Pese a su aspecto sencillo, el esqueleto es una estructura viva, activa y compleja, que se encuentra en proceso continuo de ,remodelación dinámica (forma tejido óseo nuevo y elimina el antiguo). Los huesos están constituidos por diversos tejidos que funcionan de manera concertada:
óseo, cartilaginoso, conectivo denso, epitelial, y otros que generan la sangre, así como tejidos adiposo y nervioso. Por ello, se puede considerar que cada hueso es un órgano. El conjunto estructural integrado por huesos y cartílagos se denomina sistema esquelético. En este capítulo se analizan los diversos componentes de los huesos, con el fin de que el estudiante comprenda "Cómo" se forman, de qué modo envejecen y qué efectos tiene el ejercicio físico en su densidad y resistencia. Tanto el estudio de la estructura ósea como el tratamiento de las enfermedades de los huesos se llama osteología.
FUNCIONES DEL SISTEMA ESQUELÉTICO
OBJETIVO
-Analizar las funciones del sistema esquelético.
El tejido óseo y el esqueleto desempeñan varias funciones básicas:
1. Sostén. Los huesos constituyen el marco estructural del cuerpo, ya que brindan soporte a los tejidos suaves y aportan los puntos de inserción para los tendones de la mayoría de los músculos esqueléticos.
2. Protección. Los huesos protegen muchos órganos internos contra posibles lesiones. Por ejemplo, los huesos del cráneo.
neo protegen el encéfalo; las vértebras, la medula espinal, y la caja torácica, el corazón y los pulmones.
3. Movimientos. Cuando los músculos se contraen, tiran de los huesos con ello producen movimientos.
4. Homeostasis de minerales. El tejido óseo almacena varios minerales, en especial calcio y fósforo, lo cual contribuye a la resistencia de los huesos, que a su vez pueden liberar estos elementos en el torrente sanguíneo con el fin de mantener el equilibrio decisivo de minerales y distribuir los a otros órganos.
5. Producción de células sanguíneas. En ciertas partes de algunos huesos, el tejido conectivo llamado médula ósea roja lleva a cabo un proceso denominado hemopoyesis para producir eritrocitos, leucocitos y plaquetas. La médula ósea roja, que es uno de los dos tipos de médula ósea, consta de células sanguíneas en desarrollo dentro de una red de fibras reticulares. También contiene adipocitos, macrófagos y fibroblastos.
6. Almacenamiento de triglicéridos. En los neonatos, toda la médula ósea es roja y participa en 12 hemopoyesis. Sin embargo, la producción de células sanguíneas disminuye con el paso de los años y la mayor parte de la médula ósea roja se vuelve amarilla. La médula ósea amarilla consiste principalmente en adipocitos y unas cuantas células sanguíneas dispersas.
1. ¿Qué tipos de tejidos forman el sistema esquelético?
2, ¿Cuáles son las diferencias de composición, localización y función de las médulas óseas roja y amarilla?
ESTRUCTURA DE LOS HUESOS
OBJETIVO
• Describir 105 componentes de un hueso largo.
Es posible analizar la estructura de los huesos mediante el estudio de las partes de un hueso largo, como el húmero (del brazo) o el fémur (del muslo) (fig. 06.1}. Un hueso largo es el que tiene mayor longitud que anchura. Sus partes características son las siguientes:
FUNCIONES DEL TEJIDO ÓSEO
1. Sirve de sostén a los tejidos suaves y como sitio de fijación de los
músculos.
2. Protege los órganos internos.
3. Participa en los movimientos junto con los músculos.
4. Almacena y libera minerales.
5. Contiene la médula ósea roja, que produce células sanguíneas.
6. Contiene la médula ósea amarilla que almacena grasas.
¿En qué radica la importancia fisiológica del periostio?
1. La diáfisis es el cuerpo o porción cilíndrica principal del hueso.
2. Las epífisis son los extremos proximal y distal del hueso.
3. Las metáfisis son las regiones de los huesos maduros donde las diáfisis se unen con las epífisis. Durante el crecimiento de los huesos. las metáfisis comprenden la placa epifisaria, el sitio donde el cartílago es reemplazado por tejido óseo. Dicha placa se forma de cartílago hialino, el cual permite que la diáfisis aumente en longitud, pero no en anchura.
4. El cartílago articular constituye una capa delgada de cartílago hialino que cubre la parte de la epífisis donde un hueso se articula con otro. Este cartílago reduce la fricción y absorbe impactos que sufren las articulaciones de movimientos libres.
5. El periostio es una vaina resistente de tejido conectivo denso e irregular; rodea la superficie ósea que no está cubierta por el cartílago articular. Esta capa contiene las células formadoras de tejido óseo, gracias a las cuales el hueso aumenta su diámetro o grosor, pero no su longitud. Además, protege el hueso, participa en la reparación de fracturas, la nutrición ósea y sirve como punto de inserción para tendones y ligamentos.
6, La cavidad medular corresponde al espacio interno de la diáfisis que contiene la médula ósea amarilla grasa.
7. El endostio es una membrana que contiene células formadoras de hueso y recubre la cavidad medular.
HISTOLOGÍA DEL TEJIDO ÓSEO
OBJETIVO
· Describir las características histológicas del tejido óseo.
Al igual que otros tejidos conectivos, el tejido óseo o hueso contiene una abundante matriz de materiales intercelulares que rodean células muy separadas entre sí. En el hueso, la matriz se compone de 25% de agua, 25% de fibras proteínicas y 50% de sales minerales cristalizadas, Hay cuatro tipos de células en el tejido óseo: osteógenas, osteoblastos, osteocitos y osteoclastos (fig. 06.2).
1. Las células osteógenas son células madre no especializadas que se derivan del mesénquima, o sea, el sitio donde se forman todos los tejidos de tipo conectivo. Son las únicas células óseas con capacidad de división; las células hijas resultantes se transforman en osteoblastos. Las osteógenas se localizan en la porción interna del periostio, en el endostio y en los conductos internos de los huesos que contienen vasos sanguíneos.
2. Los osteoblastos son las células que construyen el hueso. Sintetizan y secretan fibras de colágena y otros componentes orgánicos necesarios para formar la matriz del tejido óseo, además de iniciar el proceso de calcificación, que se describe más adelante. (Nota: las células cuyo nombre incluye el sufijo -blasto secretan matriz en el tejido óseo y en cualquier otro tejido conectivo.)
3. Los osteocitos son células óseas maduras que constituyen el tipo celular principal del tejido óseo. Se derivan de los osteoblastos que quedan atrapados en las secreciones de la matriz. Sin embargo, va no secretan materiales de ésta. En vez de ello, mantienen las actividades celulares diarias del tejido óseo, como el intercambio de nutrientes y desechos con la sangre. (Nota: las células cuyo nombre incluye el sufijo -cito constituyen los tejidos, tanto el óseo como cualquier otro.)
4. Los osteoclastos son células muy grandes, derivadas de la fusión de hasta 50 monocitos (un tipo de glóbulo blanco) y se concentran en el endostio. En el lado de estas células que da hacia la superficie del hueso, la membrana plasmática del osteoclasto tiene pliegues profundos, que se de nominan bordes arrugados. En ellos, la célula libera tanto enzimas lisosómicas potentes como ácidos que digieren los componentes proteínicos y los minerales del hueso subyacente. Esta destrucción de la matriz ósea es parte del desarrollo, crecimiento, mantenimiento y reparación normales del hueso.
A diferencia de otros tejidos conectivos, la matriz ósea contiene abundantes sales minerales inorgánicas, principal mente hidroxiapatita (fosfato de calcio) y algo de carbonato de calcio, además de pequeñas cantidades de hidróxido de magnesio, fluoruro y sulfato. Cuando estas sales son depositadas en la estructura que forman las fibras de colágena de la matriz, se cristalizan y el tejido se endurece; los osteoblastos inician este proceso de calcificación o mineralización.
La dureza de un hueso depende de las sales minerales in orgánicas cristalizadas que contiene; su flexibilidad, de las fibras de colágena. Al igual que las varillas metálicas empleadas para reforzar el concreto, las fibras de colágena y otras moléculas orgánicas confieren resistencia a la tensión, que es la oposición al estiramiento y a la ruptura. Si las sales minerales de los tejidos óseos se disuelven al sumergirlas, por ejemplo, en vinagre, el hueso adquiere una consistencia ahulada y flexible.
En otros tiempos se pensaba que la calcificación ocurría simplemente cuando había sales minerales suficientes para que se formaran cristales. Sin embargo, hoy se sabe que el proceso tiene lugar sólo en presencia de fibras de colágena. Las sales minerales empiezan a cristalizarse en los espacios microscópicos que hay entre dichas fibras. Una vez que llenan esos espacios, se acumulan alrededor de las fibras de colágena. La combinación de ambos le confiere a los huesos su dureza característica.
Los huesos no son completamente sólidos, ya que tienen muchos espacios diminutos entre sus componentes duros. Algunos de estos espacios son conductos para vasos Sanguíneos que aportan nutrientes a las células óseas. Otros son áreas de almacenamiento para la médula ósea roja. De conformidad con el tamaño y la distribución de los espacios, las regiones de un hueso se clasifican en compactas y esponjosas (fig. 06.1). En general, el hueso compacto constituye 80% del esqueleto, y el esponjoso, el 20% restante.
