organizzati in fosfati e carbonati di calcio. Per semplificare, si può dire che il tessuto osseo è costituito da tre componenti: a. Due tipi di cellule viventi altamente specializzate: gli osteoblasti, che depongono il calcio e gli osteoclasti che lo rimuovono. Queste cellule sono responsabili dei continui adattamenti alle necessità del momento, mantengono il giusto livello di mineralizzazione, e riparano piccoli e grandi danni. b. La matrice organica, che si dispone tra le cellule, è composta da un 5-8% di acqua e da un 22-25% di fibre collagene e grandi molecole proteiche, su cui si depositano i sali minerali sotto forma di aghi. c. La matrice inorganica, cioè la componente minerale rappresentata dall idrossiapatite di calcio e in quantità minore da altri minerali, che mescolata a quella organica fa la parte del leone perché rappresenta il 70% dell osso. Questa componente definisce il valore della massa minerale ossea e conferisce robustezza all osso.

5 Conosciamo le nostre ossa 17 l osso rigido, facile alla frattura; una scarsa mineralizzazione dà un osso molle. Nell osteoporosi legata alla menopausa l osso è sotto mineralizzato. Come si rinnova un tessuto vivo Molti pensano che l osso sia solo il tessuto più duro e robusto dell organismo che si deteriora nel tempo. In realtà, specialmente nei primi anni di vita, è molto elastico e dotato di un intensa attività di rimozione e di reintegrazione. È un tessuto di grandissime potenzialità e fornito di caratteristiche uniche. Lo scheletro, infatti, ha bisogno di modificarsi per crescere, ripararsi dopo una frattura ed è sempre in rimodellamento secondo delle necessità del momento. Il turnover osseo è indispensabile per riparare i piccoli danni (microlesioni) che si producono in continuazione. Ma come avviene il modellamento continuo dell osso? Gli osteoclasti demoliscono piccole aree di osso vecchio (cavità di riassorbimento) e gli osteoblasti riempiono questi buchi deponendo nuova sostanza minerale. In realtà, il processo è molto più complesso e vede l intervento di ioni idrogeno, che all interno delle cavità di riassorbimento distruggono la componente minerale, e di enzimi che degradano la matrice e il collagene. Gli osteoblasti, a questo punto, sintetizzano nuova matrice organica e favoriscono la successiva organizzazione della matrice e l apporto di nuovi sali minerali. In tutto questo processo è indispensabile l intervento degli ormoni e delle vitamine indicate in seguito. Le condizioni fisiologiche che determinano l apposizione o la distruzione dell osso sono elencate nella tabella a fianco. In questo processo vengono liberati nel circolo sanguigno ioni calcio che possono essere riutilizzati successivamente. Se il rinnovamento osseo aumenta, come avviene in postmenopausa, la quantità di osso che viene distrutta è maggiore della quantità di osso nuovo che viene prodotta. Sembra, inoltre, che nell anziano diminuisca la capacità di riempire CHE COSA INFLUENZA IL RINNOVAMENTO OSSEO Favoriscono la formazione di osso Ó Attività fisica con carico del peso del corpo (camminare) Ó Normali livelli di ormoni sessuali (estrogeni e testosterone) Ó Ormone della crescita Ó Normale attività delle paratiroidi Ó Normale attività della tiroide Favoriscono l indebolimento Ó Immobilizzazione a letto Ó Modesta attività fisica Ó Diminuzione dei livelli di ormoni sessuali (menopausa, andropausa) Ó Eccessiva produzione di corticosteroidi Ó Terapia con corticosteroidi prolungata Ó Eccessiva produzione di paratormone Ó Eccessiva attività tiroidea

6 18 Capitolo 1 L importanza del rapporto calcio/fosforo completamente di nuovo tessuto le cavità di riassorbimento, provocando, nel tempo, una graduale rarefazione dell osso. L osso, in realtà, è il deposito del calcio indispensabile a molte funzioni vitali dell organismo (vedi box a p. 25), che viene rilasciato nel sangue ogni volta che sia necessario. Ma il calcio ha bisogno della presenza di fosforo, altro importante minerale del nostro organismo: il rapporto tra i due minerali è di 2,5 a 1, per cui si deve parlare di un metabolismo calcio/fosforo. Il calcio, per essere utilizzato, ha bisogno della presenza del magnesio, delle vitamine A, C, D e di due ormoni fondamentali: il paratormone (PTH) secreto dalle paratiroidi (ghiandole vicine alla tiroide) e la calcitonina, secreta da un gruppo di cellule vicine alla tiroide. Ma le quantità di calcio e di fosforo presenti nel sangue dipendono anche dall attività del rene (elimina con l urina gli ioni calcio in eccesso) e dell intestino (può assorbire dal cibo, in misura maggiore o minore, gli ioni calcio). In conclusione, l osso è il risultato di un meccanismo metabolico complesso e raffinato per la capacità di adattarsi a numerosi stimoli e situazioni e per le modalità che il nostro organismo mette in atto per assorbirlo e utilizzarlo. Quando si forma il patrimonio osseo La massa ossea ha caratteristiche differenti a seconda dell età. Aumenta rapidamente fino all adolescenza e raggiunge il suo picco massimo dopo i 30 anni. Il periodo di massimo accumulo di massa ossea, ben il 50% della massa totale, si posiziona tra gli 11 e i 18 anni, sia per la donna che per l uomo. A 20 anni si è raggiunto il 90% della massa ossea totale. Il rimanente 10% viene accumulato entro i 30 anni. Anche se l osso non cresce più, si irrobustisce raggiungendo il contenuto massimo di minerale. Il picco di massa ossea, secondo gli attuali convincimenti, è determinato per il 70% dai fattori genetici. Il resto dipende dallo stile di vita.

