Embriologia dos Ossos

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Embriologia dos Ossos
Notocorda e tubo neural na 3ª semana - Mesoderma paraxial origina colunas: os somitos - Somitos - Ventromedial: esclerótomo (vértebras e costelas) - Dorsolateral: dermomiótomo (mioblastos e derme)
Assim como todos os tecidos conjuntivos, os tecidos ósseos e cartilaginosos se originam do mesênquima. As células do mesênquima se multiplicam, diferenciam-se e migram para as regiões apropriadas para a formação do esqueleto. Nesse sitio a formação dos ossos se faz a partir da ossificação das cartilagens.
Então para formar ossos é preciso que primeiro se formem as cartilagens.
A condensação das células do mesênquima dá origem a um tecido pobre em matriz extracelular, conhecido como pré-cartilagem. 
Com o tempo ocorre um acumulo progressivo de substancias extracelulares que afasta as células, elas retraem seus prolongamentos, adquirem forma esferóide e transforma-se em condrócitos.
Nesses tecidos cartilaginosos ocorre o processo de ossificação endocondral, responsável pela formação da maioria dos ossos do corpo humano.
Existe também o processo de ossificação membranosa, que é a origem de osso a partir de um tecido membranoso ou fibroso, um exemplo é a ossificação das fontanelas na criança.
A coluna vertebral tem origem do esclerótomo. As células mesenquimais dessa região do somito migram em direção ao notocórdio, envolvendo-o, formando a vértebra primitiva.
As costelas originam-se de expansões ventrolaterais dos esclerótomos. O esterno forma-se a partir de duas barras cartilaginosas que se unem na linha média ventral. Simultaneamente, as extremidades ventrais dos 7 primeiros pares de costelas juntam-se ao esterno em formação.
Os ossos do crânio originam-se de processo de ossificação tanto intramembranosa quanto endocondral a partir do mesênquima presente na região cefálica do embrião e nos arcos branquiais. O crânio é dividido em neurocrânio, que constitui a caixa óssea que envolve e protege o cérebro, e o vicerocrânio, representado pelos ossos da face.
Os ossos do esqueleto apendicular se originam do mesênquima presente no broto dos membros. Por volta da 7º semana esse mesênquima origina varias peças cartilaginosas com formas semelhantes aos ossos que irão constituir. Na 8º semana ocorre processo de ossificação endocondral (intracartilaginosa) dessas peças em sentido proximal-distal para formação dos membros.
Desenvolvimento do crânio no embrião
A- Vista superior da base do crânio de um embrião de 6 semanas
B – Vista superior da base do crânio de um embrião de 7 semanas
C – Vista superior da base do crânio de um feto de 12 semanas
D – Vista lateral da cabeça de um feto de 20 semanas.
Classificação dos Ossos
Consideram-se para a classificação dos ossos suas dimensões e formato.
 
Ossos Longos: Uma das dimensões excede as demais. O osso longo apresenta duas extremidades, as epífises e um corpo, denominado diáfise. 
Entre a epífise e a diáfise encontra-se a metáfise. Nas crianças encontramos a linha epifisária composta pela cartilagem epifisária, localizada na epífise. Essa cartilagem permite o crescimento ósseo no eixo longitudinal. Exemplo: Úmero e Fêmur.
Ossos Chatos, Planos ou Laminares: Apresentam pequena espessura e equivalência entre o comprimento e a largura. Exemplo: ossos da calota craniana.
Ossos Curtos: Suas dimensões, em todos os sentidos, são semelhantes. Exemplo: os pequenos ossos do carpo ou do tarso.
Ossos Irregulares: Possuem uma caracterização muito específica, não havendo relação nenhuma entre suas dimensões. Exemplo: Vértebras.
Ossos Pneumáticos: Apresentam em seu interior cavidade aerífera. São eles: maxilar, etmóide, esfenóide e frontal.
Ossos Alongados: São longos, porém achatados e não apresentam canal medular. Exemplo: costelas.
Composição dos Ossos
O tecido ósseo é um tipo especializado de tecido conjuntivo formado por células e material extracelular calcificado, a matriz óssea. 
As células são: os osteócitos que são células ósseas maduras, os osteoblastos que são células produtoras da parte orgânica da matriz óssea e os osteoclastos que são células gigantes, móveis e fagocitárias de tecido ósseo.
