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1 Il tessuto osseo Prof. Fulvio Vitiello malattie metaboliche dell'osso 1

2 Il tessuto osseo: tessuto connettivo specializzato Funzione meccanica supporto della struttura corporea punto di azione dei muscoli movimento funzione di protezione organi vitali (SNC, cuore, polmoni,.) midollo osseo funzione metabolica riserva di ioni minerali (Ca e P) omeostasi fosfo calcica malattie metaboliche dell'osso 2

3 Il tessuto osseo Osso corticale osso spongioso endostio periostio trabecole o lamelle ossee midollo osseo tess. emopoietico,vasi, connettivo malattie metaboliche dell'osso 3

4 struttura dell osso osso corticale o compatto lamelle parallele o concentriche molto vicine tra loro sistemi haversiani attorno al vaso Funzione meccanica e metabolica osso spongioso o trabecolare lamelle intrecciate distanti fra loro ampi spazi vascolari malattie metaboliche dell'osso 4

5 Le cellule dell osso serie osteoblastica cellula staminale mesenchimale pre-osteoblasti osteoblasti cellule di rivestimento osteociti serie osteoclastica promonociti circolanti pre-osteoclasta osteoclasta malattie metaboliche dell'osso 5

6 osteoblasta cellule superficiali a gruppi ( ) tessuto osteoide all apice strato di cellule mesenchimali alla base si trasforma in osteocita o c.rivestimento cellula cuboidale con grande nucleo circolare nucleoli da 1 a 3 abbondante reticolo rugoso apparato di golgi sviluppato intensa sintesi proteica collagene tipo I 95% fosfatasi alcalina osteocalcina osteonectina proteoglicani malattie metaboliche dell'osso 6

7 osteoblasta cellule superficiali a gruppi ( ) tessuto osteoide all apice strato di cellule mesenchimali alla base si trasforma in osteocita o c.rivestimento cellula cuboidale con: grande nucleo circolare nucleoli da 1 a 3 abbondante reticolo rugoso apparato di golgi sviluppato intensa sintesi proteica collagene tipo I 95% fosfatasi alcalina osteocalcina osteonectina proteoglicani osso fronte di mineralizzazione malattie metaboliche dell'osso 7

8 osteoblasta cellule superficiali a gruppi ( ) tessuto osteoide all apice strato di cellule mesenchimali alla base si trasforma in osteocita o c.rivestimento cellula cuboidale con grande nucleo circolare nucleoli da 1 a 3 abbondante reticolo rugoso apparato di golgi sviluppato intensa sintesi proteica collagene tipo I 95% fosfatasi alcalina osteocalcina osteonectina proteoglicani Membrana DNA nucleare traslazione protocollagene Modificazioni post-traslazionali procollagene idrossilazione acido ialuronico assemblaggio proteina di legame glicosaminoglicani cheratansolfato condroitinsolfato Membrana cellulare procollagene core polipeptidico enzima con possibile azione favorente la mineralizzazione mucopolisaccaridi perché rimuove il tropocollagene pirofosfato potente inibitore della nucleazione dei cristalli di idrossiapatite Collagene insolubile malattie metaboliche dell'osso 8

9 osteocita cellule immerse nell osso nelle lacune osteocitarie rete di canalicoli deriva dall osteoblasta che rimane imprigionato nel t.osteoide circondato da fluido extracellulare m 2 di superficie cellula ramificata nucleo addensato pochi organuli gap junction con altre cell. ruolo di regolazione rete tra OC, OB e CR percezione alterazioni potenziali piezoelettrici? capacità osteoformatrice? capacità osteolitica? malattie metaboliche dell'osso 9

10 osteocita cellule immerse nell osso nelle lacune osteocitarie rete di canalicoli deriva dall osteoblasta che rimane imprigionato nel t.osteoide circondato da fluido extracellulare m 2 di superficie cellula ramificata nucleo addensato pochi organuli gap junction con altre cell. ruolo di regolazione rete tra OC, OB e CR percezione alterazioni potenziali piezoelettrici? capacità osteoformatrice? capacità osteolitica? malattie metaboliche dell'osso 10

11 cellula di rivestimento cellule sulla superficie dell osso sottile membrana ricoprente l osso = endostio + strati mesenchimali = periostio deriva dall osteoblasta che rimane quiescente circondato da fluido extracellulare e spazio midollare cellula allargata nucleo addensato pochi organuli gap junction con cellule vicine ruolo di regolazione rete tra OC, OB e CR la sua retrazione lascia libera la matrice ossea per gli osteoclasti malattie metaboliche dell'osso 11

12 osteoclasta cellula gigante multinucleata (4-20) abbondanti vacuoli citoplasmatici membrana con microvilli all interfaccia con l osso (ruffled border) zona di contatto circondata da zone di adesione (sealing zone) sole o a gruppi (1-5) in corrispondenza di lacune di riassorbimento (Howship s lacunae) a contatto con osso calcificato non rivestito da cellule intensa azione litica pompa protonica fosfatasi acida tartato resistente enzimi lisosomiali malattie metaboliche dell'osso 12

