MATERIAL PARA CVS Y MEDICINA

TEJIDO CONJUNTIVO ÓSEO

Este tejido representa la parte más importante del esqueleto. Es un tejido único y especial en cuanto que combina la dureza, la fortaleza, cierta elasticidad, así como poco peso. Es una forma especializada del tejido conectivo denso, donde los componentes extracelulares sufren un proceso de mineralización, lo que le confiere la dureza.
Permite la inserción de músculos, soporta el peso corporal y en cierta medida permite oponerse a la fuerza de gravedad, al tiempo que permite la protección de órganos como el cerebro, la médula espinal, los órganos del tórax o los de la pelvis.
Macroscópicamente se organiza de dos formas en el hueso, por un lado tenemos el tejido óseo esponjoso compuesto por fina láminas organizadas, o trabéculas, que se cruzan en todas las direcciones, formando así una malla ósea en todas las direcciones, cuyos espacios se intercomunican entre sí, donde se aloja la médula ósea.
La otra variedad el tejido óseo compacto forma una masa compacta, sin espacios huecos visibles. Un ejemplo claro de esto lo podemos diferenciar en la porción diafisaria de los huesos largos, o en la superficie de las epífisis. En el centro de la diáfisis encontramos un espacio de forma tubular que se comunica con las cavidades de las epífisis, o extremos de los huesos largos.
Las superficies articulares están aquí recubiertas por una capa de cartílago hialino, que representa la porción de cartílago articular. Durante la etapa de crecimiento encontra-mos interpuesta una zona de crecimiento donde describimos al cartílago metafisario o cartílago de crecimiento.
La superficie de los huesos aparte del cartílago articular se encuentran recubiertos por un conectivo denso el periostio, mientras que las cavidades medulares se encuentran recubiertas por un conectivo rico en células el endostio; tanto el periostio como el endostio, tienen células con capacidad osteoprogenitora.
En los huesos planos podemos describir dos capas de hueso compacto la tabla externa e interna, separadas por una capa de hueso compacto el diploe.
El método para realizar preparados óseos, presenta las dificultades propias de una matriz mineralizada, por lo que se recurre a cortar por medio de una sierra un disco óseo y proceder a lijarlo o desgastarlo al punto de que tan fino llega ser que permite el pasaje de la luz en la microscopía óptica. Otro método puede ser tratar la pieza con ácidos o agentes quelantes, que disminuyan la cantidad de mineral en la matriz y luego teñirlo en la forma tradicional.
Un preparado de “hueso seco”, se caracteriza por haber sido realizado por el método de desgaste y por no presentar partes blandas (células o vasos o cualquier tejido blando), así como ningún tipo de tinción. En él describimos una sustancia intercelular o matriz ósea, dispuesta en forma de capas o laminillas concéntricas, rodeando un canal longitudinal denominado conducto de Havers, por lo que el conjunto forma un sistema funcional llamado “sistema Haversiano u OSTEONA”. En cada conducto se encuentran uno o dos capilares así como fibras amielínicas. Cada osteona tiene entre 8 o 15 laminillas concéntricas en un corte transversal. En cada laminilla las fibras se disponen en forma paralela a la laminilla individualmente, pero con diferente orientación en las laminillas vecinas. Aparte de los sistemas haversianos podemos describir los sistemas intersticiales, que se observan como zonas irregulares, restos de sistemas ya remodelados. Las células residentes del tejido óseo, los osteocitos, se encuentran en cavidades llamadas osteoplastos, de los que se desprenden perpendicularmente un sistema de canalículos, por donde se proyectan las prolongaciones de los osteocitos, que permiten el pasaje de los nutrientes desde el espacio vascular. Inmediatamente por debajo del periostio y el endostio, encontramos las láminas basales externas e internas, que corren paralelas a la diáfisis. Las líneas de cemento conformas el sistema de laminillas más periférico de una osteona, que la delimita claramente.
Existe otro sistema canalicular el conducto de Volkmann, que permite la interconexión de los conductos de Havers con la superficie externa e interna del hueso.