Tejido óseo compacto
Es el que posee contados espacios entre sus componentes duros. Forma la capa externa de todos los huesos y gran parte de la diáfisis de los huesos largos. Brinda protección y sostén, además de resistir los esfuerzos que se producen con el apoyo de peso y los movimientos.
El hueso compacto está dispuesto en unidades llamadas osteonas o sistemas de Havers (véase la figura 06.3). Los vasos sanguíneos y linfáticos, así como los nervios, provenientes del periostio penetran el hueso compacto por los conductos perforantes (deVolkmann). Los vasos y nervios de estos conductos se conectan con los de la cavidad medular, el periostio y los conductos centrales (de Havers), que tienen un trayecto longitudinal en los huesos y se hallan rodeados por laminillas concéntricas (de Havers), las cuales son anillos de matriz calcificada dura. Entre éstas, hay pequeños espacios llamados lagunas que contienen osteocitos. Desde las lagunas, se irradian en todas direcciones diminutos canalículos, llenos de líquido extracelular. En el interior de estos últimos, se encuentran las delgadas prolongaciones digitiformes de los osteocitos (véase el recuadro en el extremo superior izquierdo de la fig. 06.3a). Los canalículos comunican las lagunas entre sí y con los conductos centrales. Este intrincado sistema de ramificación permite contar con muchas rutas para que el oxígeno y los nutrientes de la sangre se difundan a través del líquido extracelular hacia los osteocitos y para que los desechos sean expulsados por los vasos sanguíneos.
Las osteonas del tejido óseo compacto se alinean en la misma dirección que las líneas de esfuerzo. Por ejemplo, en la diáfisis son paralelas al eje longitudinal del hueso. Es por ello que la diáfisis de huesos largos resiste la flexión o las fracturas, incluso cuando se aplica fuerza considerable des de uno u otro extremo. El tejido óseo compacto tiende a ser más grueso en las partes de los huesos donde se aplican los esfuerzos en pocas direcciones. Las líneas de esfuerzo en los huesos no son estáticas. Cambian en el momento de aprender a caminar y en respuesta a la repetición de actividades físicas intensas, como cuando un sujeto se entrena para el levantamiento de pesas. Además, pueden variar como resultado de fracturas o deformidades físicas. De este modo, la organización de las osteonas sufre modificaciones con el paso del tiempo en respuesta a las exigencias físicas a que se ve sometido el esqueleto.
Las áreas que hay entre las osteonas contienen laminillas intersticiales, las cuales también incluyen osteocitos y canalículos. Dichas laminillas son fragmentos de osteonas antiguas que sufrieron destrucción parcial durante el crecimiento o remodelación óseos. Las que rodean el hueso justo debajo del periostio se denominan laminillas circunferenciales externas, y las que envuelven la cavidad medular, laminillas circunferenciales internas.
Tejido óseo esponjoso
A diferencia del hueso compacto, el tejido óseo esponjoso no contiene osteonas verdaderas (fig. 06.3b, c), sino que consta de laminillas dispuestas en una red irregular de columnas delgadas de hueso, llamadas trabéculas. Los espacios macroscópicos que existen entre las pertenecientes a algunos huesos están llenos de médula ósea roja, que es la en cargada de producir células sanguíneas. Dentro de cada trabécula hay osteocitos situados en lagunas a partir de las cuales se irradian los canalículos. Los osteocitos trabeculares reciben directamente nutrimentos de la sangre que circula por las cavidades medulares.
El tejido óseo esponjoso constituye la mayoría de los huesos (tanto los cortos, como los planos y los de forma irregular), casi todas las epífisis de huesos largos y una (franja angosta alrededor de la cavidad medular de la diáfisis de huesos largos.
A primera vista, la estructura de las osteonas del tejido óseo compacto parece muy organizada, mientras que las trabéculas del hueso esponjoso dan la impresión de tener una organización menor. Sin embargo, estas últimas se orientan de manera precisa a lo largo de las líneas de esfuerzo, una característica que permite a los huesos resistir esfuerzos y transferir fuerzas sin romperse. El tejido esponjoso se localiza principalmente en los sitios donde los huesos no están sometidos a esfuerzo muy intenso o donde éste se aplica desde muchos puntos situados en distintas direcciones.
El tejido o esponjoso difiere del compacto en dos as- pecios: en primer término, es ligero, lo cual reduce el peso global de los huesos, que pueden moverse más fácilmente cuando un músculo ejerce tracción sobre ellos. En segundo lugar, las trabéculas sir en de receptáculo y protección a la medula ósea roja. En adultos, e] tejido óseo esponjoso de los huesos de la cadera, las costillas, el esternón, la columna vertebral y los extremos de los huesos largos, es el único lugar donde hay médula ósea roja y por tanto hemopoyesis.
APLICACIÓN CLINICA
Gammagrama óseo
El gammagrama óseo es un estudio diagnóstico en el cual se aprovecha que el hueso es un tejido vivo. Para realizarlo se inyecta por vía intravenosa una pequeña dosis de un compuesto radiactivo que tos huesos absorben fácil mente. La cantidad asimilada de este compuesto (que se rastrea) tiene relación con el volumen de flujo sanguíneo en el hueso respectivo. Un dispositivo mide la radiación emitida por los huesos y la información se convierte en una imagen que puede interpretarse de manera muy semejante a las radiografías. El tejido óseo normal se identifica por una tonalidad gris homogénea, dada su captación uniforme del compuesto radiactivo. No obstante, las áreas más oscuras o claras pueden indicar anormalidades óseas. En las primeras, llamadas “puntos calientes”, hay aumento del metabolismo y mayor absorción de la sustancia radiactiva; además, son indicativas de cáncer óseo, curación anormal de fracturas o anomalías del crecimiento óseo. Las regiones más claras o “puntos fríos” indican disminución del metabolismo y menor absorción del compuesto radiactivo. Los puntos fríos reflejan problemas como osteopatía degenerativa, descalcificación ósea, fracturas, infecciones óseas, enfermedad de Paget o artritis reumatoide. El gammagrama óseo no sólo permite detectar anormalidades hasta tres a seis meses antes que las radiografías, sino que también implica que la exposición del paciente a las radiaciones sea menor.
1. ¿Por qué se considera que el hueso es un tejido conectivo?
2. Describa los cuatro tipos de células del tejido óseo.
3. ¿Cómo se compone la matriz del tejido óseo?
4. Establezca las diferencias entre el tejido óseo compacto
y el esponjoso en lo que atañe a su aspecto microscópico, localización y funciones.
VASOS SANGUÍNEOS Y NERVIOS DE LOS HUESOS
OBJETIVIVO
· Describir los vasos sanguíneos y la inervación de los husos.
Los huesos reciben mucha sangre. Los vasos sanguíneos, especialmente abundantes en las porciones óseas que con tienen médula ósea roja, entran a la estructura ósea por el periostio. En esta sección se analizan los vasos sanguíneos de un hueso largo; para ello se toma como ejemplo la tibia madura que se muestra en la figura 06.4.
Las arterias periósticas, junto con los nervios, penetran la diáfisis por numerosos conductos perforantes (de Volkmann) y distribuyen sangre en el periostio y la parte externa del hueso compacto (fig. 06.3a). Cerca del centro de la diáfisis, una arteria nutricia de gran calibre sigue un trayecto oblicuo a través del hueso compacto, para luego salir por un orificio llamado agujero nutricio (fig. 06.la). Al entrar en la cavidad medular, dicha arteria se divide en sus ramas proximal y distal, las cuales suministran sangre tanto a la parte interna del tejido óseo compacto de la diáfisis como a la médula ósea roja en las placas (o líneas) epifisarias en el tejido esponjoso. Algunos huesos, como la tibia, poseen una sola arteria nutricia, mientras que otros, como el fémur, tienen varias. Los extremos de los huesos largos reciben sangre de las arterias metafisarias y epifisarias, que nacen en los vasos que irrigan la articulación correspondiente. Las arterias metafisarias penetran la metáfisis de huesos largos y, junto con la arteria nutricia, distribuyen sangre en la médula ósea roja y el tejido óseo de las metáfisis, Las arterias epifisarias entran en las epífisis de los huesos largos e irrigan la médula ósea roja, además del tejido óseo epifisario.
Las venas que extraen la sangre de los huesos largos son evidentes en tres sitios: 1) una o dos venas nutricias acompañan la arteria del mismo nombre en la diáfisis: 2) numerosas venas epifisarias y metafisarias siguen la misma trayectoria que las arterias respectivas en las epífisis, y 3) muchas venas periósticas de pequeño calibre salen del periostio con las arterias correspondientes.
Los vasos sanguíneos óseos son acompañados por fibras neurales. El periostio posee abundantes nervios sensoriales; algunos de ellos captan las sensaciones de dolor y son especial mente sensibles a los desgarros y las fuerzas de tensión, a lo cual se debe el intenso dolor que ocasionan las fracturas s los tu mores óseos.
1. Explique la localización y las funciones de las arterias nutricias, el agujero nutricio, las arterias epifisarias y las periósticas.
FORMACIÓN DEL TEJIDO ÓSEO
OBJETIVO
· Describir los pasos de la osificación intramembranosa y la endocondral.
