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Sistema Osteoarticular Edivaldo Xavier da Silva Júnior Sistema Osteoarticular 2 Introdução Neste conteúdo conheceremos os ossos que compõem o corpo humano, como eles se articulam e quais estruturas estão envolvidas na união das peças ósseas. Assim será possível conhecer quais são os ossos do corpo humano, de que segmento do corpo eles fazem parte, como são classificados, como estão articulados e de que forma isso contribui no arcabouço do corpo humano, servindo de suporte para todos os movimentos. Objetivos da Aprendizagem Ao final do conteúdo, esperamos que você seja capaz de: • definir os sistema esquelético e suas funções; • descrever a anatomia óssea; • explicar o processo de formação e reparo ósseo; • identificar as articulações do corpo humano bem como as estruturas que compõem e suas funções; • classificar as articulações do corpo. 3 Organização do sistema esquelético Observaremos o osso nos seus aspectos macro e microscópicos. Daremos início à sua visualização macroscópica. Dessa forma, existem no corpo humano 206 ossos, subdivididos em esqueleto axial (caixa craniana, hioide, coluna vertebral e caixa torácica) e esqueleto apendicular (cintura escapular, cintura pélvica e o esqueleto dos membros), como pode ser visto na Figura 1 Eles são articulados através de tecidos cartilagíneos, fibrosos e sinoviais permitindo o arcabouço do corpo humano, denominado esqueleto (DANGELO; FATTINI, 2011). O esqueleto pode ser classificado em exoesqueleto, presente nos seres vivos classificados como artrópodes; endoesqueleto, presente nos mamíferos; e misto, cujo representante são os quelônios (TORTORA; DERRICKSON, 2010). Funções do Sistema Esquelético As funções básicas do sistema esquelético são, de acordo com Silverthorn (2010): • Suporte – o esqueleto serve de arcabouço para o corpo, dando sustentação aos tecidos moles, bem como pontos de fixação para os tendões dos múscu- los; • Proteção – o esqueleto protege muitos órgãos internos, vitais, contra lesões mecânicas a exemplo da caixa torácica, o canal medular e a caixa craniana; • Auxilia o movimento – a maior parte da musculatura fixa-se nos ossos. Assim, quando os músculos se contraem tracionam um osso contra o outro permitin- do o movimento das grandes articulações; • Homeostasia mineral – os ossos são responsáveis pela reserva de diversos minerais necessários para o metabolismo humano, como é o caso do cálcio e do fósforo. Com isso, permite-lhes a resistência necessária para o arcabouço estrutural do corpo humano, bem como a necessidade de proteção de órgãos vitais; • Hematopoese – no interior de alguns dos ossos ocorre a produção das cé- lulas sanguíneas (plaquetas, hemácias e leucócitos), a partir de um tecido conjuntivo chamado de medula óssea vermelha. Sua presença é encontrada em grande quantidade nos ossos ilíacos, costelas, esterno, crânio e na ex- tremidade dos ossos dos membros superiores e inferiores de um indivíduo adulto humano; 4 • Armazenamento de triglicerídeos – a medula óssea amarela armazena, basi- camente, triglicerídeos, os quais são reserva de energia química em potencial. No recém-nascido a medula óssea é vermelha, a qual participa, principalmen- te, da hematopoese. Com o envelhecimento, a medula muda sua coloração. Figura 1- Esqueleto axial e apendicular Fonte: Martini, Timmons e Tallitsch (2009). 