Cartílago y Hueso: Estructura y Función en Biología Universitaria

CARTÍLAGO Y HUESO

La mayoría de los cartílagos y todos los huesos están rodeados por una cápsula de tejido conjuntivo, el pericondrio y el periostio, respectivamente.

CARTÍLAGO

Las células del cartílago, conocidas como condrocitos, ocupan pequeñas cavidades denominadas lagunas dentro de la matriz extracelular (MEC) del cartílago.

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La flexibilidad y la resistencia del cartílago a la compresión le permiten actuar como un amortiguador, y su superficie lisa facilita el movimiento apenas sin fricción de las articulaciones, ya que recubre las superficies articulares de los huesos.

TIPOS DE CARTÍLAGO

CARTÍLAGO HIALINO

Contiene fibras de COLÁGENO DE TIPO II en su matriz; es el cartílago más abundante del organismo. (Extremos de huesos largos, laringe, bronquios, costillas). Las células responsables de la formación del cartílago hialino se diferencian a partir de CÉLULAS MESENQUIMATOSAS.

• CONDROBLASTOS: LAS CÉLULAS MESENQUIMATOSAS individuales retraen sus prolongaciones, se redondean y se agrupan en masas celulares para formar los centros de condrificación. Bajo la influencia de una pequeña molécula llamada cartogenina se generan los condroblastos.
• CONDROCITOS: Los condroblastos quedan atrapados en lagunas, luego de ser rodeados por esta, pasan a ser condrocitos.
• OSTEOBLASTOS: Bajo una tensión de oxígeno superior, los condroblastos se transforman en células osteoprogenitoras que dan lugar a células formadoras de hueso, conocidas como osteoblastos.

O

Pericondrio

Condroblasto

Laguna

+

Condrocito

*

Los condrocitos conservan la capacidad para dividirse y forman un grupo de dos a cuatro o más en cada laguna. Estos grupos se conocen como GRUPOS ISÓGENOS y representan una, dos o más divisiones celulares a partir de un condrocito original.

MATRIZ DEL CARTÍLAGO HIALINO

Contiene agregados de proteoglicanos, glicoproteínas principalmente condronectina Así, la condronectina ayuda a estas células a mantener el Grupo Isógeno contacto con los componentes fibrosos y amorfos de la matriz. y líquido extracelular. Contiene gran cantidad de cargas negativas que atraen cationes, predominantemente iones de Na+, atrayendo moléculas de agua, de esta forma la matriz del cartílago se hidrata resistiendo así las fuerzas de compresión.

NOTAS

El cartílago articular carece de pericondrio y aumenta de tamaño solo por crecimiento intersticial.Debido a que el cartílago es avascular, los nutrientes y el oxígeno deben difundirse a través del agua de hidratación presente en la matriz.

CARTÍLAGO ELÁSTICO

Contiene, además de fibras de COLÁGENO DE TIPO II, una gran cantidad de fibras elásticas dispersas en la matriz, que le dan más flexibilidad. hay mayor número de lagunas. (Pabellón auricular, conducto auditivo, epiglotis) Los condrocitos del cartílago elástico son más abundantes y grandes, y la matriz no es tan amplia.

Pericondrio

lagūnas

Fibras elásticas

FIBROCARTÍLAGO

Posee fibras de COLÁGENO DE TIPO I, densas y gruesas, que le permiten soportar fuerzas de tensión intensas. No contiene pericondrio, tiene escasa cantidad de matriz.

NOTA

El anillo fibroso proporciona resistencia contra las fuerzas de tracción, mientras que el núcleo pulposo resiste las fuerzas de compresión.

HUESO

El hueso es un tejido conjuntivo especializado cuya MATRIZ EXTRACELULAR ESTÁ CALCIFICADA, encerrando las células que la secretan.

Endostio

Médula ósea amarilla

Hueso compacto

Periostio

Fibras de Sharpey-

Arterias

Los huesos son el marco estructural primario para el apoyo y la protección de los órganos del cuerpo. Este posee una cavidad llamada CAVIDAD MEDULAR, donde alberga la MÉDULA ÓSEA, es un tejido dinámico que cambia constantemente en función del estrés al que se le somete. Así pues, las presiones aplicadas al hueso provocan su resorción, y la tensión aplicada sobre él genera el desarrollo de hueso nuevo.

La superficie externa del hueso está recubierta por PERIOSTIO, que contiene CÉLULAS OSTEOPROGENITORAS (OSTEOGÉNICAS) y ocasionalmente osteoblastos.

El PERIOSTIO posee haces de fibra de colágeno, que se conocen como FIBRAS DE SHARPEY, que se incrustan en la superficie del hueso, asegurando el periostio del hueso. La cavidad central está recubierta por el ENDOSTIO, que contiene una monocapa de CÉLULAS OSTEOPROGENITORAS Y OSTEOBLASTOS.

