Istologia 13 Osso (parte 2) 1

Istologia 13 Osso (parte 2)

Componente cellulare Losso formato da 4 tipi di cellule:

Pre-osteoblasti

Osteoblasti

Osteociti

Osteoclasti Pre-osteoblasti Hanno forma fusata o ovalare. Il nucleo presenta una cromatina dispersa e un nucleolo evidente. Il citoplasma scarso e basofilo. I pre-osteoblasti si trovano nel periostio e nellendostio (dove formano uno strato epitelioide e prendono il nome di lining cells), nel connettivo delle cavit ossee, nelle trabecole, nei canali di Havers e di Volkmann (vedi dopo). Derivano dalle cellule mesenchimali. Si tratta di elementi cellulari staminali che si trasformano in osteoblasti. Osteoblasti Sono cellule di dimensioni notevoli (circa 20 m). Hanno una forma globosa o poliedrica. Gli osteoblasti si trovano a contatto con la matrice ossea non ancora mineralizzata. Qui si uniscono tra di loro attraverso molecole di caderina e formano uno strato epitelioide. Sono collegati anche da gap-junctions, tramite le quali coordinano la loro attivit. Il nucleo rotondeggiante ed eucromatico. Il citoplasma abbondante e basofilo, con granulazioni PAS-positive. La porzione di citoplasma a contatto con la matrice presenta un maggiore accumulo di vescicole. La loro funzione quella di produrre le molecole organiche della sostanza intercellulare e sono responsabili del processo di mineralizzazione della sostanza intercellulare. La differenziazione dei pre-osteoblasti in osteoblasti avviene grazie ad una serie di fattori, tra cui uno dei pi importanti lespressione del gene Runx 2.

Osteociti Hanno una forma stellata. Si distinguono:

Corpo cellulare. Ha la forma di lente biconvessa. Il nucleo eterocromatico ed il citoplasma piuttosto scarso. Gli organuli citoplasmatici (RER e apparato di Golgi) tendono a ridursi man mano che la cellula invecchia. Alla fine, la cellula muore per apoptosi. Il corpo dellosteocita viene racchiuso in una nicchia scavata nella sostanza intercellulare ossea, detta lacuna ossea, la cui forma ricalca quella della cellula.

Prolungamenti citoplasmatici. Sono accolti allinterno di sottili canali scavati nel tessuto osseo (canalicoli ossei). Alle loro estremit, i prolungamenti di un osteocita sono connessi mediante gap junction con quelli degli osteociti circostanti.

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Ciglio primario. Particolarmente sviluppato negli osteociti. Ha un ruolo fondamentale nella percezione del carico meccanico sullosso.

Per questa loro particolare disposizione, gli osteociti non si dividono. Tra la membrana plasmatica del corpo cellulare e dei prolungamenti e la matrice mineralizzata rimane uno spazio sottile occupato da tessuto osteoide che non mineralizza. Attraverso il tessuto osteoide lacqua e le sostanze disciolte (gas respiratori e metaboliti) riescono a raggiungere tutti gli osteociti, anche quelli pi distanti dai vasi sanguigni. Metaboliti e molecole segnale disciolti nel citoplasma vengono inoltre scambiate tra gli osteociti per il tramite delle giunzioni serrate. Gli osteociti sono lo stadio quiescente degli osteoblasti. In realt, non sono cellule inattive; esse svolgono funzioni indispensabili per il tessuto osseo. In particolare, essi sono responsabili del mantenimento del tessuto osseo e possono alterarne la quantit nel corpo; essi producono, infatti:

FGF-23, se avvertono un carico meccanico. In questo modo, viene inibito lassorbimento di calcio e fosfati a livello dei reni e si ha una minore deposizione di osso

Sclerostina, se non avvertono un carico meccanico. Questa proteina inibisce gli osteoblasti, determinando una diminuzione del tessuto osseo.

Osteoclasti Sono cellule giganti (100-200 m). Sono plurinucleate, in quanto originate dalla fusione dei singoli precursori mononucleati (fino a 50 precursori). La cromatina dei nuclei dispersa ed il nucleolo ben evidente. Il citoplasma debolmente acidofilo, per la presenza di un elevato numero di lisosomi e di vacuoli enzimatici. La porzione di citoplasma a contatto con la matrice ossea ha un aspetto increspato; si parla, quindi, di ruffled border (orletto arruffato). Si tratta di un ispessimento della superficie cellulare, composta da un gran numero di ripiegamenti della membrana citoplasmatica che ampliano grandemente la superficie di lestensione. In prossimit dellorletto increspato, il citoplasma contiene:

vescicole chiare (apparentemente vuote), interpretabili come le porzioni pi profonde degli spazi tra le lamine dellorletto increspato.

vescicole scure, contenenti diversi enzimi. Gli osteoclasti, infatti, sono le cellule deputate a riassorbimento dellosso. Quando si attivano, aderiscono alla matrice mineralizzata e si scavano una cavit, la lacuna di Howship. Ladesione avviene grazie alle integrine V3, che si ancorano sullosteopontina della sostanza fondamentale amorfa. A questo punto, avvengono due eventi:

1. Gli osteoclasti emettono dei podosomi che isolano lambiente in cui deve avvenire la digestione. Si viene a creare, cos, una zona detta chiara o sigillante.