5 Estrutura óssea Os ossos possuem características bastante peculiares, as quais estão presentes em todo e qualquer um dos 206 ossos do corpo humano, ou em parte destes, de acordo com a sua classificação anatômica (DANGELO; FATTINI, 2011). Quando se analisa um osso longo é possível perceber: • Diáfise – é o corpo do osso, porção cilíndrica longa principal do osso. • Epífise – são as extremidades proximal e distal do osso. • Metáfise – região presente entre a diáfise e a epífise, a qual possui a cartila- gem epifisial, constituída de cartilagem hialina, responsável pelo crescimento ósseo. Após o crescimento pleno, essa cartilagem é substituída pela linha episial. • Cartilagem articular – presente em ambas as epífises do osso, recobrindo-as, composta por cartilagem hialina, permitindo que um osso se articule com ou- tro osso. Com isso, reduz o atrito e absorve choques entre as articulações. • Periósteo – membrana que circunda toda a superfície de um osso, em que não haja cartilagem hialina, composto de uma camada fibrosa externa de teci- do conjuntivo denso não modelado. Possui uma camada osteogênica interna que é composta por células. • Cavidade medular – espaço cilíndrico oco, presente no interior da diáfise, preenchido pela medula óssea amarelada adiposa no indivíduo adulto, produ- tora de células sanguíneas. • Endósteo – fina membrana presente na face óssea voltada para o interior do canal medular. Medula óssea e medula espinhal são a mesma estrutura? Reflita De acordo com Dangelo e Fattini (2011), os ossos podem ser classificados, também, como: • chato – quando seu comprimento e largura são maiores que sua espessura, como exemplo temos os ossos da abóboda craniana; 6 • curto – quando comprimento, largura e espessura se equivalem, como os os- sos do carpo e do tarso; • sesamoide – quando os ossos se encontram entre ligamentos, como é o caso do osso patela; • sutural – quando o osso se encontra entre as suturas presentes nos ossos do crânio, sendo temporários; • irregulares – ossos que não possuem uma forma definida, como os ossos ilíacos e as vértebras; • pneumáticos – são os ossos que apresentam cavidades, as quais passam ar, e estão localizados no crânio servindo como caixa acústica para a fonação, como exemplo temos os ossos maxila, etmoide, esfenoide, entre outros. Os ossos são compostos, geralmente, por uma placa óssea compacta e outra esponjosa. A placa mais densa é chamada de osso compacto e a mais frouxa, denominada de osso esponjoso, local em que ocorre a hematopoese (Figura 2). A maior parte dos ossos caracteriza-se por uma camada de osso compacto na periferia e no interior por osso esponjoso. Porém, nos ossos do crânio existe a presença de duas camadas de osso compacto, uma interna e outra externa, intercaladas por uma camada de osso esponjoso, denominado de díploe (TORTORA; DERRICKSON, 2010). Figura 2- Osso compacto e osso esponjoso Fonte: Sobotta, Putz e Pabst (2013). A figura mostra um corte sagital da epífise proximal do fêmur mostrando osso compacto na periferia e osso esponjoso internamente, evidenciando a grande quantidade deste último nas epífises dos ossos longos, responsável pela produção de células ósseas. Por serem estruturas que possuem íntima relação com os músculos, a superfície óssea apresenta saliências, aberturas, canais e depressões, nas quais há a fixação muscular 7 e servem para passagem de vasos e nervos. Assim, os ossos apresentam sulcos, espinha, tuberosidades, trocânteres, forames, entre outros (DANGELO; FATTINI, 2011). Tecido ósseo O tecido ósseo é do tipo conjuntivo, o qual possui matriz celular abundante, envolvendo células vastamente separadas. A matriz celular é formada, em média, por 25% de água, 25% de fibras de colágeno e 50% de sais minerais cristalizados. O fosfato de cálcio [Ca3(PO4)2] é o mais abundante na matriz, combinando-se como hidróxido de cálcio [Ca(OH)2] para formar os cristais de hidroxiapatia [Ca10(PO4)6(OH)2] (TORTORA; DERRICKSON, 2010). À medida que essa formação vai ocorrendo, outros sais minerais vão se combinando, como é o caso do carbonato de cálcio (CaCO3) e os íons de