Tessuto osseo

TESSUTO OSSEO

Il tessuto osseo è il principale tessuto connettivo di sostegno del nostro organismo; esso infatti forma la quasi totalità dello scheletro, i cui componenti sono classificati, in rela-zione alla forma, come ossa lunghe (ad esempio l’omero e la tibia), corte (ad esempio le ossa del carpo e del tarso), piatte (ad esempio le ossa della volta cranica) ed irrego-lari (ad esempio le vertebre).

Come i connettivi propriamente detti, e a differenza della cartilagine, il tessuto os-seo è vascolarizzato. Inoltre ogni pezzo scheletrico è ricoperto esternamente (tranne che sulle superfici ricoperte da cartilagine articolare) dal periostio, un connettivo denso a fasci intrecciati, riccamente vascolarizzato, il cui strato esterno è più fibroso, mentre quello più interno contiene cellule con potenzialità osteogenica in grado di dif-ferenziarsi in osteoblasti; la superficie interna delle ossa che presentano una cavità è ri-vestita da un altro strato cellulare con potenzialità osteogenica, l’endostio.

Nel tessuto osseo, come in tutti i connettivi, le cellule si trovano all’interno di una matrice extracellulare; a differenza degli altri connettivi, però, tale matrice, oltre alla componente organica, contiene una componente inorganica, che costituisce il 70% del peso secco dell’osso.

6.5 CELLULE DEL TESSUTO OSSEO

La componente cellulare è costituita da osteoblasti, osteociti, cellule di rivestimento ed osteoclasti. Mentre i primi tre tipi cellulari derivano da cellule mesenchimali con po-tenzialità osteogenica (cellule osteoprogenitrici), gli osteoclasti si possono considerare cellule immigrate nel tessuto osseo, in quanto, come i macrofagi del connettivo pro-priamente detto, derivano dai monociti.

Gli osteoblasti sono cellule voluminose e tondeggianti, con nucleo grande ed eu-cromatico e nucleolo evidente; il citoplasma è basofilo e contiene granuli PAS-positivi; il microscopio elettronico conferma l’abbondanza di reticolo endoplasmatico rugoso ed evidenzia un grande apparato di Golgi e una intensa esocitosi. Inoltre gli osteoblasti sono dotati di attività mitotica. Gli osteoblasti sintetizzano e secernono i componenti della matrice organica e controllano i processi di deposizione di quella inorganica (mi-neralizzazione); vengono progressivamente inglobati dalla matrice stessa, trasforma-dosi in osteociti.

Gli osteociti sono cellule di forma ellissoidale appiattita, con nucleo eterocromatico e nucleolo piccolo; il microscopio elettronico rivela un reticolo endoplasmatico rugoso ed un apparato di Golgi ridotti e l’assenza di esocitosi; viene così confermato il loro ca-rattere di cellule con limitata attività biosintetica. Inoltre essi non vanno incontro a mi-tosi. Ogni osteocita presenta numerosi prolungamenti citoplasmatici, che decorrono all’interno di canalicoli e che comunicano con i prolungamenti degli osteociti vicini tramite giunzioni comunicanti. Durante il processo di riassorbimento dell’osso gli osteociti riassumono la forma e la funzione degli osteoblasti (Fig. 6.8).

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TESSUTO OSSEO

Il tessuto osseo è il principale tessuto connettivo di sostegno del nostro organismo; esso infatti forma la quasi totalità dello scheletro, i cui componenti sono classificati, in relazione alla forma, come ossa lunghe(ad esempio l’omero e la tibia), corte(ad esempio le ossa del carpo e del tarso), piatte (ad esempio le ossa della volta cranica) ed irregolari (ad esempio le vertebre).

Come i connettivi propriamente detti, e a differenza della cartilagine, il tessuto osseo è vascolarizzato. Inoltre ogni pezzo scheletrico è ricoperto esternamente (tranne che sulle superfici ricoperte da cartilagine articolare) dal periostio, un connettivo denso a fasci intrecciati, riccamente vascolarizzato, il cui strato esterno è più fibroso, mentre quello più interno contiene cellule con potenzialità osteogenica in grado di differenziarsi in osteoblasti; la superficie interna delle ossa che presentano una cavità è rivestita da un altro strato cellulare con potenzialità osteogenica, l’endostio.

