Biologia, Biomecánica y reparación de tejido óseo

8/12/2019 Biologia, Biomecnica y reparacin de tejido seo

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Biologa, Biomecnica y Reparacin Del Tejido seo

GUSTAVO CASTRO VARGAS1.JULIAN DAVID CESPEDES ROA2.

Resumen

El hueso es un tejido dinmico que se remodela constantemente de acuerdo al estrs mecnico y el

mecanoacoplamiento biolgico resultante. Si bien es bien conocida su estructura histolgica y su composicin

bioqumica, solo hasta ahora comienza a entenderse su proceso de adaptacin. Una mejor comprensin de la

biologa del hueso a lo largo de la vida y en el espectro salud-enfermedad permitir utilizar teraputicamente

los conceptos bsicos de la biologa sea en relacin a la nutricin, el ejercicio y dems componentes de

estilos de vida saludable. Los procesos de reparacin sea (incluyendo la formacin del callo seo) pueden ser

optimizados en la medida en que se comprenda la biomecnica del hueso, la biologa del tejido seo y los

principios cientficos de las diferentes ayudas teraputicas (como los campos electromagnticos pulsados). El

mdico del deporte debe conocer y aplicar estos principios.

El propsito central del hueso sirve a la supervivencia de la especie y tiene que ver con la capacidad de

proteger estructuras y servir como palancas para el movimiento al mismo tiempo. Los materiales de los que

est compuesto deben cumplir con esta funcin con el mnimo de peso posible. En ltimas, los materiales y su

estructura tridimensional debern proporcionar una elasticidad y rigidez adecuada por lo que estas

propiedades estn variando constantemente dentro del hueso. La rigidez es necesaria para moverse contra

la gravedad y permitir la carga estticamientras que la flexibilidad permite la absorcin de energa

mecnica. La propulsin contra la gravedad sera imposible si el hueso fuera demasiado flexible, pero si larigidez aumenta demasiado, el material se hace quebradizo (por la poca resistencia al microtrauma). De ah

que la propiedad ms importante del hueso es su grado de mineralizacin: a ms mineralizacin, ms

resistencia al estrs(1).

Las propiedades elsticas del hueso le permiten absorber energa permitindole doblarse sin que haya falla

estructural (fractura) si la flexin ocurre dentro de la zona elstica de deformacin del mdulo de Young del

hueso. Si la carga administrada al hueso excede la zona de deformacin elstica, la segunda lnea de defensa

es la zona de deformidad plstica (en donde el hueso paga un pequeo precio mediante un microtraumatismo)

si la energa excede tanto la zona elstica como la zona plstica de deformacin, la consecuencia inevitable

para disipar la energa ser la fractura(1).

1Medico Especialista en Medicina del Deporte. Ortopedia y Traumatologa. Centro Medico Deportivo MET.Bogot2ResidentePrimer Ao Postgrado Medicina del Deporte, Universidad el Bosque. Bogot


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La forma microscpica del hueso corresponde a la funcin que desempea. Existen dos microestructuras

predominantes: la del hueso cortical y la del hueso trabecular o esponjoso. Se revisarn por separado sus

caractersticas mecnicas.

Hueso trabecular o esponjoso

El hueso esponjoso se comporta como una red de resortes en paralelo y en serie, quien con estas propiedades

es capaz de tolerar la deformacin y almacenar la energa que recibe por la compresin(1). Lo anterior

combinado con un bajo peso debido a su estructura porosa le permite tolerar grandes deformaciones y facilita

la flexo-extensin y la rotacin del esqueleto axial. Es un material complejo que desde la perspectiva

biomecnica es llamado compuesto (por la presencia de hidroxiapatita, colgeno, agua y pequeas cantidades

de otras protenas) anisotrpico (propiedad general de la materia segn la cual las cualidades mecnicas

varan segn la direccin en que son analizadas, en el caso del hueso est dado por los paquetes de hueso

laminar dispuestos en red) poroso, abierto y de solidez celular(2). La microestructura trabecular est

orientada de tal forma que existe una direccin en la que la rigidez mecnica y la fuerza son mayores. Esta

rigidez se va perdiendo entre un siete por ciento (7%) a un once por ciento (11%) por cada dcada de vida

despus de los 20 aos.

