Hueso
COMPOSICIÓN- TEJIDO ÓSEO
El hueso como tejido vivo permite la reparación y la homeostasis, hace que su carga y propiedades mecánicas se mantengan, sufre procesos de destrucción y formación constantes y además existe una relación dinámica entre la estructura y la función del hueso.
El hueso está compuesto por tejidos, el tejido fundamental es el tejido óseo. Esto no quiere decir que no haya más tejidos, ya que también hay nervios, grasa, vasos sanguíneos. El tejido óseo es un tejido conjuntivo pero que tiene la particularidad de que es un tejido conjuntivo duro porque sufre un proceso de mineralización.
Cuando los huesos se rompen la mayoría de los huesos se unen por los extremos (siempre hay excepciones), cuando se pega se produce creando un tejido parecido al que había antes, al contrario de otros tejidos que cuando se dañan aparecerá un tejido fibroso no uno parecido al originario.
El hueso está compuesto por células y sustancia extracelular que se llama la matriz del hueso, esta última a su vez se divide en una fracción orgánica y otra mineral.
Componente celular
Está compuesto por células, hay tres tipos:
- Formadoras de hueso u osteoblastos: forma parte de la línea osteoformadores.
- Destructoras de hueso u osteoclastos: forma parte de la línea de resorción ósea.
- Células maduras del hueso u osteocitos: forma parte de la línea osteoformadores.
Las dos primeras son elementos transicionales mientras que los osteocitos son elementos permanentes. El motivo para el que existan las dos primeras es lo que hace que el hueso esté en constante actividad. Las que primero actúan son las destructoras y luego las formadoras.
Origen de células componentes del hueso
- Las células formadoras del hueso derivan de células madre, son células mesenquimales, en principio progenitoras de otras que se denominan pre-osteoblastos, secundariamente se convierten en osteoblastos maduros y de ahí a osteocitos o células lineales, las que no se transforman en ninguno de estos dos tipos se destruyen mediante apoptosis. Por lo tanto, el origen de los osteocitos son los osteoblastos.
- El origen de los osteoclastos. Derivan de elementos macrofágicos y monocíticos de la médula ósea. Derivan pues de elementos sanguíneos.
Osteoblastos
Los osteoblastos tienen una morfología particular (aspecto piriforme). Se caracterizan por ser células
mononucleares de núcleo grande, con Golgi y RE muy desarrollado y con abundantes mitocondrias. Son
células muy activas y productoras de elementos formadores de la fracción orgánica del tejido óseo, sobre
todo del colágeno, también producen fosfatasas alcalinas y proteínas no colágenas. Inician el proceso de
resorción ósea. Los osteoblastos están sobre la superficie ósea produciendo una sustancia blanda que se
denomina osteoide. Los osteoblastos pueden quedar incluidos en el hueso mineralizado, esta célula que
Composición: Células (2% de la composición del hueso, su función es muy importante) + matriz
extracelular (69% mineral y 30% organica). La mayoría de los autores incluyen dentro de la materia
orgánica a las células
queda incluida se denominará osteocito. Los más jóvenes tienen un aspecto redondeado y están rodeados
de un halo de menor densidad, los más viejos son aquellos que profundizan mas en el tejido óseo
mineralizado, tienen aspecto alargado con una serie de prolongaciones en toda su periferia. Los osteocitos
están depositados en unas cavidades osteocitarias u osteoplastos con prolongaciones en conductos
calcóforos. Solo una pequeña proporción de osteoblastos (30%) se convierten en osteocitos. El resto de
osteoblastos terminan muriendo por apoptosis. Los osteocitos tienen como función la homeostasis mineral,
tienen organelas poco desarrolladas.