magnésio, fluoreto, potássio e sulfato. Com isso, vão formando fibras de colágeno da matriz extracelular, cristalizando e endurecendo o tecido dando origem à calcificação (TORTORA; DERRICKSON, 2010). No tecido ósseo se encontram quatro tipos de células: as osteogênicas, os osteoblastos, os osteócitos e os osteoclastos (SILVERTHORN, 2010). • Células osteogênicas – células-tronco não especializadas, derivadas do me- sênquima. Esse tecido é o responsável por originar quasetodos os tecidos conjuntivos. Essas células ósseas são as únicas que sofrem divisão celular, originando os osteoblastos. As células osteogênicas podem ser encontradas no periósteo, no endósteo e nos canais medulares. • Osteoblastos – são as células sintetizadoras de osso. Produzem fibras co- lágenas e outros componentes orgânicos necessários para formar a matriz extracelular do tecido ósseo e iniciam o processo de calcificação. Os osteo- blastos ao serem recobertos pela matriz celular ficam aprisionados em suas secreções originando os osteócitos. • Osteócitos – células ósseas maduras. Caracterizam-se por serem as princi- pais células do tecido ósseo, mantendo o seu metabolismo diário e permitin- do troca de nutrientes e resíduos com o sangue. Semelhantemente aos osteo- blastos, os osteócitos não realizam divisão celular; • Osteoclastos – são células grandes, originadas da fusão de até 50 monócitos (um tipo de leucócito) presentes no endósteo. A face celular é voltada para o interior do canal medular, a sua membrana plasmática é pregueada. Nes- sa região, essas células liberam enzimas lisossômicas poderosas e ácidos 8 digestórios de proteínas e componentes minerais da matriz extracelular do osso subjacente. A essa decomposição denomina-se reabsorção que realiza a manutenção e o reparo do osso. Como resposta a alguns hormônios, os osteoclastos ajudam a regular o nível de cálcio, motivo pelo qual são células- -alvo no tratamento medicamentoso contra a osteoporose. Ortodontia é uma área da odontologia que está relacionada com a prevenção e correção do mau alinhamento dos dentes. Os aparelhos ortodônticos fazem pressão no osso que forma os alvéolos dentários, os quais ancoram os dentes, com isso os osteoclastos e os osteoblastos reestruturam os alvéolos, permitindo a correção dos dentes, alinhadamente. Curiosidade Crescimento ósseo Há dois métodos de formação do osso que compreendem a substituição de um tecido conjuntivo existente por osso e que não produzem diferenças nas estruturas de ossos maduros. A ossificação possui dois tipos de substituição da membrana por tecido ósseo. O primeiro chamado de ossificação intramembranácea, a qual caracteriza o seu desenvolvimento no interior do mesênquima, disposto em camadas semelhantes a lâminas, assemelhando-se a membranas. O segundo tipo, a ossificação endocondral, origina-se dentro da cartilagem hialina (DANGELO; FATTINI, 2011). A ossificação intramembranácea ocorre nos ossos planos do crânio e da mandíbula, os quais permitem a passagem do feto pelo canal vaginal, havendo o seu endurecimento posteriormente. Seu desenvolvimento ocorre do centro para as extremidades (TORTORA; DERRICKSON, 2010). Já a ossificação endocondral ocorre nos demais ossos, em que não ocorre a intramembranácea, sendo mais perceptível nos ossos longos em que há a presença da cartilagem epifisial, quando o indivíduo está em pleno crescimento, e a linha epifisial na fase adulta (TORTORA; DERRICKSON, 2010). 