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TECIDO ÓSSEO Os ossos formam o esqueleto, estrutura essencial de sustentação do corpo humano. Ele também protege órgãos vitais como o encéfalo, medula espinhal, coração e pulmão além de servir de local para inserção de músculos, participando do sistema locomotor e participar do armazenamento de minerais, principalmente o cálcio. Os ossos contêm uma cavidade interna que abriga a medula óssea, órgão hematopoiético responsável pela produção das células do sangue. Todos os ossos são recobertos, tanto na superfície interna como na externa, por camadas de tecido contendo células osteogênicas. Internamente, tem-se o endósteo (tecido conjuntivo frouxo), que contém uma camada de células osteogênicas e osteoblastos. Externamente, o osso é revestido pelo periósteo (tecido conjuntivo denso), que nele é composto por fibras externas de colágeno tipo I e substância fundamental rica em proteoglicanos e glicoproteínas.
MATRIZ ÓSSEA A matriz óssea, considerada como material extracelular calcificado, é constituída por componentes orgânicos e inorgânicos. Como não existe a difusão de substancias através da matriz calcificada do osso, a nutrição dos osteócitos depende de canalículos que perfuram esta matriz. Esses canalículos possibilitam as trocas de moléculas e íons entre os capilares sanguíneos e os osteócitos. COMPONENTE INORGÂNICO A parte inorgânica dos ossos constitui cerca de 65% de seu peso seco. Os principais constituintes são: cálcio, fósforo, magnésio, citratos e bicarbonato. O cálcio e fósforo estão presentes na forma de cristais de hidroxiapatita que esta ordenada entre as fibras de colágeno tipo I dando ao osso força e dureza. Os cristais atraem água formando a capa de hidratação, permitindo trocas de íons com o fluido extracelular. COMPONENTE ORGÂNICO O componente orgânico do osso é composto principalmente por fibras de colágeno tipo I, mas também é possível identificar outras estruturas como glicosaminoglicanos sulfatados (condroitino-sulfato e queratan-sulfato). Estes glicosaminoglicanos se ligam covalentemente formando os proteoglicanos curtos. Estes por sua vez se ligam ao ácido hialurônico formando os compostos de agrecanos. É possível também identificar a presença de glicoproteínas (osteocalcina, osteopontina e sealoproteína). CÉLULAS DO TECIDO TECIDO ÓSSEO CÉLULAS OSTEOPROGENITORAS As células osteoprogenitoras são originárias das mesenquimatosas embrionárias, elas têm a capacidade de realizar mitose e se diferenciar em osteoblastos. Em condições de baixa de oxigênio, essas células podem diferenciar-se em células condroblásticas. As células osteoprogenitoras são mais abundantes no período de crescimento ósseo intenso. OSTEOBLASTOS Os osteoblastos são produzidos a partir da diferenciação das células osteoprogenitoras, sua principal função é a secreção de matriz óssea orgânica (fibras colágeno tipo I, proteoglicanos, glicosaminoglicanos). Estão localizados na superfície dos ossos como células colunares ou cuboides (semelhante a um arranjo de epitélio simples). Além disso, os osteoblastos lançam prolongamentos curtos que entram em contato para formar as junções comunicantes. Ao fazer a exocitose da matriz óssea, os osteoblastos vão se envolvendo por essa matriz, ficando situados em regiões denominadas lacunas, para formar os osteócitos. A maior parte da medula óssea ó ssea vai ser calcificada entre a matriz e os osteoblastos formando-se uma camada delgada que os separam: o osteoide. 1
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Essas células possuem receptores ainda para hormônios paratireoidianos. Quando esse hormônio se liga aos receptores, as células secretam ligante osteoprotegerina (OPGL), um fator indutor da diferenciação dos préosteoclastos em osteoclastos, como o fator osteoclastoestimulante, que ativa os osteoclastos a reabsorverem ossos.
