trabajo biologia osea

[BIOLOGIA DEL TEJIDO OSTEOARTICULAR]

Catedra de Traumatologia y Ortopedia


BIOLOGIA DEL TEJIDO OSTEOARTICULAR

Yhessica Aquino MamaniASESOR: Dr. Carlos Molina Delgado Especialista en traumatologa y ortopedia

Katherine Linda Arapa Apaza

Catedra de Traumatologia y Ortopedia FACULTAD DE MEDICINA HUMANA 1



TABLA DE CONTENIDOINTRODUCCION..................................................................................................................... 3 I. FUNCIONES DEL HUESO Y DEL SISTEMA ESQUELTICO............................... 4

II. ESTRUCTURA SEA .................................................................................................... 5 III.3.1.

HISTOLOGA DEL TEJIDO SEO .......................................................................... 6CLULAS ................................................................................................................................................ 7

Osteocitos: ..................................................................................................................................................... 8 Osteoclastos: ................................................................................................................................................. 9 3.2. MATRIZ ORGNICA ............................................................................................................................. 9

b.- Protenas no colgenas: .......................................................................................................................... 0 3.3. MATRIZ INORGNICA ......................................................................................................................... 1

Tejido seo compacto ...................................................................................................................................... 1 Tejido seo esponjoso ..................................................................................................................................... 2 Cartlago ............................................................................................................................................................... 2

IV. V.5.1. 5.2.

VASOS SANGUINEOS Y NERVIOS DEL HUESO ............................................... 2 FORMACIN DE LOS HUESOS .............................................................................. 3Osificacin Intramembranosa: .......................................................................................................... 4 Osificacin Endocondral: ................................................................................................................. 63

VI.

REMODELAMIENTO SEO ..................................................................................... 7

CONTROL DEL REMODELAMIENTO SEO .......................................................................................... 16

BIBLIOGRAFIA..................................................................................................................... 20

FACULTAD DE MEDICINA HUMANA

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INTRODUCCION

Desde un punto de vista histolgico, el hueso es un tejido conjuntivo mineralizado muy vascularizado e inervado, que est estructurado en laminillas de matriz osteoide calcificada. La disposicin de estas laminillas es la que determina que el hueso sea cortical o esponjoso. Ambos estn constituidos por osteonas. El hueso cortical o compacto se estructura en conductos de Havers recubiertos de laminillas en disposicin concntrica donde se sitan los osteocitos. El hueso esponjoso o trabecular lo constituyen laminillas seas en forma de red que delimitan cavidades areolares en cuyo interior se encuentra mdula sea 1 Tanto el hueso cortical como el esponjoso contienen clulas especializadas, matriz orgnica y fase mineral. El tejido seo es una forma especializada de tejido de sostn en el que los componentes extracelulares estn mineralizados, confirindole la propiedad de marcada rigidez y fuerza a la vez que conserva algn grado de elasticidad. El hueso tambin sirve como reservorio de calcio y otros iones inorgnicos y participa activamente en el mantenimiento de la homeostasis del calcio en el cuerpo. La estructura de los huesos provee de la mxima resistencia para la tensin mecnica mientras mantiene la mnima masa sea. El esqueleto humano adulto es constantemente por un proceso conocido como remodelado. El remodelado desempea un papel vital en la homeostasis del calcio y adems preserva la solidez de los huesos al sustituir el hueso viejo por nuevo hueso mecnicamente slido.

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Wheater PR, Burkitt HG, Daniels VG. Functional Histology. New York: Churchill Livingstone ed.; 1987. p. 142-60.


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I.