9 Exposição do desenvolvimento: esqueleto axial, crânio, coluna e caixa torácica Os ossos presentes no indivíduo adulto são classificados, anatomicamente, em esqueleto axial e esqueleto apendicular. Neles encontram-se 206 ossos, subdivididos em 80 ossos no esqueleto axial e 126 no esqueleto apendicular, os quais, aos se unirem, formam o esqueleto (DANGELO; FATTINI, 2011). O esqueleto axial possui ossos que coincidem com o eixo longitudinal do corpo humano, o qual passa pela cabeça e termina entre os membros inferiores. Dessa forma, compõem os ossos do esqueleto axial: os ossos do crânio, os ossículos do ouvido, hioide, costelas, esterno e ossos da coluna vertebral, as vértebras (DANGELO; FATTINI, 2011). No esqueleto apendicular encontram-se os ossos dos membros superiores e inferiores, acrescidos dos ossos que articulam os membros com o esqueleto axial. Crânio O crânio é formado pela união de 22 ossos, o qual repousa na porção superior da coluna vertebral. A cabeça é dividida, anatomicamente, em neurocrânio e viscerocrânio. No neurocrânio há a presença de oito ossos: um frontal, dois parietais, dois temporais, um occipital, um esfenoide e um etmoide. Os 14 ossos do viscerocrânio são dois ossos nasais, duas maxilas, dois zigomáticos, uma mandíbula, dois lacrimais, dois palatinos, duas conchas nasais inferiores e o vômer (DANGELO; FATTINI, 2011). Hioide Osso ímpar que faz parte do esqueleto axial e não se articula com nenhum outro osso. Permite que a laringe mantenha-se sempre aberta, sendo um osso extremamente importante para o seu arcabouço (DANGELO; FATTINI, 2011). O osso Hioide é o único osso do corpo humano que não se articula com nenhum outro osso, localizado na região do pescoço, adiante do esôfago e da coluna cervical. Serve como base para fixação da musculatura extrínseca da língua, bem como serve para dar arcabouço as estruturas que formam a laringe (MARTINI; TIMMNONS; TALLITSCH, 2009). 10 Coluna vertebral A coluna vertebral é composta por uma série de estruturas ósseas, superpostas, umas às outras, denominadas de vértebras. Com um comprimento de 71 cm para o homem adulto e 61 cm para uma mulher adulta, a coluna funciona como uma haste flexível e resistente, preenchida por elementos que lhe permitem movimentos para frente, para trás, para os lados e em rotação (TORTORA; DERRICKSON, 2010). Protege a medula espinhal, suporta o peso da cabeça e serve como ponto de fixação para as costelas, cíngulo dos membros inferiores e músculos do dorso e dos membros superiores. Formando toda a coluna estão superpostas 33 vértebras, as quais estão divididas em regiões cervical (7 vértebras), torácica (12 vértebras), lombar (5 vértebras), sacral (5 vértebras) e coccígea (3 a 5 vértebras) (DANGELO; FATTINI, 2011). Em toda a sua extensão a coluna vertebral possui curvaturas normais necessárias para dissipar as forças exercidas sobre ela durante o caminhar, correr e no carregar peso. Várias condições podem fazer com que essas curvaturas sejam exageradas, causando as curvaturas patológicas conhecidas como cifose, lordose e escoliose (TORTORA; DERRICKSON, 2010). Intercalando cada corpo, de cada vértebra, há a presença de discos intervertebrais, formados por tecido fibrocartilagíneo o qual desempenha a função de amortecer choques mecânicos sobre estes (TORTORA; DERRICKSON, 2010). Você pode encontrar informações adicionais provenientes de uma das universidades mais conceituadas do Brasil, a Universidade de São Paulo (USP), neste link: https://ww3.icb.usp.br/. Atenção Tórax O tórax está relacionado a toda a região do peito. A caixa torácica é a parte esquelética do tórax, a qual é formada pelo esterno, costelas e corpos vertebrais das vértebras 11 torácicas. Fixando as costelas no esterno encontram-se as cartilagens costais, permitindo que as costelas sejam classificadas como verdadeiras e falsas, e as que não possuem cartilagem são chamadas de flutuantes (DANGELO, FATTINI, 2011). Membro superior No membro superior existem estruturas ósseas que o prendem ao esqueleto axial. Assim, a clavícula e a escápula