Biology for Majors II (Italiano)

L’ossificazione, o osteogenesi, è il processo di formazione ossea da parte degli osteoblasti. L’ossificazione è distinta dal processo di calcificazione; mentre la calcificazione avviene durante l’ossificazione delle ossa, può verificarsi anche in altri tessuti. L’ossificazione inizia circa sei settimane dopo la fecondazione in un embrione., Prima di questo momento, lo scheletro embrionale è costituito interamente da membrane fibrose e cartilagine ialina. Lo sviluppo dell’osso dalle membrane fibrose è chiamato ossificazione intramembranosa; lo sviluppo dalla cartilagine ialina è chiamato ossificazione endocondrale. La crescita ossea continua fino a circa 25 anni. Le ossa possono crescere di spessore per tutta la vita, ma dopo i 25 anni, l’ossificazione funziona principalmente nel rimodellamento osseo e nella riparazione.

Ossificazione intramembranosa

L’ossificazione intramembranosa è il processo di sviluppo osseo dalle membrane fibrose., È coinvolto nella formazione delle ossa piatte del cranio, della mandibola e delle clavicole. L’ossificazione inizia quando le cellule mesenchimali formano un modello dell’osso futuro. Poi si differenziano in osteoblasti al centro di ossificazione. Gli osteoblasti secernono la matrice extracellulare e depositano il calcio, che indurisce la matrice. La porzione non mineralizzata dell’osso o osteoide continua a formarsi intorno ai vasi sanguigni, formando osso spugnoso. Il tessuto connettivo nella matrice si differenzia in midollo osseo rosso nel feto., L’osso spugnoso viene rimodellato in un sottile strato di osso compatto sulla superficie dell’osso spugnoso.

Ossificazione endocondrale

L’ossificazione endocondrale è il processo di sviluppo osseo dalla cartilagine ialina. Tutte le ossa del corpo, ad eccezione delle ossa piatte del cranio, della mandibola e delle clavicole, si formano attraverso l’ossificazione endocondrale.

Nelle ossa lunghe, i condrociti formano un modello della diafisi della cartilagine ialina. Rispondendo a segnali di sviluppo complessi, la matrice inizia a calcificarsi., Questa calcificazione impedisce la diffusione dei nutrienti nella matrice, causando la morte dei condrociti e l’apertura di cavità nella cartilagine della diafisi. I vasi sanguigni invadono le cavità e gli osteoblasti e gli osteoclasti modificano la matrice cartilaginea calcificata in osso spugnoso. Osteoclasti poi abbattere parte dell’osso spugnoso per creare un midollo, o midollare, cavità al centro della diafisi. Il tessuto connettivo denso e irregolare forma una guaina (periostio) intorno alle ossa. Il periostio aiuta ad attaccare l’osso ai tessuti circostanti, ai tendini e ai legamenti., L’osso continua a crescere e allungarsi mentre le cellule cartilaginee alle epifisi si dividono.

Nell’ultima fase dello sviluppo osseo prenatale, i centri delle epifisi iniziano a calcificarsi. I centri secondari di ossificazione si formano nelle epifisi quando i vasi sanguigni e gli osteoblasti entrano in queste aree e convertono la cartilagine ialina in osso spugnoso. Fino all’adolescenza, la cartilagine ialina persiste nella piastra epifisaria (piastra di crescita), che è la regione tra la diafisi e l’epifisi che è responsabile della crescita longitudinale delle ossa lunghe (Figura 1).,

Figura 1. L’ossificazione endocondrale è il processo di sviluppo osseo dalla cartilagine ialina. Il periostio è il tessuto connettivo all’esterno dell’osso che funge da interfaccia tra osso, vasi sanguigni, tendini e legamenti.

Crescita dell’osso

Le ossa lunghe continuano ad allungarsi, potenzialmente fino all’adolescenza, attraverso l’aggiunta di tessuto osseo alla piastra epifisaria. Aumentano anche in larghezza attraverso la crescita apposizionale.,

Allungamento delle ossa lunghe

I condrociti sul lato epifisario della piastra epifisaria si dividono; una cellula rimane indifferenziata vicino all’epifisi e una cellula si sposta verso la diafisi. Le cellule, che vengono spinte dall’epifisi, maturano e vengono distrutte dalla calcificazione. Questo processo sostituisce la cartilagine con l’osso sul lato diafisario della piastra, con conseguente allungamento dell’osso.

