TR-2: SIST. DE CRECIMIENTO OSEO. LA FISIS

En esta clase vamos a hablar de la zona de crecimiento del hueso, también que va a englobar a la llamada fisis, dividiremos esta clase en 4 partes, las cuales son:

1. Desarrollo embrionario 2. Aparato de crecimiento 3. Factores reguladores 4. Fisiopatología mecánica

Desarrollo embrionario Hasta la sexta semana del desarrollo embionario el “protohueso” lo forman masas de células mesenquimales indiferenciadas (que forman los somites y empiezan a formar los esbozos de las extremidades o placas mania y pedia), será a partir de la sexta semana donde empieza a producirse una diferenciación de tipo condral (modelo cartilaginoso primitivo), conformado por un centro de condrocitos que se condensan e hipertrofian y una matriz periférica calcificada (los condrocitos más externos van a estar en proliferación).

En la séptima semana de desarrollo comienza a

producirse la osificación membranosa en la periferia del tejido condral formado durante la sexta semana, de predominio en pelvis, algunas regiones del cráneo, escápula y diáfisis de huesos largos, permaneciendo dicho modelo de osificación también en el adulto (por ello los traumatólogos ya no operan ni inmovilizan fracturas de escápula o costillas, se dejan a su evolución natural, pues al tener un modelo de osificación membranosa hacen callo fibroso en seguida y se recuperan) Deberemos diferenciar la osificación membranosa periférica del tejido condral (que va a formarse directamente de células mesenquimales, NO CARTÍLAGO), de la osificación encondral o cartilaginosa en la que el hueso SI SE DIFERENCIA DEL CARTÍLAGO, y que localizamos en el núcleo condral del hueso primitivo.

En la octava semana se empieza a producir la osificación encondral, sobre todo en

huesos largos, en la que se forma cartílago y a posteriori, hueso, en una 2ª oleada. Dicho proceso consta de los siguientes pasos:

Invasión del cartílago hipertrófico calcificado por: Brotes vasculares (que marcarían la línea divisoria entre la osteogénsis embrionaria y fetal), y células mesenquimales de la línea osteoblástica y osteoclástica.

Formación primaria de tejido óseo gracias a estas migraciones celulares, que se depositan sobre barras intercelulares calcificadas (como ya he comentado el cartílago en su crecimiento va dejando una matriz calcificada), esto conforma la aparición de trabéculas primarias (hueso primitivo)

Estas trabéculas primarias van a ser destruidas posteriormente por los osteoclastos migrados que dejarán un espacio que conformará la cavidad medular (de esta manera se acaba formando hueso adulto).

La osificación encondral conforma a la porción cartilaginosa como fisis o placa de crecimiento a ambos lados de la zona central (el cartílago externo proliferativo): Se forma una placa de crecimiento en cada extremo, que va a permitir el crecimiento longitudinal por aposición de céls. en la placa formando hueso nuevo en el lado metafisario de cada placa: En los extremos cartilaginosos o condroepífisis persiste esta capacidad: tras la aparición del núcleo secundario de osificación, el extremo óseo irá creciendo y conformando el extremo articular correspondiente.

Dicho esto pues, a lo largo del periodo fetal se diferencian dos variantes de crecimiento óseo: Metáfisis: En los extremos del modelo cartilaginoso calcificado se forman las fisis. Este crecimiento es longitudinal y rápido. Epífisis: Núcleo secundario de osificación por invasión vascular. El crecimiento es centrífugo y lento.

Finalmente, al nacimiento vemos que tanto la metáfisis como la diáfisis van a seguir creciendo (la metáfisis por ensanchamiento, y la diáfisis por el propio desarrollo de la cavidad medular la MO), aunque dicho crecimiento va a ser menos acelerado que en etapas anteriores.

