Tessuto osseo

Question 1

Descrivi le generalità del tessuto osseo.

Answer 1

Il tessuto osseo è un tessuto connettivo caratterizzato da una ECM mineralizzata, conferendo alla struttura
durezza e resistenza alla tensione e compressione.
Ha funzione di protezione degli organi molli (es. encefalo e midollo spinale), sostegno e movimento, controllo
della concentrazione del calcio nei liquidi del corpo e influenza l’attività di altri tessuti, come nel caso
dell’osteocalcina che stimola la produzione di testosterone da parte delle cellule del Leydig.
È composto per il 10-20% di acqua, la massa secca è costituita per il 70% da sostanza inorganica e per il 30%
da sostanza organica (90% collagene).
Per la grande presenza di collagene e bassa presenza di PG, è acidofilo. È inoltre PAS-Positivo per la presenza
di glicoproteine.
Il tessuto osseo è generalmente rivestio da periostio esternamente, e da endostio internamente.
È riccamente vascolarizzato e innervato (terminazioni nervose di tipo sensitivo, dolorifiche).
Le cellule del tessuto osseo sono: cellule osteoprogenitrici, osteoblasti, osteociti, osteoclasti.

Question 2

Come si può organizzare il tessuto osseo?

Answer 2

Il tessuto osseo presenta due tipi di organizzazione, definiti:
* Osso compatto: formato da un materiale compatto e duro, di colore avorio; costituisce le diafisi di
ossa lunghe e le pareti delle ossa corte e piatte.
* Osso spugnoso: formato da un materiale poroso, formato da sottili lamine (trabecole) che si
intrecciano a formare piccole cavità ripiene di midollo osseo; delimita il canale midollare, forma la regione centrale delle epifisi delle ossa lunghe e costituisce la parte centrale delle ossa piatte (diploe).

Question 3

Quali metodiche istologiche si usano per il tessuto osseo?

Answer 3

• metodo per usura
• metodo per decalcificazione
• sezionamento di tessuto osseo integro

Question 4

Cosa sono le cellule osteoprogenitrici?

Answer 4

Le cellule osteoprogenitrici hanno forma fusiforme e appiattita, con citoplasma acidofilo o poco basofilo.
Sono situati sulle superfici delle trabecole in via di ossificazione, nel periostio e nell’endostio (cavità interne).
Nell’endostio formano le cellule allineate, osteoblasti quiescenti che possono attivarsi.
Sono una popolazione eterogenea di elementi parzialmente indifferenziati che, all’occorrenza, possono essere
indotti a differenziare: durante il rimodellamento osseo o in caso di fratture.
Cellule mesenchimali (MSC) presenti nella componente stromale del midollo osseo costituiscono una riserva
di cellule osteoprogenitrici.

Question 5

Descrivi gli osteoblasti.

Answer 5

Gli osteoblasti hanno forma cuboidale o colonnare e un diametro superiore (20-30μm). Possiedono un
citoplasma basofilo con molti granuli PAS-Positivi (ospitano le glicoprotine della ECM) e un’intensa attività
della fosfatasi alcalina, in particolare sulla superficie cellulare; il RER e il Golgi sono ben sviluppati.
Nella parte della cellula rivolta verso la matrice in calcificazione vi sono le vescicole calcificanti, vescicole con
contenuto amorfo che funzionano come nuclei per l’inizio della mineralizzazione della ECM.
Gli osteoblasti sintetizzano tutti i componenti organici della matrice e regolano la mineralizzazione.
Sono situati in corrispondenza delle superfici in via d’espansione
delle ossa e in prossimità del periostio e dell’endostio durante la
morfogenesi dell’osso.
In queste sedi si dispongono a formare un monostrato
epitelioide con cellule connesse lateralmente da giunzioni
occludenti, mostrano quindi polarità cellulare.
La regione apicale della membrana esocita la matrice osteoide,
una matrice organica: dall’osteoblasto si diramano sottili
processi citoplasmatici che passano nella matrice e si connettono con giunzioni gap a processi di osteoblasti e osteociti adiacenti, che consente loro di comunicare
anche una volta calcificata la matrice.

Question 6

Come depositano la matrice?

Answer 6

La deposizione di matrice avviene inizialmente dal lato rivolto verso la regione di maggior condensazione del
mesenchima o su una superficie ossea preesistente, successivamente viene depositata tutto intorno in modo
che ogni cellula si allontani progressivamente dalle circostanti. Una volta arrestata la deposizione di matrice
avviene la mineralizzazione e il conseguente arresto progressivo dell’attività degli osteoblasti che si
trasformano in osteociti (inclusi nella matrice).
Uno strato di osteoblasti rimane e si dispone a ricoprire la superficie ossea neoformata costituendo una lamina
di cellule appiattite nel periostio e le cellule allineate (lining cells) nell’endostio, che si collegano con giunzioni
gap agli osteociti mediando gli scambi con i vasi sanguigni e mantenendo l’omeostasi minerale del tessuto
osseo.

Question 7

Come contribuiscono gli osteoblasti al rimodellamento osseo?