Osteoclastos
Los osteoclastos destruyen hueso (reabsorción ósea) y son las primeras que van a actuar para que luego se
forme, al destruir hueso participan activamente en el mantenimiento de la homeostasis cálcica. Estas células
son mas irregulares (borde rugoso en ribete en cepillo o en otra) pero más grandes que los osteoblastos,
además son multinucleares con abundantes vesículas y mitocondrias (2-30 núcleos). Es una célula muy activa
que puede producir fosfatasas ácidas. Su característica principal es su efecto
destructor del hueso que se revela porque en la parte de contacto entre el
hueso y osteoclasto, el osteoclasto desarrolla su actividad y va destruyendo
el hueso dejando unas cavidades osteoclásticas o lagunas de Howship, estas
lagunas son el oradaro que hace el osteoclasto sobre el hueso viejo. Esto se
ve porque se producen unas prolongaciones a modo de cepillo o púas de
peine donde se muestra la función destructora del osteoclasto. Cuanta más
actividad destructora mas cepillo. Existen procesos en los que la actividad
osteoclástica esta incrementada produciendo determinadas patologías,
como la osteoclastosis.
La fracción orgánica que ocupa el 30% de la matriz está formada por colágeno (90%), este colágeno es
formado por los osteoblastos en forma de fibras colágenas que son
las que dan al hueso resistencia a las fuerzas de tracción. Las fibras
de colágeno parten de una molécula inicial (tropocolágeno) que está
formada por tres fibras enrrolladas sobre si formando fibrillas de
colágeno, al unirse estas últimas se forman las fibras de colágeno. Es
importante el colágeno tipo I en cuanto a la formación del hueso,
también podemos encontrar colágeno tipo III y V pero el más
importante es el I. Este colágeno es el compuesto más importante de
la fracción orgánico, va acompañado de las proteínas no colágenas
(también dentro de lo orgánico), entre ellas destaca la osteocalcina,
osteonectina y la osteopontina, estas proteínas sirven de
marcadores bioquímicos de la actividad del hueso y la homeostasis
del calcio. Dentro de estas proteínas no colágenas destacan también
proteoglicanos, glicoproteínas y proteínas de crecimiento, como las
proteínas óseas morfogenéticas (PMP), que se usan en la clínica para
luchar contra la pseudoartrosis o falta de conformación, también
para acelerar la unión del hueso fracturado.
Las fibras de colágeno son ricas en aminoácidos, como la hidroxiprolina, por eso en procesos donde se altera
el colágeno de tejido óseo, en orina aparecerá hidroxiprolina (hidroxipoliuria). También existen algunos
procesos donde se producen alteraciones genéticas del colágeno como la osteogénesis imperfecta o
enfermedad de los hombres de vidrio, en esta enfermedad los huesos de los enfermos se rompen con
mucha facilidad.
Fracción inorgánica o mineral
Entres las fibras de colágeno se disponen depósitos de minerales en forma de hidroxiapatita que son como
cristales, que favorecen la mineralización. Estos cristales de hidroxiapatita, formada
sobre todo por fosfato tricálcico pero también por carbonato cálcico e impurezas
que aumentan la solubilidad y modifican otras propiedades físicas, se disponen
alrededor de las fibras colágenas formando un importante armazón, dando lugar a
excepcionales propiedades mecánicas. Estos cristales mineralizados son los
responsables de la resistencia del hueso a las fuerzas de compresión. En esencia el
tejido óseo es muy similar a las construcciones de edificios donde se forman barras
de acero (colágeno) y entre ellos cemento (cristales de hidroxiapatita).
Tiene una localización bifásica. Los cristales se
En la imagen vemos las fibras de colágeno unidas por hidroxiapatita.
VARIANTES DE TEJIDO ÓSEO
Dependiendo de la cronología o edad hay dos variantes de tejido óseo:
- Tejido óseo inmaduro, no laminar, plexiforme, primitivo o primario. Este tejido es aquel que aun no está organizado del todo, lo que le caracteriza es que las fibras colágenas no están organizadas como deberían y son fibras colágenas gruesas y desordenadas, además las células están situadas al azar lo que le proporciona mayor flexibilidad, debilidad y deformabilidad. Aparece durante el desarrollo embrionario y en los primeros 3 o 4 años de edad. A veces puede quedar tejido óseo inmaduro en algunas localizaciones como zonas de inserción de los tendones, suturas craneales, en los pequeños huesecillos del oído, y en los alveolos dentario, esto a partir de los 4 años. El hueso inmaduro puede aparecer en situaciones fisiológicas, durante el proceso de consolidación de las fracturas, aparecerá en el cayo de fractura. También puede aparecer en determinadas patológicas como metástasis óseas, las células tumorales anidarían en el hueso y formarían un tejido metastásica, también aparece en enfermedades como la osteopatía de Paget y en la osteogénesis imperfecta.
