O crescimento dos ossos humanos, objeto de inúmeros estudos, tem gerado importantes publicações na literatura médica. Atualmente, possuímos um conhecimento aprofundado sobre os vários estágios e transformações que ocorrem no crescimento longitudinal. Todavia, o estudo do crescimento circunferencial ou em espessura da região epifisária dos ossos longos apresenta algumas controvérsias.
O crescimento circunferencial ocorre em uma região cartilaginosa, localizada nas extremidades dos ossos longos, denominada condroepífise(1). Essa região inclui a cartilagem articular, a placa epifisária de crescimento, o pericôndrio, a fen-da de Ranvier e o anel pericondral de Lacroix.
O crescimento, a diferenciação e o padrão de multiplicação das células que compõem as diversas estruturas celulares da condroepífise ocorrem de forma diversa. A cartilagem articular tem seu desenvolvimento orientado por uma organização celular explicada por Fell(2). Segundo o pesquisador, a placa epifisária é representada no início de sua evolução por três zonas distintas de células que evoluem de forma harmônica, propiciando o crescimento linear das estruturas cartilaginosas e sua substituição por células ósseas, resultando no crescimento longitudinal do esqueleto. O pericôndrio, a fenda de Ranvier e o anel de Lacroix, ao contrário dos demais componentes da condroepífise, parecem apresentar desenvolvimento e evolução interdependentes(1,3,4).
Historicamente, as primeiras anotações sobre os mecanismos do crescimento do tecido ósseo foram feitas por Henry Duhamel(5) e John Hunter(6), no século XVI. Mas foi Ranvier(7)
o primeiro a descrever, em 1873, uma estrutura na periferia da placa de crescimento dos ossos, em forma de fenda, que estaria ligada ao crescimento circunferencial ou em espessura, a qual denominou encoche d'ossification. A zona celular que envolve externamente toda a placa epifisária de crescimento dos ossos foi por ele chamada de rainure circulaire.
As células e fibras da zona celular descrita por Ranvier estavam em íntima associação com uma delgada estrutura óssea laminar (écorce osseuse périchondrale), que envolvia a porção inferior da placa epifisária de crescimento. Assim, o pesquisador francês concluiu que as células da fenda seriam também responsáveis pela formação da estrutura pericondral.
Keith(8), entre outros, secundaram as conclusões de Ranvier de que a placa epifisária estava intimamente ligada ao crescimento circunferencial dos ossos.
A tese contrária à de Ranvier, no sentido de crescimento por aposição de células provenientes exclusivamente do pericôndrio, foi apresentada inicialmente por Lacroix(9), em 1951, corroborada posteriormente pelos estudos de Pratt(10).
Os resultados da detalhada pesquisa realizada por Lacroix demonstraram que o colar pericondral evoluía em sua extremidade para a formação de uma estrutura ossificada, semelhante a um anel, a qual denominou de anel pericondral da fenda de ossificação de Ranvier, tornando-se posteriormente conhecida como anel pericondral de Lacroix.
Solomon(11), observando em células marcadas a evolução das estruturas periféricas à placa epifisária, chegou à conclusão de que o mecanismo de aposição celular, a partir do pericôndrio, era o responsável pelo crescimento em espessura da extremidade distal dos ossos.
Os estudos de Langenskiold et al.(12,13), Hert(3) e Shapiro et (14) confirmam a existência e a importância de um agrupamento celular originariamente descrito por Ranvier na participação do crescimento em espessura dos ossos longos.
Contudo, é importante salientar que as investigações sobre a origem e evolução da zona de Ranvier e do anel pericondral de Lacroix, realizadas em ossos humanos e/ou de animais, não foram feitas de forma seqüencial em relação à formação do esqueleto humano.
Este estudo apresenta os resultados de uma investigação sobre a histologia seqüencial da fenda de Ranvier e suas relações com o pericôndrio e com a placa epifisária de crescimento, em rudimentos ósseos de fetos humanos, ordenados de acordo com a idade.
MATERIAL E MÉTODOS
Foi estudada unilateralmente a extremidade distal do fêmur de 40 fetos ordenados de acordo com seu tamanho e, portanto, com suas idades, de origem brasileira, selecionados no Departamento de Anatomia Patológica da Universidade de Brasília.
Apenas os fetos em bom grau de conservação foram selecionados para a investigação, por estar convenientemente preservados em solução de formol a 5% e não apresentar qualquer alteração morfológica externa.
A investigação não levou em conta a etnia do material utilizado, tendo em vista as dificuldades de certificação quanto à ascendência dos fetos. Também não foram levados em consideração dados relativos à interrupção da gestação e às causas que levaram ao abortamento.
