Osso

Introduzione(edit | edit source)

Scheletro umano

La funzione del tessuto osseo è sia di sostegno che di locomozione.(1) Le ossa non solo costituiscono l’impalcatura fisica del corpo, ma consentono la locomozione fornendo siti di inserzione per muscoli, tendini e legamenti.(2) Inoltre, le ossa permettono la capacità motoria, proteggono gli organi vitali, facilitano la respirazione, svolgono un ruolo nell’omeostasi e, nel midollo, producono una varietà di cellule fondamentali per la sopravvivenza.(3) Il tessuto osseo è unico nel suo genere in quanto può rigenerarsi, ritornando a uno stato completamente funzionale, precedente alla lesione.(2)

L’osso è un tessuto connettivo metabolicamente attivo che fornisce supporto strutturale, facilita il movimento e protegge gli organi vitali. L’osso è composto da una matrice extracellulare e da cellule ossee (osteociti).(4) Nelle giuste condizioni, il tessuto osseo va incontro ad un processo di mineralizzazione e viene indurito dal calcio depositato. L’osso è duro e molte delle sue funzioni dipendono da questa caratteristica di durezza.(5)

Lo scheletro umano adulto è composto da 206 ossa. Alla nascita le ossa sono circa 270, ma il numero finale di ossa negli adulti diminuisce in quanto una parte di queste ossa si fonde durante le fasi di crescita e maturazione dello scheletro. Nel corso della vita, l’osso si rimodella costantemente e la maggior parte dello scheletro adulto viene sostituito circa ogni 10 anni.(6)

Tutte le ossa si dividono principalmente in due categorie: ossa spongiose e ossa corticali. Di questi due tipi di ossa, le ossa corticali costituiscono la maggior parte del sistema scheletrico (fino all’80%), mentre il resto è costituito da ossa spongiose.(7)

Guardate questo video di 10 minuti sul sistema scheletrico e sul perché gli astronauti Scott Kelly e Mikhail Kornienko sono nello spazio per studiarlo. Include anche l’anatomia del sistema scheletrico, comprese le ossa piatte, corte e irregolari, e le loro composizioni individuali di osso compatto e spongioso.

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Struttura ossea( modifica | modifica fonte )

Anatomia dell’osso lungo

L’osso è costituito da due tipi di tessuto:

  1. Osso compatto (corticale): costituisce l’80% dell’osso totale del corpo ed è molto più forte dell’osso spongioso/trabecolare. È molto resistente alla flessione, alla torsione e alla compressione. È molto più denso e ha un ruolo minimo nel metabolismo. Si trova soprattutto nella diafisi delle ossa lunghe, come il femore e la tibia, e nel guscio esterno dell’osso trabecolare.
  2. Osso spongioso (trabecolare): costituisce solo il 20% dell’osso totale, ma ha un rapporto superficie/volume dieci volte superiore a quello dell’osso corticale. Risponde otto volte più velocemente alle variazioni di carico, rendendolo molto più dinamico. Si trova in aree più soggette alla compressione come il corpo vertebrale, il bacino e le metafisi.(9)

Periostio, in verde intenso

Le ossa contengono anche:

Tipi di ossa( modifica | modifica fonte )

Classificazione delle ossa

Nel corpo umano esistono cinque tipi di ossa:

  1. Ossa lunghe: sono costituite per lo più da osso compatto e hanno poco midollo. La maggior parte delle ossa degli arti sono ossa lunghe. Queste ossa tendono a sostenere il peso e ad aiutare nel movimento (ad esempio, femore, tibia, perone, omero).
  2. Ossa corte: hanno solo un sottile strato di osso compatto (ad esempio, le ossa del polso e della caviglia).
  3. Ossa piatte: di solito le ossa che sono sottili e ricurve. Sono costituite da due strati esterni di osso compatto e da uno strato interno di osso spongioso. Le ossa piatte comprendono la maggior parte delle ossa del cranio e dello sterno. Tendono ad avere un ruolo protettivo (ad esempio, sterno, costole).
  4. Ossa sesamoidi: sono inserite nei tendini (ad esempio, la rotula). Proteggono i tendini dall’usura e dallo stress.
  5. Ossa irregolari: come suggerisce il nome, si tratta di ossa che non rientrano nelle prime quattro categorie e hanno una forma insolita. Comprendono le ossa della colonna vertebrale e del bacino. Spesso proteggono organi o tessuti.

