Dr. José Guadalupe Mendoza Mendoza!!!!!

Dr. Raymundo Angel Rodriguez Torres RII!

Estructura y función del hueso!

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)!