Structura și tipurile de oase

Un os are o organizare care îl face rezistent fără să fie compact peste tot. La exterior se găsește adesea țesut osos compact, cu structură densă. În interior, țesutul spongios este alcătuit din trabecule, mici lamele dispuse în raport cu solicitările. Oasele lungi au un corp, diafiza, și capete, epifizele. O membrană numită periost acoperă suprafețele externe care nu sunt acoperite de cartilaj articular. Vasele pătrund în os și hrănesc celulele vii.

În cavitățile osoase se află măduvă osoasă. O parte produce celule ale sângelui, iar alta conține mai mult țesut adipos, în funcție de vârstă și localizare. Osul are o matrice bogată în colagen și săruri minerale. Colagenul contribuie la rezistența la întindere, iar mineralele la rigiditate; ambele sunt necesare. Dacă privești o secțiune schematică de femur, nu confunda măduva din interior cu măduva spinării, care este țesut nervos din canalul vertebral. Lecția Creșterea oaselor explică formarea și alungirea, iar Remodelarea osoasă arată de ce structura continuă să se schimbe și la adult.

După formă, oasele pot fi lungi (femur, humerus), scurte (oasele carpiene), late (oasele bolții craniene, sternul) și neregulate (vertebrele). Forma se leagă de rol: sprijin și mișcare, protecție sau legături între segmente. Un os lung are diafiză și epifize, dar această împărțire nu se aplică identic tuturor oaselor.

Exemplu pe pași: două experimente despre compoziția osului.

1. Un os de pasăre sau de pui se pune câteva zile într-un pahar cu oțet. Oțetul dizolvă mineralele. După spălare, osul se îndoaie ca un cauciuc: a rămas partea organică, elastică, colagenul.
2. Un alt os se încălzește mult timp în flacără. Partea organică arde. Osul devine alb și fragil, se sfărâmă ușor: au rămas mineralele.
3. Concluzia: osul are două componente. Colagenul îl face elastic și rezistent la întindere, iar mineralele îl fac dur. Fără minerale osul se îndoaie, fără colagen se rupe.

La copii oasele au mai multă substanță organică și sunt mai elastice, de aceea se rup mai greu, dar se pot curba. La bătrâni au mai multe minerale în raport cu partea organică și se rup mai ușor.

Osul compact al diafizei este alcătuit din osteoane (sistemele Havers): cilindri orientați pe lungimea osului, formați din lamele osoase concentrice. În centrul fiecărui osteon se află canalul Havers, prin care trec vase de sânge și nervi. Canalele Volkmann sunt transversale: leagă canalele Havers între ele, cu periostul și cu cavitatea medulară. Osteocitele stau în cavități mici, osteoplastele (lacune), dintre lamele, și comunică între ele prin canalicule. Matricea mineralizată nu lasă substanțele să difuzeze, așa că nutrienții ajung la osteocite numai prin aceste canalicule, dinspre canalul Havers.

Osul spongios nu are osteoane. Este format din trabecule care urmăresc liniile de presiune și de tensiune: în epifiza superioară a femurului, trabeculele sunt orientate după direcția forțelor transmise de la bazin spre diafiză. Spațiile dintre ele conțin măduvă și vase, iar celulele trabeculelor sunt hrănite prin ele.

Măduva osoasă se schimbă cu vârsta. La nou-născut, toate oasele au măduvă roșie hematogenă. Pe parcursul copilăriei, în diafizele oaselor lungi ea este înlocuită cu măduva galbenă, bogată în țesut adipos. La adult, măduva roșie rămâne în osul spongios al epifizelor proximale ale femurului și humerusului, în vertebre, coaste, stern, oasele bazinului și oasele craniului.

La exterior, periostul are un strat fibros, cu vase, nervi și puncte de prindere pentru tendoane, și un strat intern osteogen, din care se formează os nou în grosime și la vindecarea fracturilor. Endostul căptușește cavitatea medulară și canalele osoase. Suprafețele articulare sunt acoperite de cartilaj hialin, fără vase de sânge, hrănit din lichidul sinovial. Vasele nutritive intră în os prin găuri nutritive și ajung prin canalele Volkmann la canalele Havers.