El proceso de formación de hueso se denomina osificación u osteogénesis. El “esqueleto” del embrión humano está constituido por membranas de tejido conectivo fibroso que se forman con la condensación de tejido conectivo embrionario (mesénquima) o partes de cartílago hialino que tienen forma parecida a la de los huesos. Estos tejidos embrionarios sirven como plantillas para la osificación subsiguiente, que se inicia durante la sexta o la séptima semana de vida posnatal y sigue uno de dos patrones. Estos dos tipos de osificación no producen diferencias en la estructura de los huesos maduros, sino que sólo se trata de distintos procesos de formación ósea.
• Osificación intramembranosa; se da este nombre a la formación directa del hueso sobre las membranas de tejido conectivo fibroso que constituyen las células mesenquimatosas condensadas o dentro de dichas membranas. En este caso, el hueso se forma directamente a partir del mesénquima. sin pasar primero por una etapa cartilaginosa.
• Osificación endocondral es la formación de hueso dentro del cartílago hialino. En este proceso de osificación, las células mesenquimatosas se transforman en condroblastos, que producen inicialmente un “modelo” de hueso en cartílago hialino. Posteriormente, los osteoblastos reemplazan poco a poco el cartílago con tejido óseo.
Osificación intramembranosa
De los dos procesos de osteogénesis antes descritos, la osificación intramembranosa conlleva menos pasos. Los huesos planos del cráneo y el maxilar inferior se forman de esta manera. El proceso ocurre como se expone a continuación (fig. 06.5):
1.-Las células mesenquimatosas de las membranas de tejido conectivo fibroso se condensan (agrupan) en el sitio donde se desarrollará el hueso y allí se diferencian, primero en células osteógenas y luego en osteoblastos. El lugar donde se lleva a cabo tal condensación se llama centro de osificación. Los osteoblastos secretan la matriz orgánica del hueso hasta quedar completamente en vueltos por ésta.
2.-Luego se interrumpe la secreción de la matriz y los osteoblastos se convierten en osteocitos, que se localizan en las lagunas y extienden sus delgadas prolongaciones citoplásmicas por canalículos que se irradian en todas direcciones. Al cabo de unos cuantos días, se depositan sales de calcio y otros minerales; la matriz se endurece o calcifica, es decir, la calcificación es tan sólo una parte del proceso de osificación.
3.-La matriz ósea se transforma en trabéculas, que se fusionan para crear el hueso esponjoso. En los espacios que hay entre éstas y el mesénquima crecen vasos sanguíneos, a lo largo de la superficie del hueso recién formado. El tejido conectivo relacionado con los vasos sanguíneos trabeculares se diferencia en médula ósea roja.
4.- En el exterior del hueso el mesénquima se condensa y transforma en periostio. Tarde o temprano, las capas superficiales esponjosas se convierten en hueso compacto, pero se conserva el tejido esponjoso en el centro. Gran parte del hueso recién formado se remodela (o sea, se destruye y forma de nuevo), proceso que lo transforma lentamente hasta que adquiere su forma y tamaño adultos.
Osificación endocondral
La sustitución de cartílago por hueso se denomina osificación endocondral. Aunque la mayoría de los huesos del cuerpo se forman de esta manera, este proceso se puede apreciar mejor en los más largos, lo que se lleva a cabo de la manera siguiente (véase fig. 06.6):
1.-Desarrollo del modelo cartilaginoso. En el sitio donde se formará el hueso, las células mesenquimatosas se agrupan según la forma que tendrá el futuro hueso. Dichas células se diferencian en condroblastos, que producen una matriz cartilaginosa, de tal suerte que el modelo se compone de cartílago hialino. Además, se desarrolla una membrana llamada pericondrio alrededor del modelo cartilaginoso.
2.-Crecimiento del modelo cartilaginoso. Cuando los condroblastos quedan ubicados en las capas profundas de la matriz cartilaginosa, se les llama condrocitos. El modelo cartilaginoso crece en sentido longitudinal por división celular continua de los condrocitos, acompañada de la secreción adicional de matriz cartilaginosa. Este proceso genera un aumento de longitud que se llama crecimiento intersticial (o sea, desde dentro). En contraste, el incremento en vi grosor del cartílago se debe principalmente a la adición de matriz en la periferia del modelo por nuevos condróblastos, los cuales evolucionan a partir del pericondrio. A este tipo de desarrollo por depósito de matriz sobre la superficie cartilaginosa se le conoce como crecimiento por aposición.
Al continuar el crecimiento del modelo cartilaginoso, se hipertrofian (aumentan de tamaño) los condrocitos de su región central, probablemente en virtud de que acumulan glucógeno para la producción de adenosintrifosfato (ATP) y de que sintetizan las enzimas que catalizarán reacciones químicas. Algunas de las células hipertróficas explotan y liberan su contenido, lo que modifica el pH de la matriz; este cambio activa la calcificación. Otros condrocitos del cartílago en calcificación mueren porque la matriz ya no difunde los nutrientes con rapidez suficiente. Al ocurrir esto, se forman lagunas que tarde o temprano se fusionan para formar cavidades pequeñas.
3.-Desarrollo del centro de osificación primario. Una arteria nutricia penetra en el pericondrio y en el modelo cartilaginoso en calcificación a través de un agujero nutricio en la región central del modelo cartilaginoso, lo cual estimula que las células osteógenas del pericondrio se diferencien en osteoblastos. Estas células secretan, bajo el pericondrio, una lámina delgada de hueso compacto, llamada collar de matriz ósea. Cuando el pericondrio empieza a formar tejido óseo, se le conoce como periostio. Cerca del centro del modelo crecen capilares periósticos en el cartílago calcificado en desintegración. El conjunto de estos vasos y sus correspondientes osteoblastos, osteoclastos y células de la médula ósea roja recibe el nombre de yema perióstica. Al crecer en el modelo cartilaginoso, los capilares inducen el desarrollo de un centro de osificación primario, región en que el tejido óseo sustituye la mayor parte del cartílago. Luego los osteoblastos empiezan a depositar matriz ósea sobre los residuos del cartílago calcificado, con lo que se forman las trabéculas del hueso esponjoso. A medida que el centro de osificación se alarga hacia los extremos del hueso, los osteoclastos destruyen las trabéculas recién formadas. De este modo se forma la cavidad medular, en el centro del modelo, la cual se llena después con médula ósea roja. La osificación primaria principia en la superficie exterior del hueso y avanza hacia el interior.
4.-Desarrollo de los centros de osificación secundarios. La diáfisis, que al principio era una masa sólida de cartílago hialino, es reemplazada por hueso compacto, cuyo centro contiene la cavidad llena de médula ósea roja. Cuando los vasos sanguíneos penetran las epífisis, se forman los centros de osificación secundarios, por lo regular hacia el momento del nacimiento. La forma de hueso es similar a la que tiene lugar en los centros de osificación primarios; sin embargo, se diferencia en que el tejido esponjoso persiste en el interior de las epífisis (no se forma la cavidad medular). La osificación secundaria se inicia en el centro de las epífisis y prosigue hacia el exterior, en dirección a la superficie externa del hueso.
5.-Formación del cartílago articular y placa epifisaria. El cartílago hialino que cubre las epífisis se convierte en cartílago articular. Durante la niñez y la adolescencia, se conserva cartílago hialino entre la diáfisis y las epífisis, el cual se conoce como placa epifisaria y es la que permite el crecimiento longitudinal de los huesos largos.
1. Describa brevemente los principales fenómenos de la osificación intramembranosa y la endocondral; explique las diferencias más importantes entre estos dos procesos.
CRECIMIENTO ÓSEO
OBJETIVO
· Describir la forma como los huesos aumentan de longitud y grosor y cómo regulan el crecimiento óseo los nutrientes y las hormonas.
Durante la niñez, el grosor de lOS huesos de todo c cuerpo aumenta gracias al crecimiento por aposición, y la longitud de los huesos largos, por la acumulación de material óseo sobre la cara diafisaria de la placa epifisaria. El crecimiento longitudinal de los huesos se interrumpe hacia los 25 años, si bien continúa su engrosamiento.
Crecimiento longitudinal
Con el fin de entender cómo se lleva a cabo el crecimiento longitudinal de los huesos, el lector deberá conocer algunos detalles de la estructura de la placa epifisaria (véase la fig. 06.7). esta es una capa de cartílago hialino en la metáfisis de los huesos en crecimiento y consta de cuatro zonas (véase la fig. 06.7b).
1. Zona de cartílago en reposo. Esta capa es la más cercana a la epífisis y está formada por condrocitos pequeños y dispersos. Sus células no participan en el crecimiento óseo (de lo cual se deriva el calificativo en reposo). En vez de ello, fijan la placa epifisaria al tejido óseo de la epífisis.
2. Zona de proliferación del cartílago. En esta zona hay condrocitos un poco más grandes. dispuestos como pilas de monedas, los cuales se dividen para reemplazar a los que mueren en el lado diafisario de la placa epifisaria.
3. Zona de cartílago en maduración (hipertrófico). En esta capa, los condrocitos son incluso mayores y permanecen dispuestos en columnas. El alargamiento de la diáfisis es resultado de la división celular en la zona del cartílago en proliferación y de la maduración de las células en la zona de cartílago hipertrófico.
