Bone

O tecido conjuntivo duro que, juntamente com a cartilagem, forma o esqueleto dos humanos e outros vertebrados. É feito de cristais de fosfato de cálcio dispostos sobre um andaime proteico. O osso desempenha diversas funções: tem um papel estrutural e mecânico; protege órgãos vitais; fornece um local para a produção de células sanguíneas; serve como reserva de cálcio. Ver tecido conjuntivo

Existem dois tipos de ossos no esqueleto: os ossos planos (por exemplo, os ossos do crânio e costelas) e os ossos longos (por exemplo, o fémur e os ossos da mão e dos pés). Ambos os tipos são caracterizados por uma camada exterior de osso denso e compacto, conhecido como osso cortical, e um material ósseo esponjoso interior constituído por trabéculas finas, conhecido como osso esponjoso. O osso cortical consiste em camadas de osso (lamelas) em um arranjo cilíndrico concêntrico ordenado ao redor de minúsculos canais de Haversian. Estes canais interligados transportam os vasos sanguíneos, vasos linfáticos e nervos através do osso e comunicam com o periósteo e a cavidade da medula óssea. O periósteo é uma membrana fina que cobre a superfície externa do osso e consiste em camadas de células que participam na remodelação e reparação do osso. O osso esponjoso está em contacto com a medula óssea, na qual ocorre grande parte da produção de células sanguíneas. A interface entre o osso esponjoso e a medula óssea é chamada de endósteo, e é nesse local que o osso é removido em resposta a uma necessidade de aumento de cálcio em outras partes do corpo.

O osso é formado pelo estabelecimento de uma matriz osteóide por osteoblastos, as células formadoras de osso e a mineralização do osteóide pelo desenvolvimento e deposição de cristais de fosfato de cálcio (na forma de hidroxiapatita) dentro dele. É o mineral, organizado num padrão regular sobre um andaime de colagénio, que confere ao osso a sua rigidez. O osteóide contém em grande parte fibras de colágeno tipo I e quantidades menores de numerosas proteínas não colágenas. Embora o papel destas proteínas no osso não seja bem compreendido, pensa-se que a sua combinação particular no osso dá a este tecido a capacidade única de mineralizar. É evidente que essas proteínas interagem entre si e que o colágeno e várias das proteínas não colágenas podem se ligar a receptores especializados na superfície das células ósseas. Esta ligação é importante para a aderência das células à matriz óssea, e também fornece sinais comportamentais às células. Ver Colágeno

Os tipos celulares primários no osso são aqueles que resultam na sua formação e manutenção (osteoblastos e osteócitos) e os responsáveis pela sua remoção (osteoclastos). Os osteoblastos formam-se a partir da diferenciação das células do estroma multipotenciais que residem no periósteo e na medula óssea. Sob os estímulos apropriados, estas células primitivas do estroma amadurecem para células formadoras de ossos em locais específicos no esqueleto. Sob diferentes estímulos, elas também são capazes de se desenvolverem em adipócitos (células gordurosas), células musculares e condrócitos (células cartilaginosas). Os osteócitos, que são osteoblastos que se incorporam no próprio tecido ósseo, são o tipo celular mais numeroso no osso. Eles residem em espaços (lacunas) dentro do osso mineralizado, formando numerosas extensões através de pequenos canais (canaliculi) no osso que se conectam com outros osteócitos e com as células da superfície endosteal. Assim, os osteócitos são colocados de forma ideal para detectar tensões e cargas colocadas no osso e para transmitir essa informação aos osteoblastos na superfície óssea, permitindo assim que o osso se adapte à carga mecânica alterada pela formação de novo osso. Também se pensa que os osteócitos são as células que detectam e dirigem a reparação dos danos microscópicos que frequentemente ocorrem na matriz óssea devido ao desgaste. A falha na reparação das fissuras e microfracturas que ocorrem no osso, ou quando este micro dano se acumula a uma taxa superior à sua reparação, pode causar a falha estrutural do osso, tal como nas fracturas de tensão. Foi identificado um grande número de moléculas que regulam a formação e função das células osteoblásticas. Os hormônios circulantes, como a insulina, hormônio do crescimento e fatores de crescimento semelhantes à insulina, combinam-se com fatores de crescimento dentro do próprio osso, como o fator de crescimento transformador beta (TGFβ) e as proteínas morfogenéticas ósseas (BMPs), para influenciar a diferenciação dos osteoblastos.