- Tejido óseo maduro, secundario o laminar. Formado por laminas perfectamente estructuradas donde el colágeno se dispone en una situación perfectamente orientada. Es el que tendremos en los huesos seguros a partir de los 4 años. Las fibras colágenas están perfectamente ordenadas, esta disposición variará según sea el hueso esponjoso o laminar. Esta disposición permite al hueso soportar diversas cargas.
ARQUITECTURA DEL HUESO
El hueso tiene dos tipos fundamentales: cortical y esponjoso.
Comparación hueso cortical y esponjoso
El tejido óseo esponjoso que está situado en el interior del hueso y tiene un aspecto poroso como una
esponja mientras que el cortical es un hueso mucho más compacto y se sitúa en la periferia.
El hueso esponjoso es mucho más poroso que el compacto y por tanto es menos denso.
El esponjoso tiene una mayor superficie, es hasta 20 veces mayor que la compacta.
El tejido esponjoso tiene una actividad metabólica mayor que el compacto (hasta 8 veces más), esto explica
que su función fundamental sea metabólica mientras que la del compacto sea mecánica. Cuando aparece
una patología con un hueso, se ve antes patología sobre el hueso esponjoso que sobre el compacto.
Tenemos que saber que el hueso cortical o compacto tiene una disposición arquitectural diferente al
esponjoso.
Tejido esponjoso
En él vemos trabéculas óseas y vemos como por las trabéculas se sitúan osteoclastos y por el lado contrario
osteoblastos. Podemos observar láminas óseas irregulares y curvadas. Tiene muchos poros (50-90%) lo que
favorece los procesos metabólicos.
La disposición del tejido óseo esponjoso consiste en tubos unidos unos con otros, entrelazándose. Cada tubo
está formado por laminillas óseas con sus correspondientes osteocitos. Se
forman espacios entre los tubos que están rellenos de médula ósea (sobre
todo en los primeros años de vida) y por grasa.
Todo el sistema trabecular del tejido óseo esponjoso tiene una disposición
diferente de las trabéculas que se disponen así para poder soportar las
diferentes cargas. Las trabéculas pueden tener una disposición trabecular
vertical, irregular (trocánter del fémur, podemos ver en la foto la
disposición de las trabéculas y como con el paso del tiempo van
disminuyendo, de A-D) y arqueada favoreciendo el soporte de las
diferentes cargas. En este sistema normalmente existe una zona de vacío (en la foto podemos ver un agujero
en el cuello del fémur, con disposición triangular donde el vértice es inferior y la base superior), es el
triangulo de Ward, es fisiológico, es un característica anatómica normal que supone una zona de debilidad
del hueso, por eso si a esta la sumamos la pérdida de densidad ósea en ancianos puede aumentar aún más la
fragilidad de la zona y favorecer la aparición de fracturas.
Tejido cortical
Todos los huesos tienen tejido óseo compacto que será el que forma la periferia del hueso. El hueso que
tiene la cortical más dura y grande es el fémur.
El hueso cortical que se llama también compacto, es muy denso y forma el 80% de la masa de nuestro
esqueleto.
Vemos que no tiene nada que ver con el esponjoso ya que las láminas óseas se disponen concéntricamente
formando osteonas o sistemas de Havers que son las unidades funcionales
del tejido compacto, estas rodean a una luz central que es el conducto de
Havers. Son como columnas formadas por laminas concéntricas unas en
relación con otras, están unidas unas a otras formando la estructura
característica del tejido óseo cortical, de esta manera resisten las fuerzas de
compresión. Entre los espacios entre las osteonas hay láminas intersticiales
donde se sitúan los canales de Havers por los que circulan vasos sanguíneos y
nervios, se cree que también circulan vasos linfáticos. Cada lámina intersticial
tiene laminillas orientadas cada una en dirección opuesta a las adyacentes
para así resistir los diferentes tipos de fuerzas (imagen). Sobre la superficie de
las osteonas se sitúan los osteocitos. Las osteonas tienen como límite
periférico las líneas de cemento.
