Tesutul osos

Generalitati

Celulele sunt inglobate intr-o matrice care este bine vascularizata si intens mineralizata

Matricea are o componenta organica si o componenta minerala si in mod normal exista o anumita proportie

intre cele doua, 90% substanta solida: din care 65-70% minerala, confera duritate (din care 90% colagen de tip I)

iar 30-35% organica, confera flexibilitate, din acest raport se realizeaza structura osului care este de o parte

foarte rezistenta dar are si un anumit grad de elasticitate, daca se inverseaza proportia oasele se distrug foarte

usor (ex: osteomalacie)

Osul=organ (tesut osos, vase de sange, tesut cartilaginos hialin la niv suprafetei articulare, la nivelul cartilajelor

de crestere, nervi, in canalul central este maduva care poate fi hematogena sau fibrograsoasa, deci tesut

hematopoietic, adipos, fibros, vase limfatice) cresterea in lungime in jur de 20 ani,de aici pe toata durata vietii

exista o remodelare osoasa continua, oasele fiind organe vii foarte rezistente. Oasele tinere sunt mai flexibile si

contin in canalul central maduva hematogena. Oasele adulte sunt mai rigide si contin in canalul central tesut

fibrograsos. Functiile osului: este unitatea de baza a sistemului scheletic, sustinere, mecanic, protectie pentru

organe vitale, pentru miscari, micromediu specific pentru tesutul hematoformator, homeostazia unor ioni:

99%Ca, 85 %P, 66% Mg, 60%Na din rezerva organismului, in functie de necesitatile organismului va exista o

depunere de ioni sau o extragere prin vasele de sange.

Dpdv microscopic se disting 2 tipuri de tesuturi osoase: tesut osos primar (os imatur, fibros) si tesut osos

secundar (os matur, lamelar), cel primar se formeaza primul si se va transforma in mod normal in tesut osos

secundar. Datorita aspectului fibrelor de colagen tesutul osos primar se numeste si os fibros, iar cel secundar os

lamelar. Dpdv al celulelor cel primar are de 4 ori mai multe celule fata de cel secundar. Dpdv al orientarii fibrelor

de colagen in cadrul tesutului osos primar sunt dispuse dezordonat sau cu orientare putina, fara organizare

structurala, iar in cadrul tesutului osos secundar sunt dispuse ordonat, in lamele osoase. Dpdv al mineralizarii

tesutul osos primar este mai slab mineralizat. La osul compact sunt lamele osoase concentrice, exista lamele

osoase si in osul spongios cu dispunere ordonata a fibrelor de colagen in trabecule osoase. In mod normal osul

primar se transforma in os secundar, osul primar poate aparea in timpul procesului de reparare al fracturilor (la

nivelul calusului apare tesut osos primar care apoi prin remodelare, in circa un an se transforma in tesut osos

secundar) si in unele patologii (boala Paget, metastaze osoase, sarcom osteogenic).

Clasificare

Dpdv macroscopic, tesutul osos secundar, in functie de aspect poate fi: tesut osos compact (haversian) sau tesut

osos spongios (trabecular). Predomina tesutul osos compact 80%, tesutul osos spongios 20%. Toate oasele vor

avea in structura lor atat os compact cat si os spongios. Os lung: diafiza (in principal compact), epifize (in

principal spongios, la suprafata un strat subtire de tesut compact, suprafata articulara cartilaj), os scurt: exterior

(compact), interior (spongios), os lat: la exterior 2 tablii osoase (compact), interior (spongios - diploe)

Osul spongios, cu trabecule, care formeaza o retea tridimensionala, in anumite zone prezinta o arhitectonica

foarte bine pusa la punct, in spatiile goale=areole se gaseste maduva fie galbena, fie rosie, fie gri. In zona de

tesut osos compact sunt orificii pentru vase mai mari, orificii mici si multe sunt locurile prin care patrund

capilarele de sange, care se distribuie prin cele 2 canale: Havers si Volkmann

Structura

Tesutul osos este alcatuit din celule osoase si matrice osoasa, iar matricea are o componenta organica

(substanta fundamentala, substanta fundamentala preosoasa se numeste si oseina si fibre de colagen) si o

componenta minerala

Celulele osoase: osteoprogenitoare, osteoblaste, osteocite, osteoclaste

Celulele osteoprogenitoare

Se diferentiaza si se divid, dand nastere osteoblastelor, provin din celulele mezenchimale.

