Corso di Anatomia

Il tessuto osseo

Funzioni dello scheletro

• Sostegno (del corpo, dei denti e dei muscoli)
• Movimento
• Protezione (di organi e tessuti)
• Produzione di sangue (da parte del midollo osseo principalmente)
• Equilibrio elettrolitico (lo scheletro accumula calcio e fosfato e li rilascia quando servono)
• Disintossicazione (il tessuto osseo assorbe i metalli pesanti e gli elementi esterni del sangue per mitigare i loro effetti sugli altri tessuti)

Ossa e tessuto osseo

Osteologia: studio dell’osso e del tessuto osseo. L'osso è un tessuto connettivo la cui matrice si è indurita per la deposizione di fosfato di calcio ed altri minerali, tramite il processo di mineralizzazione o calcificazione. È formato anche da sangue, midollo osseo, cartilagine, tessuto adiposo, tessuto nervoso e tessuto connettivo fibroso. È formato da sali minerali (calcio, potassio, collagene). Gli elementi di matrice si dispongono differentemente a seconda se siamo all'esterno (osso compatto) o in profondità (osso trabecolare). L’osso subisce sollecitazioni meccaniche continue; se avesse un osso formato solo da osso compatto, sarebbe molto duro ma fragile. Per alleggerirlo, viene conferita all'osso elasticità tramite le trabecole. Esse si dispongono in base ai punti di sollecitazione dell’osso, cercando di contrastare le sollecitazioni esterne. Il tessuto osseo fornisce calcio all’osso quando serve.

Forma delle ossa

• Ossa lunghe: usate come leve rigide sui muscoli scheletrici per produrre movimenti del corpo (es. omero, radio, ulna, metacarpi, falangi, femore, tibia e fibula, metatarsi e falangi)
• Ossa brevi: hanno un movimento limitato e scivolano l'una sull'altra (es. ossa del carpo e tarso e soprattutto le falangi)
• Ossa piatte: proteggono gli organi più delicati e permettono l'attacco dei muscoli (es. ossa del cranio, coste, sterno, scapola e ossa dell'anca)
• Ossa irregolari: hanno strutture proprie legate alla loro funzionalità (es. vertebre, osso sfenoide ed etmoide)

Caratteristiche delle ossa

Hanno un guscio esterno di tessuto osseo denso bianco detto osso compatto che racchiude osso spugnoso. Il corpo è detto diafisi (osso compatto che racchiude la cavità midollare) e le estremità epifisi (contiene osso spugnoso. Vi è un'epifisi prossimale e una distale). Nei bambini c'è anche la piastra epifisaria di cartilagine ialina che separa gli spazi midollari di epifisi e diafisi e che cresce in lunghezza, perciò scompare negli adulti. L'osso è coperto dal periostio (strato fibroso di collagene, resistente), che permette l'attacco dei muscoli. I vasi sanguigni penetrano nell'osso mediante i forami nutritizi. All'interno troviamo l'endostio, un sottile strato di tessuto connettivo. Le estremità delle ossa hanno la cartilagine articolare che facilita il movimento dell'articolazione.

Istologia dell'osso

L'osso è formato da cellule, fibre e sostanza fondamentale. Il tessuto osseo compatto è caratterizzato dall'osteone, formato da elementi concentrici che portano ad un canale centrale dove sono presenti elementi vascolari. L'osso trabecolare (spugnoso) è caratterizzato da trabecole tra le quali vi sono spazi vuoti che alleggeriscono la struttura. Vi è un continuo rimodellamento osseo che permette di rendere disponibile il calcio necessario. Le cellule presenti nell'osso sono:

• Cellule osteogeniche: cellule staminali che si trovano nell'endostio, nello strato interno del periostio e nei canali centrali. Danno origine agli osteoblasti.
• Osteoblasti: producono elementi che arricchiscono la matrice ossea mineralizzata, contribuendo a rinforzare e ricostruire l'osso.
• Osteociti: sono gli osteoblasti intrappolati nella matrice che hanno depositato; risiedono in cavità dette lacune. Gli osteociti vicini comunicano e scambiano materiale tramite le gap junction. Alcuni riassorbono la matrice ossea mentre altri la depositano.
• Osteoclasti: rendono disponibile gli elementi minerali a partire dalla membrana. Esse distruggono l'osso e si trovano sulla superficie ossea.

Osso compatto: presenta lamelle concentriche, cioè strati di matrice posti attorno ad un canale centrale (haversiano), che insieme alle lamelle forma un osteone. I canali centrali sono uniti da passaggi detti canali perforanti. Questi canali contengono vasi sanguigni e nervi, che trasportano sangue ai vari osteociti tramite le gap junction. Tra gli osteoni sono presenti delle lamelle interstiziali cioè i resti dei vecchi osteoni che sono degenerati con la crescita e il rimodellamento dell'osso.

