Le ossa

INDICE:

  1. Funzioni del tessuto osseo
  2. Classificazione delle ossa
  3. Ossificazione
  4. Accrescimento
  5. Rimodellamento osseo

1. FUNZIONI DEL TESSUTO OSSEO

Nel loro insieme le ossa danno forma e sostegno al corpo, proteggono le parti molli e vitali, danno inserzione ai tendini e muscoli, consentono la postura ed il movimento, sono la sede dell’emopoiesi ed un grosso deposito di calcio per l’omeostasi di tutto l’organismo. L’osso inteso come organo vero e proprio presenta tessuto osseo, membrane connettivali di rivestimento esterno (periostio) ed interno (endostio), il midollo osseo, vasi, nervi e cartilagine articolare (dove presente). Le caratteristiche funzionali dell’osso sono la grande resistenza alle forze compressive e tensive, una discreta elasticità, l’eccellente capacità rigenerativa, la sensibilità a influenze endocrine, metaboliche e nutrizionali. L’insieme delle ossa definisce lo scheletro che, in una visione generale, identifica la fisionomia del corpo e ne descrive i limiti di movimento.

Lo scheletro svolge in realtà molteplici funzioni, indispensabili alla vita:

  • Sostegno: intelaiatura del corpo, è la funzione più immediata
  • Locomozione: attacco per tendini e legamenti e di conseguenza ai muscoli (per approfondire la contrazione e l’anatomia muscolare clicca QUI)
  • Protezione: organi vitali e tessuto emopoietico, basti pensare al cranio o alla gabbia toracica
  • Riserva minerale: calcio, fosforo

Ogni singolo osso è un organo a tutti gli effetti, organizzato in osso compatto e osso spugnoso, che ne assicurano le proprietà meccaniche che lo caratterizzano. Possiamo quindi parlare di tessuto osseo. Tuttavia, a completamento del quadro, sono presenti altri tessuti come quello cartilagineo e connettivo fibroso più vasi e nervi. Occorre sottolineare anche il fatto che il tessuto osseo, benché calcificato, presenta delle cellule proprie quali osteoblasti, osteociti, osteoclasti che lo rendono un tessuto estremamente attivo dal punto di vista metabolico. Oltre a tutto questo, ogni osso contiene il midollo osseo, che però deve essere considerato come organo a sé stante. Il midollo osseo, costituito da tessuto connettivo, produce le cellule del sangue e le immette in circolo; normalmente viene classificato come midollo rosso (quando è attivo nella sua produzione) e midollo giallo (quando la sua componente è scarsa e prevale il tessuto adiposo). La distribuzione di midollo varia in base a età e condizioni funzionali.

2. CLASSIFICAZIONE DELLE OSSA

La classificazione classica che viene utilizzata per dividere le ossa è sulla base della loro forma. Questa classificazione morfologica è rappresentata dal rapporto tra le sue tre dimensioni: lunghezza, larghezza, spessore. Possiamo quindi trovare:

  • Ossa lunghe: la dimensione lunghezza prevale sulle altre due, presenta solitamente una forma allungata. Lungo l’asse maggiore troviamo 3 segmenti: due epifisi che rappresentano le due estremità, una prossimale (vicina al centro del corpo) e distale (lontana dal centro del corpo) e una diafisi centrale tubulare dove troviamo al suo interno il canale midollare. Durante la fase di accrescimento tra diafisi ed epifisi sono presenti dei brevi segmenti costituiti da cartilagine (di accrescimento); questi segmenti prendono il nome di metafisi e sono proprio la sede dell’accrescimento in lunghezza dell’osso. In fase adulta la cartilagine metafisaria è completamente ossificata ed è il motivo per cui non si cresce più. Esempi classici di ossa lunghe possono essere l’omero e il femore.
  • Ossa brevi: in questa tipologia di ossa non c’è un parametro che prevale sull’altro, vengono definite isodiametriche. Esempi classici di ossa breve sono le vertebre e il carpo.
  • Ossa piatte: dove due dimensioni, larghezza e lunghezza, prevalgono sullo spessore risultando quindi a forma piatta. Esempi classici di ossa piatte sono  scapola e ossa craniche.

Come prima citato, il tessuto osseo non è una mera componente calcifica e mineralizzata, bensì un organo a tutti gli effetti, composto da:

Componente cellulare

  • osteoblasti i quali hanno il compito di sintesi della matrice organica
  • osteociti che risultano sinteticamente inattivi
  • osteoclasti aventi il compito di demolizione della matrice ossea. Non sono presenti nel tessuto osseo e, terminato il loro compito vanno in apoptosi o migrano in altre aree di tessuto. Si pensa siano i principali responsabili dell’osteoporosi.

