Estructura y función
del hueso!
Dr. José Guadalupe Mendoza Mendoza!
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Dr. Raymundo Angel Rodriguez Torres RII!
Introducción!
•
Excelente resistencia al fallo o fractura,
manteniendo baja masa.!
•
ideal para dar estructura a un
organismo móvil.!
•
Tejido dinámico que pose respuesta
celular que le permiten ajustar su
estructura macroscópica y
microscópica en respuesta a cambios
fisiológicos y mecánicos.!
•
Capacidad de auto regeneración,
capaz de optimizar su estructura y
funciona en la homeostasis.!
•
Sanar sin dejar cicatriz!
Estructura ósea!
•
El hueso tiene una organización especifica a
diferentes escalas, permitiéndole realizar sus
funciones primarias:!
•
Soporte mecánico para permitir movimiento !
•
Protección física a órganos vitales!
•
Contener medula ósea!
•
Regula la homeostasis mineral!
Anatomía!
•
Clasificaciones:!
•
Por su forma: Largos, cortos,
planos!
•
Por su origen: membranoso,
cartilaginoso!
•
Primario, secundario!
Estructura de los huesos largos!
•
Epífisis!
•
Tejido óseo organizado en forma
de trabéculas!
•
Capa delgada de hueso cortical!
•
Metáfisis!
•
Fisis / linea epifisiaria!
•
Diáfisis!
•
Capa gruesa de hueso cortical!
•
Hueso trabecular!
•
Canal medular!
Aporte!
neurovascular!
•
Arteria nutricia, entra de forma
oblicua en la diáfisis hacia el
canal medular!
•
2 tercios profundos de la
corteza!
•
Arterias periosteales!
•
Tercio cortical superficial!
•
Plexos periarticulares: arterias
metafisiarias y epifisiarias!
Estructura del hueso trabecular!
•
Organizado en una red de
placas y varillas!
•
Puntales. (Struts)!
•
200 micras de grosor!
•
Espacios intersticiales entre
puntales contienen medula
ósea!
•
Porosidad (30% a 90%)!
Estructura del hueso cortical!
•
Hueso compacto!
•
No posee espacios
intersticiales!
•
No presenta porosidad!
•
Funciones: transmitir peso
corporal, distribuir cargas!
Organización tisular!
•
El hueso cortical y trabecular
difieren tanto en su disposición
macroscópica como a nivel
microscópico!
•
Matriz extra celular!
•
Osteocitos!
Tejido óseo!
•
Formado de novo!
•
Formación de hueso
embrionaria!
•
Crecimiento óseo!
•
Callo óseo!
•
Osificación heterotópica!
•
“Tejido”!
•
Colágena y minerales se
encuentran orientados al
azar.!
Hueso laminar!
•
Del latín Lamella!
•
Hueso secundario!
•
Organización en capas!
•
3 a 7 micras de grosor, visible
a la microscopía de luz!
Estructura del hueso laminar!
•
Osteonas (sistema haversiano)!
•
3 a 6 mm de largo!
•
150 a 200 micras de diametro!
•
Conductos de Havers!
•
Conductos de Volkmann!
•
Contribuyen del 5% al 10% de
la porosidad del hueso!
•
Dispuestas en sentido de la
demanda mecánica del área!
Lineas de cemento!
•
Se encuentran en hueso cortical y trabecular!
•
Se localizan en la periferia de la osteona!
•
Evitan la propagación de fisuras!
•
Aislan neurovascularmente a la osteona!
Lagunas!
•
15,000 por mm3!
•
1% del volumen oseo!
•
se conectan por medio de
canalìculos!
•
esta red permite el transporte
de oxigeno y nutrientes hacia
los osteocitos así como la
remoción de desechos!
Matriz extracelular!
•
Principal componente del tejido óseo!
•
Osteoide!
•
Matriz ósea mineralizada!
•
Matriz lacunar!
Componentes de la matriz ósea mineralizada!
•
El componente mineral!
•
60 a 70% del tejido!
•
Calcio, fosfato, sodio,
magnesio y carbono!
•
Cristales de hidroxiapatita y
fosfato tricálcico!
Componentes de la matriz ósea mineralizada!
•
El componente órganico!
•
20 a 25% del tejido!
•
90% es colágena tipo I!
•
5% proteínas no colagenosas!
Colagena!
•
La mayoría de la colagena
encontrada en el hueso es del
tipo I!
•
Fibras de colagena con una
estrectura triple helicoidal!
•
Proporciona fuerza tensil !
Colagena!
•
La colagena fibrilar es
trimerica!
•
3 cadenas 𝛼!
•
Colagena tipo I: 2 cadenas 𝛼1
y 1 cadena 𝛼2!
•
Secuencia (glicina - x - y)!
•
x = prolina!
•
y = hidroxiprolina!
Colagena!
•
Es modificada en
el retículo
endoplásmico!
•
Hidroxilación de
prolina y licina!
•
Enzimas
prolilhidroxilaza y
licilhidroxilaza!
•
Vitamina C
(catalizador)!
Colagena!
•
La procolagena alcanza el
espacio extracelular!
•
Propeptidazas convierten las
moléculas en tropocolagena!
•
Estos se unen
espontaneamente en grandes
complejos llamados colagena!
Colagena!
•
Estabilidad intrínseca debido a interacciones laterales no
covalentes ente las hélices!
•
Puentes cruzados covalentes intercadena formados entre los
residuos lisina!
•
Fuerza tensil mayor que el acero!
•
50 nm de diámetro y 1 micra de largo!
Matriz inorgánica!
•
El 70% es mineralizada!
•
Otorga la fuerza compresiva
del hueso!