Aparato de crecimiento El aparato de crecimiento supone el conjunto de zonas especializadas de hueso formadas por un Acomponente condral (“fisis”), otro Bfibrocartilaginoso periférico y la Czona metafisaria. Permite el crecimiento longitudinal de los huesos, teniendo un papel muy importante en su vascularización. Para ahondar más en el concepto de aparato de crecimiento vamos a describir uno por uno sus componentes: A. Placa cartilaginosa Llamada también fisis entre eruditos de la materia, en esta placa cartilaginosa los condrocitos se disponen de una manera paralela, por capas (a diferencia de las condroepífisis donde no hay dicha ordenación). Dichas capas que vamos encontrando son las siguientes:

1. Zona de reserva: Formado por

células redondas y aisladas. Es una zona avascular y sin síntesis de matriz ni calcificación. Su alteración no da patología.

2. Zona proliferativa: Formada por células aplanadas en columnas longitudinales. Cada columna deriva de una célula madre en la base (zona de reserva), a diferencia de la capa anterior, y del resto de capas sí que tiene una alta vascularización por arterias epifisarias. La síntesis de matriz sí que se presenta en esta capa, predominando los proteoglicanohhs. Su alteración provoca acondroplasia, gigantismo y otras condrodisplasias metafisarias. Por otro lado, la malnutrición y las radiaciones ionizantes también alteran dicha capa.

3. Zona hipertrófica: Células esféricas 10x más grandes que en la anterior capa, también se disponen en columnas. Están poco vascularizadas, y presentan indicios de calcificación. Para que dicha calcificación se produzca es necesario que el calcio pase de las mitocondrias a vesículas citoplasmáticas, que a su vez viertan su contenido a la matriz y que se produzca la nucleación de cristales, cual litiasis. Su alteración se puede deber a enfermedades como la de Morquio, Hurler (enfermedades por depósito destinadas a darnos por culo en las asignaturas que nos quedan de carrera), y traumatismos.

4. Zona calcificada: Formada por células muertas, sin vascularización y con la matriz calcificada. El raquitismo altera dicha capa.

B. Zona metafisaria La metáfisis es la región del hueso entre el último tabique transverso intacto no calcificado que alberga algún condrocito hipertrófico y la transición de una morfología troncocónica a la morfología tubular propia de las diáfisis. Los tabiques transversos son destruidos por acción lisosómica, apareciendo cavidades que son invadidas por células endoteliales y perivasculares. La evolución de la zona metafisaria en diáfisis sigue una serie de pasos:

Primeramente se produce una invasión vascular de la zona calcificada, mediante ramas de arterias metafisarias y nutricia que forman capilares ascendentes que se reflejan en los tabiques transversos, esta invasión provoca la destrucción de la matriz calcificada, lo que deja hueco para le penetración de células endoteliales y perivascular (entiendo que pericitos) que formarán los neovasos, y osteoblastos que formarán la esponjosa primitiva. Posteriormente se producirá una remodelación histológica, se reabsorben restos de cartílago calcificado, reabsorbiéndose también la esponjosa primitiva, y se formarán trabéculas de hueso maduro a continuación. Finalmente se da una remodelación anatómica en la que se produce reabsorción osteoblástica subperióstica, se forma hueso endostal y se va transformando la metáfisis en diáfisis (de troncocono a estructura morfológica tubular).

C. Aparato fibrocartilaginoso periférico (cosas

jugosonas para el test) Se dispone en torno al componente condral y consta de: Surco de Ranvier: Es un surco triangular compuesto por diversas estirpes celulares:

-­‐ Células de tipo osteoblástico en la porción pericondral próxima a la metáfisis.

-­‐ Condrocitos, que contribuyen al crecimiento en anchura de la placa

-­‐ Fibroblastos, que recubren el surco y los sujetan al pericondrio proximal

Anillo pericondral de Lacroix: Se trata de una banda de tejido fibroso que rodea al surco de Ranvier. Su estructura, en general, está formada por una malla de colágeno que se imbrica con la porción fibrosa del surco y con el periostio metafisario, de forma que contribuye decisivamente a la fijación de la estructura cartilaginosa fisaria al hueso adyacente. Su debilitación produce

mayor debilidad para los desplazamientos epifisarios, como se observa en la epifisiolisis femoral proximal. Ahora hablaré de dos componentes adicionales del aparato de crecimiento, que si bien no aparecen en las diapositivas, parecen importantes, y como me baso en el tocho de A. Anula (nº1 del MIR ), pues creo que base tienen. Estos dos componentes son la vascularización y la calcificación que se van a ver inmersos en los tres componentes anteriores. D. Vascularización

-­‐ Componente condral: Las arterias epifisarias que irrigan al núcleo secundario dan lugar a ramificaciones terminales, que atraviesan la zona de reserva y legan hasta la zona más superficial de la proliferativa, donde se sitúa la célula progenitora, sin alcanzar las demás células de esta capa ni de las de la capa hipertrófica.

