Elemente de anatomie si fiziologie ale sistemului osos

ELEMENTE DE ANATOMIE SI FIZIOLOGIE ALE SISTEMULUI OSOS

1.1.1 OSUL CA TESUT

Oasele sunt organe vii,complexe,foarte rezistente la compresiune, supuse unor modificari continue avand rol in locomotie, in sustinere, in protectie, in metabolism. De asemenea, raspund la stimuli interni si externi prin remodelare.Acestea se datoresc urmatorilor factori:

constructia lamelara a osului

designul tubular

intaririi prin reteaua trabeculara

Celulele vii sunt inglobate intr-o matrice bogat vascularizata. Din greutatea osului 92% este substanta solida (uscata) iar 8% este apa. Din greutatea uscata, 65% este substanta minerala iar 35% este substanta organica, care reprezinta insa 95% din volum.

Osul contine si alte tesuturi: cartilaje, tesut fibros, tesut adipos, tesut vascular, maduva, tesut nervos. Oasele se modifica in functie de varsta: oasele tinere sunt flexibile, iar oasele batrane sunt rigide si au maduva fibroasa.

Forma globala a osului este determinata de factorii genetici. Factorii epigenetici (nutritionali, greutatea, activitatea musculara) au rol in remodelarea osoasa.

Functiile osului sunt:

Sustinere a trunchiului si extremitatilor, alaturi de muschi si ligamente

Protectie a creierului, maduvei spinarii, viscerelor toracice

Reprezinta mediul specific tesutului hematopoietic

Asigura homeostazia ionilor minerali, continand

-99% din totalul de Ca²⁺ din organism

-85% din totalul de fosfor

-66% din totalul de magneziu

-60% din totalul de sodiu

Anatomic ,oasele care alcatuiesc scheletul uman sunt:

1.Oase lungi ,tubulare(femur,humerus,ulna,radius,etc,),la nivelul carora se descriu epifizele osoase ca fiind extremitatile osului,diafiza osoasa de forma tubulara si metafiza osoasa ca fiind zona de tranzitie diafizo-epifizara.

La nivelul oaselor aflate in crestere ,delimitarea epifizo-metafizara se realizeaza prin intermediul cartilajelor de crestere,complet osificate la adult.Suprafata articulara este invelita de cartilaj articular.

2.Oase scurte(oasele craniului,mandibula,scapula)

Din punct de vedere al sructurii ,la nivelul fiecarui os se individualizeaza doua componente:compartimentul cortical,dispus extern si compartimentul trabecular ,orientat central.

Osul cortical,compact ,se gaseste la nivelul diafizelor oaselor lungi si delimiteaza spre interior canalul medular.Spre zona metafizo-epifizara ,diafiza se subtiaza ,atat aceasta cat si canalul medular fiind inlocuite de os spongios.Canalul medular si spatiile delimitate de trabeculele osoase adapostesc maduva hematogena.Osul cortical se recunoaste prin dispozitia concentrica a lamelelor osoase in jurul unei structuri canalare;canalul haversian,canal orientat in lungul axului osos principal si strabatut de vase sangvine,definind in ansamblu un sistem haversian. Alt sistem canalicular continand vase sangvine si limfatice este reprezentat de canaliculele Volkmann ,care realizeaza comunicarea canalelor Havers cu interiorul si exteriorul osului.

Structura osului spongios este mult diferita de a celui cortical .Osul spongios este alcatuit dintr-o retea de trabecule interconectate si aranjate concordant cu orientarea liniilor de forta mecanica.Microscopia electronica a permis descifrarea distributiei trabeculelor la nivelul compartimentului spongios,avand un aspect de "fagure de miere" si o grosime trabeculara de 400µm.Unitatea sructurala a acestei retele ,de forma semilunara pe sectiune ,o reprezinta osteonul trabecular.

Periostul este alcatuit din doua straturi: extern, alcatuit din fibre (Sharpey) si bogat vascularizat si un strat intern(cambium),bogat in fibre elastice,structuri nervoase si celule cu potential osteogenic.Periostului ii revine un rol major in cresterea si remodelarea osoasa,precum si in procesul de consolidare a fracturilor. In copilarie si pubertate ,la nivelul periostului,modelarea osoasa decurge in favoarea formarii osului,determinand cresterea diametrului osos cu varsta.In schimb ,la nivelul endostului predomina procesul de resorbtie antrenand expansiunea spatiului medular.

Odata cu finalizarea pubertatii formarea scheletului inceteaza,insa remodelarea osoasa persista,indeosebi la nivel endostal,pe tot parcursul vietii.

Endostul ,constituie patura subtire de tesut in contact cu canalul medular .Endostul prezinta o importanta deosebita din punct de vedere functional ,caci reprezinata zona cea mai activa metabolic.Prin aceasta proprietate endostul participa atat la formarea ,dar mai ales la remodelarea continua a scheletului. Totodata ,endostul indeplineste rol osteogenetic si hematogenic.