•
Asociado con las fibrillas de
colagena!
•
Fosfato de calcio
(Hidroxiapatita)!
•
Ca10(PO4)6(OH)2!
Células óseas!
•
Osteoblastos!
•
Osteocitos!
•
Osteoclastos!
•
Células de revestimiento!
•
De la médula ósea: !
•
Células estromales!
•
Del sistema hematopoyetico!
•
Adipocitos!
Osteoblasto: Morfología!
•
El osteoblasto maduro es una
célula cuboidal con un núcleo
excéntrico!
•
Marcadores: fosfatasa alcalina,
osteocalcina, receptor de
superficie de hormona
paratiroidea.!
Osteoblasto: Función!
•
Formar matriz ósea !
•
Regular la actividad del
osteoclasto para regular el
balance del proceso de
formación y resorción ósea!
Osteoblasto: Diferenciación!
Células de revestimiento!
•
Todas las superficies óseas
están cubiertas por células!
•
En áreas de formación de
hueso osteoblastos!
•
En áreas con resorción de
hueso osteoclastos!
•
Áreas no metabolicamente
activas por células de
recubrimiento!
Osteocito!
•
Osteoblasto embebido en la
matriz mineralizada !
•
Se encuentra en el espacio
lacunar !
•
Poca producción de proteínas !
Osteoclasto: Morfología!
•
Célula gigante multinucleada!
•
Reabsorción de la matriz ósea
mineralizada!
•
Laguna de Howship!
•
20 a 100 micras !
•
3 a 20 núcleos!
•
Contienen grandes cantidades
de mitocondrias y lisosomas!
Osteoclasto: Función!
Osteoclast: Diferenciación!
Regulación de la forma y función del hueso!
•
El tejido óseo es dinámico y
metabólicamente activo!
•
Se renueva a si mismo
constantemente!
•
Modula su forma y
ultraestructura!
•
Multiples sistemas de
regulación!
Regulación de la resorción ósea!
•
Aumento de la resorción ósea
y liberación de calcio:!
•
Vitamina D y PTH!
•
Disminución de la resorción
ósea:!
•
Calcitonina!
•
Esteroides disminuyen la
formación ósea y aumentan la
resorción!
•
Bifosfonatos iniben la resorción
ósea.!
Remodelado!
•
La remoción y remplazo de
hueso en el mismo sitio!
•
Completo recambio cada 4-20
años!
•
5% por año!
•
En niños: 25% por año
(trabecular), 2% cortical!
El ciclo de remodelado!
•
Hueso Trabecular:!
•
Osteoclasto: !
•
Fase de resorsión, 10 dias!
•
Laguna de Howship.
“Cuántum”!
•
Osteoblasto: Fase de
formación, 4 meses!
•
secretar matriz y mineralizarla!
Remodelado de hueso cortical!
•
Los osteoclastos forman una
estructura llamada cono de
resorción.!
•
Se forma un vaso sanguineo
en el espacio resultante!
•
Se reclutan osteoblastos, los
cuales inician el depósito de
matriz extracelular!
Medición de la remodelación!
•
Producción de osteocalcina
(exclusiva de osteoblastos)!
•
NTX (usado para medir la
remoción ósea)!
•
Hidroxiprolina!
Inicio y localización del remodelado!
•
El ciclo de remodelado inicia
con la resorción!
•
Aún se desconoce que inicia
el proceso y que factores
determinan donde toma lugar!
•
Se piensa que es un proceso
contínuo que ocurre de
manera aleatoria!
Regulación mecánica de la estructura!
•
Ley de Wolff!
•
Las trabéculas oseas se
alínean de manera tal que
soportan la mayor cantidad de
estrés asociado con la
demanda mecánica habitual!
•
Cualquier cambio de forma o
función de un hueso es
seguido de ciertos cambios en
su arquitectura interna y
posteriormente, externa.!
Adaptación!
•
Proceso de alterar la
estructura ósea en respuesta a
influencias mecánicas!
•
Hipertrofia ósea en areas de
estres constante!
•
Pérdida ósea al disminuir la
carga transmitida (astronautas
o al diferir apoyo)!
Señales mecánicas!
•
Concepto del “mecanostato”!
•
Se piensa que el parametro
asociado es la tension local.!
•
Otros parámetros que se
piensan son fuerza de tension,
frecuencia, tasa y densidad de
energia de tensión!
Mecansimos de respuesta celular!
•
¿Cual de la miriada de tipos celulares encontrados en el hueso
generan una respuesta a la carga, que sea fisiologicamente
importante en la adaptación?!
•
¿Qué caracteristica de la carga accióna una respuesta a nivel
celular?!
•
¿Cómo la señal de carga es captada por las células y convertida
un una cascada de señalización celular?!
Propiedades mecánicas!
Hueso cortical!
•
Rigidez: 10 a 20 GPa!
•
Fuerza 50 a 200 MPa!
•
Patrones de fractura:!
•
Tension -> Trasverso!
•
Compresión -> Oblicuo!
•
Trazo en ala de mariposa!
•
En la flexión hay fuerzas de
tensión y compresión,
iniciando en el lado tenis!
•
Torsion -> Espiral!
Hueso trabecular!
•
Menos fuerza y rigidez que el
cortical!
•
10 a 2,000 MPa!
•
Puede absorber mas energia y
deformarse mas antes del fallo!
•
Util en regiones periarticulares!
Envejecimiento!
•
Incremento de masa osea!
•
Pico a la tercera decada!
•
Disminucion progresiva!
•
Osteoporosis: 2.5 deviaciones
estandard por debajo de la
media (Densitometria ósea)!
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