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FISIOLOGIA TEMA 1 Tejido óseo I. Introducción La osteología es la disciplina que estudia la estructura ósea y el tratamiento de las enferm...

FISIOLOGIA TEMA 1 Tejido óseo I. Introducción La osteología es la disciplina que estudia la estructura ósea y el tratamiento de las enfermedades de los huesos. El esqueleto sostiene los tejidos blandos y nos permite estar de pie. Es una estructura rígida, solida. El esqueleto también permite el movimiento gracia a : - las articulaciones entre los huesos - la inserción de los ligamentos y tendones (el tendon une el músculo con el hueso) Es un sistema de palanca que permite el movimiento. El musculo esta unido al hueso mediante los tendones, y haciendo fuerza (con energía…) se mueven los huesos. Cuando hablamos de esqueleto, hablamos de : - Huesos - Cartílagos - Tejido conectivo denso - Epitelio - Tejidos formador de la sangre El hueso por dentro lleva tejido adiposo y tejido formador de la sangre - Tejido adiposo → para aportar la energía necesaria al movimiento - Tejido nervioso El hueso se considera como un órgano. Función : 1. Soporte (del tejido blando, de las viseras) 2. Protección de los órganos vitales : - Caja torácica → pulmones, corazón - Craneo y vértebras → medula y encéfalo (SNC), el SNP no esta protegido (!) 3. Asistencia del movimiento por contracciones / relajaciones se mueve el sistema de palanca 4. Homeostasis (= equilibrio) mineral (calcium, fosfato, magnesium…) En los huesos se almacenan minerales. El esqueleto regula el equilibrio mineral. 5. Producción de células sanguíneas ↳ Medula ósea roja 6. Almacenamiento de triglicéridos ↳ Medula ósea amarilla II. Estructura Los huesos largos están formados por 3 partes : - Epifisis proximal / distal : en contacto con el cartílago - Diafisis : parte central y mas larga 1 FISIOLOGIA TEMA 1 - Metafisis (2) : une la epifisis con la diafisis, es la región donde puede crecer el hueso. ↳ Placa epifisaria : formada de cartílago, los huesos se alargan por esta zona. Cuando se calcifica esta zona (= se convierte en tejido óseo) el hueso ya no crece → es una regulación hormonal. El hueso no esta lleno por dentro, esta formado de una cavidad medular donde esta la medula ósea amarilla (= espacio interno de la diafisis). Ademas el hueso compacto esta recubierto : - Endosteo (capa interna) - Periosteo (capa externa). El periosteo es una capa de tejido conectivo denso, rodea el hueso que no esta cubierto por cartílago articular. Esta capa contiene las células formadoras de tejido óseo (para aumentar el grosor del hueso, no longitud). III. Histologia Las células están muy separadas entre ellas en el tejido óseo porque hay mas matriz extracelular que células. En la MEC = osteoide hay una parte : - Organica (colageno, agua) - Inorganica (sales minerales cristalizados = hidroxiapatita) En el caso del tejido óseo, la MEC no esta solamente formada por las células del tejido, pero también de los minerales que ingerimos en la dieta. Sales inorgánicas : principalmente hidroxiapatita (calcium y fosfato +++) (fosfato de calcio y hidróxido de calcium) y algún carbón calcio El conjunto de minerales se une en una molécula : hidroxiapatita ↳ la parte inorgánica es la que se calcifica / mineraliza (el mineral principal calcium, se calcifica) ↳ es lo que proporciona la dureza del hueso. Las fibras de colageno dan resistencia a la tracción / estiramiento o a la ruptura del hueso (flexibilidad). 