Durante o desenvolvimento embrionário, os processos de ossificação podem ocorrer de duas maneiras: por ossificação intramembranosa e por ossificação endocondral. Histologicamente, o tecido ósseo que se forma por qualquer uma das duas é idêntico. O primeiro tecido ósseo a se formar é o tecido ósseo primário, o qual mais tarde é reabsorvido e substituído por tecido ósseo secundário. O tecido ósseo secundário continua a ser reabsorvido durante toda vida, embora em menor velocidade.
OSSIFICAÇÃO INTRAMEMBRANOSA
A ossificação intramembranosa ocorre em meio a uma membrana de tecido mesenquimal. A maioria dos ossos chatos do crânio se forma por ossificação intramembranosa. Este processo ocorre dentro de uma membrana de tecido mesenquimal, ricamente vascularizada, cujas células estão em contato umas com as outras por meio de longos prolongamentos.
As células mesenquimais se diferenciam em osteoblastos, que secretam matriz óssea, formando uma malha de espículas e trabéculas cujas superfícies são cobertas por estas células. Esta região de osteogênese inicial é denominada centro primário de ossificação. As fibras colágenas destas espículas e trabéculas em formação têm orientação aleatória, como se espera da estrutura histológica do tecido ósseo primário. A calcificação segue-se rapidamente à formação do osteóide, e os osteoblastos presos em meio à matriz tornam-se osteócitos. Os prolongamentos destes osteócitos também ficam envolvidos pela matriz óssea em formação, estabelecendo um sistema de canalículos. A contínua atividade mitótica das células mesenquimais cria um suprimento de células osteoprogenitoras indiferenciadas, as quais dão origem a osteoblastos.
Com o estabelecimento da rede de trabéculas, semelhante a uma esponja, o tecido conjuntivo vascularizado situado nos interstícios transforma-se em medula óssea. A adição de trabéculas à periferia aumenta o tamanho do osso em formação. Ossos maiores como o osso occipital da base do crânio, têm vários centros de ossificação, que se fundem formando um osso único. As fontanelas (“moleiras”) nos ossos frontal e parietais de um recém-nascido representam centros de ossificação que não se fundiram antes do nascimento.
As regiões do mesênquima que permanecem nãocalcificadas se diferenciam no periósteo e endósteo do osso em formação. Além disso, o tecido ósseo esponjoso situado sob o periósteo e a camada periosteal da dura-máter dos ossos chatos transforma-se em tecido ósseo compacto, formando as tábuas corticais interna e externa, com a díploe entre ambas.
OSSIFICAÇÃO ENDOCONDRAL
A ossificação endocondral requer a presença de um molde de cartilagem hialina. A maioria dos ossos longos e curtos do corpo se desenvolve por ossificação endocondral. Este tipo de osteogênese ocorre em várias etapas, onde as principais são (1) a formação de um molde de cartilagem hialina em miniatura, do mesmo formato do futuro osso a ser formado; (2) o crescimento contínuo do modelo de cartilagem, o qual serve como um arcabouço estrutural para o desenvolvimento do osso; e (3) a reabsorção final e substituição da cartilagem por tecido ósseo.
EVENTOS QUE OCORREM NO CENTRO PRIMÁRIO DE OSSIFICAÇÃO
Na região em que ossificação, por exemplo, de um osso longo no embrião, desenvolve-se um molde de cartilagem hialina daquele osso. Este acontecimento começa de modo exatamente igual ao da formação de cartilagem hialina (discutido anteriormente). Este molde cresce durante certo tempo, tanto por crescimento aposicional quanto intersticial. Finalmente, os condrócitos do centro do molde de cartilagem hipertrofiam, acumulam glicogênio no citoplasma e tornam-se vacuolizados. A hipertrofia dos condrócitos leva à dilatação de suas lacunas e à redução dos septos da matriz cartilaginosa interposta, que se torna calcificada.
Concomitantemente, o pericôndrio da região mediana da diáfise da cartilagem torna-se vascularizado. Quando isto acontece, as células condrogênicas tornam-se células osteoprogenitoras, que formam osteoblastos, e o pericôndrio torna-se periósteo.
Os osteoblastos recém-formados secretam matriz óssea, formando o colar ósseo subperióstico sobre a superfície do molde cartilaginoso por ossificação intramembranosa.
