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TECIDO ÓSSEO Referência: JUNQUEIRA, L.C.; CARNEIRO, J. Histologia Básica. 11ª ed. Capítulo 8. Tecido ósseo • Forma especializada de tecido conjuntivo, cuja MEC é mineralizada. • Inervada e irrigada • Apresenta grande sensibilidade e capacidade de regeneração. • Se origina do mesenquima da mesoderme (maioria) e ectoderme •Nutrição •Crescimento e recuperação • Periósteo Fibras de Sharpey Bainhas envoltórias: Periósteo e endósteo * Ausente nas articulações sinoviais (cartilagem hialina) •Periósteo fibroso externo •Periósteo osteogênico interno (células osteoprogenitoras e osteoblastos) * Ausente nas articulações sinoviais (cartilagem hialina) Bainhas envoltórias: Periósteo Bainhas envoltórias: Endósteo •Tecido conjuntivo reticular com monocamada de células osteoprogenitoras e osteoblastos Matriz óssea Constituintes orgânicos (35% peso seco): Fibras Colágenas tipo I (80-90%) – resistência à tração; Agrecanos (condroitin e queratan-sulfato); Glicoproteínas de adesão – osteocalcina, osteonectina, osteopontina, sialoproteína óssea. Constituintes inorgânicos (65% peso seco): Cálcio e fósforo (cristais de hidroxiapatita) – resistência à compressão. Na cartilagem os agrecanos são ricos em condroitin e heparan sulfato Glicoproteínas de adesão – osteocalcina, osteonectina e osteopontina (ligam-se a hidroxiapatita e integrinas); sialoproteína óssea (liga-se à matriz e integrinas) Estes glicosaminoglicanos formam pequenas moléculas de proteoglicanos com cernes protéicos curtos, aos quais os glicosaminoglicanos estão ligados de modo co-valente. Os proteoglicanos estão ligados de forma não-covalente ao ácido hialurônico, através de proteínas de ligação, formando compostos de agrecanos muito grandes. Entretanto, a abundância de colágeno faz com que a matriz seja acidófila. Osteoblastos sintetizam: Osteocalcina e osteonectina – iniciam mineralização óssea; Osteopontina – zona de vedação osteoclasto; Sialoproteína óssea – liga osteoblastos à MEC A parte inorgânica do osso, que constitui cerca de 65% de seu peso seco, é composta principalmente por cálcio e fósforo juntamente com outros componentes, incluindo bicarbonato, citrato, magnésio, sódio e potássio. O cálcio e o fósforo existem basicamente sob a forma de cristais de hidroxiapatita [Ca10(P04)6(OH)2], mas o fosfato de cálcio também está presente sob uma forma amorfa. (40 nm de comprimento por 25 nm de largura e 1,5 nm a 3 nm de espessura) Matriz óssea Íons da superfície dos cristais atraem água (CAPA DE HIDRATAÇÃO – trocas de íons entre o cristal e o fluído extracelular) H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O Ca10(PO4)6(OH)2 40x25x1,5-3nm Cristal de hidroxiapatita Fusiformes Ativas no crescimento ósseo intenso Mitoticamente ativas Diferenciação em osteoblastos Periósteo, endósteo e Canais de Havers CÉLULAS DO TECIDO ÓSSEO: Osteoprogenitoras Diferenciação em osteoblastos (BMP e TGF- β) OSTEOBLASTOS Periósteo, endósteo e Canais de Havers Produzem o osteoide, ALP e mediadores (RANKL, OPG) que controlam a reabsorção óssea Após a mineralização do osteoide transforma-se em osteócito. Achatadas em repouso e cúbicas em atividade A membrana celular dos osteoblastos é rica na enzima fosfatase alcalina. Durante a formação ativa de osso, estas células secretam altos níveis de fosfatase alcalina, elevando os níveis desta enzima no sangue. Assim, o clínico pode acompanhar a formação de osso medindo o nível da fosfatase alcalina no sangue. As células do parênquima da paratireóide são sensíveis aos níveis de cálcio do sangue; o hormônio paratireoidiano é secretado quando o nível de cálcio cai abaixo do normal. Como foi discutido antes, este hormônio ativa receptores dos osteoblastos suprimindo a formação de matriz e iniciando a produção e secreção do ligante de osteoprotegerina e do fator estimulante de osteoclastos pelos osteoblastos. Estes fatores induzem a formação de osteoclastos e estimulam osteoclastos quiescentes a se tornarem ativos, levando à reabsorção óssea e à liberação de íons cálcio. Receptores para o paratormônio, IGF-1 Enzimas para remoção do osteóide (lacunas de Howship) Prolongamentos com JUNÇÕES COMUNICANTES A alta concentração de Ca2+ estimula os osteoblastos a secretar fosfatase alcalina (ALP), que aumenta a concentração local de íons PO4. A concentração elevada de PO4 estimula um aumento adicional na concentração de Ca2+ em que a mineralização será iniciada RANK = Receptor ativador do fator nuclear Kappa B OSTEÓCITOS Achatados, prolongamentos com junções comunicantes Baixa atividade metabólica Manutenção do tecido ósseo 20.000 a 30.000 / mm3 Osteócitos em lacunas OSTEÓCITOS Prolongamentos em canalículos (trocas de íons e pequenas moléculas) Espaço periosteocítico (1,3 L de capa de hidratação com até 20g Ca2+ permutável) OSTEOCLASTOS Multinucleados, acidófilos, móveis, grandes Origem da medula óssea Reabsorção da matriz óssea RECEPTORES PARA RANKL, CALCITONINA, FATOR ESTIMULANTE DE OSTEOCLASTOS Multinucleados, acidófilos, móveis, grandes (40 µm) Origem da medula óssea Reabsorção da matriz óssea Osteoclasto- Reabsorção ZONA BASAL, ZONA CLARA (VEDAÇÃO), BORDA PREGUEADA E ZONA VESICULAR ZONA BASAL Anidrase carbônica – forma ácido carbônico (H2CO3) Compartimento subosteoclástico (pH ~4,5) *Colagenase e hidrolases Osso Lacuna de Howship com osteoclastos ativos Osso esponjoso (trabécula óssea) Controle hormonal do Ca2+ -Níveis sanguíneos baixos -Paratireóide = Paratormônio Fator estimulante de osteoclastos IL-1: Estimula reabsorção Controle do Ca2+ -Níveis sanguíneos altos -Tireóide = Calcitonina ESTRÓGENO: Estimula apoptose Classificação macroscópica do osso: Osso esponjoso e compacto Tecido ósseo densamente organizado em camadas concêntricas (presença de canais) Esponjoso: Formados por várias trabéculas ósseas que se projetam do tecido ósseo compacto, com espaços medulares amplos (preenchidos por medula óssea) - Sem sistema de havers, com arranjo irregular de lamelas Esponjoso Compacto Sem espaços medulares Presença dos canalículos, canais de Volkmann e canais de Havers Com trabéculas e espaços medulares Ossos longos, curtos e chatos 1. Osso primário ou não lamelar (imaturo): alinhamento irregular das fibras colágenas. Menor teor mineral. Mais osteócitos. Mecanicamente fraco. Primeiro osso formado. Estrutura microscópica do osso - Osso em desenvolvimento - Reparo de fratura óssea. Primários: Primeiro osso formado; Substituído pelo osso lamelar (exceto suturas da calvária, locais de inserção de tendões e alvéolos dentários). 2. Osso secundário ou lamelar: típico da diáfise do osso maduro, alinhamento regular das fibras colágenas. Maior teor mineral. Mecanicamente fortee é formado lentamente. Primário Secundário O osso lamelar consiste em lamelas, amplamente constituídas de matriz óssea, uma substância mineralizada depositada em camadas ou lamelas, e osteócitos, cada um ocupando uma cavidade ou lacuna com canalículos radiais e ramificados que penetram nas lamelas das lacunas adjacentes. O osso lamelar apresenta quatro padrões distintos (Fig. 4-20): 1. Os osteons ou sistemas haversianos, formados por lamelas dispostas concentricamente ao redor de um canal vascular longitudinal. 2. As lamelas intersticiais, observadas entre os osteons e separadas deles por uma fina camada conhecida como linha cimentante. 3. As lamelas circunferenciais externas, visualizadas na superfície externa do osso compacto, abaixo do periósteo. 4. As lamelas circunferenciais internas, observadas na superfície interna subjacente ao endósteo. Microscopia do osso compacto (4 arranjos de lamelas) 3. Sistema de Havers 2. Sistema circunferencial externo 4. Sistemas intermediários = restos de ósteons (camadas de tecido ósseo) 4 padrões distintos: 1. Sistema circunferencial interno Ósteon ou sistema de Havers Cilíndro longo paralelo ao maior eixo da diáfise Lamelas concêntricas (4 a 20) em torno de um canal neurovascular Feixes de fibras colágenas paralelas mas com orientação perpendicular em lamelas adjacentes Resistência às forças de torção Camada interna da lamela mais externa tem osteoblastos = inserem camadas de fora pra dentro Lacunas contendo osteócitos entre as lamelas ou nas lamelas Canal de Havers – vasos sanguíneos e nervos (ausência de vasos linfáticos) FORMAÇÃO DOS OSSOS De acordo com a origem embrionária: 1. Ossificação intramembranosa 2. Ossificação endocondral De acordo com a origem embrionária: 1. Ossificação intramembranosa: a partir de uma membrana do tecido conjuntivo embrionário (vários centros de ossificação primária) origina os ossos chatos 2. Ossificação endocondral: substituição da cartilagem hialina por osso processo mais comum. Membranas conjuntivas células mesenquimais osteoblastos síntese da MEC óssea formando malha de trabéculas (osso primário) mineralização osteócitos Ossificação Intramembranosa Vários centros primários de ossificação (local de início da osteogênese) Espaços medulares penetrados por vasos sanguíneos e medula óssea Periósteo e endósteo – regiões do mesênquima que não se calcificam Ossificação Intramembranosa Formação de ossos chatos, crescimento de ossos curtos e aumento em espessura de ossos longos Ossificação Endocondral – formação de ossos curtos e longos 1 e 2 - Formação de um molde de cartilagem hialina (ossificação IM a partir do pericôndrio colar ósseo); DIÁFISE – Centro primário 3 - Hipertrofia e apoptose dos condrócitos, calcificação da cartilagem; 4 - Invasão do molde por vasos do periósteo, levando consigo células osteoprogenitoras e hematopoéticas; 5 e 6 - Osteoblastos secretam matriz óssea sobre a cartilagem (complexo cartilagem/osso) em direção às epífises; -Reabsorção do complexo e formação de tecido ósseo. -Semelhante aos centros primários, exceto: Ausência de colar ósseo; crescimento radial ao invés de longitudinal. *Ausência de ossificação na cartilagem articular e nos discos epifisários. EPÍFISES - Centros secundários Crescimento dos ossos - largura - Células osteoprogenitoras do periósteo proliferam e se diferenciam - Depósito de matriz óssea na superfície subperiosteal - Reabsorção na superfície interna Crescimento dos ossos - comprimento Proliferação de condrócitos do lado epifisário Substituição por tecido ósseo (endocondral) no lado diafisário DISCO EPIFISÁRIO Disco epifisário Zona de repouso Epífise Diáfise Zona de proliferação Zona de cartilagem hipertrófica Zona de cartilagem calcificada Zona de ossificação