Os fetos estavam distribuídos entre a 8ª e a 24ª semana de pós-concepção, sendo 19 do sexo feminino e 21 do masculino.
A identificação do material foi feita de acordo com o seguinte critério: mediu-se o comprimento vértex-cóccix (a distância que vai do vértex à ponta do cóccix, com o feto em decúbito lateral, os membros inferiores fletidos e a coluna vertebral retificada), com fita métrica, em milímetros(15); os fetos utilizados para o presente trabalho tinham comprimento entre 20mm e 230mm.
Após a identificação de cada feto, a extremidade inferior do fêmur foi secionada com serra cirúrgica manual, a um nível situado a 1,5cm acima da localização da interlinha articular do joelho. A medida foi tomada com paquímetro de precisão.
A preparação macroscópica dos ossos foi realizada através de dissecção, com auxílio de lupa de aumento (4x), removendo-se todas as estruturas musculares, tendinosas e capsulares do osso em estudo.
Na preparação histológica, os segmentos ósseos foram descalcificados em solução de ácido fórmico a 5%, por período de no mínimo 48 horas, após o que foram lavados em água destilada, desidratados em uma série de álcoois (cinco minutos) e clarificados em duas imersões de xilol, sendo finalmente embebidos em parafina a 60ºC.
Os blocos de parafina contendo cortes sagitais da extremidade inferior do fêmur foram cortados em micrótomo manual, na espessura de 8 micra, e corados pela hematoxilina-eosina.
RESULTADOS
O estudo permitiu observar que existem alterações citológicas evidentes que podem ser correlacionadas com as mudanças na morfologia externa dos rudimentos ósseos investigados (quadro 1).
Verificou-se que o início do processo de ossificação endocondral da diáfise femoral ocorreu entre a 8ª e 9ª semana gestacional ou, ainda, quando o feto apresentava distância crâ-nio-cóccix de 22mm (quadro 1).
Nessa fase evolutiva podemos observar o aparecimento de células indiferenciadas nas extremidades do núcleo central de ossificação da diáfise femoral, bem como o aparecimento de um esboço da placa epifisária de crescimento na extremidade do osso em formação, ambos acompanhados de nítido desenvolvimento organizacional das células da região do pericôndrio (fig. 1). É nessa região celular, situada entre o manto pericondral e a placa epifisária em organização, que a primeira estrutura descrita na fenda de Ranvier poderá ser identificada.
A estrutura em questão está representada por uma camada de células internas da estrutura pericondral em formação, constituída por células precursoras dos osteoblastos, as quais, no processo de crescimento, acabam por circundar, em forma de um anel, a placa epifisária. A extremidade distal do anel apresenta-se ossificada, permitindo, assim, a identificação do colar ósseo descrito por Lacroix.
A extremidade proximal da zona de Ranvier está representada por um conjunto de células, em arranjo colunar, com pouca diferenciação e sem orientação determinada. As células da zona de Ranvier não podem ser individualizadas claramente devido a sua grande proximidade com a estrutura da placa epifisária em desenvolvimento e formação do anel de Lacroix.
Durante a evolução fetal, até o comprimento do feto alcançar 60mm ou a 12ª semana de gestação, algumas modificações podem ser observadas nos rudimentos ósseos. A fenda de Ranvier apresenta uma divisão de dois grupos celulares: o primeiro grupo é composto de células densamente aglomeradas em uma camada única, situadas ao longo do anel de Lacroix e opostas à placa epifisária de crescimento; o segundo grupo possui limites pouco precisos e é constituído por células pouco aglomeradas e situadas na extremidade proximal da camada pericondral de Lacroix. A camada externa da condroepífise é, nessa fase, representada por um manto pericondral que envolve toda a estrutura cartilaginosa do osso em desenvolvimento. Nessa fase, a placa epifisária apresenta estreita relação com o pericôndrio, sendo possível distinguir fibras pericondrais que se prolongam para dentro das camadas superficiais das células cartilaginosas em crescimento.
A partir do período compreendido entre a 14ª e a 18ª semana gestacional, ou quando o feto apresenta a distância crâniocóccix entre 80 e 150mm, é possível distinguir claramente, pela primeira vez, a zona de células pouco aglomeradas, composta de tecido cartilaginoso e fibras, situada na extremidade proximal do anel pericondral de Lacroix, na região oposta à placa de crescimento (fig. 2).
