El sistema ossi es compon d’un conjunt d’estructures més o menys sòlides formades bàsicament per teixit ossi. Cadascuna d’aquestes estructures és anomenada os. L’esquelet humà es compon d’uns 208 ossos. La quantitat d’ossos, però, no és constant en totes les persones, ja que de vegades es generen uns ossets petits anomenats supernumeraris, entre els quals hi ha els wormians, que de vegades són presents entre els ossos del crani, i els sesamoides, que es poden localitzar entre les articulacions dels dits.
Els ossos, en conjunt, duen a terme bàsicament tres funcions. En primer lloc, proporcionen una estructura rígida que serveix de carcassa a l’organisme. D’altra banda, conformen els segments de palanca que permeten el moviment de les diverses parts del cos. I, a més, faciliten una capa protectora a determinats òrgans tous que es podrien lesionar a causa d’impactes externs, com és ara el cas del cervell o els pulmons.
Igualment, els ossos efectuen d’altres funcions. Intervenen en el metabolisme orgànic, ja que constitueixen el dipòsit més important de minerals, com el calci i el fòsfor, que actuen en diverses funcions de l’organisme. D’altra banda, a l’interior dels ossos hi ha la medul·la òssia, l’òrgan en què s’esdevé la formació dels elements cel·lulars constitutius de la sang.
El teixit ossi
El teixit ossi es compon bàsicament d’una matriu orgànica i diversos minerals. Un terç del volum del teixit ossi correspon a la matriu orgànica, que en forma l’entramat. Els altres dos terços corresponen a substàncies minerals, que donen solidesa i duresa a l’os.
La matriu orgànica es compon de cèl·lules especialitzades i de la substància osteoide que aquestes cèl·lules elaboren. Les cèl·lules especialitzades són els osteoblasts, els osteòcits i els osteoclasts. La substància osteoide es compon bàsicament de fibres col·làgenes i diversos mucopolisacàrids que formen part de la substància intersticial.
Els osteoblasts deriven de les cèl·lules conjuntives indiferenciades. Són cèl·lules voluminoses, que disposen d’una sèrie de prolongacions, i són molt actives. Llur funció consisteix a elaborar les fibres col·làgenes i d’altres substàncies orgàniques que componen la substància osteoide. Els osteòcits són els mateixos osteoblasts envellits, quan ja han minvat o han deturat l’activitat. Són envoltats i localitzats a l’interior d’una llacuna de substància osteoide que ells mateixos han sintetitzat. Els osteoclasts deriven de les cèl·lules encarregades de la formació de la sang, que es troben a l’interior de l’os formant part de la medul·la òssia. Aquestes cèl·lules intervenen activament en el procés de remodelatge de l’os, i llur funció és destruir el teixit ossi.
La substància osteoide elaborada pels osteoblasts es compon bàsicament de fibres col·làgenes, unides per una substància intercel·lular, que es disposen formant una sèrie de làmines petites. Les prolongacions dels osteoblasts travessen aquestes làmines i formen uns canalicles prims a través dels quals les cèl·lules es comuniquen amb els vasos sanguinis que contenen la sang. Així, en reben les substàncies nutritives i hi aboquen les substàncies de rebuig. Els osteoblasts continuen elaborant làmines de substància osteoide fins que es troben a l’interior d’una llacuna compacta que ja no necessita més material. Aleshores, interrompen l’activitat i esdevenen osteòcits.
Les làmines formades de substància osteoide i els osteòcits es disposen concèntricament. Les cèl·lules s’han de situar molt a la vora dels vasos sanguinis, ja que els han d’atènyer amb una prolongació per tal de poder nodrir-se. Així, l’interior del teixit ossi és solcat per una infinitat de vasos sanguinis molt petits, propers a totes les cèl·lules òssies que hi ha en la substància osteoide. D’aquesta manera, al voltant d’un vas sanguini es disposen unes sis làmines o més, concèntriques i aplicades les unes damunt les altres. Travessant les làmines hi ha els canalicles, a través dels quals transcorren les prolongacions cel·lulars que atenyen els vasos circulatoris. Aquests components constitueixen una petita unitat funcional de teixit ossi, anomenada osteó. Els canals d’os laminar que creixen al voltant dels vasos sanguinis formen els anomenats sistemes de Havers.