Osteoclastos são tipicamente células grandes, multinucleadas, ricas na maquinaria intracelular necessária para a reabsorção óssea. Isto é conseguido quando as células formam uma zona de selagem apertada através da fixação da membrana celular contra a matriz óssea, criando um compartimento de reabsorção óssea. Nesse espaço, a célula segrega ácido para dissolver o mineral ósseo e enzimas para digerir o colágeno e outras proteínas da matriz óssea. A remoção do osso por osteoclastos é necessária para permitir a reparação de danos microscópicos e alterações na forma do osso durante o crescimento e a erupção dentária. A reabsorção óssea mediada por osteoclasto é também o mecanismo de liberação do cálcio armazenado no osso para a manutenção dos níveis de cálcio no sangue. A maioria dos agentes que promovem a reabsorção óssea age sobre as células osteoblásticas, que por sua vez transmitem sinais aos precursores osteoclásticos para se diferenciarem em osteoclastos maduros. Esses agentes incluem a forma ativa da vitamina D, hormônio paratireóide, interleucina-1, interleucina-6 e interleucina-11, e prostaglandinas como a prostaglandina E2. A diferenciação para osteoclastos totalmente funcionais também requer contato estreito entre os precursores osteoclastos e as células osteoblásticas. Isso se deve a uma molécula chamada fator de diferenciação dos osteoclastos (ODF) que está localizada na superfície dos osteoblastos, liga-se aos receptores na superfície das células precursoras dos osteoclastos e induz sua progressão para os osteoclastos.

Ossos planos e ossos longos são formados por diferentes meios embriológicos. A formação de ossos planos ocorre por ossificação intramembranosa, na qual as células mesenquimais primitivas se diferenciam diretamente em osteoblastos e produzem trabéculas ósseas dentro de uma membrana periosteal. A natureza inicial desse osso é relativamente desorganizada e é chamado de osso tecido. Mais tarde, este osso tecido é remodelado e substituído pelo osso lamelar maduro muito mais forte, constituído por camadas de matriz calcificada dispostas de forma ordenada. Os ossos longos são formados pelo desenvolvimento intracartilaginoso em que o osso futuro começa como cartilagem. O molde da cartilagem é gradualmente substituído pelo osso numa sequência ordenada de eventos que começam no centro do osso em crescimento. A cartilagem permanece nas extremidades dos ossos longos durante o crescimento, formando uma estrutura em cada extremidade denominada placa de crescimento. As células da cartilagem (condrócitos) que surgem nas placas de crescimento proliferam e se somam ao comprimento do osso. Isto ocorre durante uma série complexa de eventos, com expansão tanto para longe como para o centro do osso. Quando o osso atinge seu comprimento final na maturidade, cessa a expansão a partir da placa de crescimento. A cartilagem persiste nas extremidades dos ossos longos numa forma específica chamada cartilagem articular, que fornece as superfícies de suporte lisas para as articulações.

Osso é um tecido dinâmico e está constantemente a ser remodelado pelas acções dos osteoclastos e osteoblastos. Após a remoção do osso, os osteoclastos ou passam para novos locais de reabsorção ou morrem; isto é seguido por uma fase de reversão, onde os osteoblastos são atraídos para o local de reabsorção. Pensa-se que os factores de crescimento que são sequestrados de forma inactiva na matriz óssea são libertados e activados pela actividade osteoclasta e que estes, por sua vez, promovem a produção de novos osteoblastos pelos osteoblastos recrutados. O novo osteóide acaba por se calcificar e, desta forma, o osso é formado e substituído em camadas (lamelas), que são o resultado destes ciclos repetidos. No osso em crescimento, as atividades das células ósseas são inclinadas para um aumento líquido do osso. No entanto, no osso maduro saudável existe um equilíbrio entre a reabsorção óssea e a formação óssea. Quando o equilíbrio entre esses dois tipos de células se rompe, resulta uma patologia esquelética.

A doença óssea mais comum é a osteoporose, em que há uma perda líquida de osso devido à reabsorção óssea osteoclástica, que não é completamente igualada pela formação de novo osso. A causa mais conhecida da osteoporose é a que ocorre nas mulheres devido à perda do estrogénio circulante após a menopausa. Outra causa da perda óssea osteoporótica é observada na osteoporose de desuso. Assim como o osso pode responder ao aumento da carga com a produção de osso adicional, o osso também depende da carga regular para a sua manutenção. Uma perda óssea significativa pode ocorrer durante o repouso prolongado no leito ou, por exemplo, em paraplegia e quadriplegia. Da mesma forma, uma descarga do esqueleto (devido à falta de tracção gravitacional) em voo espacial resulta em grave perda óssea nos astronautas, a menos que os efeitos da gravidade sejam simulados por exercícios e dispositivos especiais. Ver Osteoporose

Muitas doenças metabólicas e genéticas podem afectar a quantidade e qualidade do osso. Doenças metabólicas, tais como diabetes, doenças renais, sobre-ecreção da hormona paratiróide pelas glândulas paratiróides, anorexia nervosa e raquitismo dependente de vitamina D podem causar osteopenias (a redução do volume ósseo e da qualidade estrutural do osso). A terapia imunossupressora em pacientes com transplante de órgãos pode levar à redução da massa óssea, assim como tumores de ossos e outros locais. Os tumores podem produzir substâncias que causam a ativação da reabsorção óssea osteoclástica. Na doença de base genética osteogénese imperfeita, as mutações no gene do colagénio tipo I resultam na produção de quantidades reduzidas de colagénio ou de moléculas de colagénio alteradas por osteoblastos. Outras doenças comuns do esqueleto são doenças das articulações, como a artrite reumatóide e a osteoartrite. Ver glândula tiróide