O colar ósseo impede a difusão de nutrientes para os condrócitos hipertrofiados na parte central do molde cartilaginoso, causando sua morte. Este processo é responsável pela presença de lacunas confluentes, vazias, formando grandes concavidades — a futura cavidade da medula óssea no centro do molde cartilaginoso.
Osteoclastos escavam orifícios no colar ósseo, permitindo que um broto vascular perióstico (broto osteogênico), composto por células osteoprogenitoras, células hematopoéticas e vasos sangüíneos, penetre nas cavidades dentro do molde cartilaginoso.
Células osteoprogenitoras dividem-se formando osteoblastos. Estas células recém-formadas secre tam matriz óssea na superfície dos restos da cartilagem calcificada. A matriz óssea torna-se calcificada formando um complexo cartilagem calcificada/tecido ósseo calcificado. Este complexo pode ser observado em cortes histológicos com coloração de rotina, pois a cartilagem calcificada é basófila, enquanto que o tecido ósseo recém-formado calcificado é acidófilo.
À medida que o osso subperióstico vai se tornando mais espesso e, partindo da região média da diáfise, cresce na direção de ambas as epífises, osteoclastos começam a reabsorver o complexo cartilagem calcificada/tecido ósseo calcificado, aumentando a cavidade medular. Conforme este processo continua, a cartilagem da diáfise é substituída por tecido ósseo, exceto nos discos epifisários, que são responsáveis pelo crescimento contínuo do osso até os 18 a 20 anos.
EVENTOS QUE OCORREM NOS CENTROS SECUNDÁRIOS DE OSSIFICAÇÃO
Os centros secundários de ossificação começam a se formar nas epífises em ambas as extremidades do osso em formação através de um processo semelhante ao da diáfise, exceto por não haver formação de um colar ósseo. Em vez disso, células osteoprogenitoras invadem a cartilagem e começam a secretar matriz óssea sobre o arcabouço cartilaginoso. Estes acontecimentos ocorrem e avançam tanto quanto na diáfise, e, finalmente, a cartilagem da epífise é substituída por tecido ósseo, exceto na superfície articular e no disco epifisário. A superfície articular do osso permanece cartilaginosa durante toda a vida. O processo de ossificação no disco epifisário, o qual controla o comprimento dos ossos longos, é descrito na próxima seção.
CRESCIMENTO DOS OSSOS EM COMPRIMENTO
O alongamento contínuo do osso depende dos discos epifisários. Os condrócitos do disco epifisário proliferam e participam do processo de ossificação endocondral. A proliferação ocorre no lado epifisário, enquanto a substituição por tecido ósseo se dá no lado diafisário do disco. Histologicamente, o disco epifisário é dividido em cinco zonas distintas. Estas zonas, que começam pelo lado epifisário, são as seguintes:
- Zona da cartilagem de reserva: Condrócitos distribuídos aleatoriamente pela matriz são mitoticamente ativos.
- Zona de proliferação: Condrócitos em proliferação rápida formam fileiras de células (grupos isógenos axiais) paralelas à direção do crescimento do osso.
- Zona de maturação e hipertrofia: Os condrócitos amadurecem, hipertrofiam, iniciam a mineralização da matriz cartilaginosa e acumulam glicogênio no citoplasma. A matriz entre as lacunas fica mais estreita com o crescimento correspondente das lacunas, e começa a ser mineralizada.
- Zona de calcificação: As lacunas tornam-se confluentes, os condrócitos hipertrofiados morrem e a matriz cartilaginosa, agora, se apresenta calcificada, sob a forma de finíssimos tabiques ou traves.
- Zona de ossificação: Células osteoprogenitoras invadem a zona de cartilagem calcificada e diferenciam-se em osteoblastos, os quais produzem matriz óssea que se calcifica na superfície da cartilagem calcificada. Em seguida, há reabsorção do complexo cartilagem calcificada/tecido ósseo calcificado.
CRESCIMENTO DO OSSO EM LARGURA
O crescimento do osso em largura ocorre pelo crescimento aposicional.
