Capítulo 6 Sistema Esquelético

Objetivos Discutir las funciones del sistema esquelético. Identificar las células encontradas en el tejido óseo y describir su función. Comparar el hueso esponjoso con el compacto. Comparar la osificación intramembranosa y endocondral. Discutir los efectos de la nutrición, hormonas, ejercicio y envejecimiento sobre los huesos. Describir los tipos de fracturas.

SECCIÓN 5-1 Introducción

Sistema esquelético incluye Huesos -Soporte/protección, almacén minerales Cartílagos, ligamentos- tejidos conjuntivos que estabilizan y conectan Articulaciones - movimientos Médula Osea - hematopoyesis, almacena lípidos

Funciones Soporte - ? Depósito minerales? Hematopoyesis - ? Protección - ? Movimiento - ?

SECCIÓN 6-2 Clasificación de los huesos

Tipos de huesos basado en su forma Largos - brazos, antebrazo, muslo, pierna, palmas, plantas, dedos Planos - cráneo, esternón, costillas, escápula Cortos - carpos y tarsos Irregulares - vertebras, pelvis, cráneo Sesamoideos – pequeños, planos, semillitas, rodillas, tendones Suturales - Wormian, pequeños, planos, irregulares en suturas Tabla 6:1 - Marcas superficiales

Figura 6.1 Clasificación basada en su forma Tabla 6-1 Marcas superficiales en los huesos: Proyecciones Procesos de tendones y ligamentos Procesos de articulaciones Depresiones Aberturas Figure 6.1

Estructura del hueso Diáfisis Epífisis Metáfisis Cavidad medular compacto periostio Epífisis Esponjoso Corteza Metáfisis Cavidad medular endostio Diafisis- eje longitudinal – tejido denso o compacto Epifisis – extremos – tejido esponjoso o trabecular Metafisis – coneccion entre epif y diaf Cavidad medular

Histología Osea Es un tejido conectivo con matriz sólida y cubierto por periostio Hueso compacto (denso) Hueso esponjoso (trabecular)

Tejido óseo Tejido de soporte con una matriz sólida Sales inorgánicas Cristales de hidroxiapatitas Matriz orgánica Fibras de colágeno Proteínas y polisacáridos Cubierto por periosteo

Células en el hueso: Osteocitos: osteoblastos maduros Se encuentran en la laguna Conectados por canalículos Osteoblastos: sintetizan y secretan matriz Osteogénesis Osteoclastos: disuelven la matriz del hueso Osteólisis Células osteoprogenitoras se diferencian en osteoblastos Osteocitos – mantener contenido de proteina y mineral - participan en reparacion Lagunas Lamelas Canaliculos Osteoblastos – producen matriz por osteogenesis, elevan [ ] de sales hasta nivel de insolubilidad o deposito, cuando quedan rodeados  ostecitos Osteoclastos – remueven y reciclan matriz, derivados de tallos q producen monocitos y macrofagos, no relacionadoas a las osteocitos o blastos o Osteolisis – enzimatica y acidica Osteoprogenitoras: mesenquimales escamosas precursoras de blastos impo en regeneracion de fracuras

Figura 6.3 Histololgía del hueso compacto Figure 6.3a

Hueso: compacto y esponjoso Osteón - Unidad fundamental del hueso compacto (Sistema Havers) Osteocitos arreglados concéntricos a un canal central (lamelas) Canales perforantes conectan osteonas adyacentes (Volkman) Mas pesado, mucho estrés unidireccional Hueso esponjosos contiene matriz en forma de trabéculas Lamelas no en osteones, no venas o capilares (difusión) Canaliculi en las trabéculas Lugares de poco estrés, o estrés multidireccional Mas liviano Protége células de la médula

Figura 6.4 Estructura del tejido óseo Figure 6.4

Hueso y la tensiones creadas por el peso Hueso compacto esta localizado donde la tensión esta limitada en una dirección Relación entre músculo, hueso y fuerzas (ejercicios) Hueso esponjoso esta localizado donde la tensión es menor o multidireccional

Figura 6.5 Distribución de las fuerzas en un hueso largo Fémur Diáfisis - compacto Epífisis - esponjoso Distribución de fuerzas relaciona a ambos tipos de tejidos Peso pasa del cuerpo al fémur en la articulación de la cadera Primero esponjoso (multidireccional) y luego compacto (unidireccional) y luego esponjoso (divergencia) Figure 6.5

