Connettivi Specializzati. Cartilagine Osso Sangue

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1 Connettivi Specializzati Cartilagine Osso Sangue

2 Osso Connettivo specializzato, la cui matrice extracellulare è calcificata ed imprigiona le cellule che l hanno prodotta Funzione: Fornisce impalcatura per la protezione e il movimento Riserva di ioni, di fattori di crescita e di fattori di differenziamento Ospita il midollo rosso Endocrina (osteocalcina, FGF23)

3 TESSUTO VIVO! Cellule Matrice extracellulare Parte inorganica e parte organica Rivestito da: Periostio (connettivo fibroso e cellule osteoprogenitrici), manca dove vi sono articolazioni, tendini e legamenti Endostio (cellule osteoprogenitrici e osteoblasti) Cavità centrale, contiene il midollo (ematopoiesi)

4 Epifisi Prossimale Metafisi Diafisi Epifisi distale Connettivi Cartilagine articolare Linea epifiseale Specializzati Osso spugnoso Osso compatto Canale midollare (midollo giallo) Cartilagine Osso Sangue Midollo giallo Osso compatto Periostio Fibre di Sharpey Arterie Osso spugnoso Osso compatto Cartilagine articolare Ialina Endostio

5 Parte inorganica 65% del peso secco Matrice ossea Cristalli di idrossiapatite (calcio e fosfato) Disposti ordinati lungo fibrille di collagene I Mantengono l'osso rigido Accumulo di minerali e ioni anche per altre funzioni corporee

6 Impalcatura organica (35% peso secco) Collagene tipo I 90% della parte organica Proteoglicani: decorina e biglicano (regolano assemblaggio collagene, mineralizzazione dell osso, disponibilità di citochine) GAG: condroitin solfato, cheratan solfato Glicoproteine Adesive Osteonectina (lega idrossiapatite e collagene) Osteopontina (lega idrossiapatite e integrine) - Altre proteine - Osteocalcina (stimola la calcificazione) - Proteina Gla della matrice (inibisce la calcificazione)

7 Osteoprogenitrici Cellule dell osso Precursori, derivano dalle mesenchimali embrionali Osteoblasti Sintetizzano la ECM, derivano dalle osteoprogenitrici Osteociti Cellule mature dell osso intrappolati nelle lacune, derivano dagli osteoblasti. Osteoclasti Agiscono nel riassorbimento, derivano da macrofagigranulociti.

8 Osteoprogenitrici Cellule indifferenziate, presenti nel Periostio, nell Endostio e nel Canale di Havers Forma affusolata, poco RER e Golgi, presenza di ribosomi liberi Derivano dal mesenchima, quando proliferano possono rimanere indifferenziati o differenziare in osteoblasti Differenziano in risposta al fattore solubile BMP2 che attiva i fattori trascrizionali RUNX2 e SP7 Nelle regioni vascolarizzate queste cellule danno origine agli osteoblasti, mentre nelle regioni NON vascolarizzate danno origine ai condroblasti

9 Blu: cartilagine (alcian blu) Rosso-marrone: ossa (alizarina)

10 Osteoblasti Cellula osteoprogenitrice Osteoblasti Superficie dell osso 2500 X

11 Osteoblasti Funzione Sintetizzano e secernono i costituenti organici della matrice ossea La matrice ossea prodotta circonda le cellule, che vengono inglobate in una lacuna, e diventano osteociti Osteoblasti ed osteociti sono circondati da uno strato di matrice non calcificato, definito osteoide o spazio anulare

12 Aspetto Osteoblasti Cellule larghe che non si dividono Derivano dalle osteoprogenitrici Esprimono il fattore trascrizionale ATF4 Posizionati sulla superficie dell osso RER molto sviluppato, Golgi evidente e granuli secrezione Nucleo eccentrico, opposto ai granuli di secrezione Processi citoplasmatici contatto cellule vicine (gap-junctions)

13 Osteoblasti

14 Osteociti Funzione Generalmente quiescenti, possono avere funzione residua di sintesi o di riassorbimento dell osso Rimodellamento fine dell osso Rilascio di ioni calcio dalla matrice ossea quando la richiesta corporea aumenta Avvertono e reagiscono al carico meccanico Riducono l espressione di sclerostina, un inibitore del differenziamento osteoblastico Questo permette una aumentata osteogenesi

15 Osteociti Aspetto Più piccoli e meno basofili degli osteoblasti, adattano la forma alla lacuna Nucleo appiattito, pochi organuli, scarso RER e Golgi piccolo Possiedono processi citoplasmatici interconnettenti nei canalicoli Gap-junctions

16 Osteocita Lacuna Canalicolo Canalicolo Osso Cartilagine

17 Deposizione di matrice ossea da parte degli osteoblasti Cellula osteoprogenitrice (precursore dell'osteoblasto) Osteoblasto Osteoide (matrice ossea non calcificata) Matrice ossea calcificata Canalicoli con processi cellulari Osteocita

