Formarea si dezvoltarea oaselor - osificarea intramembranoasa si intracartilaginoasa

Formarea oaselor incepe in perioada foetala. Intrucat osteoblastele se dezvolta in doua tesuturi, se disting doua feluri de osificare: osificarea desmala sau intramembranoasa si osificarea cartilaginoasa, encondrala.

In ambele procese, in prima etapa, se formeaza un tesut osos imatur sau primar, care este inlocuit de un tesut osos secundar, definitiv sau lamelar. Intr-o piesa osoasa coexista zone de os primar, zone de resorbtie si zone de os lamelar. In permanenta se desfasoara procese de sinteza si deresorbtie, care se mentin la un nivel redus toata viata animalului.

Mecanismul osteogenetic solicita: prezenta celulelor osteogenetice (osteoblaste) si osteoclazice (osteoclaste); asigurarea unei intense vascularizatii, care aprovizioneaza cu materialele necesare celulele osoase;producerea de catre osteoblaste a matricei preosoase; modelarea si remodelarea osului primar.

Osteogeneza este controlata de factori diferiti, precum: hormonul somatotrop (care influenteaza cresterea osului), hormonul paratiroidian (ce regleaza circulatia calciului in tesutul osos), hormonul tiroidian (ce desfasoara o influenta nespecifica), hormonii gonadotropi (ce modifica aparitia centrilor de osificare) si diferite vitamine (D₂, A si C).

Osificarea intramembranoasa. Se produce intr-un model conjunctiv al viitorului os, fiind caracteristica pentru formarea oaselor boltii craniene si ale maxilei. Punctul de plecare pentru osificarea intramembranoasa ilconstituie aparitia unor centri sau nuclee de osificare. In jurul acestor centre, celulele fibroblaste se transforma in osteoblaste. Pe masura ce produc matricea preosoasa, osteoblastele se indeparteaza de centrul nucleului de osificare. In matricea preosoasa se depun cristale de hidroxiapatita,rezultand nuclee sau insule mineralizate, numite spiculi. Spiculii se alungesc si ingroasa, formand trabecule sau travee osoase anastomozate. Osteoblastele care sunt cuprinse ia tesutul osos nou format se transforma in osteocite. In spatiile dintre trabecule patrund vase de sange si celule conjunctive nediferentiate, care vor genera celulele maduvei osoase.

Peste trabeculele primare se depun noi lamele osoase, generate de mezenchimul inconjurator, care joaca rolul de periost. Traveele osoase se ingroasa, incat osul initial, cu caracter de os spongios, se transforma in lame osoase compacte, dispuse la suprafata osului, acoperind o lama spongioasa centrala, numita diploe.

In structurarea diploei, un rol deosebit revine proceselor de resorbtie ce se desfasoara concomitent cu procesele de osificare. Resorbtia osoasa este realizata de osteoclastele prezente pe suprafata lamelor osoase stimulate de hormonul parotidian. Osteoclastele provin din transformarea monocitelor sangvine, ce ajung la sediul osteogenezei prin capilarele sanguine. Ele sunt atrase de sarurile minerale existente in substanta osoasa de pe suprafata lamelelor. Mai multe monocite fuzioneaza formand celule mari (40 - 70 µm diametru), multinucleate (15 - 30 nuclei). Osteoclastele ocupa mici lacune de eroziune (Howship), prezente pe suprafata lamelelor saua spiculilor ososi. Un osteoclast prezinta patru zone: o suprafata de resorbtie convoluta sau plisata, cu numerosi microvili, ce patrund in matricea osoasa; o zona citoplasmatica clara, lipsita de organite, cu multe filamente de actina; o zona veziculara, cu vezicule de forme si marimi diferite, cu granule de calciu; o zona bazala, opusa marginii dintate, care contine nucleii,mitocondriile, reticulul endoplasmic rugos, sacii golgieni si numerosi lizozomi. Osteoclastele produc si elibereaza la nivelul suprafetei de resorbtie enzime hidrolitice care lizeaza initial componentele necolagene ale matricei osoase, fibrele de colagen fiind atacate ulterior. Secretiile

osteoclastelor coboara pH-ul lichidului interstitial, ce vine in contact cu suprafata de resorbtie, determinand transformarea sarurilor insolubile decalciu in saruri solubile.