Desarrollo y crecimiento del hueso Osificación = convertir otro tejido en hueso Comienza a las 6 semanas - 12mm largo > 25yo Endocondral Intramembranosa Calcificación = depositar sales de calcio dentro de los tejidos

Osificación endocondral Modelo miniatura cartilaginoso (hialino) gradualmente es reemplazado por hueso en la metáfisis (extremidades) Aumenta el largo del hueso (intersticial) Crecimiento aposicional aumenta el diámetro del hueso Condrocitos crecen y mueren Vascularización pericondral > osteoblastos Centro de osificación primaria: fibroblastos > osteoblastos (esponjoso) Osteoclastos (remodelación) > cavidad medular y crecimiento

Figura 6.8 Osificación endocondral Cartilago crece aposicionalmente e intersticialmente Condrocitos en diafisis crecen en tamano Se calcifican y mueren dejando cavidad 2. Vascularizacion pericondrial Condrocitos del pericondrio se convierten en osteoblastos y hueso 3. Vascularizacion penetra al centro Lllegan fibroblastos que se diferencian en osteoblastos Se produce esponjoso en el centro de osificacion primaria Se extienden el proceso hacia las epificis 4. Remodelacion ocurre y produce la cavidad medular Se engrosa la diafisis, se fortalece se extiende Figure 6.8a

Figura 6.8 Osificación endocondral 5. Vascularizacion migra hacia las epifisis Centros de osificacion secundaria 6. Tejido esponjoso llena las epifisis Residuo de cartilago es el articular En las metafisis se localiza el cartilago epifiseal Zona marginal de creimiento entre diaf y epif Centros secundarios-epifisis, formados por capilares y osteoblastos Cartilago articular, cartilago y placa epifisial PLAY Animation: Endochondral Ossification Figure 6.8b

Placa epifisaria C – calcifiacion D- Degenrativa GP – Growth plate Sc – centro secundario de epi E- Epifisis

Placa epifisaria R – Reposo P – Proliferación M – Maduración H – Hipertrofia vs hiperplasia O- Osteogénica R – Resting P – Proliferating M – Marure H – hipertrofia vs hiperplasia: Agrandamiento de lo existente vs Creciemiento celular nuevo O- osteogénica

Placa epifisiaria

Figura 6.9 Crecimiento en la placa epifisaria Condrocitos producen cartilago  cartilagos epifisiarios Osteoblastos producen hueso y alcanzan a los cartilagos y les pasan – forma linea epifisiaria: se detiene el crecimiento Figure 6.9

Figura 6.10 Crecimiento aposicional Produce aumento en diametro, al depositarte matriz en la superficie externa Cells de la capa interna del periosteo se diff en osteoblastos y depositan matriz Eventualmente osteoblastos quedan encerrados y son osteocitos Generan lamelas Y Las mas internas son recicladas por los steoclastos Figure 6.10a

Osificación intramembranosa (dermal) Huesos “dermales” - craneales, mandíbula, clavícula Comienza con la diferenciación de los osteoblastos a partir de mesénquima Comienza con un centro de osificación Mesénquima se aglomera y secreta matriz orgánica Mineralización por cristalización (fosfatasa alkalina) Diferenciación de mesénquima a osteoblastos (centro de osif) Espículas Osificacion sigue y los osteoblastos atrapados (osteocitos) Vascularización Esponjoso > Remodelación > Osteones>Periostio Osificacion dermal: porq ocurre en las capas profundas de la dermis Produces huesos “dermales”: planos craneo, mandibula, clavicula Cell mesenquimales se agrupan y secretan componentes de la matriz El osteoid se mineraliza (AP) Mesenquima se convierte en OsteoBl 4. Esto ocure en un centro de osificacion y forma como espiculas 5. Osteoblasos atrapados  en osteocitos 6. Vascularizacion – necesario para nutrir 7 primero es esponjoso y luego por remodelaicon en compacto

Figura 6.7 Osificación intramembranosa Mesenquima a osteoblastos Vascularizacion Remodelacion Figure 6.7

Figura 6.11 Vascularización del hueso Altamente vascular 3 tipos de arreglos Arteria y vena nutriente Foramen nutriente Vasos metafiseales Suple lado diafisial del cartilago epifisial Vasos periostiales: nutren osteones superficiales Una vez cerrada la epifisis se interconectan Suplido vascular al hueso – obvio q es necesario no? Tejido oseo es bien vascularizado por q la difusion es pobre 3 arreglos Arteria y vena nutriente: por lo general una menos en huesos grandes el foramen nutriente – entrada Vaso metafisial - Vasos periostiales – del periostio para suplir a los osteones de superfici Tambien hay vasos linfaticos Altamente inervados por la arteria nutriente hasta endosteo, medulay epifisis Figure 6.11