-­‐ Metáfisis: Capilares ascendentes procedentes de ramas de la arteria nutricia y de las arterias metafisarias llegan hasta el último tabique transverso, donde se reflejan formando un asa para el retorno venoso, en la que se producen un estancamiento y lentificación del flujo.

-­‐ Aparato fibrocartilaginoso periférico: es perfundido por ramas de arterias metafisarias y una arteriola pericondral.

E. El proceso de calcificación Está condicionado por:

-­‐ La relativa hipovascularización de la mayor parte de la capa proliferativa y de toda la capa hipertrófica.

-­‐ El almacenamiento intracelular de calcio -­‐ La presencia de vacuolas en la matriz -­‐ Los cambios de agregación de las moléculas de la sustancia fundamental.

Factores reguladores La respuesta a los factores específicos de cada capa depende en gran medida de la fase de desarrollo en la que actúa el factor en cuestión. La combinación de varios factores puede modificar la respuesta celular. Existen distintos factores que pueden modificar la respuesta celular, y dichos factores varían según su forma de actuación. Aunque es un trozo importante de la clase, es la que menos atención merece por haber sido ya explicado en otras asignaturas (y porque el profesor dijo que no valía para nada). A. Factores bioquímicos

Hormonas

I. GH: Actúa sobre los condrocitos a través de las somatomedinas hepáticas (IGFs) y en el seno de la fisis (cartílago de crecimiento) de forma paracrina. Los condrocitos poseen receptores diferentes para : IGF-1 (su influencia proliferativa es sobre todo postnatal y se reduce con la hipertrofia celular), e IGF-II (influye sobre todo en el período fetal). La hipofunción hipofisaria retrasa o limita la osteogénesis y suprime el crecimiento.

II. Andrógenos: Su acción cesa al alcanzar la madurez; estimulan la síntesis de proteoglicanos y la acumulación intracelular de lípidos y glucógeno. Frena el crecimiento y anticipa el cierre de la fisis. Estimulan la proliferaciñon condrocitaria: Hombre (T y DHT), mujer (sólo DHT)

III. Estrógenos: Inhiben la reabsorción ósea metafisaria y limitan el crecimiento. IV. Glucocorticoides: Actúan sobre todo en la zona proliferativa. A dosis altas inhiben la

síntesis proteica y la división celular por deleción de Gn y de las reservas de E. Esto retrasa la madurez esquelética y detiene o frena eñ crecimiento en longitud de los huesos.

V. Hormonas tiroideas: Actúan en: la zona proliferativa (en la que favorecen la síntesis de DNA), y en la porción más superficial de la hipertrófica (maduración y aumento de la actividad de la fosfatasa alcalina). T3 es varias veces más activa que la T4, la cual parece actuar sinérgicamente con el IGF-1. Intervienen en la proliferación y maduración condrocitaria. Actúa sobre la fisis y los núcleos de osificación 2ºs mediante modificaciones en el metabolismo de los mucopolisacáridos.

VI. PTH: Actúa sobre la zona proliferativa e hipertrófica esimulando la división celular y la síntesis de preteoglikenoooohs.

VII. Calcitonina: Acelera la calcificación del cartílago actuando sobrte las células hipertróficas más profundas.

Vitaminas I. Vitamina D: Su déficit conduce a un defecto de calcificación en la zona profunda de

calcificación en la zona más profunda de la fisis depositándose el osteoide sobre cartílago no calcificado, sin formación de esponjosa primaria La zona continua desarrollándose a partir de las zonas de reserva y proliferativa, por lo que aumenta considerablemente su espesor (Rx: Aumento de la radiotransparencia fisaria).