Osificarea intracartilaginoasa sau encondrala. Aceasta este caracteristica pentru formarea oaselor lungi, alcatuite din corp (diafiza) si extremitati. Se realizeaza pe un model cartilaginos hialin si este intalnita in formarea majoritatii oaselor scheletului (oasele membrelor, coloaneivertebrale, bazei craniului etc.). Se intalneste la embrion si fat, iar dupa fatare la nivelul cartilajelor de crestere.

Osificarea encondrala la embrion si fat La locul de formare a viitorului os se produce o condensare a mezenchimului, care se metaplaziaza in cartilaj hialin. Celulele mezenchirnale se transforma in condroblaste, realizandu-se modelul cartilaginos al viitoarei piese osoase. Modelul cartilaginos este invelit de un pericondru, cu un strat intern condrogenic si un strat extern, conjunctiv fibros. In stratul condrogenic activ, condroblastele se diferentiaza in osteoblaste, care vor forma un strat osteogenic pe suprafata modelului cartilaginos. La nivelul diafizei, stratul osteogenic are aspectul unui inel osos pericondral (annulus oseus pericondralis). Din acest stadiu,

pericondrul devine periost, iar lamelele osoase formate vor alcatui periostul reticulo-fibros, rezultat prin osificarea intramembranoasa a periostului.

Concomitent cu formarea osului periostal, in diafiza cartilaginoasa apare centrul primar de osificare. Modelul cartilaginos apare avascular,vasele fiind localizate numai in periost. De asemenea, modelul cartilaginos este lipsit de celule stem.

- Centrul primar de osificare apare initial ca o condensare de celule cartilaginoase care se hipertrofiaza si apoi degenereaza prin calcifiere,intrucat lamelele osului periostal impiedica aprovizionarea lor cu substante nutritive si oxigen. O data cu aparitia proceselor degenerative in

Analiza: ADN-ul exista in genomul uman Analiza: Dezvoltarea prenatala si nasterea - factorii ce influenteaza dezvoltarea

centrul primar de osificare, capilarele sanguine din periostul zonei diafizare prolifereaza si patrund in cartilajul calcifiat degenerat, aducand cu ele celule osteogene, care se diferentiaza in osteoblaste si incep sa depuna matricea osoasa peste ramasitele de cartilaj calcifiat. Totodata, macrofagele invadeaza cartilajul calcifiat, il fagociteaza partial si creeaza spatii ce vor fi ocupate de capilare si celulele perivasculare.

Prin activitatea osteoblastelor se formeaza initial un tesut osos spongios, care include si cartilajul calcifiat. La inceputul osificarii, numai zona mijlocie a diafizei devine osoasa, extremitatile modelului ramanand in continuare cartilaginoase. Cresterea in lungime a diafizei se realizeaza

prin diviziunea condroblastelor din cartilajul hialin, existent de o parte si de alta a centrului primar de osificare. Cresterea in grosime a diafizei se produce prin adaugarea de noi lamele osoase produse de periostul ce inconjoara modelul cartilaginos.

- Centrii secundari de osificare ( cate unul sau mai multi pentru o extremitate) apar, ca si centrul primar, insa directia trabeculelor osoase nou-formate este radiara si nu longitudinala. Condroblastele din centrii secundari se hipertrofiaza si se maturizeaza, in timp ce matricea dintre ele se calcifica si se dezintegreaza. Osteoblastele diferentiate vor produce si depune matricea osoasa care inlocuiese treptat cartilajul epifizar, cu exceptia cartilajului articular si a cartilajului de crestere (physis sau placa de crestere).