possuem essa função, sendo esta última localizada posteriormente ao tórax, e articulando-se com a clavícula, a qual é anterior e articula- se com o manúbrio do esterno (DANGELO; FATTINI, 2011). Em cada membro superior estão presentes 30 ossos, subdivididos em três regiões anatômicas, sendo um osso no braço (úmero), dois no antebraço (ulna e rádio), oito ossos no carpo (região do punho), cinco ossos metacarpais (palma da mão) e quatorze falanges (ossos dos dedos) (DANGELO; FATTINI, 2011). Membro inferior O cíngulo do membro inferior é formado por dois ossos, denominados ilíacos, sendo um direito e outro esquerdo. Estes se unem anteriormente por meio de uma articulação cartilagínea do tipo sínfise, conhecida anatomicamente por sínfise púbica. Com essa junção, acrescida do osso sacro, forma uma estrutura funda, em forma de bacia, conhecida como pelve óssea, local em que se localizamos órgãos sexuais internos e de excreção (TORTORA; DERRICKSON, 2010). Algumas diferenças importantes podem ser percebidas entre o cíngulo do membro superior, em comparação ao cíngulo do membro inferior. A principal é que o cíngulo do membro superior não se articula diretamente com a coluna vertebral, diferentemente do membro inferior. As cavidades no membro superior são bastante rasas, em relação às cavidades de articulação com a do membro inferior, as quais permitem amplos movimentos (TORTORA; DERRICKSON, 2010). Semelhantemente ao quantitativo de ossos do membro superior, o membro inferior é formado por 30 ossos distribuídos em quatro regiões anatômicas, sendo um osso na coxa (fêmur), um osso complementando a articulação do joelho (patela), dois ossos na perna (tíbia e fíbula), sete ossos tarsais (tornozelo), cinco ossos metatarsais e 14 falanges (dedos) no pé (DANGELO; FATTINI, 2011). Na figura a seguir, por exemplo, no membro superior podem ser visualizados escápula, clavícula, úmero, ulna, rádio, ossos do carpo, ossos do metacarpo e falanges; e no 12 membro inferior temos ilíaco, fêmur, patela, tíbia, fíbula, ossos do tarso, ossos do metatarso e falanges. Figura 3- Ossos dos membros superior e inferior Fonte: Sobotta, Putz e Pabst (2013). Articulações As articulações são classificadas de acordo com o tipo de movimentos que realizam e características anatômicas, funcionalmente. Sua classificação baseia-se em dois critérios, a saber: a presença ou ausência de cavidades entre os ossos que se articulam, chamada de cavidade articular (sinovial), e o tipo de tecido conjuntivo que interpõe as peças anatômicas presentes (TORTORA; DERRICKSON, 2010). Ainda de acordo com os autores supracitados, as estruturas envolvidas entre as referidas peças podem ser classificadas como: • articulações fibrosas – não há cavidade articular e os ossos são unidos por tecido conjuntivo denso não modelado, rico em fibras colágenas; 13 • articulações cartilagíneas – não existe cavidade articular e as estruturas ós- seas envolvidas unem-se através de cartilagem; • articulações sinoviais – há a presença de cavidade articular, conhecida como cavidade sinovial, as quais são unidas por tecido conjuntivo denso não mode- lado de uma cápsula articular, havendo ligamentos envolvidos, ou não. Quanto à sua funcionalidade, as articulações podem ser sinartroses (uma articulação fixa), anfiartrose (uma articulação com pouco movimento) e diartrose (articulação com amplos movimentos) (TORTORA; DERRICKSON, 2010). As articulações sinoviais possuem: cavidade articular; a presença de membrana secretora de líquido sinovial, denominada de membrana sinovial; ligamentos, podendo ser internos e externos; estruturas acessórias como orla, disco e menisco; cápsula articular; e inervação e vascularização (TORTORA; DERRICKSON, 2010). As articulações fibrosas podem