FUNCIONES DEL HUESO Y DEL SISTEMA ESQUELTICO

El tejido seo constituye aproximadamente el 18% del peso corporal, y desempea seis funciones bsicas: 1. Sostn: El esqueleto es la estructura del organismo que da sostn a los tejidos blandos y provee los puntos de insercin para los tendones de la mayora de los msculos esquelticos. 2. Proteccin: El esqueleto protege de lesiones a los rganos internos ms importantes. Por ejemplo, los huesos del crneo protegen al cerebro, las vrtebras a la mdula espinal y la caja torcica al corazn y los pulmones. 3. Asistencia en el Movimiento: La mayora de los msculos esquelticos se fija en huesos; cuando se contraen, traccionan de stos para producir el movimiento. 4. Homeostasis Mineral: El tejido seo almacena diversos minerales. Especialmente calcio y fsforo, lo cual contribuye a la solidez del hueso. Los huesos liberan hacia la sangre los minerales necesarios para mantener su equilibrio (homeostasis) y distribuirlos a otras partes del organismo. 5. Produccin de clulas sanguneas: Dentro de algunos huesos, in tejido conectivo denominado mdula sea roja produce glbulos rojos, glbulos blancos y plaquetas, procesos llamado hemopoyesis. La mdula sea roja consta de clulas sanguneas en desarrollo, adipocitos, fibroblastos y macrfagos dentro de un tejido de sostn (estroma) formado por fibras reticulares. Se encuentra en los huesos en desarrollo del feto y en algunos huesos del adulto, como la pelvis, las costillas, esternn, las vrtebras, el crneo y los extremos de los huesos largos del brazo y el muslo. 6. Almacenamiento de triglicridos: La mdula sea amarilla est constituida principalmente por adipocitos, los cuales almacenan triglicridos.2

i.

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Tortora y Derrickson. 2007. Principios de Anatomia y Fisiologia. 11Edicin, Editorial Mdica Panamericana.


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II. ESTRUCTURA SEA Los huesos se clasifican en diversos tipos segn su forma. Un hueso largo (como el fmur o el hmero) consta de las siguientes partes:

1. Difisis: Es el cuerpo o porcin cilndrica principal del hueso. 2. Epfisis: Son los extremos proximal y distal del hueso. 3. Metfisis: Es el sitio de unin de la difisis con la epfisis; su espesor va disminuyendo con la edad. En un hueso en crecimiento, cada metfisis incluye la placa epifisiaria o cartlago de crecimiento, capa de cartlago hialino que permite a la difisis del hueso crecer en longitud. Cuando el hueso deja de crecer en longitud, alrededor de los 18 a 21 aos de edad, el cartlago de la placa epifisiaria se reemplaza por hueso; la estructura sea resultante se conoce como lnea epifisiaria. 4. Cartlago articular: Es una capa delgada de cartlago hialino que cubre la parte de la epfisis de un hueso que se articula con otro hueso. El cartlago articular reduce la friccin y absorbe los impactos en las articulaciones mviles. 5. Periostio: Es una capa resistente de tejido conectivo denso e irregular que rodea la superficie sea que no tiene cartlago articular. Las clulas formadoras de hueso del periostio permiten el crecimiento en espesor, pero no en longitud. Protege al hueso, participa en la reparacin de fracturas, colabora en la nutricin del hueso, y sirve como punto de insercin de tendones y ligamentos. Se encuentra unido al hueso subyacente mediante las fibras perforantes (fibras de Sharpey), finos haces de fibras colgenas que se extienden desde el periostio hacia la matriz extracelular del hueso (denominada matriz osteoide). 6. Cavidad medular: Es el espacio interno de la difisis que contiene a la mdula sea amarilla grasa. 7. Endostio: Es la capa que recubre la cavidad medular, y contiene clulas formadoras de hueso.3

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Universidad Nacional de Comahue Argentina. Archivo Sistema seo.


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Fig. 1 Estructura de un hueso largo

III.

HISTOLOGA DEL TEJIDO SEO

En todos los tejidos de sostn o conjuntivos hay dos componentes esenciales, las clulas y el material extracelular o matriz. El material extracelular es el responsable de las propiedades fsicas de los distintos tejidos y en el tejido seo, la matriz orgnica sufre un proceso de mineralizacin que le confiere su dureza particular. El tejido seo est bsicamente formado por una matriz de protenas (30%) endurecida por minerales (70%) y un grupo de clulas que crean, destruyen y conservan esa matriz para mantenerla constantemente regenerada4. El hueso o tejido seo tiene una matriz extracelular abundante, y clulas muy separadas entre s. La matriz est formada por: 25% de agua 25% de fibras colgenas 50% de sales minerales cristalizadas.

