LA OSTEOPOROSIS Y EL CONSUMO DE BEBIDAS CARBONATADAS DE COLA COMO UNO DE SUS POSIBLES FACTORES DE RIESGO

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1 RSIDAD VERACRUZANA ULTAD DE NUTRICIÓN CAMPUS XALAPA LA OSTEOPOROSIS Y EL CONSUMO DE BEBIDAS CARBONATADAS DE COLA COMO UNO DE SUS POSIBLES FACTORES DE RIESGO TESINA PARA OBTENER EL T(TULO DE LICENCIADO EN NUTRICIÓN PRESENTA: REBECA FERNÁNDEZ VILLAESCUSA. ASESOR INTERNO: DR. MARIO VALDÉS GONZÁLEZ. ASESOR EXTERNO: DRA. MA. TERESA ESPINOSA ZEPEDA. XALAPA, VER. 11 DE MAYO DEL AÑO 2007.

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3 ÍNDICE 1 INTRODUCCIÓN 2 JUSTIFICACIÓN PÁG. 0.., OBJETIVO GENERAL... : MARCO CONCEPTUAL... ~ MARCO TEÓRICO 5.1 HUESO DEFINICIÓN..., FUNCIONES DEL HUESO TIPOS DE HUESO CÉLULAS OSEAS... ; CONSTITUCIÓN QUÍMICA FUNCIONES BIOLÓGICAS DE LA FASE MINERAL DESARROLLO DEL HUESO ESQUELETO OSEO PICO DE MASA OSEA OSTEOPOROSIS DEFINICIÓN EPIDEMIOLOGÍA... ; OSTEOPOROSIS EN MÉXICO DIAGNÓSTICO \

4 CRITERIOS DIAGNOSTICOS CLÍNICOS CRITERIOS DENSITOMÉTRICOS TIPOS DE OSTEOPOROSIS... ~ OSTEOPOROSIS PRIMARIA-... :... ;... : OSTEOPOROSIS SECUNDARIA FACTORES DE RIESGO Y ETIOLOGÍA FACTORES DE RIESGO " CAUSAS DE OSTEOPOROSIS SECUNDARIA : \ OSTEOPOROSIS EN LOS DEPORTES SIGNOS Y SINTOMAS TRATAMIENTO FÁRMACOS DE USO COMÚN Y POSIBLES EFECTOS SECUNDARIOS SUPLEMENTOS DE CALCIO DIETOTERAPIA ACTIVIDAD FÍSICA PREVENCION ' 5.3 CALCIO INGESTA DE CALCIO FUENTES DE CALCIO BALANCE DE CALCIO BALANCE CALCIO:FOSFORO DIGESTION Y BIODISPONIBLILIDAD DE CALCIO... ; '

5 ABSORCIÓN;D:~; éálcicf:.'~.'..:... :; ESQUEMA INTEGRADO DEL SISTEMA TEORÍAS SOBRE EL PORQUE EL. CONSUMO DE BEBIDAS CARBONATADAS DE COLA PODRÍA SER UN FACTOR DE RIESGO DE OSTEOPOROSIS ÁCIDO FOSFORICO CAFEÍNA DESPLAZAMIENTO DE LA LECHE CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA SANEXOS