OSTEÓCITOS Os osteócitos são células ósseas maduras derivadas dos osteoblastos que ficaram aprisionados dentro das lacunas (um osteócito apenas por lacuna) da matriz extracelular calcificada. Das lacunas, irradiam canalículos que abrigam os prolongamentos citoplasmáticos dos osteócitos. Esses prolongamentos entram em contato entre si, formando junções comunicantes, permitindo a comunicação de íons e pequenas moléculas. Os osteócitos são essenciais para a produção da matriz óssea, e sua morte é seguida por reabsorção da matriz. OSTEOCLASTOS São células gigantes e multinucleadas derivadas de um precursor na medula óssea comum com os monócitos: a célula progenitora granulócita macrófago. Os osteoclastos desempenham papel na reabsorção óssea (participam dos processos de remodelação dos ossos) e estão localizadas nas lacunas de Howship. Um osteoclasto está dividido em 4 regiões: Zona Basal: maior concentração de organelas. Está mais distante das lacunas de Howship. Borda Ondulada: é a parte da célula responsável pela reabsorção óssea. Ela possui projeções digitiformes, fazendo-a mudar continuamente de forma ao se projetarem, formando o compartimento subosteoclástico. Zona Clara: está localizada na periferia da borda ondulada. Possui muitos filamentos de actina que formam o anel de actina , contribuindo para as integrinas da plasmalema da zona clara manter contato com a periferia óssea da lacuna de Howship. Zona Vesicular: está localizada entre a zona basal e a borda ondulada. É rica em vesículas endocíticas e exocíticas que transportam enzimas lisossômicas para o compartimento subosteoclástico. MECANISMO DE REABSORÇÃO ÓSSEA Dentro dos osteoclastos, a enzima anidrase carbônica catalisa a informação de acido carbônico a partir de água e CO2. Na célula, o acido carbônico dissocia-se em H + e HCO-3. Os íons bicarbonato, juntamente com o Na + cruzam o plasmalema da borda ondulada e penetram nos capilares próximos. As bombas de H + presentes na borda ondulada transportam ativamente o íon H+ para o compartimento subosteoclasto, reduzindo o pH do microambiente. Com isso, a matriz é dissolvida devido à acidez e os minerais vão para os osteoclastos, e destes para a corrente sanguínea. Hidrolases, metaloproteinases lisossômicas como a colagenase e a gelatinase, secretadas pelo osteoclastos, degradam os componentes da matriz óssea, facilitando a sua absorção. CONTROLE HORMONAL DA REABSORÇÃO ÓSSEA A atividade de reabsorção óssea dos osteoclastos é regulado por dois hormônios: o paratormônio (estimula os osteoblastos a liberar OPGL, estimulando, assim, a ação dos osteoclastos) e a calcitonina, produzidos respectivamente pela paratireoide e tireoide. Além disso, participam desse controle: o estrógeno, o GH/IGF, 1,25-diidroxivitamina D, etc. ESTRUTURA DO OSSO Os ossos são classificados de acordo com sua forma anatômica Ossos Longos: Corpo situado entre duas cabeças. Ex: Tíbia Ossos Curtos: Possuem aproximadamente mesma largura e comprimento. Ex: Ossos do Carpo Ossos Chatos: São achatados delgados semelhantes a placas. Ex: Ossos da caixa Craniana Ossos Irregulares: Tem forma irregular. Ex: Esfenoide e Etmoide Ossos Sesamoides: Formam-se dentro de tendões. Ex: Patela OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA DO OSSO Em uma observação mais atenta aos ossos é possível classificar os ossos em compactos e esponjosos. Além disso, é possível identificar nos ossos esponjosos as trabéculas e espículas. Estas se projetam da a superfície interna do osso compacto para a cavidade da medula. A medula óssea é composta por dois tipos: medula óssea vermelha, produtora de células do sangue e a medula amarela constituída principalmente por gordura. O corpo de um osso longo é composto por duas epífises separadas pela diáfise. Em pessoas em crescimento é possível identificar a placa epifisária, que separa a diáfise da epífise. 2
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A superfície articular dos ossos é revestida por cartilagem hialina, altamente polida, que reduz a fricção dos ossos que se articulam. A placa epifisária e a metáfise são responsáveis pelo crescimento do osso em comprimento. A diáfise é coberta pelo periósteo exceto nos tendões e onde os músculos se inserem no osso e na superfície articular dos ossos. O periósteo é formado por tecido conjuntivo denso não-modelado, rico em fibras colágenas e são fixas nos ossos pelas fibras de Sharpey. A camada externa ajuda a distribuir o suprimento sanguíneo enquanto a camada celular interna possui células osteoprogenitoras e osteoblastos.
