Durante lo sviluppo embrionale la maggior parte delle ossa si forma attraverso condensazioni mesenchimali. Nel caso delle ossa del cranio, queste condensazioni si differenziano quindi direttamente nelle cellule ossee nel processo chiamato ossificazione intramembranosa. Tuttavia, il lungo processo osseo è diverso e continua a crescere fino alla pubertà.
Le ossa lunghe crescono su un modello di cartilagine, in un processo chiamato ossificazione endocondrale. Inizialmente, le condensazioni mesenchimali si differenziano in cartilagine, popolate da cellule chiamate condrociti. Il modello quindi si condensa e diventa ipossico nel mezzo. Questo stimola ulteriormente la differenziazione delle cellule e induce la secrezione di alcune molecole che attraggono i vasi sanguigni e, con essi, le cellule che formano il sangue. L’osso viene quindi posato sul modello della cartilagine. La cartilagine rimanente continua ad espandersi e morire, guidando la lunga formazione ossea. Più tardi nello sviluppo, un altro evento di invasione del sangue si verifica alla fine delle ossa e si forma un centro secondario di ossificazione. La cartilagine tra i due centri di ossificazione continua a guidare la lunga formazione ossea fino alla pubertà, quando la sua attività si blocca e gli elementi ossei si fondono insieme.
Lo schema seguente illustra questo processo utilizzando il Blu Alciano (macchia specifica della cartilagine) e il rosso Alizarin (macchia specifica dell’osso) dei campioni di topo in via di sviluppo:
Fatto interessante: il tessuto cartilagineo non è mineralizzato e non appare su una radiografia. Vedi se riesci a individuare la differenza tra la radiografia del ginocchio giovane e quella adulta qui sotto:
La struttura responsabile della lunga crescita ossea è interamente realizzata in cartilagine. si chiama piastra di crescita della cartilagine. La piastra di crescita consiste esclusivamente di un tipo di cellula, chiamata condrocita, tuttavia, lungo l’altezza della piastra di crescita, i condrociti esistono in diversi stadi di differenziazione, come illustrato di seguito.
I condrociti nella zona di riposo formano un pool di celle per il resto della struttura. Mentre escono da questa zona, si appiattiscono e si dividono, guidando così la lunga crescita ossea. Dopo la divisione si allineano nelle colonne lungo l’asse della piastra di crescita. Verso il fondo della struttura, i condrociti si ingrandiscono (ipertrofia), iniziano a secernere un diverso cocktail di molecole, che attirano l’invasione dei vasi sanguigni, e infine muoiono, lasciando dietro di sé un’impalcatura di proteine su cui si deposita il nuovo osso.
Come puoi apprezzare dalla storia sopra, l’ossificazione endocondrale è un processo strettamente regolato e complesso. A causa di varie mutazioni molte cose possono andare male, con conseguente un gruppo di condizioni genetiche collettivamente noto come displasie scheletriche.