FISIOLOGÍA ÓSEA

Morfofisiología VeterinariaDr. Edgar Hernando Toledo Cáceres

Médico Veterinario Universidad NacionalProfesor de Morfofisiología VeterinariaUniversidad Cooperativa de Colombia

Bucaramanga2009

GENERALIDADES

El Sistema óseo es la estructura de sostén del cuerpo de los animales y está formado por huesos. El hueso es un tejido muy dinámico que está formado por células óseas vivas rodeadas por una sustancia inerte y dura. La composición química del hueso es 25% de agua, 45% de minerales como fosfato y carbonato de calcio y 30% de materia orgánica. Estos minerales de calcio le dan al hueso su rigidez y dureza.

Pero los minerales de los huesos no están fijos como los minerales de una roca, sino que siempre están siendo intercambiados y reemplazados. Por ejemplo, los iones calcio (Ca+2) circulan tan rápidamente entre el plasma sanguíneo y los huesos que todo el contenido de iones Ca+2 del plasma se intercambia con el calcio de los huesos en solo un minuto. Cuando se inyectan iones radiactivos de calcio o fosfatos en la corriente sanguínea, aparecen rápidamente en el hueso.

El cuerpo pierde continuamente iones fosfato y de calcio a través de los riñones y el tubo digestivo. Las células de otros tejidos corporales diferentes del tejido óseo, también requieren estas sustancias. Si no hay suficiente minerales en las dietas estos iones son liberados del esqueleto y pasan a la sangre para ser transportadas a los tejidos que requieren de éstos. Esta pérdida deja a los huesos blandos, esponjosos y frágiles. Durante el embarazo, el cuerpo de la madre suministra al hijo los materiales para construir su esqueleto; por ello la futura madre requiere un suministro extra de calcio en su alimentación, así como los animales jóvenes durante el crecimiento.

El tejido óseo es uno de los mayores del organismo, con funciones claras: servir de soporte y protección de las partes blandas, sustento del movimiento con el anclaje de los músculos, reservorio de minerales y sitio de almacenamiento de la médula ósea. La formación y mantenimiento de los huesos están regulados por hormonas y por los alimentos. Una hormona de las glándulas paratiroides, la Paratohormona ayuda a regular los niveles de Ca+2 y PO4-3(fosfato) en la sangre y los huesos. El crecimiento de los huesos está regulado por una hormona producida por la hipófisis, la somatotropina, si la hipófisis de un animal joven no produce suficiente hormona del crecimiento, éste será de tamaño más pequeño. Cuando la hormona se produce en exceso durante los primeros meses o años de vida, el animal será un gigante. Muchas otras secreciones endocrinas tales como la de los órganos reproductores y de la glándula tiroides, afectan indirectamente el crecimiento y la estructura de los huesos.

Algunas vitaminas, especialmente la A, C y D, son de gran importancia en el funcionamiento normal de los huesos. La vitamina D, por ejemplo, es necesaria para que los animales jóvenes tengan una formación normal de sus huesos y así prevenir el raquitismo, que es una enfermedad en la cual los huesos están blandos y fácilmente deformables.

TIPOS DE CELULAS

En el tejido óseo existen cuatro tipo de células: osteprogenitoras (osteogénicas), osteoblastos, osteocitos y osteoclastos. (podemos encontrar algunas diferencias entre algunos autores)

Células osteoprogenitoras: son células especializadas que derivan del mesénquima. Pueden sufrir mitosis y diferenciarse a osteoblastos. Se encuentran en el periostio, endostio y canales del hueso que contienen los vasos sanguíneos.

Osteoblastos: Son las células que sintetizan la parte orgánica (colágeno y glucoproteínas) de la matriz ósea y participan en la mineralización de la misma. Se disponen siempre en la superficie ósea, lado a lado, en una disposición que recuerda al epitelio simple.

Osteocitos: Son las células maduras del hueso derivadas de los osteoblastos, son las células principales del tejido óseo. Los osteoblastos se encuentran en la superficies del hueso pero a medida que van siendo rodeados por los materiales de la matriz se convierten en osteocitos. Éstos no secretan materiales de la matriz sino que mantienen las actividades cotidianas del tejido óseo como son el intercambio de la sangre de elementos nutritivos y desechos

Osteoclastos: Se desarrollan a partir de los monocitos y su función es destruir el tejido óseo. Los osteoclastos secretan ácido y otras enzimas que atacan a la matriz y liberan calcio. También participan en la eliminación de los restos del tejido óseo que se forman durante la reabsorción del hueso.

CALCIFICACIÓN

A diferencia de otros tejidos conjuntivos, la matriz del hueso contiene abundantes sales minerales, sobre todo una forma cristalizada de fosfato tricálcico (CaCO3) y una cierta cantidad de carbonato cálcico. Estas sales cristalizan a medida que se depositan sobre la trama formada por fibras de colágeno de la matriz, y el tejido se endurece. Este proceso se denomina calcificación o mineralización.

Aunque la dureza del hueso depende de las sales minerales inorgánicas cristalizadas, sería muy quebradizo sin las fibras de colágeno. Las sales minerales se acumulan en espacios microscópicos situados entre las fibras de colágeno y después cristalizan y se endurecen. El hueso no es completamente sólido, sino que tiene muchos espacios entre sus componentes duros. Estos espacios proporcionan canales para los vasos sanguíneos que llevan los elementos nutritivos a las células óseas. Los espacios hacen también que el hueso sea más liviano.