Na fase evolutiva do feto, situada entre a 20ª e a 22ª semana, quando a distância crânio-cóccix é de 180mm a 200mm, a fenda de Ranvier está muito bem desenvolvida. A zona descrita como sendo de células compactas está situada na extremidade proximal do colar ósseo, enquanto a zona descrita como de pouca aglomeração alcança sua expansão máxima, situando-se desde a inserção do pericôndrio na epífise até o anel pericondral de Lacroix, no mesmo nível das células da camada germinativa da placa epifisária de crescimento. Os canais cartilaginosos podem ser vistos de forma difusa na região epifisária, em associação com núcleos de ossificação secundários (fig. 3).
Ao alcançar o desenvolvimento de 24 semanas ou cerca de 230mm de comprimento crânio-vértex, a fenda de Ranvier não demonstra sinais de crescimento em relação à placa epifisária ou ao pericôndrio. A extremidade da placa epifisária não apresenta mais limites precisos com a zona de células densamente aglomeradas, as quais se confundem com as células da camada hipertrófica (fig. 4). O pericôndrio, por sua vez, apresenta-se muito bem desenvolvido e com sua extremidade distal totalmente ossificada, representada pelo camada periostal.
DISCUSSÃO
Ranvier, ao afirmar em 1889 que os crescimentos longitudinal e transversal da placa epifisária ocorriam por crescimento intersticial e que as células e fibras da porção periférica da zona epifisária migravam para a fenda por ele descrita, abriu espaço para uma longa discussão entre diversos pesquisadores, entre outros, Langenskiold et al.(12), Lacroix(9) e Shapiro et al.(14), que visava esclarecer se o crescimento transversal da placa epifisária ocorria por aposição ou crescimento intersticial de suas células.
Estudos sobre o desenvolvimento pré-natal realizados por Burkus e Ogden(15) e O'Rahilly e Gardner(16) demonstraram que o maior aumento de crescimento dos fetos ocorre nos primeiros cinco meses de gestação. No presente estudo, ficou evidente que, do ponto de vista celular, a fenda descrita por Ranvier parece diminuir consideravelmente seu potencial de diferenciação e crescimento em torno do quinto mês de gestação.
O desenvolvimento da região distal do fêmur é feito através da ossificação endocondral, que inclui crescimento celular aposicional e intersticial. Tal desenvolvimento está estreitamente relacionado com o aparecimento dos canais de irrigação na epífise cartilaginosa, segundo Delgado-Baesa et al.(1).
O processo de desenvolvimento implica expansão da epífise, que ocorre graças ao movimento celular(17), a gradientes químicos e à ausência de alterações na constituição da matriz orgânica(18). No material estudado, as zonas epifisária e pericondral apresentaram desenvolvimento normal, sem que fos-sem observadas quaisquer alterações celulares descritas na condroepífise por Velloso, em 1990(18).
O estágio de desenvolvimento correspondente a 22mm de distância crânio-cóccix demonstrou, como nos estudos de Burkus e Ogden(15), imaturidade evidente da fenda descrita por Ranvier. A falta de individualização celular observada devese ao fato da estrita ligação da fenda de Ranvier com as células, em especial com aquelas da zona proliferativa. Esses achados estão de acordo com as afirmações de Shapiro et al.(14), que descrevem o aparecimento da zona de células densamente aglomeradas da fenda no mesmo nível das células da camada proliferativa.
A observação nessa fase evolutiva do anel pericondral de Lacroix, conforme descrito pelo próprio autor em seus trabalhos originais(9), mostra que a estrutura do anel está intimamente relacionada com a fenda de Ranvier, porém em estágio de diferenciação mais avançado.
Ao observarmos o arranjo das fibras presentes entre as células que compõem a camada periférica da placa epifisária e a região pericondral, notamos que o arranjo arciforme das fibras foi semelhante à arquitetura colágena descrita por Speer(4), em investigação feita na mesma região do osso em crescimento.
O período compreendido entre a 12ª e 14ª semana de gestação, ou seja, quando o feto atinge comprimento crânio-cóc-cix entre 60mm e 150mm, é o estágio que nos permitiu observar pela primeira vez, com clareza, os principais elementos da fenda ou zona de Ranvier, quais sejam, tanto as camadas de células densamente aglomeradas quanto aquelas pouco aglomeradas. A inclusão da zona pericondral de Lacroix como elemento da fenda está correta, como descreveram Burkus e Ogden(15). Todavia, seu aparecimento na região da condroepífise é anterior ao das camadas celulares, como demonstrado por Velloso(18).