Hueso Laminar o Cortical

El hueso laminar est presente en huesos de carga y de resistencia al impacto. Est dispuesto espacialmente en

dos disposiciones: en arreglos paralelos de lminas circunferenciales (lamellae) y en forma de cilindros

(osteonas). Las osteonas tienen la capacidad de llenar el espacio entre las diferentes lminas con un tipo

distinto de hueso llamado fibrolamelar y de adoptar una conformacin ms larga y cilndrica (sistemas de

Havers). La estructura cilndrica del hueso laminar, si bien no es netamente isotrpica, tiende a serlo (unapropiedad que coincide con su funcin de carga)(3). El colgeno presenta una disposicin distinta: distinto a

lo que se cree, la disposicin de las fibras no es paralela, tiende a presentar una disposicin de fibras

entrelazadas con diferentes grados de empaquetamiento(4). Las propiedades de ambos tipos de hueso se

resumen en la Tabla 1.

Ms Matriz, Menos Celularidad es ms Viscoelasticidad: Importancia de la Matriz sea

Est muy claro desde hace ms de 20 aos que el microdao sobre el hueso es un fenmeno natural y

frecuente y que es definitivamente importante para la salud sea(5). Lo que pasa es que para muchos no tiene

sentido (quizs porque los ingenieros saben desde hace tiempo que cualquier estructura con una carga cclicapresentar daos atribuibles a la fatiga del material). El microdao no es igual al de la ingeniera, ni cumple la

misma funcin. Son formadas por el estrs en compresin y estimulan reparacin por remodelacin.


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Tabla 1. Comparacin de los dos tipos histolgicos de hueso

Caracterstica Laminar Esponjoso/trabecular

Resistencia al estrs Alta Baja

Recambio Bajo Alto

Porcentaje de composicin en esqueleto 80% 20%Resistencia a torsin/deformacin Alta Menor

Mdulo de Young Alto Bajo

Densidad Mineral sea (DMO) Mayor Menor

La integridad de la matriz extracelular contribuye de manera importante a la resistencia del hueso a la

fractura. La matriz extracelular est organizada para prevenir la iniciacin y la propagacin del microdao.

Con el paso de los aos, la prdida de agua por parte del hueso (que hace que los puentes de hidrgeno del

colgeno sean ms inestables), el entrecruzamiento no enzimtico del colgeno, la glicacin (como por

ejemplo en el hueso diabtico) y la fase colgena del hueso son esenciales para disipar la energa del trauma a

travs de la fase elstica del mdulo de Young (6-8). La Ilustracin 1 muestra el comportamiento del mdulo

de Young en condiciones de salud y en dos condiciones de enfermedad: la osteopetrosis y la osteoporosis. Se

puede ver como el punto crucial de la salud sea se encuentra en la composicin molecular y celular del

hueso. Resumiendo esta primera parte acerca de las implicaciones biomecnicas de la composicin material

del hueso se puede decir que el hueso es fuerte en compresin, dbil en cizallamiento y presenta una

resistencia intermedia en tensin gracias a sus componentes esenciales: el colgeno (buena fuerza tensil y

pobre resistencia a la compresin) y los cristales de hidroxiapatita (resistente en compresin y quebradizo en

tensin)(9).

En este punto conviene introducir otro

principio fsico importante para explicar

cmo la estructura (cilndrica) del hueso le

da resistencia al mismo. La expresin

matemtica para el momento de inercia de

un hueso cilndrico se resume en la siguiente

frmula:

=( )

4

Donde Ixx es el momento de inercia, R es el

radio externo del cilindro y r el radio

interno. Por tanto la rigidez torsional de un

hueso se da tras aadir capas de material a la


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superficie peristica ya que cada capa de ganancia eleva a la cuarta potencia la resistencia a la deformacin y

a la torsin mientras que el dimetro interno es remodelado por resorcin endocortical (10).

Lo anterior resume la comprensin actual de los postulados de Julius Wolff para comprender la fisiologa

sea:

Igualmente se comprende el principio de Heuter y Volkmann, quienes afirmaban que el crecimiento de la

placa fisiaria es inversamente proporcional a la compresin que se ejerce sobre ella y que las fuerzas de

traccin tienen un efecto positivo sobre el crecimiento seo(11).

Efectos del ejercicio sobre el hueso.