OBSERVAÇÕES MICROSCÓPICAS Na observação microscópica é possível identificar dois tipos de ossos: Primário e secundário. Primário (Imaturo / não lamelar): é o primeiro osso a se formar durante o desenvolvimento fetal e durante a reparação óssea. Ele é rico em osteócitos e em feixes de colágeno não modelado, que, mais tarde serão substituídos por osso secundário. Secundário (maduro / lamelar): é osso maduro composto por lamelas paralelas ou concêntricas. Nesses ossos apresentam trabéculas que se ligam com lacunas vizinhas formando uma rede de canais intercomunicantes, que facilitam o fluxo de nutrientes hormônios, íons e produtos do catabolismo dos e para os osteócitos. SISTEMAS LAMELARES DO OSSO COMPACTO SECUNDÁRIO Nesse tipo de osso, existem quatro tipos de sistema de lamelas: Lamelas Circunferenciais externas e internas, Sistema do Canal de Havers (osteon) e Lamelas intersticiais. 1. Lamelas Circunferenciais externas: estão situadas logo abaixo do periósteo. Formam a região mais externa da diáfise e contém fibras de Sharpey que ancoram o periósteo ao osso. 2. Lamelas Circunferênciais internas: envolvem completamente a cavidade da medula óssea. Delas projetamse trabéculas para a cavidade da medula. 3. Sistema de Canal de Havers: cada sistema é composto por cilindros de lamelas dispostas concentricamente em torno de um espaço vascular denominado Canal de Havers . Dentro de cada lamela, os feixes de colágeno são paralelos, mas com orientação perpendicular ao das lamelas adjacentes. Cada canal de Havers é forrado por uma camada de osteoblastos e células osteoprogenitoras, que abrigam um feixe neurovascular com tecido conjuntivo associado – são os canais de Volkmann (unem os canais de Havers de osteons adjacentes). 4. Lamelas Intersticiais (intermediárias): estão localizadas entre os osteons e estão envolvidas por linhas cimentantes (uma delgada camada que envolve tanto os osteons quanto as lamelas intersticiais), compostas principalmente por fibras de colágeno e substancia fundamental calcificada. 3
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HISTOGÊNESE DO OSSO Durante o desenvolvimento embrionário, a formação do osso pode ocorrer de duas maneiras: intramembranosa ou endocondral. O primeiro osso a se formar é o osso primário, que mais tarde será reabsorvido e substituído pelo secundário, que permanece por toda vida e é reabsorvido lentamente. FORMAÇÃO OSSEA INTRAMEMBRANOSA É o processo que ocorre na maioria dos ossos chatos (ossos frontal, parietal, partes do occipital e do temporal), maxilares, além de contribuir para o crescimento dos ossos curtos e para o crescimento em espessura dos ossos longos. Esse processo ocorre dentro do tecido mesenquimatoso, que é ricamente vascularizado. As células mesenquimatosas se diferenciam em osteoblastos e estes passam a secretar a matriz óssea formando uma malha de espículas entreabertas. Esta região de osteogênese é denominada centro primário de ossificação. A calcificação segue-se rapidamente após a formação do osteoide. Os osteoblastos presos em sua matriz tornam-se osteócitos. Tecido mesenquimal diferenciado células osteoprogenitoras osteoblastos espículas, trabéculas osteócito A continuidade da atividade mitótica das células mesenquimatosas dá origem às células osteoprogenitoras indiferenciadas que dão origem aos osteoblastos. Com o estabelecimento da rede de trabéculas, o tecido conjuntivo vascularizado situado nos interstícios transforma-se em medula óssea. A parte da membrana conjuntiva que não sofre ossificação passa a constituir o endósteo e o periósteo.
FORMAÇÃO OSSEA ENDOCONRAL A maioria dos ossos longos e curtos forma-se por este tipo de ossificação, que ocorre em duas etapas: Forma-se um molde de cartilagem hialina em miniatura: a cartilagem hialina sofre modificações, havendo hipertrofia dos condrócitos, redução da matriz cartilaginosa a finos tabiques, sua mineralização e a morte dos condróctios por apoptose. O molde de cartilagem cresce e serve de esqueleto estrutural para desenvolvimento do osso, sendo reabsorvida e substituída por este osso: as cavidades previamente ocupadas pelos condrócitos são invadidas por capilares sanguíneos e células osteogênicas vindas do conjuntivo adjacente. Essas células diferenciam-se em osteoblastos, que depositarão matriz óssea sobre os tabiques de cartilagem calcificada. Desse modo, aparece tecido ósseo onde antes havia tecido cartilaginoso sem que ocorra transformação deste tecido naquele; os tabiques de matriz calcificada da cartilagem servem apenas de ponto de apoio à ossificação. ACONTECIMENTOS NA FORMAÇÃO ÓSSEA ENDOCONDRAL 1) Na região em que haverá formação óssea no embrião, desenvolve-se a cartilagem hialina, podendo esta desenvolver-se pelo crescimento intersticial ou pelo crescimento por aposição. Os condrócitos da cartilagem se hipertrofiam, acumulam glicogênio em seu citoplasma, dilatando suas colunas. 