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gabi_fran_ Gabrielle França, CESUPA 2021 Definição Como os outros tecidos conjuntivos, o osso, ou tecido ósseo, contém uma matriz extracelular abundante entre células bem separadas. A matriz extracelular é formada por cerca de 15% de água, 30% de fibras colágenas e 55% de sais minerais cristalizados. O sal mineral mais encontrado é o fosfato de cálcio, que se combina com outro sal mineral, o hidróxido de cálcio, para formar cristais de hidroxiapatita. Os cristais se combinam ainda com outros sais minerais, como carbonato de cálcio, e íons como magnésio, fluoreto, potássio e sulfato. Conforme esses sais são depositados na estrutura formada pelas fibras de colágeno da matriz extracelular, eles cristalizam e o tecido endurece. Esse processo é chamado calcificação. Embora a solidez de um osso dependa de sais minerais inorgânicos cristalizados, sua flexibilidade depende das fibras de colágeno. Como as barras de metal de reforço em concreto, as fibras de colágeno e outras moléculas orgânicas conferem resistência à tração, ou seja, resistência ao estiramento ou à separação. Estrutura Quatro tipos de células são encontrados no tecido ósseo: OSTEOPROGENITORAS Derivadas de células-tronco mesenquimais na medula óssea, e se diferenciam em osteoblastos em respostas a estímulos moleculares como BMP1 e o fator chave, que é um fator de transcrição chamado fator de ligação central 1 (CBFA1), promovem a osteogênese. São renováveis e responsivas a estímulos moleculares que as transformam em células formadoras de ossos. São encontradas nas superfícies externa e interna dos ossos e na microvasculatura que supre o osso. Morfologicamente, elas são células achatadas com núcleos alongados ou ovoides, levemente corados, citoplasma acidófilo não facilmente notado ou levemente basófilo. Osteoblastos Células JOVENS que secretam a matriz extracelular (orgânica) do osso; secretam colágeno tipo I e proteínas de matriz óssea que constituem o osso não mineralizado inicial, ou osteóide. É responsável pela calcificação da matriz óssea. O processo é iniciado através da secreção de pequenas vesículas da matriz, ricas em fosfatase alcalina e secretadas apenas durante o período que a célula produz a matriz óssea. As proteínas produzidas pelo osteoblasto são: proteínas de ligação do cálcio (osteocalcina e osteonectina), a glicoproteínas multiadesivas (sialoproteínas I e II, osteopontina e trombospondina óssea), proteoglicanas e fosfatase alcalina (FA); Os níveis circulantes de fosfatase alcalina e osteocalcina são usados como marcadores da atividade osteoblástica. Respondem a estímulos mecânicos para mediar às alterações no crescimento ósseo e na remodelagem óssea. À medida que ocorre a deposição de osteóide, o osteoblasto é circundado e se torna um osteócito. Osteócitos Célula óssea MADURA localizada no interior da matriz óssea, ocupando as lacunas, é responsável pela manutenção da matriz óssea. São células achatadas, que exibem pequena quantidade de REG, tem Complexo de Golgi pouco desenvolvido e núcleo com cromatina condensada. Tem o papel da mecanotransdução, processo pelo qual responde ás forças mecânicas aplicadas ao osso: diferentes estímulos (ausência de peso ou carga mecânica aumentada) alteram a expressão genética e o mecanismo apoptótico da célula. #OSTEÓLISE: Entre a membrana osteocítica e o osso, há uma pequena quantidade de líquido ósseo. Acredita-se que essa membrana osteocítica promova o bombeamento de íons cálcio no liquido ósseo para o extracelular. Quando esta se torna excessivamente ativada, a concentração de cálcio no liquido ósseo declina, e sais de fosfato de cálcio são absorvidos a partir do osso. Osteoclastos Células de reabsorção óssea presentes nas superfícies ósseas onde o osso está sendo removido ou remodelado (reorganizado) ou onde o osso foi lesionado. São células móveis gigantes, multinucleadas e extensamente ramificadas, sendo muito acidófilas, contendo numerosos lisossomos, derivadas da fusão de células progenitoras mononucleares (principalmente células progenitoras de granulócitos/macrófagos - GMP) sob a influência de várias citocinas como: TNF, MCF e interleucinas. Diferenciam-se em osteoclastos pelo sistema de sinalização dos receptores RANK expressos em precursores