5. Zona de calcificación del cartílago. La última zona de la placa epifisaria tiene apenas el grosor de unas cuantas células y consiste principalmente en condrocitos muertos, lo cual se debe a que la matriz que los rodea está calcificada. El cartílago calcificado se disuelve por acción de los osteoclastos, con invasión del área por osteoblastos y capilares de la diáfisis. Los osteoblastos depositan matriz ósea, que sustituye el cartílago calcificado. En consecuencia, el borde diafisario de la placa epifisaria está unido firmemente al hueso de la diáfisis.
La actividad de la placa epifisaria constituye la única manera en que puede aumentar la longitud de la diáfisis. Al crecer el hueso, los condrocitos proliferan en el lado epifisario de la placa. Nuevos condrocitos cubren los antiguos, que luego se destruyen por el proceso de calcificación. Por tanto, hay sustitución del cartílago por hueso en el lado diafisario de la placa. De esta forma, el grosor de la propia placa permanece relativamente constante, si bien aumenta la longitud del hueso en el lado diafisario.
Las placas epifisarias se cierran entre los 18 y 25 años de edad; es decir, dejan de dividirse las células del cartílago epifisario, al que sustituye hueso. La placa epifisaria se desvanece, si bien persiste una característica ósea llamada lítica epifisaria. La aparición de esta última indica que se ha interrumpido el crecimiento longitudinal del hueso. La clavícula es el último hueso en que ocurre este fenómeno. Si una fractura afecta la placa epifisaria, cuando la persona alcance la estatura adulta, el hueso fracturado puede quedar más corto de lo normal. Ello se debe a que el daño al cartílago, que es avascular, acelera el cierre de la placa epifisaria e inhibe el crecimiento longitudinal del hueso.
Aumento de grosor
A diferencia del cartílago, que puede aumentar de grosor mediante el crecimiento por aposición e intersticial, el diámetro o grosor de los huesos sólo se incrementa con el crecimiento por aposición (fig. 06.8):
1.- En la superficie ose las células periósticas se diferencian en osteoblastos, los cuales secretan fibras de colágena y otras moléculas orgánicas para formar la matriz ósea. Los osteoblastos quedan rodeados por la matriz s se transforman en osteocitos. Este proceso forma rebordes óseos en ambos lados del vaso sanguíneo perióstico. Tales rebordes se agrandan con lentitud y forman un surco para el vaso sanguíneo perióstico.
2.- Finalmente, los rebordes se juntan y fusionan, con lo que el surco se convierte en un conducto que envuelve el vaso sanguíneo. Lo que era periostio ahora se transforma en endostio, que reviste el túnel.
3.- El hueso que depositan los osteoblastos desde el endostio forma nuevas laminillas concéntricas. Tal formación avanza de dentro hacia fuera, en dirección al vaso sanguíneo perióstico. De esta manera, se llena el túnel y se crea una nueva osteona.
4.- Durante la formación de la osteona, los osteoblastos que están bajo el periostio depositan nuevas laminillas circunferenciales, con lo que aumenta el grosor del hueso. El proceso de crecimiento continúa hasta que 1 vasos periósticos quedan envueltos por completo, como se describió en el paso 1.
Sin duda, el lector recuerda que mientras se deposita tejido óseo en la superficie externa del hueso, los osteoclastos del endostio destruyen el tejido óseo que recubre la cavidad medular; así, ésta se agranda conforme aumenta el diámetro del hueso.
Factores que afectan el crecimiento óseo
El desarrollo y mantenimiento de los huesos depende de la ingesta (dieta) adecuada de vitaminas y minerales, así como de la concentración satisfactoria de ciertas hormonas. Durante el crecimiento óseo se necesitan cantidades importantes de calcio y fósforo, así como cantidades menores de fluoruro, magnesio, hierro y manganeso. Se requiere vitamina C para la síntesis de la principal proteína ósea, la colágena, así como para la diferenciación de los osteoblastos en osteocitos. También se precisan las vitaminas K y B para la síntesis proteínica, mientras que la vitamina A estimula la actividad de los osteoblastos.
Durante la niñez, las hormonas más importantes que estimulan el crecimiento óseo son los factores insulinoides de proliferación, producidos por el tejido óseo y el hígado. Estos factores (FIP) provocan la división celular en la placa epifisaria y el periostio, además de mejorar la síntesis de las proteínas necesarias para formar el nuevo hueso. A su vez, la producción de los factores insulinoides depende de la estimulación que ejerce la hormona del crecimiento (HC), la cual es secretada por el lóbulo anterior de la hipófisis. Asimismo, para el desarrollo óseo normal se requieren las hormonas (T y T que produce la glándula tiroides, así corno la insulina que se creta el páncreas.
Al llegar la pubertad, los osarios en las mujeres y los testículos en los varones empiezan a secretar sus propias hormonas, llamadas esteroides sexuales: estrógenos en mujeres y andrógenos en varones. Las mujeres tienen concentraciones mucho más altas de estrógenos y los varones, niveles mucho mayores de andrógenos, pero ellas también tienen concentraciones bajas de andrógenos, y ellos, de estrógenos. Lo anterior se debe a que las glándulas suprarrenales de personas de uno y otro géneros producen andrógenos, además de que otros tejidos, como el adiposo, pueden convertir los andrógenos en estrógenos. En la fase inicial, los esteroides sexuales dan origen al crecimiento repentino o “acelerado” durante la adolescencia. Por añadidura, los estrógenos fomentan los cambios en el esqueleto que son característicos de las mujeres, por ejemplo, el ensanchamiento de la pelvis. A fin de cuentas, los esteroides sexuales, en particular los estrógenos en ambos géneros, interrumpen el crecimiento en las placas epifisarias. En dicho punto, cesa el alargamiento de los huesos. Por lo regular, el crecimiento óseo longitudinal se completa en las mujeres antes que en los varones, debido a que su concentración de estrógenos es más alta.
APLICACIÓN CLINICA
Anormalidades hormonales que afectan la estatura
d Anormalidades hormonales que afectan la estatura
La secreción excesiva o deficiente de las hormonas que regulan el crecimiento óseo normal ocasiona que un individuo alcance una estatura anormalmente baja o alta. Durante la niñez, la secreción excesiva de HC provoca gigantismo, un trastorno en el que la persona alcanza estatura y peso corporal mucho mayores que lo normal, mientras que la secreción deficiente de estas hormonas o la de las tiroideas es causa de estatura baja. Los estrógenos interrumpen el crecimiento en las placas epifisarias, de modo que los sujetos de ambos géneros que carecen de ellos o de receptores celulares de esta hormona crecen más de lo normal.
1. Describa las zonas de la placa epifisaria y sus funciones.
2. Explique de qué manera aumenta el grosor o diámetro de los huesos.
3. ¿En qué radica la importancia de la línea epifisaria?
4. ¿Por qué son importantes los nutrientes y las hormonas para el crecimiento óseo?
HUESOS Y HOMEOSTASIS
OBJETIVOS
· Describir los procesos que participan en la remodelación ósea.
· Describir la secuencia de fenómenos en la reparación de una fractura.
La renovación de los huesos persiste incluso después de que alcanzan el tamaño y la forma correspondientes al adulto. La remodelación ósea es un proceso continuo en que los osteoclastos excavan pequeños túneles en el tejido óseo antiguo y luego los osteoblastos reconstruyen el tejido destruid El ciclo completo de remodelación ósea puede requerir única mente dos o tres meses o durar mucho más, lo cual depende de la parle del esqueleto en que ocurra. Por ejemplo, en la porción distal del hueso del muslo (fémur), la remodelación completa tiene lugar cada cuatro meses. En condiciones normales, la remodelación sin e para dos propósitos: renovar el tejido óseo antes de que se deteriore y redistribuir la matriz ósea a lo largo de las líneas de esfuerzo mecánico. Asimismo, es el pro ceso por el que sanan los huesos lesionados.
La destrucción de la matriz por los osteoclastos se denomina resorción ósea. En este proceso, los osteoclastos se adhieren firmemente a la superficie ósea en el endostio o el periostio y forman un sello impermeable en los límites de su borde arrugado (fig. 06.2). Después, liberan enzimas lisosómicas, que digieren proteínas y varios ácidos en la bolsa sellada. Las enzimas digieren las fibras de colágena y otras sustancias orgánicas, mientras que los ácidos disuelven los minerales óseos. Varios osteoclastos, que trabajan en forma con junta, excavan un pequeño túnel en el hueso antiguo. Las proteínas y minerales degradados de la matriz, principalmente calcio y fósforo, entran en los osteoclastos por endocitosis, cruzan la célula en vesículas y salen por exocitosis en el extremo opuesto hacia el borde arrugado. os productos de a resorción ósea, que ahora están en el liquido intersticial, se difunden a los capilares sanguíneos cercanos, Una vez que se ha efectuado la resorción de una pequeña área de hueso, los osteoclastos la dejan los osteoblastos entran en escena para reconstruir el tejido óseo en esa área.
A fin de lograr la homeostasis en los huesos, la actividad de resorción ósea de los osteoclastos debe estar en equilibrio con la formación de hueso por los osteoblastos. Si estos últimos forman demasiado tejido óseo, los huesos se vuelven anormalmente pesados y gruesos. Además, su calcificación excesiva hace que se formen protuberancias gruesas, llamadas espolones, que interfieren los movimientos articulares. A la inversa, una pérdida muy grande de calcio o una formación inadecuada de tejido nuevo debilita el tejido óseo.
