Histologie

CURSUL 4 - ŢESUTUL CARTILAGINOS


Ţesutul cartilaginos reprezintă o varietate de ţesut conjunctiv specializat. Este alcătuit dintr-o matrice extracelulară (amorfă şi fibrilară) cu o consistenţă particulară şi din celule denumite condrocite. Spre deosebire de alte varietăţi de ţesut conjunctiv, datorită unor particularităţi ale fibrelor şi substanţei fundamentale, matricea extracelulară apare omogenă, cu o consistenţă şi elasticitate asemănătoare cauciucului (vâsco-elasticitate) şi o rezistenţă particulară. De asemenea, este un tip “pur” de ţesut conjunctiv, fiind lipsit de vase sanguine şi limfatice, precum şi de fibre nervoase.
Din punct de vedere histogenetic, are origine în mezenchimul embrionar.
În cadrul ţesutului cartilaginos sunt individualizate trei varietăţi: cartilagiul hialin, elastic şi fibros (fibrocartilagiu). Aceste varietăţi se deosebesc prin cantitatea şi natura fibrelor prezente în matricea extracelulară. Varietăţile de ţesut cartilaginos au funcţiile de susţinere, rezistenţă faţă de forţe mecanice de compresiune şi tracţiune. Cartilagiul hialin joacă un rol deosebit şi în procesele de reparare a ţesutului osos.
1. ŢESUTUL CARTILAGINOS HIALIN
Cartilagiul hialin are, macroscopic, un aspect omogen, alb-cenuşiu, cu o oarecare transluciditate.
În cursul dezvoltării embrionare, cartilagiul hialin formează scheletul cartilaginos care va fi progresiv înlocuit cu scheletul osos (excepţie făcând cartilagiile articulare).
La adult, cartilagiul hialin este localizat extrascheletal la nivelul căilor respiratorii (fose nazale, laringe, trahee, bronşii), a cartilagiilor costale şi a trompelor lui Eustachio. Există şi o localizare scheletală: suprafeţele articulare şi cartilagiul de creştere sau de conjugare (joncţiunea între epifizele şi diafizele oaselor lungi), în perioada de creştere.
Cartilagiul hialin este tapetat de pericondru, format din foiţa internă condrogenă (care asigură creşterea apoziţională) şi foiţa externă fibrovasculară (care asigură nutriţia cartilagiului). Excepţie face suprafaţa articulară a cartilagiilor, lipsită de pericondru, unde nutriţia se produce pe seama lichidului sinovial.
Condroblastele (celule alungite asemănătoare fibroblastelor) sunt celule active, cu potenţial mitotic şi capacitate de sinteză a matricei cartilaginoase. Matricea nouă înglobează condroblastele, transformându-le astfel în condrocite. Această creştere a fost denumită creştere apoziţională. Condrocitele menţin capacitatea de mitoză şi de sinteză de matrice cartilaginoasă, asigurând procesul de creştere interstiţială. Astfel, prin mitoze, într-un condroplast pot să apară clone de condrocite (prin mitoze succesive de tip simetric) numite serii izogene. Ele pot să aibă un aranjament axial (condrocite suprapuse pe un ax în interiorul unui condroblast) sau un aranjament coronar (condrocitele aranjate ca o coroană la periferia condroplastelor). Celulele unei serii izogene sintetizează şi elimină matrice recentă, care va fi situată în pereţii condroplastelor. Zona respectivă este denumită matrice sau arie teritorială şi se diferenţiază de restul matricei (anterior produsă), denumită matrice sau arie interteritorială.
Procesul de creştere al cartilagiului hialin se află sub control hormonal. Hormonii somatotropi, hormonii tiroidieni (tiroxina) şi testosteronul stimulează creşterea cartilagiului şi formarea de matrice, în timp ce hormonii glucocorticoizi şi estrogenii au acţiune inversă.
Structură
In vivo, matricea cartilaginoasă conţine 70-80% apă şi 20-30% substanţe organice. Structura sa respectă modelul ţesutului conjunctiv: matrice extracelulară amorfă şi matrice extracelulară fibrilară.
Matricea amorfă prezintă proteoglicani sub formă sulfatată (60% condroitinsulfaţi, 40% keratansulfaţi). O moleculă de proteoglicani – denumiţi la acest nivel aggrecani – poate conţine pe lanţul proteic central până la 100 de molecule de condroitinsulfat şi 50 de molecule de keratansulfat, într-un aranjament radiar, perpendicular pe centrul proteic. Proteoglicanii se organizează sub formă de proteoglicani agregaţi, prin ataşarea a aproximativ 100-200 de molecule de proteoglicani de-a lungul unei molecule de acid hialuronic, prin intermediul unei proteine de legătură.
