El esqueleto, formado por la totalidad de los huesos unidos
por ligamentos y cápsulas, sirve para sostener y mover el cuerpo
protegiendo los órganos interiores como el cerebro, , los órganos
torácicos y pévicos...
Un hueso posee un grado de elasticidad elevado siendo muy sólido.Mediante
una descomposición y una asimilación constante se conserva
vivo, la cual cosa hace que se adapte perfectamente a las modificaciones
de la carga y pueda transformarse.
Nuestro esqueleto es una estructura ósea y sólida que
está compuesta de huesos largos y huesos planos. Los cinturones
de las extremidades están compuestos del cinturón escapular
y de los huesos del brazo, de la pelvis y de los huesos de la pierna.
El hueso es un órgano firme, duro y resistente que forma parte del endoesqueleto de los vertebrados. Está compuesto principalmente por tejido óseo, un tipo especializado de tejido conectivo constituido por células, y componentes extracelulares calcificados. Los huesos también poseen cubiertas de tejido conectivo (periostio) y cartílago (carilla articular), vasos, nervios, y algunos contienen tejido hematopoyético y adiposo (médula ósea).
Los huesos poseen formas muy variadas y cumplen varias funciones.
Con una estructura interna compleja pero muy funcional que determina su
morfología, los huesos son plásticos y livianos aunque muy resistentes
y duros.
El conjunto total y organizado de las piezas óseas (huesos) conforma el esqueleto
o sistema esquelético. Cada pieza cumple una función en particular y de
conjunto en relación con las piezas próximas a las que está artículada.
Los huesos en el ser humano, son órganos tan vitales como los
músculos o el cerebro, y con una amplia capacidad de regeneración y
reconstitución. Sin embargo, vulgarmente se tiene una visión del hueso
como una estructura inerte, puesto que lo que generalmente queda a la
vista son las piezas óseas —secas y libres de materia orgánica— de los
esqueletos luego de la descomposición de los cadáveres.
La constitución general del hueso es la del tejido óseo. Si bien no
todos los huesos son iguales en tamaño y consistencia, en promedio, su
composición química es de un 25% de agua, 45% de minerales como fosfato y carbonato de calcio y 30% de materia orgánica, principalmente colágeno y otras proteínas. Así, los componentes inorgánicos alcanzan aproximadamente 2/3 del peso óseo (y tan sólo un 35% es orgánico).
Los minerales de los huesos no son componentes inertes ni permanecen
fijos sino que son constantemente intercambiados y reemplazados junto
con los componentes orgánicos en un proceso que se conoce como remodelación ósea.
Su formación y mantenimiento está regulada por las hormonas y los alimentos ingeridos, que aportan vitaminas de vital importancia para su correcto funcionamiento
Es un tejido muy consistente, resistente a los golpes, presiones y tracciones pero también elástico, protege órganos vitales como el corazón, pulmones, cerebro, etc., asimismo permite el movimiento en partes del cuerpo para la realización de trabajo o actividades estableciendo el desplazamiento del individuo. Forma el aparato locomotor originando la estructura ósea o esqueleto y está revestido por músculos dependiendo de su ubicación. Es también un depósito de calcio movilizable, órgano hematopoyetico (alberga a la médula: formador de los componentes formes de la sangre). Almacenamiento como reserva de calcio y fosforo del cuerpo.
Tipos de tejido óseo
Los huesos poseen zonas con diferente densidad de tejido óseo que se
diferencian macroscópicamente y microscópicamente en áreas de hueso
compacto y áreas de hueso esponjoso, sin límites netos que las separen,
se continúan una con la otra.
Hueso compacto. Forma la diáfisis (la porción alargada de los
huesos largos que queda en el medio de las epifisis o porciones
distales de los mismos). Aparecen como una masa sólida y continua que
solo se ve su estructura al microscopio óptico.