Answer 7

Gli osteoblasti contribuiscono inoltre al riassorbimento osseo in quanto regolano il differenziamento degli
osteoclasti mediante la sintesi delle citochine RANKL e CSF-1 e dell’osteoprotegerina; possiedono inoltre
recettori specifici per l’ormone paratiroideo (PTH), che attiva il riassorbimento osseo da parte degli
osteoclasti.

Question 8

Descrivi gli osteociti.

Answer 8

Gli osteociti formano il 90-95% di tutte le cellule del tessuto osseo.
Sono inoltre le cellule più durature del tessuto osseo, vivono anche decenni.
Sono osteoblasti che rimangono imprigionati nelle lacune ossee della matrice calcificata: sono posti sia alla
superficie sia all’interno di una lamella e disposte parallelamente alle fibre collagene.
Il corpo cellulare non poggia direttamente sulla matrice ma sono separati da una sottile matrice pericellulare
amorfa in cui circola liquido interstiziale che regola gli scambi tra cellule e liquido che diffonde dai capillari dei
canali haversiani.
Hanno dimensioni variabili e dipendono dal tipo di tessuto.
Il corpo cellulare è appiattito e fornito di numerosi prolungamenti citoplasmatici situati nei canalicoli ossei,
che decorrono nella matrice ossea e che, tramite giunzioni gap, permettono la creazione di un sincizio
funzionale tramite la rete canalicolare.
Si distinguono dagli osteoblasti per la forma appiattita e per la minore basofilia del citoplasma dovuta alla
riduzione dei ribosomi, alla minore estensione del RER e del complesso di Golgi. Gli osteociti agiscono sulle cellule della superficie ossea, nel microambiente midollare e influenzano organi
distanti come reni, muscoli (funzione endocrina).
Quando gli osteociti vanno incontro ad apoptosi, la matrice ossea che li circonda s’indebolisce in quanto gli
osteociti vicini secernono la citochina RANKL, la quale favorisce la formazione di osteoclasti e il riassorbimento
della matrice; in condizioni fisiologiche vi segue una deposizione di nuova matrice, quando però il numero di
osteociti apoptotici è elevato, come nel caso di un osso invecchiato, il riassorbimento è maggiore alla
neodeposizione e si può manifestare osteoporosi.
L’osteocita è provvisto di un ciglio primario, un organulo meccanorecettore, che rileva variazioni di carico
meccanico (quelle esercitate sull’osso durante l’attività fisica) tramite variazioni di flusso del liquido
interstiziale; come risposta influenza il rimodellamento osseo con produzione di molecole stimolatrici o
inibitorie che agiscono sulla linea osteoblastica e osteoclastica.
In particolare, in risposta a stimoli meccanici possono modulare la produzione disclerostina, una glicoproteina
che, se poco espressa, favorisce la formazione di nuovo osso quando il carico meccanico è alto.
La sclerostina, quando legata al suo corecettore LRP5/6 inibisce l’attivazione del segnale WNT, e quindi la
secrezione di RUNX2, indispensabile per la differenziazione e l’attività degli osteoblasti e quindi per la
formazione ossea.
Il carico meccanico riduce l’espressione di sclerostina, favorendo la formazione di nuovo osso. Se non vi è
carico meccanico, l’espressione è elevata e non vi è formazione di osso.
Il carico meccanico stimola anche la produzione di RANKL e di OPG (inibitore della formazione di osteoclasti).

Question 9

Come riescono a rilevare le variazioni di mineralizzazione gli osteociti?

Answer 9

Gli osteociti sono inoltre capaci di rilevare le variazioni della mineralizzazione dell’osso dovute al variare delle
necessità minerali dell’organismo: è in grado di modificare la matrice ossea perilacunare con un processo di
formazione o degradazione della stessa matrice.
Nel caso di formazione, gli osteociti (definiti “formativi”) acquisiscono caratteri citologici degli osteoblasti.
Nel secondo caso, gli osteociti (definiti “riassorbenti”) operano una osteolisi osteocitaria sviluppando
numerosi lisosomi. L’osteolisi osteocitaria è favorita dalla riduzione del carico meccanico, ed avviene grazie
alle metalloproteinasi (MMP).
La regolazione del metabolismo minerale può avvenire anche attraverso la secrezione di fattori che agiscono
in maniera endocrina. Ci sono tre proteine secrete dagli osteociti che hanno un ruolo nell’omeostasi del calcio
e del fosfato:
* Proteina 1 della matrice dentinale (DMP1);
* Endopeptidasi neutra che regola i fosfati (PHEX);
* Fattore di crescita dei fibroblasti 23 (FGF23), rilasciato quando l’osso percepisce una minore necessità
di calcio e fosfato; agisce sul rene stimolando la fosfaturia, che inibisce la sintesi di vitamina D3.

Question 10

Descrivi gli osteoclasti.