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7 1. Introducción México es un país en desarrollo donde el contexto demográfico y epidemiológico cambiante se caracteriza por un descenso de la fecundidad y mortalidad infantil contra un aumento de la esperanza de vida y de las enfermedades crónicas degenerativas. Los cambios en los determinantes de la salud implican nuevos retos y enfoques en cuanto a la atención de las necesidades de una población en proceso de envejecimiento. 26 La osteoporosis es una condición debilitante y forma parte de las enfermedades crónico- degenerativas, es reconocida desde épocas remotas, habiendo sido descrita ya por Hipócrates. Las momias egipcias antiguas con su reveladora evidencia de fracturas de cadera sugieren que la osteoporosis ha sido un problema de la humanidad a través de milenios. Sin embargo, sólo en los últimos 50 años se le ha conferido especial importancia, despertando su estudio un interés particular por la elevada magnitud del problema a nivel poblacional; hoy se estima que es la enfermedad crónica con mayor prevalencia en todo el mundo, especialmente en mujeres mayores de 65 años En 1940, el Dr. Fuller Albright, del Hospital General de Massachussets, estableció la relación entre los estrógenos y la osteoporosis. Notó que muchos de sus pacientes que tenían problemas de huesos débiles y fracturas eran mujeres de edad avanzada después de la menopausia. El Dr. Albright pensó que la disminución importante de los estrógenos que ocurre durante la menopausia estaba causando la pérdida anormal de hueso. Identificó correctamente el trastorno como osteoporosis posmenopáusica y desarrolló el tratamiento que es conocido como terapia hormonal de reemplazo (THR) Incluso hace 30 años prevalecían las viejas nociones. Se decía a las mujeres que tomaran calcio y "vivieran con el trastorno". A partir de entonces, nuevos descubrimientos han transformado la comprensión del personal de ciencias de la salud. La osteoporosis no es una parte natural del envejecimiento sino más bien una enfermedad compleja relacionada con casi todos Jos aspectos de la salud. La 1

8 osteop~>rosis no es sólo un problema de las mujeres sino tambiél'! es un problema de los hombres, se espera que el número de casos de ósteoporosis en hombres aumente en las próximas décadas debido a un aumento en la esperanza de vida y por la expansión de la población mundial Aunque menos hombres que mujeres tienen osteoporosis, los hombres tienen un riesgo más aíto de muerte en el año ' 1 siguiente de fracturarse una cadera La densidad minerál ósea se ve influida tanto por factores genéticos como por factores ambientales- Entre estos (actores están: lá edad, la raza, el género, el p~so porporal, los antecedentes familiares, la menopausia prematura, nuliparidad, núrhero de lactaciones, los factores alimentarios, el ejercicio limitado, fumar, el consumo excesivo ~e alcohol y empleo pro1ongado de medicamentos entre otros. 11 Entre los factores alimentarios, el consumo de bebidas carbonatadas de cola se encuentra como un posibl~ factor que i11fluye de manera negativa en la densidad mineral ósea. En los últimos años se ha presentaqo un aumento en el consumo de bebidas carbonatadas en M~xico, esto se puede deb~r a la publicidad que se les da y a que estas bebidas llegan a cu~lquier ' rincón de nuestro pa1s; es decir, tienen gran disponibilidad para todos los,~ectores y también se puede atribuir a qué las proporciones.que se presentan en el mercado son mayores ~onforme pasan los años como se puede apreciar en lá siguiente figura: 2

9 600ml ~- 720ml i_. ~ 3GOml.. 195ml,,-,.,. 't -1950s 19SOs 1990S 2000s Fig.1 Crecimiento del tamaño de los contenedor~s de bebidas carbonatadas. (Michael F. Jacobson, Ph Cénter for Science in the public lnterest Washington, D.C., 2005 ) 37 l-as bebidas carbonatadas de cola flo sólo se venden en los supermercados, tienditas, restaurantes, etc.; también se venden en las escuelas. Los contratos exclusivos de bebidas carbonatad~s de cola que se hacen en fas instituciones de educ~ción fomenta.., su consumo directa e indirectamerte. Antes de tomar. la decisión de dejar que los estudiantes tengan acceso a ~stas bebidas, lós dirigentes de las escuelas y los padres necesitan tener mayor información acerca de lo que puede implicar en la salud el vender este tipo de bebidas. 24 La osteoporosis es una enfermedad silenciosa porque ~~ deterioro del hu~so no produce do.lor, y una fractura ósea es ~ menudo el primer signo de que se ti~ne en el trastorno. Generalmente, en ese momento la enfermedad está desarrollada en diferentes partes del esqueleto. Pero tal vez el silencio SE;! debe también a 1~ falta de conocimiento. Mucha gente sabe poco o nada de la enf~rmedad 8 3