Tesutul osos ar putea fi definit ca o structura materiala,de natura organic ,cu o compozitie specifica,plurifazica,alcatuita din:

componenta celulara

matrice extracelulara

componenta minerala

Componenta celulara este alcatuita din osteoblaste,osteocite si celule liniare si osteoclaste.

Osteoblastele,de origine mezenchimala comuna cu a fibroblastelor,mioblastelor,condroblastelor depun matricea extracelulara nemineralizata adica osteoidul,initiaza procesul de mineralizare printr-un fenomen de inmugurire al membranei celulare,avand rol in formarea permanenta a osului. Aproximativ 10-20% din totalul osteoblastelor vor fi incorporate in matricea extracelulara ,dand nastere osteocitelor ,celule inalt marturate care sunt bogate in saruri de calciu si care controleaza schimbul de Ca cu mediul extracelular.Cea mai mare parte a scheletului adult nu prezinta remodelare activa,iar suprafetele osoase sunt acoperite de celule osoase aplatizate ,subtiri,elongate ,ce nu produc matrice extracelulara, adica celule liniare.

Osteoclastele,deriva din monocite si celule stem hematopoietice , sunt celule gigante, multinucleate cu rol in reabsorbtia cicliclica o osului,remodelarea osoasa ,cresterea rezistentei si in reinnoirea osului .

Matricea extracelulara este alcatuita din fibrile de colagen,intre care si in interiorul carora sunt dispuse cristale de marime egala de apatite si proteine necolagene.

Tesutul osos matur este dispus sub forma unor lamele alcatuite din fibre de colagen ,strans impachetate ,in timp ce cristalele de apatita sunt dispuse predominant intrafibrilar.

Aceasta dispozitie organizata ,de tip lamelar a retelei de colagen este precedata de o sructura reprezentata de o retea laxa,fara organizare precisa a fibrilelor de colagen.Aspectul dezorganizat al tesutului osos ,caracterizeaza osul nou format in cursul modelarii de novo endocondrale si intramembranoase ,cat si in cursul repararii fracturilor.

Componenta minerala,anorganica a tesutului osos actioneaza ca rezervor ionic ,intervenind in homeostazia calciului,fosforului si a magneziului.Totodata ,confera rezistenta mecanica substantei osoase si interactioneaza cu componenta organica in vederea modularii metabolismului osos.

Vascularizatie si inervatie

Osul este vascularizat cortical, prin arteriole ce provin din artera nutritiva a osului respectiv, in timp ce vascularizatia venoasa se face centripet, venulele adunandu-se in venele medulare. Venele medulare au o capacitate de 6-8 ori mai mare decat capacitatea arteriala. Sistemul vascular periostal este de rezerva. Hemodinamica este necunoscuta.

Vascularizatia limfatica are loc la nivelul periostului.

Inervatia are loc prin prelungiri nemielinizate ale nervilor in canalele haversiene. Sinapsele sunt de tip adrenergic. Astfel sunt inervate: canalul haversian, periostul si vasele medulare.

1.1.2 REMODELAREA OSOASA

Remodelarea osoasa se defineste ca fiind un proces dinamic ,fiziologic permanent ,care intereseaza atat osul cortical cat si cel spongios ,dupa ce cresterea osului a incetat .Este un proces caracteristic adultului prin care tesutul osos este reinnoit in permanenta.Remodelarea se desfasoara in cadrul unor unitati de modelare osoasa ,numite unitati multicelulare de baza (basic multicellular units-BMU) .

In fiecare unitate au loc mai multe etape :

unitatea este activata

osteoclastele sunt activate si incep sa resoarba osul producand lacune ele secreta ioni de lactat sau de hidrogenat producand un mediu acid ,in care actioneaza diverse proteaze precum proteogliconaza si colagenaza;matricea osului este scindata de enzime dar participa si unii chelatori ai calciului (citratul) care solubilizeaza componenta minerala;unele proteine ce rezulta din actiunea osteoclastelor se pare ca stimuleaza osteoblastele ;osteoclastele dispar dupa ce si-au incheiat actiunea distructiva.

osteoblastele migreaza catre zona de remodelare si sintetizeaza osteoidul.,un tesut osos nemineralizat.

are loc mineralizarea matricei proteice tot cu ajutorul osteoblastelor

Secventele remodelarii osoase se desfasoara in cadrul unor structuri organizate numite osteoane ,ce au o distributie particulara in functie de compartimentul osos la nivelul caruia se desfasoara remodelarea la un moment dat.

Prin remodelare osoasa ,permanent se produce os nou adica are loc formarea osoasa si se disruge os vechi adica resorbtie osoasa.

Ciclul de remodelare osoasa incepe cu resorbtia si se termina cu formarea osoasa.Ciclul remodelarii osoase dureaza 3-6 luni ,actiunea osteoclastelor fiind de aproximativ 2 saptamani ,iar sinteza osteoidului de catre osteoblaste de 6 saptamani ,dupa care are loc mineralizarea.La adult ,prin remodelare osoasa,25% din osul spongios si numai 3% din osul cortical este resorbit si inlocuit in fiecare an.