El control de crecimiento y de remodelación ósea son fenómenos complejos que no han sido comprendidos por completo. En ambos participan algunas hormonas que Se encuentran en la circulación, a como las sustancias producidas localmente. Los esteroides sexuales retrasan la resorción de hueso antiguo y estimulan la formación de hueso nuevo. Un medio por el que los estrógenos de la resorción por estimulación de la apoptosis de los osteoclastos. La hormona paratiroidea es una de las que regulan la remodelación y lo mismo hace la vitamina D activada; además, influyen en la concentración sanguínea de calcio (fig. 06.11).
Fracturas y reparación de huesos.
Se denomina fractura a toda rotura de un hueso. A distintos tipos de fracturas se les dan denominaciones que reflejan su gravedad, la forma o la posición de la línea donde se rompió el hueso e incluso el nombre del médico que las describió originalmente. Entre los tipos más comunes están los siguientes (fig. 06.9):
· Fractura abierta (compuesta): los extremos fracturados sobresalen por la piel (fig. 06.9a). A la inversa, una fractura cerrada (sencilla) no perfora el tegumento.
· Fractura conminuta: el hueso se astilla en el sitio del impacto y quedan pequeños fragmentos óseos entre los dos principales (fig. 06.9b).
· Fractura en tallo verde: lesión parcial en la que un lado del hueso se rompe y el otro sólo se dobla; ocurre única mente en niños, cuyos huesos no están osificados por completo (fig. 06.9c).
· Fractura impactada: es cuando un extremo de hueso fracturado se desplaza con fuerza en el interior del otro (fig. 06.9d).
· Fractura de Pott: lesión del extremo dista! del hueso ex terno de la pierna (peroné), en la cual ocurre lesión grave de la articulación tibioastragalina (fig.06.9e).
· Fractura de Colles: lesión del extremo distal del hueso externo del antebrazo (radio) con desplazamiento posterior del fragmento distal (fig. 06.9f).
En algunos casos, un hueso se fractura sin romperse de manera visible. Por ejemplo, una fractura por esfuerzo es un conjunto de fisuras microscópicas en el hueso, que se forman sin que haya signos de lesión a otros tejidos. En adultos saludables, estas roturas se deben a actividades extenuantes repetidas, como correr, saltar o realizar ejercicios aeróbicos. También ocurren a raíz de enfermedades que alteran la mineralización ósea normal, como la osteoporosis (que se tratará más adelante). Alrededor de 25% de las fracturas por es fuerzo se producen en la tibia.
La reparación de las fracturas óseas se realiza en los pasos siguientes (fig. 06.10).
1.-Formación de hematoma por fractura. Como resultado de la lesión, se rompen los vasos sanguíneos que cruzan la línea de fractura, incluso los del periostio, las osteonas (sistemas de Havers), la cavidad medular y los conductos perforantes (de Volkmann). Al salir la sangre de los vasos sanguíneos rotos, se forma un coágulo en trono del sitio de la lesión, al cual se le llama hematoma por fractura; por lo común se forma en lapso de seis a ocho horas después de ocurrido el trastorno. Al formarse el hematoma se interrumpe la circulación de sangre hacia el área, de modo que las células óseas del sitio de fractura mueren. El hematoma sirve como punto central para el arribo de otras células. La necrosis de células óseas, que liberan desechos adicionales, provoca una respuesta: la zona se inflama e hincha. En el coágulo crecen capilares sanguíneos, mientras que los fogocitos (neutrófilos y macrófagos) y osteoclastos empiezan a eliminar el tejido muerto o dañado en el hematoma por fractura y área circundante. Esta etapa puede durar varias semanas.
2.-Formación del callo fibrocartilaginoso. La infiltración de nuevos capilares en el hematoma de la fractura ayuda a que se organice el tejido de granulación (véase el capítulo 4), al que se conoce como procallo. Luego, los fibroblastos capilares en el hematoma de la fractura ayuda a blastos y células osteógenas del periostio, el endostio y la médula ósea roja invaden el procallo. Los fibroblastos producen fibras de colágena, que ayudan a conectar los extremos rotos del hueso, Los fagocitos continúan su tarea de eliminación de desechos celulares. En las áreas de tejido óseo avascular saludable, las células osteógenas se convierten en condroblastos y empie7an a formar fibrocartílago. Por último, el procallo se transforma en callo fibrocartilaginoso, que es una masa de tejido de reparación y une los extremos rotos de los huesos. Esta etapa dura unas tres semanas.
3.-Formación dci callo óseo. En las áreas más cercanas al tejido óseo sano y bien vascularizado, las células osteógenas se transforman en osteoblastos, que inician la formación de trabéculas de hueso esponjoso; éstas unen las porciones viva y muerta de los fragmentos óseos de la fractura. Con el paso del tiempo, el fibrocartílago se convierte en tejido esponjoso y constituye lo que se conoce como callo óseo. Esta etapa tarda de tres a cuatro meses.
4.-Remodelación del hueso. La fase final de la reparación de fracturas es la remodelación ósea del callo. Los osteoclastos resorben gradualmente las porciones necrosadas de los fragmentos originales de la fractura y el hueso esponjoso es reemplazado por tejido óseo compacto en la periferia de la fractura. A veces, el proceso de reparación es tan completo que la línea de rotura resulta indetectable, incluso en radiografías. Sin embargo, puede persistir un área engrosada en la superficie del hueso, como signo de una fractura que ha sanado.
Aunque los huesos tienen riego sanguíneo abundante, el proceso curativo de fracturas puede tardar meses. El calcio y el fósforo necesarios para fortalecer y endurecer el nuevo tejido óseo se depositan de manera gradual, además de que las células óseas por lo general crecen y se reproducen con lentitud. Por añadidura, el flujo sanguíneo sufre alteración temporal en los huesos lesionados, lo cual es una de las principales causas de la dificultad para que sanen huesos que han sufrido fracturas graves.
APLICACIÓN CLÍNICA
Tratamiento de fracturas
El tratamiento de estas lesiones varía según la edad de la persona, el tipo de fractura y el hueso afecta do. Sus objetivos finales consisten en efectuar la realineación anatómica de los fragmentos óseos, inmovilizarlos para mantener dicha realineación y restaurar tas funciones. Para que se unan los fragmentos de fractura, deben quedar alineados, proceso que se denomina reducción, además de quedar inmovilizados durante el tiempo necesario para que se complete la curación. En la reducción cerrada, los extremos fracturados del hueso se alinean por manipulación externa, sin penetrar la piel. En la reducción abierta, dichos extremos se alinean por un procedimiento quirúrgico en que se colocan dispositivos de fijación interna, como tornillos, placas, clavos, varillas y alambres. Después de este procedimiento, el hueso fracturado puede mantenerse inmovilizado mediante un vendaje enyesado o elástico, un cabestrillo, una férula, un dispositivo de fijación externa o una combinación de estos dispositivos.
Función de los huesos en la homeostasis del calcio
OBJETIVO
· Describir la función de los huesos en la homeostasis del calcio.
Los huesos constituyen el principal reservorio de calcio en el cuerpo humano, ya que almacenan 9900 del total de este elemento en el cuerpo humano. El control de la concentración de calcio en la sangre se logra al regular la velocidad de resorción de este elemento de los huesos hacia la sangre y la transferencia de calcio sanguíneo a los huesos. La mayoría de las funciones de las células nerviosas depende de las con concentraciones adecuadas de iones calcio (Ca2+). Además, numerosas enzimas utilizan estos iones como cofactor (una sustancia necesaria para que ocurra una reacción enzimática) y también se precisan para la coagulación sanguínea. Por tales razones, la concentración plasmática de los iones calcio es, bajo control estricto, de 9 a 11 mg/lOOml. Es posible que incluso cambios mínimos en la concentración de iones calcio fuera de tales límites resulten mortales: si el nivel sérico de este elemento es muy alto, el corazón puede dejar de latir (paro cardiaco); en cambio, si disminuye en forma excesiva es probable que se detenga la respiración (paro respiratorio). La función de los huesos en la homeostasis del calcio consiste en “amortiguar” sus cambios de concentración en el plasma sanguíneo al liberar iones calcio hacia la sangre cuando disminuyen tales valores y absorberlos si aumentan. Estas variaciones se realizan bajo control hormonal.
El factor más importante en la regulación del intercambio de iones calcio entre la sangre y los huesos es la hormona paratiroidea (HPT), que secretan las glándulas paratiroides (véase la Fig. 018.13). La secreción de HPT de pende de varios sistemas de retroalimentación negativa que ajustan la concentración sanguínea de los iones calcio; así, cuando algún estímulo la hace disminuir, las células (receptores) de las paratiroides detectan el cambio (Fig. 06.11). El centro de regulación es el gen de la HPT que se localiza en el núcleo de las células paratiroideas. El aumento cíclico de los niveles de AMF (adenosinmonofosfato o monofosfato de adenosina) en el citosol constituye una señal de entrada a dicho centro de control. El AMF cíclico acelera las reacciones que “activan” el gen de la HPT, aumenta la velocidad de síntesis de esta hormona y como resultado se libera más HPT a la sangre (señal de salida); esta hormona incrementa el número y la actividad de los osteoclastos (efectores), lo que a su vez acelera el ritmo de la resorción ósea. Con la consecuente liberación de iones calcio (y fosfato) de los huesos al plasma sanguíneo aumenta la concentración plasmática de este elemento ‘e la normaliza.
