Publicado em: 31/05/2019 às 09h41

Tipos de ossificação

Luis Antonio Violin Pereira e equipe esclarecem algumas das problematizações mais comuns sobre o tema.

  • Imprimir
  • Indique a um amigo

Ossificação é a formação óssea, sendo classificada em dois tipos: intramembranosa e endocondral. Frequentemente, os ossos são classificados em intramembranosos e endocondrais, de acordo com a histogênese. Mas, na verdade, a maioria dos ossos é formada por ambos os tipos de ossificação. Nessa coluna, vamos entender algumas problematizações:
 

1. Por que há dois tipos de ossificação?

2. O tipo de ossificação influenciará na biologia do tecido ósseo no indivíduo adulto?

3. Uma área óssea formada pela ossificação intramembranosa, em uma situação de fratura, irá consolidar obrigatoriamente pela ossificação intramembranosa?

4. Qual o tipo de formação óssea que ocorre ao redor de um implante dental de titânio?

5. Um enxerto ósseo removido de uma área doadora formada pela ossificação intramembranosa terá sucesso ao ser transplantado para uma área formada pela ossificação endocondral?


Ossificação intramembranosa ou direta

Durante o desenvolvimento, a ossificação intramembranosa ocorre em áreas com células mesenquimais (indiferenciadas) e com alta vascularização local (alta concentração de oxigênio). A elevada concentração de oxigênio é um dos principais fatores determinantes para que as células indiferenciadas se diferenciem em células osteoprogenitoras que, por sua vez, diferenciam-se em osteoblastos que secretam a matriz óssea ao seu redor. O acúmulo de matriz óssea e posterior calcificação ao redor do osteoblasto resultam na diferenciação dessa célula em osteócito, o qual produzirá componentes necessários apenas à manutenção da matriz óssea. As superfícies do tecido ósseo não calcificam, resultando na formação do periósteo e endósteo.


Ossificação endocondral ou indireta

Durante o desenvolvimento, a ossificação endocondral ocorre também em áreas com células mesenquimais (indiferenciadas), mas com reduzida vascularização local (baixa concentração de oxigênio). A baixa concentração de oxigênio é um dos principais fatores determinantes para que as células indiferenciadas se diferenciem em condroblastos que, por sua vez, secretam a matriz cartilaginosa ao seu redor, formando moldes cartilaginosos. Em humanos, a matriz cartilaginosa é avascular e, portanto, suas células são adaptadas à baixa concentração de oxigênio. O acúmulo da matriz cartilaginosa ao redor do condroblasto resulta na diferenciação dessa célula em condrócito, o qual produzirá componentes necessários apenas à manutenção da matriz cartilaginosa. A superfície externa da cartilagem forma o pericôndrio.

Possivelmente por ação hormonal e outros fatores, células indiferenciadas do pericôndrio se diferenciam agora em osteoblastos, começam a produzir matriz óssea e permitem a invasão de vasos sanguíneos no local. Nesse momento, o pericôndrio começa a assumir características de periósteo. Em resposta à invasão vascular e metabólica, internamente, no molde cartilaginoso os condrócitos tornam-se hipertróficos pelo mecanismo natural de crescimento endocondral. Os condrócitos hipertróficos secretam VEGF (vascular endothelial growth factor), que estimula a migração vascular em sua própria direção. Somados a outros fatores trazidos com a vascularização, os condrócitos hipertrófi cos sofrem apoptose, uma vez que não são adaptados às altas concentrações de oxigênio. A área ocupada por condrócitos apoptóticos é invadida por capilares sanguíneos e células indiferenciadas que, em alta concentração de oxigênio, diferenciam-se em osteoblastos e iniciam a formação do tecido ósseo, lembrando nesse momento o cenário da ossificação intramembranosa. A cartilagem não ossifica para se “transformar” em tecido ósseo, ela degenera e é substituída pelo tecido ósseo.


Misturando os dois tipos de ossificação

De modo geral, os ossos longos crescem em altura por ossificação endocondral e em espessura por ossificação intramembranosa. Possivelmente, a ação de forças compressivas e restrição vascular nas extremidades longitudinais dos ossos determina o mecanismo endocondral de ossificação nas placas epifisárias de crescimento.

Semelhante ao desenvolvimento, a formação óssea na fratura é determinada, entre outros fatores, por: 1) presença de células indiferenciadas; 2) concentração local de oxigênio (componentes biológicos); e 3) grau de estabilização da fratura (componente mecânico).


Consolidação primária ou direta da fratura óssea: ocorre quando a deformação percentual do foco da fratura – sob estimulação mecânica – é inferior a 2% do espaço entre os fragmentos ósseos. A consolidação primária ocorre quando há fixação rígida com perfeita estabilidade mecânica (estabilidade absoluta) e contato íntimo entre os segmentos ósseos da fratura. Os osteoclastos oriundos dos segmentos reabsorvem o osso necrosado próximo ao foco da fratura, liberam fatores de crescimento e permitem a formação óssea diretamente. A alta estabilidade mecânica do foco da fratura é indutora da neovascularização, a qual propiciará uma alta concentração de oxigênio local que estimulará a diferenciação das células indiferenciadas em osteoblastos e, consequentemente, a secreção da matriz óssea.