Componente extracellulare

  • matrice organica, contenente fino al 90% di fibre collagene immerse in una matrice amorfa.
  • matrice inorganica, è quella che conferisce la famosa rigidità e resistenza al carico; il 20% della componente minerale è sotto forma di fosfato di calcio non cristallino, utilizzabile quindi rapidamente per l’omeostasi corporea del calcio.

La matrice neo-deposta si definisce osteoide e mineralizza in 10 giorni circa.

È necessario distinguere l’osso in due sue componenti ben definite:

  • osso compatto
  • osso spugnoso

Osso compatto: definito brutalmente come la parte “esterna” dell’osso, lo troviamo nelle diafisi e nelle porzioni superficiali di tutti i segmenti scheletrici; la sua unità funzionale è l’osteone: l’organizzazione di osteoni risulta una struttura concentrica lasciando al centro un canale (canale di Havers) dentro al quale vi si trovano vasi e fibre nervose amieliniche. I canali di Havers sono collegati tra loro dai canali di Volkmann.

Osso spugnoso: risulta essere la parte interna dell’osso, è costituito da una trama di spicole, definite trabecole, tra le trabecole troviamo il midollo rosso. Le lamelle sono disposte parallelamente alla superficie delle trabecole.

Perché il midollo rosso è così “protetto” da un sistema così complesso? Il midollo rosso è l’unico organo in grado di produrre gli elementi figurati del sangue quali globuli bianchi (granulociti), globuli rossi (eritrociti) e piastrine (trombociti); il midollo rosso risulta essere il primo scheletro che possediamo alla nascita, verrà poi progressivamente sostituito nelle sue componenti dal midollo giallo (tessuto adiposo) e dallo scheletro appendicolare, cioè lo scheletro così come lo intendiamo, lasciando così al midollo rosso “solo” il compito di sintesi.

Il midollo rosso quindi è solo una delle componenti del cosiddetto midollo osseo, il quale infatti è costituito da:

  • Midollo rosso presente nell’osso spugnoso e nelle epifisi delle ossa lunghe, nelle ossa brevi e piatte.
  • Midollo giallo prevalentemente composto da tessuto adiposo, presente nel canale diafisario delle ossa lunghe, può all’occorrenza trasformarsi in midollo rosso a funzione emopoietica.
  • Midollo gelatinoso presente solo nelle persone anziane.

L’osso è rivestito dal periostio, una membrana connettivale formata da tessuto connettivo denso a fibre intrecciate intensamente vascolarizzato ed innervato. Risulta molto importante perché è ricco di precursori degli osteoblasti che ricordiamo essere componente cellulare che depone nuova matrice ossea determinando l’accrescimento dell’osso sia in età di accrescimento sia in età adulta, per esempio in risposta ad una frattura. Non è presente vicino alle cartilagini articolari e nelle zone di inserzione di tendini e legamenti. Se il Periostio rappresenta la membrana esterna l’endostio è quella interna: è un rivestimento non connettivale ma sottile strato tra tessuto osseo e midollo, riveste i canali di Havers e Volkmann e le concamerazioni dell’osso spugnoso.

3. OSSIFICAZIONE

Il processo di ossificazione è quel processo fondamentale atto a garantire il corretto sviluppo di un individuo. La formazione di tessuto osseo avviene sempre a partire da un tessuto connettivo preesistente, attraverso due modalità:

