Osul este compus dintr-o matrice organica, osteoida impregnata cu saruri minerale (ura 6-4).

Osul este format din:
a substanta fundamentala reprezentata de matricea extracelulara
a celule diferentiate specific: osteoblaste, osteocite si osteoclaste

a) Matricea extracelulara

Matricea extracelulara are doua componenente:

a componenta organica (35%), reprezentata de colagen
a componenta anorganica (65%), reprezentata de sarurile minerale
Componenta predominanta a matricei organice este colagenul. Acesta este un tesut foarte scularizat care primeste aproximativ 10% din debitul cardiac. Osul trebuie privit ca o structura dinamica care este modelata de-a lungul intregii vieti. Modificarile in masa osoasa totala depind de echilibrul relativ intre formarea osoasa (mineralizare sau acretie) si distrugerea osoasa (demineralizare). Ultima conduce la degradarea matricei osoase si la dizolrea mineralelor osoase. Acretia osoasa atrage dupa sine sinteza matricei organice si depunerea ulterioara a mineralelor pe aceasta matrice. Pana in prima parte a celei de a doua decade a vietii, acretia osoasa depaseste rezorbtia si, ca urmare, masa osoasa creste. Urmeaza o perioada in care masa osoasa ramane relativ sila, in jurul rstei de 30 de ani, dupa care rezorbtia depasi acretia iar masa osoasa scadea progresiv. Pierderea osoasa este accelarata la femei, dupa menopauza. Functia structurala a osului este evidenta in reglarea echilibrului calciului si fosforului extracelular si in homeostazia magneziului. Cantitati mari ale acestor minerale sunt stocate in os, alaturi de fluor sau plumb, si medicamente, ca de exemplu, tetraciclina. in plus, matricea osoasa reprezinta locul de actiune al factorilor de crestere sintetizati in celulele osoase. Multi dintre acesti factori reglatori sunt controlati hormonal si sunt implicati in controlul rezorbtiei osoase si acretiei.

b) Celule specifice

Osteoblastele

Osteoidul osos este produs de catre celule numite osteoblaste. Ele provin din celule stern mezenchimale numite celule osteoprogenitoare. Osteoblastele sintetizeaza matricea organica. Ele au receptori pentru hormonii PTH si calcitriol, precum si capacitatea de a sintetiza proteine ale matricei, de exemplu, colagenul si osteocalcinul. De indata ce matricea este sintetizata de catre osteoblaste, ea este calcificata. Osteoblastul creeaza un mediu favorabil mineralizarii. El produce fosfataza alcalina care hidrolizeaza ester-fosfatii si astfel, cresc local nivelele de fosfor. Pe masura ce concentratiile locale de fosfati se maresc, creste si tendinta de precipitare a sarurilor fosfocalcice. Fosfataza alcalina serica si osteocalcinul sunt utilizate ca markeri ai activitatii osteoblastice.
Osul mineral este compus preponderent din hidroxiapatita (Caio[P04]6[OH]2) si alte minerale, in special magneziul. Exista un schimb continuu intre mineralele osoase si cele din spatiul extracelular, existand un echilibru dinamic intre os, calciu si fosfatul extracelular. Desi acest schimb poate avea loc si in absenta PTH, a vitaminei D si a calcitoninei, acesti hormoni influenteaza specific fluxul.
Osteocitele
Osteoblastele care sunt captate in matricea osoasa devin osteocite, care se gasesc situate in lamelele osoase. In interiorul osului exista un sistem de canalicule prin care osteocitele sunt conectate intre ele, inclusiv cu osteoblastii de suprafata si prin care se realizeaza un flux de ioni si substante nutritive. Unele osteocite au organite intracelulare slab dezvoltate, doda unei inactivitati meolice, in timp ce altele au un reticul endoplasmatic bine dezvoltat, and o functie de sinteza acti. Importanta functionala a osteocitelor nu este pe deplin precizata, ele actionand in procesul de translocare a mineralelor spre regiuni situate la distanta.
Osteoclastele
Osteoclastele sunt celule mari, multinucleate, derite din celula stern hemato-poietica si similare monocitelor. Ele sunt localizate in exteriorul stratului ce captuseste osul la suprafata osteoblastelor.
Osteoclastele au in citoplasma atat fosfataza acida ce secreta enzimele proteoli-tice care dizol matricea organica cat si acid lactic sau citric ce mobilizeaza sarurile minerale. Rezorbtia osoasa are loc pe masura ce osteoclastele patrund in captuseala osoasa si se ataseaza de matricea osoasa. Cand aceste celule sunt stimulate, ele produc modificari caracteristice intr-o portiune a membranei celulare care devine incretita. Osul este rezorbit sub aceasta margine, formand suprafete cu aspect crestat, numite lacunele lui Howship. Osteoclastele fago-citeaza matricea datorita unei pompe de protoni si anhidrazei carbonice ce se concentraza in lacunele lui Howship, rezultand un mediu acid. pH-ul scazut creste solubilitatea hidroxiapatitei, promond demineralizarea osoasa. Osteoclastele mature sunt lipsite de receptori pentru PTH si calcitriol, dar prezinta receptori pentru calcitonina. Se crede ca PTH stimuleaza rezorbtia osoasa osteoclastica prin faptul ca actioneaza asupra osteoblastelor, crescand sinteza unor citokine: interluekina-l(IL-l), factorul de necroza tumorala (TNF-oc si TNF-l3) si inter-feron-y, factori actitori ai osteoclastului.