Prin structura sa, matricea amorfă împiedică difuziunea macromoleculelor, invazia capilarelor şi realizează o barieră în faţa limfocitelor T.
Pe lângă glicozaminoglicani şi proteoglicani, matricea cartilaginoasă mai conţine molecule glicoproteice de adeziune: condronectina, ancorina CII, proteina de matrice cartilaginoasă, condrocalcina. Colagenul dominant este de tip II şi reprezintă 40-70% din masa uscată a matricei. Este format din fibre de 15-45 nm diametru, nu se asociază în mănunchiuri, ci mai frecvent se întretaie. Fibrele au o orientare preferenţială, paralelă cu suprafaţa articulară în zonele superficiale şi sub formă de arcuri gotice, în profunzime (spre deosebire de alte cartilagii, în care fibrele se orientează pe direcţia liniilor de forţă care acţionează). Există şi colagen de tip IX, X şi XI, reprezentând 5-10% din masa totală de colagen.
Zonele de matrice teritorială au o grosime de 50 μm, prezintă mai puţin colagen şi o cantitate mai importantă de glicozaminoglicani de tipul condroitinsulfatului, motiv pentru care sunt intens bazofile şi PAS pozitive. Matricea interteritorială este, în schimb, mai bogată în colagen şi mai săracă în proteoglicani, fiind mai slab bazofilă.
Celulele specifice sunt reprezentate de celulele condrogenice, condroblaste şi condrocite.
Celulele condrogenice (derivate din celule mezenchimale), localizate în stratul celular intern al pericondrului, sunt fuziforme, au citoplasmă redusă şi nucleu ovalar, cu 1-2 nucleoli. Microscopia electronică evidenţiază prezenţa RER şi a unui număr important de ribozomi liberi, complex Golgi mic, puţine mitocondrii. Se diferenţiază în condroblaste sau, atunci când este necesar şi sunt îndeplinite anumite condiţii, în celule osteoprogene.
Condroblastele sunt celule globuloase, cu citoplasmă bazofilă şi nucleu central. În microscopia electronică se observă organitele celulare implicate în sinteza proteică: RER şi complex Golgi bine dezvoltate, numeroase mitocondrii, multiple vezicule secretoare
Condrocitele au formă sferică/ovoidală, uneori neregulată, dimensiuni medii; sunt localizate izolat sau în grupuri aranjate liniar (serii izogene liniare)/radiar (serii izogene coronare), în spaţii lacunare săpate în substanţa fundamentală cartilaginoasă – condroplaste. În MO prezintă citoplasmă intens bazofilă, nucleu rotund, unic, central, cu cromatină densă, 1-2 nucleoli. În ME: organite celulare foarte bine reprezentate, în special RER, aparat Golgi, mitocondrii, numeroase vacuole secretorii cu material fibros (precursori colagen) şi amorf (agregate de proteoglicani, glicoproteine); uneori incluzii lipidice, de glicogen, pigmentare; pe suprafaţa celulară – microvilozităţi numeroase, care plutesc într-un spaţiu bogat în gag, între suprafaţa condrocitului şi condroplast. Funcţia lor este sinteza matricei cartilaginoase.
2. ŢESUTUL CARTILAGINOS ELASTIC
Cartilagiul elastic este o varietate mai puţin răspândită, fiind localizat la nivelul pavilionului urechii, conductului auditiv extern şi intern, epiglotei şi parţial în laringe (cartilagiul cuneiform). Macroscopic, cartilagiul elastic este mai opac, mai flexibil şi de culoare galbenă. Organizarea generală histologică, creşterea şi nutriţia sunt relativ asemănătoare cartilagiului hialin.
Totuşi, există o serie de aspecte particulare: în pericondru, stratul extern este bogat în fibre elastice; condrocitele solitare sau în serii izogene, situate în condroplaste, sunt mai numeroase şi mai mari; matricea extracelulară amorfă este mai puţin abundentă, iar fibrele elastice sunt atât de dense încât matricea extracelulară amorfă devine greu de identificat. Spre periferie fibrele se răresc progresiv, devin mai subţiri, mai fine, şi se continuă în pericondru.
3. ŢESUTUL CARTILAGINOS FIBROS
Această varietate de cartilagiu reprezintă, în fapt, un amestec de ţesut conjunctiv dens (ordonat sau semiordonat) şi cartilagiu hialin, fără o linie precisă de demarcaţie între acestea. Se găseşte în zonele de inserţie a ligamentelor şi tendoanelor în ţesutul osos, formează inelul fibros al discurilor intervertebrale şi simfiza pubiană, fiind varietatea de cartilagiu care conferă maximă rezistenţă faţă de compresiune şi tracţiune. Nu prezintă un pericondru constituit. În microscopia optică aspectul caracteristic este de mici zone sau insule de cartilagiu, aliniate printre fascicule de fibre de colagen de tip I. Condrocitele (în condroplaste) au adesea aspect de serii izogene axiale, fiind dispuse în şiruri paralele, cu puţină matrice cartilaginoasă în jurul lor. Această matrice reprezintă ariile teritoriale, în timp ce ariile interteritoriale sunt înlocuite prin fasciculele de fibre de colagen.