Exemplu rezolvat 1: ce rămâne dintr-un os? O probă de os uscat are masa de 100 g, cu aproximativ 30% substanțe organice și 70% minerale (valori orientative pentru un adult, raportate la masa uscată).

1. După calcinare (arderea părții organice) rămân $100\cdot 0,70=70$ g de minerale.
2. După tratare cu acid (dizolvarea mineralelor) rămân $100\cdot 0,30=30$ g de substanță organică.
3. În primul caz osul se sfărâmă, în al doilea se îndoaie, ceea ce arată rolul fiecărei componente.

Exemplu rezolvat 2: citirea unei secțiuni transversale prin diafiza femurului. Mergi de la exterior spre interior.

1. Primul strat este periostul, cu vase și nervi; el lipsește doar la capetele acoperite de cartilaj articular.
2. Urmează osul compact, gros, cu osteoane. Într-un osteon, canalul Havers este punctul din centru, iar lamelele concentrice și osteoplastele cu osteocite formează inele în jurul lui.
3. Între osteoane se văd canalele Volkmann, tăiate oblic, care duc sângele de la periost spre canalele Havers.
4. Cavitatea medulară, căptușită de endost, conține la adult măduvă galbenă. Dacă secțiunea ar trece prin epifiză, în loc de cavitate ar apărea trabecule cu măduvă roșie.

Matricea osoasă are două componente: cea organică, oseina, este formată în principal din colagen de tip I și reprezintă aproximativ o treime din masa uscată, iar cea minerală, hidroxiapatita $\mathrm{C}{\mathrm{a}}_{10}(\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4{)}_6(\mathrm{OH}{)}_2$, aproximativ două treimi. Colagenul dă rezistență la întindere, hidroxiapatita dă duritate și rezistență la compresiune.

La testele de admitere se cer distincții precise. Unitatea osului compact este osteonul, iar a osului spongios este trabecula; canalele Havers sunt longitudinale, iar cele Volkmann transversale. Periostul nu există pe suprafețele articulare. La adult, diafiza are măduvă galbenă, nu roșie. Măduva osoasă nu este măduva spinării.

Exemplu 2: osteoporoza. O femeie de 68 de ani suferă o fractură de col femural după o cădere ușoară.

1. Scăderea estrogenilor după menopauză accelerează resorbția osoasă: se pierd mai mulți ioni de calciu decât se depun, deci matricea mineralizată se subțiază.
2. Pierderea este mai rapidă în osul spongios, pentru că trabeculele au suprafața mare expusă resorbției. De aceea se fracturează întâi vertebrele, colul femural și capătul distal al radiusului.
3. Prevenirea: aport suficient de calciu și vitamina D, mișcare și evitarea fumatului.

Exemplu în formatul examenului (complement grupat). Despre structura oaselor sunt corecte afirmațiile:

1. Osteonul este unitatea osului compact.
2. Canalul Havers conține vase de sânge și nervi.
3. Osul spongios este format din trabecule.
4. Periostul nu acoperă suprafețele articulare ale osului.

• a) „Numai afirmațiile 1, 2 și 3 sunt corecte.”
• b) „Numai afirmațiile 1 și 3 sunt corecte.”
• c) „Numai afirmațiile 2 și 4 sunt corecte.”
• d) „Numai afirmația 4 este corectă.”
• e) „Toate afirmațiile sunt corecte sau toate sunt false.”

Răspuns: e. Toate afirmațiile sunt corecte: osteonul este unitatea osului compact, canalul Havers conține vase și nervi, osul spongios este alcătuit din trabecule, iar periostul acoperă osul în afara suprafețelor articulare, care sunt acoperite de cartilaj articular.

Greșeli frecvente

• Greșit: Osul spongios este gol și lipsit de celule.
  Corect: Osul spongios are trabecule osoase vii și spații care conțin măduvă.
• Greșit: Periostul acoperă cartilajul articular.
  Corect: Periostul acoperă osul la exterior, cu excepția suprafețelor articulare.
• Greșit: La bătrâni oasele conțin mai multă substanță organică decât la copii.
  Corect: Cu vârsta, proporția substanței organice scade, osul devine mai fragil și se fracturează mai ușor.

Înainte și după