dos osteoclastos para moléculas RANKL. * Durante a inflamação, linfócitos T ativados podem produzir moléculas RANKL limitadas por membrana ou solúveis. Então, processos inflamatórios podem estimular a reabsorção óssea estimulada por osteoclasto. * A osteoprogenitora (OPG) serve como um receptor “chamariz” para RANKL, agindo como um potente inibidor da formação de osteoclasto. * Substâncias que promovem a diferenciação dos osteoclastos e a reabsorção óssea agem através do sistema OPG/RANKL e na medula óssea. #REABSORÇÃO ÓSSEA: Para se tornar uma célula de reabsorção óssea, o osteoclasto passa por um processo onde deve ser altamente polarizado. Quando absorvem ativamente o osso, exibem 3 regiões especializadas: 1. Borda franzina: zona de contato com o osso, contendo suas microvilosidades para aumentar a área. 2. Zona Clara: o perímetro anelar adjacente à borda franzida que demarca a área óssea a ser absorvida. É onde ocorrem a reabsorção e degradação da matriz. 3. Região Basolateral: ela funciona na exocitose do material digerido, com suas vesículas de transporte contendo material ósseo. A maioria das vesículas no osteoclasto são os lisossomos, seu conteúdo é liberado no espaço extracelular nas fendas entre os prolongamentos citoplasmáticos da borda franzida. Uma vez liberadas, essas enzimas hidrolíticas, que incluem a catepsina K e as metaloproteinases de matriz, degradam o colágeno na matriz óssea, já descalcificada. O citoplasma do osteoclasto contém anidrase carbônica II, que produz ácido carbônico (H2CO3) a partir de dióxido de carbono e água. O ambiente ácido inicia a degradação do componente mineral do osso em íons cálcio, fosfatos inorgânicos solúveis e água. Quando a reabsorção do tecido ósseo designado é completada, os osteoclastos sofrem apoptose. Matriz óssea Seus componentes são moléculas de colágeno que constituem cerca de 90% do peso total das proteínas da matriz óssea -> colágeno do tipo I (principalmente), colágeno tipo V (em menor extensão) e quantidades residuais de colágeno tipo III, XI e XIII. É organizada em inorgânica e orgânica. A substância fundamental: constitui os 10% das proteínas da matriz óssea, e são essenciais para o desenvolvimento, crescimento, remodelagem e reparo ósseo. Tem 4 principais grupos de proteínas não colagenosas encontradas na matriz: 1. Macromoléculas proteoglicanas: Contém uma proteína central com várias cadeias laterais de glicosaminoglicanas ligadas covalentemente, contribuem para força compressiva do osso. 2. Glicoproteínas multiadesivas; 3. Fatores de crescimentos e citocinas: IGF, TNF, TNG, IL-1 e IL-6; Divisão Microscopicamente, o osso pode ser dividido em 2 tipos principais. Tecido ósseo primário Ele apresenta fibras colágenas dispostas em várias direções sem organização definida; tem menor quantidade de mineral e maior proporção de osteócitos. O tecido primário é o que aparece primeiro, tanto no desenvolvimento embrionário como na reparação das fraturas, sendo temporário e substituído por tecido secundário. Tecido ósseo secundário Também chamado de maduro, contém fibras colágenas organizadas em lamelas que ficam paralelas umas às outras e se dispõem concêntricas em torno de canais com vasos, formando os sistemas de Havers ou ósteons. Além disso, o osso é organizado em periósteo-camada mais externa do osso e endósteo-camada maisinterna. A camada mais superficial do periósteo contém principalmente fibras colágenas e fibroblastos. As fibras de sharpey são feixes de fibras colágenas do periósteo que penetram no tecido ósseo e prendem firmemente o periósteo ao osso. O endósteo é geralmente constituído por uma camada de células osteogênicas achatadas revestindo as cavidades do osso esponjoso, o canal medular, os canais de Harvers e os de Volkamnn. As principais funções do endósteo e do periósteo são a nutrição do tecido ósseo e o fornecimento de novos osteoblastos, para o crescimento e a recuperação do osso. Inervação e irrigação Os ossos são ricamente supridos por sangue, seus vasos sanguíneos, especialmente abundantes nas porções ósseas que contêm medula óssea vermelha, chegam aos ossos a partir do periósteo. Em ossos longos a artéria nútrica próxima do centro da diáfise penetra o osso compacto pelo forame nutrício. Ao penetrar a cavidade medular, a artéria