Habiendo quedado clara la importancia del estrs para el desarrollo del hueso cabe preguntarse cmo es que

la actividad y el ejercicio fsico promueven la adaptacin del hueso? Se sabe que el ejercicio logra aumentar

la masa sea entre el 20-30% (una cifra nada despreciable teniendo en cuenta que el 80-70% restante de la

masa sea est determinado genticamente)(12).

El estrs en tensin es el principal estmulo que genera la adaptacin del hueso(13). La adaptacin del hueso

es proporcional a la magnitud de la tensin inducida durante la carga, por lo que ejercicios con grandes

fuerzas de reaccin del suelo facilitaran la adaptacin osteognica. Debe tenerse en cuenta que para lo

anterior existe un umbral para dichas adaptaciones (en trminos de carga y recuperacin) que se pierde en

lesiones como las fracturas por estrs.

El estmulo de la tensin y el impacto aumenta el flujo de material nutricio hacia el hueso. La manera de

estudiar los efectos del estrs sobre el hueso ha sido en parte gracias a deportes asimtricos como el tennis.

Un estudio practicado en tenistas mostr un 17% de diferencia en la densidad mineral sea (DMO) entre el

hmero del brazo dominante comparado con el no utilizado (control)(14). La importancia del estrs en tensin

sobre el hueso ha sido mejor comprendida desde el estudio de la mecanotransduccin.

La forma y estructura de los huesos en crecimiento dependen del estrs y la tensin a

la que son sometidos.

Alterando las lneas de estrs se puede cambiar la forma del hueso.

Las deformidades seas se deben a adaptaciones mecnicas de los huesos y se

traducen en alteraciones en sus capas de hueso cortical(11)


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Las seales mecnicas del hueso son

detectadas por los osteocitos y son

convertidas en seales elctricas o

bioqumicas mediante el proceso de

mecanotransduccin(15), que sigue tres

pasos fundamentales: mecanodeteccin

(acoplamiento bioqumico),

transduccin de seales y respuesta de

clula efectora(16). El primer fenmeno

consiste en la deteccin del estrs

mecnico por parte de molculas de

membrana (principalmente de adhesin

como las integrinas v3 y las

cadherinas y canales inicos demembrana como las uniones gap,

canales de calcio mecanosensibles,

aunque participan tambin el citoesqueleto, los microfilamentos y otras protenas de matriz)(12).

Una vez estas molculas son estimuladas, se activa una reaccin en cadena donde los mitgenos (MAPKs)

promueven la produccin de quinasas en la va de la ciclooxigenasa COX-2, reaccin que es dependiente de

la fuerza del estmulo. La mecanoestimulacin de los osteoblastos induce tambin la secrecin de factores de

crecimiento (VEGF, PDGF, IGF) y las protenas morfogenticas del hueso (BMPs) que son reguladores

locales de la osteognesis. Estos factores, los cuales se activan por reacciones de fosforilacin, liberacin de

diacil glicerol o calcio, viajan al ncleo donde permiten la expresin de genes como Runx2, osterix, beta

cateninas, PPAR-gamma y otras que permiten la diferenciacin del osteoblasto.

Se coment que haba seales mecnicas (integrina v3-matriz) que desencadenaban seales, pero tambin

existen cargas elctricas acumuladas en el colgeno que son liberadas como respuesta al estrs mecnico (que

genera un dipolo entre las zonas de compresin y las de tensin) este proceso, conocido como

piezoelectricidad termina de explicar cmo es que la carga impuesta a un hueso se traduce en actividad

osteoblstica y osteoclstica permanente. Los dos fenmenos se muestran en la Ilustracin 2 y 3.


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Se sabe que el xito de la consolidacin de una fractura se relaciona con el grado de vascularizacin del hueso

(5-10% del gasto cardiaco va al hueso). Como se ha visto, el tejido seo es un tejido activo con un

metabolismo constante que a su vez genera una alta demanda de nutrientes. Estos nutrientes son bombeados al

interior del hueso mediante fuerzas hidrodinmicas que se generan desde la deformacin de la matriz sea, lo

que genera un gradiente de presin hidrodinmico, y un flujo desde las reas de compresin hasta las de

tensin de corrientes turbulentas inicas y de nutrientes. Otra razn por la cual el componente de la carga

mecnica (tensin o compresin) del ejercicio es fundamental para el mantenimiento del tejido seo.

