Tessuto osseo e struttura dello scheletro

Apparato scheletrico: tessuto osseo e struttura dello scheletro

Introduzione

L'apparato scheletrico comprende le diverse ossa dello scheletro, le cartilagini, i legamenti, e gli altri tipi di tessuto connettivo con funzioni di connessione e stabilizzazione. Le principali funzioni dell'apparato scheletrico sono:

• Supporto: il sistema scheletrico fornisce il supporto strutturale all’intero corpo. I segmenti scheletrici, singolarmente o a gruppi, costituiscono l’impalcatura che sostiene i tessuti molli ed i visceri;
• Deposito di minerali: i Sali di calcio dell’osso rappresentano una notevole riserva minerale che mantiene costante le concentrazioni di ioni calcio e fosfato nei fluidi corporei. Il calcio è il minerale più abbondante nel corpo umano;
• Produzione delle cellule del sangue: globuli rossi, globuli bianchi, e piastrine vengono prodotti nel midollo osseo rosso che riempie le cavità interne di numerose ossa;
• Protezione: tessuti ed organi delicati sono spesso circondati da elementi scheletrici;
• Sistema di leve: molte ossa dello scheletro funzionano come leve. Esse possono modificare l’ampiezza e la direzione delle forze generate dai muscoli scheletrici.

Struttura dell'osso

Il tessuto osseo è uno dei tessuti connettivi con funzione di sostegno. Come gli altri tessuti connettivi, il tessuto osseo contiene cellule specializzate. La matrice del tessuto osseo è solida e resistente in virtù della deposizione dei sali di calcio attorno alle fibre proteiche. Il tessuto osseo è generalmente separato dai tessuti circostanti tramite un periostio fibroso. Quando il tessuto osseo circonda un altro tessuto, le superfici ossee interne sono rivestite da un endostio cellulare.

Organizzazione istologica dell'osso maturo

Il fosfato di calcio costituisce almeno i 2/3 del peso dell’osso. Il fosfato di calcio interagisce con l’idrossido di calcio e forma cristalli di idrossiapatite. Appena formati, questi cristalli incorporano altri sali di calcio, come carbonato di calcio, e ioni come sodio, magnesio e fluoro. Questi componenti forniscono all’osso resistenza alla compressione. Il restante terzo (1/3) del peso dell’osso è dovuto alle fibre collagene ed altre proteine che conferiscono all’osso la resistenza alla trazione.

Il tessuto osseo contiene una popolazione cellulare specifica costituita da:

• Osteociti: sono le cellule dell'osso maturo. Essi controllano la concentrazione di proteine e minerali nella matrice che li circonda. Gli osteociti sono responsabili del rilascio di calcio dall'osso al sangue e della deposizione dei sali di calcio nella matrice. Gli osteociti si trovano in piccoli spazi detti lacune, compresi tra gli strati della matrice calcificata, definiti lamelle;
• Osteoblasti: sono cellule cuboidali che si dispongono a singolo strato sulle superfici esterne ed interne di un osso; esse secernono (producono) i componenti organici della matrice ossea. Essi sono responsabili della produzione di nuovo osso, in un processo definito osteogenesi. Quando un osteoblasto viene circondato dalla matrice si differenzia in un osteocita;
• Cellule osteoprogenitrici: il tessuto osseo contiene anche un piccolo numero di cellule appiattite dette cellule osteoprogenitrici; esse si trovano sullo strato più interno del periostio e nell'endostio. Tali cellule possono dividersi per produrre cellule figlie che si differenziano in osteoblasti. La capacità di produrre nuovi osteoblasti risulta molto importante dopo una frattura ossea;
• Osteoclasti: sono grosse cellule multinucleate presenti nelle sedi in cui l’osso viene riassorbito.