7 Conosciamo le nostre ossa 19 Il valore del picco di massa ossea è importante perché permette di prevedere il rischio individuale di osteoporosi. Se un soggetto ha raggiunto un valore elevato, la perdita di massa ossea che si verificherà negli anni successivi potrebbe essere modesta. Se, al contrario, il valore di picco di massa ossea è più basso, di fronte a perdite di massa ossea elevate, si potrebbe giungere con più facilità a una situazione di fragilità delle ossa. Indichiamo nella tabella a fianco i fattori che determinano il picco di massa ossea. La massa ossea della maturità è differente tra i due sessi perché l uomo ha una massa ossea superiore del 30-50% rispetto alla donna (vedi grafico a p. 23). Ma anche il rapporto tra massa magra e massa ossea è diverso per cui, dopo i 30 anni, pur avendo un massa ossea differente, l osso dell uomo e della donna hanno le stesse possibilità di resistere ai traumi meccanici. Dopo un periodo di stabilità, inizia la fase di demineralizzazione lenta (tra i anni di vita), una perdita ossea dello 0,3-0,5% l anno, uguale per l uomo e per la donna. La menopausa rappresenta per la donna una fase di accelerazione della perdita di massa ossea, pari al 2-3% l anno, perdita che decresce per tornare ai valori della fase lenta in 8-10 anni. Alla fine di questo processo la donna ha perso il 20% di osso corticale e il 50% del trabecolare. Nell uomo la perdita è minore. Questo processo è assolutamente fisiologico, ma la robustezza dell osso residuo dell anziano, sia esso donna o uomo, dipenderà dai valori di massa ossea, dunque dal picco di massa ossea raggiunto alla maturità. In tutte le età della vita, il movimento fisico, l attività lavorativa o il tipo di fisico determinano un differente rimodellamento osseo. Chi ha un fisico robusto, si muove molto, fa un lavoro che richiede molta attività fisica e sollecita l osso intensamente, stimolando i processi di reintegrazione, è avvantaggiato rispetto a chi ha un fisico esile e conduce una vita sedentaria. CHE COSA DETERMINA IL PICCO DI MASSA OSSEA Ó Fattori genetici: età, sesso, razza, familiarità Ó Attività fisica Ó Dieta corretta Ó Normale metabolismo della vitamina D

8 20 Capitolo 1 Fluoro nell acqua La biodisponibilità del calcio Come per molti minerali e altre sostanze introdotte nell organismo con l alimentazione, è importante considerare non solo la quantità di calcio che introduciamo con l alimentazione o con l integrazione, ma la percentuale che l organismo è in grado di assorbire, cioè la disponibilità biologica. La biodisponibilità è la percentuale di elemento ingerito che viene assorbita, trasportata nei luoghi dove agisce e convertita nella forma attiva. Dunque la quantità raccomandata deve tenere conto della biodisponibilità dello stesso elemento. Per fare un esempio: alcune forme di ferro hanno una biodisponibilità dell 1% e il potassio del 90%. Il fluoro ionizzato presente nelle acque è molto più biodisponibile di certe forme complesse di fluoro che lo rendono meno utilizzabile. È per questo motivo che il lattosio favorisce l assorbimento del calcio che diventa solubile, mentre la presenza di fosfati, o di alte quantità di fibre, fitati e ossalati, presenti in alcuni vegetali, ne diminuiscono la biodisponibilità (vedi cap. 6). Gli ormoni sessuali I principali ormoni sessuali sono importantissimi per la regolazione dell equilibrio del calcio. Come tutti gli ormoni, sono prodotti da ghiandole e si fissano sulle membrane cellulari dotate di specifici recettori. Vediamoli nello specifico. Estrogeni Il più importante è l estradiolo che agisce inibendo la sintesi di una sostanza, l interleuchina-6, responsabile del riassorbimento osseo e che agendo sugli osteoclasti provoca la diminuzione della frequenza del rinnovamento osseo. Favorendo la sintesi delle proteine della struttura ossea, ne aumentano la trama. Progesterone Il progesterone naturale, a differenza di quello di sintesi, prodotto cioè in laboratorio, pare favorisca la formazione