ŢESUTUL OSOS

Ţesutul osos, o altă varietate de ţesut conjunctiv specializat, prezintă aceleaşi componente structurale specifice – respectiv matrice extracelulară şi celule. Spre deosebire de celelalte varietăţi însă, matricea extracelulară este în acest caz mineralizată (în principal, cu săruri de calciu), ceea ce conferă proprietăţi de susţinere şi protecţie a corpului.
Ţesutul osos realizează în ansamblu piese osoase, individualizate anatomic, care, împreună cu ţesutul cartilaginos, formează scheletul organismului.
Ţesutul osos îşi adaptează permanent structura macroscopică şi microscopică, prin procese de osteogeneză şi osteoliză menţinute în echilibru.
Oasele lungi sunt formate din diafiză şi două epifize. Diafiza este constituită în principal din os compact, existând o zonă redusă de os spongios în jurul cavităţii medulare centrale care conţine măduvă osoasă hematogenă. Epifizele sunt alcătuite în principal din ţesut osos spongios, care include măduvă osoasă hematogenă; periferic există o lamă subţire de ţesut osos compact. În perioada de creştere, între diafiză şi epifize există ţesut cartilaginos - placă epifizară sau cartilagiu de de creştere). Zona de contact dintre diafiză şi placa epifizară este reprezentată de os spongios organizat sub formă de coloane, care realizează metafizele. Placa epifizară şi metafizele asigură creşterea în lungime a osului.
Oasele plate şi scurte sunt formate la exterior şi interior din tăblii de os compact, între care se găseşte os spongios, numit diploe.
Macroscopic se pot diferenţia două tipuri de os: (i) os compact, care apare ca o masă compactă, omogenă şi (ii) os spongios, format dintr-o multitudine de spaţii de diferite dimensiuni, delimitate de pereţi fini, uneori incompleţi, numiţi trabecule osoase.
Ca şi piesele cartilaginoase, la periferia pieselor osoase se găseşte periostul, ţesut conjunctiv format dintr-o foiţă internă celulară, cu potenţial osteogenic şi o foiţă externă fibrovasculară.
În cursul dezvoltării ţesutului osos se realizează două aspecte microscopice: osul reticular (imatur) şi osul lamelar (matur). Osul lamelar (matur) înlocuieşte osul imatur. Osul lamelar se organizează, la adult, sub două forme microscopic diferite: ţesut osos compact (lamele concentrice) şi un ţesut osos spongios (lamele paralele), care corespund celor două tipuri macroscopice de os.
Osul lamelar
Lamelele suprapuse (fiecare având 4-7 μm grosime) sunt constituite din matrice extracelulară mineralizată. Dispersate aproximativ în mod uniform, printre lamele sau, ocazional, în grosimea lor, se găsesc spaţii lacunare de formă lenticulară, numite osteoplaste. Fiecare osteoplast găzduieşte câte o singură celulă numită osteocit. De la nivelul osteoplastelor pornesc în toate direcţiile o multitudine de canaliculi care se găsesc în continuitate morfologică cu canaliculii osteoplastelor vecine; se realizează astfel un mare sistem labirintic, comunicant. Matricea mineralizată fiind complet nedifuzibilă, sistemul canalicular va asigura accesul materialelor necesare către osteocite. Osteocitele prezintă o formă celulară perfect adaptată la osteoplaste, cu corpul celular situat în osteoplast şi cu o multitudine de fine prelungiri citoplasmatice ce se extind în canaliculi. Este posibilă astfel comunicarea între osteocite, prin joncţiuni de tip gap.
1. ŢESUTUL OSOS COMPACT
Ţesutul osos compact este format din subunităţi cilindrice, cu un aranjament particular al lamelelor, numite sisteme haversiene, sisteme osteonice sau osteoane.
