Bases celulares y moleculares de la regeneración y la reconstrucción ósea CAPÍTULO 1

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Estudios sobre la genética del hueso

El metabolismo óseo es extremadamente complejo y son muchos los factores que regulan la evolución fisiológica y la patología. En consecuencia, el balance citoesquelético es el resultado de la acción combinada de muchos genes y de su interacción con el ambiente.

El deterioro de la masa ósea que se produce con el avance de la edad tiene una etiología multigénica y multifactorial y es difícil evaluar en un anciano la contribución individual de cada uno de estos componentes.

Por otra parte, números estudios realizados sobre gemelos así como estudios epidemiológicos conduci-dos sobre un muy amplio número de individuos pusieron en evidencia y confirmaron la importancia de la familiaridad (herencia) en la determinación del pico de masa ósea, de su deterioro y susceptibilidad a las fracturas.

Durante los años 1990, después de la disponibilidad de tecnologías nuevas, veloces y simples para el estudio del DNA, se buscó muy cuidadosamente un gen que pudiera ser tomado en cuenta como el principal responsable de la pérdida de masa ósea. Han sido estudiados muchos genes candidatos, selec-cionados entre los codificantes para los agentes involucrados en la regulación metabólica: hormonas y sus receptores, citoquinas y factores de crecimiento, proteínas estructurales o funcionales (Tabla 1.9).

La consecuencia es una gran producción científica que no ha llevado a un avance real de los conoci-mientos. En efecto, han sido localizadas las variantes de secuencia que parecían estar asociadas con la variación de la masa ósea, aunque a menudo se presenta en forma débil y controvertida. En la mayoría de los casos se trató de polimorfismos, es decir, variantes que en la población tienen una frecuencia elevada y que, por lo tanto, muy difícilmente pueden representar una condición de real desventaja o ventaja para el individuo portador del cambio. Además, a menudo estos polimorfismos son encontrados a nivel intrónico y, por lo tanto, su significado es de difícil interpretación.

De cierta importancia se ha demostrado una variante en la zona del enlace Sp1 del promotor del gen codificante para la cadena α 1 del colágeno de tipo I (COLIA1) que resultó estar asociada a un mayor riesgo de fractura, como consecuencia de una estructura del colágeno menos funcional, ya que contiene un exceso de cadenas α 1 (α 1-homotrímeros en lugar de heterotrímeros α1/α1/α2). Es importante notar que las mutaciones en zonas diferentes de este mismo gen están asociadas con la patología osteogénesis imperfecta, la cual se caracteriza por deficiencias esqueléticas que pueden llevar al fallecimiento ya en la época prenatal.

Tabla 1.9. Osteoporosis genes candidatos

Hormonas y receptores Citoquinas y factores de crecimiento

Proteínas regulatorias y estructurales

Receptores de la vitamina D (VDR) IL-1/Il-1ra Matriz ósea

Receptores de los estrógenos (ESR) IL-6 COLIA 1

Receptor de los andrógenos TGF-β Colagenasa

PTHr1/PTH TNFRSF11 Osteocalcina

Receptor de la calcitonina (CTR) SOST Alfa-2-HS-glicoproteína

Calcium Sensing Receptor (CSR) BMP -

LRP5 PPARγ Otras

Aromatasa - Apolipoproteina E

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Aspectos histológicos en la práctica clínica

Los aspectos histológicos en cirugía reconstructiva y regenerativa pre y periimplantar revisten una gran importancia, ya que nos permiten evaluar la eficacia de nuestras terapias regenerativas.

Para el clínico es importante no solo el conocimiento básico del hueso, sino también todos los aspectos citológicos, biológicos y moleculares que forman la base de la formación del hueso. Sin estos cono-cimientos nunca estaríamos en capacidad, no solo de evaluar, como ya hemos recordado, la eficacia y calidad de nuestra cirugía, sino ni siquiera los estudios histomorfométricos e histológicos que nos propone la literatura.

Con este objetivo, hemos creído extremadamente útil y didáctico proponer, al finalizar este fascinante capítulo, imágenes histológicas adicionales del hueso derivadas de la experiencia quirúrgica (Figuras 1.12-1.28).

Figura 1.13. Imagen con luz polarizada de tejido óseo lamelar. Es po-sible apreciar la presencia de numerosas lagunas osteocitarias ocupadas por las respectivas células. Abajo a la derecha está presente un canal haversiano (100x).

Figura 1.14. Osteoclasto adherido a una espícula ósea. Nótese la dimensión celular, los distintos núcleos y el hecho de que está asilada.

Figura 1.15. Micrografía electrónica por escaneo de un osteoclasto en el interior de una laguna de Howship, cuyos márgenes están indicados por las flechas.

Figura 1.12. Imagen con luz polarizada de obtención de injerto de sínfisis mentoniana a los 3 meses.

_______________Agradecemos al Profesor T. Traini (IRCCS San Raffaele, Milán, Italia, por la concesión de algunas de las imágenes histológicas.

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Figura 1.20. Tejido óseo preparado por desgaste. Es posible apreciar las microcavidades socavadas en el tejido (canales vasculares de Havers y de Volkmann, lagunas óseas y canalículos óseos) que lucen negras sobre un fondo claro de la matriz ósea mineralizada.

Figura 1.19. Imagen con luz polarizada de tejido osteoide neoformado depositado sobre una trabécula de hueso lamelar preexistente. El tejido óseo lamelar, en el cual están sumergidos los osteocitos, es destacado por las estrías birrefringentes horizontales paralelas (abajo a la derecha). El proceso de aposición de la matriz osteoide es especialmente evidente sobre el lado derecho de la trabécula, donde una capa de osteoblastos, cuyo núcleo está colocado sobre la vertiente opuesta a la de la aposición de la matriz, manifiesta una intensa actividad sintética (400x).

Figura 1.18. Detalle con mucho mayor aumento al de la Figura 1.17 (400x).

Figura 1.17. Detalle con mayor aumento al de la Figura 1.16 (400x).Figura 1.16. Hueso de fibras entrelazadas o no laminar (woven bone). En el centro del fotograma es evidente una trabécula ósea rodeada por tejido conjuntivo del estroma. La trabécula, delimitada por una capa monocelular de osteoblastos, está constituida por tejido óseo osteoides escasamente mineralizado en el cual están sumergidos los osteoblastos que, progresivamente, se están transformando en osteocitos (250x).

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Figura 1.23. Imagen en el SEM (15.000x). Osteocito (**) en cuyo interior hay una laguna ósea (Lo). Es posible notar prolongaciones cito-plasmáticas. La flecha blanca muestra un canalículo óseo en el interior del cual hay una prolongación citoplasmática (flecha roja).

Figura 1.21. Imagen en el SEM (852x). Osteón secundario con los vasos que sobresalen del canal de Havers (*). Se nota en relieve la línea cemen-tante periférica que delimita los límites del osteón (flechas negras). Hueso humano de cortex alveo-laris mandibular adyacente al tercer molar inferior.

Figura 1.22. Imagen en el SEM (258x). Hueso trabecular humano proveniente del maxilar su-perior. Es posible notar una delicada y compleja arquitectura tridimensional.

Figura 1.24. Imagen en el SEM (1740x). Osteón con canal vascular central (V) y numerosos osteocitos (**) en las lagunas óseas. Hay algu-nas prolongaciones citoplasmáticas de conexión (flechas rojas) con el canal vascular (V). La «red» osteocítico-vascular contribuye, en forma importante, a permitir que el tejido óseo sea plástico y adaptable a las exigencias funcionales.