Nel tessuto osseo, come in tutti i connettivi, le cellule si trovano all’interno di una matrice extracellulare; a differenza degli altri connettivi, però, tale matrice, oltre alla componente organica, contiene una componente inorganica, che costituisce il 70% del peso secco dell’osso.

6.5 CELLULE DEL TESSUTO OSSEO

La componente cellulare è costituita da osteoblasti, osteociti, cellule di rivestimento ed osteoclasti. Mentre i primi tre tipi cellulari derivano da cellule mesenchimali con potenzialità osteogenica ('cellule osteoprogenitrici'), gli osteoclasti si possono considerare cellule immigrate nel tessuto osseo, in quanto, come i macrofagi del connettivo proprio detto, derivano dai monociti.

Gli osteoblasti sono cellule voluminose e rotondeggianti, con nucleo grande ed eu-cromatico e nucleolo evidente; il citoplasma è basofilo e contiene granuli PAS-positivi; il microscopio elettronico conferma l’abbondanza di reticolo endoplasmatico rugoso ed evidenzia un grande apparato di Golgi e una intensa esocitosi. Inoltre gli osteoblasti sono dotati di attività mitotica. Gli osteoblasti sintetizzano e secernono i componenti della matrice organica e controllano i processi di deposizione di quella inorganica (mineralizzazione); vengono progressivamente inglobati dalla matrice stessa, trasformandosi in osteociti.

Gli osteociti sono cellule di forma ellissoidale appiattita, con nucleo eterocromatico e nucleolo piccolo; il microscopio elettronico rivela un reticolo endoplasmatico rugoso ed un apparato di Golgi ridotti e l’assenza di esocitosi; viene così confermato il loro carattere di cellule con limitata attività biosintetica. Inoltre essi non vengono incontro a mitosi. Ogni osteocita presenta numerosi prolungamenti citoplasmatici, che decorrono all’interno di canalicoli e che comunicano con i prolungamenti degli osteociti vicini tramite giunzioni comunicanti. Durante il processo di riassorbimento dell’osso gli osteociti riassumono la forma e la funzione degli osteoblasti (Fig. 6.8).

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Le cellule di rivestimento sono cellule fusiformi, situate sulla superficie del tessuto osseo, al confine con il periostio e l’endostio; si pensa che derivino dagli osteoblasti e medino scambi nutritivi.

Gli osteoclasti sono cellule di grandi dimensioni (diametro fino a 100 _μm), che pre^{multinucleati}-sentano fino a 50 nuclei; come i macrofagi, che derivano dalla stessa cellula progeni-trice, contengono moltissimi lisosomi e, come dice il loro nome, hanno la funzione di degradare la matrice ossea. Si trovano pertanto sulle superfici ossee in cui sono in corso fenomeni di riassorbimento, durante i quali si formano cavità di erosione note come la--cune di Howship

La forma degli osteoclasti varia in relazione alla loro attività: quando sono inattivi assomigliano ai macrofagi liberi del connettivo propriamente detto, non sono polarizzati e presentano lamellipodi; quando vengono attivati riattrano i lamellipodi ed aderiscono alla matrice ossea, assumendo una forma polarizzata, con i nuclei, il RER ed i mitocondri concentrati nella parte più lontana dalla matrice ossea (zona basolaterale) ed i lisosomi riuniti nella parte ad essa adiacente (zona apicale); su tale versante apicale si differenzia una regione periferica, di forma anulare, dotata di prolungamenti molto sottili, detti podociti, che aderiscono strettamente alla matrice os-sea da riassorbire, circoscrivendo e sigillando un microambiente extracellulare. In tale spazio vengono riversati sia ioni idrogeno, prodotti dall’enzima anidrasi carbonica, che acidificano l’ambiente stesso, che enzimi digestivi (Catepsinellisosomiali e metallo-pro--teasi di matrice HMP matrix metalloproteinase) e si verificano sia l’eliminazione dei cristalli di idrossiapatite che la degradazione della componente organica; i prodotti di tale degra—dazione vengono infine internalizzati ed ulteriormente degradati nei lisosomi (Fig. 6.9).