MATRIZ ÓSEA

COMPONENTE INORGÁNICO

Sus constituyentes son los CRISTALES DE HIDROXIAPATITA DE CALCIO, formados principalmente por calcio y fósforo, Estos cristales están dispuestos de forma ordenada a lo largo de las fibras de colágeno tipo I, Los iones de la superficie de los cristales atraen moléculas deH2O y forman así una capa de hidratación alrededor de los cristales que permite el intercambio de iones con el líquido extracelular.

COMPONENTE ORGÁNICO

Su principal constituyente es el COLÁGENO I. La abundancia de colágeno hace que la matriz sea acidófila.

NOTA

Existen glicoproteínas específicas del hueso como la OSTEOCALCINA responsable de la mineralización del hueso, OSTEONECTINA que ayuda a la unión de la hidroxiapatita con el colágeno, y la OSTEOPONTINA relacionada con los osteoclastos. La VITAMINA D estimula la síntesis de estas glicoproteínas.

CÉLULAS DEL HUESO

CÉLULAS OSTEOPROGENITORAS

Se encuentran en la capa celular interna del PERIOSTIO, estas pueden hacer mitosis y pueden convertirse en osteoblastos, contiene gran cantidad de ribosomas.

OSTEOBLASTO

Son responsables de la SECRECIÓN DE MATRIZ Y SU CALCIFICACIÓN. Posee receptores para la hormona paratiroidea.

La BMP6 Y EL TGF inducen a la célula osteoprogenitora a convertirse en osteoblasto. En su membrana plasmática se sintetizan la RANKL, M. CSF, IGF - 1 Y PTH.

• Extienden prolongaciones cortas, que contactan con las de los osteoblastos vecinos y prolongaciones largas que hacen contacto con las de los osteocitos (Uniones GAP).
• Son liberadores de CITOCINAS que tienen diferente función.
• Tienen varios factores en sus membranas plasmáticas; LOS MÁS IMPORTANTES SON LAS INTEGRINAS Y LOS RECEPTORES DE LA PTH.

PTH estimula OSTEOBLASTOS para secretar_RANKL que induce la diferenciación de los PRE OSTEOCLASTOS en OSTEOCLASTOS.

LOS OSTEOBLASTOS secretan FACTOR ESTIMULANTE DE OSTEOCLASTOS que los activa para que absorba hueso.

OSTEOCITO

Cuando los osteoblastos se rodean de matriz se vuelven quiescentes y se convierten en osteocitos que se albergan en las lagunas, Se transforman en células planas, de forma lenticular, atrapadas en sus lagunas dentro de la matriz ósea calcificada.

• secretan ESCLEROSTINA, una hormona paracrina que INHIBE LA FORMACIÓN DE HUESO Y ESTIMULA LA RESORCIÓN ÓSEA, aumentando así la concentración sanguínea de calcio. El calcio resorbido llega al torrente sanguíneo y asegura el mantenimiento de los niveles de calcio adecuados.

NOTA

Los osteoblastos y los osteocitos siempre están separados de la sustancia calcificada por una capa delgada no calcificada conocida como OSTEOIDE (Matriz ósea no calcificada).

OSTEOCLASTO

Son células gigantes multinucleadas derivadas de la médula ósea que SE ENCARGA DE LA RESORCIÓN Y REMODELACIÓN ÓSEA. Este se deriva de una célula llamada PREOSTEOCLASTO.

• ocupan unas depresiones poco profundas de la superficie del hueso llamadas LAGUNAS DE HOWSHIP (bahías de resorción), que identifican regiones de resorción ósea. Un osteoclasto activo en la resorción ósea puede subdividirse en cuatro regiones morfológicamente reconocibles:Osteoclast- Osteoclast- Nucleus Nucleus Golgi Golgi Nucleus Nucleus Lysosomes CO2 + H2O-H* + HCO, Lysosomes CO2 + H2O-H" + HCOS- Ruffled border Section of circumferential clear zone Ruffled border ZONA CLARA: Microfilamentos de actina. Forma zona de sellado Bone matrix Microenvironment of low pH and lysosomal enzymes Bone matrix Microenvironment of low pH and lysosomal enzymes Osteoclast- Blood capillary Nucleus Nucleus Golgi Golgi Nucleus Nucleus Lysosomes CO2 + H2O- H* + HCO, Lysosom CO2 + ZONA VESICULAR: Numerosas vesículas endocíticas y exocíticas Ruffled border Ruffled border -Section of circumferential clear zone Bone matrix Microenvironment of low pH and lysosomal enzymes Bone matrix Microenvironment of low pH and lysosomal enzymes ZONA BASAL: Se encuentra alejada de la Laguna de Howship y aloja la mayoría de organelos. ZONA VESICULAR: Está entre la zona basal y el borde del cepillo, transporta los productos de la degradación ósea dentro de la célula. ZONA CLARA: es la región de la célula que rodea inmediatamente la periferia del borde en cepillo. No tiene orgánulos, pero CONTIENE MUCHOS FILAMENTOS DE ACTINA QUE FORMAN UN ANILLO DE ACTINA, la zona clara aísla el compartimento sub osteoclástico de la región circundante, estableciendo un microentorno cuyo contenido puede ser regulado por las actividades celulares. BORDE EN CEPILLO: Es la parte de la célula que participa directamente en la reabsorción ósea, tiene prolongaciones digitiformes que son activas y dinámicas. A medida que la reabsorción progresa el compartimento subosteoclastico aumenta de tamaño, y se convierte en LAGUNA DE HOWSHIP.