Su matriz ósea mineralizada esta depositada en laminillas, entre estas
se ubican las lagunas con los osteocitos (cada laguna con el osteocito
es llamada osteoplasto), desde cada una se irradian canalículos
(conductillos muy delgados), ramificados que las comunican y permiten
la nutrición de los osteocitos (recordemos que esto es importante ya
que los osteocitos se encuentran rodeados de matriz mineralizada que no
permite la difusión de nutrientes al osteocito). Las laminillas se
disponen de 3 formas:
- Concéntricamente alrededor de un canal longitudinal vascular
(llamado conducto de Havers), que contiene capilares, vénulas
postcapilares y a veces arteriolas, formando estructuras cilíndricas
llamadas osteonas o sistemas haversianos visibles al microscopio óptico.
- Entre las osteonas se disponen de forma angular formando los
sistemas intersticiales separados de las osteonas por las llamadas
líneas de cemento (capa de matriz ósea pobres en fibras colágeno que no son atravesados por estos canalículos, o sea que no poseen elementos vasculares; todo esto es observable al microscopio óptico).
- Por debajo del periostio sobre su superficie interna, y por debajo
del endostio se ubican alrededor de la circunferencia del tallo de
forma extendida las laminillas circunferenciales externas e internas
(paralelas a la superficie).
Los canales haversianos comunican entre si con la superficie o la
cavidad medular por canales transversales u oblicuos llamados canales
perforantes o de Volkman que poseen vasos que vienen del periostio y
del endostio más grandes que los de las osteonas que comunican entre
ellas. Al microscopio óptico es difícil reconocerlos porque no se
encuentran rodeados de laminas concéntricas.
Hueso esponjoso o reticulado. Posee una red de espículas ramificadas o trabéculas que limitan espacios ocupados por médula ósea.
Se ubica en el interior de las epifisis de los huesos largos y huesos
planos del cráneo (en el diploe, lo que queda entre las tablas internas
y externas).
Tejido óseo
Sustancia Fundamental. Compone 10% de la matriz orgánica,
posee una concentración menor de glucosaminoglucanos (GAG), que el
cartílago (ácido hialurónico, condroitín sulfato, queratán sulfato), es
una matriz acidofila (en parte debido al colágeno).
Posee proteínas exclusivas del hueso como la osteocalcina unida a la
hidroxipatita. La osteopontina también unida a la hidroxipatita es
similar a la fibronectina.
Colágeno.
Es el 90% de la matriz orgánica, de tipo 1, posee muchos enlaces
intermoleculares, insoluble en disolvente y mayor hidroxilación de las
lisinas.
Sustancia inórganica. Fosfato cálcico presente en forma de
cristales de hidroxiapatita que aparecen a intervalos regulados de 60
nm a 70 nm a lo largo de las fibras . También posee citrato, bicarbonato, floruro, magnesio y ion sodio. El hueso además posee afinidad por sustancias radioactivas que destruyen sus componentes.
Células del hueso
En el tejido óseo maduro y en desarrollo, se pueden diferenciar cuatro tipos de células: osteoprogenitoras, osteoblastos,
osteolitos y osteoclastos. Los tres primeros tipos son estadios
funcionales de un único tipo celular. El proceso reversible de cambio
de una modalidad funcional a otra se conoce como modulación celular.
Los osteoclastos tienen un origen hematopoyético compartido con el
linaje mononuclear-fagocítico. El estadio mitótico de los tres primeros
tipos celulares solo se observa en el estadio de célula
osteoprogenitora.
Células osteoprogenitoras u osteógenas. Células relativamente
indiferenciadas con poder de diferenciarse a condroblastos o
osteoblastos. Son similares a los fibroblastos.
Osteoblastos.
Formadores de matriz ósea. Se comunican entre ellas por uniones tipo
GAP. Cuando quedan envueltas por la matriz ósea es cuando se
transforman en un estadio no activo, el osteolito. Producen factores de
crecimiento que causan efectos autócrinos y parácrinos sobre el
crecimiento óseo. Poseen receptores de hormonas, vitaminas y citocinas. Participan en la reabsorción ósea secretando sustancias que eliminan la osteoide (fina capa de matriz NO mineralizada), exponiendo la matriz ósea para el ataque de los osteoclastos. La hormona paratiroidea
incrementa la reabsorción ósea, en respuesta a ella los osteoblastos
secretan un factor estimulante de los osteoclastos. También secretan
procolagenasa y activador del plasminógeno que se transforman en
enzimas que degradan el osteoide, por lo que el efecto de la hormona
sobre la reabsorción es mayoritariamente indirecto.
