Composizione Ossa
Qual è la composizione delle ossa?
Il tessuto osseo è una forma specializzata di tessuto connettivo caratterizzata dalla mineralizzazione della matrice extracellulare la quale conferisce durezza e resistenza.
Questo tessuto costituisce lo scheletro del corpo umano ed è organizzato a formare strutture definite come ossa. Si tratta di un tessuto che non presenta staticità interna ma risulta essere in costante rimodellamento per tutta la durata della vita.
Le funzioni del tessuto osseo sono principalmente meccaniche e riguardano la formazione della impalcatura del corpo umano, la protezione degli organi interni, la presenza di cavità che contengono il midollo osseo ed infine, la creazione di inserzioni per muscoli e tendini.
Altra importantissima funzione ha a che fare con l'omeostasi del Calcio in quanto le ossa rappresentano la principale sede di deposito di questo minerale sotto forma di ione Ca2+ che viene continuamente mobilizzato.
La composizione ossea comprende due distinte parti: le cellule del tessuto osseo (osteoblasti, osteoclasti ed osteociti) e la matrice extracellulare. Quest'ultima viene ulteriormente suddivisa in matrice organica (Fig. 1), composta per lo più da proteine, ed inorganica (Fig. 2) caratterizzata dalla presenza di componenti minerali quali fosfato e carbonato di calcio.
(Fig.1) Il grafico rappresenta le percentuali relative alla composizione della Matrice Organica la quale costituisce il 30% della componente ossea. Le proteine collagene e non collagene si presentano per la maggior parte nella sostanza organica del tessuto osseo (98%) la restante parte (2%) è occupata dalle cellule ossee.
(Fig.2) Il grafico rappresenta le percentuali relative alla composizione della Matrice Inorganica la quale costituisce il 70% della componente ossea. I cristalli di Idrossiapatite si presentano per la maggior parte nella sostanza inorganica del tessuto osseo (95%) la restante parte (5%) è occupata da altri minerali.
Matrice Organica
La matrice organica del tessuto osseo è molto simile a quella presente nella cartilagine. La differenza fondamentale risiede nel maggior contenuto di fibre collagene di tipo I nelle ossa rispetto alle cartilagini le quali presentano invece, una percentuale maggiore di proteoglicani. La natura acidofila della matrice organica ossea dipende proprio dalla preponderanza di collagene e di particolari glicoproteine che compongono questo tessuto specializzato rispetto ai proteoglicani.
All'interno delle lamelle ossee, le fibrille di collagene si dispongono ad elica cosicché in ciascun osteone vi sono fibre che decorrono seguendo diverse inclinazioni; alcune con andamento destrorso ed altre con andamento sinistrorso (Fig. 3).
(Fig. 3) Disposizione delle fibre collagene in una lamella ossea. Esse sono parallele tra loro ma presentano un andamento elicoidale.
Per quanto concerne le glicoproteine presenti nella matrice organica del tessuto osseo, possiamo menzionare l'Osteopontina e la Sialoproteina Ossea che hanno l'importante funzione di adesione ancorandosi agli Osteoclasti ma anche l'Osteonectina che ha un ruolo nella mineralizzazione delle fibre collagene.
La proteina più abbondante, dopo il collagene, è però rappresentata dalla Osteocalcina. Quest'ultima è sintetizzata dagli Osteoblasti ma non è implicata nei meccanismi di mineralizzazione ossea.
L'Osteocalcina possiede infatti, una funzione di regolazione dell'omeostasi del glucosio poiché stimola la proliferazione delle cellule β del pancreas che aumentano la secrezione dell'ormone Insulina il quale a sua volta stimola gli adipociti a produrre Adiponectina, un ormone che aumenta la sensibilità all'Insulina.
L'Osteocalcina può influenzare anche la fertilità maschile poiché è nota la sua ulteriore funzione riguardante la stimolazione delle cellule interstiziali del testicolo e la conseguente secrezione di Testosterone. Sono infine presenti nella matrice organica anche dei piccoli proteoglicani quali la Decorina ed il Biglicano.
Cellule del tessuto osseo
Nella composizione del tessuto osseo, la componente cellulare può essere annoverata nella Matrice Organica della quale però, rappresenta solamente il 2%. Sono distinte quattro tipologie di cellule ossee (Fig. 4):
- Preosteoblasti o Cellule Osteoprogenitrici: costituiscono una popolazione di elementi indifferenziati che durante l'accrescimento proliferano fino a divenire Osteoblasti. Si tratta di elementi fusati ed appiattiti che si riscontrano sulla superficie delle trabecole ossee in via di formazione ma possono anche rivestire i canali di Havers e Volkmann.