El flujo vara en su direccin si se

considera que se origina desde el

periostio, el cual es ms grueso en los

nios (por lo que su flujo de nutrientes

es centrpeto) que en el adulto, y esto se

debe a la relacin entre el tejido seo y

el peristico. Esto no aplica a los huesos

con pobre irrigacin (escafoides,

astrgalo, cabeza del fmur, apfisis

odontoides y el hammulus del ganchoso)

en donde la nutricin del hueso esta

garantizada por flujos hidrodinmicos.

Lo anterior resalta la importancia de

prescribir de forma adecuada la

inmovilizacin. La Tabla 2 resume los

principios del entrenamiento aplicados a

la salud del hueso.

Aspectos nutricionales de la salud

sea

La osteognesis inducida por ejercicio

solo ocurre cuando se acompaa de un

consumo de calcio proporcional. Se ha

calculado que el requerimiento debe ser superior a los 1000mg/da y se ha establecido que la suplementacin

y los aportes de calcio no se fijan sin ejercicio. Un punto de intervencin importante en materia de

alimentacin y nutricin en Colombia (segn la encuesta ENSIN 2010) es el bajo consumo de lcteos(17), por

lo que el mdico del deporte debe indagar acerca del consumo de alimentos fuente de calcio en casos de

fractura.

Las grasas tienen un doble efecto sobre la salud del hueso que debe conocerse. Por un lado es el vehculo por

el que ingresan las vitaminas liposolubles pero al mismo tiempo las grasas saturadas forman jabones con el


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calcio y disminuyen su absorcin. Por un lado las grasas omega seis ayudan a producir prostaglandinas

esenciales para el proceso inflamatorio (primera fase de la reparacin sea) y por el otro pueden afectar

negativamente el porcentaje graso, el peso y el perfil lipdico. Lo anterior debe tenerse en cuenta dentro de la

consejera dietaria. Otros nutrientes (como los carbohidratos simples) han mostrado aumentar la excrecin

urinaria de calcio mientras que la protena aumenta el efecto osteognico del ejercicio(18).

Tabla 2. Resumen de los principios del entrenamiento aplicados a la salud del hueso

Principio

involucrado

Efecto

Especificidad El hueso crece solo gracias al balance entre tensin y compresin.Sobrecarga El estmulo sobre el hueso debe superar el umbral osteognico.Reversibilidad Los procesos de remodelacin son actividad dependientes.Valores iniciales Sujetos con menor masa sea tendrn mayor ganancia.Rendimiento

decreciente

La osteognesis en respuesta a una mayor carga mecnica es mayor en lasfases iniciales que en las finales.

Caractersticas del desarrollo seo a travs de la vida

Las caractersticas de resistencia biomecnica del hueso varan a lo largo de la vida. El hueso del neonato y

del nio en general se caracteriza por el predominio de la flexibilidad sobre la dureza (una estrategia til

teniendo en cuenta el riesgo de fracturas por cada en el nio)(2). El periodo crtico de la estimulacin sea

(que coincide con el pico de velocidad de crecimiento descrito por Tanner) ocurre antes de la pubertad; cerca

del 40% de la masa sea pico se gana entre los 12 y los 16 aos de edad con un 35% del contenido mineral

seo en los dos aos alrededor del pico de velocidad de crecimiento. Pensemos en esto en relacin al aumento

en la prevalencia de inactividad fsica, sedentarismo y obesidad infantil por un lado y el creciente desarrollodel juego-actividad (con dispositivos como el Wii, por mencionar el ms conocido)(19).