Le gasim langa suprafetele libere ale osului (periost-la suprafata osului, seamana cu pericondrul, endost –

tapeteaza canalul medular, la suprafata trabeculelelor de la nivelul tesutului spongios – endost, la nivelul

spiculilor in momentul in care se formeaza os)

Sunt celule turtite

Osteoblastele inactive (in repaus) pot sa revina la stadiul de celule osteoprogenitoare, semanand, fiind de

asemenea celule turtite.

Osteoblastele

Nu se divid

Sintetizeaza componenta organic a matricei

Cand se izoleaza in matricea proprie sintetizata se numesc osteocite. O data ce au format matrice in jurul lor si

s-au izolat osteoblastele se transforma in osteocite. Osteocitele sunt aceleasi celule in alt strat de matrice.

Unele osteoblaste sunt active, altele sunt inactive (actiunea de sinteza de componente matriceale).

Le gasim la nivelul suprafetelor libere osoase (la suprafata osului format).

Daca sunt inactive au forma turtita si se pot transforma din nou in celule osteoprogenitoare.

Daca sunt active au forma columnara, cubica, au caracterele unei celule active: nucleu eucromatic, nucleoli,

citoplasma bazofila, RER, aparatul Golgi, mitocondrii bine dezvoltate

Ceea ce au special este ca au niste prelungiri: mai lungi, care se duc in special catre osteocite, si aceste prelungiri

stabilesc jonctiuni gap intre extremitatile a doua prelungiri a doua celule vecine. Prin prelungiri stabilesc

jonctiuni gap.

Osteoblastele sintetizeaza matricea osoasa nemineralizata = osteoid (oseina), fibrele de colagen de tip I,

proteine necolagenice commune si specifice, si o serie de factori de crestere autocrini/paracrini cu potential

chemotactic, la suprafata lor au receptori pentru hormoni si vitamine (ex: PTH care ar trebui sa actioneze asupra

osteoclastelor activandu-le, nu poate sa actioneze direct pe osteoclaste pentru ca ele nu au receptori,

osteoblastele au si ele sintetizeaza un factor de activare pentru osteoclaste sub actiunea PTH si astfel vor fi

active osteoclastele). Atat osteoblastele cat si osteocitele sintetizeaza si procolagenaza, au si rolul de a liza zona

de matrice organica situate in jurul lor.

La nivelul tesutului compact, osteoblastele sunt situate la suprafata primei lamele osoase din central canalului

Havers, lama este tapetata de un rand continuu de osteoblaste, care trimit niste prelungiri prin canalicule care

stabilesc jonctiuni cu osteocitele din vecinatate, osteocitele nu vor putea primi elemente nutritive decat prin

intermediul osteoblastelor, aici se stabileste o bariera sange-os. La nivelul tesutului spongios in trabecule

osoase, acoperite de endost unde este un rand de celule osteoprogenitoare si osteoblaste inactive sau active,

Osteocitele care sunt situate in lacune in interiorul trabeculelor vor primi elementele nutritive numai prin

intermediul prelungirilor de la osteoblaste, si aici se stabileste bariera sange-os.

Tesutul osos se poate studia pe doua tipuri de preparate: os demineralizat (pentru studierea celulelor si a componentei

organice, componenta minerala este indepartata prin imersia fragmentelor in solutii acide ), os calcinat (uscat, pentru

componenta minerala, studiem arhitectonica tesutului osos, la temperaturi inalte si apoi sectionat si slefuit astfel incat

sa observam prin transparenta arhitectonica, preparat necolorat). Se vad doua lacune cu o multime de canalicule

osoase, care comunica si sunt dispuse in toate directiile. In vivo, exista niste celule care emit prelungiri si care stabilesc

jonctiuni, si prin aceste canalicule celulele trimit prelungiri si comunica intr-o retea

Osteocitele

Sunt singurele care sunt izolate in lacune, celelalte nu se gasesc in lacune (exista si denumirea de lacune

partiale). Sunt de fapt osteoblaste care s-au izolat in propria matrice, nu mai au activitate de sinteza bogata

numai cat sa intretina matricea din jur, sunt celule osoase mature incastrate in matricea proprie in lacune, intre

ele si peretii lacunelor exista in mod normal un spatiu.

Celulele osteoprogenitoare, osteoblastele si osteocitele sunt implicate in sinteza de matrice osoasa

Osteoclastele

Sunt celule care sunt implicate in remodelarea matricei osoase si prin asta si in homeostazia ionilor de Ca(celule

resorptive).