10 2.-Justificáción ' 1 México es el mayor consumidor per cápita de bebidas carbonatadas de col~ (BCC), con litros al año, que lo convierte en el mercado más disputado por los fabricantes de refrescos, por lo que ~s conveniente investigar con más detenimiento lm; efectos nocivos que podrían tener estas bebidas en nuestro cuerpo En los posibles.efectos ne~ativos q~ ~e se le atribuyen al consumo de las BCC en el cuerpo, se encuentra la influencia de éstas en la densidad mineral ósea (OM0). 24 Entre las teorías que exi~ten del porque las bebidas carbonatadas de cola puedén tener un efecto negativo en la DMO se encuentran las siguientes: : Por su contenido de ácido fósforico, el cual parece tener un efecto nocivo en la razón ca1cio:fósforo. 56 : Su qontenido en cafeína induce a un balance negativo de caiciq por ef incremento de la excreción urinaria de este nutrimento. 3 : Porqu~ estas bebidas en muchos casas sustituyen el consumo de lethe. 24 Las razones anterionilente mencionadas pueden dar como resultado una deficiencia de calcio y provocar riesgo de osteoporosis. El consumo de las BCC no es sólo a nivel urbano, esto se puede observar en los resultados qe La Primera Evaluación dé Desayunos Escolares 2004 (elaborada por parte del personal del Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán y el DIF nacional) donde se destacó que en un hogar indígéna se consumen casi 3 1 de refresco por semana y de leche. 73 4

11 La ~limentación y la nutrición durante la pubertad tienen ciertas características que merecen ser atendidas de manera oportuna con el fin de prevenir ~n forma efectiva las enfermedades que se expres~n en etapas posteriores de la vida. Esto tjel'le particular relevancia en el caso de México, ya que se estima qu~ cerca de 30 por ciento de la población tiene entre 1? y 24 años de edad, Jo que equivale a 26 millones de jóvenes en busca de oportunidades y en proceso de formación. Además según las proyecciones demo~ráficas para 2050, 25 por ciento de la población tendrá más de 60 años de edad, por lo qye la posibilidad de sufrir Qsteoporosls se incrementará a menos que se reduzcan los factores de riesgo. 3 En el Instituto Mexicano del Seguro Social las lesiones del sistema musculoesquelético ocupan el segundo Jugar en la demanda de atención quirúrgica y 70% de la demanda en tra,umatología general es ortopédica, lo cual indica que la patología esquelética ha cobra(:lo <rrecjente importancia en cuanto a padecimientos de origen traum~tico, entre los que se incluy~n las fracturas osteoporóticas. 43 La osteoporosis tiene y seguirá teniendo una repercusión económica sustancial en los próximos años, tanto para los pacientes como para los sistemas de salud. 43 Además del costo económico tanto de los pacientes como para los sistemas de salud, esta enfermedad afecta la Galidad de vida de las personas. Sólo un tercio de las personas que se fracturan la cadera pueden llegar a ser tan activas como Jo eran antes de la fractura y se le añade a esto la posibilidad de llegar a tener dolor crónico, ansiedad y depresión. 8 5

12 La prevención parece ser la mejor alternativa para evitar el daño econó'mico y de calid~d de vida que puede provocar esta enfermedad y no sólo en ta población Mexicana sino en la población mundial. La osteoporosis es rriultifa~torial, intervienen en e.lla tanto factores genéticos, los cuales no son modificables, y factores ambientales, estos últimos si son modificables y representan una esperanza de tener la oportunidad de evitar la enfermedad. Por lo anteriormente planteado, ~urge la siguiente pregunta: Cuál es el efecto qué pueden tener las bebidas carbonatadas de cola sobre la densidad mineral ósea? 3.- Objetivo general:! Dar un panorama de cómo podrían afectar de forma negativa las bebidas carbonatadas d~ cola a la densidad mineral ósea. 4.- Marco conceptual,: Cafeina 1.f. Ouím. Alcaloide, con propiedades cardiotónicas, que se obtiene de las semillas y de las hojas del café, del té y de otros vegetales. 74 6