2 FISIOLOGIA TEMA 1 Tipos de células (4) : Blasto = sinstesis Cito = mantiene - Células osteogenicas : células que generan células del hueso = células madres (se mantienen y solamente cuando es necesario se dividen). Se dividen / se diferencian para formar osteoblastos cuando hace falta formar hueso. - Osteoblastos (derivan de las células osteogenicas) : células diferenciadas, forman el hueso. Están fuera, en el periosteo (y en el endosteo), son las responsables de producir fibras de colageno y proteínas que van a calcificar el hueso. El colageno permite atrapar la hidroxiapatita de la sangre = se mineraliza, es lo que forma hueso. Este nuevo osteoblasto quien a formado MEC a su alrededor, se queda atrapado en la matriz mineralizada y se diferencian en → osteocito (cuando el osteoblasto esta completamente rodeado de matriz) - Osteocitos : osteoblasto diferenciado - Osteoclastos : célula del sistema inmunitario (!!!) Células que degradan el hueso. El hueso continuamente se forma y se degrada, permite poner minerales a disposición de los otros tejidos. A nivel macroscópico el hueso esta formado por una parte (hablando del aspecto) : Compacto 80% : contiene pocos espacios y contiene osteonas, pesa mas que el esponjoso Esponjoso 20% : tiene muchos espacios y no contiene osteonas El hueso no es completamente solido, tiene pequeños espacios. A. Hueso compacto 3 FISIOLOGIA TEMA 1 Es la capa solida del hueso, forma : - la diafisis de los huesos largos - la capa externa de los otros huesos Permite la resistencia a la tension causada por el peso y el movimiento. La unidad básica del hueso compacto se llama oesteona o sistema haversiano, y cada una de esas unidades tiene un conducto central con sus lámelas concéntricas (anillos de MEC osteoide calcificada), lacunas, osteocitos y canaliculos. - Lacunas : rodea los osteocitos (= agua / liquido intersticial, la célula esta viva y comunica gracia a eso) - Canaliculos : comunica las lacunas de cada células Los osteoblastos están por encima del anillo / lámela, se diferencian en osteocitos una vez que han formado MEC. Los osteoblastos solo están fuera. Los osteocitos están en pequeños espacios llamados lacunas. Los osteocitos se comunican por canalicules (liquido extracelular) Los osteoclastos están juntos a los osteoblastos = solo se degrada la capa externa (!). Porque en función de la señal que llega (señalización celular) o se activan los osteoclastos o se activan los osteoblastos. En el conducto central (canal haversiano) hay : - 1 arteria - 1 vena - 1 nervio → por lo tanto el hueso es inervado y irrigado. Osteonas : - dispuestas parlamente a las lineas de tension del hueso - Aquellas alineación cambia durante el desarollamiento y crecimiento del hueso, aumento de la actividad física, fracturas, etc.. Las lamelas intersticiales situadas entre las osteonas, son fragmentos de osteonas viejas, resultantes de la remodelación osea. B. Hueso esponjoso No contiene osteonas pero trabeculas = columnas delgadas. Las trabeculas forman una red irregular (disposición laminar). Corresponde a : - la epifisis de los huesos largos - los huesos cortos, planos y irregulares como el esternum, las costillas, pelvis, craneo… Es un tipo de hueso ligero. Soporta y protege la medula ósea roja (hematopoyesis = formación de células sanguíneas) IV. Irrigación y inervacion El Sistema óseo tiene muchas sensibilidad (nervios) Es un tejido vivo, necesita nutrientes (vascularizado) 4 FISIOLOGIA TEMA 1 V. Formación del hueso Hablamos de osteogenesis o osificación. Los dos tipos de formación del hueso se inician a partir de las células mesenquimales (= c. mésenchymateuse du mésoderme). Son células madres no diferenciadas, darán los tejidos óseo, cartilaginoso y muscular. Hay dos tipos de osificación : - Osif. intramembranosa : Formación del hueso directamente en el interior del mesenquima, disposición en capas. - Osif. Endocondral : Tejido óseo que se forma dentro del cartílago hialino (desarrollado a partir del mesenquima). Las dos osificación tienen lugar a partir de las semana 6-7 (1 mes y medio) de desarrollo embrionario. A la semana 8 el esqueleto ya está formado. A. Osificación intramembranosa Da lugar a los huesos planos y irregulares (craneo, mandíbula, pelvis…). La células mesenquimales dan lugar directamente a tejido óseo. 1. Desarrollo de los centros de osificación Las células mesenquimales reciben señales químicas que promueven su diferenciación y agrupación. Se diferencian en células osteogenicas (= células madres del tejido óseo). Luego las células osteogenicas se agrupan, se replican, y se diferencian en osteoblastos. Estos osteoblastos fabrican MEC (sobretodo fibras de colageno I). Cada agrupación de células mesenquimales se llama centro de osificación. 