Células que compõem os ossos:
 
São distinguíveis duas formas de osso: o osso compacto e o osso esponjoso.
O osso compacto é uma massa sólida e contínua, na qual se pode apenas ver espaços com auxilio do microscópio. Na região de junção do osso compacto com o osso esponjoso observa-se uma gradual substituição de uma forma por outra, sem uma delimitação nítida.
O osso esponjoso é constituído por uma trama tridimensional de espículas ósseas ramificadas (trabéculas), que delimitam o espaço ocupado pela medula óssea. Nos ossos longos, as extremidades ou epífises são formadas por osso esponjoso com uma delgada camada superficial compacta. A diáfise é quase totalmente compacta, com pequena quantidade de osso esponjoso na sua parte profunda delimitando o canal medular.
Os ossos curtos têm o centro esponjoso, sendo recobertos em toda sua periferia por uma camada compacta. 
Nos ossos chatos existem duas camadas de osso compacto, as tábuas interna e externa, separadas por osso esponjo, que nessa localização recebe o nome de díploe.
Na cavidade do osso esponjoso e no canal medular dos ossos longos encontramos a medula óssea. No recém-nascido toda sua medula óssea tem cor vermelha, devido a sua intensa hematopoiese (formação de células sanguíneas).
Com o passar da idade a medula óssea vai sendo infiltrada por tecido adiposo. Formando a medula óssea amarela. Revestindo os ossos pela face externa encontramos o periósteo, uma fina camada de tecido conjuntivo que está em contato direto com o osso. 
Possui duas camadas, uma profunda e outra superficial. A camada profunda é também conhecida como folheto osteogênico, por participar da formação óssea pela diferenciação de suas células em osteoblastos.
Acidentes Ósseos
Os ossos apresentam saliências, depressões e aberturas que são os acidentes ósseos. As saliências ósseas podem ser articulares ou não, assim como as depressões.
Saliências articulares – São elevações nos ossos que se articulam com outras estruturas. São as cabeças, côndilos, capítulos e trócleas. Exemplo: cabeça do fêmur e tróclea do úmero.
Saliências não articulares – São elevações nos ossos que não se articulam com outras estruturas. São as bordas, cristas, espinhas, linhas, apófises ou processos, tuberosidades e tubérculos. Exemplo: crista ilíaca e espinha esquiática.
Depressões articulares – São reentrâncias nos ossos que se articulam com outras estruturas. Temos as cavidades, as fóveas, as incisuras (essas podem ser ou não articulares) e os alvéolos. Exemplo: cavidade glenoide da escápula, a fóvea costal das vértebras e os alvéolos dentários da mandíbula.
Depressões não articulares – São reentrâncias nos ossos que se não articulam com outras estruturas. São os sulcos e as fossas. Exemplo: sulco do nervo radial do úmero, fossa intercondilar do fêmur.
Forames e canais – São aberturas nos ossos que permitem a passagem de qualquer estrutura anatômica. Essas aberturas podem ser formadas por um único osso ou por mais de um osso. Exemplo: forame nutrício dos ossos e canal óptico do osso esfenóide.
OBS: O esqueleto humano pode ser dividido em duas partes.
Esqueleto axial – formado pelo crânio, coluna vertebral, costelas e esterno.
Esqueleto apendicular -compreendido pelos ossos dos membros.
Membro superior:  cintura escapular (formada pelas escápulas e clavículas) +  os outros ossos do membro superior.
Esqueleto apendicular do membro inferior:  cintura pélvica (formada pelos ossos ilíacos) + os outros ossos do membro inferior.
Histologia ossea 
O tecido ósseo é um tipo especializado de tecido conjuntivo, mais rígido e menos flexível, devido presença de uma matriz óssea mineralizada, calcificada e camadas de feixes de colágeno dispostos de forma organizada.
CELULAS DO TECIDO ÓSSEO
O tecido ósseo é composto por três tipos celulares básicos: os osteócitos, os osteoblastos e os osteoclastos.
· Osteócitos são responsáveispor compor o interior da matriz óssea, preenchendo assim as lacunas das quais partem os canalículos. Cada uma dessas lacunas pode abrigar apenas um osteócito.