Answer 10

Gli osteoclasti sono cellule giganti polinucleate (decine di nuclei) del diametro di 20-100μm.
Si riscontrano facilmente sulla superficie di trabecole ossee in via di riassorbimento. Appaiono spesso accolti nelle lacune di Howship, fossette scavate sulla trabecola ossea che si formano a
seguito della loro attività erosiva.
Sono facilmente riconoscibili anche per l’intensa acidofilia citoplasmatica.
Possiedono numerosi mitocondri, complessi di Golgi e scarso RER ma con molti ribosomi liberi, numerosi
lisosomi con enzimi (es. fosfatasi acida tartato resistente).
La superficie rivolta verso l’osso in riassorbimento presenta un orletto striato costituito da prolungamenti
citoplasmatici. Tra le fessure dei prolungamenti, vi sono particelle minerali derivate dalla lisi dell’osso. Originano dalla cellula staminale emopoietica, il cui precursore appartiene alla linea monocito-macrofagica.
Il ruolo e il differenziamento degli osteoclasti è regolato dall’interazione della citochina CSF-1 e il suo
recettore, e dall’interazione RANKL-RANK, il cui segnale può essere bloccato dalla osteoprotegerina.

Question 11

Come agiscono gli osteoclasti nel riassorbimento osseo?

Answer 11

La funzione principale degli osteoclasti è il riassorbimento dell’osso.
Si basa sull’azione erosiva di ioni H+ sui sali minerali e la secrezione di enzimi idrolitici di origine lisosomiale
che degradano le componenti organiche della matrice sottostante al ruffled border.
L’evento iniziale è rappresentato dall’adesione dell’osteoclasto alla matrice tramite recettori integrinici; segue
la comparsa, alla periferia dell’osteoclasto, di un anello circolare di stretto contatto con la matrice in cui sono
stipati i podosomi che isolano il microambiente in cui l’ostoclasto inizia l’acidificazione dello spazio
extracellulare con il rilascio di ioni H+.
Il pH acido solubilizza l’idrossiapatite esponendo la componente organica della matrice all’azione degli enzimi
idrolitici, tra cui la catepsina K. I prodotti di degradazione vengono endocitati dall’osteoclasto e esocitati alla superficie opposta della cellula.

Question 12

Quali sono le componenti organiche della MEC dell’osso?

Answer 12

COLLAGENE Il collagene di tipo I rappresenta il 90-95% della componente organica della matrice: forma l’impalcatura
basilare del tessuto.
Le singole molecole di tropocollagene stabiliscono molti legami crociati, le microfibrille mostrano la
periodicità assile e la striatura, e formano fasci sottili con decorso regolare e parallelo.
Alle fibrille si trovano associati collagene di tipo V e collageni non fibrillari.
PROTEINE NON COLLAGENICHE
Vi sono proteine non collageniche, come l’albumina, che partecipano alla composizione del fluido
interstiziale; altre proteine, secrete da osteoblasti, svolgono funzioni meccaniche e metaoboliche.
PROTEOGLICANI
La matrice presenta una scarsa quantità di proteoglicani, formati da una breve sequenza peptidica alla quale
sono legati una o due catene di GAG come decorina o biglicano.
La decorina si lega a regioni del collagene e favorisce la fibrillogenesi
Entrambi sono in grado di legare fattori di crescita della famiglia del TGFbeta, induttori della proliferazione e
del differnziamento delle cellule osteoprogenitrici. Quindi svolgono un ruolo nell’omeostasi dell’osso
regolando la disponibilità e l’attività dei fattori di crescita.
GLICOPROTEINE
Molte glicoproteine presenti derivano dalla vitamina D. La glicoproteina più presente è l’osteonectina, che interagisce con diversi componenti dell’osso e promuove
la maturazione del procollagene e la formazione di fibrille.
Vi è poi la fibronectina che promuove l’adesione degli osteoblasti nelle fasi iniziali del differenziamento,
insieme alle proteine SI-BLING.
Le SI-BLING sono proteine con residui glucidici di acido sialico come:
* ostepontina (o sialoproteina ossea I): che mediano l’adesione degli osteoclasti alla matrice e inducono
la polarizzazione della loro membrana; legano il collagene formando ponti molecolari tra fibrille
adiacenti mineralizzate.
* sialoproteina ossea II: promuove l’adesione degli osteoblasti ed è coinvolta nella regolazione delle
fasi iniziali della mineralizzazione dell’osso; è capace di legare ioni calcio.
PROTEINE CONTENENTI γ-CARBOSSIGLUTAMMATO (GLA) O VITAMINA K-DIPENDENTI
Vi sono poi proteine capaci di legare il calcio in seguito alla carbossilazione di residui di acido glutammico.
L’osteocalcina e la proteina GLA della matrice si legano agli ioni Ca2+ dell’idrossiapatite influenzando il
processo di mineralizzazione inibendo la deposizione e l’accrescimento dei cristalli.
L’osteocalcina ha:
* Funzione meccanica: formano insieme alla osteopontina dei ponti molecolari tra i cristalli;
* Funzione endocrina: la sua decarbossilazione promuove la liberazione e l’ingresso in circolo;
* Capacità di attraversa la barriera ematoencefalica: influenza la sintesi di neurotrasmettitori che
favoriscono l’apprendimento e la memoria;
* Stimola le cellule del Leydig a produrre testosterone, influenzando la fertilità.