Osso spugnoso: costituito da frammenti detti spicole e trabecole. È ricoperto da spazi riempiti da midollo osseo. La matrice è formata da lamelle ma da pochi osteoni. Non ci sono canali centrali perché gli osteociti sono vicini al midollo. Permette di dare più forza con poco peso.

Midollo osseo

È il tessuto molle che occupa la cavità midollare (ossa lunghe), gli spazi tra le trabecole dell'osso spugnoso e i canali centrali ampi. In un bambino, la cavità midollare è riempita da midollo rosso (emopoietico perché forma sangue, ricco di globuli rossi); negli adulti è sostituito dal midollo giallo (ricco di grasso. Non produce più sangue).

Sviluppo dell'osso

Ossificazione intramembranosa: produce le ossa piatte del cranio e la maggior parte della clavicola.

1. Parte del tessuto connettivo embrionale (mesenchima) si condensa in uno strato di tessuto molle con una gran quantità di capillari sanguigni. Le cellule mesenchimali si ingrandiscono e si differenziano in cellule osteogeniche e le regioni di mesenchima diventano una rete di fogli molli detti trabecole.
2. Le cellule osteogeniche si raccolgono sulle trabecole e si differenziano in osteoblasti. Essi depositano una matrice organica detta tessuto osteoide. Con la crescita delle trabecole, il fosfato di calcio si deposita nella matrice. Alcuni osteoblasti vengono intrappolati nella matrice e si trasformano in osteociti. Il mesenchima vicino alla superficie della trabecola rimane non calcificato e diventa più denso e fibroso, formando il periostio.
3. Gli osteoblasti continuano a depositare minerali producendo trabecole ossee a nido d'ape. Alcune rimangono come tessuto osseo permanente, mentre gli osteoclasti rimodellano le altre per formare una cavità midollare al centro dell'osso.
4. Le trabecole sulla superficie si calcificano fino a che gli spazi tra di esse si riempiono, trasformando l'osso spugnoso in compatto.

Ossificazione endocondrale: un osso si sviluppa da un modello preesistente formato da cartilagine ialina. Inizia intorno alla sesta settimana di sviluppo fetale e continua fino a 20 anni.

1. Il mesenchima si forma in un corpo di cartilagine ialina coperto da pericondrio fibroso.
2. Il pericondrio ferma la produzione di condrociti e inizia quella di osteoblasti. Questi depositano un sottile colletto di osso al centro del modello di cartilagine, circondandolo. Il precedente pericondrio diventa periostio. I condrociti si allargano nel centro di ossificazione primario. Le pareti di matrice tra le lacune si calcificano bloccando i nutrienti verso i condrociti. Le cellule muoiono e le loro lacune si fondono in un'unica cavità al centro del modello.
3. I vasi sanguigni penetrano nel colletto e invadono il centro di ossificazione primaria che, riempiendosi di sangue e cellule staminali, diventa cavità midollare primaria. Queste cellule staminali danno origine a osteoblasti e osteoclasti. Quando il colletto osseo sotto il periostio si inspessisce e si allunga, un'onda di cartilagine morta prosegue verso le estremità delle ossa. La zona di transizione tra cartilagine e osso ad ogni estremità della cavità midollare primaria è detta metafisi. I condrociti si ingrandiscono e anche la morte arriva anche alle epifisi creando un centro di ossificazione secondario.
4. Il centro di ossificazione secondario diventa cavo dando origine ad una cavità midollare secondaria nell'epifisi.
5. Nell'infanzia le epifisi si riempiono di tessuto spugnoso. La cartilagine sarà poi limitata a quella articolare (copre le superfici articolari) e alla piastra epifisaria (parete di cartilagine che separa le cavità midollari primaria e secondaria a una o a entrambe le estremità dell'osso).
6. Entro la fine dell'adolescenza, tutta la cartilagine che rimane nella piastra epifisaria è consumata e si chiude la giunzione tra epifisi e diafisi. Le cavità midollari primaria e secondaria si uniscono e l'osso non può più allungarsi.

