células ósseas e superfícies do osso células ósseas: osteoclastos (removem osso) osteoblastos (depositam osso) lining cells (depositados as superfícies do osso) osteocitos (enclausuradas no osso) as actividades que alteram o tecido ósseo ocorrem nas superfícies do osso superfícies principais do osso: periosteal (superfície exterior dos ossos) endosteal (superfície interior do osso cortical) Haversian (superfície interior do canal de Havers) trabéculas (superfície exterior das trabéculas)
Modos de criação ou modificação do osso: criação ou modificação de osso osteogenesis produção de osso em tecidos moles (tecido fibroso ou cartilagem), associado à formação do osso numa fase de crescimento embrionário (crescimento longitudinal) ou numa fase inicial de cicatrização de uma fractura. bone modelling alterações da estrutura do osso que ocorrem numa estrutura já existente, nas superfícies do osso, por acção em diferentes locais dos osteoclastos e dos osteoblastos. Permitem alterações necessárias, p.ex. num processo de crescimento ou numa correcção de um callus duma fractura. bone remodelling processo de renovação do osso, numa acção no mesmo local dos osteoclastos e osteoblastos. Tal como o bone modelling ocorre nas superfícies do osso, mas não altera (substancialmente) a quantidade e estrutura de osso. atenção à designação de remodelling
Osso cortical, osso trabecular
osso trabecular
V T =V m +V v V T volume total V m volume massa óssea V v volume dos voids B v fracção volúmica (B v = 0 1) p v porosidade (p v = 0 1) osso cortical, osso trabecular ρ densidade aparente ρ m densidade da massa óssea 2.0 g/ml ρ v densidade dos voids 1.0 g/ml B v ρ = Vm V =, pv = V V T ρ V + ρ V V m m v v ρ = 1.0 2.0 g/ ml T v T Valores de porosidade usuais: osso cortical p v = 5% ~ 10% osso trabecular p v = 75% ~ 90% (50% ~ 90%)
osso cortical modos de classificação (níveis hierárquicos,...) nível tipo de estrutura dimensões 0 material sólido > 3000 μm 1 osteons secundários (A) osteons primários (B) plexiforme (C) woven bone (D) Ø=200 ~ 300μm l 150 μm 100 300 μm 2 lamelas (A,B*,C*) lacunas (A,B,C,D) cement lines (A) canaliculi t 3 ~ 7 μm Ø max =10~20μm t 1 ~ 5 μm 3 20 μm 3 compósito de colagéniomineral (A,B,C,D) 0.06 0.6 μm numa análise ao nível 1 podem co-existir elementos independentes de nível 2 Outros modos de classificar a estrutura do osso: osso lamelar vs woven bone osso primário vs osso secundário
woven bone e osso plexiforme surgem associados a crescimentos rápidos woven bone é a forma mais desorganizada de osso motivo a rapidez de deposição pode ser criado num local sem existir previamentemente osso ou cartilagem surge em crianças mas também em adultos em adultos surge em casos de traumas ou doença casos de SOS, duma necessidade rápida de suporte estrutural a designação de osso plexiforme deve-se à sua estrutura tipo tijolo sanduíche de osso lamelar e de woven bone surge particularmente em animais grandes e de crescimento rápido vacas, carneiros,...