Question 13

Quali sono le componenti inorganiche della MEC dell’osso?

Answer 13

La componente inorganica raggiunge il 65-70% del peso secco dell’osso.
La densità minerale, detta massa ossea, diminuisce dopo i 40-50 anni di età per cambiamenti ormonali e
metabolici.
Un’alimentazione povera di calcio ed esercizio fisico accelera la perdita di massa ossea in età adulta (rachitismo
e osteomalacia).
La componente minerale del tessuto osseo è costituita principalmente da sali di fosfato di calcio e, in
quantità minore, di carbonati di calcio, e qualche traccia di magnesio, sodio, potassio, fluoro.
Il fosfato di calcio è presente come cristalli di idrossiapatite, disposti lungo le fibrille collagene.

Question 14

Cos’è il periostio?

Answer 14

Il periostio è una membrana connettivale che riveste le ossa.
È assente a livello delle superfici articolari e nelle zone d’inserzione di tendini e legamenti.
È formato da due strati:
* Strato fibroso: è lo strato esterno, formato da connettivo denso fibroso, e contenente pochi
fibroblasti dispersi in una ECM formata da fibre collagene, elastiche e vasi sanguigni.
Ha un ruolo strutturale, meccanico e nutritizio.
* Strato cambiale: è formato da connettivo lasso riccamente vascolarizzato e innervato, con numerose
cellule osteoprogenitrici.
Svolge ruoli nella formazione del tessuto osseo sia durante lo sviluppo che nel rimodellamento.
Questo strato varia a seconda a seconda dello stato del tessuto: durante lo sviluppo fetale, sulla
superficie interna (a contatto con l’osso) si riscontra uno strato epitelioide di osteoblasti di forma
cuboide in attiva proliferazione. Nell’adulto le cellule osteogeniche hanno forma fusata e sono
indistinguibili dai fibroblasti. Tuttavia, mantengono le loro proprietà differenziative. Le cellule
osteogeniche fanno parte delle cellule osteoprogenitrici che costituiscono una popolazione capace di
autorinnovamento limitato, destinate a differenziare in osteoblasti.
L’aggancio del periostio al tessuto osseo è favorito dalle fibre di Sharpey, fasci di fibre collagene, derivanti
dallo strato fibroso, che penetrano perpendicolarmente nelle lamelle del sistema circonferenziale esterno e
dei sistemi intersitziali esterni. Le fibre di Sharpey sono numerose nei punti di ancoraggio dei legamenti e
tendini sull’osso.
Queste fibre si distinguono da quelle collagene in quanto la loro matrice non è calcificata e quindi possono
essere colorate con i comuni coloranti istologici.
Con l’invecchiamento il periostio subisce modificazioni: il numero delle cellule osteoprogenitrici diminuisce,
le fibre collagene si inspessiscono e vi è quindi una minore capacità riparativa. Nell’osso adulto il periostio ha un ruolo strutturale (sito di attacco alle ossa per tendini, legamenti e muscoli)
e un ruolo trofico (fondamentale nella vascolarizzazione).

Question 15

Cos’è l’endostio?

Answer 15

L’endostio è una lamina cellulare che riveste le cavità midollari e tutte le cavità dell’osso.
È costituito da un singolo strato di cellule appiattite di origine connettivale, le cellule appiattite (lining cells).
Hanno funzione osteogenica e mantengono la capacità di contribuire ai processi riparativi delle ossa.

Question 16

Descrivi la struttura generale delle ossa.

Answer 16

Nelle ossa lunghe mature la diafisi è formata per la maggior parte del suo spessore da osteoni (osso compatto)
separati da sistemi interstiziali.
Al di sotto del periostio e della parete midollare si trovano sistemi circonferenziali esterni e interni. La parete
midollare è formata da tessuto spugnoso rivestito da endostio.
Le epifisi sono formate da tessuto osseo spugnoso rivestito da periostio, salvo nella regione articolare.
Le ossa corte sono formate da tessuto spugnoso rivestito da periostio.
Le ossa piatte presentano una regione centrale (diploe) di tessuto spugnoso e tavolati (pareti) formati da
tessuto osseo compatto laminare (compatto con lamelle parallele).
Lo scheletro embrionale e fetale è formato da tessuto osseo che differisce poiché le fibre di collagene sono
disposti in fasci e non in lamelle. È tessuto osseo non lamellare a fibre intrecciate o spongiosa primaria.

Question 17

Quali sono le caratteristiche dell’osso compatto?