La madurez sea est marcada por el lmite del aumento de la densidad mineral sea que ocurre entre los 20 y

los 30 aos. A partir de esta edad, el hueso abandona el modelamiento y lo reemplaza por el remodelamiento

(que es el proceso de mantenimiento seo propio del periodo de la madurez esqueltica, menos rico en

factores de crecimiento, con menor aposicin peristica de material y expansin endocortical y con

trabeculaciones reducidas tanto en tamao como en nmero), disminuye la resistencia a la tensin y a la

propagacin de la fractura, disminuye igualmente la dureza y la capacidad disipativa de energa. Estos

cambios se ven ms marcados en condiciones como la osteoporosis y el tabaquismo (donde se altera la

reaccin inflamatoria dependiente del factor de necrosis tumoral alfa y retarda la osificacin endocondral)

Acerca del control hormonal y del sistema endocrino sobre el hueso se ha escrito mucho y existen buenas

revisiones acerca del tema(9). Simplemente se menciona la importancia de la paratohormona para el aumento

de la actividad osteoclstica, la 1,25 dihidroxivitamina D3 que estimula la produccin de fosfatasas y

protenas seas (adems de su efecto intestinal sobre la absorcin del calcio), los glucocorticoides (que


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(como por ejemplo el entrenamiento militar), fondistas que acumulan ms de 40 km/semana, el gnero

femenino (debido a diferencias de en la densidad mineral sea, mayor presencia de coxa vara, una pelvis ms

ancha y una mayor incidencia de genu valgum) sin olvidar tambin en el gnero femenino la presencia de la

triada de la atleta(22).

En las revisiones de reportes de casos se encuentran algunos deportes con mayor prevalencia de fracturas porestrs: el baloncesto encabeza la lista con un 22.4% de las lesiones por estrs asociadas a deporte (23),

seguido por el bisbol (12.2%), los deportes de pista y campo (10.2%), el canotaje (17%), los aerbicos

(6.6%), el ballet clsico (4.6%) y otro tipo de deportes (21.4%); otro grupo de investigacin report

incidencias similares por tipo de deporte(24).

La presentacin clnica suele ser la de un aumento drstico de la actividad o la prctica de un ejercicio

repetitivo con descansos limitados. La presentacin tpica del dolor es con la deambulacin (81%),

hipersensibilidad focal en el rea de la fractura (entre el 65.9 al 100% de los casos), edema local (18 a 44% de

los casos) y al examen fsico dolor a la vibracin con el diapasn (sensibilidad entre el 35 al 92% de los casos

con una especificidad de 19 al 83%), sensibilidad al dolor y ocasionalmente asimetras en la longitud de

miembros inferiores mayor a un centmetro (1 cm)(22).

El diagnstico definitivo de la lesin es por radiografa simple (que tiene la ventaja de ser de bajo costo, baja

dosis de radiacin y de ser un examen disponible; y la desventaja de pobre detalle diferencial y pobre

sensibilidad en fases iniciales), la gammagrafa sea (muy sensible pero de mayor costo, pobre especificidad,

con posibilidad de falsos positivos ante infecciones o tumores) y la ultrasonografa (de aparicin ms reciente

y con pobre detalle diferencial)(22).

El examen que presenta una combinacin razonable de sensibilidad, especificidad y bajo costo es laresonancia magntica (la sensibilidad comparada entre la resonancia magntica y la tomografa computada es

de 88% contra 42% respectivamente). Los cambios graduales que se presentan (edema del periostio, mdula,

y lneas de fractura) permiten establecer una clasificacin diagnstica de severidad. Fredericson(25)

estableci los estadios de progresin de las fracturas por estrs:

Etapa 0: Normal Etapa 1: Edema del periostio Etapa 2: Edema del periostio y mdula sea en T2 Etapa 3: Edema del periostio y mdula sea tanto en T1 como T2 Etapa 4: Edema del periostio y mdula sea con lnea de fractura

La prevencin de las fracturas por estrs comienza con la identificacin temprana de los factores de riesgo

intrnsecos (del paciente) y extrnsecos (del deporte, el campo, el rgimen de entrenamiento, entre otros). El

tratamiento incluye reducir los niveles de actividad hasta un nivel de funcionamiento libre de dolor,


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estiramientos y fortalecimientos sin carga de los

segmentos comprometidos y el mantenimiento de la

condicin fsica. Los tiempos de reparacin son

prolongados (el comportamiento es el de una

fractura) y van de tres a seis semanas para fracturas

de metatarso y de seis a doce semanas para tibia,

fmur o pelvis(22). Deben igualmente considerarse

las fuerzas de reaccin del suelo y su adecuada

disipacin a travs del calzado, la tcnica o la

superficie de juego(26).