PERIOSTIO

En el período de crecimiento del hueso se compone de una capa interna de conectivo laxo, ricamente vascularizado, en el que encontramos células formadoras de hueso u osteoblastos, en contacto directo con el hueso. Finalizado el período de crecimiento, los osteoblastos se transforman en células osteoprogenitoras, osteogénicamente inactivas y similares en su aspecto con las células del conectivo. En caso de fractura estas células se activan, pasando a ser nuevamente osteoblastos, que forman nuevamente tejido óseo para reparar la fractura. La capa externa del periostio es un conectivo denso, con menor número de vasos sanguíneos, pero de mayor calibre, que se ramifican hacia los conductos de Volkmann. Fibras de colágeno se extienden desde ésta capa hacia la profundidad del hueso, y constituyen las Fibras de Sharpey, que ligan al periostio con el hueso. El endostio es más fino, se compone de una única capa de células aplanadas, con potencial osteogénico también.

MATRIZ ÓSEA

Esta matriz intercelular es un complejo de matriz orgánica y sales inorgánicas.

a- Matriz orgánica: está formada por fibras de colágeno inmersas en sustancia fundamental. La matriz ósea es acidófila.
b- Sustancia fundamental: el análisis bioquímico, demuestra que tiene un componente importante de glúcidos, sialoproteínas, proteoglicanos, condroitín sulfato, pero poco ácido hialurónico.
c- Colágeno: presenta la misma estructura molecular que en cualquier variedad de conectivo.
d- Sales minerales: el componente inorgánico en el tejido óseo adulto, representa el 75% del peso seco, siendo un depósito de fosfato de calcio cristalizado, CaPO4 , los cristales tienen la forma de finas varas de 3 a 6nm de grosor y 60nm de longitud, con una dispersión regular y en estrecha relación con las fibras de colágeno. Existen otros minerales asociados como Mg, K, Na, CO3, y citrato. Aparentemente los iones son adsorbidos, pero también hay otros iones que pueden ser adsorbidos como el Pb, Au, o metales pesados, así como varios producto radioactivos como el estroncio o el plutonio, que pueden liberarse como productos de un accidente en un reactor, que al ser ingeridos o inhalados se depositan en el hueso, generando un sarcoma osteogénico y agranulocitosis.

CÉLULAS ÓSEAS

Podemos señalar cuatro tipos de células óseas.

a- Osteoprogenitora: o células madre óseas, son relativamente indiferenciadas, con carácter de fibroblastos, que persisten tras el nacimiento. Presentan núcleo ovalado, claro, con un citoplasma claro e irregular. Se encuentran en el mesénquima del feto cerca de los centros de osificación, en el endostio y en la capa profunda del periostio, tras el nacimiento. Durante la formación del hueso, sufren división y evolucionan a osteoblasto. Las células osteoprogenitoras derivan de las células de aspecto fibroblasto, mientras que los osteoclastos se derivan de los monocitos o de los macrófagos.

b- Osteoblasto: son células formadoras de hueso, sintetizan y secretan matriz ósea. En las zonas de formación ósea, se ven los osteoblastos como una capa de células cilíndricas bajas, semejantes a un epitelio. Parecen estar en contacto entre sí por medio de prolongaciones cortas y finas. El núcleo en general está en la parte de la célula más alejada del hueso recién formado. El citoplasma tiene cantidades importantes de fosfatasa alcalina, demostrable por medio histoquímico. Cuando cesa la actividad osteogénica, los osteoblastos vuelven a la inactividad como osteprogenitoras y disminuye la cantidad de fosfatasa alcalina.