Crescita ossea

Allungamento osseo

• La piastra epifisaria è formata da una fascia di cartilagine ialina nel mezzo e da una metafisi per lato. A livello della metafisi, la cartilagine si ispessisce per divisione e ingrandimento cellulare e poi è sostituita dall'osso. Le zone della metafisi sono:
• Zona di riserva cartilaginea (costituita da cartilagine ialina)
• Zona di proliferazione cellulare (i condrociti si moltiplicano e si allineano in file di piccole e piatte lacune)
• Zona di ipertrofia cellulare (cessano le mitosi; i condrociti si ingrandiscono mentre le pareti delle lacune si assottigliano)
• Zona di calcificazione (temporanea calcificazione della matrice cartilaginea tra le colonne di lacune)
• Zona di deposizione dell'osso (la rottura delle pareti delle lacune lascia aperti i canali; si ha la morte dei condrociti; l'osso si deposita tramite gli osteoblasti formando trabecole di osso spugnoso. Intorno alla cavità midollare l'osso spugnoso si converte in osso compatto. Con la deposizione di matrice da parte degli osteoblasti, si formano vari strati che fanno restringere il canale. Questi strati diventano lamelle concentriche di un osteone e alla fine rimane solo il canale centrale del nuovo osteone. Gli osteoblasti diventano osteociti. Questo processo di crescita è detta crescita interstiziale. La regione giunzionale tra cavità midollare primaria e secondaria è detta linea epifisaria. Una volta che le epifisi degli arti inferiori si sono chiuse una persona non può diventare più alta).

Ampliamento e inspessimento osseo

• La crescita apposizionale consiste nella crescita delle ossa in diametro e spessore. Gli osteoblasti dello strato più interno del periostio depositano tessuto osteoide sulla superficie ossea, lo calcificano e intrappolano gli osteociti. Quando un osso aumenta in diametro, anche la cavità midollare si amplia; questo viene realizzato dagli osteoclasti dell'endostio dissolvendo il tessuto sulla superficie ossea più interna.

Rimodellamento osseo

La legge dell'osso di Wolff afferma che l'architettura di un osso è determinata da stress meccanici subiti. Il rimodellamento osseo avviene grazie a osteoblasti e osteoclasti. Se l'osso è molto usato, gli osteoclasti rimuovono la matrice liberando la massa inutile, altrimenti essi depositano nuovo tessuto osseo inspessendolo. Ci deve essere un equilibrio tra deposizione e riassorbimento, cioè tra osteoblasti e osteoclasti; se questo viene a mancare, possono formarsi deformazioni ossee e malattie.

Fattori nutrizionali e ormonali

Oltre ad una dieta equilibrata, anche la struttura ormonale gioca un ruolo importante sulla struttura ossea. Il fatto di essere costretti a stare sdraiati per molto tempo ha importanti conseguenze sulla morfologia dell'osso.

• Calcio e fosfato (necessari per la sostanza fondamentale calcificata dell'osso)
• Vitamina A (permette la sintesi dei glucosaminoglicani della matrice dell'osso)
• Vitamina C (favorisce il legame delle molecole di collagene dell'osso e negli altri tessuti connettivi)
• Vitamina D (necessaria per l'assorbimento da parte dell'intestino tenue e riduce la perdita urinaria di calcio e fosfato)
• Calcitonina (secreto dalla tiroide, stimola l'attività degli osteoblasti)
• Ormone della crescita (favorisce l'assorbimento intestinale del calcio, la proliferazione di cartilagine e l'allungamento delle ossa)
• Gli steroidi sessuali (estrogeno e progesterone; stimolano gli osteoblasti e favoriscono la crescita delle ossa lunghe)
• Ormone paratiroideo (prodotto dalle ghiandole paratiroidi come risposta alla caduta del livello di calcio nel sangue. Favorisce il riassorbimento osseo)

Un altro fattore importante è l'età. Dopo i 40 anni, gli osteoblasti diventano meno attivi degli osteoclasti; questo porta all'osteopenia (perdita di osso). Quando la perdita è tanto grave da compromettere la salute si ha osteoporosi. Le ossa diventano più fragili perché gli osteoblasti sintetizzano meno proteine.

Malattie dell'osso

Fratture

• Da sforzo (dovute ad un trauma anormale)
• Patologica (rottura di un osso indebolita da un'altra malattia)
• Aperta (l'osso spezzato lede i tessuti molli circostanti)
• Comminuta (non è completamente rotta ma ci sono frammenti ossei)
• A legno verde (la frattura prosegue lungo l'osso e non solo nel punto particolare)
• Riduzione chiusa (i frammenti ossei vengono riportati alla loro posizione senza intervento chirurgico)
• Riduzione aperta (intervento all'osso con utilizzo di viti, perni, ecc.)

