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Ossificazione Rimodellamento Riassorbimento osseo
Ossificazione Rimodellamento Riassorbimento osseo Created by G. Papaccio 1 modalità di ossificazione membranosa l’osso si sviluppa dal mesenchima o dal tessuto connettivo fibroso endocondrale l’osso sostituisce un modello cartilagineo preesistente Created by G. Papaccio 2 Created by G. Papaccio 3 ossificazione intramembranosa si verifica negli strati più profondi del derma Æ ossa dermiche ossa del cranio mandibola clavicola Created by G. Papaccio 4 Ossificazione intramembranosa Created by G. Papaccio 5 Il tessuto che riempie gli spazi primitivi Created by G. Papaccio 6 ossificazione intramembranosa 1 Created by G. Papaccio 7 Ossificazione intramembranosa I Preparati personali Created by G. Papaccio G.Papaccio 8 ossificazione intramembranosa 2 Created by G. Papaccio 9 Ossificazione intramembranosa II Preparati personali Created by G. Papaccio G.Papaccio 10 come si forma la tipica struttura a Created by G. lamelle Papaccio concentriche dell’osteone? 11 nascita di un osteone gli gli osteoclasti osteoclasti scavano scavano una una cavità cavità che che viene viene invasa invasa da da mesenchima mesenchima ee vasi vasi sanguigni sanguigni gli gli osteoblasti osteoblasti depositano depositano nuove nuove lamelle, lamelle, procedendo procedendo dall’esterno dall’esterno verso verso ilil centro centro dell’osteone dell’osteone Created by G. Papaccio questo questo processo processo si si verifica verifica continuacontinua12 mente mente durante durante la la vita vita dell’individuo dell’individuo ossificazione endocondrale inizia con la formazione di un modello cartilagineo lo sviluppo delle ossa degli arti ne è un ottimo esempio Created by G. Papaccio 13 Centri di ossificazione Centro primario di ossificazione Inizia la vascolarizzazione endocondrale nella parte centrale della diafisi Gli osteoblasti secernono matrice formando il manicotto osseo subperiostale I condrociti all’interno della diafisi si ipertrofizzano Gli osteoclasti aprono cavità nel manicotto permettendo la penetrazione di zaffi osteogenici dal periostio (manicotto subperiosteale) Gli osteoclasti riassorbono il complesso cartilagine/osso calcificato Il manicotto osseo si ispessisce e comincia ad estendersi verso le epifisi Created by G. Papaccio 14 Centri di ossificazione Centri di ossificazione secondari L’ossificazione comincia nell’epifisi Crescita dell’osso nel disco epifisario Epifisi e diafisi non sono più distinte Created by G. Papaccio 15 ruolo della cartilagine nello sviluppo dell’osso sezione sezione di di dito dito durante durante lo lo sviluppo sviluppo fetale fetale osso osso in in via via di di formazione formazione tessuto tessuto osseo osseo midollo midollo osseo osseo cartilagine cartilagine zona zona di di accrescimento accrescimento presentata presentata in in dettaglio dettaglio nelle nelle immagini immagini successive successive Created by G. Papaccio 16 cartilagine di accrescimento Created by G. Papaccio a riposo ipertrofica in proliferazione calcificata 17 cartilagine di accrescimento (2) Zona ipertrofica ipertrofica:: la crescita delle delle cellule cellule tende tende a comprimere la matrice matrice extracellulare extracellulare;; durante tale processo le cellule degenerano e muoiono Created by G. Papaccio 18 Cartilagine nell’area di ossificazione Created by G. a riposo Papaccio seriata ipertrofica calcificata 19 trabecole ossee apposizione di tessuto osseo sui resti (calcificati) dello scheletro cartilagineo cartilagine cartilagine calcificata calcificata (blu-violetto) (blu-violetto) ilil midollo midollo