CAPITOLO I
CENNI DI ANATOMIA DELL'OSSO
II tessuto osseo è una forma specializzata di tessuto connettivo, caratterizzata dalla mineralizzazione della matrice extracellulare che conferisce al tessuto una notevole durezza e resistenza. Nonostante questo l’osso è molto leggero; questa associazione della massima resistenza con il minimo peso è uno degli attributi più importanti dell’osso ed è dovuta alla su straordinaria organizzazione interna (Siracusa, 2007).
STRUTTURA MICROSCOPICA DEL TESSUTO OSSEO
Nelle ossa in accrescimento si distinguono quattro tipi cellulari: cellule osteoprogenitrici, osteoblasti, osteociti e osteoclasti. Benché i primi tre tipi di cellule siano in genere considerate distinte, è evidente il processo di trasformazione di una nell’altra, ed è quindi più ragionevole considerarle quali fasi funzionali differenti di uno stesso tipo cellulare. Gli osteoclasti, invece, hanno un’origine indipendente provenendo da precursori di derivazione midollare (Fawcett, 1996).
Al termine dei processi osteoformativi, nel periostio e nell’endostio permangono cellule di origine mesenchimale con potenzialità osteogeniche, le quali possono differenziarsi in osteoblasti in risposta ad appropriati stimoli quali fratture ed ossificazione metaplastica (Siracusa, 2007).
Osteoblasti: sono cellule epitelioidi con nucleo rotondo e citoplasma basofilo. Secernono la matrice organica (fibre collagene, glicoproteine e mucoproteine) e si trovano nello strato osteogenico (epitelioide) del periostio e dell'endostio. Nel citoplasma sono contenuti granuli positivi alla reazione acido periodico - reattivo di Schiff (PAS) che al Microscopio Elettronico (ME) appaiono come vescicole contenenti glicoproteine e mucoproteine, reticolo rugoso, apparato di Golgi, ribosomi e mitocondri, quindi tutto ciò che è necessario per la sintesi di prodotti di secrezione. Poiché, quando si arresta la produzione di osso, scompaiono anche le vescicole di muco e glicoproteine, si pensa che queste abbiano anche la funzione di agire come induttori di mineralizzazione (Fawcett, 1996).
Osteociti: sono osteoblasti rimasti imprigionati nella matrice che li ha prodotti e hanno la potenzialità di ritrasformarsi in questi o di unirsi a formare osteoclasti plurinucleati. Sono disposti all'interno di lacune, unite da canalicoli entro i quali sono alloggiati i
prolungamenti cellulari. La loro membrana plasmatica possiede un rivestimento glicoproteico che serve da intermediario per 1o scambio tra le sostanze nutritizie che arrivano, attraverso i canalicoli, alle lacune e i prodotti catabolici secreti dalla cellula. Gli osteociti non si dividono visto anche lo spazio ristretto in cui si trovano (Siracusa, 2007).
Osteoclasti: si trovano sulle superfici ossee in riassorbimento in fossette scavate nelle trabecole ossee. Presentano citoplasma vacuolizzato con poco reticolo e molti granuli contenenti idrolasi acide (lisosomi). La membrana plasmatica presenta dei microvilli proprio dalla parte dove l'osso viene riassorbito. Essi si formano dall'unione di osteociti, di cellule mesenchimali (dell'endostio e periostio ) e di osteoblasti (Casasco, 1992).
Le cellule ossee o osteociti sono accolte in cavità, a forma di lente biconvessa, scavate nella matrice calcificata e dette lacune ossee, da cui si irradiano ad angolo retto in tutte le direzioni i canalicoli ossei ramificati che si anastomizzano con quelli della lacune vicine appartenenti alla stessa lamella e a lamelle contigue e si connettono con i canali di Havers e di Volkmann, contenenti i vasi sanguigni. Queste lacune con i loro canalicoli formano, quindi, un sistema continuo di cavità scavate nell'osso che consentono gli scambi metabolici e gassosi fra gli osteociti e il sangue. Tale sistema di canalicoli intercomunicanti è reso indispensabile della presenza della matrice calcificata che impedisce la diffusione di sostanze nutritive e di altri metaboliti (Siracusa, 2007) (Fig. I.1).
Il tessuto osseo spugnoso e compatto differiscono fra loro solo per la disposizione delle lamelle, nel primo infatti sono associate parallelamente formando strutture compatte e molto più regolari (Siracusa, 2007).