Os osteócitos são células achatadas, composta por uma pequena quantidade de retículo endoplasmático rugoso, aparelho de Golgi e núcleo com cromatina condensada. Os osteócitos são essenciais para a manutenção da matriz óssea e sua morte é responsável pela reabsorção da matriz.
· Osteoblastos são células responsáveis pela síntese da matriz óssea. Essas células são capazes de armazenar fosfato de cálcio, fazendo parta de mineralização da matriz. Quando um osteoblasto é envolvido pela matriz óssea, ele se transforma em osteócito.
Osteóide é a matriz óssea formada a partir de osteoblastos ativos e que ainda não foi calcificada.
· Osteoclastos são grandes células móveis que possuem vários núcleos e extensas ramificações, formados pela fusão de macrófagos estão envolvidos no processo de reabsorção e remodelagem do tecido ósseo. Durante esse processo os osteoblastos sintetizam novos componentes orgânicos na matriz óssea essenciais para a conservação da homeostasia do cálcio e para a conservação da integridade do esqueleto enquanto os osteoclastos digerem a matriz óssea.
MATRIZ ÓSSEA
A metade da formação da matriz óssea é composta por elementos inorgânicos e o restante por elementos orgânicos. Dos elementos inorgânicos presentes na matriz óssea, os mais abundantes são o Fosfato e cálcio que formam cristais que possuem a estrutura da hidroxiapatita ao longo das fibras colágenas. 
Possuem uma capa de hidratação ao seu redor, formados por uma camada de água e íons hidratados. A porção orgânica é formada por colágeno, proteoglicanas, glicosaminoglicanas e glicoproteínas, algumas das quais são específicas do tecido ósseo.
PERIÓSTEO E ENDÓSTEO
A superfície externa e interna dos ossos é recoberta por uma camada de tecido conjuntivo e de células osteogênicas, constituindo, respectivamente, o periósteo e o endósteo. A camada mais externa do periósteo contém principalmente fibras colágenas e fibroblastos. As fibras de Sharpey são feixes de fibras colágenas do periósteo que penetram o tecido ósseo e prendem firmemente o periósteo ao osso. 
A camada interna do periósteo, justaposta ao tecido ósseo, é mais celularizada e apresenta células osteoprogenitoras, morfologicamente semelhantes aos fibroblastos. Essas células se multiplicam por mitose e se diferenciam em osteoblastos, desempenhando papel importante no crescimento dos ossos por aposição.
Diferentemente da cartilagem, que cresce por aposição de células na superfície das peças cartilaginosas e por processo intersticial no interior das peças, o tecido ósseo somente cresce pelo mecanismo de aposição, que também é muito importante na remodelação óssea e na reparação das fraturas.
O endósteo reveste as superfícies internas do osso e geralmente é constituído por uma delgada camada de células osteogênicas achatadas, que reveste as cavidades do osso esponjoso, o canal medular, os canais de Havers e os de Volkmann.
Além de fornecer novos osteoblastos para o crescimento, a remodelação e a recuperação do osso após traumatismos mecânicos, o endósteo e, principalmente, o periósteo são importantes para a nutrição do tecido ósseo em função da existência de vasos sanguíneos em seu interior.
Tecido ósseo primário e secundário
O tecido ósseo primário (imaturo ou não lamelar) é aquele que ainda está em desenvolvimento e se apresenta de forma não-lamelar, que futuramente, será um tecido secundário, adquirindo a forma lamelar. Além disso, o tecido primário não apresenta uma organização bem definida, deixando suas fibras colágenas dispostas em várias direções.
O tecido ósseo secundário (maduro ou lamelar) tem como característica principal ser formado por fibras de colágeno organizadas em lamelas que são planas ou em forma de anéis. As fibras colágenas de cada lamela são paralelas entre si; porém, de lamela para lamela as fibras têm direções diferentes. As lacunas presentes contêm os osteócitos que estão geralmente situadas entre as lamelas ósseas e algumas vezes dentro das lamelas. Devido a essa disposição, no osso lamelar os osteócitos se dispõem em fileiras, ao contrário do osso não lamelar, em que se dispõem sem organização aparente. 
Os conjuntos de lamelas organizadas concentricamente formam estruturas denominadas sistemas de Havers ou ósteons.  Cada um desses sistemas é um cilindro longo, às vezes bifurcado, em geral paralelo à diáfise e formado por 4 a 20 lamelas ósseas concêntricas. 
