L'osso e la cartilagine fanno parte dei tessuti connettivi specializzati che costituiscono il sistema scheletrico. L'osso è un tessuto vivente che si rinnova continuamente. La durezza dell'osso ben si adatta al compito di fornire la funzione di supporto meccanico, e l'elasticità della cartilagine, alla capacità di movimento delle articolazioni. Sia la cartilagine che l'osso sono costituiti da cellule specializzate che producono e regolano una matrice di materiale all'esterno delle cellule. La matrice è ricca di collageni, proteoglicani e proteine non collagene. I minerali sono presenti anche nella matrice ossea.
La parte esterna dell'osso è chiamata corteccia ed è un osso compatto. La parte interna più spugnosa (osso trabecolare) è piena di midollo osseo che forma sangue (ematopoietico). Le parti interne ed esterne dell'osso hanno tassi di turnover metabolico diversi, con importanti conseguenze per l'osteoporosi in tarda età. L'osso trabecolare si rigenera a una velocità maggiore rispetto all'osso compatto, motivo per cui l'osteoporosi si osserva per la prima volta nei corpi vertebrali della colonna vertebrale, che hanno grandi parti trabecolari.
L'osso nel cranio e in altri siti selezionati si forma direttamente per formazione ossea (ossificazione intramembranosa) senza passare attraverso una fase intermedia della cartilagine. Le ossa lunghe degli arti si sviluppano dalla cartilagine attraverso un processo noto come ossificazione endocondrale. Questo processo è ciò che porta alla normale crescita delle ossa lunghe, alla riparazione delle fratture e, nella tarda età adulta, alla singolare formazione di nuovo osso in un'articolazione che è diventata osteoartritica.
L'osteoblasto è un tipo di cellula ossea responsabile della sintesi dei componenti della matrice nell'osso: il collagene distinto (tipo I) e i proteoglicani. Gli osteoblasti sintetizzano anche altre proteine non collagene dell'osso. Alcune di queste proteine possono essere misurate nel siero per determinare il tasso di turnover osseo.
L'altra cellula ossea distinta è chiamata osteoclasto. L'osteoclasto è responsabile del riassorbimento osseo. In circostanze normali, il vecchio tessuto osseo viene riassorbito mentre viene generato nuovo tessuto osseo. L'osso viene riassorbito dalla produzione di enzimi che dissolvono le proteine. Il turnover osseo è chiamato rimodellamento ed è normalmente un processo equilibrato e coordinato di riassorbimento e formazione. Il rimodellamento è influenzato dagli ormoni corporei e dai fattori di crescita locali.
Le articolazioni mobili (diartrodiali) si formano dove due ossa si incastrano. Le superfici articolari sono progettate per sostenere il peso e per adattarsi a una gamma di movimenti. L'articolazione è racchiusa da una capsula fibrosa, la cui superficie interna è una membrana sinoviale, che secerne liquido sinoviale. La superficie articolare è costituita da cartilagine ialina, al di sotto della quale si trova un supporto di osso duro (subcondrale). All'interno dell'articolazione, i legamenti, i tendini e le strutture fibrocartilaginee (menischi in alcune articolazioni, come il ginocchio), forniscono stabilità e una perfetta aderenza tra le superfici articolari. Le cellule specializzate di questi componenti articolari sintetizzano e mantengono le macromolecole della matrice le cui interazioni sono responsabili del mantenimento della resistenza alla trazione di legamenti e tendini, il tessuto connettivo lasso che sostiene i vasi sanguigni e gli elementi cellulari della membrana sinoviale, il liquido sinoviale viscoso, il elasticità della cartilagine ialina e rigidità dell'osso subcondrale. Questi componenti articolari sono interdipendenti e le loro relazioni sono mostrate nella tabella 1.
Tabella 1. Relazioni struttura-funzione e interdipendenza delle componenti articolari.
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Componenti |
Structure |
funzioni |
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Legamenti e tendini |
Tessuto denso, fibroso, connettivo |
Previene l'eccessiva estensione delle articolazioni, fornisce stabilità e resistenza |
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Membrana sinoviale |
Areolare, vascolare e cellulare |
Secerne il liquido sinoviale, dissolve (fagocitosi) il materiale particolato nel liquido sinoviale |
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Liquido sinoviale |
Fluido viscoso |
Fornisce nutrienti per le articolazioni della cartilagine, lubrifica la cartilagine durante il movimento articolare |
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Cartilagine |
Cartilagine ialina compatta |
Costituisce la superficie articolare, sopporta il peso, risponde elasticamente alla compressione |
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Marchio di marea |
Cartilagine calcificata |
Separa la cartilagine articolare dall'osso sottostante |
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Osso subcondrale |
Osso duro con spazi midollari |
Fornisce supporto per la superficie articolare; La cavità midollare fornisce nutrienti alla base della cartilagine ed è la fonte di cellule con potenziale per la formazione di nuovo osso |
Fonte: Hamerman e Taylor 1993.
Malattie selezionate delle ossa e delle articolazioni
Osteopenia è il termine generico utilizzato per descrivere la ridotta sostanza ossea rilevata ai raggi X. Spesso asintomatico nelle prime fasi, può infine manifestarsi come un indebolimento delle ossa. La maggior parte delle condizioni elencate di seguito induce osteopenia, sebbene i meccanismi con cui ciò si verifica siano diversi. Ad esempio, un eccesso di ormone paratiroideo migliora il riassorbimento osseo, mentre la carenza di calcio e fosfato, che può derivare da molteplici cause ed è spesso dovuta a una carenza di vitamina D, si traduce in una carenza di mineralizzazione. Quando le persone invecchiano, c'è uno squilibrio tra la formazione e il riassorbimento dell'osso. Nelle donne intorno all'età della menopausa predomina spesso il riassorbimento, una condizione chiamata osteoporosi di tipo I. In età avanzata, il riassorbimento può nuovamente dominare e portare all'osteoporosi di tipo II. L'osteoporosi di tipo I di solito colpisce la perdita ossea vertebrale e il collasso, mentre la frattura dell'anca predomina nel tipo II.
L'osteoartrosi (OA) è il principale disturbo cronico di alcune articolazioni mobili e la sua incidenza aumenta con l'età. All'età di 80 anni, quasi tutte le persone hanno articolazioni ingrossate sulle dita (nodi di Heberden). Questo di solito ha un significato clinico molto limitato. Le principali articolazioni portanti che sono soggette all'artrosi sono l'anca, il ginocchio, i piedi e le sfaccettature della colonna vertebrale. La spalla, sebbene non sostenga il peso, può anche soffrire di una varietà di alterazioni artritiche, tra cui la rottura della cuffia dei rotatori, la sublussazione della testa omerale e un versamento ad alto contenuto di enzimi proteolitici, un quadro clinico spesso chiamato "spalla di Milwaukee" e associato a forte dolore e limitazione del movimento. Il principale cambiamento nell'OA è principalmente quello della degradazione della cartilagine, ma la nuova formazione ossea chiamata osteofiti è solitamente visibile ai raggi X.