Lo vasos que van por los conductos de Havers se unen unos con otros por
uniones a través de unos canalículos que se llaman canalículos de Volkman
Rodeando a todo el sistema de osteonas por fuera veremos láminas circunferenciales externas las cuales no
tienen la disposición concéntrica de las osteonas. Por dentro de la cortical veremos las láminas
circunferenciales internas.
El periostio seria la parte más externa de las láminas circunferenciales externas.
ANATOMÍA BÁSICA
Tipos de hueso en función de su dimensión:
- Huesos largos: predomina la longitud sobre grosor y anchura. Son: peroné, ulna (cúbito), radio, fémur, metacarpianos, metatarsiano, falanges, dentro de este grupo algunos autores hablan de los huesos tubulares que son aquellos huesos que son huesos largos pero pequeños, dentro de estos nos encontramos las falanges, metacarpianos y metatarsianos. Tienen una cavidad medular que contiene médula hematopoyética que con el tiempo será sustituida por tejido graso en la mayoría de los huesos aunque persiste en columna, huesos iliacos, esternón y algún segmento epifisario.
- Huesos cortos: tienen las tres dimensiones iguales. Son los del tarso, carpo.
- Huesos planos: Predomina la anchura sobre la longitud y grosor, como huesos iliacos, escapula y esternón.
- Huesos irregulares: no son ni largos, ni cortos ni planos. Tienen una zona central grande de la que nacen prolongaciones. El hueso típico son las vértebras, algunos autores incluyen también el calcáneo y el astrágalo.
Periostio
Cubre los huesos por fuera de hecho es la parte más externa (en la foto es morado). Esta muy ricamente
vascularizado. Tiene una característica fundamental: está formada por una parte externa que está formada
por tejido fibroso y es poco activa y por otra interna que está en contacto con el hueso, es rica en células
osteoblásticas que se situarán sobre la superficie del hueso y tienen una importante actividad osteoblástica,
esta parte se llama capa activa del periostio o cambium. Del periostio salen una serie de prolongaciones que
van a la cortical y que la amarran, estas prolongaciones reciben el nombre de fibras de Sharpey que amarran
fuertemente el periostio a la cortical.
El periostio varía de unas edades a otras, durante las primeras edades se tiene un periostio muy activo y las
fibras de Sharpey anclan muy bien el periostio al hueso, pero a medida que avanzamos en edad la capa
activa del periostio se adelgaza y las fibras de Sharpey se vuelven menos efectivas. Esto se muestra en la
cirugía traumatológica ya que cuando se operan los huesos hay que despegar el periostio, en niños al estar
muy adherido y ser muy grueso cuesta más, no pasa así en ancianos.
El periostio reacciona ante agresiones sobre todo en jóvenes.
El periostio es muy importante por su rica vascularización lo que es muy importante en el proceso de
consolidación de fracturas. Es importante en cuanto a la fisiología y a la patología (infección, necrosis). La
vascularización consiste en un sistema arterial aferente, uno vascular intermedio (sinusoides medulares y
capilares corticales y periósticos) y sistema venoso eferente con varias rutas concentradas en senos venosos
centrales que se drenan por venas que acompañan arterias nutricias.
El Sistema arterial aferente: sistemas separados pero interactivos lo que permite la suplencia sus fuentes
son:
- Arteria nutricia: nutre a dos tercios internos de la cortical así como la medular, tiene un flujo centrípeto.
- Epifisario y metafisario: nutre los plexos periarticulares en inserciones capsulares epifisarias. Durante el crecimiento están desconectados por la presencia de la fisis (en los dos primeros años de vida se traspasa).
- Perióstico: nutre los plexos musculares y áreas de inserción muscular, así como el tercio externo de la cortical.