A seqüência de eventos que acaba de ser descrita detalha como o crescimento do osso em comprimento é concluído pela proliferação e crescimento intersticial da cartilagem, a qual é finalmente substituída por tecido ósseo. Entretanto, o crescimento da diáfise em largura ocorre por crescimento aposicional. As células osteoprogenitoras da camada osteogênica do periósteo proliferam e se diferenciam em osteoblastos, que começam a depositar matriz óssea sobre a superfície subperiosteal do osso. Este processo ocorre continuamente durante todo o período de crescimento e desenvolvimento do osso, de modo que, em um osso longo maduro, a diáfise é construída através da ossificação intramembranosa subperiosteal. Durante o crescimento e desenvolvimento do osso, a reabsorção óssea é tão importante quanto a deposição de tecido ósseo.
A formação de tecido ósseo na porção externa da diáfise deve ser acompanhada pela atividade osteoclástica internamente, de modo que o espaço da medula óssea possa ser aumentado.
REMODELAÇÃO ÓSSEA
No adulto, o desenvolvimento ósseo está em equilíbrio com a reabsorção óssea, enquanto o osso é remodelado por forças aplicadas sobre ele.
Em uma pessoa jovem, a formação de tecido ósseo é maior do que a reabsorção óssea, porque novos sistemas de Havers formam-se muito mais rapidamente do que os velhos são reabsorvidos. Mais tarde, na vida adulta, quando os discos epifisários se fecham e o crescimento máximo do osso já foi alcançado, a formação de novo tecido ósseo fica em equilíbrio com a reabsorção óssea.
Ossos em crescimento mantêm, em grande parte, seu formato arquitetônico geral desde o início da formação do osso no feto até o término do crescimento do osso no adulto. Isto ocorre através da remodelação da superfície, um processo que envolve a deposição de tecido ósseo em algumas regiões do periósteo e a reabsorção concomitante em outras regiões do periósteo. De modo semelhante, o tecido ósseo é depositado em algumas regiões da superfície do lado do endósteo, ao mesmo tempo em que é reabsorvido em outras regiões. Os ossos da calvária são remodelados de um modo semelhante, a fim de acomodar o cérebro em crescimento; porém não se sabe como este processo é regulado.
Entretanto, o tecido ósseo cortical (compacto) e o tecido ósseo esponjoso não são remodelados da mesma maneira, provavelmente porque os osteoblastos e as células osteoprogenitoras do tecido ósseo esponjoso estão contidos dentro dos limites da medula óssea e, por isso, estão sob a influência parácrina direta das células da medula óssea próxima.
As células osteoprogenitoras e os osteoblastos do tecido ósseo compacto localizamse na camada celular do periósteo e no revestimento dos canais de Havers e, desta maneira, estão muito distantes das células da medula óssea para estarem sob a influência parácrina. Em vez disso, estas células do tecido ósseo compacto respondem a fatores sistêmicos, tais como a calcitonina e o paratormônio.
A estrutura interna do osso adulto é remodelada continuamente conforme novo tecido ósseo vai sendo formado e tecido ósseo morto ou que está morrendo vai sendo reabsorvido; este processo está relacionado a alguns acontecimentos, por exemplo:
Os sistemas de Havers estão sendo substituídos continuamente.
O tecido ósseo precisa ser reabsorvido em uma área e ser adicionado em outra para adequar-se às mudanças das tensões exercidas sobre ele (p. ex., peso, postura, fraturas).
Quando os sistemas de Havers são reabsorvidos, seus osteócitos morrem; além disso, osteoclastos são recrutados para esta área para reabsorverem a matriz óssea, formando cavidades de reabsorção. A atividade continuada dos osteoclastos aumenta o diâmetro e o comprimento destas cavidades, que são invadidas por vasos sangüíneos.
Neste momento, cessa a reabsorção óssea e osteoblastos depositam novas lamelas concêntricas em torno dos vasos sangüíneos, formando novos sistemas de Havers.
Apesar de o tecido ósseo primário ser remodelado desta maneira, o que fortalece o osso ao ordenar o alinhamento do colágeno em torno do sistema de Havers, a remodelação continua durante toda a vida, à medida que a reabsorção é substituída pela deposição e formação de novos sistemas de Havers. Este processo de reabsorção óssea, seguido por substituição óssea, é denominado acoplamento. As lamelas intersticiais observadas no osso do adulto são restos de sistemas de Havers remodelados.
REPARO ÓSSEO
O reparo ósseo envolve eventos tanto de ossificação intramembranosa como de ossificação endocondral.