Cresterea in lungime a oaselor lungi. Dupa parturitie sau ecloziune,cresterea in lungime a oaselor lungi se realizeaza prin activitatea cartilajului de crestere, diafizo-epifizar, numit si placa de crestere. In cartilajul diafizo-epifizar au loc cresteri interstitiale care alungesc diafiza, ce se osi-

fica pe masura ce se alungeste. Formarea de os are loc pe fata diafizara printr-un proces asemanator celui din centrul primar de osificare. Dinspre epifiza spre diafiza se disting cinci zone transverse distincte: zona cartilajului de rezerva; zona de proliferare; zona de maturare; zona de calcifiere si zona de osificare (Vezi capitolul de tesut osos)

La unele specii de animale, osificarea encondrala este tulburata, terminandu-se prematur, generand condrodistrofii sau condrodisplazii. Exista unele rase de canide la care acondroplazia (incheierea prematura a osificarii encondrale) este normala si caracteristica. Rasele Buldog si Pekinez prezinta o acondroplazie generalizata. La rasele Boxer si Boston Terriers,acondroplazia este localizata la cap, iar la rasele Basset si Dachunds numai membrele prezinta acondroplazie.

1. Dezvoltarea oaselor

Oasele au origine mezodermica. In planul axial al embrionului apare notocordul sau coarda dorsala, iar mezodermul paraxial se segmenteaza in somite.

Celulele notocordului se incarca cu osubstanta gelatinoasa, ce le confera un grad de rigiditate, iar intreg notocordul isi organizeaza un invelis conjunctiv, devenind scheletul primar al embrionului. In scurt timp, notocordul este invelit de celulele mezodermului care migreaza din partea ventromediala a somitelor, formandu-se scheletul secundar sau coloana vertebrala. Notocordul dispare la nivelul corpului vertebrelor, ramanand numai la nivelul discurilor intervertebrale, sub forma de nuclei pulposi.

Celulele mezodermului somitic prezinta o mare plasticitate morfogenetica, transformandu-se in fibroblasti, condroblasti si osteoblasti. Apoi, prin procese de osificare ( de membrana sau encondrala), iau nastere oasele scheletului.

La nivelul scheletului se pot intalni tulburari de dezvoltare la nivelul trunchiului, craniului si membrelor.

La nivelul trunchiului, coloana vertebrala poate prezenta: - anomalii numerice ale vertebrelor, in diferite regiuni; - rahischizisul; -spina bifida, la nivelul uneia sau a mai multor vertebre, prin nesudarea mugurilor simetrici ai arcurilor vertebrale.

Coastele supranumerare sunt mai frecvente in regiunea cervicala, unde compreseaza plexul brahial si artera suclaviculara. Sternul poate aparea fisurat longitudinal, datorita nesudarii complate a hemisternebrelor.

La nivelul craniului se pot intalni: - cranioschizis (defecte de inchidere ale cutiei craniene); anomalii ale coarnelor ( agenezii, coarne supranumerare sau aberante, coarne mobile ); - anomalii ale masivului facial facial; cheilopalatoschizis (buza de iepure, complicata cu fisura boltii palatine); - fisura faciala (datorita nesudarii mugurilor maxilari cu mugurii nazali laterali); - anomalii ale mandibulei (agenezia, atrofia, dezvoltarea exagerata sau prognatismul).

Tulburarile de dezvoltare ale membrelor sunt foarte numeroase, cele mai des intalnite fiind: - amelia (sau absenta membrelor); - meromelia sau ectromelia (lipsa  unuia sau a mai multor segmente ale unui membru); - polimelia (membre supranumerare); - polidactilia (degete supranumerare); - sindactilia (degete lipite); pozitii anomale ale razelor osoase fig. 1.).

Fig. 1. Dezvoltarea membrelor - stadii initiale

1 - Somite; 2 - Mugurele membrului toracic; 3 - Mugurele membrului pelvin;

4 -Cordon ombilical.