Consolidação secundária ou indireta da fratura óssea: ocorre quando a deformação percentual do foco da fratura – sob estimulação mecânica – está entre 2% e 10% do espaço entre os fragmentos ósseos. A angiogênese, oriunda do periósteo e da medula óssea, é reduzida em uma fratura com movimentação interfragmentária (estabilidade relativa). Sob baixa concentração local de oxigênio, as células indiferenciadas se diferenciam em condroblastos e depositam cartilagem no foco da fratura. Esse fenômeno ocorre porque a cartilagem é um tecido avascular e suporta deformação. Quanto maior for o movimento da fratura, até certo ponto, maior será a quantidade de cartilagem (calo) produzida no foco da fratura, com o objetivo de estabilizar os segmentos ósseos. Se a cartilagem conseguir estabilizar o foco da fratura, em uma segunda etapa vasos sanguíneos invadirão a área cartilaginosa e provocarão apoptose dos condrócitos, propiciando, agora sob alta concentração de oxigênio, que novas células indiferenciadas se diferenciem em osteoblastos. Com o tempo, a cartilagem vai degenerando e o tecido ósseo vai se formando. De modo geral, a consolidação secundária ocorre quando uma fratura óssea é tratada com gesso, fixação externa ou hastes intramedulares. Portanto, na consolidação primária ou direta da fratura, uma placa metálica se comporta como o “calo” da fratura. Se há placa metálica dando estabilidade mecânica, não há necessidade de formação de calo biológico. Esse raciocínio demonstra que para haver formação óssea é necessária estabilidade mecânica, seja por meio de uma placa metálica ou pelo calo biológico.

Fibrose da fratura óssea: é observada quando a deformação percentual do foco da fratura – sob estimulação mecânica – está entre 10% e 20% da dimensão do espaço entre os fragmentos ósseos. Em pior situação, o tecido de granulação irá permanecer na fratura quando a deformação percentual estiver entre 20% e 100% (Figura 1).

Figura 1


 

Osseointegração

A osseointegração de um implante dental de titânio com o tecido ósseo pertence à categoria de consolidação óssea primária. A diferença fundamental é que a osseointegração não se trata da união osso-osso, como na fratura, e sim da união entre osso e uma superfície metálica. O tipo de metal em contato com o tecido ósseo determina a resposta biológica. O implante de titânio, quando inserido no tecido ósseo, poderá desencadear apenas dois fenômenos: osseointegração ou fibrose, sendo favorável ao primeiro quando são observadas as mesmas condições relatadas para a consolidação óssea primária de uma fratura óssea.

 

CONCLUSÃO

1. Durante o desenvolvimento, há dois tipos de ossificação, possivelmente para atender áreas com diferentes graus de compressão e de oxigenação, e que necessitam de formação óssea. Independentemente do tipo de ossificação, a matriz óssea possui a mesma composição química, e o tecido ósseo possui os mesmos componentes, tais como: periósteo, endósteo, canais de Havers, lamelas etc. E nem mesmo existe relação entre o tipo de ossificação e a estrutura final do tecido ósseo (cortical e medular). Depois de formado, é impossível identificar o tipo de ossificação que ocorreu naquela topologia. Na ossificação endocondral, a cartilagem não ossifica, ela sofre degeneração e é substituída por tecido ósseo.

2. Em uma fratura óssea, não há garantia de que a consolidação se dará pelo mesmo tipo da ossificação original. O tipo de ossificação dependerá da estabilidade mecânica presente no foco da fratura, em conjunto com outros fatores sistêmicos e locais.

3. Na osseointegração ao redor de implantes dentais de titânio, observa-se a formação óssea direta ou fibrose.

4. A incorporação do enxerto ósseo não depende da combinação do tipo de ossificação original entre a área receptora e a área doadora do enxerto ósseo, uma vez que a matriz óssea possui as mesmas características químicas depois de formada.

 

SUGESTÕES DE LEITURA
1. Claes L, Recknagel S, Ignatius A. Fracture healing under healthy and infl amatory conditions. Nat Rev Rheumatol 2012;8(3):133-43.
2. Ham AW, Cormack DH. Tecido ósseo e células ósseas. In: Ham AW, Cormack DH. Histologia (8a ed.). Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1983. p.355-433.
3. Maes C, Carmeliet G, Schipani E. Hypoxia-driven pathways in bone development, regeneration and disease. Nat Rev Rheumatol 2012;8(6):358-66.
4. Marsell R, Einhorn TA. The biology of fracture healing. Injury 2011;42(6):551-5.
5. McKibbin B. The biology of fracture healing in long bones. J Bone Jt Surg 1978;60(2):150-62.
6. Pereira LAVD, Costa CFP. Existe realmente uma interface titânio/osso? ImplantNewsPerio 2018;3(4):635-7.
7. Pereira LAVD, Elias CN, Costa CFP. Como a superfície do implante de titânio interage com o tecido ósseo? ImplantNewsPerio 2018;3(5):831-3.
8. Schenk RK, Buser D. Osseointegration: a reality. Periodontol 2000 1998;17:22-35.
​9. Schenk RK, Hunziker EB. Histologic and ultrastructural features of fracture healing. In: Brighton CT, Friedlaender GE, Lane JM, eds. Bone formation and repair. Rosemont: American Academy of Orthopaedic Surgeons, 1994. p.117-46.

 

 

Luis Antonio Violin Pereira

Professor titular do Depto. de Bioquímica e Biologia Tecidual (DBBT) da Universidade Estadual de Campinas – Instituto de Biologia (Unicamp-IB).

 

 

 

 

 

 

Colaboração:

Carolina Frandsen Pereira da Costa

Ilustradora; Doutoranda no programa de pós-graduação em Biologia Celular e Estrutural do Instituto de Biologia (Unicamp-IB).








 

Sílvio Roberto Consonni

Professor doutor do Depto. de Bioquímica e Biologia Tecidual (DBBT) da Universidade Estadual de Campinas – Instituto de Biologia.

 

 

 

 

 

  • Imprimir
  • Indique a um amigo