Osso compatto e osso spugnoso

Esistono due tipi di tessuto osseo:

• Osso compatto: è relativamente denso e solido e forma le pareti dell’osso;
• Osso spugnoso: forma una rete di lamine e trabecole. Esso forma lo strato interno dell’osso che circonda la cavità midollare, contenente midollo osseo, tessuto connettivo lasso in cui possono prevalere gli adipociti (midollo giallo) o una miscela di cellule del sangue rosse e bianche, mature ed immature, oltre alle cellule staminali (midollo rosso).

La composizione della matrice è uguale sia nell’osso compatto che nell’osso spugnoso, ma essi differiscono nella disposizione tridimensionale di osteociti, canalicoli e lamelle:

• Osso compatto: l’unità di base funzionale dell’osso compatto maturo è l’osteone, cilindrico dentro il quale gli osteociti si dispongono in strati concentrici attorno ad un canale centrale, il quale contiene uno o più vasi sanguigni che vascolarizzano l’osteone. Solitamente, i canali centrali sono paralleli alla superficie dell’osso. Altri canali, conosciuti come canali perforanti, si estendono con andamento perpendicolare alla superficie. Vasi sanguigni nei canali perforanti distribuiscono il sangue agli osteoni più profondi e vascolarizzano la cavità midollare interna. Le lamelle di ciascun osteone, definite lamelle concentriche, sono cilindriche ed allineate parallelamente all’asse longitudinale dell’osso. Le lamelle concentriche formano una serie di anelli concentrici, disponendosi a “bulbo di cipolla” attorno al canale centrale. Le variazioni di direzione delle spirali nelle lamelle adiacenti rinforzano l’osteone. Nell’osso compatto, le lamelle interstiziali riempiono gli spazi tra gli osteoni. Un terzo tipo di lamelle, lamelle circonferenziali, è presente sulla superficie interna ed esterna dell’osso;
• Osso spugnoso: la principale differenza con l’osso compatto consiste nella disposizione dell’osso spugnoso in lamelle parallele (trabecole). Nell’osso spugnoso sono presenti numerosi spazi di interconnessione tra le trabecole, e se queste ultime sono sufficientemente spesse, sono presenti anche gli osteoni. L’osso spugnoso è costituito da una rete aperta e risulta molto più leggero rispetto all’osso compatto. La ramificazione delle trabecole conferisce all’osso spugnoso una considerevole resistenza. La presenza di osso spugnoso riduce il peso dello scheletro e permette ai muscoli di muovere le ossa più agevolmente. L’osso spugnoso quindi si trova laddove l’osso non viene sottoposto a forti sollecitazioni, o dove le sollecitazioni provengono da molte direzioni.

Uno strato di osso compatto ricopre le superfici delle ossa; lo spessore di questo strato varia da regione a regione e da un osso all’altro. Questo strato superficiale di osso compatto è a sua volta ricoperto dal periostio, componente connettivale della fascia profonda. In alcune articolazioni le ossa sono connesse da fibre collagene o da cartilagine. Nelle articolazioni mobili, ripiene di fluido (sinoviali), la cartilagine articolare ialina riveste le superfici ossee. L’osso compatto è più spesso nelle regioni sottoposte a sollecitazioni che provengono da un numero limitato di direzioni. L’osso compatto della corticale circonda la cavità midollare. L’osso ha due estremità, o epifisi, separate da una diafisi tubulare, o asta. Tra diafisi ed epifisi si trova una zona ristretta definita metafisi. Un osso lungo non si incurva se vengono applicate forze alle sue estremità, ma un impatto laterale può determinarne la frattura. L’osso spugnoso non è così massiccio come l’osso compatto, ma è in grado di sopportare sollecitazioni provenienti contemporaneamente da diverse direzioni. Oltre a ridurre il peso e a resistere alle sollecitazioni provenienti da diverse direzioni, la rete trabecolare aperta fornisce supporto e protezione alle cellule del midollo osseo. Il midollo giallo, spesso presente nella cavità, rappresenta un’importante riserva energetica.