9 Conosciamo le nostre ossa 21 COME SI ASSORBE IL CALCIO Il tessuto osseo è sede della più importante riserva di calcio, che è in equilibrio con il calcio contenuto nei liquidi extracellulari. Un uomo adulto dispone di circa g di calcio, mentre la donna ne ha solo g. Però soltanto gli 8-10 g di calcio distribuiti nei liquidi cellulari e all interno delle cellule sono responsabili del controllo e delle comunicazioni intracellulari. Lo scheletro ha dunque funzioni non solo di sostegno ma è il serbatoio del calcio e del fosforo. Qualsiasi deficit di calcio nel liquido extracellulare viene aggiustato dall organismo prelevando calcio dalle ossa, grazie al meccanismo del riassorbimento osseo. Dunque è importante che i livelli del calcio extraosseo siano sempre ottimali. Ciò si raggiunge attuando strategie che tutti noi dovremmo conoscere. L assorbimento di calcio avviene per lo più a livello dell intestino tenue e la quantità assorbita dipende dalla quantità di vitamina D presente. L eliminazione avviene attraverso le feci e in misura minore con le urine. I principali regolatori dell equilibrio del calcio sono il paratormone (PTH) e la vitamina D. Il calcio è importante perché è capace di interagire con ioni organici di grandi dimensioni come alcune parti delle proteine e dei peptidi. Pare che abbia anche un ruolo nel mantenimento del peso corporeo. Il calcio ha i seguenti ruoli biologici chiave: Ó regola l attività intracellulare di processi di secrezione per cui mantiene l attività esocrina ed endocrina delle ghiandole; Ó favorisce la trasmissione dell impulso nervoso tra il centro e gli organi periferici, necessario per la contrazione muscolare; Ó è il cofattore di enzimi (la sua presenza è necessaria per far funzionare gli enzimi); Ó è il secondo messaggero intracellulare; Ó interviene nel potenziale di membrana (conduzione nervosa) per cui è indispensabile per la contrazione muscolare, per l attività dei muscoli volontari, lisci (quelli involontari che fanno funzionare i visceri) e cardiaco; Ó agisce sulle piastrine e dunque sui processi coagulativi; Ó mantiene l integrità cutanea. Il calcio della componente minerale ossea è in continuo equilibrio con il calcio ionizzato presente nel liquido extracellulare, ma solo una minima parte del calcio totale (0,5%) può essere scambiata. L equilibrio è costante, ma dinamico e mantenuto da processi che ne regolano l uscita e l entrata. di nuovo tessuto osseo stimolando la formazione di osteoblasti, mentre gli estrogeni inibirebbero la sua distruzione. Androgeni Sono il testosterone e gli androgeni surrenalici (prodotti

10 22 Capitolo 1 nella ghiandola surrene) e agiscono anch essi sull interleuchina-6. È noto che l assunzione degli anabolizzanti favorisce l aumento della massa ossea e muscolare. Questo spiega l insorgere dell osteoporosi nell uomo con una scarsa produzione di testosterone, curabile peraltro con l assunzione di quest ormone. Paratormone (PTH) Secreto dalle paratiroidi, piccole ghiandole che si trovano accanto alla tiroide, regola l immissione del calcio nel sangue. Ha un azione catabolica sulle ossa, cioè fa eliminare calcio. Poiché con l invecchiamento il bilancio del calcio diventa negativo, avremmo un eccesso di calcio nel sangue. Allora aumenta il paratormone per mantenere un equilibrio nel sangue. Ha anche un effetto positivo perché aumenta la produzione di osteoblasti e dunque di materia ossea. Viene per questo utilizzato nella terapia. Calcitonina Prodotta da un gruppo di cellule vicine alla tiroide, è anch essa indispensabile alla regolazione del metabolismo osseo. Essa riduce il riassorbimento osseo, favorisce la ricostruzione e fa diminuire il calcio nel sangue. L-Tiroxina È un ormone tiroideo che accelera il riassorbimento stimolando gli osteoclasti e inducendo osteoporosi. Le persone che assumono tale farmaco devono essere attentamente controllate. Dhea È un precursore degli ormoni sessuali, in particolare del testosterone e un po meno degli estrogeni. Agisce come cofattore neurotrofico, per cui regala una sensazione generale di benessere. È per questo motivo che ha avuto un grande successo commerciale. I numerosi studi su questa sostanza non sono concordi nell attribuirle la capacità di ridurre l attività delle cellule distruttive aumentando quella degli osteoblasti. Pare che questo effetto benefico sia, negli anziani, scevro da effetti collaterali negativi.

11 Conosciamo le nostre ossa 23 Livelli di prevenzione dell osteoporosi Dopo i trent anni si comincia leggermente a perdere massa ossea. Le donne la perdono più velocemente dopo la menopausa, ma accade anche agli uomini di poter perdere massa ossea I vari livelli di prevenzione nelle varie fasi di sviluppo e perdita di massa ossea: Massimo picco di massa ossea e mantenimento della stessa Blocco della perdita di massa ossea nelle forme primitive e secondarie Riduzione dell incidenza della prima frattura di pazienti con osteoporosi Riduzione dell incidenza di ulteriori fratture in persone con osteoporosi severa complicata da fratture PAROLE DA INSERIRE AUMENTO/RIDUZIONE DELLA DENSITÀ OSSEA ETÀ (in anni) Crescita attiva Perdita lenta Perdita rapida Perdita meno rapida