Un sistem Havers sau un osteon are o formă cilindrică, cu diametru până la 1 mm şi lungime de câţiva centimetri. Pe toată lungimea lui este străbătut de un spaţiu vascular numit canal haversian (sau canal central), cu un diametru de aproximativ 80 μm, tapetat cu endost şi care conţine un fascicul neurovascular şi ţesut conjunctiv asociat. În jurul canalului Havers sunt dispuse 5-20 de lamele organizate concentric. În fiecare lamelă, fasciculele de fibre de colagen sunt paralele între ele, dar sunt orientate perpendicular pe lamelele adiacente, existând un aranjament helicoidal de-a lungul osteonului. Ca urmare a procesului de remodelare osoasă, între sistemele Havers rămân spaţii ce conţin, de asemenea, lamele incomplete suprapuse, care apar sub formă de arce de cerc. Aceste spaţii, triunghiulare sau poligonale în secţiune transversală, sunt denumite sisteme interhaversiene sau sisteme interstiţiale.
În secţiuni longitudinale se observă că între canalele Havers apar din loc în loc canale mai largi, orientate transversal sau oblic, numite canale Volkmann. Canalele Volkmann asigură conectarea canalelor Havers între ele, precum şi conectarea cu canalul medular. Aceste canale se deschid la interior în canalul medular, iar la exterior pe suprafaţa osoasă acoperită de periost. Şi aceste canale sunt tapetate cu endost şi conţin vase sanguine, dar pot fi deosebite de canalele Havers deoarece nu sunt înconjurate de sistemul circumferenţial intern.
2. ŢESUTUL OSOS SPONGIOS
Ţesutul osos spongios are, de asemenea, o organizare lamelară la nivelul trabeculelor osoase care se anastomozează între ele, delimitând spaţii areolare largi.
Trabeculele apar ca nişte segmente dintr-un cilindru, având aspectul unor arce de cerc care se continuă unele cu altele. Trabeculele sunt tapetate pe ambele feţe cu endost. Fiecare trabecul este format dintr-o suprapunere de lamele ce conţin osteoplaste conectate printr-un sistem canalicular intercomunicant similar celui din osteon. În interiorul osteoplastelor, ca şi în osul compact, se găsesc osteocite cu prelungirile citoplasmatice în canaliculi. Canaliculii osteoplastelor localizate la periferia unui trabecul se deschid la nivelul spaţiilor areolare.
Spaţiile areolare conţin măduvă hematogenă, bogată în vase sanguine. În grosimea trabeculelor nu se găsesc canale care să conţină capilare, astfel încât osteocitele din osul spongios se hrănesc pe seama capilarelor extralamelare, prin intermediul sistemului canalicular.
3. COMPONENTELE STRUCTURALE
3.1. MATRICEA EXTRACELULARĂ
Matricea extracelulară, care conţine mai puţină apă comparativ cu cartilagiul, include o componentă organică (care reprezintă 33% din masa uscată a matricei) şi o componentă anorganică (care reprezintă 67% din masa uscată a matricei). Calităţile ţesutului osos sunt dependente de conţinutul şi calitatea componentei organice, precum şi de nivelul de mineralizare al acesteia.
Componenta organică este alcătuită din proteine fibroase (colagen tip I în proporţie de 90% şi de colagen tip V în cantităţi mici) în asociere cu alte macromolecule (glicozaminoglicani, proteoglicani, glicoproteine de adeziune), al căror ansamblu formează matricea amorfă.
Fibrele de colagen de tip I au un diametru de 50-70 nm şi o periodicitate axială caracteristică de 67 nm, fiind diferite de colagenul tip I existent în alte ţesuturi conjunctive printr-o puternică hidroxilare a lizinei, care permite legătura moleculelor prin multiple punţi de hidrogen, conferind astfel o insolubilitate sporită în unii solvenţi şi o mai mare rezistenţă faţă de acizi. Organizarea primară, în reţea, a fibrelor de colagen tip I este înlocuită în osul matur printr-o dispunere lamelară ordonată, evidenţiabilă în lumină polarizată. În fiecare lamelă fibrele au o dispoziţie helicoidală (în spirală); diferenţa dintre lamele apare datorită gradului de spiralare, mai strâns sau mai lax.
Alături de colagenul tip I există şi mici cantităţi de colagen tip V, fin fibrilar.
Glicozaminoglicanii specifici ţesutului osos sunt nesulfataţi – acidul hialuronic şi sulfataţi – condroitinsulfatul şi keratansulfatul. Glicozaminoglicanii sulfataţi formează proteoglicani (responsabili de legarea apei), mai mici însă decât cei existenţi în ţesutul cartilaginos. Toate aceste componente sunt mai reduse cantitativ decât în cartilagii; de asemenea, comparativ cu ţesutul cartilaginos, proteoglicani agregaţi se formează în mai mică măsură.
Moleculele glicoproteice de adeziune caracteristice ţesutului osos sunt: osteocalcina, osteonectina, osteopontina, trombospondina şi sialoproteina osoasă. Specifică pentru os este prezenţa unor proteine osteo-morfogenetice – BMP (bone morphogenetic protein).