13 Calcio El,calcio es el mineral más abundante en el organismo, con un contenido medio de 1 Kg para el caso de la mujer y 1.2 Kg en el hombré, con un intervalo dé variación del 15%. Del total de calcio del organismo la mayor parte se localiza ~n el hueso (99%) y la cantida~ restante en el líquido extracelular y en los diversos tejidos del organismo. 14 Densidad mineral ósea Promedio de 1~ concentración de mineral en una imagen de dos o tres dimensiones o el promedio 9e la concentración de mineral en una sección ósea definiqa. Este término también s~ usa p~ra referirse a los resultados de todo tipo de densitometría óseá. 4 Fósforo El fósforo es el sexto elemento más abundante en el cuerpo humano, representando el 1% ( g) del peso corporal. La mayor proporción de fósforo en la naturaleza se encuentra combinado con el oxígeno ~n forma de fosfato. El fosf~tc;> junto con ~1 calcio forma cristales de hidroxiapatita que constituyen la fracción mineral de los huesos. Combinado con glicerol, ácidos grasos y ciertas aminas, en moléculas de fosfolípidos, proporciona un elemento estructur~l a la metnbr~na celular. En forma de nucleótidós sirve como fuente de energía y entra en la constituciqt1 del material genético. También es un elemento común de muchas enzimas. 14 El fósforo del hueso que tiene una función eminentemente estructural, constituye la mayor reserva del organismo, mientras que el depositado en los t_ejidos cumple funciones metabólicas y estructur~les. 14 7

14 Refrescos de C9la (Bebic1a~ carbon tadas de cola-bcc). Los refrescos de cola son bebida~ que contienen fuhdamentalmente agua carqonatada, azúcares y distintos aditivos (sob~ todo saborizantes, colorantes, conservadores como por éjemplo el ácido fosfórico), y se diferehcian del resto por su contenido de c~feina 63 8

15 S.-Marco teórico 5.1 El hueso Definición El hueso es un órgano blanquecino y duro que forma el esqueleto. Cada hueso (órgano) contiene tejidos óseos de dos tipos principales, trabecular y cortical. Estos tejidos experimentan modelamiento óseo durante el crecimiento (estatura) y remodelación ósea una vez que cesa éste. El sistema esqueletal consiste de una armazón sólido que incluye todos los huesos del cuerpo. El cuerpo humano se compone de ~06 huesos A continuación se muestra la estructura microscópica del hueso: T... IIIIIIIS c... c... v y_ \\ 9

16 ' DESC~IPCIÓN DE LA FiGURA ANTERIO~ Fig. 2 Estructura microscópica del hueso Los.sistemas haversianos, algunos de Jo~ cuales se muestran én esta figura, están form~dos por hu~s9 compacto. Obsérvef_lse las estr~cturas que componen un sistema haversiano: laminillas concéntricas, lagunas, cohductillqs y. un conducto de Havers. limitando a la izquierda el hueso éon'lpacto se muestra el hueso esponjosó, o nombre que describe los numerosos espacios abiertos que lo caractelizan Funciones del hueso Las funciones del hueso son: a) Proveer rigidez y dureza mecánica al c~erpo, de modo que pueda resistí{ la gravedad y todo tipo qe movimientos sobre un terreno seco y nq acuoso. Desde~~ punto de vista estático, el hueso asegura el soporte corporal y la protección de ciertas vísceras. Ejemplo:.el cerebro protegido por.el cráneo. b) llevar a cabo la homeostasis del calcio, manteniendo Jn nivel qonstante del mismo en los líquidos corporales y asimismo constituir una reserva fl!.ncional de fósforo. De estas dos funciones, la homeostasis del calcio tiene preferencia sobre la estrt.~ctura, debilitando ésta si~mpre que sea necesario mantener aquella. e) Ayuda al movimiento corporal. Desde el punto de vista dinálllico, Cuando los: músculos se cqiitraen, los huesos actúan como palancas y se produce el rhovimie11to