SECCIÓN 6-5 La naturaleza dinámica del hueso

Continuamente cambiando: Factores Remodelación Reciclaje y renovación continua a lo largo de toda la vida Remplazo de matriz, sin o con cambio Osteocitos, blastos y clastos: balance Metales pesados: Co, Sr: Chernobyl : Cáncer Ejercicio: referencias óseas se modifican según el estrés al que se somete el hueso: electricidad y adaptabilidad Niveles hormonales y nutrientes Hormona de crecimiento y tiroxina aumentan la masa del hueso Calcitonina y HPT controlan los niveles de calcio en la sangre Aplicaciones Forenses Remodelacion : recliclaje y renovacion continua, como mantenimiento Libera sales viejas y atraba sales nuevas Balance en la actividad de los 3 osteos Remodelacion diferencial : cabeza de femur >>>> que diafisis de femur Ejercicio: adaptabilidad, si lo sometes a estres responde haciedose mas fuerte Importancia Halterofilia Yesos Astronautas Hormonas: calcitriol absorcion de calcio, HG – Tiroxina Estrogenos y androgenos – estrogenos cierran primero el cartilago epifisial, Vitaminas – C, D, A, K y B12

Figura 6.12 Análisis químico del hueso Roles fisiologicos del calcio Hueso es reserva de calcio Ca el mineral mas abundante Membranas Neuronas y cardiomiocitos Variaciones de un 30% resultan en problemas Ca+2: mas abundante en el cuerpo (2-4 lbs) Funciones:? Niveles de Ca+2: <30% -no respuestas >35% -excitabilidad Figure 6.12

Los huesos sirven como reserva de calcio El 99% del calcio se encuentra en los huesos Concentración de iones de calcio es mantenido por los huesos, tracto gastro-intestinal y los riñones Calcitonina y HPT regulan los niveles de calcio en la sangre Calcitonina disminuye los niveles de calcio en la sangre Inhibe los Osteoclastos HPT aumenta niveles de calcio en la sangre Activa los Osteoclastos Organos blancos de las hormonas: Hueso – donde se almacena Tracto GI – absorcion Rinones - excrecion

Figura 6.13 Factores que alteran la concentración de iones de calcio en los líquidos corporales (aumentan) Factores q aumentan los niveles de calcio en sangre PTH : - estimula osteoclastos en mayor grado q blastos Aumenta rate de absorcion intestinal al estimular a calcitriol Disminuye rate de excrecion real Figure 6.13a

Figura 6.13 Factores que alteran la concentración de iones de calcio en los líiquidos corporales (disminuyen) Disminuyen los niveles de calcio en sangre Calcitonina Inhibe osteoclastos Aumenta excrecion renal Figure 6.13b

Reparación de fracturas Por: trabajo extremo, fuerzas o impactos. Depende de: sangre y células endostio y periostio que sobrevivan Hematoma- coágulo, muerte celular adyacente Callo externo: = collar de cartílago: por mitosis en endostio y periostio Callo interno: cavidad medular>condrocitos>cartílago hialino>osteoblastos>puente estabilizador externo Osteoblastos>tejido esponjoso Remodelación: clastos/blastos= hueso casi nuevo y hasta mas fuerte Ocurren por: Sanan si: hay

Figura 6.14 Pasos en la reparación de una fractura Figure 6.14

Tipos de fracturas

Tipos de fracturas (continuación)

SECCIÓN 6-7 Envejecimiento y el sistema esquelético

Efectos del envejecimiento incluyen Osteopenia - osificación inadecuada Osteoporosis - reducción de masa ósea

Otros desbalances homeostáticos Osteomalacia - disminución en contenido mineral Enfermedad de Paget - deformación Osteomielitis - infección

Osteomalacia

Osteomielitis

Enfermedad de Paget

Figura 6.16 Efectos de la Osteoporosis Figure 6.16

Al finalizar debe estar familiarizado con: Las funciones del sistema esquelético. Las células encontradas en el tejido óseo y su función. El hueso esponjoso con el compacto. La osificación intramembranosa y endocondral. Los efectos de la nutrición, hormonas, ejercicio y envejecimiento sobre los huesos. Los tipos y reparación de fracturas.