nutrícia divide-se em ramos distal e proximal que irrigam a parte interna do tecido ósseo compacto da diáfise e o tecido ósseo esponjoso e medula óssea vermelha até as cartilagens. Os nervos acompanham os vasos sanguíneos que irrigam os ossos. O periósteo é rico em nervos sensitivos, alguns dos quais são responsáveis pelas sensações de dor. Esses nervos são especialmente sensíveis a laceração ou à tensão, o que explica a dor aguda resultante de uma fratura ou de um tumor ósseo. As veias que recolhem o sangue dos ossos longos são evidentes em três locais: (1) uma ou duas veias nutrícias acompanham a artéria nutrícia e saem pela diáfise; (2) inúmeras veias epifisiais e veias metafisiais acompanham suas respectivas artérias e saem pela epífise e pela metáfise, respectivamente; e (3) muitas pequenas veias periosteais acompanham suas respectivas artérias, saindo pelo periósteo. Crescimento ósseo Durante a infância, o comprimento dos ossos longos se da por meio da adição de material ósseo no lado diafisário da lâmina epifisial, a partir do crescimento intersticial; Já a espessura dos ossos por todo o corpo aumenta pelo crescimento por aposição. Crescimento em comprimento O crescimento em comprimento dos ossos longos envolve dois eventos: o crescimento intersticial da cartilagem no lado epifisário da lâmina epifisial e a substituição da cartilagem no lado diafisário da lâmina epifisial por osso na ossificação endocondral. Para entender como o comprimento de um osso cresce, é preciso conhecer alguns detalhes da estrutura da lâmina epifisial. A lâmina epifisial (de crescimento) é uma camada de cartilagem hialina na metáfise de um osso em crescimento que consiste em quatro zonas: 1. Zona de cartilagem em repouso. Camada mais próxima da epífise que consiste em pequenos condrócitos espalhados. 2. Zona de cartilagem em proliferação. Os condrócitos discretamente maiores nessa zona estão distribuídos como pilhas de moedas. Esses condrócitos sofrem crescimento intersticial conforme vão se dividindo e secretando matriz extracelular. 3. Zona de cartilagem hipertrófica. Essa camada consiste em condrócitos grandes em amadurecimento distribuídos em colunas. 4. Zona de cartilagem calcificada. A zona final da lâmina epifisial tem a espessura de algumas células apenas e consiste, principalmente, em condrócitos mortos, pois a matriz extracelular circunjacente calcificou. Os osteoclastos dissolvem a cartilagem calcificada e os osteoblastos e capilares da diáfise invadem a área, formando a matriz extracelular óssea, substituindo a cartilagem calcificada por meio do processo de ossificação endocondral. Quando a adolescência chega ao fim (por volta dos 18 anos nas meninas e 21 nos meninos), as lâminas epifisiais se ossificam; isto é, as células da cartilagem epifisial param de se dividir e osso substitui toda a cartilagem restante. A lâmina epifisial desaparece, deixando uma estrutura óssea chamada linha epifisial. Com o surgimento da linha epifisial, o crescimento ósseo em comprimento cessa por completo. A ossificação da lâmina epifisial é um processo gradual e a determinação do seu estágio é útil na determinação da idade óssea, prevendo a altura adulta e estabelecendo a idade na hora da morte pelo esqueleto restante, especialmente de lactentes, crianças e adolescentes. OBS: Não se pode esquecer que ossificação endocondral é a substituição da cartilagem por osso. Em consequência disso, a zona de cartilagem calcificada se torna a “nova diáfise” firmemente cimentada ao resto da diáfise do osso. Crescimento em espessura Assim como a cartilagem, a espessura (diâmetro) do osso pode aumentar apenas por crescimento por aposição. Na superfície óssea, células periosteais se diferenciam em osteoblastos, que secretam fibras colágenas e outras moléculas orgânicas que formam matriz extracelular óssea. Os osteoblastos ficam rodeados por matriz extracelular e passam a ser osteócitos. Esse processo forma elevações ósseas nos dois lados de um vaso sanguíneo periosteal. As elevações lentamente crescem e criam um sulco para o vaso sanguíneo periosteal. Os osteoblastos no endósteo depositam matriz extracelular óssea, formando novas lamelas concêntricas. A formação de lamelas concêntricas adicionais ocorre para dentro, no sentido do vaso sanguíneo periosteal. Dessa