  • Ossificazione diretta  avviene per differenziazione di cellule del mesenchima nel tessuto connettivo embrionale, è tipica delle ossa piatte. Avviene nel mesenchima in zone altamente vascolarizzate (detti centri di ossificazione), alcune cellule si addensano e si differenziano in osteoblasti i quali iniziano a produrre e deporre la matrice osteoide (non ancora mineralizzata). La matrice continua a crescere fino a che l’osteoblasto non vi rimane intrappolato dentro, progressivamente diminuiscono la loro attività di produzione di matrice e si trasformano in osteociti. Questo primo tessuto osseo deposto è definito osso primario a fibre intrecciate; intervengono quindi gli osteoclasti i quali hanno il compito di smantellare l’osso primario in modo da stimolare altra produzione di matrice e quindi una sostituzione con osso secondario lamellare definitivo.
  • Ossificazione indiretta  avviene a partire da un modello cartilagineo che viene progressivamente sostituito, tipica delle ossa lunghe e brevi; tutti i centri primari di ossificazione endocondrale compaiono entro il terzo mese di vita intrauterina, anche se è doveroso ricordare che alcune cartilagini rimangono per tutta la vita mentre altre cessano la produzione dopo i 20 anni: ecco perché dopo una certa età non si cresce più. Proliferazione e successiva ipertrofia dei condrociti per poi andare in apoptosi, segnando l’inizio dell’ossificazione endocondrale; successivamente si ha una mineralizzazione della matrice cartilaginea. Questa vicenda stimola l’arrivo degli osteoclasti dal pericondrio che si recano presso la matrice cartilaginea calcificata la quale viene parzialmente riassorbita dai condroclasti con formazione di cavità occupate quindi in un secondo momento da vasi e cellule mesenchimali. Dal mesenchima si differenziano osteoblasti che si ancorano sulla superficie delle spicole di cartilagine calcificata per iniziare a secernere matrice osteoide, emulando lo stesso processo di ossificazione diretta. Tale processo inizia nella diafisi per poi espandersi in senso radiale. A livello delle epifisi compaiono centri di ossificazioni analoghi a quelli diafisari; prima che l’ossificazione primaria termini inizia l’ossificazione secondaria con progressiva distruzione del tessuto osseo primitivo e sostituzione contemporanea dell’osso definitivo.

Entrambi i tipi di ossificazione presentano caratteristiche comuni, delle tappe di ossificazione comuni a tutti i tipi di osso:

  1. Sintesi di matrice ossea organica ad opera degli osteoblasti.
  2. Mineralizzazione dell’osteoide e formazione dell’osso primario a fibre intrecciate.
  3. Rimodellamento dell’osso primario tramite processi di riassorbimento da parte di osteoclasti e sintesi di nuovo tessuto osseo grazie agli osteoblasti, definito come osso secondario o definitivo, passaggio da fibre intrecciate a fibre parallele.

4. ACCRESCIMENTO

Ossa lunghe: Tale processo è garantito dalla metafisi (che ricordiamo essere la zona di transito tra disco epifisario e diafisi) dalla quale parte il procedimento di sostituzione da cartilagine di coniugazione a osso. Quando nell’adulto i condrociti della cartilagine di coniugazione cessano di proliferare si ha quello che viene definito come chiusura dell’epifisi ossia la sostituzione della cartilagine rimasta in tessuto osseo (fino esaurimento scorte), è utile ricordare sempre che l’accrescimento dell’osso non avviene agli estremi (epifisi) ma sempre nelle zone metafisarie, le epifisi si distanziano tra loro in maniera indiretta; il cosiddetto manicotto periostale diafisario è invece il responsabile dell’accrescimento in diametro della diafisi, tale accrescimento è intermembranoso.

Ossa brevi: È simile a quella delle epifisi, inizia dal centro e si estende a raggiera con formazione di osso spugnoso il quale verrà in un secondo momento rivestito da uno strato di osso compatto di origine periostale.

5. RIMODELLAMENTO OSSEO

Il rimodellamento osseo è un processo che non termina dopo la nascita ma dura tutta la vita, basti pensare che circa il 30% del tessuto osseo viene ricostituito ogni anno arrivano circa in 10 anni ad essere completamente nuovo.

Perché accade questo?

Lo scheletro deve continuamente rispondere a molteplici stimoli meccanici esterni; vi deve essere equilibrio tra osso degradato e osso sano al fine di assicurare una compattezza meccanica adeguata, mantenere la giusta concentrazione ematica di ioni calcio e fosforo. Il rimodellamento osseo è attivato dalle sollecitazioni che ricevono gli osteoni ed è fortemente influenzato dalla presenza di calcitonina, paratormone, vitamina D ed estrogeni. Nello specifico: il paratormone è prodotto nelle paratiroidi e stimola gli osteoclasti responsabili della degradazione ossea; l’alter ego del paratormone è la vitamina D che tende ad inibirne la secrezione ed è anche il motivo per il quale viene prescritta a chi soffre di osteoporosi. La calcitonina invece è prodotta tra i follicoli tiroidei e stimola gli osteoblasti nella produzione di matrice ossea.

Il rimodellamento osseo è quindi a stretto contatto ed in relazione a:

  • Fattori ormonali
  • Fattori genetici
  • Fattori nutrizionali
  • Fattori esterni che causano sollecitazioni

[FONTI IMMAGINI: D. A. Neumann, Kinesiology of the musculosketal system. Foundations for rehabilitation, s.l., MOSBY ELSEVIER (2010), Second edition.]