Uma fratura óssea causa dano e destruição da matriz óssea, morte de células, rompimento do periósteo e do endósteo, e um possível deslocamento das extremidades quebradas do osso (fragmentos). Vasos sangüíneos são rompidos perto da fratura e uma hemorragia localizada preenche a zona da fratura, resultando na formação de um coágulo sangüíneo no local da lesão. Logo o suprimento vascular é interrompido de um modo retrógrado a partir do local da lesão para as regiões de vasos anastomosantes, que podem estabelecer uma nova via de circulação. Isto resulta na ampliação da zona da lesão de ambos os lados da fratura original, pois a falta de irrigação sangüínea em muitos sistemas de Havers causa o aumento apreciável da zona de osteócitos mortos ou que estão morrendo. Como a medula óssea e o periósteo são altamente vascularizados, o local inicial da lesão em ambas as áreas não aumenta de modo significativo, e também não há aumento apreciável de células mortas além do local original da lesão. Sempre que os sistemas de Havers ficam sem suprimento sangüíneo, os osteócitos ficam com núcleos picnóticos e sofrem lise, deixando lacunas vazias.
O coágulo sangüíneo que preenche o local da fratura é invadido por pequenos capilares e por fibroblastos provenientes do tecido conjuntivo circundante, havendo formação de tecido de granulação. Um acontecimento semelhante ocorre na cavidade da medula óssea, quando se forma um coágulo; este é logo invadido por células osteoprogenitoras provenientes do endósteo e por células multipotentes vindas da medula óssea, formando, em aproximadamente 1 semana, um calo interno de tecido ósseo trabecular. Dentro de 48 horas após a lesão, células osteoprogenitoras acumulam-se devido ao aumento da atividade mitótica da camada osteogênica do periósteo e do endósteo e a partir de células indiferenciadas vindas da medula óssea. A camada mais profunda das células osteoprogenitoras em proliferação do periósteo (as mais próximas do osso), que está na vizinhança de capilares, se diferencia em osteoblastos e começa a produzir um colar ósseo, cimentando-o ao tecido ósseo morto em volta do local da lesão.
Apesar de os capilares crescerem, sua velocidade de proliferação é muito menor do que a das células osteoprogenitoras; portanto, as células osteoprogenitoras do meio da massa em proliferação ficam sem um leito capilar abundante. Isto causa uma baixa tensão de oxigênio, e estas células tornam-se células condrogênicas, originando condroblastos, que formam cartilagem hialina nas partes externas do colar.
A camada mais externa constituída por células osteoprogenitoras em proliferação (aquelas adjacentes à camada fibrosa do periósteo), por possuir alguns capilares em seu meio, continua a proliferar como células osteoprogenitoras. Assim, o colar é formado por três zonas que se fundem: (1) uma camada de novo tecido ósseo cimentado ao tecido ósseo do fragmento, (2) uma camada intermediária de cartilagem e (3) uma camada superficial osteogênica em proliferação. Enquanto isso, os colares formados sobre as extremidades de cada fragmento se fundem formando um só colar, denominado calo externo, levando à união destes fragmentos. O crescimento continuado do colar externo deriva principalmente da proliferação de células osteoprogenitoras e, em certo grau, do crescimento intersticial da cartilagem da zona intermediária.
A matriz da cartilagem adjacente ao novo tecido ósseo formado na região mais profunda do colar, torna-se calcificada e acaba sendo substituída por tecido ósseo esponjoso. Finalmente, toda a cartilagem acaba sendo substituída por tecido ósseo primário formado por ossificação endocondral.
Uma vez que os fragmentos de osso estão unidos por pontes de tecido ósseo esponjoso, é necessário remodelar o local da lesão pela substituição do tecido ósseo primário por tecido ósseo secundário e eliminar o calo.
Através dos acontecimentos durante a remodelação, o tecido ósseo primário da ossificação intramembranosa é substituído por tecido ósseo secundário, reforçando ainda mais a região da fratura; ao mesmo tempo, o calo é reabsorvido. Parece que o processo de cicatrização e de remodelação do local da fratura é uma resposta direta às tensões aplicadas sobre ele; finalmente, a região da fratura que sofreu reparo retoma sua forma e força originais. É interessante observar que o reparo ósseo envolve a formação de cartilagem e os processos de ossificação intramembranosa e endocondral.
Estudante de Medicina e Autora do Blog Resumos Medicina