2. Una volta isolato lambiente, si attivano le pompe H+-ATPasi e Cl- sulla membrana dellosteocita. Queste solubilizzano lidrossiapatite ed espongono le molecole organiche dellosso alla degradazione enzimatica. Uno degli enzimi pi importanti che agisce in questa fase la catepsina K.

3. I prodotti digeriti, attraverso transcitosi, vengono riversati sul versante opposto della cellula, dove verranno riciclati.

Gli osteoclasti risentono di diversi fattori endocrini e nervosi; in particolare, essi hanno il recettore per la calcitonina, prodotta dalle cellule parafollicolari della tiroide. A seguito dellinterazione ligando-recettore, gli osteoclasti si staccano dalla matrice che stanno digerendo e perdono il ruffled border.

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Derivano dalla linea differenziativa monocito-macrofagica. Il differenziamento di un monocita/macrofago o di un monocita in osteoclasta si chiama osteoclastogenesi ed frutto di un dialogo tra il monocita/macrofago e gli osteoblasti. Gli osteoblasti possiedono, infatti, il recettore per il PTH (paratormone). A seguito del legame ligando-recettore, gli osteoblasti:

secernono una citochina, lM-CSF (Macrophage Colony Stimulating Factor). Questo ha una doppia azione:

agisce a livello del midollo osseo e stimola la produzione di monociti. agisce sul monocita/macrofago stesso, inducendo il differenziamento in osteoclasta.

espongono sulla propria membrana RANKL (o CD254). Questo agisce da ligando per il recettore RANK espresso dai monociti/macrofagi. Linterazione RANKL-RANK ne induce il differenziamento in osteoclasti.

Quando i livelli di RANKL esposti si alzano eccessivamente, gli osteoblasti producono un'altra molecola, la osteoprotegerina (OPG). Si tratta di un finto recettore, che si lega a RANKL, impedendogli di legarsi a RANK. In questo modo, viene inibito il differenziamento. M-CSF, RANKL e OPG vengono orchestrati dagli osteoblasti in modo da ottimizzare la osteoclastogenesi.

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Organizzazione architetturale In base alle dimensioni ed alla disposizione delle fibre, si distinguono due variet di tessuto osseo:

Non lamellare (o fibroso)

Lamellare

Tessuto osseo non lamellare (o fibroso) caratterizzato dalla presenza di grosse fibre collagene (5-10 m di calibro) che si intrecciano in tutte le direzioni dello spazio (come nei tessuti connettivi densi a fasci di fibre intrecciati). Gli osteociti occupano lacune scavate negli interstizi tra le fibre collagene senza un ordine preciso. Di solito, losso fibroso viene depositato sotto forma di lamine mal definite, attorno ad un canale centrale occupato da un vaso sanguigno, detto canale di Havers. Linsieme delle lamine e dei canali denominato osteone primitivo. Il tessuto osseo fibroso il primo ad essere deposto, dopodich esso viene rapidamente riassorbito e rimpiazzato da tessuto osseo di tipo lamellare. Ne rimane soltanto a livello delle inserzioni dei tendini e dei legamenti.

Tessuto osseo lamellare Il tessuto osseo lamellare la variet pi diffusa. Lunit base di questo tessuto rappresentata dalla lamella. Si tratta di una struttura formata da sostanza intercellulare e lacune contenenti osteociti. Una lamella spessa circa 3-7 m e, al suo interno, tutte le fibre collagene sono parallele tra di loro. Esistono due tipi di lamelle:

Lamelle spesse: si tratta di lamelle in cui la componente minerale sensibilmente maggiore delle fibre collagene. Sono, quindi, pi rigide ma, allo stesso tempo, meno resistenti alla trazione e meno elastiche.

Lamelle sottili: si tratta di lamelle in cui le fibre collagene sono sensibilmente maggiori della componente minerale. Sono quindi pi resistenti alla trazione e pi elastiche.

La presenza di questi due tipi di lamelle rende il tessuto osseo ideale per sostenere lorganismo: infatti rigido (per le lamelle spesse) ma, allo stesso tempo, elastico e, quindi, resistente agli urti. Il tessuto osseo lamellare esiste in due varianti:

Compatto. Le lamelle sono associate strettamente tra di loro, senza nessuno spazio tra una lamella e laltra. Le fibre di una lamella sono orientate in maniera diversa da quelle di unaltra, pur rimanendo parallele tra di loro allinterno della lamella. In questo modo, il tessuto ha una forte resistenza alla trazione in tutte le direzioni. Le lamelle del tessuto osseo compatto si organizzano in 4 modi:

Sistemi semplici. Le lamelle sono parallele fra di loro. Sistema osteonico. Le lamelle si dispongono in maniera

concentrica attorno ad un canale centrale, chiamato canale di Havers. Nel complesso, il canale di Havers con le lamelle ad esso concentriche prendono il nome di osteone. I canali di Havers di osteoni diversi sono uniti tra di loro attraverso canali che decorrono trasversalmente da un osteone allaltro. Questi canali si chiamano canali di Volkmann.

