7 crecimiento y desarrollo del esqueleto-1

8/17/2019 7 Crecimiento y Desarrollo Del Esqueleto-1

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CRECIMIENTO YDESARROLLOESQUELETICO

Dr. Carlo A. Rivera compean R2

Asesor Dr. Alberto Moreno


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INTRODUCCION

! Las extremidades alcanzan su longitud y proporciones adultas a travésde una serie de eventos biológicos altamente regulados incluyendo laosificación intramembranosa y endocondral.

! Esto inicia a nivel celular y molecular con la formación de los botones deextremidad, continua el desarrollo de los centros primarios y

secundarios de osificación y termina con el cierre de las placas decrecimiento.


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DESARROLLO ESQUELETICOEMBRIONARIO

! DESARROLLO ESPINAL

! Se desarrolla de pares organizados de estructuras mesodérmicas:SOMITAS.

! Esto ocurre en presencia del gen paraxis quien codifica un factor detranscripción de DNA hélice-bucle-hélice.


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! Cada somita se condensa en 3 capas:

! Esclerotomo.- cuerpos y arcos vertebrales. (gen Pax1)

! Miotomo.- mioblastos.

! Dermatomo.- piel.


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! Cada esclerotomo se divide en regiones craneal y caudal. (Mox1)

! La región caudal se une con la región craneal adyacente.

! Modelo precartilaginoso vertebral.

! Los nervios espinales atraviesan el centro del esclerotomo para aparecerentre cada vertebra recién formada e inervar los miotomos de cadasegmento.


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! En la columna cervical el primer esclerotomo contribuye a la formacióndel occipucio.

! La región caudal del octavo esclerotomo contribuye a la formación de la1ª vertebra torácica.

! El primer nervio espinal existe entre C1 y el occipucio y el 8ª entre C7 yT1.


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DESARROLLO DE LAS EXTREMIDADES

! Inicia como una evaginación de la pared lateral del cuerpo y consiste en2 capas: ectodermo y mesodermo.

! Este crecimiento inicial se encuentra bajo el control del Factor deCrecimiento Fibroblastico (FGF)

! El crecimiento longitudinal resulta de la señalización biomecánica entrecélulas ectodérmicas (cresta apical ectodérmica) y mesodérmicas (zonade progreso).


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! La función de la cresta apical ectodérmica es:

! crecimiento de proximal a distal

! Celulas mesodérmicas indiferenciadas

! La zona de progreso:

! Secreta un factor para el mantenimiento de la cresta apical ectodérmica.


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! La formación digital se determina en el eje antero-posterior del botón.

! Las células localizadas en la zona de actividad polarizante en el aspectoposterior dirigen el numero y tipo de dedos formados ( gen erizo Sonic).

!

La formación de elementos esqueléticos en el botón embrionario esanunciada por la condensación de células mesenquimales en formasque servirán como modelo para el desarrollo oseo.

! Sexta semana


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OSIFICACION ENDOCONDRAL EINTRAMEMBRANOSA

! La osificación endocondral involucra la formación de un modelocartilaginoso de hueso el cual se mineralizara.

! La serie de eventos celulares que comprende el proceso de osificaciónendocontral consiste en:

! Proliferiacion de condrocitos

! Hipèrtrofia de condrocitos

!

Mineralizacion de la matriz extracelular

! Apoptosis

! Invasio vascular

! Osificacion

! Remodelacion a hueso laminar.


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! La osificación intramembranosa involucra la formación directa dematriz ósea por osteoblastos sin una plantilla cartilaginosa calcificada.

! Formación de huesos planos

! Aumento del ancho de huesos largos.

! Histologica y biomecanicamente son idistinguibles aquellos medianteosificación intramembranosa y endocondral.


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DESARROLLO DE LOS CENTROS DEOSIFICACION PRIMARIA Y

SECUNDARIA

! Durante la 7ª semana de vida embriológica los condrocitos del centrodel esbozo de cartílago aumentan su volumen intracelular e inician lamineralización de la matriz a su alrededor.

! Al completarse este proceso inicia la apoptosis de los condrocitoshipertróficos.

! Las células mesenquimales en el periostio se diferencian enosteoblastos y elaboran un collar de hueso intramembranoso alrededordel hueso en desarrollo.


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! En la 8ª semana la laguna de condrocitos es invadida por vasossanguíneos seguidos por osteoblastos

! Esponjoso primario

! Los condroclastos remueven el cartílago calcificado y continua ladeposición de matriz osea por lo osteoblastos.

!