Osteoclastul are alta origine, avand origine comuna cu monocitele, este macrofagul de la nivel osos, dar spre

deosebire de alte macropage se ocupa cu componenta minerala si organica a matricei.

Se asambleaza prin fuziunea unor celule uninucleate si astfel se formeaza o celula mare cu diametrul intre 20-

150 microni, este denumita si celula gigant. Este multinucleatea, intre 2-50 de nuclei distincti in interior.

Dupa ce se asambleaza se deplaseaza catre zona unde urmeaza sa actioneze, fiind celula mobila. Cand ajunge in

locul respectiv se ataseaza de suprafata osului, matricei mineralizate, se ataseaza ferm si incepe procesul de

distrugere a matricei situata imediat sub ea si numai in acest moment incepe sa sape ca un fel de cosulet

dedesupt si aceasta zona se numeste lacuna Howship. Cand este activa, cand se ataseaza de matricea osoasa pe

care urmeaza sa o remodeleze celula devine polarizata.

Are mai multe zone: zona de lacuna Howship (subosteoclastic, digestive extracelulara), marginie dantelata cu

microvili, zona clara, in principal cu filamente de actina (rol in deplasarea celulei, dar si in aderarea ei la

suprafata tesutului osos),zona veziculara cu lizozomi (digestie intracelulara), zona cu organite, zona clara cu

actina.

Imagine: Zona de lacuna Howship, este zona de digestie extracelulara, sub celula, compartiment subosteoclastic

in care se formeaza un mediu puternic acid care poate sa dezasambleze cristalele de hidroxiapatita si fibrele de

colagen. Se observa ca matricea devine din ce in ce mai punctiforma si mai granulara, cristalele incep sa se

dezasambleze. In negru este desenata matricea mineralizata, zona in care exista colagen, vedem ca celula se

ataseaza ferm la suprafata matricei si prezinta o zona dantelata cu o multime de microvili. Exista si o zona clara s

o zoma in care exista vezicule, cu lizozomi. Spre polul opus fata de zona dantelata este si zona cu nuclei si

diferite organite (Celula polarizata in stare activata)

Schemele: Dupa ce au fost chemate de acel factor de activare secretat de osteoblaste, se deplaseaza si adera

strans la suprafata matricei osoase, dupa care se formeaza zona dantelata si mediul puternic acid in lacuna

Howship. Mai intai incepe dezasamblarea cristalelor de hidroxiapatita, apoi prin secretia de fosfataza acida si de

colagenaza in acest spatiu subosteoclastic este dezasamblata componenta organica. Aceasta digestie este o

digestie extracelulara. Componentele rezultate in urma digestiei extracelulare sunt endocitate si se continua

prelucrarea la nivel de lizozomi, digestie intracelulara sub actiunea enzimelor lizozomale si apoi produsele

rezultate sunt exocitate in mediul extracelular de unde sunt preluate in sange si distribuite acolo unde are

nevoie organismul.

1. Demineralizare locala in lacuna Howship (micromediu pH acid)

2. Digestia extracelulara a matricei organice in celula (colagenaza, fosfataza acida)

3. Digestia intracelulara in lizozomi (hidrolaze lizozomale)

4.Transferul extracelular a produsilor de resorbtie in capilare sanguine

Ele actioneaza strict la suprafata osului. In tesutul osos compact, unde exista osteoane prin remodelare se sapa

noi osteoane. Exista o unitate de remodelare osoasa in special la nivelul tesutului osos compact, dar si in osul

spongios.Poate sa actioneze in grupuri si sa sape niste tunele in matrice, in final vor sapa un tunel pe lungime

destul de mare, dupa ce sapa apar vase de sange care aduc celule osteoprogenitoare, care se transforma in

osteoblaste si incep sa sintetizeze matricea, apoi se transforma in osteocite.Acest proces continua din periferie

spre partea centrala. La nivel de os spongios actioneaza osteoclastele si apoi vin osteoblastele si repara zona

respectiva. Stimularea activitatii lor se face de catre PTH mediat prin osteoblasti, pe cand incetarea activitatii se

face de catre calcitonina care actioneaza direct asupra osteoclastelor.

Matricea

Are o componenta organica si o componenta anorganica (minerala)

Componenta organica este acidofila, reactie PAS +, este formata din substanta fundamentala si fibre (de

colagen).