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Attraverso i canali di Havers e Volkmann, i rami dellarteria nutritizia e della vena emissaria possono raggiungere le parti pi interne dellosso.

Sistema interstiziale (o breccia). formato da lamelle disposte in maniera irregolare tra di loro. Si chiama interstiziale perch va a riempire gli spazi vuoti tra un osteone e laltro. Il sistema interstiziale il frutto del rimaneggiamento degli osteoni.

Sistemi circonferenziali. Le lamelle si dispongono a formare una circonferenza che avvolge i sistemi osteonici e interstiziali. Si distinguono due sistemi circonferenziali: uno esterno (a ridosso del periostio) ed uno interno (a ridosso dellendostio).

Spugnoso. Le lamelle si incrociano in maniera irregolare tra di loro, delimitando delle cavit, dette cavit midollari in cui presente il midollo osseo. Lunit strutturale dellosso spugnoso la trabecola (o spicola), una struttura formata da pi lamelle con decorso comune.

Periostio ed endostio Si tratta di due strutture formate da un tessuto diverso da quello osseo che avvolgono esternamente (periostio) e internamente (endostio) le ossa. In particolare:

Il periostio formato da due strati: strato esterno, formato da connettivo denso fibroso e poche cellule. ricco di vasi

sanguigni che, attraversato lo strato profondo, si immettono nei canali di Volkmann per arrivare ai canali di Havers. Lo strato esterno contiene anche delle fibre collagene con un comportamento particolare, le fibre perforanti di Sharpey. Queste fibre assumono un decorso perpendicolare alla superficie del periostio, attraversano lo strato profondo e si inseriscono nelle lamelle del sistema circonferenziale esterno e dei sistemi interstiziali pi superficiali. In questo modo, ancorano saldamente il periostio allosso sottostante.

strato profondo, ricco di cellule di svariati tipi, tra cui soprattutto fibroblasti. Queste cellule sono normalmente quiescenti; nel caso di fratture, possono riprendere la loro attivit e differenziarsi in osteoblasti. Gli osteoblasti formano uno strato epitelioide (di Ollier) che deposita il nuovo tessuto.

Il periostio non avvolge totalmente losso; si interrompe nelle zone di inserzione di tendini e legamenti e nelle zone in cui presente la cartilagine articolare, per larticolazione tra un osso e laltro.

Lendostio organizzato in un singolo strato di cellule pavimentose che tappezzano tutte le cavit dellosso. Si tratta di osteoblasti quiescenti (nelladulto) che possono riattivarsi al bisogno.

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Classificazione delle ossa Le ossa del corpo hanno forme diverse e, in base alla loro forma, cambiano anche la quantit e la distribuzione di tessuto osseo compatto e spugnoso. In particolare:

Ossa lunghe. Sono sviluppate maggiormente in lunghezza che in larghezza. Sono formate da una parte centrale, la diafisi, e due parti disposte ai poli, chiamate epifisi. La diafisi un cilindro cavo, con al centro la cavit midollare. La parete formata principalmente da tessuto osseo compatto, tranne nella zona a diretto contatto con la cavit midollare (in cui troviamo tessuto osseo spugnoso). Le epifisi sono formate perlopi da tessuto osseo spugnoso, avvolto da un sottile strato di osso compatto. Sono ossa lunghe il femore (osso della coscia), lomero (osso del braccio), ecc.

Ossa corte. Hanno una forma pressoch cuboidale ed una struttura simile a quella delle epifisi delle ossa lunghe (molto osso spugnoso centrale e sottile strato compatto esterno). Sono ossa corte le ossa del polso.

Ossa piatte. Hanno una forma laminare leggermente incurvata. Sono formate da due strati di osso compatto (uno esterno ed uno interno) che racchiudono uno strato di osso spugnoso. I due strati di osso compatto si chiamano tavolati, mentre lo strato di osso spugnoso prende il nome di diploe. Sono ossa piatte la scapola e le coste.

Ossa irregolari. Hanno una forma complessa. Anche la distribuzione dellosso compatto e spugnoso non ben definita, ma, in linea generale, losso compatto tende sempre a disporsi esternamente e lo spugnoso internamente. Sono ossa irregolari le vertebre della colonna vertebrale.

Ossa sesamoidi. Hanno una forma appiattita e tondeggiante e si sviluppano allinterno dei tendini dei muscoli. Hanno sempre una parte compatta esterna e una spugnosa interna. Sono ossa sesamoidi la rotula e alcune ossa minori del piede.

Ossa suturali. Sono ossa comprese tra le suture1 delle ossa del cranio. Hanno una struttura paragonabile a quella di un osso piatto.

1 Le ossa del cranio sono perlopi ossa piatte e sono unite tra di loro da articolazioni dette suture. Si tratta di articolazioni a

incastro tra i margini dentellati di un osso e quelli di un altro.