Dr. José Guadalupe Mendoza Mendoza Dr. Raymundo Angel

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Estructura y función
del hueso!
Dr. José Guadalupe Mendoza Mendoza!
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!
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Dr. Raymundo Angel Rodriguez Torres RII!
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)!
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