Substanta fundamentala este amorfa, formata din proteine necolagenice in general specifice tesutului

conjunctiv, dar si proprii tesutului osos precum: osteocalcina (leaga Ca), osteonectina (leaga colagenul de

componenta minerala), osteopontina (implicata in atasarea celulelor la matrice).

Fibrele de colagen sunt de tip I, se dispun helicoidal in jurul canalului Havers (in osteon), formand lamele osoase.

Lamelele osoase daca sunt in osteon sunt dispuse concentric in jurul canalului Havers si in functie de gradul de

inclinare (diferente de orientare) si de diferente cantitative sunt dispuse in lamele clare, intunecate sau

alternante. Legaturile transversale intre fibre confera rezistenta.

Osteoblastele secreta osteoid (colagen si vezicule matriceale). Veziculele matriceale sunt bogate in fosfataza

alcalina si pirofosfataza. Aceste enzime determina producerea de ioni fosfat care impreuna cu ionii de Ca incep

sa ciristalizeze, sa formeze cristale de hidroxiapatita care devin din ce in ce mai mari si vor umple toate spatiile

libere lasate in componenta organica pana la mineralizarea completa. Se vor forma astfel cristale de

hidroxiapatita.

Componenta minerala a matricei reprezentata de cristale de hidroxiapatita Ca 10 (PO4)6 (OH)2 conjugate cu Mg,

Na, K. In ME cristalele arata ca niste bastonase (placute), lungi de pana la 40 nm, dispuse in golurile dintre

moleculele de colagen si dintre fibrele de colagen. Izotopii radioactivi de Ca, P ii substituie pe cei stabili, iar Pb,

Sr, Ra substituie Ca. In osteomalacie componenta minerala scade sub 35%.

Tesutul osos compact (haversian)

Osteonul este unitatea lui morfofunctionala, format din circa 4-20 de lamele osoase concentrice, de 3-7 microni,

dispuse in jurul canalului Havers (50-100 microni). Aceste osteoane sunt mature, se numesc si osteoane

secundare. Linia de cement se afla la periferia osteoanelor secundare . Linia de cement reprezinta periferia, locul

maxim unde au sapat osteoclastele. La osteon ultima lamela formata este in jurul canalului Havers.

In lumina polarizata, in functie de orientarea fibrelor de colagen lamelele concentrice pot fi alternante (A),

luminoase (T), intunecate (L).

Imagine jos: in stanga os uscat (componenta minerala), in dreapta os demineralizat (componenta organica)

Canalele vasculare sunt reprezentate de canalele Havers (longitudinale) si Volkmann (oblic transversal), in

interior au aceasi elemente: capilare fenestrate,diferite celule inclusive celule mezenchimale nediferentiate,

osteoblaste inactive, osteoclaste si celule marginale, turtite care realizeaza gap cu osteocite din lacune (bariera

sange-os). Prima lamela osoasa (dinspre Havers) este tapetata de un strat continuu de osteoblaste. Diferenta

dintre canalul Volkmann si Havers: canalul longitudinal Havers este inconjurat de lamele osoase concentrice, in

timp ce canalul oblic Volkman strabate lamelele care apartin mai multor osteoane.

La nivelul tesutului compact mai putem observa (unele structuri le observam si la tesutul spongios, ex: periost si

endost, pe toata suprafata osului) : sistem lamelar interstitial, strat circumferential intern, strat circumferential

extern, periostul si endostul (vezi slide 64-69). Periostul situate la periferia osului, are un strat extern (tesut

conjunctiv dens semiordonat, ordonat, vase limfatice, nervi) si un strat intern (osteogenic, poate fi activ sau

inactiv) este ancorat la periferie de sistemul circumferential extern prin intermediul unor fibre de colagen

groase, perpendiculare pe os care poarta numele de fibre Sharpey (fibre de colagen din tendoane/ligament,

continue cu fibrele matricei). Endostul tapeteaza cavitatile osoase (suprafata medulara, canale vasculare),

format din tesut conjunctiv lax, osteoblaste, osteoclaste.

Osul spongios

Functionala este trabecula osoasa care in interior prezinta lamele osoase neregulate (grosime, orientare)

Nu au canale Havers, contin osteoblastele la suprafata si osteocite in interior, in lacune.

Trabeculele sunt acoperite de endost si sunt orientate dupa directia fortei.

Areolele sunt spatii neregulate in care se gaseste maduva hematogena.