Answer 17

Nell’osso compatto le lamelle di matrice mineralizzata si dispongono concentricamente a formare gli
osteoni: ogni cilindro è formato da 5-20 lamelle di 3-5μm e un diametro di circa 200μm.
Nelle lamelle di un cilindro le fibre collagene decorrono parallelamente e con un orientamento opposto tra
lamelle contigue (con variazione di 90°). Questo orientamento opposto tra lamelle permette una maggiore
resistenza dell’osso.
Al centro dell’osteone si trova un canale contenente vasi e nervi, il canale di Havers, che si anastomizza con
altri sottili canali trasversali, i canali di Volkmann, e insieme formano una rete continua che raggiunge
esternamente il periostio e internamente la cavità midollare.
Gli osteociti sono alloggiati nelle lacune ossee localizzate sulla superficie o nello spessore delle lamelle. Dalle
lacune si diramano ad angolo retto i canalicoli ossei verso tutte le direzioni, che si anastomizzano con quelli
delle lacune vicine, fino a raggiungere il canale di Havers.
Nei canalicoli si incontrano i prolungamenti degli osteociti e formano giunzioni gap: si crea così un sistema
cellulare organizzato e che può rispondere coordinatamente agli stimoli meccanici e ormonali; è, inoltre,
funzionale al trofismo delle cellule in quanto nello spessore delle lacune e dei canalcoli vi è una matrice non
mineralizzata che assicura la diffusione di sostanze nutritive.
Il limite di ogni osteone è definito dalla linea cementante (regione di minore rigidità del sistema haversiano),
uno strato di 1-2μm di matrice mineralizzata povera di fibre.
Nelle ossa gli osteoni non occupano tutto lo spazio ma tra loro è interposto il sistema interstiziale, gruppi di
lamelle ossee parallele, residui di osteoni parzialmente riassorbiti. Al di sotto del periostio e al di sotto dell’endostio sono presenti i sistemi circonferenziali, strati di lamelle
disposti circolarmente per tutta la circonferenza dell’osso.

Question 18

Quali sono le caratteristiche dell’osso spugnoso?

Answer 18

Nel tessuto osseo spugnoso le lamelle sono disposte parallelamente e addossate tra loro a formare le
trabecole ossee, strutture con forma e dimensioni variabili nell’ordine dei 150-200μm. Le trabecole si
distribuiscono a seconda delle linee di carico, per questo l’osso spugnoso è adatto a sopportare sollecitazioni
che arrivano da direzioni diverse.
Le trabecole delimitano un labirinto di spazi intercomunicanti occupati da midollo osseo riccamente
vascolarizzato.
Gli osteociti ricevono nutrimento per diffusione tramite la rete di canalicoli che si apre nella cavità midollare,
al di sotto dell’endostio che le riveste.

Question 19

Come funziona la vascolarizzazione delle ossa?

Answer 19

Nelle ossa lunghe la rete vascolare che irrora l’osso compatto della diafisi
proviene dall’arteria nutritizia, che attraversa l’osso senza ramificarsi per
raggiungere la cavità midollare.
Qui si biforca e i rami in parte irrorano il midollo, e quindi il tessuto spugnoso, e in
parte rientra tramite i canali di Volkmann per irrorare il tessuto osseo compatto.
La parte pià esterna dell’osso compatto è irrorata da piccole arterie periostali che
penetrano direttamente nei canali di Volkmann.
Epifisi e metafisi delle ossa lunghe sono vascolarizzate da arterie di origine
periostale che si uniscono ai rami vascolari della diafisi nel midollo.
Vi è un sistema venoso parallelo a quello arterioso per drenare il sangue refluo.
Fibre nervose, mieliniche e amieliniche, seguono il decorso dei vasi sanguigni.

Question 20

Cos’è l’osteogenesi?

Answer 20

È il processo che porta alla formazione del tessuto osseo. Origina sempre da connettivo preesistente,
attraverso due tipi di processi:
* Ossificazione intramembranosa o diretta: si forma direttamente dal tessuto connettivo privmitivo
per differenziamento di cellule mesenchimali in osteoblasti.
* Ossificazione endocondrale o indiretta: si forma prima un abbozzo dell’osso costituito da cartilagine,
che viene poi sostituito in secondo momento da tessuto osseo.
In entrambi i casi si forma prima un tessuto osseo spugnoso immaturo (spongiosa primaria).
Gli eventi fondamentali sono:
1. Sintesi della matrice ossea organica (osteoide) per azione degli osteoblasti;
2. Mineralizzazione della matrice in spongiosa primaria;
3. Rimodellamento della spongiosa tramite azione di osteoclasti e osteoblasti.

Question 21

Descrivi l’ossificazione intramembranosa.

