Tessuto osseo. Forma specializzata di connettivo: la ECM è mineralizzata per cui il tessuto ha notevole resistenza e durezza

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1 Forma specializzata di connettivo: la ECM è mineralizzata per cui il tessuto ha notevole resistenza e durezza L osso è al contempo resistente e leggero Non è un tessuto statico; è continuamente rinnovato e rimodellato per tutta la vita

2 componenti del tessuto osseo cellule: cellule osteoprogenitrici da cui derivano cellule specializzate: osteoblasti ed osteociti; osteoclasti (derivano dai monociti) matrice organica (osteoide) fibre collagene, PG e GP matrice inorganica (65%) cristalli di idrossiapatite e fosfato di calcio

3 Funzioni dell osso Forma l impalcatura interna del corpo Protegge e dà sostegno agli organi Dà inserzione ai muscoli (tramite i tendini) Accoglie gli elementi emopoietici del midollo Sede principale di deposito di Ca e P

4 Struttura macroscopica delle ossa: ossa lunghe, piatte, brevi

5 periostio periostio È una lamina connettivale adesa alla superficie esterna dell osso. Manca sulle superfici articolari e nelle aree di inserzione dei tendini.

6 T. osseo periostio T. osseo Strato fibroso Strato osteogenico (di Ollier)

7 Fibre di Sharpey Periostio

8 Struttura macroscopica dell osso Osso spugnoso (trabecolare o spongioso) epifisi Osso compatto (osso corticale) cavità midollare diafisi

9 Organizzazione tridimensionale del tessuto osseo

10 OSSO PRIMARIO (non lamellare) Fibre collagene disposte in modo irregolare, a grossi fasci intrecciati (o paralleli) Costituisce l osso neo-formato, poi viene sostituito dall osso secondario (lamellare) Minore concentrazione di sali minerali Nell adulto è presente in: - alveoli dentali - alcuni siti di inserzione di tendini - ossa piatte, in prossimità delle suture

11 OSSO SECONDARIO (lamellare) Comprende sia l osso spugnoso che quello compatto, entrambi formati da lamelle: Spesse 3-7 µm Aggregate tra loro in strati paralleli o concentrici Costituite da cellule e da matrice ossea Contenenti fibre collagene: -parallele fra loro in ciascuna lamella -ad angolo di in lamelle adiacenti

12 OSSO COMPATTO è formato da 3 ordini di sistemi lamellari: Osteoni Sistemi interstiziali Sistemi circonferenziali

13 L osteone

14 osteone

15 Cavità midollare rivestita dall endostio (è uno strato di cellule osteoprogenitrici)

16 OSSO SECONDARIO (lamellare) Le lamelle contengono fibre collagene: -parallele fra loro in ciascuna lamella -ad angolo di in lamelle adiacenti

17 Il disegno rappresenta la direzione delle fibre collagene nelle lamelle concentriche di un osteone e la disposizione delle cellule tra le lamelle

18 periostio

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20 HC

21 OSTEONE

22 Sistemi lamellari interstiziali e circonferenziali

23 Sezione trasversale di osso lungo 1a str. fibroso del periostio 1b str. osteogenico del p periostio 2 endostio (strato unico di cellule osteoprogenitrici) sistema 3 circonferenziale esterno sist. 4 circonferenz. interno 5 lamelle osteone 6 sistema interstiziale

24 OSSO LAMELLARE Orientamento delle fibre collagene (collagene di tipo I )

25 matrice organica e inorganica Fibrille di collagene di tipo I (sono parallele tra loro nell osso lamellare) proteoglicano cristalli di idrossiapatite

26 OSSO SPUGNOSO è osso di tipo lamellare; ha aspetto alveolare; è formato da spicole o trabecole disposte a rete tridimensionale; le lamelle sono parallele tra loro e, in genere, non formano osteoni; i vasi sanguigni non attraversano le trabecole ma decorrono nelle cavità da esse delimitate

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28 OSSO SPUGNOSO

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30 Epifisi prossimale del femore: struttura traiettoriale (di 1 ordine) secondo Braus

31 componenti del tessuto osseo matrice organica (osteoide) formata da fibre collagene, PG e GP matrice inorganica (65% del peso secco) formata da cristalli di idrossiapatite e fosfato di calcio cellule specializzate cellule osteoprogenitrici, osteoblasti, osteociti, osteoclasti