La sal mineral ms abundante es el fosfato de calcio Ca3 (PO4)2, la cual se combina con otra sal mineral, el hidrxido de calcio Ca (OH)2, para formar los cristales de hidroxiapatita. A medida que stos se van formando, se combinan tambin con otras sales minerales, como el carbonato de calcio (CaCO3) y con

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Francisco Forriol C. Manual del residente de C.O.T. Tomo 2.


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iones como el magnesio, flor, potasio y sulfato. Mientras estas sales minerales se depositan en las estructuras formadas por las fibras colgenas de la matriz osteoide, se cristalizan y el tejido endurece. Este proceso de calcificacin lo inician clulas formadoras de hueso denominadas osteoblastos. Se sabe que las sales minerales no son suficientes para la formacin de cristales sino que adems se requiere de la presencia de fibras colgenas. Las sales minerales primero comienzan a cristalizar en los espacios microscpicos entre las fibras colgenas. Despus de que se llenan los espacios, los cristales minerales se acumulan alrededor de fibras. Aunque la dureza de un hueso depende de las sales minerales inorgnicas cristalizadas, su flexibilidad est en relacin con las fibras colgenas. Como vigas de metal que refuerzan el concreto, las fibras colgenas y otras molculas orgnicas proveen la fuerza tensil, resistencia al estiramiento o la ruptura. 3.1. CLULAS

El tejido seo presenta cuatro tipos celulares y son: Clulas ostegenicas: Son clulas madre, no especializadas, con capacidad de divisin; sus clulas hijas son los osteoblastos; se localizan en la porcin interna del periostio, el endostio y en los conductos intraseos que contienen vasos sanguneos. Son las nicas clulas seas que realizan divisin celular. Desde los trabajos de Friedenstein en 1976 se conoce que estas stem cells pueden dar origen a cinco estirpes celulares distintas: fibroblastos, osteoblastos, condroblastos, adipocitos y mioblastos, en respuesta a diferentes seales moleculares que inician la cascada de activacin de diferentes genes.5 Osteoblastos: Son las clulas que construyen los huesos; sintetizan los componentes de la matriz del tejido seo e inician en proceso de calcificacin. (sufijo blasto indica clulas que secretan matriz). Los osteoblastos son clulas grandes (20-30 m), de forma polidrica, con citoplasma basfilo y con un aparato de Golgi y un retculo endoplsmico rugoso de tamao importante. Proceden de las

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Isabel Fernndez T., Hernndez-Gil, Miguel Alobera G. , Mariano del Canto P. , Luis Blanco J. Bases fisiolgicas de la regeneracin sea I. Histologa y fisiologa del tejido seo.


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clulas mesenquimales pluripotenciales de la mdula sea, endostio, periostio y pericitos perivasculares. Emiten procesos citoplasmticos hacia la matriz, que comunican con la red de osteocitos y con osteoblastos vecinos. Los osteoblastos y osteocitos se comunican entre s por protenas transmembrana o integrinas, que actan de enlace entre clulas o entre una clula y la matriz extracelular, permitiendo el paso de mensajeros como calcio, citoquinas o prostaglandinas. En estas clulas la conexin intercelular es la Conexina 43. Los osteoblastos sintetizan la matriz orgnica o sustancia osteoide a un ritmo de 2 a 3 m por da y expresan una enzima caracterstica la fosfatasa alcalina (ALP), que permite la mineralizacin a un ritmo de 1-2 m por da. Actualmente, se sabe que: 1.- sintetizan las protenas colgenas y no colgenas de la matriz orgnica del hueso, 2.- dirigen la disposicin de las fibrillas de la matriz extracelular, 3.- contribuyen a la mineralizacin de la sustancia osteoide, gracias a la fosfatasa alcalina, 4.- median en la reabsorcin llevada a cabo por los osteoclastos a travs de la sntesis de citoquinas especficas y 5.- sintetizan factores de crecimiento. La vida media de los osteoblastos humanos es de 1 a 10 semanas, al trmino de las cuales pueden desaparecer por mecanismos de apoptosis, transformarse en clulas limitantes o de revestimiento (bone lining cells) o en osteocitos (15 %). Ambos tipos celulares representan estados ms avanzados de maduracin. Las clulas limitantes son clulas elongadas y planas, con un ncleo en forma de huso, sin apenas organelas. Pueden expresar los marcadores osteoblsticos

