MECCANISMI DI SVILUPPO - OSSIFICAZIONE INTRAMEMBRANOSA

La continua aggiunta d'osso porta al raggiungimento della forma definitiva caratterizzata da un'appropriata distribuzione d'osso spugnoso e compatto.

OSSIFICAZIONE ENDOCONDRALE

Ossificazione endocondrale, encondrale o intracartilaginea sono termini descrittivi; lo sviluppo dell'osso attraverso questo processo avviene inizialmente all'interno di una massa di cartilagine ialina. La cartilagine viene rimossa gradualmente e viene rimpiazzata da osso.

La funzione dell'ossificazione endocondrale sono: allungamento delle ossa, contributo alla forma, dimensione e orientamento spaziale delle articolazioni, formazione della maggior parte dell'osso spugnoso.

L'ossificazione endocondrale assicura l'allungamento dei singoli segmenti scheletrici nel corso dello sviluppo. Il continuo aumento di cartilagine e la successiva sostituzione di questa da parte dell'osso costituisce il fattore essenziale del processo d'allungamento.

L'ossificazione endocondrale contribuisce alla forma, dimensione, orientamento spaziale e allineamento delle articolazioni fra le ossa. Inoltre produce la maggior parte dell'osso spugnoso dell'organismo. L'osso spugnoso riduce la massa scheletrica senza per questo compromettere la capacità di supporto poiché le trabecole sono disposte in maniera tela da offrire il massimo vantaggio meccanico.

FORMAZIONE DEL MODELLO

Centri condrogenici

L'addensamento di cellule mesenchimali caratterizza regioni in cui le ossa si sviluppano per ossificazione endocondrale. La matrice in via di sviluppo contribuisce al differenziamento delle cellule mesenchimali. L'addensamento, che risulta dall'aggregazione e dall'attività mitotica delle cellule, dà luogo alla formazione di una regione particolarmente ricca di cellule.

Le cellule possono differenziarsi in condroblasti e formano un centro condrogenico definito come modello cartilagineo. Le cellule mesenchimali situate alla periferia del modello si addensano e formano un pericondrio che circoscrive l'intero modello. L'accrescimento interstiziale accompagna l'accrescimento per apposizione del modello.

Le cellule più vecchie della cartilagine appaiono ipertrofiche. Nel medesimo tempo in cui si verificano questi eventi di maturazione, il pericondrio nella porzione centrale del modello viene invaso da vasi sanguigni e alcune cellule in questo rivestimento cominciano a differenziarsi in osteoblasti e osteoclasti; in tal modo si forma il periostio. Questo rivestimento forma osso non lamellare che circoscrive il modello cartilagineo (manicotto o collare osseo). Si è stabilito così il centro d'ossificazione diafisario.

CENTRO D'OSSIFICAZIONE

La continua espansione trasversale e lo sviluppo del centro d'ossificazione primario (centro d'ossificazione diafisario) dipendono dalla continua attività osteogenica del periostio. La matrice associata con i condrociti ipertrofici nella porzione centrale del centro d'ossificazione primario alla fine calcifica.

Il modello cartilagineo non è vascolarizzato. Sebbene vasi sanguigni siano presenti alla periferia come parte del periostio, inoltre è privo di cellule staminali. Il continuo processo di sviluppo del modello cartilagineo dipende dalla neovascolarizzazione e dal ripopolamento del modello con le cellule staminali.

FORMAZIONE DI GEMME PERIOSTALI

I macrofagi invadono il centro della cartilagine calcificata a partire dalla regione perivascolare del periostio. Questo processo di cavitazione crea spazi all'interno della massa cartilaginea calcificata che si riempiono di vasi sanguigni e cellule perivascolari. Molti abbozzi o gemme periostali penetrano all'interno del modello dopo l'onda d'attività osteoclastica. Una di queste gemme può alla fine diventare l'arteria nutritizia.

Le gemme periostali che invadono il modello cartilagineo danno luogo a tre eventi essenziali per la continuazione di uno sviluppo appropriato: rimozione della cartilagine calcificata, neovascolarizzazione del modello, ripopolamento del modello con appropriate cellule staminali.