emopoietico emopoietico riempie riempie gli gli spazi spazi scavati scavati fra fra le le gli gli osteoclasti osteoclasti trabecole trabecole riassorbono tessuto riassorbono tessuto preesistente, preesistente, innescando innescando ilil rimodellamento rimodellamento dell’osso dell’osso Created by G. Papaccio matrice matrice ossea ossea appena appena depositata… depositata… …dagli …dagli osteoblasti osteoblasti 20 Processo di ossificazione endocondrale Created by G. Papaccio 21 ossificazione 1 Created by G. Papaccio 22 ossificazione 2 Created by G. Papaccio 23 Ossificazione endostale nella diafisi Created by G. Papaccio 24 4 tipi di cellule tre stadi evolutivi periostio della stessa cellula osteoblasto osteoide matrice ossea mineralizzata canalicolo osseo Created by G. Created by G. Papaccio fibre collagene preosteoblasto osteoclasto: cellula derivante osteoclasto dalla linea monocitoorletto increspato macrofagica lacuna di Howship osteocito 25 stadi di differenziamento delle cellule che producono osso preosteoblasti cellule staminali, fusate o appiattite, simili ai comuni fibroblasti, che si trasformano in: osteoblasti cellule cuboidi, disposte in strati, partecipano attivamente alla formazione dell’osso osteociti cellule dell’osso maturo; sono osteoblasti che, dopo aver elaborato la sostanza ossea, rimangono imprigionati nelle lacune ossee Created by G. Papaccio 26 osso compatto osteocita osteocita nella nella lacuna lacuna ossea ossea osteoblasti osteoblasti allineati allineati lungo lungo la la superficie superficie dell’osso dell’osso Created by G. Papaccio cellule cellule del del midollo midollo 27 emopoietico emopoietico Os te ob la st i Created by G. Papaccio 28 Mineralizzazione dell’osso Created by G. Papaccio 29 Created by G. Papaccio 30 L’osteoide e la matrice ossea La matrice ossea è costituita per il 90% da collagene, principalmente di tipo I Il collagene dell’osteoide è un polimero a tripla elica, costituito da tre catene di tipo alfa Malattie ereditarie possono far produrre collagene difettoso che porta a fragilità ossea (osteogenesi imperfecta) Altre proteine dell’osso sono l’osteocalcina, l’osteopontina, l’osteonectina, BAP, BSP, osterix ed altre. Alcune di queste proteine legano calcio e altri ioni e possono svolgere un ruolo nel processo di mineralizzazione ossea Created by G. Papaccio 31 Osteomalacia (difetto di mineralizzazione) I pazienti con osteomalacia soffrono di rammollimento osseo, che provoca tendenza alle fratture, talvolta microscopiche e numerose, causanti dolore osseo. Created by G. Papaccio 32 Sviluppo postnatale delle ossa lunghe Created by G. Papaccio 33 Osteoclasti Created by G. Papaccio 34 Osteoclasti di midollo osseo umano Created by G. Papaccio 35 Osteoclasti Alcuni osteoclasti Created by G. in prossimità di trabecole ossee in corso di rimaneggiamento 36 Papaccio Osteoclasti Created by G. Papaccio 37 Osteoclasto Created by G. Papaccio 38 Osteoclasto in cui è visibile l’orletto increspato Created by G. Papaccio 39 aumento di dimensioni dell’osso diametro apposizione di nuovo osso di origine periostale creste di osso neoformato inglobano vasi sanguigni longitudinali, fondendosi intorno ad esso e formando gli osteoni lunghezza sostituzione di cartilagine con osso a livello della metafisi il tessuto cartilagineo sul lato epifisario continua ad accrescersi, mentre quello diafisario viene invaso da nuovo osso Created by G. Papaccio 40 Agenti innescanti Fosfatasi alcalina Fibre collagene Proteine morfogenetiche: BMP, osteogenina, TGF-β (trasformatore autocrino) Created by G. Papaccio 41 Agenti Nucleanti Osteocalcina (lega Ca2+), aumenta la concentrazione locale di