6.6 MATRICE DEL TESSUTO OSSEO

• COMPONENTE ORGANICA. La componente organica è formata da una parte amorfa ed una fibrosa.
  • La parte amorfa contiene glicosaminoglicani simili a quelli che si trovano nel connettivo propriamente detto e nella cartilagine (condroitinsolfato, cheratansolfato, acido ialuronico) e diverse glicoproteine, di cui alcune (osteonectina, osteocalcina e Sialoproteina BSP) esclusive del tessuto osseo. L'osteonectina in particolare, essendo dotata di elevata affinità per il calcio, fa aumentare la concentrazione di tale ione nelle sue adiacenze; in tal modo viene favorita la precipitazione di cristalli di fosfato di calcio, rispetto ai quali la proteina agisce come centro di nucleazione.
  • La parte fibrosa, quantitativamente più abbondante, è formata da collagene di tipo I, organizzato in fibre, che sono disposte in modo diverso nei due principali tipi di tessuto osseo (non lamellare e lamellare).

    Mutazioni a carico del collagene di tipo I sono responsabili della patologia denominata osteogenesi imperfetta, in cui le ossa sono estremamente deboli e si fratturano facilmente.

• COMPONENTE INORGANICA. La componente inorganica è costituita prevalentemente da fosfato di calcio (cristallizzato come idrossiapatite) ed in minore quantità da carbonato di calcio, fluoruro di calcio e fosfato di magnesio, oltre a tracce di altri elementi. Tale componente inorganica è responsabile della durezza della matrice ossea e dell'assoluta mancanza di motilità delle cellule ossee mature (osteociti), che rimangono intrappolate all'interno di cavità della matrice, dette lacune. La mineralizzazione della matrice, inoltre, impedisce la diffusione di gas e metaboliti, per cui gli osteociti possono rimanere in vita e comunicare tra loro e con il resto dell'organismo solo tramite la presenza di sottili canalicoli, che ospitano i loro sottili prolungamenti citoplasmatici.

La presenza della componente inorganica fa sì che non si possano allestire sezioni di tessuto osseo utilizzando le procedure istologiche di routine; pertanto, per poter essere osservato al microscopio, l'osso viene sottoposto a una delle seguenti procedure:

• decalcificazione, cioè eliminazione dei sali minerali con acidi diluiti o con agenti chelanti, seguita da sezionamento con microtomo, colorazione e montaggio su vetrino;
• erosione o usura, cioè sezionamento tramite seghe diamantate, successivo assottigliamento mediante carta vetrata e montaggio diretto su vetrino, utilizzando un balsamo molto denso che, non penetrando all'interno delle lacune, le farà apparire nere perché piene d'aria.

Nel primo tipo di preparati è possibile osservare la posizione e la morfologia sia delle cellule che dei vasi del tessuto osseo, nonché la morfologia del periostio e dell'endostio; inoltre si osserva come la matrice ossea, particolarmente ricca di fibre collageno (proteina basica), più che di proteoglicani (acidi), assuma preferenzialmente il colorante acido (a differenza con quanto si verifica nella cartilagine ialina, dove predominano i proteoglicani) (Fig. 6.10).

Figura 6.10 Tessuto osseo compatto decalcificato. Colorazione ematossilina-eosina, ingrandimento originale 20X. Gli osteociti sono situati in lacune; all'interno del canale centrale dell'osteone sono presenti un vaso sanguigno ed osteoblasti.

Nel secondo tipo di preparati, dove né le cellule né le matrice organica vengono preservate, si osservano agevolmente la forma e la disposizione dei canali vascolari e delle lacune ossee ed inoltre si individua la presenza dei canalicoli. Nei preparati di osso lamellare allestiti con questa metodica, infine, tramite l’osservazione al microscopio polarizzatore è stato possibile dimostrare come l’orientamento delle fibre collagene differisca tra una lamella e quella ad essa adiacente.