Generalidades respecto a las fracturas

Las complejas propiedades mecnicas del hueso y su comportamiento fsico a la hora de disipar las cargas lo

hacen un tejido fascinante. Sin embargo cuando el material falla con una sobrecarga inicia una serie de

eventos biolgicos y mecnicos dirigidos a la reparacin y restauracin de la funcin. El manejo clnico tiene

la capacidad de influenciar tanto las condiciones biolgicas como las mecnicas(10). Conocer los factores

biomecnicos que determinan cmo y cundo se fracturar un hueso, los que afectan la consolidacin y cmo

se puede controlar el ambiente biomecnico (con placas, clavos, barras, etctera.) para ayudar a la

cicatrizacin es un rol del mdico del deporte (quien naturalmente no opera pero debe estar en capacidad de

guiar un proceso de consolidacin de fracturas).

Una anamnesis que indague acerca del mecanismo de trauma aporta informacin valiossima que

posteriormente ser corroborada por la radiografa. La Ilustracin 4 muestra los diferentes trazos de fractura y

su mecanismo de trauma. Los fenmenos centrales a la consolidacin de fracturas se resumen en:

1. Necrosis e inflamacin2. Formacin del tejido fibroso3. Formacin de cartlago4. Formacin endocondral del hueso

En la fase de necrosis e inflamacin (tambin conocida como Fase de activacin)se observa una retraccin

de las clulas limitantes (osteoblastos maduros elongados existentes en la superficie endstica, digestin de la

membrana endstica por la accin de las colagenasas, adems de una atraccin de osteoclastos circulantes

procedentes de los vasos prximos. Este proceso es seguido por una Fase de reabsorcin en donde los

osteoclastos disuelven la matriz mineral, descomponen la matriz osteoide con la ayuda de los macrfagos. Es

tambin un periodo rico en liberacin de factores de crecimiento contenidos en la matriz, fundamentalmente

TGF-, PDGF, IGF-I y II. A la fase de reabsorcin le sigue la Fase de formacinen donde se presenta la

quimiotaxis y proliferacin de osteoblastos (gracias a los factores de crecimiento de matriz que provocan un

agrupamiento de preosteoblastos, la sntesis de sustancia cementante sobre la que se va a adherir el nuevo


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tejido, expresin de BMPs, responsables de la diferenciacin de los osteoblastos y la sntesis de la sustancia

osteoide), finalmente aparece una Fase de mineralizacinhacia los 30 das del depsito de osteoide. Esta

fase es bastante variable en el grado de mineralizacin y puede extenderse hasta 130 das en el hueso cortical

y a 90 das en el trabecular. Terminado este proceso, el hueso entra en un periodo quiescente o de

descanso(9).

El tejido fibroso presente en el sitio de la fractura es inicialmente un tejido fibrocartilaginoso que no posee las

mismas propiedades mecnicas del callo maduro pero que tiene la funcin clara de tender un puente entre

los fragmentos de hueso. Este llamado callo blandopor medio de un proceso de osificacin endocondral se

convertir en un callo duro. La osificacin endocondral consiste en la reconstruccin de la microarquitectura

del hueso, el cual comienza durante la fase de formacin y va ms all de la consolidacin clnica. Esta

osificacin permite al hueso recuperar su forma y tal vez es la fase ms dependiente del estrs impuesto al

hueso. Termina con la repoblacin del espacio medular.

Dado que la reduccin de la fractura debe ser siempre anatmica, existen diversos dispositivos y ayudas para

fijar el hueso en esta posicin. La Tabla 3 muestra los tipos de cicatrizacin de acuerdo al tipo de fractura.

Tabla 3. Tipos de cicatrizacin de acuerdo al tipo de fractura

Existen dos tipos de reparacin: la reparacin por reconstruccin cortical directa y por osificacin

endocondral. La primera se basa en un remodelamiento de los canales de Havers a lo largo de la fractura que

tiende a llenar el defecto seo y que se basa en el aporte sanguneo del endostio para el remodelamiento de lasosteonas. Este tipo de reparacin no produce callo seo.