II. Vitamina C: Necesaria para la síntesis de colágeno y formación de vacuolas matriciales y de condroitin-sulfato. Por tanto su déficit afecta sobre todo a la metáfisis (abundante en colágeno): osteopenia, microfracturas (en la zona de Trummerfeld), colapso (espolones laterales de Pelken, estos nombres propios no los comentó el profesor en clase…). La línea de Fraenkel traduce el aumento del cartílago calcificado en la transición epifisometafisaria.

Factores locales de crecimiento I. TGF-β: Modula la formación de carílago en las fases iniciales de la osificación

encondral. Inhibe la acción de IL-1. II. IL-1: Interviene en la degeneración condrocitaria del cartílago de crecimiento.

III. EGF, PDGF y FGF: Estimulan la síntesis de ADN e intervienen en la síntesis de colágeno.

IV. Prostaglandinas: Estimulan la producción de AMPc, frenando la proliferación celular a dosis altas.

B. Factores Mecánicos Destacamos el ejercido por la compresión continua del hueso, y la acción del periostio

I. Compresión: Si dicha compresión es intermitente (como el andar), se estimula la síntesis de la matriz ósea. Si la compresión es estática y de mucha intensidad se inhibe dicha síntesis.

Es importante que destaquemos la importancia de la ley de Delpech-Hueter-Volkmann en este sentido: “La compresión inhibe el crecimiento y la tracción lo favorece”. Se basa en la importancia de la estimulación mecánica en la orfología y crecimiento óseo tanto en los períodos embrionario y fetal como después del nacimiento. La aplicación de tensiones intermitentes de cizallamiento acelera la formación del centro secundario de osificación, mientras que tensiones de compresión lo inhiben. In vitro se ha demostrado que: La compresión intermitente moderada aumenta la síntesis de elementos de la matriz; las compresiones estáticas elevadas la reducen.

II. Periostio: El periostio actúa como un “tirante cilíndrico de acción constante” (como os quédais). Por experimentos in vitro se ha visto que la resección circunferencial del periostio (extirpar una banda circular), provoca un aumento de la longitud del hueso afecto, mientras que la resección longitudinal no afectaría al crecimiento de dicho hueso. Por lo tanto, su acción trófica sería actuando de forma circunferencial, pero esto no se ha llevado a la práctica mucho, y los resultados obtenidos son impredecibles (puede que con el trozo de periostio te lleves una arteria nutricia y ya la has liado).

C. Factores Vasculares La vascularización juega un papel obviamente importante en el crecimiento del hueso. Se ha demostrado que las fracturas y las infecciones óseas (osteomielitis), aumentan la vascularización, y por lo tanto el crecimiento. Otras enfermedades no estrictamente óseas, como una MAV (en el contexto de un síndrome de Klippel-Trenaunay), pueden ocasionar una hipertrofia ósea, el problema es que la hipertrofia es focalizada, ocasionando en vez de un crecimiento óseo armónico, deformidades y monstruosidades. Todavía no se ha podido dar una aplicación terapéutica a la neoangiogénesis ósea. Ahora os pongo una cosa que no se ha dado en la Princesa, pero que viene en el antiguo tocho y se relaciona con todo lo anteriormente citado (también se dio en el Puerta) Estímulos de crecimiento:

El fenómeno de alargamiento de hueso en crecimiento que sufre una fractura diafisaria o una infección ósea se explica por:

- La interrupción de la continuidad perióstica

- Alteraciones locales y regionales de la vascularización: la presencia de una fractura u osteomielitis altera el sistema vascular regional con hiperemia reactiva que conduce a un hipercrecim.

- Liberación sistémica o local de hormonas o FC

Actualmente los procedimientos usados para el tratamiento de las dismetrías leves o moderadas consisten en acortamiento de miembro sano y sobre todo de alargamiento progresivo del miembro más corto.