Otra hormona brinda cierta contribución a la homeostasis del calcio en la sangre, gracias a su efecto en los huesos. Cuando la concentración de calcio en la sangre es mayor de lo normal, las células parafoliculares de la glándula tiroides secretan calcitonina (CT), hormona que inhibe la actividad de los osteoclastos, acelera la captación de los iones calcio sanguíneos en los huesos y apresura el depósito de este elemento en los propios huesos. El resultado final es que la CT promueve la formación (le hueso y disminuye los niveles de calcio en la sangre. No obstante tales efectos, aún no se sabe a ciencia cierta cuál es la función de la calcitonina en la homeostasis normal del cal cio, dado que su concentración puede reducirse a cero o alcanzar niveles excesivos sin que aparezcan síntomas clínicos.
1. Defina remodelación ósea y describa las funciones de los osteoblastos y osteoclastos en dicho proceso.
2. Defina el concepto de fractura y describa brevemente los cuatro pasos de la reparación de fracturas.
3.¿De que manera las hormonas regulan la homeostasis del calcio?
EJERCICIO Y TEJIDO ÓSEO
OBJETIVO
· Describir los efectos del ejercicio físico y los es fuerzas mecánicos en el tejido óseo.
Dentro de ciertos límites, los huesos pueden modificar su resistencia en respuesta a cambios en los esfuerzos mecánicos. Cuando el tejido óseo es sometido a éstos, inicia un proceso de adaptación para adquirir más resistencia mediante mayor depósito de sales minerales y producción de fibras de colágena. Los esfuerzos mecánicos producen otro efecto que consiste en aumentar la producción de calcitonina, hormona que inhibe la resorción ósea. Cuando no hay tales esfuerzos, los huesos no se remodelan de manera norma] porque la resorción supera la formación ósea. La falta de esfuerzos mecánicos debilita los huesos por efecto de la desmineralización (pérdida de minerales óseos) y la reducción del número de fibras de colágena.
Los principales esfuerzos mecánicos que actúan sobre los huesos son producto de la contracción de los músculos y de la fuerza de gravedad. Cuando una persona queda recluida al lecho o tiene un vendaje envesado para proteger un hueso fracturado, disminuye la resistencia de sus huesos no sometidos a esfuerzo. Los astronautas también pierden masa ósea en virtud de la microgravedad que hay en las naves espaciales. En ambos casos, la pérdida de tejido óseo puede ser impresionante (hasta de l % semanal). Por el contrario, los huesos de deportistas, sometidos a esfuerzos muy intensos y repetitivos, son mucho más robustos que los dc personas que no ejercitan su cuerpo. Las actividades que conllevan apoyo de peso, como la caminata o el levantamiento de pesas modera do, ayudan a conservar y aumentar la masa ósea. En años recientes se ha comprobado que los adolescentes y adultos jóvenes deben realizar un programa regular de ejercicios de apoyo de peso antes del cierre de las placas epifisarias. Esto sirve para conservar la masa ósea total antes de su reducción Inevitable con el envejecimiento. Incluso los ancianos pueden fortalecer los huesos al practicar ejercido con frecuencia.
1. Diga qué tipos de esfuerzo mecánico son útiles para fortalecer el tejido óseo.
ANATOMÍA D E L DESARROLLO DEL SISTEMA ESQUELÉTICO
OBJETIVO
· Describir el desarrollo dc sistema esquelético y de las extremidades.
Como antes de expuso, tanto la osificación intramembranosa como la endocondral se inician cuando las células mesenquimatosas, que son células de tejido conectivo derivadas del mesodermo, migran al área donde ocurrirá la formación de un hueso. En algunas estructuras esqueléticas, las células mesenquimatosas se transforman en condroblastos, que forman el cartílago. En otras, se convierten en osteoblastos, los cuales dan origen al tejido óseo por osificación intra membranosa o endocondral.
El análisis del desarrollo del esqueleto brinda una oportunidad excelente para comentar el de las extremidades. Éstas aparecen hacia la quinta semana como una pequeña protuberancia a los lados del tronco, llamadas primordios de las extremidades (fig.06.12a). Consisten en masas de mesodermo genérico cubiertas con ectodermo. En este punto, las futuras extremidades tienen un esqueleto mesenquimatoso y parte de la masa del mesodermo que envuelve los huesos en desarrollo se transformará en los músculos esqueléticos de las propias extremidades.
Hacia la sexta semana, los primordios de las extremidades presentan un área más angosta en su porción media. Dicha constricción delimita segmentos distales de los primordios: la placa de la mano en los primordios de las extremidades superiores y la placa del pie en los de las extremidades inferiores (fig. 06.12b). Dichas placas constituyen la forma inicial de las manos y los pies, respectivamente. En esta etapa de desarrollo de las extremidades, el esqueleto es cartilaginoso. Hacia la séptima semana (fig. 06.12c), los brazos, los antebrazos y las manos son distinguibles en los primordios de las extremidades superiores y los muslos, las pantorrillas y los pies son apreciables en los de las extremidades inferiores. Se ha iniciado la osificación endocondral. Al llegar la octava semana (Fig. 06.12d) ya se notan los hombros, los codos y las muñecas, por lo que ya resulta adecuado llamar extremidades superiores a estos primordios ‘ extremidades inferiores a los que se encuentran en la parte caudal.
EJ notocordio es un cilindro flexible de mesodermo que define la línea media del embrión y también le confiere parte de su rigidez. Su posición corresponde al área donde se desarrollará la columna vertebral. Al formarse las vértebras, el notocordio queda rodeado por los cuerpos vertebrales en desarrollo. pero al final desaparece, excepto ciertos residuos que persisten, como el núcleo pulposo de los discos intervertebrales (véase la fig. 07.16).
1. Describa cuándo y cómo se desarrollan las extremidades.
ENVEJECIMIENTO Y TEJIDO ÓSEO
OBJETIVO
· Describir los efectos del envejecimiento en el tejido óseo.
Del nacimiento a la adolescencia, el cuerpo produce más tejido óseo que el que pierde con la remodelación. En adul tos jóvenes, la formación y resorción óseas tienen ritmo casi idéntico. Al disminuir la concentración de esteroides sexuales durante la edad madura, sobre todo en mujeres post menopáusicas, se reduce la masa ósea porque la resorción es mayor que la formación de hueso. En la edad avanzada, la pérdida de hueso por resorción ocurre con mayor rapidez que la formación de tejido óseo. Generalmente, los huesos son más pequeños y tienen menor masa en las mujeres que en los varones, de modo que el desgaste de masa ósea por lo regular tiene mayores efectos adversos en ellas.
El envejecimiento causa dos efectos principales en el tejido óseo: reduce su masa y los hace más frágiles. La disminución del volumen se debe a que la matriz ósea pierde calcio y otros minerales (desmineralización). Dicha merma generalmente principia a los 30 años en las mujeres, se acelera I1SUC11O 1IOCIU lOS 45 años, conforme disminuye la concentración de estrógenos, y continúa hasta que la pérdida de calcio en los huesos es de casi 30% a los 70 años. Al iniciarse este proceso, las mujeres tendrán 8% de disminución de su masa ósea cada 10 años. En los varones es común que la merma de calcio se inicie hasta después de los 60 años y que pierdan 3% de la masa ósea por cada década que pasa. La pérdida de calcio de los huesos es uno de los problemas en la osteoporosis (un trastorno que se describirá más adelante).
El segundo efecto principal del envejecimiento en el sistema esquelético (la fragilidad) se debe a la disminución de la síntesis de proteínas, que reduce la porción orgánica de la matriz ósea, en particular las fibras de colágena, que confieren a los huesos la resistencia a la tensión. En consecuencia, los minerales inorgánicos constituyen un porcentaje cada vez mayor de la matriz ósea. La pérdida de resistencia a la tensión hace que los huesos se vuelvan muy frágiles y propensos a fracturas. En algunos ancianos, se desacelera la síntesis de fibras colágenas, en parte a causa de la menor producción de hormona del crecimiento. Además de la mayor susceptibilidad a las fracturas, la pérdida de masa ósea provoca deformidades, dolor, rigidez, disminución de estatura y caída de los dientes.
1. ¿Qué es la desmineralización y cuáles son sus efectos en el funcionamiento de los huesos?
2. ¿Qué cambios ocurren en la porción orgánica de la matriz ósea con el envejecimiento?
TRANSTORNOS: DESEQUILIBRIOS HOMEOSTÁSICOS
OSTEOPOSOSIS
El termino osteoporosis significa literalmente enfermedad de huesos porosos (véase la figura 06.13). El problema básico en este trastorno Consiste en que la resorción ósea se realiza a ritmo más acelerado que la formación de hueso. En gran parte, ello se debe a la reducción del calcio corporal; es decir, el organismo absorbe de los alimentos cantidades menores de este elemento que las que elimina en la orina, la materia fecal y el sudor. La masa ósea disminuye a tal punto que los huesos se fracturan, en muchos casos de manera espontánea, al realizar cualquier esfuerzo mecánico cotidiano. Por ejemplo, el simple hecho de sentarse con demasiada rapidez puede ocasionar una fractura de cadera. En Estados Unidos de América, la osteoporosis causa más de un millón de fracturas anuales, principalmente en caderas, muñecas y vértebras. Esta enfermedad afecta todo el sistema esquelético. Además de las fracturas, ocasiona disminución del tamaño de las vértebras y de la estatura, encorvamiento y dolor óseo.