Els minerals formen la major part del teixit ossi, perquè s’incorporen a la substància osteoide. Aquest procés és anomenat mineralització o calcificació, ja que el principal element que hi és implicat és el calci. La substància osteoide té una composició química que afavoreix el dipòsit de minerals al seu interior. Així, els ions minerals que circulen en la sang mostren una tendència a dipositar-se en la substància osteoide. Els minerals que componen principalment el teixit ossi són el calci i el fòsfor. El dipòsit d’aquests minerals al teixit ossi representa el 99% i el 85 %, respectivament, del total d’aquests minerals en l’organisme. El fòsfor i el calci es combinen entre si i elaboren sals, com ara el fosfat tricàlcic. Aquestes sals es combinen amb d’altres elements i adopten la forma de cristalls, com la hidroxiapatita. El dipòsit d’aquests cristalls en la matriu orgànica confereix duresa al teixit ossi. A més del calci i el fòsfor, hi ha altres elements que també es dipositen als ossos, tot i que en una proporció menor: magnesi, fluor o zinc. Segons la disposició dels osteons, es generen dos tipus de teixit ossi, el compacte i l’esponjós. El teixit ossi compacte és dens i format per osteons paral·lels, íntimament units entre si. El teixit ossi esponjós és menys dens que l’anterior i es compon de trabècules d’osteons disposats irregularment, que deixen espais lliures a llur interior.
Formació i creixement dels ossos
L’esquelet es comença a formar en les primeres setmanes de vida intrauterina, a partir de les cèl·lules indeferenciades del mesènquima embrionari, gràcies a un procés anomenat modelatge ossi. Al començament, les cèl·lules mesenquimàtiques generen un esbós de teixit cartilaginós que, progressivament i d’una manera més o menys proporcional, reprodueix la forma de l’esquelet de l’adult en l’embrió.
El teixit cartilaginós, a semblança dels anteriors, es compon de cèl·lules especialitzades, fibres i substància intercel·lular. Les cèl·lules especialitzades són els condròcits. Les fibres són principalment col·làgenes i es disposen en feixos. La substància intercel·lular, composta de proteïnes i mucopolisacàrids uneix els altres elements.
En un primer moment, el teixit cartilaginós és l’únic component de les estructures esquelètiques. Després, a mesura que les estructures es desenvolupen, és reemplaçat progressivament per teixit ossi, i així es formen els ossos definitius. El procés de transformació de l’estructura cartilaginosa en l’os adult s’anomena ossificació cartilaginosa.
El teixit cartilaginós forma un motlle del que ha d’ésser el futur os. Aquesta estructura és envoltada per una capa de teixit conjuntiu fibrós, anomenada pericondri, que conté cèl·lules indiferenciades que esdevenen condròcits i generen el teixit cartilaginós. En tant que elaboren fibres i substància intercel·lular, les cèl·lules queden envoltades per l’entramat que han sintetitzat. Els condròcits no es relacionen íntimament amb els vasos sanguinis i es nodreixen dels elements que els arriben a través de la substància intercel·lular, que és idònia, com la del teixit ossi, per al dipòsit de les sals minerals. Per tant, quan un condròcit ha elaborat prou quantitat de substància intercel·lular, s’hi dipositen els minerals i n’impedeixen la correcta nutrició. Així, els condròcits no poden sobreviure i moren. Posteriorment, la substància cel·lular es destructura i es forma una petita cavitat.
Allà on el cartílag és desvitalitzat, sorgeixen els anomenats centres d’ossificació. Les cèl·lules indiferenciades del pericondri esdevenen osteoblasts i envaeixen les cavitats que deixen els condròcits. En aquesta localització, elaboren les làmines i formen els osteons. A diferència del que s’esdevé amb les cèl·lules cartilaginoses, els osteoblasts se situen sempre a prop dels vasos sanguinis, de manera que poden sobreviure malgrat el dipòsit de minerals a l’interior de la substància osteoide.
Els primers nuclis d’ossificació es presenten ja durant l’etapa de vida intrauterina. A mesura que en una part de l’estructura el cartílag es continua desenvolupant, en d’altres és reemplaçat pel teixit ossi. Així, al llarg dels anys, els ossos es van modelant. Aquest procés continua durant tota la infància, alhora que es generen més centres d’ossificació en d’altres sectors de l’os que els primers nuclis d’ossificació no inclouen.