La diferencia entre endostio y periostio es que el periostio es externo y tiene una capa interna muy activa
rica en osteoblastos que se denomina cambium mientras que en el endostio la capa interna es activa pero no
tanto. El periostio de los niños es más ancho pero va perdiendo actividad osteoclástica con el paso del
tiempo. El periostio es muy importante porque en el caso de que se produzca una fractura en el hueso y se
irrite, activa su capa más activa (osteoblastos) y empieza a formar hueso a ambos lados de la fractura dando
lugar al callo de fractura por el que se pegan los extremos fracturados. También en la parte externa del
periostio se forma el callo pero es menor porque tiene menos actividad. Cuanto más joven sea la persona,
mayor será el callo de fractura y antes se ensamblará, en los ancianos al tener menos actividad en el
periostio costará más formar el callo de fractura.
Al romperse en la fractura los vasos, se acumula sangre en el foco de fractura lo que se denomina foco de
fractura.
El periostio también se activa cuando el hueso tiene alguna patología (tumores, infecciones), en esos
momentos reacciona también creando capas de hueso por la actividad de la capa interna. Muchos
tumores producen irritación del periostio.
VASCULARIZACIÓN DEL HUESO
El hueso es un órgano vivo en constante remodelación y actividad y para eso necesita sangre.
La vascularización del hueso consta de:
Hay varias fuentes por las que llega sangre al hueso. Tomando como ejemplo un hueso largo (fémur) las vías
de llegada serian:
- Vía principal, corresponde a la arteria nutricia, esta viene de la arteria principal del segmento correspondiente, en el caso del ejemplo vendrá de la arteria femoral. Penetra en el hueso a través de agujeros nutricios en la cortical, camina a lo largo del canal nutricio de la cortical y llega al interior del hueso dando lugar a una rama ascendente y otra descendente (lo blanco central del dibujo es la llegada de la arteria nutricia, el número 5 corresponde al cartílago de crecimiento o fisis). La distribución de la sangre en otros huesos es parecida pero no igual. Las ramas ascendente y descendente una vez en el canal medular se acercan a las zonas metafisarias y se ramifican en pequeñas ramas formando un plexo capilar, estas ramas terminales caerán en unos lagos venosos donde se recoge la sangre para que vuelva por el sistema venoso. En esta zona se enlentece la circulación debido al estasis venoso además los vasos pierden la capacidad fagocitaria del endotelio y se pueden producir muchas infecciones en esta zona por la pérdida de capacidad fagocitaria y por el enlentecimiento de la sangre. La circulación tiene como barrera el cartílago de crecimiento de tal manera que no pasaría sangre a la epífisis. Si se establece esta barrera este tipo de circulación no llega a la epífisis y por tanto no puede unirse a la circulación epifisaria. Cuando desaparezca el cartílago desaparece la barreara y si se producirá la unión de la arteria nutricia con el sistema de la arteria epifisaria.
- Vía epifisaria: el sistema epifisario (10) la arteria atraviesa la epífisis y se ramifica en toda ella. La arteria epifisaria viene de los vasos de los músculos y los de la cápsula articular. Hay algunas articulaciones que al tener una vía diferente pueden llegar vasos a través de otras arterias como por ejemplo la arteria del ligamento redondo en el caso de la cabeza del fémur.
- Vía metafisaria: las arterias dan sangre a la metáfisis, penetran a través de la cortical que a ese nivel es más fina y se une a los vasos aferentes de la arteria principal, estos vasos vienen de la musculatura vecina.
- Vía arterial perióstica: que irriga a lo largo de todo el hueso, sobre todo a nivel de la diáfisis. Estos vasos penetran por la cortical y suelen irrigar el tercio externo de la misma, se acabarán uniendo a otros vasos que provienen generalmente de las arterias principales y se unen a ellas formando una red perióstica importante. La parte más externa de la cortical está irrigada por esta y la más interna (2/3 internos de la cortical) están irrigados por el sistema principal.
Sistema eferente de salida
La sangre es recogida por el sistema venoso que tiene una capacidad hasta 6-7 veces mayor de recogida de
sangre.
Hay unos huesos que están mejor irrigados que otros. Al hueso que llega menos sangre es al astrágalo
porque es un hueso que no tiene inserciones musculares por lo tanto la llegada de sangre es mucho menor.