32 Composizione dell osso

33 Matrice organica

34 sostanza fondamentale amorfa proteoglicani (biglicano, decorina) glicoproteine (osteonectina, fosfatasi alcalina, fibronectina) sialoproteine (bone sialoprotein o BSP) osteocalcina e proteina GLA (sono e tra e protei e o te e ti l a ido gcarbossiglutammico o GLA)

35 Gli osteoblasti sono cellule endocrine? L osteo al i a OC o ar ossilata ha u a fu zio e ormonale importante: stimola la secrezione di insulina da parte delle cellule beta del pancreas e ne fa aumentare il u ero. Studi ei topi ha o di ostrato he l asse za di osteocalcina provoca una forma di diabete di tipo 2 (insulino-dipendente) associato ad obesità. L OC i du e gli adipo iti a produrre adipo e ti a (antinfiammatoria e antidiabetica) L OC sti ola le ellule di Leydig del testi olo a si tetizzare androgeni

36 Matrice inorganica

37 A destra: fibrilla collagena mineralizzata. 1. siti dove i cristalli di idrossiapatite sono paralleli all asse della fibrilla che, in 2., mostra assenza di mineralizzazione.

38 componente minerale Cristallo di idrossiapatite. A: dimensioni di un cristallo; B: struttura interna del cristallo; C: tre unità ripetitive si uniscono a formare il prisma retto a base esagonale.

39 popolazioni cellulari del tessuto osseo cellule osteoprogenitrici osteoblasti osteociti osteoclasti le prime tre sono autoctone e sono stadi funzionali successivi derivanti dalla cellula mesenchimale pluripotente; gli osteoclasti sono cellule della linea monocitomacrofagica (derivazione ematopoietica)

40 OSTEOBLASTI Sintetizzano attivamente la matrice organica (osteoide) RER, Golgi, vescicole di secrezione (tra queste ci sono le matrix vesicles, contenenti fosfatasi alcalina) sono numerosi nello strato osteogenico del periostio durante la formazione e lo sviluppo dell osso la loro attività ed il loro numero variano nell adulto se stimolati (ad es.: richiesta di sintesi di nuovo tessuto osseo)

41 OSTEOCITI sono accolti in cavità scavate nella matrice calcificata dette lacune ossee dalle lacune ossee si irradiano i canalicoli ossei che si anastomizzano fra di loro e con i canali di Havers e canali di Volkmann, contenenti i vasi sanguigni i canalicoli contengono i prolungamenti citoplasmatici degli osteociti che sono in contatto tra loro mediante gap junctions

42 canalicoli ossei

43 Cap nuclei di cellule osteoprogenitrici ed osteoblasti quiescenti (lining cells, formano il rivestimento endostale del canale di Havers) Fner OB ECM calcif. osteoide Fibrille collagene osteoide Macrofago OPro Piccolo capillare capillare venoso OC endot. OCla OC ECM ossea calcificata Cell. osteopr. e osteoblasti quiescenti ECM ossea calcificata

44 linea cementante E una inea frastagliata e rifrangente. Contiene poco collagene ed è basofila per la presenza di PG. I canalicoli ossei possono attraversarla

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47 non decalcificato. Si notino le lacune osteocitarie in nero da cui originano i canalicoli ossei contenenti i prolungamenti citoplasmatici degli osteociti. a. sezione longitudinale-radiale; b. sezione trasversale; c. sezione longitudinale-tangenziale.

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49 OB OC OC gli osteociti partecipano al rimodellamento osseo tramite deposizione e riassorbimento della matrice

50 Giunzioni gap

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53 Osteoclasti Cellule grandi ( µm), multinucleate (sincizi), derivate dai monociti Ricchi di lisosomi Inibiti dalla calcitonina (hanno il recettore) Attivati dal paratormone tramite gli osteoblasti che sintetizzano gli osteoclast activating factors, OAF. Possono comunicare con gli osteoblasti con meccanismi ligando/recettore, tramite molecole solubili (citochine, GF, ormoni, ) o tramite gap junctions.

54 c Oc: osteoclasti (multinucleati)

55 OSTEOCLASTO Un osteoclasto al TEM dopo somministrazione di ormone paratiroideo. Il citoplasma è pieno di mitocondri e corpi densi di natura lisosomiale e la sua superficie è sollevata in lunghe pieghe microvillari ( orletto increspato ) rivolte verso la zona di riassorbimento della matrice ossea in via di erosione.

