OSTEOGENESI. intramembranosa) Formazione di tessuto osseo su una preesistente, pericondrio, osso) Formazione di tessuto osseo su una preesistente

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1 OSTEOGENESI OSSIFICAZIONE DIRETTA (intramembranosa( intramembranosa) Formazione di tessuto osseo su una preesistente matrice connettivale (mesenchima,(, pericondrio, osso) ( ossa del cranio, mandibola, clavicola ) OSSIFICAZIONE INDIRETTA (endocondrale( endocondrale) Formazione di tessuto osseo su una preesistente matrice cartilaginea mineralizzata (cart( cart.. ialina) (ossa corte e ossa lunghe)

2 modalità diretta ossificazione di: OSSIFICAZIONE ossa del cranio, mandibola, clavicola

3 Ossificazione diretta Cellule mesenchimali si differenziano in osteoblasti che iniziano a produrre la matrice ossea (osteoide) che verrà poi mineralizzata (osso) Gli osteoblasti circondati dalla matrice mineralizzata diventano osteociti (più piccoli, in lacune, con prolungamenti citoplasmatici nei canalicoli) Le piccole masse di osso neoformato vengono dette spicole osse che si uniscono a formare trabecole ossee

4 Mesenchima OSSIFICAZIONE

5 Formazione di una spicola ossea OSSIFICAZIONE

6 Osteoblasti e osteoide OSSIFICAZIONE

7 OSSIFICAZIONE

8 OSSIFICAZIONE

9 Osteoide in fase di calcificazione OSSIFICAZIONE

10 Trabecole ossee primitive calcificate OSSIFICAZIONE

11 Osteoblasti Osteoide Matrice ossea mineralizzata Mesenchima (con un capillare e osteoblasti) Osteociti OSSIFICAZIONE

12 Ossificazione diretta Le trabecole formano una rete tridimensionale al cui interno troviamo cellule emopoietiche (midollo rosso) Questo osso, appena formato, è a fibre intrecciate (osso primario) e sarà sostituito da osso lamellare (osso secondario).

13 OSSIFICAZIONE Le ossa così formate si accrescono successivamente per apposizione

14 le cellule demolitrici dell osso Osteoclasti Cellule grandi, multinucleate, derivate dai monociti Ricchi di lisosomi Inibiti dalla calcitonina Attivati dal paratormone (tramite gli osteoblasti)

15 OSSIFICAZIONE

16 Gli osteoclasti contribuiscono al rimodellamento ed al modellamento osseo Rimodellamento: lavoro contemporaneo di osteoclasti e osteoblasti; non varia la forma dell osso Modellamento: modifica della forma dell osso durante l accrescimento corporeo

17 MODELLAMENTO OSSEO OSSIFICAZIONE

18 OSSIFICAZIONE DELLE OSSA LUNGHE E BREVI: a) Pericondrale (modalità diretta) b) Endocondrale (modal. indiretta)

19 Ossificazione indiretta (diafisaria) Formazione di un modello cartilagineo del futuro osso, che si accresce in lunghezza e larghezza (A) I condrociti centrali diventano ipertrofici (B), degenerano e la matrice che li circonda comincia a calcificare Le cellule più interne del pericondrio si differenziano in osteoblasti OSSIFICAZIONE

20 Ossificazione indiretta (diafisaria) Gli osteoblasti formano (per ossificazione diretta) un manicotto osseo (C), che circonda la futura zona diafisaria è penetrato da un arteria che entra nella cartilagine calcificata (cavità centrale dell osso), portando cellule osteoprogenitrici-condroclasti-cellule emopoietiche OSSIFICAZIONE

21 Disegno che illustra lo sviluppo di un osso lungo. Cartilagine in blu-viola, osso in nero, arterie in rosso. 5^-6^ settimana Al termine dell accrescimento dell osso

22 Ossificazione periostale (modalità diretta) A B C OSSIFICAZIONE C Le cellule più interne del pericondrio (mesenchimali) si differenziano in osteoblasti (1) che formano un manicotto osseo; 2, osteociti

23 Crescita in spessore delle ossa lunghe Formazione di nuovo tessuto osseo dal periostio (ossificazione periostale= crescita per apposizione). Riassorbimento del tessuto osseo sul versante dell endostio In questo modo viene regolato: Lo spessore dell osso corticale Il diametro della cavità midollare

24 Ossificazione endocondrale (modalità indiretta); FASE 1: processo di ossificazione della diafisi (centro primario) OSSIFICAZIONE A=abbozzo cartilagineo B=formazione del manicotto osseo periostale+centro di calcificazione primario C=l area di calcificazione della cartilagine si estende verso le due epifisi D=penetrazione di un vaso, di cellule osteogeniche ed emopoietiche e di condroclasti e successiva demolizione della cartilagine