No centro desse cilindro ósseo existe um canal revestido de endósteo, o canal de Havers, que contém vasos e nervos. Os canais de Havers comunicam-se entre si, com a cavidade medular e com a superfície externa do osso por meio de túneis transversais ou oblíquos à diáfise, situados no interior do osso, chamados de canais de Volkmann.
OSSIFICAÇÃO
O processo de formação dos ossos pode ocorrer dois tipos de processos, o de ossificação intramembranosa e o de ossificação endocondral. A ossificação intramembranosa ocorre no interior de uma membrana conjuntiva, enquanto que a endocondral ocorre a substituição de uma cartilagem hialina preexistente, o molde ou primórdio do futuro osso, pelo tecido ósseo.
 
Ossificação Intramembranosa
A ossificação intramembranosa ocorre no interior de membranas de tecido mesenquimal durante a vida intrauterina e de membranas de tecido conjuntivo na vida pós-natal. 
Este processo forma os ossos frontal e parietal e de partes do occipital, do temporal e dos maxilares superior e inferior. Contribui também para o crescimento dos ossos curtos e para o aumento em espessura dos ossos longos.
Células mesenquimatosas se diferenciam e se transformam em grupos de osteoblastos que sintetizam uma matriz ainda não mineralizada, o osteoide, que logo se mineraliza. 
Os osteoblastos que acabam sendo totalmente envolvidos pela matriz se tornam osteócitos. Surgem, simultaneamente, vários desses grupos de células no centro de ossificação e ocorre  confluência de pontes ou traves de tecido ósseo recém-formadas, mantendo espaços entre si preenchidos por células mesenquimais, células osteoprogenitoras e vasos sanguíneos, o que confere ao osso uma estrutura esponjosa. As células mesenquimatosas presentes nesses espaços dão origem à medula óssea.
Os vários centros de ossificação crescem radialmente e acabam por se fundir e substituir a membrana conjuntiva preexistente. A palpação do crânio dos recém-nascidos revela áreas moles – as fontanelas –, nas quais as membranas conjuntivas ainda não foram substituídas por tecido ósseo.
 
Ossificação Endocondral
A ossificação endocondral tem início sobre uma peça de cartilagem hialina que tem formato semelhante ao do osso que se vai formar. Esse tipo de ossificação é o principal responsável pela formação dos ossos curtos e longos e consiste em:
- as células da cartilagem hialina sofrem várias modificações: hipertrofia dos condrócitos; a matriz cartilaginosa situada entre os condrócitos hipertróficos reduz-se a finos tabiques e sofre calcificação; morte dos condrócitos por apoptose
- as cavidades previamente ocupadas pelos condrócitos são invadidas por capilares sanguíneos e células osteogênicas vindas do tecido conjuntivo adjacente. Essas células se diferenciam em osteoblastos, que depositarão matriz óssea sobre os tabiques de cartilagem calcificada. 
Os osteócitos derivados dos osteoblastos são envolvidos por matriz óssea; dessa maneira, aparece tecido ósseo onde antes havia tecido cartilaginoso, sem que ocorra transformação deste tecido naquele. Os tabiques de matriz calcificada da cartilagem servem apenas de ponto de apoio para a deposição de tecido ósseo.
Nos ossos longos, após substituição do tecido cartilaginoso por tecido ósseo, a cartilagem hialina permanece restrita a apenas dois locais: a cartilagem articular, que persistirá por toda a vida e não contribui para a formação de tecido ósseo, e o disco epifisário ou cartilagem de conjugação.
O disco epifisário é, portanto, um disco de cartilagemhialina situado entre a epífise e a diáfise, que não foi penetrado por tecido ósseo durante a ossificação. Ele será responsável pelo crescimento longitudinal do osso e desaparecerá por ossificação aproximadamente aos 18 a 20 anos de idade, determinando a parada do crescimento longitudinal dos ossos.