18 Calcificazione dell osteoide Calcificazione Deposizione extra-cellulare di cristalli di idrossiapatite Intrappolamento degli ioni calcio e fosfato Idrossiapatite Ca 5 (OH)(PO 4 ) 3

19 Controllo Ormonale della Calcificazione Ormone paratiroideo Secreto dalle Paratiroidi Aumenta i livelli di calcio nel sangue Calcitonina Cellule Parafollicolari della Tiroide Abbassa i livelli di calcio nel sangue Ipercalcemia può causare calcoli renali Ipocalcemia colpisce l'eccitabilità dei nervi e delle cellule muscolari (tetano)

20 Osteoclasti

21 Osteoclasti Origine Derivano da progenitori macrofagi/monociti nel midollo osseo, in seguito alla stimolazione di fattori solubili (RANKL) prodotto da osteoblasti. Osteoblasti producono anche fattori inibitori come la osteoprotegerina. Si trovano in piccole depressioni Lacuna di Howship, che identificano il riassorbimento osseo in atto

22 Osteoclasto e Lacuna di Howship

23 Osteoclasti Aspetto Multinucleati (fino a 50), acidofili, non proliferanti Aspetto schiumoso (vescicole e lisosomi) Numerosi mitocondri, RER e polisomi Membrana basolaterale (verso la cavita midollare o la matrice endostale) Membrana apicale (verso l osso) Zona Chiara: Adesione della membrana all osso (integrine, osteopontina, anello di actina) Bordo a spazzola: Processi digitiformi per il riassorbimento dell osso,

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25 Funzione Osteoclasti Si muovono sulla superfice dell'osso Provocano la decalcificazione localizzata tramite protoni (H + ) e la digestione della matrice extra-cellulare per mezzo di idrolasi Riassorbono la matrice ossea (rispondono all ormone Paratiroideo e alla Calcitonina) Assorbimento dei materiali digeriti

26 Riassorbimento Rimozione Matrice inorganica Anidrasi carbonica Cl - - Formazione di Acido Carbonico (H 2 CO 3 ) da CO 2 - H 2 CO 3 si dissocia in H + e HCO 3 - (bicarbonato) - HCO 3 - con Na + entra nei capillari, scambiando Cl - - H + e Cl - rilasciati nell osso lo acidificano e disgregano - Matrice e minerali sono riassorbiti e riversati nei capillari

27 Riassorbimento Rimozione Matrice organica Anidrasi carbonica Cl - -Idrolasi lisosomiali e Metalloproteinasi (collagenasi e gelatinasi) degradano la componente organica ad aminoacidi e zuccheri. -Prodotti sono riassorbiti e riversati nel sangue. Anche tramite processi di transcitosi.

28 Struttura del tessuto osseo

29 Epifisi Prossimale Metafisi Diafisi Epifisi distale Connettivi Cartilagine articolare Linea epifiseale Specializzati Osso spugnoso Osso compatto Canale midollare (midollo giallo) Cartilagine Osso Sangue Midollo giallo Osso compatto Periostio Fibre di Sharpey Arterie Osso spugnoso Osso compatto Cartilagine articolare Ialina Endostio

30 Osso Compatto Due forme di Osso Osso solido, privo di spazi tranne che per cellule e vasi sanguigni Porzione esterna delle ossa Ossa lunghe (braccia e gambe) Osso Spugnoso o Trabecolare Molti spazi tra le strutture ossee Solitamente nella parte più interna delle ossa Midollo (rosso o giallo) all'interno degli spazi Colonna vertebrale, costole, mascella, polso

31 Morfologia dell'osso Compatto Lacuna Osteociti Canale di Havers Canale centrale per vasi sanguigni e nervi Canalicoli Prolungamenti degli Osteociti Lamelle Cerchi concentrici originati dalla deposizione apposizionale dell osso

32 Lamelle si dispongono a formare 4 diversi sistemi Osteoni (Sistemi Haversiani) Lamelle circonferenziali esterne (o sistemi fondamentali esterni) Lamelle circonferenziali interne (o sistemi fondamentali interni) Lamelle interstiziali

33 Osteoni (Sistemi Concentrici) Cilindro di lamelle concentriche che circonda un canale centrale, Canale di Havers Fibrille di collagene sono parallele nella singola lamella e formano un angolo di 90 rispetto a quelle della lamella adiacente Ogni osteone è delimitato da una Linea cementante

34 Canale di Havers Diametro µm, delimitato da uno strato di osteoblasti e di osteoprogenitrici, contiene fasci neuro-vascolari associati a connettivo Canali di osteoni adiacenti sono collegati da canali trasversali od obliqui, detti Canali di Volkmann

35 Lamelle circonferenziali esterne Subito sotto il periostio Parte più periferica dell osso Lamelle circonferenziali interne Delimitano la cavità midollare Da qui dipartono le Trabecole di osso spugnoso verso la cavità midollare Lamelle interstiziali Intorno agli osteoni Derivano da rimodellamento di precedenti osteoni