El segundo tipo de reparacin tiene que ver con la formacin del callo seo (ya explicada). Este callo seo

presenta propiedades cambiantes de acuerdo al grado de madurez del mismo (callo blando versus callo duro)

y esto ha sido estudiado en modelos animales y reproducido en otros modelos que permiten extraer

conclusiones respecto a los tiempos de cicatrizacin. La Ilustracin 5 muestra una curva que resume las etapas

Tipo de inmovilizacin Forma predominante de cicatrizacin Comentarios

Yeso (reduccincerrada)

Puentes peristicos (callo) Osificacin endocondral

Placa de compresin Cicatrizacin primaria cortical(remodelacin)

Remodelacin osteoclstica encono

Clavo intramedular 1. Temprana: puente calloso peristico(rgido)

2. Tarda: Callo medular

Osificacin endocondral

Inadecuada No-unin hipertrfica 1. Osificacin endocondral fallida

2. Predominio del colgeno tipo II


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biomecnicas de cicatrizacin del callo seo que se deben tener en cuenta a la hora de prescribir el apoyo y

los diferentes grados de carga:

Etapa 1: presenta falla a lo largo del sitio original de la fractura y se caracteriza por tener uncomportamiento flexible caracterizado por alta deformacin para torques bajos que ante el estrs

presenta nueva falla por el sitio de la fractura. Ocurre los primeros 21 a 24 das.

Etapa 2: Presenta falla a lo largo del sitio original de la fractura pero con una mayor rigidez. Estafase se extiende desde los 26 das hasta los treinta das aproximadamente

Etapa 3: Falla parcialmente en sitio original de la fractura y parcial en hueso intacto con alta rigidez.Esta etapa est comprendida entre 30 y 49 das. En esta el hueso tiene una rigidez por debajo a la del

hueso normal

Etapa 4: Falla en hueso intacto con alta rigidez en donde se considera que es igualmente probableuna fractura en el sitio original de la fractura que en otro sitio del mismo hueso. La fuerza es similar

a la del hueso intacto.

Coadyuvantes en la cicatrizacin sea

Dado que las fracturas dependen de muchos factores para su consolidacin exitosa, no es sorpresa que la no

unin y las uniones retardadas sean un motivo de preocupacin general. Se han propuesto diferentes mtodos

para ayudar a la cicatrizacin del hueso. Algunos son los factores de crecimiento (como el factor de

crecimiento transformante beta que induce a las clulas mesenquimales, perivasculares y de los vasos

sanguneos, aumenta la produccin de colgeno, cartlago y hueso), la quimiotaxis y la inflamacin. Dentro de

estos factores de crecimiento estn las protenas morfogenticas (dentro de las cuales se investiga el uso

teraputico de la BMP-2 y BMP-7. Garrison, et encontr que de 305 estudios que hablaban sobre el uso de

BMPs para el manejo de fracturas en adultos, 13 de ellos son potencialmente vlidos, mientras que nueve

estudios aleatorizados controlados que incluan 976 pacientes mostrarn datos escasos que mostraban

resultados promisorios a futuro a pesar de que no haba una evidencia definitiva de su utilidad comparada con

el manejo con osteosntesis convencional(27). Tambin en fase experimental se ha encontrado que en

modelos animales, la terapia con bifosfonatos acompaada de BMPs produce resultados equivalentes al

autotransplante (es interesante esta lnea de investigacin porque ofrece una alternativa al autotransplante para

aquellos pacientes con uniones hipotrficas, atrficas o con devascularizacin del periostio).

El ultrasonido hace uso de un estmulo de alta frecuencia (graduable) con el que se desea coincidir con lafrecuencia (o ciclos de carga medidos en unidades de tensin ) del estmulo osteognico del hueso. Una

fractura se encuentra en un estado anablico predominante, por lo que no tendra sentido utilizar el

ultrasonido (que literalmente estara rompiendo la microarquitectura que se ha generado) pero se menciona

es porque se ha empezado a usar para tratar las no uniones (aunque un estudio de la colaboracin Cochrane

mostr que la evidencia disponible es insuficiente para soportar el uso de esta intervencin en la prctica

clnica).


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Los campos electromagnticos tienen un rol

cuando se comprende la importancia del

efecto piezoelctrico dentro del

mantenimiento de la arquitectura sea. La

corriente directa estimula una respuesta

similar a la respuesta inflamatoria inicial,

aumentando los niveles de AMPc, la sntesis

de colgeno y la calcificacin de la matriz

durante la etapa de reparacin. Cabe anotar

que estos cambios se dan sobre el

fibrocartlago, no sobre el tejido fibroso. A

este respecto una revisin de la colaboracin

Cochrane no encontr datos suficientes para

justificar su uso desde una perspectiva deevidencia cientfica pero si afirman que es una

terapia promisoria (argumentando que la

evidencia es insuficiente por la

heterogeneidad del diseo metodolgico de los diferentes estudios y la falta de seguimiento).