Anatomia generale( modifica | modifica fonte )

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Un osso lungo ha due parti, la diafisi e l’epifisi. Le ossa che vanno incontro ad ossificazione endocondrale hanno anche una cartilagine di accrescimento.

  1. La diafisi è l’asta tubolare che corre tra le estremità prossimali e distali dell’osso. La regione cava nella diafisi è chiamata cavità midollare ed è riempita con midollo giallo. Le pareti della diafisi sono composte da osso compatto denso e duro.(11)
  2. Le cartilagini di accrescimento (o placche di crescita) si trovano nelle ossa che vanno incontro ad ossificazione endocondrale (il processo attraverso il quale il modello cartilagineo embrionale della maggior parte delle ossa contribuisce alla crescita longitudinale e viene gradualmente sostituito dall’osso).(12)
  3. L’epifisi – la parte o il processo di un osso che si ossifica separatamente e in seguito diventa anchilosato alla parte principale dell’osso. L’epifisi contribuisce a un’articolazione, mentre l’apofisi è un sito di inserzione di tendini o legamenti. Una volta che la cartilagine di accrescimento si è fusa, l’epifisi e la metafisi si uniscono.

Composizione ossea( modifica | modifica fonte )

Composizione ossea

L’osso è composto da cellule e dalla matrice extracellulare, che contiene sostanze sia organiche che inorganiche. Gli osteoblasti sintetizzano la matrice extracellulare dell’osso.

La matrice extracellulare è composta da:

  1. Collagene di tipo I mescolato con una matrice di cristalli di fosfato di calcio (che rappresenta fino al 70% del peso secco)
  2. Proteoglicani e glicoproteine, meno abbondanti, ma fondamentali per l’organizzazione delle fibre di collagene, la mineralizzazione e il riassorbimento dell’osso. La condroitina solfato rappresenta il 67-97% dei glicosaminoglicani dell’osso.(13)

Cellule ossee( modifica | fonte di modifica )

Cellule ossee

Le cellule ossee costituiscono circa il 10% del volume totale dell’osso. Le ossa non sono un tessuto statico, ma devono essere costantemente mantenute e rimodellate. In questo processo sono coinvolti tre tipi di cellule principali.

  1. Osteoblasti: le cellule staminali del midollo osseo possono differenziarsi in osteoblasti. Gli osteoblasti sono responsabili della formazione di nuovo osso e della riparazione di quello più vecchio. Gli osteoblasti producono una miscela di proteine chiamata osteoide, che si mineralizza e diventa osso. Un’altra funzione è quella di produrrei ormoni, tra cui le prostaglandine.
  2. Osteociti: osteoblasti inattivi che sono rimasti intrappolati nell’osso che hanno creato. Mantengono le connessioni con altri osteociti e osteoblasti. Sono importanti per la comunicazione all’interno del tessuto osseo.
  3. Osteoclasti: grandi cellule con più di un nucleo, che demoliscono l’osso. Rilasciano enzimi e acidi per sciogliere i minerali presenti nelle ossa e digerirli in un processo chiamato riassorbimento. Gli osteoclasti aiutano a rimodellare le ossa danneggiate e a creare percorsi per i nervi e i vasi sanguigni.(10)

Matrice extracellulare( modifica | fonte edit )

Le ossa sono in realtà cellule viventi inserite in una matrice organica a base minerale. Questa matrice extracellulare è costituita da:

  • componenti organici, per lo più collagene di tipo 1
  • componenti inorganici, tra cui l’idrossiapatite e altri sali, come il calcio e il fosfato

Il collagene conferisce all’osso la sua forza tensile, ossia la resistenza alla separazione. L’idrossiapatite conferisce alle ossa forza di compressione o resistenza alla compressione.(10)

Midollo osseo ed emopoiesi( modifica | modifica fonte )

Il midollo osseo si trova in quasi tutte le ossa in cui è presente l’osso spongioso. Il midollo osseo è responsabile dell’emopoiesi, ovvero della produzione di globuli rossi, globuli bianchi e piastrine.(9) Produce circa 2 milioni di globuli rossi al secondo, oltre a produrre piastrine e globuli bianchi. I globuli rossi difettosi e vecchi vengono distrutti nel midollo osseo.(10)(9)

Questo video di 4 minuti spiega l’emopoiesi: formazione delle cellule del sangue

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Unità funzionale dell’osso compatto( modifica | fonte edit )

Osteone: unità strutturale dell’osso costituita da un canale di Havers e dalle corrispondenti lamelle di osso compatto.