In caz de osteoporoza se subtiaza trabeculele de os spongios existand riscul aparitiilor fracturilor.

Osteogeneza

Incepe in viata embrionara

Exista doua modalitati de formare a tesutului osos, fie pe model conjunctiv, fie pe model cartilaginos. Chiar si

osteogeneza pe model cartilaginos in prima faza are tot o diferentiere pe model conjunctiv: Osificare

intramembranoasa (de membrana, desmala, endoconjunctiva, pe model conjunctiv), osificare

intracartilaginoasa (encondrala, pe model cartilaginos)

Primul care se formeaza este osul primar (imatur) care apoi se remodeleaza sub forma de os secundar (matur).

Prin osificare intramembranoasa se formeaza oasele cutiei craniene, unele oase ale fetei, corpul claviculei (in

general oase late). Are loc in tesutul mezenchimal bine vascularizat, unde apar niste insule de celule

mezenchimale (centre de osificare, nuclee de osificare), care se transforma in celule osteoprogenitoare, care

dau nastere osteoblastelor.

Osteoblastele incep sa sintetizeze matrice si devin osteocite. Matricea se mineralizeaza, zonele respective incep

sa se mareasca, sa se alungeasca, sa formeze niste spiculi care incep sa se ingroase si sa fuzioneze cu alti spiculi,

la un moment dat mai multi spiculi fuzionati formeaza niste trabecule (travee), dand astfel nastere tesutului

osos spongios. Trabeculele osoase, prin remodelare si prin fuzionare unele cu altele, in zona in care se va forma

osul compact se compacteaza si in acelasi timp apar niste vase de sange, care raman captive, incep sa formeze

osteoane si astel dau nastere tesutului osos compact. Prin remodelare are loc transformarea osului primar in os

secundar. Prin condensarea tesutului conjunctiv la periferie se formeaza catre interior endostul, iar catre

exterior periostul. Intre trabecule, in viitoarele areole se va forma maduva hematogena.

Osificarea encondrala (a scheletului cartilaginos), incepe la nivelul diafizei din pericondru din celule

cartilaginoase care se transforma in celule osoase. Din pericondru apare un guleras periostal diafizar. Centrul

primar de osificare, este un cartilaj calcifiat. Are loc o invazie vasculara. Diafiza creste in grosime, lungime.

Centrele secundare apar mai tarziu, in epifizele oaselor lungi, inainte sau dupa nastere. Placa epifizeala este

reprezentata de cartilajul de crestere. Osificarea cartilajului de crestere are loc in jur de 20-25 de ani, cand

cresterea in lungime inceteaza.

Celulele cartilaginoase sa vor transforma in tesut osos, prin calcificarea cartilajului, celulele mor fiind apoi

invadate de vase de sange si se transforma in tesut osos. Exista mai multe zone: (vezi slide 88-94)

1. Zona de rezerva (de cartilaj hialin)

2. Zona de proliferare (de cartilaj seriat, condrocitele se divid, formeaza coloane de celule paralele cu axul lung

al osului – grup izogen axial)

3. Zona de hipertrofie (condrocitele sunt mari, cu cantitati crescute de glicogen, are loc resorbtia matricei,

aparand septuri fine intre celule)

4. Zona de calcifiere (de cartilaj calcifiat si degenerat, septurile sunt calcificate, condrocitele mor si lacunele

devin goale)

5. Zona de osificare (cu linia de eroziune, reprezinta invazia de capilare sanguine care aduc celule

osteoprogenitoare, dand astfel nastere osteoblastelor, care sintetizeaza matrice, prin depunerea matricei la

suprafata septurilor calcifiate apar spiculi de os primar)

Remodelarea osoasa

Este un process continuu, ce are loc toata viata

Consta in resorbtie osoasa si in depunere de tesut osos cu alcatuirea osteoanelor secundare

Exista o unitate de remodelare a osului:

Con de eroziune = osteoclastele (in grup, sapa un tunel)

Zona de reversie = celulele osteoprogenitoare

Con de depunere = osteoblastele (depun lamele dinspre periferie spre centru)

http://www.lab.anhb.uwa.edu.au/mb140/

Repararea osoasa (dupa fracturi)

Se formeaza un hematom

Se formeaza tesutul spongios (fibrocartilaj)

Fibrocartilajul este inlocuit de un calus osos

In urma actiunii de remodelare, osul format isi redobandeste forma initiala