c- Osteocitos: es la verdadera célula ósea. Por medio de las prolongaciones que se introducen en los canalículos, y es por medio de ellas que los osteocitos están en contacto entre sí. Los osteocitos se derivan de osteoblastos que quedan encerrados en matriz ósea. La transformación se caracteriza por una degradación paulatina del retículo endoplasmático rugoso y del Golgi, sin embargo los osteocitos siguen siendo metabólicamente activos, ya que son capaces de la osteolisis osteocítica, es decir de la degradación de la matriz ósea en la cercanía de la célula. Esto lleva a reabsorción del mineral óseo, lo que es importante en la regulación del Ca. La osteolisis es estimulada por la hormona Paratiroidea, e inhibida por la Calcitonina.

d- Osteoclastos: son las células que verdaderamente degradan hueso. Son gigantes multinucleadas de formas y tamaño variado. En general se observan de 5 a 10 núcleos, su aspecto es uniforme, el citoplasma es ligeramente basófilo, aunque luego se vuelve francamente acidófilo. A menudo se encuentran ubicados en espacios llamados lagunas de Howship, lo que llevó a considerarlos la célula degradadora de hueso. En la superficie de un tejido óseo en reabsorción, vemos una especie de borde fruncido, entre cuyos pliegues se observa cristales del mineral. Se ha visto que el osteoclasto segrega lisozimas que degradan el colágeno. La aplicación de calcitonina produce la eliminación del borde fruncido.

HISTOGÉNESIS ÓSEA

OSIFICACIÓN: significa formación de tejido óseo, siempre se produce cuando se diferencian células mesenquimáticas o células osteoprogenitoras, en osteoblastos, que sintetizan y segregan matriz ósea orgánica, la que al poco tiempo sufre calcificación.

Centro de Osificación o núcleo óseo, es el punto donde se produce la osificación. La mayoría de los huesos, se osifican a partir de varios puntos de osificación, que se forman en distintos momentos. El primer punto de osificación se denomina “centro primario de osificación”, los otros todos serán centros secundarios de osificación. La osificación originada en varios puntos a la vez, que rápidamente se unen, lo convierte en un centro primario.
El desarrollo embrionario de los huesos u osteogénesis se diferencia en dos formas de osificación:
Osificación Intramembranosa: donde el desarrollo se produce directamente en el conectivo primitivo del feto.
Osificación Endocondral: donde se produce la osificación en base a un molde preformado de cartílago.
La formación del hueso se produce del mismo modo en ambos casos.

OSIFICACIÓN INTRAMEMBRANOSA

Los huesos planos del cráneo, parte del maxilar inferior, la mayor parte de la clavícula, se desarrollan por éste tipo de proceso, por eso se denominan huesos intramembranosos. La formación del hueso comienza dentro de una placa densa mesenquimática, membranosa. Esta condensación del mesénquima se produce por división activa de las células mesenquimáticas y su condensación en un tejido conectivo ricamente vascularizado. En ciertas zonas del mesénquima condensado, se diferencian células mesenquimáticas a osteoblastos, que luego empiezan a segregar la matriz. El centro de osificación se presenta como una masa densa homogénea, rodeada de osteoblastos. La matriz recién formada y no calcificada, se denomina osteoide, que está compuesta por proteoglicanos y fibras de colágeno enmascaradas por la sustancia fundamental. El osteoide está compuesto por la porción orgánica de la matriz, sin contenido de sales minerales. Tras la formación de la matriz, ésta sufre una rápida calcificación por depósito de CaPO4 , lo que la hace más eosinófila. El centro de osificación crece porque se van depositando nuevas capas de osteoblastos, que se mantienen unidos entre sí por las finas prolongaciones superficiales. Las trabéculas de tejido óseo recientemente formadas, se encuentran ubicadas en forma equidistante de los vasos sanguíneos circundantes, por lo que las trabéculas al entrar en contacto forman una especie de tejido esponjoso, que es la esponjosa primitiva. Luego se formará un tejido compacto por el constante engrosamiento de las trabéculas, formando así la compacta primitiva, en la que los vasos están ubicados en canales pequeños, que contienen tejido conectivo. Las fibras se entrecruzan en forma aleatoria, por lo que se llama hueso entretejido. Luego se forma el tejido maduro con las fibras ordenadas en láminas, por lo que se llama sistema de Havers primitivo. El tejido compacto primitivo es vascularizado y se encuentra rodeado de un mesénquima vascular, que luego evolucionará hasta periostio.

