Connettivi Specializzati Cartilagine Osso Sangue
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 e fattori di crescita e di differenziamento Ospita il midollo rosso Endocrina (osteocalcina, FGF23)
TESSUTO VIVO! Cellule Matrice extracellulare Parte inorganica e parte organica Rivestito da: Periostio (connettivo fibroso e cellule osteoprogenitrici), eccetto dove vi sono articolazioni, tendini e legamenti Endostio (cellule osteoprogenitrici e osteoblasti) Cavità centrale, contiene il midollo (ematopoiesi)
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 L'osso accumula minerali e ioni per le funzioni corporee
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: condriotin solfato, cheratan solfato Glicoproteine Adesive Osteonectina (lega idrossiapatite e collagene) Osteopontina (lega idrossiapatite e integrine) Citochine BMP (proteine morfogenetiche dell osso), fattori di crescita Fattori che regolano la calcificazione: Osteocalcina e proteina Gla
Osteoprogenitrici Cellule dell osso Derivano dalle mesenchimali embrionali e mantengono la capacità di dividersi Osteoblasti Sintetizzano la matrice, recettori per ormone paratiroideo Osteociti Cellule mature dell osso, derivano dagli osteoblasti, intrappolati nelle lacune Osteoclasti Multinucleati, derivano da macrofagi-granulociti, agiscono nel riassorbimento
Osteoprogenitrici Nel Periostio, nell Endostio e nella superficie interna del Canale di Havers Forma affusolata, nucleo ovale, poco RER, poco Golgi e molti ribosomi liberi Derivano dal mesenchima, vanno in mitosi e possono differenziare in osteoblasti Differenziano in risposta al fattore solubile BMP2 che attiva i fattori trascrizionali RUNX2 e SP7
Blu: cartilagine (alcian blu) Rosso-marrone: ossa (alizarina)
Osteoprogenitrici Funzione Nelle regioni vascolarizzate danno origine agli osteoblasti Nelle regioni NON vascolarizzate danno origine ai condroblasti Molto attive nell accrescimento
Osteoblasti Cellula osteoprogenitrice Osteoblasti Superficie dell osso 2500 X
Osteoblasti Aspetto Cellule larghe che non si dividono Derivano dalle osteoprogenitrici Esprimono il fattore trascrizionale ATF4 Superficiali, lamine cubiche o cilindriche Nucleo eccentrico, opposto ai granuli di secrezione RER molto sviluppato, Golgi evidente e granuli secrezione Processi citoplasmatici contatto cellule vicine (gap-junctions)
Osteoblasti
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
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
Osteocita Lacuna Canalicolo Canalicolo Osso Cartilagine
Osteociti Funzione Generalmente quiescenti, possono avere funzione sia formativa che riassorbente 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
Deposizione di matrice ossea da parte degli osteoblasti Cellula osteoprogenitrice (precursore dell'osteoblasto) Osteoblasto Osteoide (matrice ossea noncalcificata) Matrice ossea calcificata Canalicoli con processi cellulari Osteocita
Osteoide e calcificazione Basso contenuto in proteoglicani 10% della matrice organica Poca acqua Collagene di tipo I e V 90% della matrice organica Osteonectina Ancora il collagene all'osso minerale Osteocalcina Lega il calcio Marker per la formazione dell'osso Analisi del sangue Calcificazione Deposizione extracellulare di cristalli di idrossiapatite Intrappolamento degli ioni calcio e fosfato Iniziatori della calcificazione Fosfatasi alcalina, osteocalcina Inibitori della calcificazione Proteina Gla e osteopontina
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)
Osteoclasti
Osteoclasti Origine Derivano da progenitori macrofagici-monocitari nel midollo osseo, in seguito alla stimolazione di fattori solubili come RANKL prodotto da osteoblasti che lega un recettore sui precursori macrofagicimonocitari. Osteoblasti producono anche fattori inibitori come la osteoprotegerina. Si trovano in piccole depressioni Lacuna di Howship, identifica riassorbimento osseo in atto
Osteoclasto e Lacuna di Howship
Aspetto Osteoclasti Multinucleati (fino a 50), acidofili, non proliferanti Aspetto schiumoso (vescicole e lisosomi) Numerosi mitocondri, RER e polisomi vicino al bordo Membrana apicale (verso l osso) Membrana basolaterale (verso la cavita midollare o la matrice endostale) Zona Chiara: Adesione della membrana all osso (integrine, osteopontina, anello di actina) Bordo a spazzola: Processi digitiformi per il riassorbimento dell osso,
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
Riassorbimento Anidrasi carbonica Cl -
Riassorbimento Formazione Acido Carbonico da CO 2 Si dissocia in H + e HCO 3 (bicarbonato), che insieme a Na + entrano nei capillari, scambiando Cl - H + e Cl - trasportati attivamente acidificano ambiente esterno, matrice solubilizzata e minerali passano all interno e poi ai capillari Idrolasi lisosomiali e Metalloproteinasi (collagenasi e gelatinasi) Degradano componente organica, internalizzati, degradati ad aminoacidi e saccaridi, e riversati nel sangue. Anche processi di transcitosi.
