Meccanismi di calcificazione della cartilagine e dell’osso
La calcificazione si svolge in tre fasi:
- Una prima fase che è sotto il diretto controllo delle cellule, caratterizzata dalla formazione nella matrice di minuti “nuclei minerali” iniziali.
- Una seconda fase di accrescimento dei nuclei fino alla formazione di strutture cristalline orientate.
- Una terza fase di coalescenza delle aree mineralizzate. Quest’ultimo stadio, nell’osso, avviene in intimo rapporto con le fibre collagene.
Durante i processi di calcificazione si rinvengono in vicinanza delle cellule piccolissime formazioni rotondeggianti, i granuli limitati da membrana (o globuli o vescicole calcificanti), con un elevato contenuto glicoproteico ed enzimatico tra cui soprattutto fosfatasi acida ed alcalina, circondati da uno strato di proteoglicani contenenti talora microcristalli aghiformi. Questi globuli appaiono come vescicole circoscritte da una membrana unitaria; sono probabilmente secrete dai condrociti e dagli osteoblasti e corrispondono forse alle vescicole PAS-positive visibili nel citoplasma. Probabilmente queste vescicole contenenti polisaccaridi e secrete dalle cellule presentano siti di combinazione col calcio e costituiscono la sede iniziale di mineralizzazione della matrice cartilaginea e ossea. Esse rappresenterebbero, cioè, possibili centri di formazione dei primi aggregati cristallini inorganici. Probabilmente, le cellule intervengono nei processi di calcificazione anche fornendo gli ioni minerali assunti dai liquidi interstiziali; infatti, è stata dimostrata la presenza nei condrociti e negli osteoblasti di elevate quantità di calcio intracellulare, che è in parte legato a mitocondri. I condroblasti e gli osteoblasti non rappresentano la sede iniziale di calcificazione ma svolgono una funzione essenziale di “pompa” trasferendo gli ioni minerali dai fluidi interstiziali alle sedi di calcificazione.
La deposizione dei sali minerali, iniziata a livello delle vescicole calcificanti e da esse indotta, si propaga successivamente alla matrice circostante, iniziando la seconda fase del processo di calcificazione. Questa fase è caratterizzata dall’accrescimento dei nuclei iniziali fino alla formazione delle tipiche strutture cristalline di idrossiapatite. La crescita di cristalli si associa costantemente alla presenza di strutture filamentose denominate “filamenti assili” o “crystal ghosts”, di natura probabilmente proteoglicanica o glicoproteica, che funzionerebbero come un substrato organico sul quale si modella la deposizione dei sali di calcio.
La terza fase del processo di calcificazione consiste nella coalescenza delle aree mineralizzate. Nel tessuto osseo, l’estensione della calcificazione avviene in intimo rapporto con le fibrille collagene aventi un periodo di 68-70 nm. I cristalli di idrossiapatite compaiono dapprima alla superficie delle fibrille e successivamente nel loro interno; essi si allineano ordinatamente in rapporto alla striatura periodica della fibrilla ed in seguito si dispongono lungo tutta la sua estensione. Questo fenomeno non si osserva mai nella cartilagine epifisaria che contiene fibrille più sottili e prive del tipico periodo di 64-70 nm.