Osteoporosi: la densità ossea diminuisce tanto che le ossa diventano fragili e soggette a fratture. Comporta la perdita di matrice organica e minerali, specialmente dall'osso spugnoso. L'osso che rimane non riesce a sostenere tutto il peso corporeo. Per questo le persone diminuiscono di altezza e quelle che possiedono l'osteoporosi presentano la cifosi. Le persone più esposte a osteoporosi sono le donne bianche dopo la menopausa, perché il livello di estrogeni diminuisce. Altri fattori di rischio sono le deficienze dietetiche di calcio, l'esercizio fisico inadeguato, il fumo. Il rischio è invece ridotto dagli esercizi di sollevamento pesi e da una introduzione di calcio e proteine precocemente durante la vita.

Lo scheletro

Lo scheletro viene diviso in due porzioni: uno assiale e uno appendicolare.

Scheletro assiale

• Testa
• Ossicini acustici
• Colonna vertebrale
• Gabbia toracica

Scheletro appendicolare

• Ossa dell'arto superiore
• Cingolo scapolare
• Arto inferiore
• Cingolo pelvico

Le ossa alla nascita sono 270, ma poi alcune di esse si fondono e si arriva a 206 ossa totali. Questo numero varia da persona a persona: questo è legato sia alle ossa sesamoidi (si formano in alcuni tendini in risposta allo stress, ad esempio la rotula), sia alla presenza di un maggior numero di ossa suturali (wormiane).

Lo scheletro assiale

Testa

• È formata da 22 ossa, connesse da articolazioni immobili dette suture. Le ossa presentano fori e forami per il passaggio di nervi. Contiene varie cavità, la più grande delle quali è la cavità cranica, che racchiude l'encefalo. Altre cavità comprendono orbite, cavità nasale e orale, quelle dell'orecchio medio e interno e i seni paranasali.
• Seni paranasali: frontale, sfenoidale, etmoidale, seni mascellari. Le cavità sono rivestite da membrane mucose e ripiene d'aria; alleggeriscono la porzione anteriore del cranio e agiscono come casse di risonanza per la voce.

Cranio

• Le ossa del cranio racchiudono l'encefalo e costituiscono il cranio. Il tessuto cerebrale è separato dalle ossa tramite le meningi (la più grande è la dura madre). Il cranio è una struttura rigida con un'apertura detta foramen magnum dove il midollo si unisce al cervello. Il cranio è formato da una volta cranica (calotta) che forma il tetto e le pareti e da una base, divisa in tre fosse craniche (superiore, media e inferiore).

Veduta frontale

• Osso frontale
• Osso zigomatico
• Osso mascellare
• Osso nasale
• Mandibola

Cavità nasale: lamina perpendicolare etmoide, vomere.

Veduta laterale destra

• Osso frontale
• Osso parietale
• Osso sfenoide
• Osso occipitale
• Osso temporale
• Cavità: meato acustico esterno

Veduta mediale di una sezione sagittale

• Sono presenti cavità per alleggerire il cranio.
• Osso etmoide (davanti)
• Vomere
• Sfenoide (con strutture particolari detti seni)
• Osso ioide

Veduta postero-inferiore

• Osso parietale (a cui sono legate le meningi per proteggere l'encefalo)
• Osso occipitale (la porzione più grande)

Veduta inferiore

• Osso occipitale
• Osso temporale
• Osso sfenoide
• Vomere
• Osso mascellare
• Osso palatino (formano il palato)

Veduta superiore

• Conche (anteriori, mediane, posteriori)

Neurocranio

• Comprende tutte le cavità che vanno a formare la parte encefalica. È formato da:
• Osso frontale: ha una superficie liscia, presenta una cresta frontale al centro; il margine è frastagliato da estroflessioni che servono ad incastrarsi con le altre parti (suture). Si trovano esteriormente le cavità orbitali, con un'incisura sopraorbitaria (con un margine sopraorbitario) e una etmoidale (dove si inserisce l'osso etmoide), che ai lati presenta seni etmoido-frontali. L'area liscia dell'osso frontale sopra il tetto del naso è detta gabella.
• Osso etmoide: è un osso anteriore che si trova tra gli occhi. Al centro si trova una lamina cribrosa che è bucherellata, così da dare spazio ai recettori olfattivi (nelle emicellette etmoidali); essa possiede una sporgenza detta crista galli. Vi è poi una lamina perpendicolare verticale (porta alla formazione di due fosse nasali) e propinacee. Troviamo infine un labirinto che presenta spazi d'aria detto cellule etmoidali; esso presenta una superficie laterale detta lamina orbitale e una superficie mediale che dà origine a conche nasali o turbinati (puliscono, scaldano e umidificano l'aria prima che essa entri nei polmoni).
• Osso sfenoide: si trova posteriormente.