Fig. I.1 Raffigurazione schematica di un settore della parte cilindrica di un osso lungo (Fawcett,
1996)
Osso compatto
L'osso compatto, si presenta in forma di una massa solida continua all’interno della quale gli spazi possono essere visibili solo con l’ausilio di un microscopio (Fawcett, 1996).
Questo tipo di osso è attraversato da numerosi canali longitudinali, talora obliqui, i canali di Havers che si anastomizzano tra loro per mezzo di brevi tratti trasversali e obliqui. Una seconda categoria di canali, di calibro minore, i canali di Volkmann, attraversano l'osso obliquamente o perpendicolarmente al suo asse maggiore, connettendosi con quelli di Havers e si aprono sulle superfici periostale ed endostale. Piccoli vasi sanguigni e nervi penetrano dall'endostio e dal periostio in questi canali, provvedendo, così, a nutrizione e innervazione dell'osso (Pelagalli & Botte, 1981).
Le lamelle ossee nel tessuto osseo compatto si aggregano in strati paralleli formando tre ordini di strutture:
- sistemi di Havers o osteoni formati dall'aggregazione delle lamelle concentricamente attorno ai canali di Havers;
- sistemi interstiziali, occupano lo spazio fra gli osteoni e sono formati da lamelle ossee parallele ma disposte più irregolarmente delle precedenti;
- sistemi circonferenziali o limitanti, esterno e interno, si trovano sotto il periostio e sotto l'endostio (Siracusa, 2007).
I canali di Volkmann, al contrario, non sono circondati da lamelle disposte concentricamente (Fawcett, 1996).
Osso spugnoso
È formato, anch'esso, da trabecole che però sono più sottili di quelle dell'osso compatto e si presentano disposte disordinatamente, delimitando un labirinto di spazi cavi intercomunicanti, occupati dal midollo osseo (Rosati & Colombo, 1981). In questo tipo di osso mancano i sistemi haversiani completi e le trabecole non sono attraversate da vasi sanguigni. I canalicoli ossei intercomunicanti delle lacune ossee si aprono nelle cavità midollari multiple al di sotto dell'endostio che le riveste; gli osteociti possono quindi ricevere il nutrimento direttamente dall'endostio, per diffusione attraverso la rete di canalicoli (Siracusa, 2007).
Periostio ed endostio
Il periostio è la membrana connettivale, riccamente vascolarizzata che riveste le ossa.
Microscopicamente esso è formato da due strati: uno strato esterno, fibroso e compatto, povero di cellule ma ricco di vasi, e uno strato profondo più fine e più ricco di cellule, fibre elastiche e rete capillare (Rosati & Colombo, 1981). Quest’ultimo strato mostra notevoli variazioni a seconda dello stato funzionale: ad esempio in corso di processi riparativi di fratture, si forma, al limite col tessuto osseo, uno strato epitelioide continuo di osteoblasti in attiva proliferazione e con proprietà osteogenetiche che costituisce lo strato osteogeno di Ollier o strato cambiale (Siracusa, 2007).
Con l’arresto della crescita ossea, gli osteoblasti ritornano alla funzione di cellule di rivestimento inattive, pertanto indistinguibili dalle altre cellule connettivale fusiformi.
Tuttavia esse mantengono il loro potenziale osteogenico e se l’osso viene lesionato si riattivano assumendo di nuovo l’aspetto di osteoblasti e partecipano alla formazione di nuovo osso per riparare il danno (Fawcett, 1996).
Grossi fasci di fibre collagene, derivanti dallo strato esterno del periostio, penetrano perpendicolarmente od obliquamente nelle lamelle del sistema circonferenziale esterno e dei sistemi interstiziali più esterni, ancorando il periostio all’osso; questi fasci sono denominati fibre di Sharpey o fibre perforanti. Le fibre di Sharpey contribuiscono, insieme ai vasi sanguigni periostali, ad ancorare saldamente il periostio al sottostante osso e sono parzialmente in continuità con i tendini e i legamenti a livello delle loro inserzioni ossee (Siracusa, 2007).
L’endostio è la membrana connettivale molto ricca di elementi cellulari che riveste le cavità interne dell’osso (Pelagalli & Botte, 1981). Esso invia propaggini che si spingono lungo i canali di Volkmann e di Havers nonché nelle cellette delimitate nel tessuto osseo spugnoso. Gli elementi cellulari dell’endostio hanno la capacità di trasformarsi all’occorrenza in osteblasti o osteoclasti (Pelagalli & Botte, 1981).