Struttura del tessuto osseo
Osso Compatto Osso Spugnoso
Due forme di Osso Osso Compatto (Denso o Corticale) Osso solido, privo di spazi tranne quelli per le cellule, ed i loro processi, ed i vasi sanguigni Porzione esterna delle ossa lunghe Braccia e gambe
Due forme di Osso Osso Spugnoso o Trabecolare Molti spazi tra le trabecole dell'osso Solitamente nella parte più interna delle ossa Midollo all'interno degli spazi Rosso, ematopoietico Giallo, grasso Colonna vertebrale, costole, mascella, polso
Morfologia dell'osso Compatto Lacuna Osteociti Canale di Havers Canale centrale per vasi sanguigni, etc Canalicoli Processi degli Osteociti Lamelle Cerchi concentrici originati dalla deposizione apposizionale dell osso
Lamelle si dispongono a formare 4 diversi sistemi Lamelle circonferenziali (o sistemi fondamentali) esterne Lamelle circonferenziali (o sistemi fondamentali) interne Osteoni (Sistemi Haversiani) Lamelle interstiziali
Lamelle circonferenziali esterne Subito sotto il periostio Parte più periferica della Diafisi Fibre di Sharpey Ancorano periostio all osso Lamelle circonferenziali interne Delimitano la cavità midollare Trabecole di osso spugnoso si dipartono verso la cavità midollare
Sistemi Concentrici (Osteoni) Costituiscono la maggior parte dell osso compatto Osteone Cilindro di lamelle concentriche che circonda un canale centrale, Canale di Havers Ogni osteone è delimitato da una Linea cementante Sostanza amorfa calcificata con Fibrille di collagene Fibrille di collagene sono parallele nella singola lamella e formano un angolo di 90 rispetto a quelle della lamella adiacente
Sistemi Concentrici (Osteoni) Canale di Havers Diametro 20-100 µm, delimitato da uno strato di osteoblasti e di osteoprogenitrici, contiene fasci neurovascolari associati a connettivo Canali di osteoni adiacenti sono collegati da canali trasversali od obliqui, detti Canali di Volkmann
Lamelle interstiziali Intorno agli osteoni Presentano linea cementante Derivano da rimodellamento dell osso Gli osteoclasti riassorbono gli osteoni, mentre gli osteoblasti ne formano di nuovi I residui di questo processo formano le lamelle interstiziali
Osso decalcificato (162X) Osteone Lamelle Canale Haversiano Canale di Volkmann
Osso Spugnoso Dalle lamelle circonferenziali interne, verso la cavità midollare, si dipartono delle Trabecole di osso spugnoso Trabecole Sottili, 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 Endostio Sottile strato di connettivo che ricopre le trabecole Osteoprogenitrici, Osteoblasti ed Osteoclasti
Osso Spugnoso Midollo Trabecole
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 Nei tendini, meccanica del movimento (rotula)
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
Periostio Sottile strato di connettivo denso irregolare, ricco di collagene, circonda l'osso Si inserisce sull osso tramite Fibre di Sharpey Strato fibroso esterno Veicola vasi e nervi Strato cellulare interno Contiene le cellule osteoprogenitrici
Ossa piatte Tavolato interno e Tavolato esterno di osso compatto, racchiudono uno strato di osso spugnoso centrale, Diploe Nel cranio Pericranio Ricopre tavolato esterno Dura madre Ricopre tavolato interno
Ossificazione Processo che prevede sia la produzione della matrice ossea organica che la calcificazione Due tipi di ossificazione: Intramembranosa Endocondrale
Ossificazione Intramembranosa Tipica delle ossa piatte (fontanelle nei neonati) Cellule mesenchimali staminali: formano centri di ossificazione in contesti ben vascolarizzati Osteoblasti producono una ECM di fibre intrecciate: accrescimento interstiziale
Ossificazione Intramembranosa Queste trabecole quindi crescono per apposizione di nuovo osteoide e fondono a formare la spongiosa primaria Rimodellamento a formare osteoni o osso trabecolare lamellare (spongiosa secondaria) Mesenchima residuo forma periostio e endostio
Ossificazione Endocondrale Interessa ossa lunghe e corte, richiede la presenza di un abbozzo cartilagineo. Processo in due fasi: Abbozzo cartilagine ialina Accrescimento e sostituzione E necessaria la Vascolarizzazione Epifisi cartilaginea Centro di Ossificazione II Piastra epifisaria di crescita Diafisi Osso Compatto
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, accumulano glicogeno nel citoplasma e vacuolizzano Ipertrofia porta ad aumento del volume della lacuna con riduzione della matrice che incomincia a calcificare Condrociti ipertrofici muoiono per apoptosi Abbozzo cartilagineo
Centro di ossificazione primario I condrociti producono VEGF, un fattore solubile angiogenico, che fa sì che il pericondrio si vascolarizzi Questo porta le cellule condrogeniche a differenziare in osteoprogenitrici Pericondrio diviene Periostio Si forma un manicotto di tessuto subperiostale (ossificazione intramembranosa) La vascolarizzazione permette la degradazione della matrice cartilaginea da parte degli osteoclasti e l arrivo delle cellule ematopoietiche Formazione della spongiosa primaria con fibre di collagene intrecciate
Centro di ossificazione primario Man mano che l osso cresce la spongiosa primaria viene sostituita dalla spongiosa secondaria (organizzazione lamellare dell osso)
Centri di ossificazione secondari Si generano in seguito a vascolarizzazione delle epifisi
Accrescimento in lunghezza Dipende dalla Piastra Epifisaria Condrociti proliferano durante l ossificazione Proliferazione verso l epifisi Ossificazione verso la diafisi
Cartilagine Ialina Osso che sostituisce la cartilagine Osso Vasi sanguigni Nuovo centro di crescita Cartilagine Ialina Cavità midollo osseo Cartilagine Articolare Osso Piastra epifisaria Osso in formazione Crescita in larghezza Embrione Feto Bambino
Rimodellamento delle Ossa Avviene durante tutta la vita Coinvolge osteoclasti e osteoblasti Osteoclasti Osteoblasti
Riparo delle Fratture entrambi i tipi di ossificazione Formazione dell'ematoma Formazione del callo fibrocartilagineo Formazione del callo osseo Rimodellamento dell'osso
Funzione ormonale dell osso