ser classificadas em suturas, sindesmoses e membranas interósseas. As cartilagíneas podem ser classificadas como sincondrose e sínfise. As sinoviais podem ser classificadas como planas, trocoideas, elipsóideas, gínglimo e selares (TORTORA; DERRICKSON, 2010). Figura 4- Exemplos de articulações fibrosa, sinovial e cartilagínea Fonte: Sobotta, Putz e Pabst (2013). Na Figura 4, podem ser vistas articulações fibrosas presentes na abóboda craniana e a membrana interóssea, articulações sinoviais representadas pelas articulações escápulo-umeral, fêmur-tibial e entre os processos articulares das vértebras; e por fim uma representação de uma articulação cartilagínea, na qual podem ser vistos os discos intervertebrais, fibrocartilagíneos, entre os corpos vertebrais. 14 Conclusão O sistema osteoarticular humano é importante por ser o responsável por dar arcabouço e servir de suporte para a construção do corpo humano. Em sua estrutura vimos que o sistema ósseo possui 206 ossos divididos nas regiões da cabeça, coluna vertebral, tórax, dos membros superiores e membros inferiores. Os ossos do crânio unem-se por meio de articulações do tipo fibrosa, as quais não possuem nenhum movimento, havendo material fibroso interposto. A maior parte desses ossos é chata, pneumática e irregular. Na coluna vertebral existem 33 vértebras superpostas e intercaladas, em seus corpos vertebrais, as quais a dividem, anatomicamente, em região cervical, região torácica, região lombar e região sacrococcígea. Intercalando os seus corpos vertebrais há a presença de discos vertebrais fibrocartilagíneos, os quais têm a função de amortecer choques mecânicos e permitir, através de auxílio, os movimentos de flexão, extensão e lateralidade da coluna. A caixa torácica é formada pelo esterno, as costelas e os corpos vertebrais. As costelas são classificadas em ossos alongados e dependendo de sua forma de fixação no esterno, ou não, podem ser denominadas de verdadeiras, falsas e flutuantes. Os membros superiores possuem 30 ossos, em cada membro, acrescidos de mais dois, os quais fazem parte do seu cíngulo, a escápula e a clavícula. Em todos esses há a presença de articulações sinoviais, as quais permitem amplo movimento das peças ósseas envolvidas, possibilitando o indivíduo realizar os movimentos de flexão, extensão, supinação, pronação, rotação e circundação. Semelhantemente aos membros superiores, os membros inferiores possuem 30 ossos em cada membro, o qual em seu cíngulo possui apenas um osso, o qual permite a articulação com o maior osso do corpo humano, o fêmur. As articulações envolvidas entre essas peças ósseas são do tipo sinovial, permitindo os mesmos movimentos citados no parágrafo anterior. 15 No ouvido médio há a presença de três pequenos ossos, conhecidos como ossículos, denominados: bigorna, martelo e estribo. Estes, ao receberem as vibrações da membrana timpânica (fina membrana responsável por separar o ouvido externo do médio, cuja função é captar o som do ar e transmitir para os ossículos) as ampliam no fluído coclear. Dessa forma, o som pode ser interpretado pelo cérebro. Saiba mais 16 Referências DANGELO, J. G.; FATTINI, C. A. Anatomia Humana Sistêmica e Segmentar. 3. ed. Rio de Janeiro: Atheneu, 2011. MARTINI, F.; TIMMNONS, M. J.; TALLITSCH, R. B. Anatomia Humana. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2009. SILVERTHORN, D. U. Fisiologia Humana: uma abordagem integrada. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2010. SOBOTTA, J.; PUTZ, R.; PABST, R. D. Sobotta Atlas de Anatomia Humana. 23. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013. 3v. TORTORA, G. J.; DERRICKSON, B. Princípios de anatomia e fisiologia. Rio de Janeiro: 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2010.