En Estados Unidos de América, más de 30 millones de personas sufren este trastorno, el cual afecta sobre todo a sujetos de edad madura y ancianos, que son mujeres en 80% de los casos. Ellas lo padecen más que los varones por dos razones: sus huesos tienen menor masa que los del hombre y la producción femenina de estrógenos disminuye considerablemente con la menopausia, mientras que en los varones la secreción de testosterona, el principal andrógeno, se reduce en forma gradual y leve. Además del género, otros factores de riesgo son los antecedentes familiares de la enfermedad, ser descendiente de europeos o asiáticos, tener complexión corporal delgada o pequeña, modo de vida sedentario, tabaquismo, dieta baja en calcio o vitamina D, tomar mas de medio litro de bebidas alcohólicas al día, así como el consumo de ciertos medicamentos.
En mujeres postmenopáusicas, e tratamiento de la osteoporosis puede consistir en la administración de estrógenos en dosis bajas o la reposición hormonal (con una combinación de estrógenos y progesterona, que es otro esteroide sexual). Dicha terapéutica ayuda a combatir la osteoporosis, pero también aumenta el riesgo de cáncer mamario en las mujeres. Afortunadamente se cuenta con el raloxifeno, un fármaco que produce en los huesos los mismos efectos benéficos que los estrógenos, pero no incrementa el riesgo de cáncer mamario. El alendronato es otro fármaco no hormonal que bloquea la resorción ósea por los osteoclastos y también se usa para tratar la osteoporosis.
Quizás el aspecto más importante sea la prevención. El consumo adecuado de calcio y el ejercicio con apoyo del peso corporal antes de la vejez resultan más benéficos para las mujeres que los medicamentos y complementos de calcio cuando se llega a dicha edad.
RAQUITISMO Y OSTEOMALACIA
El raquitismo y la osteomalacia son padecimientos en los cuales no hay calcificación de los huesos. Aunque se produce la matriz ósea, no se depositan sales de calcio; como resultado, los huesos adquieren consistencia “suave” o ahulada y se deforman con facilidad. El raquitismo afecta los huesos en crecimiento de los niños. Con este trastorno no se osifica el tejido óseo recién formado en las placas epifisarias, por lo que es común que las piernas se comben y se produzcan otras deformidades en el cráneo, la caja torácica y la pelvis. En el caso de la osteomalacia, también llamada “raquitismo del adulto”, no se calcifica el hueso recién formado durante la remodelación. Este padecimiento ocasiona dolor y sensibilidad óseos de grado variable, sobre todo en la cadera y las piernas. También pueden ocurrir fracturas óseas con traumatismos leves.
TERMINOLOGÍA MÉDICA
Osteoartritis. Degeneración del cartílago articular, a tal grado que los extremos de los huesos se tocan; la fricción resultante entre los huesos agrava el padecimiento. Por lo regular ocurre en edad avanzada.
Osteomielitis. Infección ósea caracterizada por fiebre alta, sudación, escalofríos, dolor, náusea, formación de pus. edema y calor sobre el hueso afectado, así como rigidez (le los músculos que recubren los huesos. A menudo es ocasionada por bacterias, en particular Staphylococcus aureus. Los microbios suelen llegar a los huesos desde el exterior del cuerpo (a través de fracturas abiertas, heridas penetrantes o procedimientos quirúrgi cos ortopédicos) desde otros sitios de infección en el cuerpo (abscesos dentales o infecciones por quemaduras, de las vías urinarias o respiratorias superiores) por la sangre e infecciones de tejidos suaves adyacentes (como ocurre en personas con diabetes mellitus).
Osteopenia. Disminución de la masa ósea debido a que la velocidad de formación del hueso se reduce hasta niveles insuficientes para compensar la resorción ósea normal; la osteoporosis constituye un ejemplo de este tipo de trastorno.
Sarcoma osteógeno. Cáncer de los huesos que afecta principalmente los osteoblastos y se desarrolla generalmente en adolescentes, durante la fase de crecimiento acelerado. Los sitios más comunes son las metáfisis de huesos del muslo (fémur), la pantorrilla (tibia) y el brazo (húmero). Las metástasis más frecuentes ocurren en los pulmones; el tratamiento consiste en administrar quimioterapia con varios fármacos y extirpar el tumor maligno o en amputar la extremidad.
GUÍA DE ESTUDIO
INTRODUCCIÓN (p. 164)
1. Los huesos están formados por varios tejidos: tejido óseo o hueso, cartílago, tejidos conectivos densos, epitelio, diversos tejidos generadores de células sanguíneas, así corno tejidos adiposo s nervioso.
2. El conjunto de huesos y cartílagos del cuerpo constituye el esqueleto o sistema esquelético.
FUNCIONES DEL SISTEMA ESQUELÉTICO (p. 164)
1. Sus funciones consisten en brindarle sostén al cuerpo, proteger los órganos internos, realizar movimientos, almacenar y liberar minerales, producir las células sanguíneas y almacenar triglicéridos.
ESTRUCTURA DE LOS HUESOS (p. 165)
1. Las partes de un hueso largo característico son diáfisis, epífisis proximal y distal, metáfisis, cartílago articular, periostio, cavidad medular médula ósea) y endostio.
HISTOLOGÍA DEL TEJIDO ÓSEO (p. 166)
1. El tejido óseo consta de células muy separadas y rodeadas por grandes cantidades de matriz.
2. Los cuatro tipos principales de células en el tejido óseo son las osteógenas, los osteoblastos, los osteocitos y los osteoclastos.
3. La matriz ósea contiene sales minerales en abundancia (especialmente, hidroxiapatita, así como fibras de colágena.
4. El tejido óseo compacto consiste en osteonas (sistemas de Havers) con poco espacio entre ellas.
5. El tejido óseo compacto se encuentra sobre el tejido óseo esponjoso en las epífisis compone la mayor parte de la diáfisis. Desde el punto de vista fisiológico, brinda protección, sostén e resistencia a los huesos.
6. El humo esponjoso no contiene osteonas, sino que está formado por trabéculas que rodean numerosos espacios llenos de medula ósea reja.
7. El hueso esponjoso constituye la mayor parte de la estructura de huesos cortos, planos e irregulares. así como las epífisis de lo huesos largos. Desde el punto de vista fisiológico, las trabéculas del tejido óseo esponjoso proporcionan resistencia a lo largo de las líneas de esfuerzo, contienen protegen la medula ósea roja, además de brindar mayor ligereza a 1o huesos para facilitar los movimientos.
VASOS SANGUÍNEOS Y NERVIOS DE LOS HUESOS (p. 169)
1. Los huesos largos reciben sangre a trasvés de arterias periósticas. nutrientes y epifisarias; además, tienen senas que completan la circulación.
2. En los huesos, los nervios siguen el mismo trayecto que los vasos sanguíneos. El periostio tiene abunda fibras sensoriales.
FORMACIÓN DEL TEJIDO ÓSEO (p. 170)
1. Los huesos se forman mediante un proceso llamado osificación (u osteogénesis), que se inicia cuando las células mesenquimatosas se transforman en células osteógenas. Estas ultimas se dividen y dan origen a células que se diferencian en osteoblastos y osteoclastos.
2. Durante la sexta o séptima semanas de vida embrionaria principia la osificación que comprende dos fases: la intramembranosa a la endocondral: éstas sustituyen el tejido conjunto o preexistente por hueso.
3. La osificación intramembranosa tiene lugar en membranas de tejido conjuntivo o fibroso.
4. La osificación endocondral ocurre en un modelo (o plantilla) de cartílago hialino. El centro de osificación primario de un hueso largo está en la diáfisis. El cartílago degenera y deja espacios que se fusionar para formar la cavidad medular. Los osteoblastos secretan matriz ósea. A continuación, tiene lugar la osificación en las epífisis, donde el tejido óseo sustituye al cartílago, excepto en la placa epifisaria.
CRECIMIENTO ÓSEO (p 173)
1. La placa epifisaria consta de cuatro zonas: dc esposo, da proliferación, de maduración y de calcificación.
2. La longitud de la diáfisis aumenta gracias a la actividad de la placa epifisaria.
3. El grosor o diámetro de los huesos se incrementa porque los osteoblastos añaden tejido óseo nuevo alrededor de la superficie externa del hueso (crecimiento por aposición).
4. Los minerales (en especial el calcio y el fósforo), junto con las vitaminas (C, K y B son necesarios para el desarrollo y mantenimiento de los huesos. Los factores de proliferación insulinoides, la hormona del crecimiento, las hormonas tiroideas, la insulina, los estrógenos y los andrógenos estimulan dicho pro ceso. En contraste, los esteroides sexuales, sobre todo los estrógenos, lo interrumpen en las placas epifisarias.
HUESOS Y HOMEOSTASIS (p. 176)
1. La remodelación constituye un proceso continuo en el que los osteoclastos excavan pequeños túneles en el tejido óseo antiguo y después los osteoblastos lo reconstruyen.
2. En la resorción ósea, los osteoclastos liberan enzimas y ácidos que degradan las fibras de colágena y disuelven las sales minerales.
3. Los esferoides sexuales desaceleran la resorción del tejido óseo antiguo y promueven la formación de nuevo. Dicho efecto desacelerado ocurre porque los estrógenos estimulan la apoptosis de los osteoclastos.