osso primário osteons primários osteons primários são formados pela mineralização da cartilagem os osteons primários tem menos lamelas e o canal é mais pequeno que os osteons secundários notas: osso primário por vezes designado por imaturo atender à necessidade de vascularização difusão não é suficiente
osso cortical osteons secundários
osso cortical osteons secundários ososteons secundários surgem da remodelação óssea notar a cement line a envolver os osteons Ø osteons = 200 ~ 300 μm Ø canal = 50 ~ 90 μm Ø veia = 15 μm Ø max lacuna = 10 ~ 20 μm
BMU formação do túnel, formação do osteon BMU Basic multicellular unit
BMU formação do túnel, formação do osteon
osso cortical osteons secundários
osso cortical % de osso primário e # de osteons
osteons estrutura lamelar os osteons são compostos por diversas lamelas notar o osso intersticial
orientação das fibras de colagénio Teoria de Ascenzi and Bonucci hipóteses de: fibras paralelas numa lamela diferentes orientações entre lamelas a = tipo T (transversal) b = tipo A (alternado) c = tipo L (longitudinal) Outras teorias para orientação das fibras ex: Giraud-Guille lâminas paralelas alternando 90 (T,L) pilhas helicoidais (A)
Estrutura osso cortical? 3 2 1
osso trabecular no osso trabecular também podemos estabelecer uma estrutura hierárquica a grande diferença para o osso cortical é a substituição dos osteons pelas trabéculas. em geral, a trabécula terá uma espessura inferior a 200μm e um comprimento de cerca de 1000μm=1mm ter em atenção as diferentes topologias. em geral, a trabécula não contém canais vasculares difusão é suficiente. nas trabéculas as lamelas não estão dispostas de modo concêntrico como nos osteons do osso cortical, estão dispostas longitudinalmente ao longo da trabécula o osso trabecular é menos rígido (mais complacente) que o cortical, conduzindo a uma melhor distribuição e absorção de energia das cargas aplicadas. a remodelação óssea (bone turn over) é mais rápida no osso trabecular
comparação osso cortical vs trabecular característica osso cortical osso trabecular fracção volúmica 0.95 0.20 superfície / volume de osso (mm 2 /mm 3 ) Volume total osso (mm 3 ) Superfície interna total (mm 2 ) 2.5 1.4 10 6 (80%) 3.5 10 6 (33%) 20 0.35 10 6 (20%) 7.0 10 6 (67%) a maior superfície do osso trabecular será uma das razões para uma remodelação mais acentuada. este facto pode ser consequência de uma maior necessidade de remodelação. a maior dinâmica da remodelação pode explicar o osso ser menos rígido
remodelação óssea no osso trabecular remodelação à superfície da trabécula
remodelação óssea no osso trabecular
estrutura do osso trabecular
remodelação óssea no osso cortical
remodelação óssea no osso cortical num local onde não existem osteons, a criação dum osteon aumenta a porosidade, devido à formação do canal de Harvers num local saturado de osteons, a formação de um osteon mantém a porosidade, pois o novo osteon vai posicionar-se sobre os antigos osteons
remodelação óssea no osso cortical a densidade de osteons é utilizada para prever a idade de um individuo (atenção à localização da zona analisada, junto ao endosteal ou periosteal)
remodelação óssea boa correlação entre a taxa de activação de BMU (basic multicellular unit) e a taxa de formação de osso
taxa de remodelação óssea a taxa de remodelação óssea difere ao longo da vida de um indivíduo, sendo mais acentuada em criança a taxa do bone turnover difere também do osso em questão a remodelação óssea é mais activa no osso trabecular do que no osso cortical em humanos o bone turnover é de cerca de 5% ao ano para o osso cortical e de cerca de 25% ao ano para o osso trabecular (nota: a tabela é relativa a cães)
taxas de remodelação óssea osso cortical atender à última linha, onde são indicadas as taxas de formação/renovação de osso as restantes linhas são outros dados, p.ex. T F representa o tempo necessário para a deposição do osso enquanto t mw representa a espessura da parede a preencher com osso (espessura do osteon)
remodelação óssea osso cortical
remodelação óssea na remodelação óssea, o processo de remoção do osso é mais rápido que o processo de deposição. Em humanos, o processo de deposição pode demorar cerca de 3 meses, num total de cerca de 4 meses. segue-se um processo de mineralização, com uma duração de cerca de 6 meses. grande parte da mineralização dá-se nos primeiros dias (mineralização primária). A restante mineralização (secundária) vai diminuindo gradualmente ao longo do tempo. o nível de mineralização do osso influi nas suas propriedades mecânicas. os tempos anteriores são para um observador fixo com uma secção (onde está a ocorrer a criação de um osteon)
remodelação óssea A maior taxa de remodelação em crianças torna o osso das crianças menos mineralizado, resultando num módulo de elasticidade mais baixo. Para um idêntico nível de carga, um modo de elasticidade mais baixo origina maiores deformações. Estudos com cavalos, mostram picos de extensão de 5000 με durante a fase de crescimento, baixando depois para 3000 με após a maturidade do cavalo. Níveis de extensão elevados originam maiores danos por fadiga Nota: 5000 με = 5000 10 6 = 0.005 = 0.5%, ou seja, 5000 με = 0.5%. De igual modo, 3000 με = 0.3%