Answer 21

L’ossificazione intramembranosa riguarda le ossa piatte della volta del cranio e gran parti delle ossa della
faccia che, per questo, sono dette ossa membranosa.
Il mesenchima da cui originano proviene dal I arco branchiale (o faringeo).
Sono anche dette ossa dermiche in quanto il mesenchima si condensa in regioni del derma riccamente
vascolarizzate per dare luogo a queste ossa.
1. Il processo ha origine nei centri di ossificazione, punti in cui il mesenchima si condensa, le cellule
proliferano e la matrice si arricchisce di fibronectina, collagene tipo I e tenascina.
2. Le cellule mesenchimali iniziano a differenziare in cellule osteoprogenitrici, da cui si generano i preosteoblasti e da questi gli osteoblasti.
3. Gli osteoblasti si dispongono in un monostrato epitelioide e iniziano a sintetizzare matrice osteoide
in determinate zone chiamate spicole.
4. La spicola cresce per apposizione di matrice, operata dagli osteoblasti, e diventa trabecola.
Le trabecole assumono disposizione tridimensionale intrecciata e ramificata per la loro vicinanza ai
capillari e tendono ad irradiarsi in modo centrifugo dal centro di ossificazione.
5. Quando il processo di ossificazione sarà terminato, lo strato epitelioide non sarà più identificabile
sulla superficie della trabecola. La matrice va incontro a mineralizzazione e il successivo
accrescimento sarà per apposizione.
6. Alcuni osteoblasti rimangono all’interno di lacune ed emettono prolungamenti citoplasmatici accolti
nei canalicoli, perdono l’attività biosintetica (sintetizzare matrice) e diventano osteociti.
Sulla superficie dell’osso rimangono 1/2 strati di osteoblasti a disposizione epitelioide. Questi strati
originano per proliferazione e differenziamento delle cellule mesenchimali.
7. Al termine dell’accrescimento le cellule osteoprogenitrici rimangono sullo strato più esterno a
costituire la componente cellulare del periostio.
L’osso membranoso è inizialmente una spongiosa primaria, un tessuto osseo spugnoso formato da trabecole
irregolari che delimitano spazi vascolari e midollari primitivi, tali spazi saranno poi occupati da tessuto
emopoietico.
Inoltre, le fibre collagene sono orientate in tutte le direzioni e non sono raccolte in lamelle, per questo si parla
di tessuto osseo non lamellare, che sarà sostituito da tessuto osseo lamellare.
Durante il successivo sviluppo fetale e postnatale, le ossa piatte si accrescono per apposiizione, a livello del
periostio, di nuovo tessuto nella parte esterna, e riassorbimento nella parte interna.

Question 22

Descrivi l’ossificazione endocondrale.

Answer 22

L’ossificazione endocondrale riguarda le ossa della base del cranio, della colonna vertebrale, del
bacino e degli arti; vengono dette ossa condrali in quanto si abbozzano come cartilagine.
Nel corso dei processi osteogenici si possono riconoscere nell’osso in via di sviluppo vari centri di
ossificazione:
* Centro di ossificazione primario o diafisario;
* Manicotto periostale;
* Regioni calcificate della cartilagine metafisaria;
* Centri secondari o epifisari.
L’inizio dell’ossificazione nell’abbozzo cartilagineo si ha quando vi è la creazione di un centro di ossificazione
primario: vi è una proliferazione dei condroblasti siti nella regione centrale della diafisi; questi si arricchiscono
di glicogeno, s’ipertrofizzano aumentando di 10 volte il loro volume e secernono una matrice ricca di
collagene X invece che di tipo II.
L’ipertrofia dei condrociti è indotta e regolata da: peptide correlato al paratormone (PTHrP), il fattore di
crescita insulinico I (IGF-1), il fattore di crescita trasformante beta (TGFβ).
Come conseguenza dell’ipertrofia le lacune s’ingrandiscono e la matrice si assottiglia: vi è, inoltre, il rilascio di
vescicole calcificanti che innescano la mineralizzazione di matrice cartilaginea residua.
Inoltre, i condrociti ipertrofici inducono:
* L’invasione vascolare del centro primario,
* Il differenziamento delle cellule del pericondrio in osteoblasti,
* La formazione del manicotto periostale
* La conversione del pericondrio in periostio.
I condrociti ipertrofici rilasciano il fattore di crescita dell’endotelio vascolare A (VECF-A), che induce la
proliferazione di cellule endoteliali e la gemmazione di nuovi vasi dal pericondrio. Giungono così anche
cellule mesenchimali, emopoietiche e segnali cellulari che inducono l’apoptosi di cellule cartilaginee, causando
la degradazione della matrice cartilaginea.I setti di matrice calcificata tra le lacune si riducono, per azione dei condroclasti, e formano ampie cavità che
vengono occupate da vasi pericondriali e dal mesenchima che lo accompagna, divendendo spazi midollari
primitivi.
Il mesenchima dà origine a cellule osteoprogenitrici, proliferanti, che nel centro di ossificazione primario si
differenziano in osteoblasti e si dispongono in uno strato epitelioide sulla superficie delle spicole cartilaginee
calcificate residue; qui depositano matrice osteoide che rapidamente calcifica.
Viene così a crearsi l’abbozzo di cavità midollare centrale della diafisi, rivestita da osso spugnoso.
L’ossificazione si espande radialmente fino a raggiungere radialmente, lateralmente il manicotto periostale
e, lungo l’asse maggiore, le cartilagini di coniugazione.
Alcune cellule dello strato profondo del pericondrio differenziano in osteoblasti che depositano tessuto osseo
attorno alla parte media della diafisi, formando il manicotto periostale.
Si forma per ossificazione membranosa e diventa sempre più esteso e spesso. Il pericondrio che circonda la
diafisi è divenuto periostio. Per tutto lo sviluppo fetale e postnatale, il periostio deposita nuovi strati di tessuto
osseo, accrescendo in diametro le ossa lunghe.

Question 23

Come continua l’ossificazione endocondrale nella lunghezza delle ossa?