17 5.1.3 Tipos de hueso El hueso puede ser de dos tipos: compacto (también llamado cortical) o esponjoso (también llamado trabecular); está cubierto por una membrana, el periostio (es una mebrana fibrosa conjuntivoelástica constituida por una capa externa fibrosa y una capa interna osteogénica, el periostio no recubre las superficies articulares, está densamente vascularizado e inervado) y algunos otros huesos (como es el caso de los huesos largos) tienen otra membrana llamada endostio; tienen muchos vasos sanguíneos y contienen también vasos linfáticos y nervios. Las diferencias entre estos dos tipos de hueso dependen de la cantidad relativa de materia sólida y de la cantidad y el tamaño de los espacios que contienen Si se observa al microscopio el hueso compacto presenta una disposición concéntrica de sus elementos; esto no se observa en el tejido hueso esponjoso. Los vasos y nervios entran perpendicularmente desde el periostio a través de unos túneles que los llevan hacia el in~erior a los que se les llama conductos de Volkmann y que se comunican con los vasos y nervios que hay en la cavidad medular y con los llamados canales de Harvers. El si~tema de Harvers corre a lo largo del hueso y en su interior tienen un conducto central, llamado canal de Harvers, alrededor del cual se encuentran laminillas óseas dispuestas en capas concéntricas. Entre fas laminillas hay unos espacios llamados lagunas óseas donde se encuentran los osteocitos, que se originan de células llamadas osteobfastos, las lagunas a su vez se comunican entre sí por medio de pequeños canales llamados canalículos? El tejido esponjoso no tiene sistema <;te Harvers; está formado por placas de hueso llamadas trabéculas y dispuestas según el sentido de las fuerzas mecánicas que se ejercen sobre el hueso para darle más resistencia; entre las trabéculas hay médula ósea en las que hay lagunas con osteocitos. 7 11

18 E1 hueso esponjoso típicamente se localiza en los extremos de un hu~so, que se denominan epífisis. 1 ~ ~1 hueso compacto comprende el 80% de todo el esqueleto mientras que el esponjoso constituye el 20% restante. No obs~~nte, dada la amplia superficie del hueso esponjoso, su proporción volumen/superficie es mucho mayt>r que la dei hueso compacto. 13 La acth(idad metabólica del hueso esponjoso es mucho mayor que la del hueso compacto, lo que expllc~ la razón de que la osteoporosis afecte más al hueso esponjoso que al compacto. 13 El hueso esponjoso es muy poroso y de volumen relativamente pequeño y esta muy biem adaptadp para resistir las fuerzas de compresión. Un ~jemplo de hueso esponjoso es la parte central de una vértebra, lo que los médicos denominan cuerpo vertebral. En cambio, las propiedades estructurales del h...,eso compacto están mejor dispuestas para resistir f~erzas de tensión y <te torsión. 13 Según su forma, los huesos se clasifican en largos, planos y cortos. Otras clasificaciones incluyen otro grupo, el de los huesos irregulares Los huesos largos son estructuras tubulares, sé caracterizan porque en ellos predomina su eje longitudinal, es decir son más largos que ~ncho$; por ejemplo, ~1 férllur, el húmero, la tibia, la fíbula o peron~, el radio, el ulna o cúbito, etc. Tierien una parte media o diáfisis y dos extremidades o epífisis

19 La diáfisis está formada por tejido óseo compacto y en su interior se encuentra el conducto o cavidad medular, tapizado ppr una membrana llamada endostio que contiene osteoblastos. Dentro de la cavidad medular se encuentra la médula ósea, formada por células precursoras de la sangre. 7 Las epífisis están constitu das por tejidó esponjase;>, que tiene aspecto poroso, entre sus trabéculas también hay médula ósea y están C\Jbiertas por cartílago articular. Cada epífisis consta de una parte articular y otra no articul ~r." 9 ~1 hueso, excepto donde está cubiertó por cartílago articular, está cubierto por el periostio, que es una membranfl formada por dós capas; una exterior que contiene vasos sanguíneos, linfáticos y nervios y otra interna que contiene fibras elásticas, vasos sanguínec;>s y osteoblastos? En los huesos planos pr~dominan los ejes lon~itudinal y transversal; son más largos y anchos que gruesos; por ejemplo, los parietales qué se encuentran en el cráneo. Están constituidos por dos láminas o tablas de tejido compacto, una interna y otra externa, entre las cuales hay tejido é$ponjoso ll~rna~o di~!oe. l..,os ~u~~o!? planos suelen ejercer funcio.nes protectoras; los hu~sos planos del cráneo, por ejemplo, protegen el encéfalo Los huesos cortos son cuboides, miden ~proximadamente lo mjsmb de largo, ancho y grosor; es decir las tres dimensiores son prácticamente iguales; por ejemplo, los huesos del carpo y del tarso, formados pc;>r tejido compacto en la periferia y tejido esponjoso en el interior. 7!f