OSIFICACIÓN INDIRECTA

Osificación Endocondral: todos los huesos largos del organismo se forman por éste tipo de osificación, partiendo la osificación de un modelo preformado de cartílago hialino embrionario. En el caso del fémur, la osificación comienza a partir de la 7° semana del desarrollo. El primer indicio de la formación del hueso se observa en el centro de la diáfisis, lo que se denomina centro de osificación primario o diafisaria. El proceso se da en una zona de condrocitos hipertrofiados, con lo que se ven aumentadas las lagunas que los alojan y la matriz cartilaginosa se ve reducida, hasta conformar delgados tabiques. Son éstos tabiques los que sufren calcificación, por lo que la matriz se vuelve más basófila y los condrocitos degeneran y mueren, en parte porque la matriz mineralizada no permite la difusión de los nutrientes.
Paralelamente el pericondrio que rodeaba al modelo cartilaginoso, va cambiando ya que sus células adquieren propiedades osteogénicas y por ello ahora se denomina periostio.
Las células pasan a ser osteoprogenitoras y luego a osteoblastos, forman rápidamente un proceso de conectivo fino llamado manguito perióstico o collar perióstico. Además del conectivo primitivo muy vascularizado de la zona profunda del periostio, crece un brote que llena los espacios de la matriz cartilaginosa en proceso de degradación. Los vasos invasores al ramificarse, envían capilares hacia los extremos del modelo. El brote aporta células mesenqui-máticas, donde parte de ellas se diferencian hacia médula ósea primitiva y parte evolucionan hacia osteoblastos. Los osteoblastos utilizan las trabéculas cartilaginosas calcificadas como armazón y se depositan de manera epiteloide en la superficie, comenzando a depositar matriz ósea también. La trabécula adquiere una estructura muy particular, ya que tiene un eje de cartílago calcificado de aspecto basófilo, le sigue tejido óseo eosinófilo y una cubierta de osteoblastos en la periferia.

Recomiendo ver más imágenes acordes al proceso en:
Morfoudec.blogspot.com




CRECIMIENTO EN LONGITUD DE LOS HUESOS

Luego de la formación del centro de osificación en la diáfisis, el proceso comienza a expandirse en dirección a las epífisis. Esta expansión se produce luego que los osteoclastos reabsorben las trabéculas óseas primitivas, que sólo representan un armazón temporario.
Los osteoclastos se forman por fusión de macrófagos o monocitos. Al tiempo que el espacio medular alcanza los extremos epifisarios, los condrocitos se ordenan en columnas longitudinales, producto de las sucesivas mitosis; el proceso de osteogénesis se observa en zonas. Estas zonas desde la epífisis son:

1- Cartílago en reserva.
2- Proliferación de células cartilaginosas
3- Hipertrofia de células cartilaginosas
4- Calcificación de cartílago
5- Eliminación de cartílago y depósito óseo

La zona de cartílago en reserva está compuesta por cartílago primitivo, donde se produce un lento crecimiento en todas las direcciones.
La zona de proliferación de células cartilaginosas contiene columnas longitudinales. Las lagunas son aplanadas, con el eje longitudinal perpendicular a la columna de células. La activa división de las células implica un aumento de la longitud.
En la zona hipertrófica las células maduran y aumentan su tamaño, por lo que contribuyen también al crecimiento en longitud.
La zona de calcificación es delgada, entre las lagunas vecinas, casi ha desaparecido la matriz, mientras que en las delgadas zonas que aún permanecen, comienza a depositarse la sal de calcio.
En las zonas de eliminación y depósito óseo, los condrocitos degeneran y mueren, sus lagunas aumentadas de tamaño son invadidas por capilares y células osteoprogenitoras desde el espacio medular primitivo.
Las trabéculas cartilaginosas longitudinales, cortadas transversalmente al eje longitudinal del hueso pueden observarse como columnas que serán reabsorbidas por los osteoclastos dando así el crecimiento de las trabéculas epifisarias. El manguito acompaña el crecimiento en longitud y diámetro. En la etapa perinatal surgen los centros de osificación secundarios, donde se producen en las epífisis los mismos cambios que en la diáfisis.
El cierre de la epífisis contribuye a que finalmente ésta se una con la diáfisis, como consecuen cia no es posible el crecimiento posterior en longitud.