Periostio ed endostio sono dotati di potenzialità osteogeniche, cioè della capacità di formare tessuto osseo(Siracusa, 2007).
Matrice dell'osso
La sostanza interstiziale dell’osso è formata da due componenti principali: da una matrice organica (35%) e da sali inorganici o matrice inorganica che rappresentano il restante
65% del peso secco. La matrice organica è costituita da fibre collagene immerse in sostanza fondamentale ricca di proteoglicani e glicoproteine. La matrice inorganica o minerale è rappresentata principalmente da fosfato di calcio, carbonato di calcio e da quantità minori di altri sali. I minerali sono presenti come cristalli submicroscopici di una varietà di apatite che assomiglia all’idrossiapatite (HA) (Fawcett, 1996).
I costituenti inorganici dell'osso sono responsabili della sua durezza e rigidità mentre la resistenza alla trazione e alla pressione è legata alla matrice organica e soprattutto alle fibre collagene. Le proprietà di resistenza dell'osso dipendono in larga misura della sua organizzazione lamellare e dalla disposizione ordinata ma con orientamento diverso delle fibre collagene nelle lamelle continue (Rosati & Colombo, 1981).
STRUTTURA MACROSCOPICA DELLE OSSA
Le ossa in rapporto alle loro dimensioni (lunghezza, larghezza e spessore) vengono distinte in lunghe, piatte e brevi (Pelagalli & Botte, 1981).
Un osso lungo consta di una regione mediana allungata, il corpo o diafisi e di due estremità, le epifisi. In sezione longitudinale mediana un osso lungo appare con un ampia cavità scavata nel corpo centrale, il canale midollare, delimitata da uno strato più o meno spesso di osso compatto sede del midollo osseo. Nell’epifisi, invece, il tessuto osseo compatto forma un sottile strato superficiale mentre le parti interne sono occupate da tessuto osseo spugnoso tra le cui maglie abbondano i vasi sanguigni ed il tessuto ematopoietico. Nell’animale giovane tra le diafisi e l’epifisi si individua spesso un breve tratto cartilagineo, la cartilagine di accrescimento o metafisi che scompare nell’individuo adulto (Pelagalli & Botte, 1981).
Le ossa lunghe sono rivestite da una sottile lamina connettivale fibro-elastica, riccamente vascolarizzata, il periostio. Questo è assente in corrispondenza delle cartilagini articolari e nelle zone di inserzione dei tendini e dei legamenti. La cavità midollare della diafisi e quelle dell’osso spugnoso sono rivestite dall’endostio (Fig. I.2a).
Le ossa piatte sono costituite da due tavolati di osso compatto, tra i quali è interposto osso spugnoso che viene chiamato anche Diploe (Nickel et al., 1991) (Fig. I.2c).
Le ossa brevi, infine, sono costituite in prevalenza di tessuto osseo spugnoso che viene coperto all’esterno da una sottile corticale (Nickel et al., 1991) (Fig. I.2b).
Fig. I.2 Principali tipi morfologici di ossa a: osso lungo; b; osso breve
c: : osso piatto.
VASCOLARIZZAZIONE E INNERVAZIONE DELLE OSSA
Le ossa ricevono, in genere, un notevole apporto vascolare e nervoso. Le ossa di maggiori dimensioni sono irrorate da un vaso principale, l'arteria nutritizia, che penetra nell'osso attraverso un foro nutritizio, e da una serie di arterie più piccole che lo raggiungono in altri distretti. In tutte le ossa le arterie si portano all'interno nella parte spugnosa o nella cavità midollare e danno origine ad un'ampia rete anastomotica dalla quale si distaccano i vasi destinati al midollo, al tessuto spugnoso o a quello compatto. Nelle ossa lunghe, oltre all'arteria nutritizia che penetra a livello della diafisi, si distinguono sempre le arterie epifisarie di un certo calibro. Molti piccoli vasi arteriosi del periostio, inoltre, hanno collaterali che penetrano nell'osso e sono tributari della rete profonda. Le vene originano da una rete profonda e confluiscono, oltre che in vene satelliti delle arterie, anche in sistemi indipendenti che si portano in superficie seguendo tragitti diversi. I nervi formano reti complesse, specialmente nel periostio; le loro diramazioni si spingono, come già precedentemente descritto, sia nel tessuto compatto sia in quello spugnoso (Pelagalli &
Botte, 1981).