20 Los huesos irregulares son hu~sos que no tienen dominio de ninguna de sus dimensiones, por tener formas muy complejas, tienen varias formas distintas de largos, cortos o planos. 16 ' 69 HUHOCORTO (O~) Fig.3 Tipos de huesos según su forma Células óseas Las dos células que intervienen principalmente en la formación o producción de tejido óseo son los osteoblastos y, en la resorción o degradación de hueso, los osteoclastos. Los otros tipos de células importantes que existen en el tejido óseo, los osteocitos y las células que revisten hueso, derivan ambas de los osteoblastos. Los osteoblastos y los osteoclastos se originan en las células precursoras primitivas que se encuentran en la médula ósea

21 Los osteocitos son células óseas cuyo núcleo y cuerpo viven ~n laguna$ (espacios entre las laminillas óseas) dentro del hueso. Los osteocitos se comunican unos con otros y con la superficie del hueso a través de microscópicos canales que terminan en los poros de la superficie del hueso (canalículos).como las neuronas, los osteocitos detectan estrés en el hueso y transmiten señales a otras células óseas. Por ejemplo, estas células detectan pequeños daños (de una manera que no ha sido determinada) y señales a la superficie de los huesos (junto con otras señales) que controlan el proceso de remodelamiento óseo. Los osteocitos se originan de los osteoblastos (células formadoras de hu~so) que permanecen atrapadas en el hueso después de que éste está formado y mineralizado, se podría decir que es un osteoblasto maduro que está incluido en la matriz ósea. Ocupan una pequeña cavidad y emiten proyecciones protoplasmáticas que se anastomosan con las de otros osteoblastos para formar un sistema de canales diminutos dentro de la matriz ósea.4,21 - ;,,. 1 k.,. fp ~ "' '1, ~... ~ 1 t "... ~ ~ t- 1 \ i ""...- J F ',... ~. "' \ ~... " '.. '>._ 1 ~.q ~ :.,.. '"' ',., " - "" ~ f r ~-.. 'f ' o "~ ~......o - ~., ~ ~..._ Ji. -.. ~ Fig.4 Osteona con osteocitos (ver la flecha) y redes de canalículos. 4 15

22 Los osteoclastos 1 c,élulas óseas multinucleadas, son miembros de la familia de las células macrófagas monocitiqas, estas células actú~n para disolver y reabsorber el h.ueso. Cuando están activadas, los osteoélastos se adhieren a la superficie del hueso así como los integradores de la membrana celular se pegan a las proteínas de, la matriz que han sido.expuestas en la superficie del hueso. Los osteoclastos, generalmente se fusionan para formar grandes células multinucleadas, forman una \ falda (el borde rizado) que se adhieren en las proteínas de la matriz que se encuentran en la superficie del hueso. Esto crea una bolsa debajo del osteoclasto y la llena de ácido hidroclorhidrico y enzimas proteolíticas que disuelven ~1 mineral y la proteína del hueso debajo de él. Los osteoclastos pueden dañar las laminillas óseas y pueden ocasionar una resorción agresiva particularmente cuando los niveles de estrógeno bajan después de una hi~terectomía o una menopausia natural o durante la inmovilización. Sí la barra o placa es lo suficientemente delgada, estos osteoclastos podrían perforar o desconectar la estructura e irreversiblerf!ente debilitar esa sección del hueso. Los osteoclastos también trabajan en grupos en el hueso cortical (lo cual puede conducir a producir una apariencia áspera (onda, desigual) a lo largo de la superficie endocortical cuando es vista en radiografí,a Fig. 5 Micr(){ ráfico de electrones de una red trabecular que mu~stra una pérdida ósea con una ausencia de conexión casi completa. Este desgaste resulta de la resorción ósea osteoclastica. (Cortesía de David Dempstér, MD.) (Steven R. Cummings y col., 200~). 4 16