Principios biológicos de la elongación del hueso:

- Pacientes de talla alta con dismetrias moderadas: acortamiento del miembro sano

- Dismetrias mayores de 6 cm: alargamiento progresivo del miembro más corto:

a) Transporte óseo: IQx practicando una solución de continuidad en zona de buena vascularización y capacidad osteogénica (metafisis) respetando partes blandas, especialmente el periostio. Finalmente aplicar un fijador externo y efectuar una separación de pocos milímetros en la solución de continuidad creada. Cuando haya comenzado el proceso reparador de la lesión creada se continua la distracción a un ritmo de 1 mm diario. El espacio interfragmentario se va ampliando.

b) Distracción fisaria: separar epífisis y metáfisis mediante una tracción progresiva por fijador externo hasta producir una epifisiólisis entre la zona hipertrófica y la calcificada. La reparación se lleva a cabo mediante un fenómeno similar al anterior, en el que predomina la osificación membranosa sobre la encondral. Tiene como ventaja ser menos agresiva que la anterior, pero como inconveniente que sólo puede realizarse antes de la madurez esquelética. Presenta como riesgos potenciales: rigidez y contaminación articulares por la necesidad de penetración en la articulación de parte de los clavos del fijador externo; lesión permanente de la fisis por el traumatismo. También puede emplearse para la corrección de deformidades angulares, con o sin barra ósea, en pacientes en crecimiento.

Empezamos por último la parte más importante de la clase, en la que vamos a ver las alteraciones relacionadas con el sistema de crecimiento y la fisis:

Fisiopatología Mecánica A. Propiedades biomecánicas del aparato de crecimiento Las propiedades del aparato de crecimiento varían según la edad, la localización y la forma de dicho aparato (pues pueden existir ondulaciones que aumentan la resistencia frente a trauma). La zona hipertrófica es la más débil frente a fuerzas de tracción y cizallamiento porque el elevado volumen celular atenúa los tabiques intercelulares, que, por otra parte aún no han sido reforzados convenientemente con calcio como en la siguiente capa. Por ello suele ser el plano de clivaje de los desprendimientos epifisarios traumáticos (llamados a partir de ahora epifisiolísis). Como ya he dicho la forma determina una alta o baja resistencia a la epifisiolísis merced a sus distintas ondulaciones. Pero no todo van a ser desgracias para la fisis, parece ser que dicha zona, por su densidad celular y tal, tiene una alta resistencia a la compresión, siendo más resistente a ésta que la metáfisis (donde se producen las fracturas en rodete). B. Epifisiolísis Denominamos epifisiolísis a las lesiones traumáticas del cartílago de crecimiento (i.e fracturas de la fisis), pero ojo, no debemos llamarlas fracturas de la fisis (pese a que lo sean), ni en el examen ni en la práctica clínica, pues los traumatólogos se reservan el derecho a llamar fracturas (FX) a lo que ellos quieran, en este caso, estas lesiones NO son fracturas. Clasificación de Salter y Harris de las epifisiolísis (ampliada por Rang y Ogden) Aquí tenéis otra clasificación más para la saca, esta clasificación es MUY IMPORTANTE, debéis aprendérosla. La gravedad de las lesiones es directamente proporcional al nº que ocupan, siendo la más leve una tipo I que una tipo II, y así sucesivamente. Se admiten hoy por hoy 7 tipos de epifisiolísis de Salter y Harris, estando en debate la existencia de la tipo VI y VII. La tipo V también se discute, pero por otras razones que ahora veremos. Tipo I de SH (un 5%): Desprendimiento transfisario sin fragmento óseo asociado

-­‐ Aparece principalmente en niños pequeños en los que la fisis es ancha -­‐ Se debe a tracción o cizallamiento -­‐ Ocurre en la zona hipertrófica profunda -­‐ Las zonas de reserva y proliferativa quedan con la epífisis, asegurando el

crecimiento en longitud. Tipo II de SH (la más frecuente, un 75%): Desprendimiento con un fragmento triangular

añadido (de Thurstan-Holland) -­‐ Por fuerzas de flexión añadidas a tracción o cizallamiento. -­‐ El periostio del lado cóncavo se conserva, pero el del lado convexo de desgarra

Tipo III de SH (un 10%): El trazo se inicia en la superficie, atraviesa la epífisis y se continúa por la zona hipertrófica de la fisis.