L’osteone rappresenta la singola unità funzionale di tessuto osseo. È disposto con lamelle concentriche di fibre di collagene orientate intorno a un canale centrale “costituito dall’apporto arterioso, venoso e nervoso dell’osteocita”,(9) che è noto come canale di Havers. Questo sistema comprende anche i canalicoli e il canale di Volkmann. Questi permettono la comunicazione tra osteociti e osteoni vicini, rispettivamente. Gli osteoni sono lunghi alcuni millimetri e hanno un diametro di circa 0,2 millimetri (0,008 pollici); tendono a correre parallelamente all’asse lungo di un osso.(9)

Funzioni meccaniche( modifica | modifica fonte )

Il cranio protegge il cervello

  1. Protezione. Le ossa sono fondamentali per proteggere gli importanti e fragili organi del corpo. Ad esempio, le ossa proteggono il cuore e il cervello.
  2. Struttura. Senza le ossa, il nostro corpo non avrebbe una struttura e sarebbe essenzialmente un grumo immobile di carne e tessuto.
  3. Movimento. Le ossa si uniscono alle articolazioni, ai legamenti, ai tendini e ai muscoli per consentire al corpo di muoversi.
  4. Trasduzione del suono. Le ossa sono importanti anche per le vibrazioni di conduzione che ci permettono di sentire.(15)(9)

Funzioni metaboliche( modifica | modifica fonte )

Le funzioni metaboliche dell’osso sono molteplici:

  1. La matrice ossea può immagazzinare diversi minerali, soprattutto calcio e fosforo, oltre al ferro sotto forma di ferritina.
  2. Anche la condroitina solfato, un carboidrato, è un elemento comunemente presente nelle matrici.
  3. Specifici fattori di crescita, tra cui il fattore di crescita insulino-simile o IGF-1, sono contenuti nell’osso e poi rilasciati periodicamente.
  4. Anche l’equilibrio del pH è regolato, poiché le ossa possono alterare la composizione dei sali alcalini nel siero per mantenere il livello di pH ottimale.
  5. Gli osteociti possono ingerire molecole tossiche e metalli pesanti dal siero come mezzo di disintossicazione.
  6. Immagazzinamento dei grassi.(9)

Rimodellamento(edit | edit source)

Si tratta di un processo fisiologico in cui l’osso vecchio o danneggiato viene rimosso dagli osteoclasti e quindi sostituito da nuovo osso formato dagli osteoblasti.(16) (17) La formazione e il riassorbimento dell’osso sono strettamente legati per garantire che non vi siano cambiamenti netti nella massa o nella qualità dell’osso dopo ogni rimodellamento. Richiede l’azione coordinata dei quattro tipi di cellule ossee. Il processo prevede quattro fasi principali, distinte ma sovrapposte:

  1. Inizio/attivazione del rimodellamento osseo in un sito specifico. I precursori degli osteoclasti vengono reclutati nei compartimenti di rimodellamento osseo.
  2. Assorbimento osseo e contemporaneo reclutamento di osteoprogenitori. Il riassorbimento osseo rappresenta l’evento predominante, ma viene anche avviato il reclutamento di cellule staminali mesenchimali e/o osteoprogenitori nei compartimenti di rimodellamento osseo.
  3. Differenziazione e funzione degli osteoblasti (sintesi dell’osteoide). L’osso scavato viene sostituito con osteoide prodotto dagli osteoblasti.
  4. Mineralizzazione dell’osteoide e completamento del rimodellamento osseo. L’osteoide si mineralizza e il ciclo di rimodellamento osseo è concluso (4)

Guardate questo video di 8 minuti sul rimodellamento osseo.

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Significato clinico( modifica | modifica fonte )

Il tessuto osseo è soggetto a una miriade di patologie che potrebbero avere origini embriologiche, metaboliche, autoimmuni, neoplastiche o idiopatiche. Queste includono, ma non si limitano a, le condizioni discusse di seguito.