Answer 23

L’ossificazione endocondrale si estende fino a raggiungere le metafisi, la zona di transizione tra diafisi e disco
epifisario.
Il disco epifisario, o cartilagine seriata, è un disco di cartilagine che permane per tutto lo sviluppo delle ossa,
che continua ad allungarsi per accrescimento interstiziale dal lato rivolto verso l’epifisi e contemporaneamente
viene sostituito da osso nel versante diafisario.
I due processi avvengono con la stessa velocità producendo un aumento in lunghezza della diafisi e
l’ampliamento della cavità midollare.
Nel disco epifisario si ripetono le tappe dell’ossificazione endocondrale.
Dall’epifisi verso la diafisi si riconoscono diverse zone che corrispondo ai successivi stadi del processo di
ossificazione:
1. La zona della cartilagine in riposo (o di riserva) è posta verso l’epifisi ed è composta da cellule
cartilaginee isolate o in piccoli gruppi isogeni, senza attività
proliferativa.
2. La zona di proliferazione presenta cellule cartilaginee in
proliferazione che si pongono in gruppi isogeni longitudinali
che favoriscono l’accrescimento in lunghezza della diafisi,
piuttosto che in larghezza. La proliferazione dei condrociti è
regolata da fattori quali: BMP e PTHrP (stimolano) e FGF18 e
IHH (inibiscono); GH, insulina pancreatica, ormoni tiroidei T3
e T4, androgeni e estrogeni.
3. La zona d’ipertrofia presenta l’arresto della proliferazione
cellulare con la progressiva ipertrofia dei condrociti; le
lacune s’ingrandiscono a spese della matrice interposta.
4. La zona di regressione presenta la calcificazione della
matrice cartilaginea, che progressivamente va incontro a
regressione lasciando allargate le lacune; in alcuni punti
scompaiono totalmente.
5. La zona d’invasione vascolare e di deposizione ossea presenta l’apoptosi dei condrociti ipertrofici e
il seguirsi degli eventi di ossificazione analoghi ai centri primari.
Terminato il periodo di accrescimento, l’attività proliferativa dei condrociti si ferma e avviene la chiusura o
saldazione delle epifisi: sostituzione completa della cartilagine di coniugazione con tessuto osseo. La zona di
confne tra epifis e diafisi resta visibile come una linea sottile chiamata linea epifisaria.

Question 24

Come si ossifica l’epifisi?

Answer 24

Dal centro verso la periferia delle epifisi avviene la stessa sequenza di eventi osteogenici della diafisi e del
disco epifisario: proliferazione di condrociti, loro ipertrofia e allargamento delle lacune che confluiscono in
ampie cavitò, calcificazione e regressione della cartilagine, invasione vascolare e di cellule osteogeniche nelle
cavità, deposizione di tessuto osseo sulla superficie delle trabecole in regressione; il pericondrio diventa
periostio e si estende a rivestire la superficie delle epifisi eccetto la regione articolare; le cavità delimitate dalle
trabecole diventano spazi midollari primitivi.
La prima differenza è che la proliferazione delle cellule cartilaginee determina la formazione di gruppi isogeni
radiali, e non longitudinali, per garantire un accrescimento in ogni direzione.
Inoltre, le trabecole ossee non vengono riassorbite ma sono conservate, salvo subire il rimodellamento che
ne incrementa il calibro e lo trasforma nell’osso spugnoso maturo.
La sostituzione della cartilagine non è completa poichè rimane uno strato periferico, in vicinanza delle
articolazioni, che diventa cartilagine articolare.
Avviene la chiusura delle epifisi.

Question 25

Come si ossificano le ossa corte?

Answer 25

L’ossificazione delle ossa corte è totalmente simile a quella delle epifisi: inizia nel centro dell’abbozzo
cartilagineo e si estende radialmente con la sostituzione in tessuto osseo. L’osso viene successivamente
rivestito da uno strato di osso compatto di origine periostale.

Question 26

Come avviene la mineralizzazione della matrice?

Answer 26

Il processo che porta alla mineralizzazione/calcificazione della matrice può essere diviso in tre periodi:
1. Formazione dei nuclei minerali, sotto il controllo delle cellule;
2. Accrescimento dei nuclei fino alla formazione di strutture cristalline orientate;
3. Coalescenza delle aree mineralizzate, in rapporto con le fibre collagene.
L’inizio del processo avviene con l’accumulo locale di sali di calcio che, raggiunta una concentrazione critica,
precipitano sottoforma di cristalli di idrossiapatite.
L’accumulo dei sali di calcio è reso possibile dalla presenza delle vescicole della matrice: contengono
fosfolipidi acidi in grado di legare ioni Ca2+, e l’enizma fosfatasi alcalina che che libera fosfato, e la proteina
annessina V che crea canali per gli ioni calcio.
Queste vescicole, nell’ambiente extracellulare, formano i primi cristalli e i primi nuclei di mineralizzazione
La formazione di cristalli provoca la rottura del globulo (vescicola), dando il via alla fase di accrescimento dei
nuclei di mineralizzazione: la crescita si associa ai filamenti assili, strutture di natura proteoglicanica o glico
proteica sulla quale si modella la deposizione di sali di calcio.
La terza fase, l’estensione della calcificazione, avviene in rapporto con le fibre collagene: i cristalli compaiono
prima sulla superficie delle fibrille e poi al loro interno, si allineano in rapporto alla periodicità assile e si
dispongono lungo tutta la sua estensione.