maneira, o túnel se completa e um novo ósteon é criado. Ao mesmo tempo em que o ósteon está sendo formado, os osteoblastos debaixo do periósteo depositam novas lamelas circunferenciais, aumentando ainda mais a espessura do osso. Remodelagem óssea É a substituição contínua de tecido ósseo velho por tecido ósseo novo. Esse processo compreende a reabsorção óssea, a remoção de minerais e de fibras colágenas do osso pelos osteoclastos, e a deposição óssea- a adição de minerais e fibras colágenas ao osso pelos osteoblastos. Em qualquer momento, aproximadamente 5% da massa óssea total do corpo está sendo remodelada. Mesmo após os ossos alcançarem forma e tamanho adultos, o osso antigo é continuamente destruído e substituído por osso novo. A velocidade de renovação do osso compacto é de aproximadamente 4% ao ano e do tecido ósseo esponjoso é de aproximadamente 20% ao ano. Só que a remodelagem pode ocorrer em velocidades diferentes dependendo da região do corpo. A remodelação também remove osso lesionado, substituindo-o por tecido ósseo novo e pode ser influenciada por fatores como exercício, estilo de vida sedentário e alterações na dieta, e oferecem vários outros benefícios. Uma vez que a resistência do osso está relacionada ao grau de tensão a que é submetido, se o osso recém-formado for submetido a cargas intensas, ele cresce mais espesso e, portanto, mais resistente que o osso antigo. Além disso, a forma do osso pode ser alterada para suporte apropriado com base nos padrões de tensão sofridos durante o processo de remodelação. Por fim, o osso novo é mais resistente à fratura do que o osso antigo. #PROCESSO DE REMODELAGEM: 1. Osteoclasto se fixa ao osso (no periósteo ou endósteo) 2. Ele libera enzimas lisossômicas que hidrolisam as fibras colágenas e outras substâncias químicas, enquanto os ácidos dissolvem os minerais do osso. 3. Atuando simultaneamente, diversos osteoclastos cavam um pequeno túnel no osso antigo. 4. Os produtos da reabsorção óssea difundem-se pelos capilares sanguíneos vizinhos; 5. Osteoclastos se afastam e os osteoblastos entram para reconstruir o osso naquela área. * Correlação Clínica! Cirurgia de alongamento ósseo femoral; * Ortodontia e Remodelagem: O movimento dos dentes por meio de dispositivos ortodônticos exerce pressão sobre o osso que forma os alvéolos dos dentes, que ancoram os dentes. Em resposta aessa pressão artificial, os osteoclastos e os osteoblastos remodelam os alvéolos, de modo que os dentes possam ser alinhados de maneira correta. #PIEZOELETRECIDADE: É a habilidade de certos materiais cristalinos de desenvolver carga elétrica proporcional a um estresse mecânico. A modelação e a remodelação respondem principalmente à deformação do osso (Piezoeletricidade). As maiores cargas sobre os ossos vêm da ação dos músculos e não do peso corporal, portanto, a força muscular afeta de forma significativa a sua massa e resistência. - EFEITO PIZOELÉTRICO: voltagem gerada pela deformação dos cristais de hidroxiapatita que atrai Ca2+ para a estrutura óssea. As cargas positivas aumentam a atividade dos osteoclastos e as cargas negativas dos osteoblastos. Fatores que influenciam 1. GH: o hormônio do crescimento é secretado pela adeno-hipofise, promove o crescimento geral de todos os tecidos do corpo, incluindo ossos, tal fato ocorre pela estimulação da produção dos fatores de crescimento insulina-similes (IGF). A secreção excessiva de hGH na infância: produz o gigantismo. A secreção deficiente de hGH: produz o nanismo. A secreção excessiva de hGH na maturidade: produz acromegalia. 2. IGF: tem relação com o Gh e é um dos mais importantes para o crescimento dos ossos. Eles estimulam osteoblastos e auxiliam a cartilagem inicial. 3. PTH: o paratormônio tem relação com a homeostasia do cálcio, secretado pelas glândulas paratireoides, ele é responsável por estimular a absorção de cálcio no sangue, agindo nos osteoclastos para retirar o cálcio dos ossos e levar ao sangue. Atuando também nos rins. 4. Calcitonina: Secretada pelas células parafoliculares da glândula tireoide quando o nível de cálcio no sangue aumenta. Atua para diminuir o nível de cálcio no sangue inibindo osteoclastos. 