25 FASE 1: processo di ossificazione della diafisi (centro di ossificazione primario) I condrociti centrali diventano ipertrofici, depongono collagene X e la matrice che li circonda comincia a calcificare; Dallo strato profondo del pericondrio differenziano osteoblasti che formeranno un manicotto osseo pericondrale a circondare la diafisi a mo di collare. OSSIFICAZIONE

26 I condrociti centrali ipertrofici secernono VEGF (stimola l angiogenesi dai vasi del pericondrio); intanto la matrice cartilaginea calcifica anche grazie a globuli calcificanti secreti dai condrociti ipertrofici e contenenti enzimi che favoriscono la mineralizzazione; i condrociti vanno in apoptosi OSSIFICAZIONE

27 Ingresso di vasi dal periostio entro la ECM cartilaginea calcificata I vasi del pericondrio invadono il centro primario portando con sé condroclasti, cellule osteoprogenitrici e cellule staminali emopoietiche. I condroclasti demoliscono la matrice cartilaginea calcificata ampliando le lacune lasciate dai condrociti morti. OSSIFICAZIONE

28 OSSIFICAZIONE

29 Dalle cellule osteoprogenitrici differenziano osteoblasti che elaborano e depongono osteoide sui residui di matrice cartilaginea calcificata non erosa dai condroclasti OSSIFICAZIONE

30 Cartilagine di coniugazione Man mano che la erosione della matrice cartilaginea procede, la sostituzione della cartilagine con tessuto osseo si sposta verso le due epifisi. OSSIFICAZIONE

31 Crescita in lunghezza delle ossa lunghe Ne è responsabile la piastra di crescita (cartilagine di coniugazione o metafisaria) Che può essere suddivisa in cinque strati: zona di riposo o riserva zona proliferativa (sotto l azione dell ormone della crescita e dell IGF, Insulin-like Growth Factor) zona di maturazione zona ipertrofica zona di ossificazione

32 OSSIFICAZIONE

33 OSSIFICAZIONE

34 OSSIFICAZIONE

35 OSSIFICAZIONE

36 OSSIFICAZIONE

37 Ossificazione endocondrale FASE 2

38 FASE 2: ossificazione delle epifisi alla nascita (centri di ossificazione secondari) e allungamento successivo dell osso entro i venti anni di età OSSIFICAZIONE

39 OSSIFICAZIONE INDIRETTA (epifisaria) Nell epifisi i condrociti più centrali vanno incontro a ipertrofia e morte cellulare programmata Vasi sanguigni penetrano dal pericondrio, formando un centro di ossificazione secondario Inizia quindi la deposizione del tessuto osseo primario Il tessuto cartilagineo rimane sull estremità dell epifisi (cartilagine articolare) nella zona di confine tra epifisi e diafisi (metafisi) a formare la piastra di crescita

40 OSSIFICAZIONE

41 OSSIFICAZIONE

42 Ossificazione dell epifisi (fase iniziale) Vasi sanguigni Siti iniziali di calcificazione della cartilagine e di deposizione ossea OSSIFICAZIONE

43 OSSIFICAZIONE

44 Cartilagine articolare Epifisi Piastra di accrescimento OSSIFICAZIONE Diafisi

45 MINERALIZZAZIONE DELL OSTEOIDE È necessario che le concentrazioni locali di Ca ++ e PO 4 -- superino un valore soglia Gli osteoblasti secernono l osteocalcina, una glicoproteina che lega il Ca ++ e ne aumenta la concentrazione locale Rilasciano vescicole di Bonucci (o globuli calcificanti), ricche di fosfatasi alcalina e pirofosfatasi, enzimi che aumentano la concentrazione locale di PO4 Cristalli di idrossiapatite iniziano a formarsi all interno delle vescicole di Bonucci, le rompono e fuoriescono nella matrice creando aree di calcificazione Qui i cristalli si accrescono per apposizione cosicché le aree si fondono tra loro, grazie alle fibrille collagene che fungono da elementi di aggregazione; il processo prosegue fino a che tutta l osteoide non è mineralizzata

46 Mineralizzazione della matrice ossea (osteoide) osteoblasti ZONA A vesicole neoformate ZONA B mineralizzazione precoce delle vescicole della matrice ZONA C aumentata mineralizzazione delle vescicole ZONA D intensa mineralizzazione delle vescicole ZONA E Matrice ossea completamente mineralizzata