Componenta anorganică a matricei extracelulare conţine o serie de săruri minerale, care se depun progresiv în cursul procesului de osteogeneză. Mineralul majoritar este reprezentat de fosfatul tricalcic, cristalizat într-o formă foarte asemănătoare hidroxiapatitei calcice; calciul şi fosforul pot fi prezenţi şi sub formă amorfă.
3.2. CELULELE
Fiind o varietate de ţesut conjunctiv, ţesutul osos se formează pe seama mezenchimului embrionar în care apare o celulă programată, care se va putea diferenţia pe linie condroblastică şi osteoblastică (linia celulară osoasă: celula bordantă, osteoblast, osteocit). În cursul genezei ţesutului osos apare, ca celulă migrată, şi osteoclastul, rezultat prin sinciţializarea monocitelor migrate din vasele sanguine, component al sistemului mononuclear fagocitar.
- tipuri celulare:
- celula osteoprogenă
- celula bordantă
- osteoblastul
- osteocitul
- osteoclastul
• Celula osteoprogenă
- celulă mezenchimală restantă, incomplet diferenţiată, cu proprietăţi de autoîntreţinere şi bipotenţialitate
- autoîntreţinerea  mitoze mai mult sau mai puţin asimetrice  există în permanenţă un rezervor de celule osteoprogene
- bipotenţialitatea  capacitatea de transformare fie în osteoblast, fie în condroblast, în raport cu nivelul de oxigen menţinut
- morfologic: nu se evidenţiază aspecte particulare pentru identificare:
- MO: celule aplatizate sau fuziforme, citoplasmă redusă, palidă, nucleu ovalar hipocrom;
- ME: organite celulare reduse, dar predomină ribozomi liberi
- principalul stimul responsabil pentru procesele de proliferare şi diferenţiere – grupul de glicoproteine BMP
- localizare:
- în stratul celular intern al periostului
- tapetează canalele haversiene şi endostul.
Celula bordantă
- localizare:
- pe suprafeţele osoase, în structura periostului şi endostului, fiind mai abundentă în perioadele de repaus în producerea matricei
- se presupune că reprezintă un osteoblast inactiv
- prin poziţia sa  realizează un strat celular izolant între mediul osos şi extraosos, cu implicaţii posibile în reglarea creşterii cristalelor de HA
- nu este similară celulei osteoprogene, fiind incapabilă de diviziune; totuşi, în anumite condiţii, poate deveni activă şi poate sintetiza matrice
- MO: celulă turtită sau fuziformă, cu nucleu central şi citoplasmă eozinofilă
- ME: cantitate redusă de organite celulare, comunicare cu canaliculi ai osteoplastelor periferice
Osteoblastul
- celulă diferenţiată, asemănătoare fibroblastului sau condroblastului
- localizare:
- pe suprafeţele osoase externe sau interne, în periost şi endost
- realizează un aranjament epitelioid, în condiţiile unei activităţi intense de sinteză şi depunere a matricei
- morfologic
- celulă cuboidală
- citoplasmă bazofilă, nucleu central şi nucleol evident
- foarte activă  devine prismatică, nucleul distanţându-se de suprafaţa osoasă
- prelungiri citoplasmatice – joncţiuni gap cu celulele vecine
- ME:
- elemente de polarizare (microvilozităţi orientate spre suprafaţa osoasă)
- organite celulare bine reprezentate (RER abundent, complex Golgi dezvoltat, mitocondrii între crestele cărora există mici corpi electrondenşi, bogaţi în calciu)
- numeroase vezicule secretorii, conţinând precursori de matrice (sub forma unui material floconos)
- IHC: numeroşi receptori de suprafaţă celulară:
- parathormon,
- FGF2,
- 1-25 dihidroxicolecalciferol
- prostaglandine
- estrogeni şi androgeni
- activitate enzimatică crescută  sinteză importantă de fosfatază alcalină
- metabolismul celular - reglat prin participarea unor factori autocrini şi paracrini  factori de creştere (membri ai superfamiliei de BMP-2,7, TGFβ, FGFβ, IGF I, II, PDGF)
- funcţia principală  sinteza matricei organice, în întregime, precum şi a unor compuşi ai matricei anorganice
- colagen tip I, tip V
- cantităţi mici de proteine noncolagenice (din care fosfoproteinele sunt esenţiale în procesul de mineralizare)
- proteoglicani
- glicoproteine
- citokine
- între osteoblast şi os se realizează o zonă clară  osteoid
- prin calcificare, sărurile de calciu se depun în osteoid, dar osteoblastele sunt întotdeauna separate de suprafaţa osoasă printr-o bandă de osteoid