5 FISIOLOGIA TEMA 1 2. Calcificación Los ostéoblastos finalizan la secreción de MEC y se transforman en osteocitos que extienden prolongaciones en todas las direcciones. Posteriormente se depositan cristales de fosfato calcico… etc y la MEC (osteoide) se solidifica. Los osteocitos se disponen en lamelas concéntricas, y se conectan entre ellos mediante canaliculos lo que permite intercambiar sustancia, nutrientes… etc. 3. Formación de los trabeculos Da lugar al hueso esponjoso (= Red irregular de columnas). Partiendo de la matriz osteoida, los centros de osificación se fusionan entre sí y forman las trabeculas del hueso esponjoso. En los espacios intratrabeculares encontramos vasos sanguíneos que junto con tejido conectivo se diferencian en la médula ósea roja. 4. Desarrollo del periosteo El mesénquima se condensa en la superficie y forma el periosteo (se forma a partir de células osteogenicas). Una capa delgada de hueso compacto (sistema haversiano) sustituye las capas superficiales de hueso esponjoso, pero la capa esponjosa se mantiene en el centro. B. Osificación Endocondral Da lugar a los huesos largos y cortos (tibia, fémur…). Se fabrica un molde cartilaginoso, y luego se sustituye por hueso. 1. Desarrollo del molde cartilaginoso Las células mesenquimales gracia a señales químicas se agrupan y se diferencian en condroblastos. Los condroblastos dispuestos en forma de columnas sintetizan MEC (colageno II y proteoglicanos) de tejido cartilaginoso. Molde = cartílago hialino. 6 FISIOLOGIA TEMA 1 Las células mesenquimales al rededor del molde cartilaginoso se diferencian en una vaina que recubre el molde cartilaginoso : pericondreo (!) 2. Crecimiento del molde cartilaginoso A medida que va creciendo el molde se transforma poco a poco en hueso. Los condroblatos con su capacidad de dividirse, se dividen y las columnas crecen, ademas secretan MEC cartilaginosa, lo que los transforman en condrocitos. Esos se aplastan poco a poco hacia arriba. - Crecimiento del molde en longitud (crecimiento intersticial), - Crecimiento en espesor (crecimiento en aposición) debido a la formación de nueva MEC en la periferia del molde. En el medio de la diafisis los condrocitos se hipertrofian, se degeneran y empieza una calcificación con depósitos de hidroxiapatita. 3. Desarrollo del centro primario de osificación Las células osteogenicas de la superficie de la diafisis (pericondreo) se diferencian en osteoblastos para formar un capa de periosteo que rodea el molde cartilaginoso. Una arteria nutricia llega a nivel del périosteo de la diafisis y penetra en el centro del molde cartilaginoso en calcificación. Aporta sangre, nutrientes, oxigeno… = aumenta la irrigación del tejido cartilaginoso calcificado, induce su destrucción (aportando osteoclastos) y luego la osificación. Primero ocurre en la diafisis, luego la epifisis. - Formación del centro primario de osificación - Formación de tejido óseo esponjoso (trabeculas). 4. Desarrollo de la cavidad medular La arteria nutricia crece hacia las epifisis, y destruye el tejido cartilaginoso formando una cavidad medular. Luego empieza la osificación y aparecen los trabeculos en los extremos del hueso (debajo la epifisis). La cavidad medular esta en la diafisis y contiene la medula ósea amarilla. 5. Desarrollo de los centros secundarios de osificación Arterias epifisarias llegan a la epifisis y desarrollan los centros secundarios. Las arterias permiten la formación T. oseo (a partir del T. cartilaginoso). La osificacion va del interior hacia la periferia. 