- Osteoblasti: si tratta di cellule che partecipano attivamente alla formazione del tessuto osseo andando a secernere le componenti della matrice organica. Sono cellule grandi con nucleo sferico ed evidenti nucleoli.
- Osteociti: si tratta delle cellule più numerose nell'osso maturo. Sono essenzialmente Osteoblasti rimasti intrappolati nella matrice calcificata all'interno delle lacune ossee. Hanno forma appiattita, sottili prolungamenti ed un ciglio primario che funge da meccanocettore.
- Osteoclasti: si tratta di cellule giganti polinucleate che occupano la superficie delle trabecole ossee in via di riassorbimento. Per questa ragione, all'interno del loro citoplasma sono molto presenti mitocondri, lisosomi ed idrolasi acide.
(Fig. 4) I Citotipi presenti nel tessuto osseo e le loro funzioni.
Matrice Inorganica
La matrice inorganica del tessuto osseo è anche denominata matrice minerale in quanto risulta essere formata esclusivamente da carbonato di calcio e cristalli di Idrossiapatite [Ca10(PO4)6(OH)2].
Al microscopio elettronico questi ultimi appaiono come aghi sottili della lunghezza di 20 - 40 nm e risultano distribuiti lungo i fasci di fibre collagene ma anche al loro interno. Durante la calcificazione ossea si allineano lungo le fibre collagene divenendo i diretti responsabili della durezza delle ossa.
Gli elementi che caratterizzano la matrice inorganica del tessuto osseo sono sicuramente due:
- Calcio: presente per la maggior parte in ossa e denti; solo l'1% risulta essere extraosseo, presente a livello cellulare nel Citosol o in specifici organelli quali Mitocondri e Reticolo Endoplasmatico. Esso è assorbito dall'intestino tenue attraverso un trasporto transcellulare attivo mediato da un trasportatore che segue il gradiente elettrochimico o paracellulare passivo che sfrutta il gradiente osmotico tra lume intestinale e torrente ematico. Viene poi espulso maggiormente con le urine ma anche attraverso il sudore e le feci.
- Fosfato: l'85% si trova a livello di ossa e denti, il 15% nei tessuti molli e lo 0,5% nel sangue. Esso viene è assorbito a livello dell'intestino tenue sotto l'influenza dell'assorbimento del Calcio ma indipendentemente dalle quantità assunte e dalla regolazione ormonale. Il suo riassorbimento e la sua escrezione sono prevalentemente controllati dai reni e dalle vie urinarie piuttosto che dal tratto terminale dell'intestino.
Le principali molecole ormonali che regolano l'omeostasi di Calcio e Fosfato sono la Calcitonina che ne diminuisce le concentrazioni; la vitamina D3 in forma attiva e il Paratormone (PTH) che ne aumenta le concentrazioni.
Riassumendo
- Il tessuto osseo è una forma specializzata di tessuto connettivo caratterizzata dalla mineralizzazione della matrice extracellulare.
- La composizione ossea comprende due distinte parti: le cellule del tessuto osseo (osteoblasti, osteoclasti ed osteociti) e la matrice extracellulare.
- La Matrice extracellulare viene ulteriormente suddivisa in matrice organica (Fig. 1) ed inorganica (Fig. 2).
- La natura acidofila della matrice organica ossea dipende dalla preponderanza di collagene e di particolari glicoproteine rispetto ai proteoglicani che sono invece maggiormente presenti nel tessuto cartilagineo.
- Tra le glicoproteine presenti nella matrice organica del tessuto osseo riscontriamo: l'Osteopontina, la Sialoproteina Ossea, Osteocalcina ed Osteonectina.
- I proteoglicani principali della matrice ossea sono la Decorina ed il Biglicano.
- Nella composizione del tessuto osseo, la componente cellulare può essere annoverata nella Matrice Organica della quale però, rappresenta solamente il 2%.
- Le cellule del tessuto osseo sono di quattro categorie: Preosteoblasti; Osteoblasti; Osteociti ed Osteoclasti.
- La matrice inorganica (o minerale) del tessuto osseo risulta essere formata esclusivamente da carbonato di calcio e cristalli di Idrossiapatite.
- Gli elementi che caratterizzano la matrice inorganica del tessuto osseo sono il Calcio ed il Fosfato.
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