-­‐ Se produce por cizallamiento en la misma articulación -­‐ Pronóstico bueno si se mantiene la articulación y la lesión se reduce de forma

adecuada. Tipo IV de SH (un 10%): El mismo mecanismo (cizallamiento en la propia articulación),

produce un trazo epifisario similar, que en este caso se continúa por la metáfisis tras atravesar la fisis. Si la reposición del fragmento desprendido no es anatómica se interpone un puente óseo (puente de epifisiodesis) entre las zonas separadas, que constituye un freno al crecimiento o epifisiodesis (luego lo vemos).

Tipo V de SH (5%): Destrucción de la fisis en sus zonas de reserva y proliferativa, vitales para el crecimiento, lo que supone un grave pronóstico.

-­‐ Producido por una compresión axial importante (antes hemos visto que la fisis tiene una alta resistencia a la compresión gracias a su hipercelularidad, es por esto que ahora mismo se cree que la epifisiolisis de SH tipo V no es en realidad epifisiolisis, sino fractura, por afectar predominantemente a la metáfisis)

-­‐ Probablemente influyan factores asociados de tipo vascular o de localización metafisaria, dada la resistencia del cartílago fisario a la compresión.

(Tipo VI de SH, muy infrecuente): La lesión de las estructuras periféricas fibrocartilaginosas da lugar a un puente óseo periférico o epifisiodesis (se le llama también VI de Peterson)

(Tipo VII de SH, infrecuente infrecuentísima): Destrucción intraepifisaria, por englobar totalmente a la fisis e incluso al núcleo secundario de osificación; es la más grave, se debe a procesos expansivos o malignos (tumor, infección llamada también Peterson tipo VII) * Existe una octava forma de epifisiolísis de Salter y Harris, comentada en clase e incluida en la nueva clasificación de Samuelson-Bethesda de traumatología, es la debida al tumor fibroide, no es una tipo VII pues tiene características tan únicas que ha tenido que separarse. El tumor fibroide es un tumor con células fusiformes llenas de H2O*, para que nos vaya sonando.

En la clínica se han visto los siguientes datos relativos a las epifisiolísis: -­‐ En ocasiones los tipos I y II engloban alguna porción de la zona germinal -­‐ Son frecuentes las microfracturas incompletas de tipo I a distancia de otro foco

principal de fractura. -­‐ En el tipo III, áreas de la zona proliferativa quedan con la metáfisis, alejadas de su

irrigación. -­‐ La fusión defectuosa de los tipos III y IV produce una pérdida notable de formación

de columnas celulares en el fragmento aislado, cuya recuperación es variable. -­‐ El pronóstico de estas lesiones es peor en sexo masculino que en femenino.

C. Epifisodesis traumática y terapéutica Se entiende por epifisiodesis a la presencia de una placa o aparato de crecimiento afuncionante debida a la existencia de un puente óseo postraumático entre epífisis y metáfisis (es por tanto un cierre prematuro y patológico de la fisis, aunque según otras fuentes se entiende como el cierre fisario fisiológico). Dicha epifisiodesis supone la detención del crecimiento en la zona en la que asienta, produciendo un acortamiento,y, si es periférico, una angulación. Se ha demostrado que la extirpación QX de puentes óseos periféricos de extensión limitada con interposición de tejido graso del paciente para evitar su reaparición (desepifisiodesis), produce la formación de tejido fibroso en el defecto y un cierto grado de crecimiento intersticial del cartílago fisario, mientras la angulación se va corrigiendo por la acción del resto de la fisis. Y ahora una sobrada más que no se dio en la Princesa (pero si en el Puerta): Epifisiodesis QX con fines terapéuticos:

• Suelen ser correciones de dismetrías de entre 2 y 5 cm en los mm.ii • El momento adecuado para realizarla se calcula mediante la predicción de la diferencia

de longitud de los miembros al final del crecimiento utilizando tablas especiales. • Puede realizarse de forma: definitiva mediante la interposición de tejido óseo (técnica

de Phemister) o temporal, mediante el empleo de grapas de Blount.

CLASIFICACIÓN  DE  SALTER  Y  HARRIS  DE  LAS  EPIFISIOLISIS