Fins que no s’han ossificat del tot, els ossos continuen creixent, tant en amplària com en longitud, segons la forma definitiva que hagin d’adoptar. El creixement d’amplària s’esdevé des de la superfície, on hi ha la capa externa de teixit conjuntiu, que aleshores s’anomena periosti. El creixement en longitud es produeix a partir d’una zona cartilaginosa anomenada cartílag de creixement. Als ossos que han d’ésser llargs, el cartílag de creixement se situa entre el tub central que forma el cos de l’os i els seus extrems. A mesura que va creixent cartílag cap a un dels extrems, es va ossificant a la part que correspon al cos de l’os. La longitud màxima de l’os queda determinada en el moment en què el teixit ossi envaeix també els cartílags de creixement. Durant la infantesa i la pubertat, l’ossificació dels ossos és contínua fins que atenyen la grandària definitiva. En la totalitat dels ossos, el procés de modelatge i creixement conclou cap a vint-i-cinc anys.
Tipus d’os
Quan el modelatge ossi ja és complet, l’os presenta diverses parts, formades per teixit ossi de densitat diferent. D’altra banda, cada os té unes característiques determinades que s’adapten a la funció que ha de dur a terme. En conjunt, però, se’n poden diferenciar diversos tipus, segons la forma i la grandària.
Els ossos llargs són cilíndrics i allargats. D’aquest tipus són els que hi ha a les extremitats, com el fèmur, la tíbia, l’húmer o el peroné. També són ossos llargs, encara que petits, els que hi ha als dits de les mans i els peus. En tots aquests ossos, hom pot diferenciar un cos central allargat, anomenat diàfisi, i dos extrems, denominats epífísis, que formen part de les articulacions. La zona d’unió entre el cos i els extrems rep el nom de metàfisi.
Aquests ossos es componen d’una capa externa de teixit ossi compacte d’alguns mil·límetres de gruix, anomenada escorça. Aquesta capa és la que dóna solidesa als ossos. A la zona de la diàfisi, l’escorça es troba coberta externament per una capa de teixit conjuntiu i ossi, el periosti. Internament, l’escorça és coberta per una capa prima de teixit ossi anomenada endosti. L’interior de l’os que queda limitat per l’endosti rep el nom de cavitat medul·lar. A la zona de la diàfisi, la cavitat medul·lar no conté teixit ossi. En canvi, a la zona de l’epífisi hi ha un teixit ossi menys compacte, el teixit esponjós, conformat per trabècules que deixen espais lliures entre si i li donen un aspecte porós. Les trabècules òssies del teixit esponjós tenen una ordenació particular en cada os, tot formant unes línies que aporten més solidesa a les àrees que han de suportar pressions més elevades.
Els ossos plans són prims. Poden tenir una forma plana i ampla, o bé ésser incurvats en algun extrem. Entre aquest darrer grup, hi ha els ossos que formen la volta del crani, l’estèrnum, l’omòplat, els ilíacs i les costelles. Els ossos plans són formats per dues capes de teixit ossi compacte i plens de teixit ossi esponjós.
Els ossos curts són petits i tenen una forma més o menys cúbica o cilíndrica. Ho són els del carp, el tars i les vèrtebres. Es componen d’una capa prima de teixit ossi compacte que limita un espai ple de teixit ossi esponjós.
L’interior dels ossos acull la medul·la òssia, l’òrgan que elabora les cèl·lules de la sang. La medul·la òssia es compon de la medul·la roja, a l’interior de la qual hi ha les cèl·lules sanguínies que es van formant, i la medul·la groga, composta bàsicament de teixit gras. La medul·la òssia omple la cavitat medul·lar dels ossos i se situa entre les trabècules del teixit ossi esponjós. Durant la infantesa, gairebé tots els ossos contenen medul·la roja. Amb el pas dels anys, és substituïda progressivament pel teixit gras que forma la medul·la groga. La medul·la roja es manté en els adults només en alguns ossos, com ara els dels malucs, les vèrtebres, el fèmur, l’húmer, les costelles o l’estèrnum.