anteriormente citados como sialoprotena sea, osteopontina, osteonectina, y fosfatasa alcalina as como el receptor de parathormona (PTH). Permanecen a lo largo de la superficie endstica, constituyendo con el endostio una capa protectora de la superficie sea, que juega un papel importante en la activacin del remodelado seo. Osteocitos: Son las clulas maduras principales del tejido seo; derivan de los osteoblastos que quedan atrapados en la matriz; intercambian nutrientes con la sangre. (Sufijo cito indica clulas constituyentes de los tejidos). Una vez mineralizada la matriz, algunos osteoblastos quedan atrapados dentro,

transformndose en osteocitos. Los osteoblastos, osteoclastos y clulas limitantes se hallan en la superficie sea, mientras que los osteocitos estn en el interior. LosFACULTAD DE MEDICINA HUMANA 8



osteocitos son las clulas ms abundantes del hueso (10 veces ms que los osteoblastos). Poseen forma estrellada y su cuerpo se sita en el interior de lagunas u osteoplasmas y los procesos citoplasmticos se comunican entre s a travs de los conductos calcforos que estn llenos de fluido seo extracelular. De esta forma, los osteocitos se organizan formando un sincitio de clulas interconectadas que representa una nica estructura, con la ventaja de que existe una gran superficie de contacto en el interior y hacia la superficie sea, para asegurarse oxgeno y nutrientes. Cuando se produce un trauma en el hueso el cese de la circulacin sangunea origina hipoxia y necrosis de los osteocitos que estn a ms de 0.1 mm de un capilar intacto. Los osteocitos tambin participan en la sntesis y mineralizacin de la matriz osteoide, pero se cree que su funcin principal es la de controlar el remodelado seo, detectando las variaciones mecnicas de las cargas, fenmeno denominado mecanotransduccin. Los osteocitos constituyen el estado final desde la lnea osteoblstica y son incapaces de renovarse. Poseen los mismos marcadores que los osteoblastos, pero tienen como marcador especfico el CD44, receptor de membrana que se expresa fuertemente en osteocitos y es negativo en osteoblastos y clulas limitantes. Osteoclastos: Son clulas muy grandes, formadas por la fusin de monocitos, ubicadas en el endostio. En su cara proximal a la superficie sea, la membrana plasmtica del osteoclasto se pliega profundamente y forma un borde indentado; producen destruccin del hueso por medio de enzimas lisosmicas para permitir el desarrollo, crecimiento, mantenimiento y reparacin normales del hueso. (sufijo clasto indica destruccin)1. Se trata de clulas grandes (100 m), multinucleadas, ricas en mitocondrias y vacuolas. 3.2. MATRIZ ORGNICA

La matriz orgnica o sustancia osteoide representa un tercio del peso seo. Est formada fundamentalmente por protenas, entre las que destaca el colgeno (90%). La matriz juega un papel importante en el conjunto del sistema seo, siendo evidente este hecho cuando aparecen enfermedades del colgeno como la osteognesis imperfecta. Sin embargo, actualmente debe considerarse a la matrizFACULTAD DE MEDICINA HUMANA 9



mineralizada extracelular como algo ms que un reservorio de calcio y fsforo, ya que constituye una reserva de protenas que participan en la regulacin de la diferenciacin celular y en la integridad y funcin del tejido seo.

a.- El colgeno: El 90% de la matriz extracelular (MEC) est constituida por colgeno, sobre todo tipo I (>95%) y tipo V (

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