Base celular de la remodelación ósea

• Es un proceso de renovación, por el cual se conserva la integridad mecánica del esqueleto y está activo a todo lo largo de la vida del individuo
• Incluye: la eliminación continua de hueso (resorción ósea) seguida de la síntesis de matriz ósea nueva y su mineralización (formación ósea)
• La eliminación de hueso viejo por resorción osteoclástica y la formación osteoblástica de hueso nuevo, conducen a la liberación de calcio y de los constituyentes de matriz ósea al suero.

LA REMODELACIÓN ÓSEA

• Participa en la HOMEOSTASIS del CALCIO y proporciona la base para monitorear el metabolismo óseo por medio de determinaciones séricas (en el suero de la sangre) de la matriz proteica.
• Implica el reclutamiento de 2 poblaciones celulares diferentes en lugares distintos del hueso cortical y del hueso esponjoso
• La interacción entre poblaciones de osteoclastos y osteoblastos de resorción y formación está equilibrada, de tal forma que alteraciones pequeñas conducen a pérdida de hueso o menos frecuentemente aumento de masa ósea
• Son células gigantes capaces de resorber hueso
• Forman un borde rugoso cuando lo hacen
• Contienen bombas de protones que crean un ambiente ácido por debajo del borde rugoso
• Producen fosfatasa ácida
• Se observan en zonas superiores del hueso esponjoso

OSTEOCLASTOS

• Forman un cono de penetración en el hueso cortical
• Se forman a partir de precursores de los monocitos (un tipo de glóbulos blancos)
• El inicio de la resorción osteoclástica está mediado por la liberación de factores de crecimiento que proceden de microfracturas en el hueso o a través de células de revestimiento u otros osteoblastos .

OSTEOCLASTOS

• Se forman en la médula ósea de la serie monocítica
• Se diferencian bajo la influencia del factor estimulante de crecimiento de granulocitos y macrófagos (GM-CSF) y por la Vitamina D activa 1, 25(OH)2 D3
• Es inhibido por el factor de crecimiento por transformación ß (TGF- ß ), interferón ? (IFN- ? ) y estrógenos

OSTEOCLASTOS MADUROS

• Estimulado por la hormona paratiroidea (PTH)
• Péptido relacionado con PTH (PTHrp)
• Factores con actividad local:
TGF- a TNF (factor de necrosis tumoral)
IL-1 (interleuquina 1)
IL-6 (interleuquina 6)
LT (linfotoxina)
Los tumores malignos liberan PTHrp y citoquinas

que estimulan resorción y provocan hipercalcemia

OSTOCLASTOS MADUROS

• Son inhibidos por: CALCITONINA ESTRÓGENOS (en sus núcleos contienen receptores para estrógenos)

OSTEOBLASTO

• Son células formadoras de hueso derivadas de precursores en la médula ósea
• Producen fosfatasa alcalina, osteocalcina, colágena I
• Forman una matriz mineralizable
• Son sensibles a la PTH, 1,25(ON)2D3, fluoruros
• Se aplanan a medida que se desarrolla el lugar de formación y su núcleo se empequeñece
Regulación de la actividad de los osteoblastos
• Estimulado por:
Hormonas tiroideas
Hormona del crecimiento
Vitamina D activa.
Inhibido por:
Corticoides
Exceso constante de PTH
Prostaglandinas
Osteoblasto: célula que ayuda al transporte de calcio y fósforo a la MO