Remodelarea osoasa continua pe parcursul intregii vieti. S-a estimat ca pana la 18% din scheletul adult se poate remodela intr-un an. Suprafetele care genereaza activ substanta osoasa sunt acoperite cu osteoblaste, in timp ce ariile de rezorbtie contin numeroase osteoclaste. Rezorbtia osoasa este strans legata de acretia (mineralizare) osoasa, astfel ca pe masura ce osul este rezorbit, este stimulata formarea osului nou, si deci remodelarea sa. Se considera ca aceste procese sunt legate prin productia locala a factorilor de actire a osteoclastelor.

c) Lichidul osos
Lichidul osos se gaseste in lacune si canalicule. Compozitia sa ionica difera de cea a lichidului extracelular, fiind separat de acesta prin osteoblaste de suprafata. (ura 6-5).

(a) reprezentare schematica a membranei osteocitic-osteoblastice osoase.
Osteocitele ingropate si osteoblastele de suprafata sunt interconectate prin prelungiri citoplasmatice lungi care leaga celulele unele de altele prin canalicule. Aceasta retea celulara interconectata separa osul mineralizat de plasma canaliculului central. Lichidul osos se afla intre membrana si osul mineralizat.
(b) reprezentarea schematica a schimbului lent si rapid de calciu dintre os si plasma:
a rapid: Ca se misca din rezer labila a lichidului osos spre plasma, prin intermediul pompelor de calciu actite de PTH, situate in membrana osteocitic-osteoblastica osoasa.
a lent: Ca se misca din rezer sila a osului mineralizat spre plasma prin intermediul demineralizarii induse de PTH.

Osteoblastele si osteocitele formeaza un sistem de celule interconectate ce se intinde pe toata suprafata osoasa cu exceptia unor mici suprafete invecinate osteoclastelor. Acest sistem extensiv poarta numele de sistem membranar osteo-citic-osteoblastic, ce realizeaza o membrana de separare a osului fata de lichidul extracelular. intre membrana osteocitic-osteoblastica si os se afla o mica cantitate de lichid numita lichid osos. Membrana descrisa pompeaza ionii de calciu din lichidul osos catre lichidul extracelular datorita existentei unei concentrari a ionilor de calciu in lichidul osos, de aproximativ 3 ori fata de lichidul extracelular.
Cand pompa osteocitica e actita in exces, concentratia calciului in lichidul osos scade si sarurile de fosfat de calciu sunt rezorbite din os, efect numit osteoliza. Cand pompa este inacti concentratia calciului in lichidul osos creste si sarurile de fosfat de calciu se redepun pe matrice. PTH-ul stimuleaza puternic pompa de calciu indepartand rapid sarurile de calciu din cristalele amorfe aflate langa membrana osteocitica. Manifestarile descrise mai sus reprezinta schimbul rapid de calciu dintre os si plasma.
Faza lenta a acestui schimb este actita tot de parathormon prin intermediul sistemului osteoclastic care intervine in doua faze:
a actirea imediata a osteoclastelor deja formate

a formarea de noi osteoclaste

d) Principalii factori de crestere din os

Factorii de crestere fibroblast ici (IGF)
Factorii de crestere fibroblastici (IGF) sunt polipeptide mitogenice care se aseamana cu insulina in ceea ce priveste structura si functia. Acesti compusi sunt prezenti in matricea osoasa. Ei stimuleaza cresterea osoasa si a cartilajului si intensifica proliferarea osteoblastelor, depunerea de colagen si mineralizarea osoasa. Desi sinteza lor poate fi reglata de catre hormonul de crestere, exista si alti factori, inclusiv insulina, care le controleaza productia. Multi hormoni, ca si estrogenii si PTH-ul, despre care se stie ca actioneaza asupra osului, cresc, probabil, sinteza de IGF osos. IGF au fost initial numiti factori de sulfatare deoarece cresc incorporarea sulfatului in colagen, in vitro.
Factorii transformatori de crestere (TGF)
Factorii transformatori de crestere (TGF) sunt polipeptide care se gasesc atat in tesuturile normale cat si in cele neoplazice. TGF-a este un factor de crestere relativ mic, care prezinta asemanari cu factorul de crestere epidermala (EGF). TGF-6 sunt compusi mai mari si se aseamana cu factorul de crestere platelet-derit din placute (PDGF). Ambele grupuri de compusi stimuleaza rezorbtia osoasa. Este posibil ca ei sa joace un rol important in legarea proceselor de formare si rezorbtie osoasa.
Citokinele
Citokinele sunt compusi sintetizati in celule mononucleare sau limfocite, desi acestea nu sunt singurele locuri ale sintezei. Citokinele IL-l, TNF-cx, TNF-B, factorul de stimularea al coloniilor si inertferonul-yau efecte recunoscute asupra remodelarii osoase.