Esponjoso secundario


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! Mientras el centro primario de osificación se expande y avanza hacia elfinal del hueso largo se repite los eventos de la osificación endocondral.

! Centro secundario de osificación

! La mayoría de huesos largos poseen 2 centros secundarios deosificación mientras que metacarpianos y metatarsianos solo tienen 1.


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ESTRUCTURA, FUNCION YBIOQUIMICA DE LA PLACA DE

CRECIMIENTO

! Se forma en el borde del centro de osificación primario y se expandehasta donde termina el hueso.

! Conforme crece el centro de osificación secundaria la fisis se vuelve undisco estrecho de cartílago entre la epífisis y metafisis.


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! La placa de crecimiento se divide en zonas.

! De reserva.

! Proliferativa

! Maduracion.

! Hipertrofica

!

Invasion vascular


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! Zona de reserva: la proporción de matriz extracelular con el volumencelular es alta y las células se encuentra en un estado relativamenteinactivo.

! Zona proliferativa: los condrocitos asumen una forma aplanada, secomienzan a dividir y se organizan en columnas.

! La proliferación celular ocurre en una banda estrecha de célulaslocalizadas en esta zona de la placa de crecimiento.

! Estudios en ratas muestran que una capa de células hipertróficas eseliminada de la placa de crecimiento cada 3 horas.


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! Zona de maduración: la síntesis de matriz extracelular permite laseparación de las recién divididas células. (colágeno, proteoglicanos)

! La colágena tipo II es la principal en la placa de crecimiento, aunque latipo IX y XI también son altamente expresadas.

!

La colágena tipo IX media la interacción de la tipo II con otroscomponentes de la matriz extracelular en el cartílago.

! Mutaciones en la colágena II están asociadas a algunas displasiasesqueléticas incluyendo displasia espondiloepifisaria, displasia de Kniesty síndrome de Stickler.


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!

Agrecano: es el principal proteoglicano en la matriz cartilaginosa yprovee la resistencia necesaria al cartílago para soportar fuerzascompresivas.

! Otros proteoglicanos son:

! Decorina

! Biglicano

! La Proteína Oligomerica de Cartílago (COMP) es una proteína nocolagenosa encontrada en la matriz extracelular.

! Mutaciones en la COMP han sido asociadas a:

! Pseudoacondroplasia

! Displasia múltiple epifisiaria


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! Zona hipertrófica: cesa la división celular y los condrocitos terminan sudiferenciación.

! Aumento en la actividad enzimática de la fosfatasa alcalina.

! Aumento en la síntesis de colágena tipo X.

! Mutaciones en el gen COLX causan condrodisplasia metafisaria deSchmid.


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! La mineralización de la matriz extracelular de la zona hipertrófica selleva a cabo principalmente entre las columnas de los condrocitoshipertróficos

! El deposito de mineral consiste en hidroxiapatita pobrementecristalizada.


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! Zona de invasión vascular: invaden capilares de la metafisis atraviesanel ultimo septo transverso del cartílago mineralizado para entrar en lalaguna de condrocitos hipertróficos


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!

La zona de Ranvier es un anillo de fibrocartílago en la periferia de laplaca de crecimiento quien da soporte estructura e incrementa elcrecimiento a lo ancho de la fisis.

! El anillo de LaCroix es una banda de tejido fibroso que se funde con elperiostio y provee soporte mecanico en respuesta a cargas decompresión, tensión, cizallamiento de la fisis.


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HIPERTROFIA CONDROCITARIA

!

Refleja un aumento en el numero de organelos intracelulares,incluyendo mitocondria y retículo endoplásmico.

! El aumento en la altura de condrocitos es responsable del 44 a 59% delcrecimiento longitudinal de los huesos.

!

En huesos con crecimiento mas rápido como el femur los condrocitostiene un mayor aumento de tamaño que aquellos en huesos con menorcrecimiento como el radio.


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APOPTOSIS

!

Es el mecanismo en el que se realiza una muerte celular programada.

! Es un proceso necesario para la homeostasis de órganos incluyendo laplaca de crecimiento.

! Condrocitos hipertróficos bien diferenciados: su rol es la matriz para lacalcificación, la cual actua como molde para la formación primaria delhueso.

! La muerte de condrocitos provee espacio para el ingreso de canalesvasculares y osteoblastos.


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!

Estos eventos morfológicos resultan de la activación de un grupo deenzimas caspasa que metabolizan importantes estructurasintracelulares.

! Las células apoptoticas son reconocidas y tomadas por célulasfagociticas pero no inducen inflamación como las células necróticas.