13 osteoclasta cellula gigante multinucleata (4-20) abbondanti vacuoli citoplasmatici membrana con microvilli all interfaccia con l osso (ruffled border) zona di contatto circondata da zone di adesione (sealing zone) sole o a gruppi (1-5) in corrispondenza di lacune di riassorbimento (Howship s lacunae) a contatto con osso calcificato non rivestito da cellule intensa azione litica pompa protonica fosfatasi acida tartato resistente enzimi lisosomiali H + H + H + H + H + H + malattie metaboliche dell'osso 13

14 matrice ossea calcificata Tessuto osteoide fibre collagene proteine non collageniche proteoglicani cristalli di idrossiapatite 3Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 aghiformi o piatti tra le fibre e nella sostanza fondamentale malattie metaboliche dell'osso 14

15 rimodellamento osseo BMU cutting cone osteoclasti stroma vascolare osteoblasti tessuto osteoide osso calcificato accoppiamento tra riassorbimento e neoformazione malattie metaboliche dell'osso 15

16 rimodellamento osseo BMU cellule di rivestimento preosteoclasti osteoblasti osteoclasti osso primitivo osso neoformato malattie metaboliche dell'osso 16

17 crescita ossea Cartilagine di accrescimento metafisi ossa lunghe disposizione colonnare nuclei epifisari epifisi ossa lunghe ossa corte nuclei apofisari ossificazione membranosa malattie metaboliche dell'osso 17

18 Bilancio calcio-fosforo Calcio e fosforo assunti con la dieta Ca 1200 g 99,9% osseo malattie metaboliche dell'osso 18

19 la regolazione del turnover osseo Livelli di controllo crescita e composizione massa ossea molecolare cellulare tissutale d organo meccanismi controllo composizione osso attività osteoblastica mineralizzazione attività osteoclastica esercizio locali stress meccanici genetici sistemici fattori di crescita e di riassorbimento dieta ioni Ormoni sistemici malattie metaboliche dell'osso 19

20 regolazione ormonale ormoni calciotropi paratormone vitamina D calcitonina ormoni sistemici glicorticoidi ormone della crescita insulina ormoni sessuali ormoni tiroidei fattori crescita circolanti malattie metaboliche dell'osso 20

21 PTH - ormone ipercalcemizzante sintesi e secrezione nelle paratiroidi in risposta alla ipocalcemia struttura polipeptidica oscillazioni circadiane azione mediata da AMPc + proteinchinasi molte molecole correlate (PTHRP) rapido catabolismo cellule bersaglio cellule di rivestimento - induce retrazione con innesco attività osteoclastica proliferazione dei preosteoblasti cellule tubuli renali - aumento riassorbimento di Ca, diminuito riassorbimento di P malattie metaboliche dell'osso 21

22 CT - ormone ipocalcemizzante Sintesi e secrezione nelle cell. C della tiroide struttura polipeptidica oscillazioni circadiane azione mediata da AMPc rapido catabolismo cellule bersaglio osteoclasti - inibizione riassorbimento cell. tubulo renale - aumento attività 1-α-idrolasi malattie metaboliche dell'osso 22

23 1,25 D3 - ormone ipercalcemizzante Sintesi complessa struttura steroidea precursori dalla dieta (ergocalciferolo, colecalciferolo) sintesi nella cute (colecalciferolo) 25 OH nel fegato 1 OH nel rene forma attiva 1,25-D3 cellule bersaglio cell. Mucosa intestinale cell. Tubulo renale malattie metaboliche dell'osso 23

24 1,25 D3 - ormone ipercalcemizzante malattie metaboliche dell'osso 24

25 regolazione ormonale ormoni calciotropi Ca P Ca P Ca P Ca P PTH CT 1,25D osso intestino rene totale malattie metaboliche dell'osso 25

26 regolazione locale Ioni Ca e P stress meccanici prostaglandine (PGE 2 ) fattori della crescita (IGF) fattori di trasformazione della crescita (TGF-ß) linfochine IL-1 IL-6 TNF linfotossina fattore di stimolazione delle colonie malattie metaboliche dell'osso 26

27 metodi di indagine Biopsia ossea valutazione qualitativa morfometria istochimica marcatura con teracicline indagine funzionale invasiva difficile tecnicamente malattie metaboliche dell'osso 27

28 metodi di indagine radiografia pratica e economica qualitativa molto variabile morfometria radiografica mirata malattie metaboliche dell'osso 28

29 metodi di indagine scintigrafia (TcMDP) total body o mirata sensibile quali/quantitativa aspecifica svela : zone ipercaptanti da aumentata vascolarizzazione accelerato turnover zone ipocaptanti da assenza vascolarizzazione malattie metaboliche dell'osso 29

30 metodi di indagine Esami di laboratorio Ca-p P-p Ca-u P-u PTH 25-D3 1,25-D3 CT malattie metaboliche dell'osso 30

31 metodi di indagine Densitometria (MOC) SPA polso DPA colonna DEXA colonna polso femore total body pqct polso USA malattie metaboliche dell'osso 31

32 densitometria malattie metaboliche dell'osso 32