• Osteocitul
- localizare:
- în interiorul lamelelor osoase, în osteoplast
- fiecare osteoplast prezintă în jurul său, cu dispoziţie radiară, o serie de canaliculi înguşti, ca nişte tunele
- morfologie:
- adaptate perfect la forma lacunelor
- celule neregulate, citoplasmă eozinofilă, nucleu mic şi hipercrom
- din corp se desprind în mai multe puncte prelungiri citoplasmatice filiforme care urmează traiectul canaliculilor, care permit stabilirea de joncţiuni la distanţă
- ME: organite celulare slab reprezentate
- în jurul corpului celular şi al prelungirilor, în strânsă relaţie cu membrana plasmatică  strat de matrice osoasă mai săracă în calciu, mai demineralizată  asigură transportul prin difuziune, de la nivelul capilarelor, a materialelor necesare metabolismului celular
- funcţii
- menţinere a matricei osoase, prin sinteza constantă a substanţelor necesare
- osteoliza osteocitică, realizată sub influenţa parathormonului
• Osteoclastul
- macrofagul ţesutului osos
- forma celulară activă – localizată pe suprafeţele osoase, într-o excavaţie numită lacună Howship
- forma celulară inactivă – situată la distanţă de os
- morfologie:
- celulă mare, diametrul de 100 μm, multinucleată (aproximativ 50 de nuclei), citoplasmă acidofilă în forma activă
- ataşată pe suprafaţa osoasă, formând un burelet marginal
- polarizare tranzitorie (ME): disting patru zone diferite: bazală, viloasă, clară şi veziculară
- zona bazală – situată cel mai la distanţă de suprafaţa osoasă, sediul organitelor celulare şi al nucleilor; de la acest nivel încep să se observe mitocondrii, RER, polizomi, dar în cantităţi reduse, numărul lor crescând spre marginea viloasă
- marginea viloasă – aria celulară implicată direct în resorbţia osului  formată din microvilozităţi active şi mobile care îşi pot modifica forma şi care se proiectează în compartimentul de resorbţie (subosteoclastic); pompe protonice şi cantităţi importante de anhidrază carbonică  celulă transportoare de ioni
- zona clară – adiacentă periferiei marginii viloase, lipsită de organite celulare, conţine numeroase filamente de actină vizibilă şi miozină depolimerizată, molecule din familia integrinelor α2β1 şi α2β3 (permit legarea colagenului tip I din matrice şi a moleculelor de adeziune de celule); joncţiuni particulare – podozomi, formate din molecule de integrine, vinculină, talină şi filamente de actină
- zona veziculară – situată sub zona clară, prezintă numeroase vezicule de endo şi exocitoză care facilitează trecerea enzimelor lizozomale în compartimentul subosteoclastic şi, în sens invers, a produşilor de degradare osoasă spre celulă
- IHC: receptori de suprafaţă pentru factorul stimulant al osteoclastului şi calcitonină
- funcţie:
- osteoliză osteoclastică, mediată prin intermediul osteoblastelor şi implicând două etape:
- demineralizarea prin mediu acid în spaţiul subosteoclastic, prin intervenţia anhidrazei carbonice, cu producere de ioni de hidrogen şi transport prin pompe ATP-azice;
- digestia matricei demineralizate prin enzime lizozomale.
4. TIPURI DE OSIFICARE ŞI CREŞTEREA OSULUI
În cursul dezvoltării embrionare, formarea pieselor osoase are loc prin înlocuirea progresivă fie a ţesutului conjunctiv (osificare endoconjunctivă/intramembranoasă), fie a cartilagiului hialin (osificare encondrală / intracartilaginoasă). Pentru ambele tipuri de osificare, debutul este marcat de apariţia de os spongios, care ulterior, în anumite zone, se va transforma în os compact. De asemenea, primele structuri osoase formate sunt de tip reticular (os primar); ele sunt tranzitorii şi vor fi înlocuite de structuri osoase de tip lamelar (os matur). Formarea osului primar de tip reticular reprezintă procesul de osificare primară. Resorbţia osului primar şi înlocuirea lui cu os lamelar constituie procesul de osificare secundară.
4.1. Osificarea intramembranoasă (endoconjunctivă, de membrană)
Oasele plate se formează prin osificare intramembranoasă. În zonele de mezenchim în care se vor edifica aceste oase se dezvoltă o vascularizaţie abundentă, există celule mezenchimale, matrice extracelulară amorfă şi fibre de colagen subţiri, dispuse aleator.