Dependiendo del tamaño y de la distribución de los espacios pueden distinguirse zonas compactos y esponjosas. Observando directamente la superficie de un hueso cortado, se comprueba que está formado por partes sin cavidades visibles, el hueso compacto y por partes con muchas cavidades intercomunicantes, el hueso esponjoso. Esta clasificación no es microscópica y sino histológica ya que el tejido compacto y los tabiques que separan las cavidades del esponjoso tienen la misma estructura histológica básica.

HORMONAS Y VITAMINA D

La calcitonina es una hormona secretada por las tiroides, es antagonista de las paratohormona. Su función principal es la regulación de la calcemia en sangre, cuando el calcio en sangre sube esta aumenta y los huesos comienzan a absorber calcio para

bajarlo. De manera contraria actúa su antagonista. Cuando el calcio en sangre baja la paratohormona hace que los huesos liberen calcio. Una falla en la función de estas hormonas puede llevar a un animal a la osteoporosis.

Desde hace tiempo se sabe que la vitamina D es necesaria para que el cuerpo absorba normalmente el calcio y fósforo y para la formación de dientes y huesos. Sin embargo, en la actualidad se está descubriendo que esta vitamina juega muchos otros importantes papeles en el organismo.

La vitamina D se forma en el cuerpo cuando unas sustancias llamadas esteroles que están presentes en muchos alimentos se desplazan hacia la piel y reciben la radiación solar. En la actualidad muchas personas y animales padecen deficiencia de esta vitamina, lo que puede verse en un aumento en los casos de raquitismo y osteoporosis en jóvenes y debilidad muscular en adultos. El raquitismo es una enfermedad que se caracteriza por deformidad de la caja toráxica y el cráneo y extremidades arqueadas. El problema parece ser el temor al cáncer de la piel que hace que muchas personas eviten a toda costa la exposición al sol.

PROPIEDADES BIOMECÁNICAS DEL HUESO

Los huesos responden a las fuerzas aplicadas sobre su superficie siguiendo un patrón característico. La primera fase es elástica y depende de la rigidez del hueso. En esta fase, la deformación es temporal y se mantiene solo durante el tiempo de aplicación de la fuerza tras lo cual, el hueso recupera su forma original. Si la fuerza aumenta, se entra en una fase plástica y el hueso, aunque se recupera parcialmente, queda deformado. Por último cuando la fuerza aplicada es superior a la resistencia del tejido se produce la fractura.

La respuesta de tejido óseo frente a las fuerzas que se aplican sobre su superficie dependerá del tipo de fuerza, del tipo de hueso, así como de la densidad, arquitectura y composición del tejido óseo.

Las fuerzas que pueden actuar sobre el tejido óseo son de tres tipos: tensión, compresión y torsión. Además pueden ser aplicadas de forma perpendicular a la superficie ósea (fuerza normal) o de forma oblicua (fuerza de cizallamiento).

Los huesos largos, formados fundamentalmente por tejido óseo compacto o cortical, son elásticos y poco plásticos. En estos huesos, la resistencia será mayor cuando la fuerza se aplica de forma vertical al sentido de la carga. Cuando la fuerza se aplica de forma oblicua la fase plástica se acorta y el hueso se fractura con más rapidez. En los huesos integrados por tejido óseo esponjoso, la resistencia es mayor cuando la fuerza se aplica a lo largo del eje vertical de las trabéculas vertebrales y también cuando es paralela a los sistemas trabeculares del cuello femoral. Estos huesos, al ser menos densos que los formados por tejido óseo cortical, son menos elásticos y más plásticos, por lo que pueden presentar deformaciones mayores. Así mientras que en los huesos integrados por tejido esponjoso, las fracturas se producen cuando existen variaciones del 7% de su longitud, en los integrados por tejido compacto, las fracturas se producen con variaciones del 2%.

EJERCICIOS

Estos ejercicios no son para entregar al docente sino que hacen parte de la asesoría sobre los temas que debe preparar para el momento presencial de la próxima semana.

VOCABULARIODensidad ósea, hidroxiapatita, calcemia, colágeno, colagenasa, osteón, femoral, esponjoso, reabsorción ósea, hidrolasas ácidas.

INTERPRETACIÓN DE LECTURA1. Defina las 4 funciones fundamentales del sistema óseo.2. ¿Establezca 3 diferencias entre hueso esponjoso y hueso compacto.3. ¿Cuál es la diferencia entre tensión, compresión y torción?4. ¿A qué se le denomina calcificación?5. ¿Los procesos de calcificación también son de animales adultos?

AMPLIACIÓN DE LA LECTURAFunciones del calcio.

INVESTIGACIÓN1. ¿En donde se origina la vitamina D?2. ¿Qué son líneas de crecimiento epifisiario?3. ¿Qué función tiene el péptido intestinal vasoactivo (PIV) en la fisiología del

hueso?4. Realice un diagrama de flujo estableciendo las relaciones de la Calcitonina y la

Paratohormona con los niveles de calcio en la sangre y en los huesos