7 FISIOLOGIA TEMA 1 En la epifisis solo hay T. óseo esponjoso, no hay cavidad medular. (!) 6. Formación del cartílago articular y la placa epifisaria La capa mas externa del cartílago hialino se transforma en cartílago articular. La capa entre la diafisis y la epifisis pasa a ser la placa epifisaria. Cuando la placa se solidifica = linea epifisaria, el hueso ya no puede crecer en longitud. VI.Crecimiento del hueso (largo) A. En longitud = intersticial Zona 1 = une la placa epifisaria a la epifisis Zona 2 = capa con condrocitos que tienen actividad mitotica, generan columnas de condrocitos. Zona 3 = Los condrocitos fusionan ? , se hipertrofian, (maduración). Zona 4 = Los condrocitos están muertos porque la MEC se ha calificada. Luego llegan osteoclastos, eliminan la MEC cartilaginosa → Los osteoblastos y capilares de la diáfisis invaden la zona y forman el hueso diafisario - La placa epifisaria = placa de crecimiento cartilaginoso - Las c. cartilaginosas son producidas por mitosis en la región epifisaria de la placa y son destruidas y sustituidas por hueso en la región diafisaria de la placa - Entre los 18 y 21 años la placa epifisaria se cierra - Las c. cartilaginosas dejan de dividirse y el hueso sustituye al cartílago, formando la línea epifisaria. Es cuando se finaliza el crecimiento en longitud. B. En grosor / diametro = aposición El périosteo también esta irrigado por arterias y venas pequeñas. Se produce en 4 pasos: 1. Las células del periosteo se diferencian en osteoblastos, estos secretan fibras de colágeno y moléculas orgánicas que forman la MEC osteoida. Los osteoblastos se diferencian en osteocitos. Se forman surcos alrededor de vasos sanguíneos 8 FISIOLOGIA TEMA 1 2. Los surcos fusionan y se se cierran rodeando los vasos sanguíneos. El periosteo inicial se queda dentro y pasa a ser endosteo. Es lo que forma un canal de Havers. 3. En el endosteo, los osteoblastos depositan más matriz osteoida y se forman unas lamelas concéntricas al rededor del túnel y se forma una osteona. 4. Una vez formada la osteona, los osteoblastos situados por debajo del periosteo forman nuevas lamelas externas circunferenciales para que el hueso no se quede irregular y así aumenta el grosor del hueso. El crecimiento continúa a medida que se van rodeando nuevos vasos sanguíneos. (!) Cuando crece el hueso en grosor, la cavidad medular también crece, para que el hueso no pese mucho. VII.Homeostasis del hueso A. Remodelación ósea La remodelación del hueso es el recambio permanente del hueso viejo por tejido nuevo. Es constante, cuando hay una fractura y cuando dejamos de crecer. (Hueso esponjoso +++) Consiste en dos etapas : (una después de la otra) - Resorción ósea → Osteoclastos eliminan el tejido óseo viejo Es un proceso mas rápido que el deposito - Deposito óseo (cuando termina la primera etapa !) → Osteoblastos forman el tejido óseo nuevo Las hormonas como el calcitrol (= Vit D) y los IGFs controlan el crecimiento y la remodelación del hueso. Resorcion : Los osteoclastos (células multinucleadas) forman una estructura hermética por su región dentada. En su interior tienen enzimas con la capacidad de romper los cristales de fosfato calcico… etc. → Secretan esas enzimas y ácidos en la bolsa cerrada que forman (exocitosis). Eso permite degradar los minerales de la MEC osteoide y mediante vesiculas endoticas recuperan calcium y fosfato, que expulsan por su parte apical en sangre (Transcitosis). Los osteoclastos agujeros en el hueso (en la superficie). Deposito óseo : Los osteoblastos se instalan en los agujeros para reconstruir el hueso. 