calcio Osteoblasti (o ameloblasti o odontoblasti) ⇒fosfatasi alcalina e pirofosfatasi⇒scindono Ca2+ e PO-4 (NELLE MATRIX VESICLES) Dapprima granuli elettrondensi Poi cristalli aghiformi (fuori dalle vesicles negli spazi interfibrillari). Strutture numerose nell’osso primario e scarse in quello secondario Enzimi delle vescicole Created by G. Papaccio 42 In Sintesi Il processo di mineralizzazione della matrice E’ pilotato dagli osteoblasti (fostatasi delle matrix vesicles e regolazione del flusso ionico del Ca2+ dai capillari alla matrice) E’ realizzato nella matrice grazie alla deposizione di sostanze inorganiche nelle matrix vesicles (inducenti nelle prime fasi) e poi alla diffusione di cristalli aghiformi nella matrice Segue la deposizione di minerali in rapporto alle bande periodiche del collageno (accrezione) Ondata di mineralizzazione Created by G. Papaccio 43 La prevalenza dell’una o dell’altra di queste fasi dipende dallo spazio disponibile: Poche fibre ed ampia matrice ⇒ calcificazione extrafibrillare rapida Molte fibre aggregate a scarsa matrice ⇒ calcificazione lenta ed intrafibrillare Created by G. Papaccio 44 Rimodellamento osseo Created by G. Papaccio 45 Rimodellamento osseo Created by G. Papaccio 46 Rimodellamento osseo Durante l’intera vita Sostituzione osso invecchiato Sollecitazioni meccaniche (linee di forza per massima resistenza) Processi patologici Created by G. Papaccio 47 Rimodellamento osseo Omeostasi Scheletrica Potere piezoelettrico della matrice deformata (correnti a basso voltaggio)⇒ stimolo o inibizione dell’attività cellulare di blasti e/o clasti Ordinamento delle fibre Plasticità (cessione/accumulo Sali minerali) 98%-99% Ca nell’osso (omeostasi minerale) Riduzione della solubilizzazione dei Sali minerali con l’età Created by G. Papaccio 48 Omeostasi Scheletrica Riduzione della solubilizzazione dei Sali minerali con l’età Legge di Guldberg e Waage regola secondo una costante di dissociazione la reazione Ca3(PO4)2↔3Ca2++Po43(fosfatasi alcalina) Calcemia: 7-8mg/100ml (+ riserve grazie alla mobilizzazione ⇒ ormoni) Created by G. Papaccio 49 Rimodellamento osseo Funzioni del Calcio Concentrazione muscolare Secrezione Fagocitosi Coagulazione sanguigna Segnali cellulari Fusione fra cellule Apertura canali membrana Mitosi Fecondazione Trasporto assonico Trasmissione sinaptica Created by G. Papaccio 50 Rimodellamento osseo (selettivo) FASI: Liberazione di enzimi lisosomiali dagli Oc Idrolisi di: collageno, GAGs, matrice con aumento dell’acidità (ac.Carbonico, Lattico,Citrico) Cessione di Sali minerali ⇒ Ca2+ e PO4solubili Eventuale endocitosi Essenziale la mobilità degli Oc (altrimenti riassorbimento a tunnel) Created by G. Papaccio 51 Rimodellamento osseo (selettivo) FATTORI DI REGOLAZIONE ORMONI: PTH (PIF-PSF)⇒ stimola gli Oc, riduce l’escrezione renale, non attraversa la barriera placentare CALCITONINA⇒ inibisce (blocca) l’attività degli Oc ed aumenta l’escrezione renale VITAMINE: 1,25-DIIDROSSICOLECALCIFEROLO (D)⇒ assorbimento intestinale (PTH-induced) A Created by G. C Papaccio 52 Rimodellamento osseo (selettivo) FATTORI CHE INTERFERISCONO Gravidanza Allattamento Menopausa Patologie Created by G. Papaccio 53 Osteoporosi Created by G. Papaccio 54 Colonna vertebrale colpita da osteoporosi Created by G. Papaccio 55 Osteoporosi: in sintesi L’osteoporosi si manifesta quando le cellule preposte alla demolizione dell’osso, osteoclasti, sono più attive di quelle che lo devono ricostruire, osteoblasti Le nuove cure contro l’osteoporosi si basano sul blocco delle attività degli osteoclasti o sulla loro eliminazione Created by G. Papaccio 56 Morbo di Paget Created by G. Papaccio 57