4. Una fractura es cualquier rotura de un hueso.
5. La reparación de fracturas conlleva la formación del hematoma de fractura, del callo fibrocartilaginoso y del callo óseo, así como la remodelación ósea.
6. Los tipos de fracturas son: cerradas (simples), abiertas (compuestas), conminutas, en tallo verde, impactadas, de esfuerzo, de Pott y de Colles.
7. Los huesos constituyen el principal reservorio de calcio en el cuerpo.
8. La hormona paratiroidea (HPT), que secretan las glándulas paratiroides, aumenta la concentración de Ca2+ en la sangre, mientras que la calcitonina (CT) de la glándula tiroides puede disminuir tales niveles.
EJERCICIO Y TEJIDO ÓSEO (p. 180)
1. Los esfuerzos mecánicos mejoran la resistencia de los huesos al incrementar la formación de depósitos de sales minerales y la producción de fibras de colágena.
2. Cuando una persona no realiza esfuerzos mecánicos sus huesos se debilitan como resultado de la desmineralización y la disminución de las fibras de colágena.
ANATOMÍA DEL DESARROLLO DEL SISTEMA ESQUELÉTICO (p. 181)
1. Los huesos se forman a partir del mesodermo por osificación intramembranosa o endocondral.
2. Los miembros se desarrollan a partir de los primordios de las extremidades, que constan de mesodermo y ectodermo.
ENVEJECIMIENTO Y TEJIDO ÓSEO (p. 181)
1. El principal efecto del envejecimiento consiste n la pérdida del calcio de los huesos, lo cual puede causar osteoporosis.
2. Otro efecto es la menor producción de proteínas en la matriz ósea (en su mayor parte, fibras de colágena), lo cual hace que los huesos se vuelvan más frágiles y, con ello, más propensos a las fracturas.
Complete las siguientes afirmaciones:
1. de los huesos depende de las sales minerales cristalizadas, mientras que las fibras de colágena y otras moléculas orgánicas proporcionan a los huesos.
2. El tejido óseo compacto se compone de , mientras que el tejido óseo esponjoso consiste en:
3. La osificación endocondral es la formación de hueso en , al tiempo que la osificación intramembranosa consiste en su formación directamente a partir de
4. La hormona que desempeña la función más importante en el intercambio de iones calcio entre la sangre y los huesos es la:
5. Relacione las columnas:
—— (a) espacio dentro de la diáfisis de los huesos que contiene médula ósea roja o
amarilla, según la edad del individuo
____(b) tejido de almacenamiento de triglicéridos
____(c) tejido hemopoyético
____(d) capa delgada de cartílago hialino que cubre los extremos de los huesos don de éstos forman una articulación
____(e) extremos distal y proximal de los huesos
____(f) porción principal de los huesos, cilíndrica y alargada
____(g) en los huesos en desarrollo, región donde se halla la placa de crecimiento
____(h) membrana resistente que rodea la superficie ósea donde no hay cartílago
____( i )revestimiento del interior de un hueso
____( j ) residuo de la placa epifisaria activa; signo que indica la interrupción del crecimiento longitudinal de un hueso óseo
(1) cartílago articular
(2) endostio
(3) cavidad medular
(4) diáfisis
(5) epífisis
(6) metáfisis
(7) periostio
(8) médula ósea roja
(9) médula ósea amarilla
(10) línea epifisaria
Falso o verdadero:
6. La actividad de la placa epifisaria es el único mecanismo por el que puede aumentar la longitud de la diáfisis.
7. Dentro de ciertos límites, los huesos tienen la capacidad de modificar su resistencia en respuesta a los esfuerzos mecánicos, de tal suerte que al ser sometidos a ellos se vuelven más fuertes porque reducen la formación de depósitos de sales minerales y la producción de fibras de colágena.
8. Relacione las dos columnas:
(a) pequeños espacios entre las laminillas que contienen osteocitos
(h) conductos perforantes que penetran en el hueso compacto, con tienen vasos sanguíneos, linfáticos y los nervios del periostio
(c) áreas entre las osteonas
(d) unidad microscópica de tejido óseo compacto
(e) conductos diminutos y llenos de líquido extracelular, que comunican las lagunas entre sí y con los conductos de Havers
(f) conductos de trayecto longitudinal en los huesos, que comunican los vasos sanguíneos y nervios con los osteocitos
(g) red irregular de columnas delgadas de hueso, que hay en el tejido óseo esponjoso
(h) anillos de matriz calcificada y endurecida alrededor de los conductos de Havers
(i) abertura de la diáfisis de los huesos por la cual penetran arterias al interior de los propios huesos
(j) capa de cartílago hialino en el área que está entre la diáfisis y el extremo de un hueso en crecimiento
(1) lagunas
(2) conductos de Volkmann
(3) conductos de Havers
(4) laminillas concéntricas
(5) placa epifisaria
(6) trabéculas
(7) laminillas intersticiales
(8) canalículos
(9) agujero nutricio
(10) osteona
Escoja la respuesta adecuada para las siguientes preguntas:
9. ;Cuales de las siguientes son funciones del tejido óseo y del sistema esquelético? 1)sostén; 2) excreción; 3) participación en los movimientos; 4) homeostasis mineral, y 5)producción de células sanguíneas. (a) 1,2 y 3; (b) 2,3 y 4; (e) 3,4 y 5; (d) 1,3,4 y 5; ó (e) 2,3, 4y 5
10. ¿Cuáles de las afirmaciones siguientes son verdaderas? 1) Las células osteógenas se transforman directamente en osteoclastos, 2) las células osteógenas son células madre no especializadas. 3) los osteoblastos forman hueso. 4) los osteocitos son las principales células del tejido óseo. 5) los osteoclastos se encargan de la resorción ósea. 6) Los osteoblastos mantienen las actividades celulares cotidianas del tejido óseo.
(a) 1,2,4,5 y 6; (b) 2,3,4 y 5; (c) 1,3,5 y 6; (d) 2,4 y 6; (e) 1,2,4,5 y 6.
11. ¿Cuál de las afirmaciones siguientes e verdadera? (a) La matriz ósea consta de sales minerales inorgánicas, principalmente hidroxiapatita. (b) El tejido óseo esponjoso constituye la mayor parte del tejido óseo de los huesos largos de las extremidades. (c) la médula ósea amarilla solo se halla en los huesos embrionarios. (d) Una vez formado un hueso, es un tejido muerto que permanece durante el resto de la vida del individuo. (e) la medula ósea roja solo se encuentra en el tejido óseo compacto.
12. ¿Cuáles de los enunciados siguientes son verdaderos? 1) Las células osteógenas están en el periostio. 2) La placa epifisaria conforma las superficies articulares. 3) los huesos pueden aumentar de grosor o diámetro sólo mediante crecimiento por aposición. 4) Las hormonas no desempeñan funciones en el crecimiento óseo, sino únicamente en el mantenimiento de los huesos adultos. 5) La línea epifisaria se forma antes que la placa epifisaria.
(a) 1, 3 y 5; (b) 2,4 y 5; (c) 1, 2 y 3; (d) 2,4 y 5, o (e) 1, 2, 3 y 5
13. ¿Cuáles de las afirmaciones siguientes son verdaderas? 1) Las actividades de sostén de peso ayudan a formar y conservar la masa ósea. 2) Si no se realizan esfuerzos mecánicos se debilitan los huesos .3) Cuando no se efectúan esfuerzos mecánicos, la resorción ósea es mayor que la formación de hueso. 4) Los esfuerzos mecánicos disminuyen la producción de calcitonina, hormona que inhibe la resorción ósea. 5) Los esfuerzos mecánicos principales a que están sometidos los huesos son el resultado de la contracción de los músculos y de la fuerza de gravedad.
(a) 1,2,3 y 5; (b) 2,3, 4 y 5 (e) 1,3 y5; (d) 2,4 y 5; o (e) 2,3 y 4.
14. Indique qué elementos de la siguiente lista no son necesarios para el crecimiento normal de los huesos, la remodelación ósea en el adulto y la reparación de fracturas óseas.
(a) factores de crecimiento insulinoide, (b) queratina, (e) vitamina C, (d) hormona paratiroidea, (e) ejercicios de sostén de peso.
15. Relaciona las dos columnas:
___(a) cáncer óseo que afecta principalmente los osteoblastos en los huesos de adolescentes
___(b)padecimiento de huesos porosos que se caracteriza por disminución de la masa ósea y mayor susceptibilidad a las fracturas
___(c)hueso astillado, con fragmentos pequeños entre las partes principales
___(d)hueso roto que no perfora la piel
___(e) rotura parcial de hueso en la que un lado se rompe y el otro se dobla
___(f) hueso roto que sobresale a través de la piel
___(g) rotura microscópica de un hueso debida a su incapacidad para so portar los impactos repetidos
___(h) degeneración del cartílago articular que permite el contacto de los
extremos de un hueso y se agrava por la fricción entre ellos
___(i) padecimiento de los adultos que se caracteriza por la falta de cal calcificación del tejido óseo recién formado por remodelación
___(j)infección de huesos
(1)fractura cerrada (simple)
(2) fractura abierta compuesta
(3) fractura en tallo verde
(4) fracturo por esfuerzo
(5) fractura conminuta
(6) osteoporosis
(7) osteomalacia
(8) osteomielitis
(9) osteoartritis
(10) sarcoma osteógeno
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