Consolidacin, retardo en la unin y no unin

La toma de decisiones respecto al xito en la consolidacin de una fractura no es siempre una tarea fcil dada

la cantidad de variables que determinan su xito. Es por esto que existe un rea de investigacin activa que

busca definir criterios vlidos para establecer la consolidacin. Tras establecer las fases biomecnicas delcallo seo, varios autores buscaron evaluar la correlacin existente entre los diferentes tipos de criterios

diagnsticos para la consolidacin en modelos experimentales en tibia de conejos. Se pudo establecer que la

continuidad de la cortical del hueso tuvo la mejor correlacin (r=0.8) con los parmetros de fuerza evaluados.

Curiosamente el espesor y el rea total del callo tuvieron una correlacin muy baja (r=0.17) as como el grado

de desplazamiento, el dimetro del callo, la angulacin, el cabalgamiento de los segmentos y la altura del

callo seo. De ah que la toma de decisiones respecto a la consolidacin debe basarse tambin en la

radiografa convencional, aunque reconociendo sus lmites y los criterios a evaluar.

Ya que la radiografa no dice nada acerca de la biologa de la consolidacin ni de sus propiedades mecnicas,

otro elemento a considerar es la evolucin biomecnica del callo seo. Se han buscado otros marcadores

bioqumicos (como el propptido N terminal del procolgeno tipo III que aparentemente retorna a niveles

basales antes de la unin clnica y no retorna en la no unin) imagenolgicos (como el ultrasonido

cuantitativo buscando una atenuacin de la banda ancha y velocidad como una evaluacin indirecta de la

densidad mineral sea) pero sin que ofrezcan resultados que reemplacen la evaluacin clnica del mdico.


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Tabla 4. Tiempos de consolidacin de las diferentes fracturas

Tiempo de Consolidacin Hueso

8 semanas

Clavcula

Reja Costal

Falanges

Metacarpianos y Metatarsianos

Huesos del tarso

8 a 12 semanas Pelvis

12 semanas

Radio

Cbito

Peron

Astrgalo

16 semanas

Hmero

Escafoides

Tibia

Calcaneo

20 semanas Femr

La preocupacin central a todo lo anterior es la posibilidad de una unin retardada o de una no unin que

lleve a una pseudoartrosis. Dada la prevalencia de las condiciones asociadas al retardo de la consolidacin

(malnutricin, infecciones locales, tabaquismo, diabetes mellitus, uso indiscriminado de AINES

(antiinflamatorios no esteroideos), devascularizacin del periostio, fracturas en huesos con pobre circulacin

o edades avanzadas) se debe anticipar esta posibilidad desde la anamnesis para programar el seguimiento del

paciente e intervenir sobre los factores de riesgo modificables.

Una unin demorada o retardada es aquella en la que hay un cese de la respuesta peristica antes de lacorrecta formacin del puente calloso y que presenta signos anormales de consolidacin para el tiempo post-

lesin (si bien se encuentra todava dentro del tiempo de consolidacin tpico para una fractura en un hueso

especfico). Una no-unin es una fractura sin evidencia clnica o radiogrfica de consolidacin y sin evidencia

de progresin hacia la consolidacin despus del tiempo de consolidacin mximo para esa fractura y ese

hueso en particular. Tiene una prevalencia del cinco al diez por ciento a nivel mundial y fisiopatolgicamente

puede ser atrfica (que por ser avascular presenta una morfologa de punta de lpiz hacia las corticales) o


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hipertrficas hipervascularizadas (con bordes hipertrofiados y con falsa capacidad de consolidacin sin

estabilidad mecnica). Estas dos patologas deben conocerse y prevenirse desde el conocimiento de la

biologa sea, la mecanotransduccin, los tiempos de consolidacin (ver tabla 4) de las fracturas y los factores

de riesgo y protectores que afectan la salud sea.

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Biologia, Biomecánica y reparación de tejido óseo

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