6.7 TESSUTO OSSEO NON LAMELLARE

Nel tessuto osseo non lamellare, detto anche primario, la matrice si presenta come una massa unica, all’interno della quale sono scavate le lacune che ospitano gli osteociti, e le fibre collagene possono essere disposte a fasci intrecciati oppure a fasci paralleli.

Il tessuto osseo a fasci intrecciati è il costituente definitivo di molte ossa corte dei Vertebrati inferiori (Anfibi e Rettili). Nei Mammiferi è presente, sempre in ossa corte, soltanto alla nascita e viene gradualmente sostituito da osso lamellare; negli animali adulti permane soltanto nelle suture e nelle inserzioni di tendini e legamenti.

Il tessuto osseo a fasci paralleli è il costituente definitivo delle ossa lunghe dei Vertebrati inferiori (Anfibi e Rettili). Nei Mammiferi è presente solo temporaneamente nella prima formazione delle ossa lunghe.

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ralizzata e rifrangente, detta linea cementante. Nello spessore di ogni lamella le lacune ossee, che ospitano gli osteociti, presentano una forma ellissoidale appiattita e sono orientate con l’asse maggiore parallelo alla direzione delle fibre collagene. Da ogni lacuna ossea si dipartono dei sottilissimi canalicoli, la maggior parte dei quali comunicano con quelli provenienti da una lacuna adiacente oppure con il canale centrale dell’osteone; i canalicoli, oltre ad una scarsissima quantità di fluidi circolanti, ospitano i sottili prolungamenti degli osteociti. Poiché i prolungamenti di osteociti adiacenti presentano, nel punto di contatto, giunzioni comunicanti, tra i vasi sanguigni situati nel canale di Havers e gli osteociti dell’intero osteone si realizza un sistema intercomunicante che garantisce gli scambi metabolici (i prolungamenti osteocitari ospitati nei canalicoli che comunicano con il canale assumono i nutrienti e li passano agli osteociti più lontani tramite la rete canalicolare; in direzione opposta si muovono i cataboliti). I canali di Havers sono collegati tra loro tramite altri canali vascolari, ad andamento trasversale, denominati canali di Volkmann.

Le lamelle interstiziali sono lamelle con orientamento variabile che riempiono lo spazio tra gli osteoni; le lamelle circonferenziali esterne ed interne sono parallele tra loro e disposte tangenzialmente rispetto al periostio e all’endostio (Fig. 6.15).

Tutte queste lamelle sono da considerare residui, più o meno rimaneggiati, dell’osteone primordiale, una formazione transitoria che nella fase più precoce dell’osteogenesi embrionale occupa l’intera regione diafisaria dell’osso lungo, avendo come lume il canale midollare. Durante lo sviluppo infatti nello spessore di tale osteone primordiale si formano gli osteoni secondari, molto più piccoli, che si organizzano intorno ai canali di Havers, mentre le lamelle più esterne e più interne diventano le lamelle circonferenziali rispettivamente esterne ed interne e parti di quelle originariamente intermedie rimangono a riempire gli interstizi tra gli osteoni (lamelle interstiziali).

Le lamelle circonferenziali esterne sono attraversate da fasci di fibre collagene provenienti dal periostio (fibre perforanti di o Sharpey), che servono ad ancorare più strettamente il periostio stesso alla matrice ossea.

Lamelle circonferenziali esterne

Direzione delle fibre di collagene

Lamelle interstiziali

Lamelle circonferenziali interne

Fibre di Sharpey

Lacune e canalicoli

Strato fibroso

Strato osteogenico

Periostio

Vasi sanguigni

Trabecole ossee

Endostio

Canale di Havers

Canale di Volkmann

Figura 6.15 Schema che illustra la microanatomia della regione diafisaria di un osso lungo. È presente una notevole quantità di tessuto osseo compatto, con gli osteoni disposti parallelamente tra loro (e parallelamente all’asse principale dell’osso), le lamelle interstiziali, le lamelle circonferenziali esterne ed interne, ed una piccola quantità di tessuto osseo spugnoso, con trabecole e cavità contenenti midollo osseo e comunicanti con la cavità centrale della diafisi.

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