Iniţial, apare o aglomerare de celule mezenchimale care se diferenţiază în celule capabile, într-o primă etapă, să elaboreze matrice osoasă organizată sub formă de spiculi şi trabecule fine, intens eozinofile. Spiculii sau trabeculele se formează izolat, la o distanţă aproximativ egală faţă de elementele vasculare şi urmează dispunerea ramificată a acestora, creând astfel, la rândul lor, un model anastomozat.
Ulterior, alte celule mezenchimale se transformă în osteoblaste care se dispun pe suprafaţa trabeculelor nou formate şi produc noi cantităţi de colagen şi matrice amorfă. Progresiv, matricea se va mineraliza şi va sechestra în interiorul ei fostele osteoblaste care devin osteocite. Trabeculele sunt tapetate permanent de osteoblaste (formate din celule osteoprogenitoare derivate din celulele mezenchimale) care urmează acelaşi ciclu, rezultând creşterea în dimensiuni a osului.
Se formează astfel un centru primar de osificare, reprezentat de os primar (reticular), cu organizare de tip spongios. Acest centru creşte progresiv într-o manieră centrifugă. Consecutiv, se formează noi trabecule, care se anastomozează între ele, determinând existenţa de areole ce conţin ţesut conjunctiv bine vascularizat care, ulterior, se va transforma în măduvă osoasă hematogenă.
În paralel cu debutul osificării, pe suprafaţa trabeculelor formate apar osteoclaste provenite din sistemul mononuclear fagocitar. Ele vor realiza o activitate osteolitică asupra osului primar; acesta va fi progresiv resorbit şi înlocuit cu os secundar de tip lamelar.
4.2. Osificarea encondrală
Oasele lungi se formează prin osificare encondrală, pe seama unor piese cartilaginoase (scheletul cartilaginos embrionar), care vor fi înlocuite progresiv cu ţesut osos. Formarea unui os lung se realizează prin mai multe etape: (i) osificarea primară a diafizei, (ii) osificarea primară a epifizelor, urmate de (iii) osificarea secundară.
• Osificarea primară a diafizei – centrii primari de osificare
În zona centrală a diafizei condrocitele cresc în volum (hipertrofie), determinând subţierea progresivă a matricei cartilaginoase dintre condroplaste. Condrocitele hipertrofiate sintetizează colagen de tip X şi fosfatază alcalină şi emit vezicule de matrice, astfel încât matricea cartilaginosă începe să se mineralizeze. Matricea pierde difuzibilitatea, ceea ce duce la degenerarea şi moartea condrocitelor hipertrofiate.
În paralel cu aceste modificări, sub influenţa oxigenării, la nivelul pericondrului din zona de mijloc a diafizei se accentuează vascularizaţia. Consecutiv, celulele condrogene devin celule osteoprogenitoare care formează osteoblaste, pericondrul devenind periost. Osteoblastele depun matrice mineralizată, formând astfel un “inel periostal osos”, care înconjură diafiza cartilaginoasă. Astfel, periferic are loc o osificare de tip intramembranar, numită osificare periostală.
Inelul osos împiedică difuziunea substanţelor nutritive spre condrocitele hipertrofiate din centrul piesei cartilaginoase, contribuind, alături de mineralizarea matricei cartilaginoase (anterior menţionată) la moartea acestora. Astfel, în zona centrală a diafizei apar lacune goale care confluează formînd spaţii cavitare mari care, în timp, vor deveni sediul măduvei osoase hematogene (canalul medular).
Într-un punct al inelului periostal, printr-o breşă făcută de osteoclaste, vor pătrunde vase sanguine spre interiorul diafizei cartilaginoase, în zona care a suferit procesele de hipertrofie si degenerare condrocitară. Vasele sanguine se vor ramifica în spaţiile lăsate libere prin degenerarea condrocitelor. Odată cu vasele pătrund şi elemente de ţesut conjunctiv, celule osteoprogenitoare şi celule hematoformatoare – responsabile de debutul hematopoezei în ţesutul osos. Celulele osteoprogenitoare se diferenţiază în osteoblaste, care se dispun pe finele travee cartilaginoase, parţial mineralizate, din zona unde condrocitele au degenerat. Osteoblastele vor sintetiza şi vor depune pe suprafaţa traveelor matrice osoasă care se va mineraliza. Rezultă un complex cartilagiu mineralizat-os mineralizat, fiecare trabecul conţinând un miez de matrice cartilaginoasă mineralizată, învelit de o peliculă de matrice osoasă mineralizată, de tipul osului primar. Ca urmare a tuturor acestor evenimente, în zona mediană a unei diafize apare un centru primar de osificare.
Pătrunderea vaselor face posibilă şi apariţia osteoclastelor până în interiorul centrului primar de osificare, resorbind progresiv trabeculele mineralizate şi contribuind la formarea progresivă a viitorului canal medular.