Por eso cuando el astrágalo se rompe sobre todo a nivel de zonas del cuello hay mucha probabilidad de
necrosis. Otro hueso poco irrigado es el escafoides de la muñeca, de ahí su alto riesgo de que la fractura no
consolide (pseudoartrosis) o lo haga mal, además del riesgo de necrosis. La tibia en su extremo distal
también está poco irrigada porque en su tercio inferior hay poca musculatura, de ahí que estas fracturas den
lugar a falta de consolidación o que lo hagan muy tardíamente. En el extremo superior del fémur (a nivel del
cuello, sobre todo en pacientes mayores) se suelen romper los vasos que están a ese nivel e irrigarían la
epífisis pero como en personas mayores hay una déficit de irrigación (el ligamento redondo está degenerado
o desaparecido) hay un alto riesgo de necrosis o falta de consolidación.
CRECIMIENTO DE LOS HUESOS
Los huesos crecen durante el tiempo que dura la época del crecimiento, recordemos que es más larga en
varones.
El crecimiento del hueso se produce en dos dimensiones:
- Anchura: el crecimiento en anchura no para de crecer hasta que finaliza la modelación, aunque sigue remodelándose. Crece gracias a la aposición de placas creadas por los osteoblastos de la capa interna del periostio.
- Longitud: el crecimiento es gracias a la actividad de placas y cartílagos que están en los extremos: fisis o cartílago de crecimiento. Por lo tanto la actividad de ambos cartílagos permite el crecimiento en longitud. Es importante saber cómo son los cartílagos (foto de abajo). En el crecimiento vemos una serie de capas, cada uno con una orientación diferente:
2. Capa proliferativa o en “Pila de Monedas”: es una capa seriada de condrocitos de mayor tamaño. A mayor número de células/columna mayor actividad (10-20 células). Es ancha y es la capa más activa del cartílago de crecimiento y gracias a esta actividad hay mas crecimiento en longitud
3. Capa hipertrófica o de células vacuoladas: fenómenos degenerativos en condrocitos (vacuolización). Los condrocitos aumentan el tamaño, se alteran y desestructuran los núcleos y por eso degeneran y tienen menor actividad.
4. Capa de cartílago calcificado: ya forma parte del segmento metafisario. Entre las capas de células se empieza a situar sustancia calcificada
5. Capa de invasión vascular: encontramos vasos de procedencia metafisaria y resorción tabiques horizontales.
6. Capa de osificación: límite metafisario. En los osteoblastos van a ir formando hueso.
La actividad de los cartílagos es fundamental. Los cartílagos de crecimiento van desarrollando su acción
hasta que maduran o desaparecen a las edades referidas anteriormente. Hay veces que quedan restos que
podemos ver en radiografías. Una vez desaparece el cartílago no hay crecimiento, si el crecimiento tarda más
en madurar la persona crecerá más.
La cinemática del crecimiento es:
- Prenatal: el feto crece por factores genéticos y por factores posturales.
- Nacimiento: de media mide el niño 50-54 cm
- 0-5 años: se pasa de 54 a 108 cm
- 5-10 años: se crece 6 cm por año (108+ 30= 138 cm a los 10 años)
- >10 años: se va creciendo 35 cm se crece más o menos, crece el tronco y la columna vertebral que es lo último en madurar (138+35=173)
El fémur se desarrolla y crece en longitud gracias a los dos cartílagos pero la actividad del extremo distal
(70%) es mayor que la del proximal (30%), por eso patologías que afecten al extremo distal del fémur
provocaría un menor crecimiento. Lo mismo sucede con la tibia, la actividad del proximal es de un 60%
mientras que el distal interviene en un 40%. En el miembro superior, el cartílago más activo del húmero es el
proximal (80% de la longitud), en cubito y radio los más activos son los distales. Tenemos que tener cuidado
con las fracturas a nivel de la extremidad inferior del radio porque pueden darse desplazamientos epifisarios
porque como el cartílago es más activo existe un riesgo en el crecimiento del radio.
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