Le ossa lunghe smettono di crescere intorno all’età di 18 nelle femmine e all’età di 21 nei maschi in un processo chiamato chiusura della piastra epifisaria., Durante questo processo, le cellule cartilaginee smettono di dividersi e tutta la cartilagine viene sostituita dall’osso. La piastra epifisaria svanisce, lasciando una struttura chiamata linea epifisaria o residuo epifisario, e l’epifisi e la diafisi si fondono.

Ispessimento delle ossa lunghe

La crescita appropriata è l’aumento del diametro delle ossa mediante l’aggiunta di tessuto osseo sulla superficie delle ossa. Gli osteoblasti sulla superficie ossea secernono la matrice ossea e gli osteoclasti sulla superficie interna abbattono l’osso. Gli osteoblasti si differenziano in osteociti., Un equilibrio tra questi due processi consente all’osso di addensarsi senza diventare troppo pesante.

Rimodellamento e riparazione ossea

Il rinnovamento osseo continua dopo la nascita fino all’età adulta. Il rimodellamento osseo è la sostituzione del vecchio tessuto osseo con nuovo tessuto osseo. Coinvolge i processi di deposizione ossea da parte degli osteoblasti e il riassorbimento osseo da parte degli osteoclasti. La normale crescita ossea richiede vitamine D, C e A, oltre a minerali come calcio, fosforo e magnesio. Ormoni come l’ormone paratiroideo, l’ormone della crescita e la calcitonina sono anche necessari per una corretta crescita e manutenzione delle ossa.,

I tassi di turnover osseo sono piuttosto alti, con il cinque-sette percento della massa ossea che viene riciclata ogni settimana. Le differenze nel tasso di turnover esistono in diverse aree dello scheletro e in diverse aree di un osso. Ad esempio, l’osso nella testa del femore può essere completamente sostituito ogni sei mesi, mentre l’osso lungo l’albero viene alterato molto più lentamente.

Figura 2. Dopo che questo osso è stato impostato, un callo lavorerà insieme le due estremità., (credit: Bill Rhodes)

Il rimodellamento osseo consente alle ossa di adattarsi alle sollecitazioni diventando più spesse e più forti quando sottoposte a stress. Le ossa che non sono soggette a stress normale, ad esempio quando un arto è in un cast, inizieranno a perdere massa. Un osso fratturato o rotto subisce la riparazione attraverso quattro fasi:

1. Vasi sanguigni nella rottura dell’osso e nell’emorragia, con conseguente formazione di sangue coagulato, o un ematoma, nel sito della rottura., I vasi sanguigni recisi alle estremità rotte dell’osso sono sigillati dal processo di coagulazione e le cellule ossee prive di nutrienti iniziano a morire.
2. Entro pochi giorni dalla frattura, i capillari crescono nell’ematoma e le cellule fagocitiche iniziano a eliminare le cellule morte. Sebbene frammenti del coagulo di sangue possano rimanere, fibroblasti e osteoblasti entrano nell’area e iniziano a riformare l’osso. I fibroblasti producono fibre di collagene che collegano le estremità ossee rotte e gli osteoblasti iniziano a formare ossa spugnose., Il tessuto di riparazione tra le estremità ossee rotte è chiamato callo fibrocartilaginoso, in quanto è composto sia da ialino che da fibrocartilagine (Figura 2). Alcune spicole ossee possono anche apparire a questo punto.
3. Il callo fibrocartilaginoso viene convertito in un callo osseo di osso spugnoso. Ci vogliono circa due mesi perché le estremità ossee rotte siano saldamente unite insieme dopo la frattura. Questo è simile alla formazione endocondrale dell’osso, poiché la cartilagine si ossifica; sono presenti osteoblasti, osteoclasti e matrice ossea.,
4. Il callo osseo viene quindi rimodellato da osteoclasti e osteoblasti, con materiale in eccesso all’esterno dell’osso e all’interno della cavità midollare rimosso. L’osso compatto viene aggiunto per creare tessuto osseo simile all’osso originale e ininterrotto. Questo rimodellamento può richiedere molti mesi e l’osso può rimanere irregolare per anni.

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