2) Concomitantemente, a região média da diáfise da cartilagem torna-se vascularizada. Quando isto ocorre, o pericôndrio transforma-se em periósteo e as células condrogenicas em osteoprogenitoras. 3) Sobre a superfície do molde cartilaginoso, osteoblastos secretam matriz óssea formando um colar ósseo subperiósteo por ossificação intramembranosa. 4) Esse colar ósseo impede a difusão de nutrientes para os condrócitos hipertrofiados, causando sua morte. Este processo é responsável pela presença de lacunas, formando várias cavidades (como a futura cavidade da medula óssea). 5) Os osteoblastos escavam furos no colar ósseo, permitindo que um botão periósteo, composto por células osteoprogenitoras, células hematopoiéticas e vasos sanguíneos penetrem nas cavidades dentro do molde da cartilagem. 6) As células osteoprogenitoras diferenciam-se em osteoblastos, que passam a secretar matriz óssea formando um complexo cartilagem calcificada/osso calcificado. 7) Os osteoclastos começam a reabsorver o complexo dilatando a cavidade da medula. Com a continuação desse processo, a diáfise da cartilagem é substituída por osso, exceto nas placas epifisárias. ACONTECIMENTOS QUE OCORREM NO CENTRO SECUNDÁRIO DE OSSIFICAÇÃO Os centros secundários de ossificação começam a formarem-se nas epífises em ambas as extremidades do osso. Células osteoprogenitoras invadem a cartilagem da epífise, diferenciam-se em osteoblastos e começam a secretar matriz óssea sobre o esqueleto cartilaginoso. Estes acontecimentos ocorrem, e a cartilagem é substituída por osso, exceto na cartilagem articular e na placa epifisária.
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CRESCIMENTO DO OSSO EM COMPRIMENTO Os condrócitos da placa epifisária proliferam e participam do processo de formação óssea endocondral. Essa proliferação ocorre no lado epifisário e a substituição por osso se dá do lado diafisário da placa. A placa epifisária (que fica entre a epífise e a diáfise) é dividida em cinco zonas: Zona de Repouso (Cartilagem de Reserva): Onde existe cartilagem hialina sem qualquer alteração morfológica. Os condrócitos na matriz possuem alto potencial em atividade mitótica. Zona de Proliferação: condrócitos em proliferação rápida formando grupos isogênicos em fileiras ou colunas paralelas no sentido longitudinal do osso. Zona de Maturação e Hipertrofia: os condrócitos amadurecem, hipertrofiam e acumulam glicogênio e lipídios no citoplasma. Os condrócitos entram em apoptose. Zona de Calcificação: ocorre a mineralização dos delgados tabiques de matriz cartilaginosa e termina a apoptose dos condrócitos. Zona de Ossificação: esta é a zona em que aparece tecido ósseo. Capilares sanguíneos e células osteoprogenitoras originadas do periósteo invadem as cavidades deixadas pelos condrócitos mortos. As células osteoprogenitoras se diferenciam em osteoblastos, que formam uma camada contínua sobre os restos da matriz cartilaginosa calcificada. Sobre esses restos de matriz cartilaginosa, os osteoblastos depositam a matriz óssea. A matriz óssea calcifica-se e aprisiona os osteoblastos, que se transformam em osteócitos. Desse modo, formam-se as espículas ósseas, com uma parte central de cartilagem calcificada e uma parte superficial de tecido ósseo primário. CRESCIMENTO DO OSSO EM LARGURA O crescimento da diáfise em circunferência se dá por crescimento por aposição. As células osteoprogenitoras da camada osteogênica do periósteo proliferam e se diferenciam em osteoblastos, que começam a depositar matriz óssea sobre a superfície subperiosteal do osso. CALCIFICAÇÃO ÓSSEA A calcificação começa quando há deposição de fosfato de cálcio sobre a fibrila de colágeno. Esta calcificação é estimulada por alguns proteoglicanos e pela osteonectina. Os osteoblastos liberam vesículas contendo íons Ca2+ e PO3-4, cAMP, ATP, pirofosfatase, proteínas ligantes de cálcio e fosfosserina. A membrana da vesícula da matriz possui numerosas bombas de cálcio, que transportam íons Ca 2+ para dentro da vesícula. Com o aumento da concentração desse íon, ocorre cristalização e o cristal de hidroxiapatita em crescimento rompe a membrana estourando a vesícula da matriz, liberando seu conteúdo. A alta concentração de hidroxiapatita de cálcio, liberada pelas vesículas, agem como ninhos de calcificação, e juntamente com a presença de fatores de calcificação e proteínas ligantes de cálcio, promove a calcificação da matriz. REMODELAÇÃO ÓSSEA No