Osteocitos.
Se encuentran en hueso completamente formado ya que residen en lagunas
en el interior de la matriz ósea mineralizada. Su forma se adapta al de
la laguna y emiten prolongaciones digitiformes largas que se extienden
por los canalículos de la matriz ósea y esto los pone en contacto con
otros osteocitos. En esas zonas de contacto las membranas forman un
nexo que permite el intercambio de iones, moléculas pequeñas y hormonas.
Son similares a los osteoblastos, pero menos activos y por lo tanto su
reticulo endoplasmático y aparato de Golgi esta menos desarrollado. Su
función es seguir sintetizando los componentes necesarios para el
mantenimiento de la matriz que los rodea. Se discute si se pueden
transformar en osteoblastos activos.
Osteoclastos.
Tienen como función la reabsorción ósea. Por su origen hematopoyético,
son entendidos como "macrófagos del hueso" (formados de 40 a más
monocitos). Ubicados en las lagunas de Howship pueden llegar a ser
células gigantes (hasta 150 micrometros de diámetro), con varios
núcleos. Se encuentran polarizados con los núcleos cerca de su
superficie lisa mientras que la superficie adyacente al hueso presenta
prolongaciones muy apretadas como una hoja delimitadas por profundos
pliegues (se le llama borde en cepillo o borde plegado). Abundantes mitocondrias en el borde plegado, también en esta región hay lisosomas y vacuolas. Alrededor del borde plegado la membrana se une al hueso por filamentos de actina (zona de sellado donde el osteoclasto lleva a cabo su función de reabsorción). En este sitio de sellado el osteoclasto bombea protones
que baja el pH (acidifica el medio), para disolver el material óseo. El
interior ácido del compartimiento favorece la liberación de hidrolasas ácidas lisosomales y proteasas (por el aparato de Golgi, reticulo endoplasmático y vesículas del borde), que eliminan las sales de calcio y degradan el colágeno y componentes orgánicos de la matriz ósea.
Formación del tejido óseo
El hueso se forma por sustitución de un tejido conjuntivo preexistente (el cartílago). Dos tipos de osificación: intramembranosa (o directa) y endocondral (o indirecta).
Osificación intramembranosa (o directa). Tiene lugar directamente en el tejido conjuntivo. Por este proceso se forman los huesos planos de la bóveda del cráneo: hueso frontal, hueso occipital, hueso parietal y hueso temporal.
El mensénquima se condensa en conjuntivo vascularizado en el cuál las
células están unidas por largas prolongaciones y en los espacios
intercelulares se depositan haces de colágeno orientados al azar que
quedan incluidos en la matriz (gel poco denso). La primera señal de
formación ósea es la aparición de bandas de matriz eosinófila más
densas que se depositan equidistantemente de los vasos sanguíneos que
forman la red. Las células se agrandan y se reúnen sobre las
trabéculas, adquieren forma cuboidea o cilíndrica y permanecen unidas
por prolongaciones cortas, se hacen más basófilas transformándose en
osteoblastos que depositan matriz osteoide no calcificada. Las
trabéculas se hacen más gruesas, se secreta colágeno que forma fibras
orientadas al azar formando hueso reticular (colágeno corre en todas
las direcciones). Se depositan sales de calcio sobre la matriz
(calcificación). Debido al engrosamiento trabecular los osteoblastos
quedan atrapados en lagunas y se convierten en osteocitos que se
conectan con los osteoblastos de la superficie por medio de los
canalículos. El número de osteoblastos se mantiene por la
diferenciación de células primitivas del tejido conjuntivo laxo. En las
áreas de esponjosa que debe convertirse en hueso compacto las
trabéculas siguen engrosandose hasta que desaparecen los espacios que
rodean los vasos sanguíneos. Las fibras de colágeno se vuelven mas
ordenadas y llegan a parecerse al hueso laminar pero no lo son. Donde
persiste el esponjoso termina el engrosamiento trabecular y el tejido
vascular interpuestos se transforma en tejido hematopoyético. El tejido
conjuntivo se transforma en el periostio. Los osteoblastos
superficiales se transforman en células de aspecto fibroblástico que
persisten como elementos osteoprogenitores en reposo ubicados en el
endostio o el periostio pudiéndose transformar de vuelta en
osteoblastos si son provocados.