Procesul de osificare se extinde apoi progresiv înspre cele două epifize, cartilagiul fiind înlocuit treptat de os; excepţie fac zonele de tranziţie dintre diafiză şi epifize, unde persistă plăcile epifizare, responsabile de creşterea în lungime a osului.
• Osificarea primară a epifizelor – centrii secundari de osificare
La nivelul epifizelor apar centrele secundare de osificare, de regulă după naştere. Debutul procesului este marcat prin evoluţia spre hipertrofie a condrocitelor din zona centrală, urmată de degenerare. Spre deosebire de diafize, la nivelul epifizelor nu apare osificarea de tip periostal – deci nu se formează inelul osos periostal. Vasele din vecinătate penetrează ţesutul cartilaginos şi pătrund în zona centrală, în spaţiile rezultate după hipertrofia şi degenerarea condrocitelor. Odată cu elementele vasculare pătrund şi celule osteoprogenitoare, care se vor diferenţia în osteoblaste. Osteoblastele sintetizează şi depun matrice organică ce ulterior va fi mineralizată, pe modelul de cartilagiu. Succesiunea evenimentelor este similară celei din diafiză, rezultând astfel un os spongios ce se va extinde progresiv spre periferia epifizei, înlocuind cartilagiul – cu excepţia suprafeţei care va rămâne ca suprafaţă articulară, şi a plăcilor epifizare.
În cadrul osificării encondrale, pe măsura apariţiei osului primar, acesta va fi resorbit şi înlocuit cu os secundar de tip lamelar.
4.3. Creşterea în lungime a osului
În paralel cu evenimentele specifice osificării, viitorul os creşte şi în lungime.
La joncţiunea dintre epifize şi diafiză persistă o zonă de cartilagiu – numită cartilagiu de creştere sau placă epifizară, pe seama căreia se realizează extinderea în lungime.
La nivelul plăcii epifizare, cartilagiul restant creşte în manieră interstiţială, condrocitele proliferând şi participând la osificarea encondrală. Apare astfel o zonă de cartilagiu în care condrocitele formează serii izogene axiale (coloane celulare orientate longitudinal) de-a lungul diafizei, separate prin matrice cartilaginoasă sub formă de septuri. Condrocitele seriilor izogene vor suferi, la rândul lor, procese de hipertrofie şi degenerare; septurile subţiate vor suferi iniţial mineralizare, după modelul fenomenelor petrecute în centrul primar de osificare.
În consecinţă, se pot observa microscopic patru zone care reflectă modificările dinamice suferite de ţesutul cartilaginos pe parcursul transformării sale în ţesut osos, în cadrul procesului de creştere în lungime a osului. Cele patru zone, în succesiunea lor de la epifiză spre diafiză, sunt:
 zona cartilagiului normal, situată la distanţă de zona de osificare; menţine structura caracteristică cartilagiului hialin şi reprezintă teritoriul de rezervă pe seama căruia apar aspectele morfologice caracteristice celorlalte zone;
 zona cartilagiului seriat, caracterizată prin serii izogene axiale, aranjate paralel de-a lungul axului lung al viitorului os;
 zona cartilagiului hipertrofiat: celulele seriilor izogene cresc progresiv în dimensiuni, până ating maximum de hipertrofie; matricea cartilaginoasă se reduce, menţinându-se sub formă de septuri; se observă mineralizarea septurilor cartilaginoase (zonă de calcifiere provizorie)
 zona de degenerare, în care condrocitele hipertrofiate degenerează, lăsând spaţii în care progresiv pătrund capilare şi celule osteoprogenitoare, care vor deveni osteoblaste; osteoblastele tapetează septurile cartilaginoase mineralizate, depun matrice organică şi o mineralizează; este denumită şi zonă de eroziune, denumirea fiind improprie, deoarece nu capilarele erodează cartilagiul, ci ele pătrund în spaţii preformate prin unirea condroplastelor goale.
În alte opinii, pot fi descrise 7 zone individualizate, după cum urmează: zona de cartilagiu normal, zona de cartilagiu seriat, zona de cartilagiu matur, zona de cartilagiu hipertrofiat, zona de vascularizaţie şi eroziune, zona de osteoid şi zona de os. Indiferent de numărul şi denumirea acestor zone, elementele morfologice esenţiale rămân aceleaşi, iar succesiunea teritoriilor este respectată.
4.4. Creşterea în grosime a osului
Creşterea în grosime se realizează la exterior, în manieră apoziţională, printr-un proces de osificare intramembranară subperiostală. Celulele din stratul intern al periostului proliferează şi se diferenţiază în osteoblaste, care vor elabora matrice osoasă şi o vor depune pe suprafaţa osoasă subperiosteală.