Question 27

Come avviene il rimodellamento osseo?

Answer 27

Il rimodellamento osseo è un processo fisiologico e dinamico, essenziale per l’omeostasi del calcio e del
fosforo; avviene nel tessuto osseo durante tutta la vita.
Si realizza tramite cicli che prevedono il riassorbimento di osso per azione degli osteoclasti e la deposizione
di nuovo tessuto da parte degli osteoblasti.
I due processi sono coordinati e bilanciati per mantenere l’integrità delle ossa: osteoclasti e osteoblasti
costituiscono un BMU, ovvero un’unità multicellulare di rimodellamento osseo. L’attivazione di una BMU
avviene o da uno stimolo meccanico o da uno stimolo ormonale che dipende da condizioni fisiologiche e livelli
di sali minerali. Può essere attivato da un danno che causa apoptosi degli osteociti, con conseguente rilascio
di fattori di crescita e citochine che attivano il processo.
Nell’osso spugnoso gli osteoclasti iniziano l’erosione sulle superfici delle trabecole rivestite da endostio
formando le lacune di Howship, all’interno delle quali i capillari portano cellule OPG (osteoprogenitrici).
Nell’osso compatto gli osteoclasti scavano un tunnel di forma conica con pareti rivestite da cellule OPG
trasportate da capillari; nelle successive generazioni i vecchi osteoni formano i sistemi interstiziali.Nella fase inversa (deposizione) gli osteoclasti vanno in apoptosi, le cellule OPG differenziano in osteoblasti e
vi è la formazione dell’osteoide e la successiva ossificazione.
Durante lo sviluppo il rimodellamento è responsabile della forma definitiva delle ossa.
Negli adulti l’intero scheletro osseo si rinnova in dieci anni, fino ai 50 anni di età, dopo i quali vi è un maggior
riassorbimento e una conseguente riduzione della massa ossea.
Nell’adulto inoltra la funzione principale del rimodellamento è quella della riparazione di microfratture
dovute ai carichi a cui sono sottoposte le ossa; sono preservate le poprietà meccaniche e le ossa vengono
adattate alle forze meccaniche a cui sono sottoposte.
Altra importante funzione è il mantenimento dell’omeostasi dei sali minerali nell’organismo in quanto l’osso
è il principale organo di accumulo e riserva di calcio e fosforo; la regolazione deriva dalle interazioni tra
paratormone, calcitonina e vitamina D.
Il primo tessuto osseo è di tipo immaturo non lamellare che viene sostituito:
* Nel tessuto osseo spugnoso, le trabecole assuomono un’organizzazione lamellare più regolare e il
tessuto connettivo interposto diventa tessuto emopoietico.
* Nel tessuto osseo compatto, le trabecole a fibre intrecciate di osso spugnono continuano ad ispessirsi
colmando gli spazi vascolari finchè tali spazi non diventano sottili canali percorsi da vasi (sistemi haversiani primitivi*). Per la formazione degli osteoni dell’osso maturo si deve prima formare una
cavità di riassorbimento per erosione dell’osso compatto immaturo da parte degli osteoclasti.
Successivamente vengono depositate sulle pareti dei canali delle lamelle concentriche,
caratteristiche dei sistemi di Havers —> le fibre collagene si dispongono parallelamente tra di loro e
in direzioni diverse in lamelle contigue. Si formano progressivamente osteoni di secondo, terzo e
quarto ordine.

Question 28

Come si riparano le fratture?

Answer 28

Nel corso di una riparazione delle fratture avviene un procedimento simile a quello dell’osteogenesi
embrionale, la principale differenza è la presenza di un processo infiammatorio.
Il processo parte con una fase infiammatoria: tra i capi ossei di frattura si forma un ematoma che ha la
funzione di impedire un eccessivo sanguinamento; il trauma genera una risposta infiammatoria. L’ematoma
viene invaso da macrofagi, globluli bianchi e fibroblasti, formando il tessuto di granulazione.
Durante la fase infiammatoria, per rimuovere il tessuto danneggiato, sono prodotte citochine, fattori di
crescita e altre molecole che stimolano lo sviluppo di capillari e la proliferazione di cellule osteoprogenitrici
dal periostio, dall’endostio e dal midollo osseo.
Le cellule differenziano in osteociti e osteoblasti che producono ECM e si forma un callo fibrocartilagineo
che tiene assieme i frammenti scheletrici.
Nel callo iniziano i processi di ossificazione intramembranosa e endocondrale che formano trabecole ossee
immature che formano il callo osseo.
Tutto l’osso neoformato è non lamellare: viene riassorbito e sostituito da osso maturo.
La fase di riassorbimento dura circa 6 settimane, nel corso delle quali l’osso si rimodella fino a riacquisire la
primitiva resistenza meccanica.