5. Cortisol: ele atua tanto no sono e seu pico de GH como na absorção intestinal de cálcio reduzindo-a e induzindo a eliminação do sal pelos rins. Bem como inibe a IGF que auxilia os osteoblastos, aumentando a reabsorção óssea. 6. Hormônios sexuais: tanto o estrógeno como a testosterona são os responsáveis pelo estirão de crescimento que ocorre na adolescência, pois são responsáveis pelo aumento da atividade dos osteoblastos e síntese de matriz extracelular. Os ESTROGÊNIOS, porém, desligam o crescimento nos Discos Epifisários, fazendo com que o alongamento ósseo pare. Isso explica o motivo de o crescimento ósseo das mulheres terminarem por volta da menarca, quando os níveis hormonais de estrogênio estão altos. Durante a maturidade, os hormônios sexuais contribuem para a remodelagem do osso, diminuindo a reabsorção do osso antigo e estimulando a deposição do osso novo. Importante! Os estrogênios induzem a apoptose dos osteoclastos 7. Exercício Físico: o tecido ósseo é capaz de alterar a sua resistência em resposta às alterações na tensão mecânica. Quando submetido à tensão, o tecido ósseo torna- se mais resistente por meio do aumento da deposição de sais minerais e da produção de fibras colágenas pelos osteoblastos. Exercícios regulares de sustentação de peso, como caminhada ou levantamento moderado de peso, ajudam a formar e reter a massa óssea, adolescentes e adultos devem antes do fechamento das cartilagens epifisiais, para ajudar a formar massa óssea total, antes de sua inevitável redução com o envelhecimento. 8. Vitaminas: as duas principais são a A- estimula osteoblastos e sua ação; D- atua no crescimento e remodelação óssea, aumentando a reabsorção de cálcio óssea e intestinal e regulando a concentração de fósforo; e C- utilizada na síntese de colágeno. 9. Tabagismo: Afeta a saúde óssea, fumar aumenta as exigências para a vitamina C em 50%. Também elimina ferro, vitaminas e antioxidantes do grupo B. A função dos antioxidantes é prevenir os danos dos radicais livres às células e órgãos. A nicotina e os radicais livres afetam a saúde dos ossos, das seguintes formas: destruindo matriz, células e vasos, portanto os riscos de fraturas aumentam. 10. Envelhecimento: Com o declínio do nível dos hormônios sexuais na meiaidade, especialmente depois da menopausa, ocorre diminuição da massa óssea porque a reabsorção óssea realizada pelos osteoclastos ultrapassa a deposição óssea feita pelos osteoblastos. Na velhice, a perda óssea por reabsorção ocorre mais rápido do que o ganho. Doenças importantes OSTEOPOROSE: A osteoporose (literalmente osso poroso) afeta 10 milhões de pessoas por ano nos EUA. Além disso, 18 milhões de pessoas apresentam baixa massa óssea (osteopenia), o que as coloca em risco de desenvolver osteoporose. O problema básico está na reabsorção óssea (degeneração) maior que a deposição óssea (formação). Isso se deve, sobretudo, à depleção de cálcio do corpo – mais cálcio é perdido na urina, fezes e suor do que é absorvido da alimentação. A massa óssea é tão depletada que ocorrem fraturas, muitas vezes de maneira espontânea, sob as tensões mecânicas cotidianas; afeta principalmente pessoas idosas e de meiaidade, sendo 80% delas mulheres. As mulheres mais velhas sofrem de osteoporose com mais frequência que os homens por dois motivos: (1) os ossos das mulheres são menos compactos que os dos homens e (2) a produção de estrogênios nas mulheres cai de maneira dramática na menopausa, enquanto a produção do principal androgênio, testosterona, nos homens mais velhos diminui de maneira gradativa e apenas discretamente. Raquitismo e osteomalacia O raquitismo e a osteomalácia são duas formas da mesma doença que resulta da calcificação inadequada da matriz óssea extracelular, em geral causada por deficiência de vitamina D. O raquitismo é uma doença infantil, na qual os ossos em crescimento se tornam “moles” ou com consistência semelhante a borracha, sendo facilmente deformados. Como o osso novo formado nas lâminas epifisiais (de crescimento) não se ossifica, é comum observarmos joelho varo e deformidades no crânio, na caixa torácica e na pelve. A osteomalácia é o equivalente do raquitismo em adultos, às vezes chamada raquitismo do adulto. O osso novo formado durante a remodelação não se calcifica e a pessoa relata graus variados de dor espontânea e à palpação nos ossos
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