No disco epifisário, distinguem-se cinco zonas de características estruturais e funcionais diferentes, dispostas a partir da face do disco apoiada na epífise:
- Zona de cartilagem em repouso: na qual existe cartilagem hialina sem qualquer alteração ;
- Zona de cartilagem seriada: na qual os condrócitos dividem-se rapidamente e formam colunas paralelas de células achatadas e empilhadas no sentido longitudinal do osso;
- Zona de cartilagem hipertrófica: apresenta condrócitos muito volumosos, com depósitos citoplasmáticos de glicogênio e lipídios. A matriz fica reduzida a tabiques delgados situados entre as células hipertróficas. Os condrócitos entram em apoptose;
- Zona de cartilagem calcificada: zona estreita em que ocorre a mineralização dos delgados tabiques de matriz cartilaginosa. É constituída pelos tabiques e pelos espaços entre eles, ocupados por restos de condrócitos;
- Zona de ossificação: zona em que é formado tecido ósseo. Capilares sanguíneos e células osteoprogenitoras originadas do periósteo invadem os espaços deixados pelos condrócitos mortos. As células osteoprogenitoras se diferenciam em osteoblastos, que formam uma camada contínua sobre os restos da matriz cartilaginosa calcificada, onde os osteoblastos depositam a matriz óssea.
Metabolismo Ósseo
Os marcadores bioquímicos no diagnóstico e monitoramento da osteoporose 
 Os marcadores bioquímicos são úteis para se ter uma idéia de como está o status de formação e reabsorção óssea. 
          Os marcadores bioquímicos são elementos liberados no corpo a partir das transformações ósseas. A contagem e comparação desses elementos resultantes das atividades de formação e reabsorção têm sido de grande utilidade para monitorar as pequenas mudanças no metabolismo ósseo.
Como é o metabolismo ósseo? 
O processo de remodelação óssea ocorre através da reabsorção e da formação óssea, dois processos intermediados respectivamente pelos osteoclastos e osteoblastos. Durante a reabsorção, a estrutura óssea é dissolvida e digerida pelos ácidos e enzimas produzidos pelos osteoclastos. 
Os produtos resultantes da deterioração de proteína da matriz são liberados em ambiente extracelular e excretados pela urina. A taxa de reabsorção óssea pode ser medida através dos elementos resultantes deste processo. A formação óssea, atividade processada pelos osteoblastos, é realizada pela síntese de colágeno e outras proteínas, depositados na matriz e depois mineralizados. 
Quais são os marcadores de reabsorção óssea? 
N-Telopeptídeo de ligação inter-fibras colágenas (NTx): É um excelente marcador para a reabsorção óssea, com a vantagem adicional de ser avaliado por meio de um método de teste imunológico rápido. 
Desoxipiridinolina (DPYD) e Piridinolina (PYD): Como constituintes do colágeno, elas agem como ligações transversais intermoleculares, unindo cadeias de colágeno que formam uma matriz. Os níveis de DPYD e PYD encontrados na urina podem ser mensurados e não apresentam sensibilidade à dieta, constituindo-se bons indicadores de maior ou menor reabsorção óssea. 
Hidroxiprolina: É um marcador que já foi substituído pela DPYD, pois também é encontrado em outros tecidos, como a pele. Portanto, além de não ser um marcador específico da reabsorção óssea, também pode sofrer alterações em função da dieta. 
Quais são os marcadores de formação óssea? 
Fosfatase alcalina específica óssea (BSAP): É uma enzima envolvida na mineralização da matriz óssea. Ela se encontra na superfície dos osteoblastos e é liberada no processo de formação óssea. 
A BSAP é uma das várias izoenzimas de fosfatase alcalina presentes na circulação e seu nível se encontra elevado também na Doença de Paget. Bem mais estável que a osteocalcina, esta enzima pode ser detectada especificamente com o uso de dois anticorpos monoclonais. Este  teste permite uma quantificação rápida e precisa de BSAP na circulação. 
Osteocalcina (OC): A OC é uma proteína não colagenosa da matriz óssea, sintetizada pelos osteoblastos. É um marcador específico para a atividade osteoblástica, que pode ser medido no soro. Níveis elevados de OC apresentam correlação com doenças do metabolismo ósseo, como a Doença de Paget e o hiperparatireoidismo primário. 
Procolágeno Tipo I C-terminal peptídeo (PICP): Esta a forma mais abundante de colágeno presente nos ossos, também presente em outros tecidos, o que o torna um marcador menos preciso para a formação óssea.