Células de revestimiento (células del periostio)

Células osteoprogenitoras

Cartílago

Osteoblastos

Citoblasto mesenquimático

Osteocitos

+

Osteoclastos Osteoclastos activos inactivos

Células progenitora de granulocitos/monocitos (GMP, CFU-GM))

Células del endostio

BORDE EN CEPILLO:

Prolongaciones dinámicas. Aumentan superficie de contacto.

Blood capillary

ZONA BASAL:

Contiene la mayor parte de los organelos incluyendo los núcleos.

Blood capillary

Osteoclast-ACTIVACIÓN DEL OSTEOCLASTRO: RESORCIÓN ÓSEA

PTH

Osteoclasto

Célula estromal

RANKL

Via NFKB

RANK

IL 1 , IL 6, PgE

Precursor de osteoclasto

Linfocito T

HUESO

MECANISMO DE RESORCIÓN ÓSEA

Los osteoclastos deben ser activados por el factor estimulante de osteoclastos antes de que puedan ser capaces de reabsorber el hueso.

El agua procedente de las células entra en el compartimento sub osteoclástico a través de las acuaporinas del plasmalema del borde en cepillo.

El componente inorgánico de la matriz ósea se disuelve cuando el entorno se vuelve ácido; los minerales liberados entran en el citoplasma de los osteoclastos, desde donde llegan a los capilares cercanos.

HORMONAS QUE PARTICIPAN EN LA RESORCIÓN ÓSEA

La regulación de estos valores normales lo hace a traves de la calcitonina, la vitamina D y la PTH (Paratohormona).

VITAMINA D

La que se sintetiza a través de la piel ingresa como metabolito inactivo al riñón, allí en el riñón se convierte en CALCITRIOL, PASA AL INTESTINO Y ALLÍ AYUDA A ABSORBER EL CALCIO por vía intestinal, al aumentar LA VITAMINA D AUMENTA LA CONCENTRACIÓN DE CALCIO.

CALCITONINA

En la tiroides estan las células parafoliculares que producen CALCITONINA, ESTA DISMINUYE LA CONCENTRACIÓN DE CALCIO. Uniéndose a los receptores de los osteoclastos produciendo apoptosis, aumentan la concentración de calcio (?)

PTH (PARATOHORMONA)

Se genera en la paratiroides, las células de la glándula paratiroides se llaman células principales las cuales tienen un receptor de calcio en sangre actúa sobre los osteoblastos liberan factores que promueven la reclutación de osteoclastos para reabsorber hueso, entonces cuando el CALCIO ESTÁ BAJO EN LA SANGRE AUMENTAN LA PRODUCCIÓN DE LA PTH, y esta realiza 3 acciones para arreglarlo:

• 1. Sobre el intestino: Ayuda a la absorción por medio de la producción de transportadores del calcio.
• 2. Sobre el riñón: Aumenta la producción de CALCITRIOL para aumentar las concentraciones de calcio, también favorece la reabsorción de calcio y la eliminación de fósforo, tienen relación porque cuando el calcio se altera, el nivel de fósforo también.
• 3. Sobre el hueso. Se une a un receptor INICIA LA SÍNTESIS DE LIGANDO RANKL Y OPE, Estos hacen que los prosteoclastos que son células inmaduras que se fusionan y forman una célula llamada osteoclasto, este reabsorbe hueso. El osteoclasto tiene un receptor para el FAO, haciendo que se liberen los hidrogeniones con el fin de degradar el hueso, allí es donde se va a restablecer los valores normales del calcio por medio de la reabsorción.

Cuando el valor del calcio está restablecido la calcitonina se une a un receptor del osteoclasto y frena la reabsorción ósea.

NOTA

VALOR NORMAL: 8.8 a 10.5. Los síntomas aparecen por debajo de 6 y por encima de 12. La hipercalcemia genera depresión del sistema nervioso central.