! Los mecanismos fisiológicos de la muerte celular en la placa decrecimiento no han sido bien definidos.

! La mineralización de la matriz esta relacionada con la liberación deiones fosfato.


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MINERALIZACION DE LA MATRIZEXTRACELULAR

!

La mineralización ocurre en las vesículas de matriz entre las columnasde condrocitos hipertróficos.

! Esta acumulación de calcio es dependiente de una familia de moléculasde canales de calcio

! ANEXINAS

!

Las vesículas de matriz también contienen enzimas que incrementandramáticamente su actividad durante la osificación endocondral

! Fosfatasa alcalina

! Metaloproteinasas (MMP)


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!

Las MMP son responsables del catabolismo da la matriz.

! MMP-2,-9,-13 presentes en la mineralización de la matriz asociada conla disminución de la Colágena Tipo II por la Colagenasa

! Las MMP son criticas para la angiogénesis aunque sus efectos no han

sido bien descritos.


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INVASION VASCULAR

!

El aporte sanguíneo del centro secundario de osificación en desarrolloes dado por arterias epifisiarias.

! Estos vasos dan ramas que contribuyen a la zona de reserva queterminan en la región mas alta de la zona proliferativa.

!

La placa de crecimiento es esencialmente avascular.

! Los canales metafisiarios vasculares se encuentra en compartimentosdelimitados por cartílago calcificado debajo de la ultima fila decondrocitos hipertróficos.


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!

El Factor de Crecimiento Vascular y Endotelial (VEGF) es el factorresponsable y necesario dentro de la placa de crecimiento.

! VEGF es expresado por condrocitos hipertróficos.


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CIERRE FISIARIO

!

El crecimiento longitudinal disminuye conforme los condrocitos de laplaca de crecimiento disminuyen su proliferación.

! La placa de crecimiento es completamente reabsorbida posterior a lapubertad.

! Fusión de la epífisis con la metafisis.

!

Recientemente se ha evidenciado que este proceso esta primariamentebajo el control estrogenico en ambos sexos.


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ESTADOS PATOLOGICOS QUEAFECTAN LA PLACA DE CRECIMIENTO

!

RAQUITISMO

! HIPOFOSFATASIA

! IRRADIACION

! ESCORBUTO

! INTOXICACION POR PLOMO


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RESPUESTA DE LA PLACA DECRECIMIENTO A LA CARGAMECANICA !

LEY DE HEUTER-VOLKMAN

! Un incremento en las fuerzas de compresión a través de la placa decrecimiento alenta el crecimiento longitudinal de la fisis.

! Genu varo

! Genu valgo

!

Un incremento en las fuerza de tensión tiene el efecto opuesto (Ley deDelpech)

! Un incremento de 10º en varo de la rodilla resulta en un aumento defuerzas proporcional a 2-3 veces el peso corporal.


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LESION Y REPARACION DE LA PLACADE CRECIMIENTO

!

La fisis resiste las fuerza de cizallamiento gracias a la fuerza del anillopericondrial de LaCroix y la presencia de ondulaciones.

! Las fracturas de huesos largos en niños involucran la fisis enaproximadamente el 20%.


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CLASIFICACION DE SALTER Y HARRIS

!

Se divide en 5 tipos de acuerdo al mecanismo de lesión y la relación dela línea de fractura con la placa de crecimiento.

! TIPO I

! Son el resultado de fuerzas de cizallamiento o avulsión

! TIPO II

! Cizallamiento o avulsión producen fractura que se extiende a la metafisis

(Thurstand Holland)

! TIPO III

! Involucra la superficie articular adyacente como resultado de fuerzas decizallamiento intraarticulares.


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!

TIPO IV

! La fuerza de cizallamiento es mas vertical y la fractura comprende desde lasuperficie articular hasta la metafisis.

! TIPO V

! Compresión vertical de la epífisis y resulta en un aplastamiento de la placa

de crecimiento.


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FISIOPATOLOGIA DEL ARRESTOEPIFISISARIO

!

En las lesiones tipo I y II la separación ocurre de manera primaria en laregión hipertrófica de la fisis en el plano transverso.

! Aunque la fisis puede alentar su crecimiento temporalmente, a los 25días posteriores a la lesión la fisis aparece histológicamente normal.


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!

En las lesiones tipo III y IV el defecto involucra todas las capas de la fisiscreando un conducto entre la epífisis y la metafisis.

! Existe mediante esta brecha una invasión vasos sanguíneos de ambosextremos ocasionando anastomosis.

!

Los osteoblastos migran por esta brecha y forman puentes oseos através de la fisis.


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FIN


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