adulto, a formação e a reabsorção de osso permanecem em equilíbrio, enquanto o osso é remodelado para atender às forças aplicadas sobre ele. Entretanto, o osso cortical e o osso esponjoso não são remodelados da mesma maneira, pois os osteoblastos e as células osteoprogenitoras do osso esponjoso estão contidos dentro dos limites da medula óssea, e por isso, estão sob influencia direta das células da medula. A estrutura interna do osso adulto é remodelada continuamente com novo osso sendo formado e o osso morto ou o que está morrendo, sendo absorvidos. Este processo está relacionado aos seguintes fatos: Os sistemas de Havers são substituídos continuamente. O osso precisa ser reabsorvido em uma área e ser adicionado em outra para adequar-se às mudanças das tensões exercidas sobre ele (peso, postura, fraturas, etc.). OBS: as lamelas intersticiais observadas no osso adulto são restos de sistemas de Havers remodelados. FRATURAS Após uma lesão, osso sofre uma séria de processos de reparo (formação óssea intramembranosa e endocondral) responsável pela volta de sua integridade. A) Vasos sanguíneos são rompidos perto da fratura e a hemorragia causada é a responsável pela formação de um coágulo de fibrina, interrompendo o suprimento vascular. B) O coágulo sanguíneo que preenche o local da fratura é invadido por pequenos capilares e por fibroblastos provenientes do tecido conjuntivo circundante, havendo a formação de tecido de granulação e a migração de células inflamatórias é intensa. Além disso, há a liberação de mediadores químicos e fatores de crescimento. C) O coágulo é invadido por células osteoprogenitoras provenientes do endosteo, formando um calo de osso trabecular. A camada mais profunda das células osteoprogenitoras em proliferação se diferenciam em osteoblastos e começam a produzir um colar ósseo, aderindo-se ao osso morto. Outras células 5
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osteoprogenitoras (com pouca oxigenação) se diferenciam em condroblastos, gerando uma camada intermediária de cartilagem. D) Toda a cartilagem recém-formada passa a ser substituída por osso primário formado por ossificação endocondral, unindo os fragmentos de ossos por pontes de osso esponjoso, sendo necessário remodelar o local da lesão. Com isso, há substituição do osso primário por secundário e o desaparecimento do calo. Todo o osso morto acaba sendo reabsorvido por osteoclastos e substituído por osteoblastos que invadiram a região.
FATORES QUE DETERMINANTES DO PICO DE MASSA ÓSSEA Tipo de receptor herdado para vitamina D Estado nutricional Intensidade de atividades físicas Estado hormonal CLASSIFICAÇÃO DAS ARTICULAÇÕES Diartroses ou Articulações Sinoviais: são articulações móveis que permitem movimentos amplos. Sua estrutura é complexa e devemos identificar: Cavidade articular : onde encontramos a sinóvia (membrana sinovial que forra internamente a cavidade articular), superfícies ósseas articulares, cartilagem articular (que reveste a superfície óssea articular e a cápsula articular). Nas diartroses devemos identificar formações fibrocartilaginosas que são: Lábios (orlas ou rodetes) comumente encontrados na articulação escápulo-umeral como é o caso do lábio glenoidal; discos, encontrados nas articulações clavículo-esternal e têmporo-mandibular, e meniscos, encontrados nas articulações dos joelhos, descrevem a forma de meia lua. Sinartroses ou Articulações Fibrosas: As articulações fibrosas incluem todas as articulações nas quais os ossos são mantidos por tecido conjuntivo fibroso também conhecido como ligamento sutural. Sincondroses: cartilagem do tipo hialina que, com o passar do tempo (fim do crescimento), ossificam, passando a se chamar sinostoses. Sindesmoses: articulações fibrosas localizadas entre os ossos longos do esqueleto apendicular do antebraço e da perna. Nanismo: retardo do crescimento em crianças com deficiência de vitamina D, sem a qual, a mucosa intestinal não absorve cálcio. Gigantismo: crescimento exagerado dos ossos em crianças. Acromegalia: ocorre nos adultos com excesso de secreção de somatotrofina, causando um espessamento anormal dos ossos. Osteoporose: diminuição da massa óssea devido à queda dos níveis de estrógeno, diminuindo a atividade de osteoblastos. Com isso, a reabsorção óssea por meio dos osteoclastos passa a ser maior. Raquitismo: ocorre em crianças com deficiência em vitamina D. Distúrbios na calcificação das cartilagens, ossos deformados. Osteomalácia: deficiência de vitamina D em adultos. Tumores ósseos: Condromas (benigno) Condrossarcomas (maligno) Osteomas (benigno) Osteossarcomas (maligno)
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