  • L’acondroplasia è una malattia genetica comunemente associata come causa di nanismo. I soggetti colpiti potrebbero presentare estremità corte a causa del ridotto sviluppo dell’osso endocondrale.
  • La malattia di Paget dell’osso è caratterizzata da uno squilibrio tra le attività degli osteoblasti e degli osteoclasti. Di eziologia sconosciuta, la condizione interessa solo porzioni localizzate del tessuto scheletrico, generalmente coinvolgendo una o più ossa vicine piuttosto che l’intero sistema scheletrico.
  • Se non trattata, la malattia di Paget dell’osso può costituire un fattore di rischio per l’osteosarcoma, una proliferazione maligna di osteoblasti.
  • La neoplasia scheletrica inizia nella metafisi delle ossa lunghe. I pazienti potrebbero riferire dolore osseo con gonfiore o potrebbe verificarsi una frattura patologica (ossia una rottura dell’osso causata dalla debolezza dell’osso a causa di una malattia piuttosto che di un trauma). Questo fenomeno è molto più comune negli adolescenti che negli anziani.(9)
  • Fratture ossee
  • Osteoporosi. Si tratta di un comune disturbo del rimodellamento osseo, caratterizzato da una bassa massa ossea e dal deterioramento strutturale dell’osso. Causa fragilità ossea e maggiore vulnerabilità alle fratture.(4)
  • Osteoartrosi
  • Osteomalacia
  • Rachitismo
  • Disturbi del piatto epifisario

Citazioni(edit | edit source)

  1. Proia P, Amato A, Drid P, Korovljev D, Vasto S, Baldassano S. The impact of diet and physical activity on bone health in children and adolescents. Frontiers in Endocrinology. 2021;12.
  2. 2.0 2.1 Salhotra A, Shah HN, Levi B, Longaker MT. Mechanisms of bone development and repair. Nature reviews Molecular cell biology. 2020 Nov;21(11):696-711.
  3. Cowan PT, Kahai P. Anatomy, Bones.(Updated 2021 Jul 26). StatPearls (Internet). Treasure Island (FL): StatPearls Publishing. 2022.
  4. 4.0 4.1 4.2 El Sayed SA, Nezwek TA, Varacallo M. Physiology, Bone. InStatPearls (Internet) 2019 Jul 29. StatPearls Publishing. Available from:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK441968/ (last accessed 10.2.2020)
  5. Opentextbc.ca. (2018). 6.3 Bone Structure – Anatomy and Physiology. (online) Available at: https://opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/6-3-bone-structure/
  6. Office of the Surgeon General (US. The Basics of Bone in Health and Disease. InBone Health and Osteoporosis: A Report of the Surgeon General 2004. Office of the Surgeon General (US). Available from:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK45504/ (last accessed 10.2.2020)
  7. Singh S, Bray TJ, Hall-Craggs MA. Quantifying bone structure, micro-architecture, and pathophysiology with MRI. Clinical radiology. 2018 Mar 1;73(3):221-30.
  8. Crash Course. The Skeletal System: Crash Course Anatomy & Physiology #19. Available from: http://www.youtube.com/watch?v=dMH0bHeiRNg (last accessed 7.8.2022)
  9. 9.0 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 Baig MA, Bacha D. Histology, Bone. InStatPearls (Internet) 2019 May 5. StatPearls Publishing. Available from:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK541132/ (last accessed 10.2.2020)
  10. 10.0 10.1 10.2 10.3 Medical News Today Bones Available:https://www.medicalnewstoday.com/articles/320444#The-structure-of-bones (accessed 7.8.2022)
  11. Hall JE. Guyton and Hall textbook of medical physiology e-Book. Elsevier Health Sciences; 2015 May 31.
  12. Radiopedia Physes Available:https://radiopaedia.org/articles/physis?lang=us (accessed 8.8.2022)
  13. Mmegias ECM Available: https://mmegias.webs.uvigo.es/02-english/5-celulas/2-tipos_mat_met.php (accessed 28.6.2022)
  14. Alila Medical Media. Hematopoiesis – Formation of Blood Cells, Animation. Available from: https://www.youtube.com/watch?v=0deCbmh7PHs (last accessed 7.8.2022)
  15. Med net health Functions of bones Available: http://www.med-health.net/Functions-Of-Bones.html (accessed 7.8.2022)
  16. Epsley S, Tadros S, Farid A, Kargilis D, Mehta S, Rajapakse CS. The effect of inflammation on bone. Frontiers in physiology. 2021:1695.
  17. Ofer L, Dean MN, Zaslansky P, Kult S, Shwartz Y, Zaretsky J, Griess-Fishheimer S, Monsonego-Ornan E, Zelzer E, Shahar R. A novel nonosteocytic regulatory mechanism of bone modeling. PLoS biology. 2019 Feb 1;17(2):e3000140.

  18. Physiology for Hippies
    . How are bones remodeled?. Available from: https://www.youtube.com/watch?v=sNfY8z3CqDg (last accessed 8.8.2022)


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