36 Osteone Canale di Volkmann Lamelle Canale Haversiano

37 Osso Spugnoso Trabecole di osso spugnoso si dipartono dalle lamelle circonferenziali interne verso la cavità midollare Composte da lamelle ossee irregolari con lacune contenenti osteociti Non ci sono sistemi di Havers, osteociti scambiano metaboliti con i sinusoidi del midollo, tramite canalicoli Midollo Trabecole

38 Periostio Sottile strato di connettivo denso irregolare, ricco di collagene, circonda l'osso Si inserisce nell osso tramite Fibre di Sharpey Strato fibroso esterno Veicola vasi e nervi Strato cellulare interno Contiene le cellule osteoprogenitrici Endostio Sottile strato di connettivo con cellule progenitrici che ricopre le trabecole

39 Struttura del tessuto osseo Classificazione in base alla forma: Ossa lunghe Zona allungata posta fra due teste globose (tibia) Ossa corte Lunghezza e larghezza uguali (carpali del polso) Ossa piatte Sottili, piatte a forma di piastre (cranio) Ossa irregolari Forma irregolare (sfenoide ed etmoide del cranio) Ossa sesamoidi Piccole ossa nelle mani e nei piedi, rotula nel ginocchio

40 Ossa lunghe Epifisi Prossimale Metafisi Diafisi Epifisi distale Cartilagine articolare Linea epifiseale Osso spugnoso Osso compatto Canale midollare (midollo giallo) Midollo giallo Osso compatto Periostio Fibre di Sharpey Arterie Osso spugnoso Osso compatto Cartilagine articolare Ialina Endostio

41 Ossa piatte Tavolato interno e Tavolato esterno di osso compatto, racchiudono uno strato di osso spugnoso centrale, Diploe Ricoperto da tessuto connettivale Nel cranio: Pericranio Ricopre tavolato esterno Dura madre Ricopre tavolato interno

42 Ossificazione Processo che prevede sia la produzione della matrice ossea organica che la calcificazione Due tipi di ossificazione: Diretta o Intramembranosa Indiretta o Endocondrale

43 Ossificazione Intramembranosa Tipica delle ossa piatte (fontanelle nei neonati) Cellule mesenchimali in contesti ben vascolarizzati differenziano in osteoblasti che deponendo fibre intrecciate (senza lamelle) formano centri di ossificazione Le trabecole iniziali si accrescono per apposizione di nuovo osteoide e fondono tra loro formando la spongiosa primaria Un successivo rimodellamento forma osteoni o osso trabecolare lamellare (spongiosa secondaria) Mesenchima residuo forma periostio e endostio

44 Ossificazione Endocondrale Interessa ossa lunghe e corte, richiede la presenza di un abbozzo cartilagineo. Processo in due fasi: Abbozzo cartilagine ialina Sostituzione cartilagine con osso E necessaria la vascolarizzazione

45 Ossificazione Endocondrale - Cellule mesenchimali staminali differenziano in condrociti che formano un abbozzo cartilagineo La cartilagine si sviluppa per accrescimento sia interstiziale sia apposizionale Condrociti della regione centrale si ipertrofizzano Ipertrofia porta ad aumento del volume della lacuna con riduzione dello spazio per la matrice che inizia a calcificare

46 Centro di ossificazione primario - Parallelamente il pericondrio diviene Periostio: gli osteoblasti formano un manicotto osseo pericondrale per ossificazione intramembranosa - I condrociti ipertrofici producono VEGF, un fattore solubile angiogenico, che fa sì che la matrice cartilaginea calcificata si vascolarizzi e venga degradata - La vascolarizzazione porta osteoblasti e cellule ematopoietiche - Condrociti ipertrofici muoiono per apoptosi e sono sostituiti dagli osteoblasti

47 Formazione della spongiosa primaria con fasci di collagene intrecciate (senza lamelle) Man mano che l osso cresce la spongiosa primaria viene sostituita dalla spongiosa secondaria (organizzazione lamellare dell osso)

48 Centri di ossificazione secondari Si generano in seguito a vascolarizzazione delle epifisi

49 Accrescimento in lunghezza Dipende dalla Piastra Epifisaria Condrociti proliferano durante l ossificazione Proliferazione verso l epifisi Ossificazione dalla parte della diafisi Cartilagine Articolare Osso Piastra epifisaria Osso in formazione Crescita in larghezza

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51 Rimodellamento delle Ossa Avviene durante tutta la vita Coinvolge osteoclasti e osteoblasti Oc: Osteoclasti Ob: Osteoblasti

52 Riparo delle Fratture entrambi i tipi di ossificazione Formazione dell'ematoma Formazione del callo fibrocartilagineo Formazione del callo osseo Rimodellamento dell'osso

53 Funzione ormonale dell osso