Osificación endocondral (o indirecta).
La sustitución de cartílago por hueso se denomina osificación
endocondral. Aunque la mayoría de los huesos del cuerpo se forman de
esta manera, el proceso se puede apreciar mejor en los huesos más
largos, lo que se lleva a cabo de la manera siguiente:
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 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 el grosor del cartílago se debe principalmente a la
adición de matriz en la periferia del modelo por nuevos condroblastos,
los cuales evolucionan a partir del pericondrio. A este tipo de
desarrollo por depósito de matriz sobre la superficie cartilaginosa se
le llama desarrollo por aposición. Al continuar el crecimiento del
modelo cartilaginoso, se hipertrofian los condrocitos de su región
central, probablemente en virtud de que acumulan glucógeno para la
producción de ATP y de que sintetizan enzimas que catalizarán las
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 condrocitosdel 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, los cual estimula que las
células osteógenas del pericondro se diferencien en osteoblastos. Estas
células secretan, bajo el pericondrio, una lámina delgada de huso
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 crecimiento de un centro de osificación primario,
región en que el tejido óseo sustituye la mayor parte del cartílago.
Luego los osteoblastos comienzan 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 cavida 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 reeplazada por hueso compacto, cuyo centro contiene la
cavidad llena de médula ósea roja. Cuando los vasos sanguíneos penetran
la epífisis, se forman los centros de osificación secundarios, por lo
regular hacia el momento del nacimiento. La formación de hueso es
similar a la que tiene lugar en los centros de osificación primarios;
sin embargo, se diferencia en que el tejido esponjoso permanece en el
interior de la epífisis (no se forma la cavidad medular). La
mosificación secundaria se inicia en el centro de la epífisis y
prosigue hacia el exterior, en dirección a la superficie externa del
hueso.
5.- Formación del cartílago articular y de la placa epifisiaria
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 epifisiaria y es la que permite el crecimiento longitudinal
de los huesos largos.
Alteraciones de los huesos
Una de las afecciones óseas más comunes es la fractura. Estas se
resuelven por procesos naturales, tras la alineación e inmovilización
de las huesos afectados. En el proceso de cura, los vasos sanguíneos dañados desarrollan una especie de hematoma óseo que servirá como adhesivo, posteriormente se irá formando un tejido fibroso o conjuntivo compuesto por células llamadas osteoblastos, las cuales crearán un callo óseo
que unirá las partes separadas. Sin embargo, la falta de tratamiento o
inmovilización puede ocasionar un crecimiento anómalo. Los métodos para
acelerar la recuperación de un hueso incluyen la estimulación
eléctrica, ultrasonido, injertos óseos y sustitutos orgánicos con
compuestos cálcicos, tales como huesos de cadáveres, coral y cerámicas
biodegradables.
Osteogénesis imperfecta
La osteogénesis imperfecta
es más conocida como la enfermedad de los huesos de vidrio. Es una
enfermedad congénita que se caracteriza porque los huesos de las
personas que la padecen se parten muy fácilmente, con frecuencia tras
un traumatismo o a veces sin causa aparente.
Esta enfermedad es causada por la falta o insuficiencia del colágeno, por causa de un problema genético.
Otras afecciones óseas pueden ser la osteoporosis, osteonecrosis y el cáncer de hueso (osteosarcoma). Osteogénesis imperfecta. Osteomalacia.