A aparência citológica da camada de células densamente aglomeradas foi descrita por pesquisadores como Shapiro et (14) e Burkus e Ogden(15) como sendo constituída de células com aspecto de pré-osteoblastos. Em nosso estudo não foi possível observar o mesmo padrão citológico. Todavia, a julgar pela incorporação das células da camada densa na parte ossificada do anel de Lacroix, fica patente a linhagem osteogênica daquelas células.
A camada pericondral da condroepífise parece ser uma simples camada protetora para o desenvolvimento das importantes modificações celulares que ocorrem na placa epifisária e na zona de Ranvier. Porém, a importância do manto pericondral foi bem estudada por Macewen(19), que descreveu o importante papel da fase terminal do pericôndrio, ou seja, da importância do periósteo no crescimento dos ossos.
Em nosso estudo seqüencial foi possível observar a constante modificação celular do pericôndrio e a interligação de suas fibras com as da zona de Ranvier e da placa epifisária. Solomon(11), em 1966, e mais recentemente Cheng(20), em 1995, confirmam que o periósteo age como um fator de modulação tanto do crescimento quanto da forma do osso em desenvolvimento.
CONCLUSÕES
O presente estudo confirma as afirmações centenárias feitas por Ranvier de que a zona por ele descrita é parte integrante do processo de crescimento transversal ou em espessura dos ossos. A zona celular descrita pelo pesquisador francês deve ser considerada como uma região originária da placa epifisária na espécie humana, confirmando as pesquisas de Langenskiold et al.(12), quando utilizaram marcadores para estudar a estrutura celular e do colágeno da placa epifisária em animais.
Delgado-Baeza E., Gimenez-Ribotta R., Miralles-Flores C., Nieto-Cha-guaceda A., Santos-Alvarez I.: Growth of the perichondrium and the chondroepiphysis: experimental approach in the rat proximal tibial epiphysis. Acta Anat (Basel) 145: 195-200, 1992.
Fell H.B.: The histogenesis of the cartilage and bone in the long bones of the embryonic fowl. J Morphol Physiol 40: 417-448, 1925.
Hert J.: Growth of epiphyseal plate in circumference. Acta Anat (Basel) 82: 420-436, 1972.
Speer D.P.: Collagenous architecture of the growth plate and perichondral ossification groove. J Bone Joint Surg [Am] 64: 399-407, 1982.
Velloso G.R.: Anotação histórica: fundamentos da fisiologia óssea. Henry Louis Duhamel. Rev Bras Ortop 24: 197-199, 1989.
Hunter J.: The Collected Works. London, Longman, 1837.
Ranvier L.: Quelques faits relatif au development du tissue osseux. C R Acad Sci 77: 1105-1109, 1873.
Keith L.: Studies on the anatomical changes, which accompany certain growth disorders of the human body. J Anat 54: 101-106, 1920.
Lacroix P.: The Organization of Bones, 1st ed. London, J & Churchill, p.p. 30-53, 1951.
Pratt C.W.M.: The significance of perichondral zone in a developing long bone of the rat. J Anat 93: 110-121, 1959.
Solomon L.: Diametric growth of the epiphyseal plate. J Bone Joint Surg [Br] 48: 170-177, 1966.
Langenskiold A., Elima K., Vuorio A.: Specific collagen mRNAs elucidate the histogenetic relationship between the growth plate, the tissue in the ossification groove of Ranvier, and the cambium layer of the adjacent periosteum. Clin Orthop 297: 51-54, 1993.
Langenskiold A., Videman T., Nevalainen T.: Vital staining indicating cell migration towards the periphery in the cell growth plate. Acta Orthop Scand 64: 683-687, 1993.
Shapiro F., Marijke E., Holtrop M.D., Glimcher M.J.: Organization and cellular biology of the perichondrial ossification groove of Ranvier. J Bone Joint Surg [Am] 59: 703-723, 1977.
Burkus J.K., Ogden J.: Development of the distal femoral epiphysis: a microscopic morphological investigation of the zone of Ranvier. J Pediatr Orthop 4: 610-668, 1984.
O'Rahilly R., Gardner E.: The timing and sequence of events in the development of the limbs in the human embryos. Anat Embryol 148: 1-23, 1975.
Woolpert L.: Cellular basis of the skeletal growth during development. Br Med Bull 373: 215-219, 1981.
Velloso G.R.: The cellular control of morphogenesis in skeletal development [Thesis]. London, University of London/Institute of Orthopaedics, p.p. 25-30, 1990.
Macewen W.: The growth of bone. Clin Orthop 174: 5-14, 1983.
Cheng X., Wang Y., Qu H., Jiang Y.: Ossification process and perichondral ossification groove of Ranvier: a morphological study in developing human calcaneus and talus. Foot Ankle Int 16: 7-10, 1995.