56 Nella sealing zone (zona sigillante) la membrana aderisce alla superficie ossea tramite podosomi (muniti di actina filamentosa)

57 OSTEOCLASTO microvilli Matrice ossea calcificata (dopo MET 30000X Acetato di uranile + Citrato di piombo parziale decalcificazione)

58 RIMODELLAMENTO OSSEO Rimozione e sostituzione di tessuto osseo (sia primario che secondario), senza alterazioni della sua forma (da non confondere con il modellamento osseo). Al rimodellamento partecipano osteoblasti ed osteoclasti in collaborazione tra loro. Si formano canali di riassorbimento, gallerie scavate dagli osteoclasti nell osso, che saranno di nuovo riempite da osteoblasti. Nell osso lamellare gli osteoni primari sono rimpiazzati da altri osteoni, fino a 10 generazioni di osteoni.

59 il rimodellamento osseo

60 Cause del rimodellamento osseo Cause meccaniche (microfratture, perdita di carico): -gli osteoni e le trabecole ossee sono disposti assecondando le linee di forza cui l osso è sottoposto -Se queste cambiano in direzione e/o in intensità per un periodo sufficientemente lungo, allora l osso si adatta ai nuovi stimoli meccanici subendo il rimodellamento Segnali chimici: 1. variazioni calcemia (per l omeostasi del Ca e del P). Se il fabbisogno di tali elementi supera la quota introdotta con gli alimenti, l organismo li ricava riassorbendoli dalla matrice ossea e dai denti variazioni ormonali o di fattori di crescita o interleuchine (TNF-a, IL-1b, ecc.)

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62 I confini fra gli osteoni e i sistemi interstiziali mostrano una linea frastagliata e rifrangente detta linea cementante. Essa contiene poco collagene ed è basofila per la presenza di PG. I canalicoli ossei possono attraversarla. E anche detta linea di inversione perché rappresenta il limite dove l erosione si è fermata ed è iniziata la sintesi della prima lamella ossea di quell osteone.

63 Formazione degli osteoni La prima lamella che si forma è quella vicino alla linea cementante, e man mano che vengono deposte le altre, l osteone si ispessisce e si riduce il lume del canale. Un osteone contiene da 4 a 20 lamelle

64 da osso spugnoso ad osso compatto

65 PROCESSO DI RIPARAZIONE DOPO FRATTURA D

66 Correlazioni cliniche: morbo di Paget. OCl a E una malattia metabolica dell'osso, nota anche come osteite deformante o malattia ossea di Paget che presenta comparsa di dolore, deformità e fratture a carico dei segmenti ossei interessati. Causata da un alterazione del rimodellamento osseo, che avviene ad un ritmo esagerato e privo di ordine. Il riassorbimento osseo è aumentato per azione degli osteoclasti con conseguente stimolazione degli osteoblasti ad accrescere la formazione di nuovo tessuto osseo. Cause: virus? difetti genetici? Fotografia al microscopio ottico di osso di un paziente affetto da morbo di Paget. La sezione, immersa in resina e colorata con metodo di Goldner, mostra un riassorbimento osseo anomalo da parte degli osteoclasti (Ocla). Gli osteoblasti (Ob) tentano di colmare le lacune prodotte dalla erosione degli osteoclasti.

67 Osteoporosi: a) Fotografia al microscopio ottico di una sezione in resina di una biopsia ossea della cresta iliaca, raffigurante osso corticale e trabecolare normale, colorati con un metodo all argento che tinge di nero l osso calcificato. b) fotografia di osso di un paziente con osteoporosi. Se si confonta con a) (osso di un paziente sano della stessa età), si nota che la zona corticale è più sottile e le trabecole sono più esili e meno numerose. Causa: diminuita massa ossea

68 Osteomalacìa. Fotografia al microscopio ottico di cresta iliaca di un paziente osteomalacico (ridotta mineralizzazione nell osso adulto per carenza di Ca++ nella alimentazione). Si noti la vasta zona di osteoide non mineralizzata (rosso) e la zona centrale di osso mineralizzato (nero). Nel bambino la ridotta mineralizzazione dell osso porta al rachitismo.