Il punto essenziale dell'ossificazione endocondrale è rappresentato dalla formazione d'osso all'interno della cartilagine. L'osso rimpiazza la cartilagine; la cartilagine non si trasforma in osso.

L'osso noeformato alla periferia del modello cartilagineo è in continuità con l'osso del manicotto che circoscrive il modello. Il ripopolamento del modello con cellule staminali porta alla formazione del rivestimento endostale.

ACCRESCIMENTO CONTINUO

I condrociti continuano a dividersi alle estremità prossimali e distali del modello, rendendosi così responsabili del continuo accrescimento in lunghezza. Il periostio continua ad aggiungere nuovo osso a livello della dialisi per mantenere i rapporti in senso longitudinale con la cartilagine in accrescimento. Anse capillari della gemma periostale, con le loro popolazioni pericapillari di cellule ossee, continuano ad avanzare all'interno della matrice calcificata rimovendo cartilagine e formano nuove superfici di deposizione dell'osso.

I condrociti sono disposti in colonne, che rappresentano gruppi isogeni o nidi cellulari.

L'estendersi del processo di sostituzione da parte del tessuto osseo riduce la cartilagine in accrescimento ad una zona che si trova al di sotto della cartilagine articolare.

CENTRI D'OSSIFICAZIONE SECONDARI

La maggior parte delle ossa lunghe presenta almeno tre centri d'ossificazione. Il centro d'ossificazione primario forma la dialisi, mentre i centri d'ossificazione prossimale e distale formano l'epifisi prossimale e distale. Questi vengono definiti centri d'ossificazione secondari. Le ossa di forma irregolare possiedono molti centri d'ossificazione.

CARTILAGINE DI CONIUGAZIONE

La lamina di cartilagine fra i centri d'ossificazione primario e secondario viene denominata cartilagine d'accrescimento o metafisaria o di coniugazione o disco epifisario.

La zona prolifera della cartilagine d'accrescimento aggiunge nuove cellule cartilaginee ai centri d'ossificazione diafisari ed epifisario simultaneamente per un lasso di tempo variabile, ma breve. Alla fine sul versante epifisario della cartilagine di coniugazione il rimpiazzo osseo supera la capacità prolifera della cartilagine.

La formazione della cartilagine di coniugazione si verifica come conseguenza dello sviluppo e dell'espansione di un centro d'ossificazione secondario.

I fenomeni che si verificano all'interno della cartilagine d'accrescimento sono identici a quelli descritti per il centro d'ossificazione primario.

All'interno della cartilagine di coniugazione s'identificano cinque zone: condrociti quiescenti, condrociti in proliferazione, condrociti in via di maturazione, condrociti ipertrofici e cartilagine calcificata.

La zona dei condrociti quiescenti si trova al limite fra l'epifisi e l'osso epifisario. Tali cellule non si dividono. La loro più importante funzione appare quella di saldare la cartilagine di coniugazione all'epifisi.

La zona dei condrociti in proliferazione è caratterizzata da un insieme di piccole cellule cuneiformi in attività mitotica.

Nella zona dei condrociti in via di maturazione si possono osservare varie caratteristiche cellulari. Il volume delle cellule e delle lacune aumenta progressivamente e le lacune si fanno più tondeggianti rispetto alle zone proliferativi e quiescente. Appare evidente la disposizione in colonne di queste cellule.

La zona dei condrociti ipertrofici è una stretta zona adiacente alla zona di maturazione. Le cellule appaiono grandi e la sostanza intercellulare progressivamente si riduce.

La zona di cartilagine calcificata è costituita da cellule e da matrice che è andata incontro a fenomeni di calcificazione. Tale calcificazione appare associata a vescicole della matrice.

ATTIVITA' DI MODELLAMENTO

Queste attività contribuiscono a conferire la forma definitiva che caratterizza tutte le ossa.

Accrescimento diafisario

Il raggiungimento della lunghezza definitiva si deve fondamentalmente alla cartilagine di coniugazione, la maggior parte dell'intera lunghezza risulta dall'accrescimento interstiziale della cartilagine di coniugazione stessa.

La continua apposizione d'osso dovuta all'attività osteoblastica del periostio fa aumentare il diametro della dialisi. L'aumento del diametro esterno è accompagnato da un aumento di quello della cavità midollare.