La superfície del ossos
Independentment del fet que siguin plans, curts o llargs, la superfície i la forma dels ossos no són regulars, sinó que presenten una gran varietat de característiques que s’adapten a llurs funcions específiques. Així, en la superfície dels ossos hi poden haver protuberàncies o tuberositats en les quals s’insereixen tendons musculars, solcs o depressions per on transcorren vasos sanguinis o lligaments, i concavitats o convexitats que serveixen per a articular-se amb d’altres ossos.
Les diverses parts o conformacions de la superfície òssia generalment reben noms específics. Les vèrtebres, per exemple, tenen un cos més o menys cúbic, des d’on es projecten unes prolongacions laterals, les apòfisis transverses, i una prolongació posterior, anomenada apòfisi espinosa. També és el cas del cúbit, un dels dos ossos llargs de l’avantbraç, que presenta una protuberància a nivell de la part posterior del colze, l’olècran. Aquesta protuberància constitueix una plataforma adequada per a la inserció del múscul tríceps braquial, la contracció del qual origina l’extensió de l’avantbraç.
En general, la forma i la superfície dels ossos és més irregular cap als extrems, on se solen inserir els músculs i on es produeix l’articulació amb d’altres ossos. Així, als extrems ossis hi ha sovint protuberàncies, sobreelevacions, parts més estretes o colls, o tuberositats.
Irrigació sanguínia dels ossos
La irrigació sanguínia de l’os és molt abundant, ja que el teixit ossi requereix constantment substàncies nutritives i minerals que formen part de la circulació sanguínia. Com ja s’ha dit anteriorment, les cèl·lules òssies s’han de localitzar molt a la vora dels vasos sanguinis per tal de sobreviure. Així, és indispensable que l’os presenti nombroses ramificacions circulatòries.
La superfície de l’os és irrigada per les artèries periòstiques, que transcorren pel periosti i nodreixen la porció més externa de l’escorça. Si, a causa d’un accident o un procés patològic, el periosti se separa de l’escorça, la capa d’os subjacent mor.
El teixit ossi de l’interior de l’os és irrigat per les artèries nutrícies. Alguns ossos, com ara el fèmur, tenen diverses artèries d’aquest tipus. D’altres, com és el cas de la tíbia, només en tenen una. Dins l’os, les artèries es divideixen en nombrosos vasos prims que passen per l’interior dels conductes de Havers, de manera que s’irriguen totes les unitats funcionals del teixit ossi.
Les venes per les quals circula la sang que recull les substàncies de rebuig segueixen un recorregut semblant al de les artèries.
Remodelatge ossi
El teixit ossi és sotmès, des de l’inici de la seva formació, a un procés de recanvi continuat i ordenat que li permet d’adaptar-se al creixement i les necessitats funcionals. Com els altres teixits vius, la vida del teixit ossi no és il·limitada. Així, contínuament hi ha osteòcits envellits que moren i, per tant, zones de teixit desvitalitzades que han d’ésser reemplaçades per d’altres de noves. Aquest procés, anomenat remodelatge ossi, consta d’una etapa de destrucció o resorció òssia, i una altra de neoformació òssia. A diferència del procés de creixement o modelatge, que abraça des de la vida intrauterina fins a la pubertat, el remodelatge ossi es manté al llarg de tota la vida. El procés de remodelatge s’esdevé de manera constant en diversos focus dispersos en l’os i és dut a terme en un ordre seqüencial per part de les diverses cèl·lules òssies. En primer lloc, els osteoclasts destrueixen una petita porció d’os desvitalitzat, corresponent a una unitat funcional bàsica o osteó, i deixa una petita cavitat. Posteriorment, els osteoblasts envaeixen la zona i sintetitzen la substància osteoide que omple la cavitat. Quan ja es troben envoltats per aquesta substància i els osteoblasts no se’n poden moure, se n’interromp l’activitat i esdevenen osteòcits. Finalment, té lloc la mineralització del teixit ossi acabat de formar, i en la substància osteoide es dipositen els compostos de calci i fòsfor.
En l’adult jove, les fases de resorció duren uns trenta dies, mentre que les de neoformació requereixen uns noranta dies. Amb els anys, la durada d’aquest cicle s’allarga i predomina la destrucció sobre la neoformació. Per tant, en les persones d’edat el teixit ossi va disminuint progressivament de densitat.