9 FISIOLOGIA TEMA 1 B. Factores qua afectan el hueso Que es necesario para una correcta remodelación del hueso ? Niveles adecuados de minerales y vitaminas : - Calcium y fósforo ➠ crecimiento del hueso - Vit C ➠ formación del colageno - Vit K y B12 ➠ sintesi de proteinas Niveles suficientes de hormonas especificas : - IGF : función anabolica, promueve la síntesis de colageno (proteínas) - GH (hormona de crecimiento) : cuando la hipófisis libera GH, activa los tejidos para que liberen IGF - Hormonas tiroides T3 y T4 - Hormonas sexuales (estrógenos y androgenos) VIII.Fracturas y reparación del hueso Fractura de Potts y Fractura de coles (Questions exams 2° grado) La reparación de hueso fracturado sigue los pasos siguientes : - Formación de un hematoma (un morado) : Los vasos sanguíneos se rompen y liberan su contenido. Liberan : células de la inflamación que empiezan a desarrollar una respuesta inflamatoria. ↳ Eliminación del hematoma y del tejido muerto por células de la inflamación (matrofagos y fagocitos : limpieza de la zona). - Formación de la callosidad fibrocartilaginosa : Union de los 2 extremos de la fractura gracia a condroblastos y fibroblastos que provienen del periosteo. - Formación de la callosidad ósea : Sustitución del fibrocartilaginoso por hueso esponjoso. Gracia a los osteoblastos de por encima y por debajo de la linea de fractura. - Remodelación ósea Después de una fractura disminuye el volumen del musculo y del hueso (por eso hace falta una minima movilidad). La inactividad promueve la disminución del volumen del hueso. IX.Homeostasis del calcio y tejido óseo El hueso es el principal almacén de calcio del organismo (99%). Cuando el cuerpo necesita calcio, los huesos liberan calcio en la sangre (por degradación del hueso, acción de los osteoclastos), vis versa. 10 FISIOLOGIA TEMA 1 El calcio interviene en muchos procesos fisiologicos : - Funcionamiento correcto de los nervios y músculos (ion calcium para la liberación de las vesículas sinapticas) - Proceso de coagulación sanguínea - Función enzimatica (cofactor) en muchas reacciones bioquímicas El hueso regula el nivel de calcium : - Libera calcium en el plasma (osteoclastos) cuando disminuye la concentración en la sangre - Absorción del calcium en el hueso por los osteoblastos Influencia hormonal : 1. La liberación de PTH (hormona paratiroides) cuando los niveles de calcium en sangre disminuye ocurre así : Ca2+ ↓ en la sangre ➠ AMPc ↑ ➠ PTH ↑ Cuando la PTH ↑ : - Hueso : Los osteoclastos se activan y aumentan la resorcion ósea - Riñones : se impide la salida de calcium en la urina - Intestino delgado : el calcitriol (= Vit D) aumenta y permite absorber el máximo calcium que se pueda. 2. La calcitonina actúa para disminuir los niveles de calcium en la sangre : - Hueso : Inhiba la actividad de los osteoclastos - Hueso : Accelera su deposito (Ca2+) en los huesos - Aumenta la velocidad de extracción de Ca2+ de la sangre - Favorece la formación de hueso y la disminución de la calcemia X. Ejercicio y tejido óseo El echo de realizar ejercicio promueve la formación de masa ósea. El tejido óseo tiene la capacidad de modificar su resistencia en respuesta a : - Cambios en el estrés mecánico / tension generada principalmente por los músculos esqueléticos y la fuerza de gravedad - Incrementa la deposición de sales minerales y de las fibras de colageno - Sin estrés mecánico, la remodelación del hueso no es normal - La resorcion se produce con mayor velocidad que la formación ósea - Personas con una escayola en una parte del cuerpo - Astronautas pierden masa ósea (microgravedad) - Personas que se quedan en la cama El ejercicio moderado, como caminar o levantar pesos moderados, ayuda a formar y a conservar la masa ósea. XI.Tejido óseo y envejecimiento El Sistema óseo tiene muchas sensibilidad (nervios) y es un tejido vivo que necesita nutrientes (irrigación). Dos de los efectos principales del envejecimiento sobre los huesos son : - Perdida de calcium y otros minerales de la matriz osteoide (desmineralización), que termina siendo osteoporosis - Diminución del ratio de la síntesis de proteínas (fragilidad) 11