OSTEOBLASTOS

• Forman la matriz ósea que más tarde se calcifica por eso están en la superficie superior en las zonas de formación ósea. La matriz ósea contiene colágena tipo 1 (más 90%) y componentes como proteoglicanos y mucopolisacáridos
• La mineralización depende de altas concentraciones locales de calcio y fosfato para formar hidroxiapatita cálcica. La fosfatasa alcalina aumenta el fosfato cálcico


OSTEOCITOS

• Son células situadas en las lagunas óseas, son osteoblastos maduros que se incorporan al hueso y que están conectados entre ellos mediante un sistema de procesos citoplasmáticos en forma de pequeños canalículos.
• La superficie medular está revestida por una capa de células llamada “endostio” responsable del intercambio de agua e iones y que participa en la resorción osteoclástica
La función principal de los osteocitos es:
• Uso de la fase mineral como reservorio de calcio
• Participan en la iniciación de la resorción ósea y la reparación de las micro fracturas
Procesos fisiológicos que utilizan calcio
• Formación ósea:
componente estructural
Almacén de calcio (98% está en el hueso)
Metabolismo
Activación celular
Transporte de membranas
Función enzimática
Respuesta a hormonas
Función tubular renal

• Función glandular Secreción exócrina y endócrina
• Conducción nerviosa Central y periférica
• Contracción muscular Músculos voluntarios e involuntarios
• Control hemostático Función plaquetaria Co-factor en la cascada de coagulación
• Integridad de la piel

CALCIO
• Su cantidad total = 1200 g. aproximadamente 99.9% se encuentra en los huesos
• El resto del calcio es de 1g. (25mmol) y se encuentra en un equilibrio dinámico entre el calcio ionizado y el unido a proteínas plasmáticas

FÓSFORO
Es el segundo elemento más importante, se Encuentra en casi todos los alimentos y se diariamente se excreta en orina de 1 a 1.5g

Vitamina D
En 1920 se identificó un factor antirraquítico en el aceite de hígado de bacalao.
La forma natural de la Vit D es el colecalciferol o Vit D3, presente en los aceites de pescado y los productos lácteos y se forma en la piel por la acción de la radiación ultravioleta sobre el 7- Dehidrocolesterol.
A la forma sintética de la Vit D se le conoce como ergocalciferol y se designa Vit D2
• Tanto la D2 como la D3 se convierten en 25 hidroxi-Vit D; pero son formas inactivas.
• Únicamente en el riñón se puede convertir en la forma activa 1,25 dihidroxi D que rápidamente se acumula en el intestino donde incrementa la absorción de calcio y fósforo
• En el hueso junto con la PTH estimula la resorción ósea
• Su deficiencia altera la mineralización de la matriz ósea

Hormonas con efecto en el hueso

• Calcitonina: se produce en la tiroides y tiene efecto inhibidor sobre los osteoclastos
• Glucocorticoides: su efecto depende de la concentración: en exceso inhiben la formación de masa ósea. En concentraciones normales permiten la actividad osteoblástica
• Hormona tiroidea: en exceso aumenta la actividad de resorción y disminuye la absorción de calcio. Su deficiencia altera la remodelación
• Hormonas sexuales: efecto sobre el crecimiento y la cantidad de masa ósea.


Remodelación ósea del hueso cortical y esponjoso

Se inicia en las BMUs (unidades multicelulares básicas) o poblaciones celulares de resorción y formación ósea.
Hueso cortical Las BMUs forman un cono llamado “cono de penetración”

Secuencia de resorción de 30 días en hueso cortical con “cono de pe penetración


Remodelación de hueso esponjoso

• Los osteoclastos se sitúan en las zonas superiores de las lagunas de resorción y dura de 40 a 50 días en individuos normales de mediana edad.
• Primero se forma la matriz que posteriormente se mineraliza y reemplaza al hueso eliminado por resorción


Secuencia de resorción de 40-50 días en hueso esponjoso mediante la formación de “lagunas de resorción”