23 Fig. 6 Microgr~fico de electrones de un hueso osteoporotico que muestra una pérdida completa de conexión de una red trabecular causada por una resorción ósea mediada por osteoclastos. (Cortesía de David Dempster, MD.) (Steven R. Cummings y co!. 2002). 4 Los ostéoblastos que vienen de la misma línea precursora de los fibroblastos y los adipositos, participan en la formación del hueso produciendo y secretando colágeno y otras proteínas de la matriz ósea

24 Cuadro 1. FUNCIONES DE QSTEOBLASTOS Y DE LOS OSTEOCLASTOS OSTEOBLASTOS Formación de hueso Síntesis de prot~ínas de la matriz! Colágena tipo 1 (90%) OSTÉOCLASTOS Resorción ósea Degradación de tejido óseo mediante secreción de enzimas y ácidos (H+) : Osteocalcina y otras (10%)! Mineralización Comunicación mediante la secreción Comunicación mediante secr~ción de de citocinas que ~ctúan sobre los citocinas que actúan sobre los osteoclastos. osteoblastos. (L. Kathleen Mattan, Sylvia Escott Stump, 2001) Constitución qulmica El tejido óseo éomo otros tejidos conjuntivos, tendones, ligamentos, cartílagos, ' etc., est~ constituido por células separadas entre sí por componente extracelular. Este componente extracelular contiene colágeno, proteoglicano, otras moléculas. ' orgánicas, agua y minerales, en cantidades que difieren según el momento del desarrollo. 14 La estructura ósea cuando es madura, es decir, al final de su desarrollo se compone de un 35% (en peso) de material orgánico ó matriz orgánica (colágeno en un 90%) y un 65% de componentes inorgánicos (calcio y fosfato principalmente). La sustancia fundamental de la matriz (en la que están incluidas fibras colágenas y elásticas) está constituida, esencialmente, J)Ot mucoproteínas impregnadas de sales t11inerales. Estas se presentan bajo la forma de cristales de hidroxiapatita 18

25 [Ca1o(P04) 6 (0H)2] que miden 20 a 40 nm 2 de longitud y de 3 a 6 nm de anchura. La relación entre sustancias orgánicas (0) y minerales (M) es variable a lo largo de la vjda:14,9 M = 1 en el niño; 4 en el adulto y 7 en el viejo. o El resto de proteínas de la matriz ós~a. es decir, no colagenosas, se caracterizan porque tienen residuos de ácidos glutámicos carboxilados en' posición y denominándose por ello gla-proteínas, siendo la más estudiada la osteocalcina, que representa el 1.5% de la matriz. Otras proteínas óseas conocidas son osteonectina, fibronectina, osteopontina, y sialoproteína ósea que parecen tener funciones en relación con las células óseas, osteoblastos y osteoclastos. 14 El colágeno es el componente orgánico más importante del hueso y cada molécula se asemeja a una cuetda formadas por tres cadenas polipeptí~icas enrolladas entre sí. Constituye del 50 al 95% de la matriz, orgánica. El resto es un medio gelatinoso a lo que se le denomina sustancia fundamental. Las fibras de colágeno se disponen sobre todo siguiendo las líneas de fuerza tensional y sobre ellas se depositan los cristales de hidroxiapatita estrechamente ligados a ella. 14 Las fibras colágenas de huesos (y tendones) presentan gran resistencia a la tensión, mientras que las sales cálcicas, con propiedades físicas similares a las del calcio, presentan gran resistencia a la compresión. Un símil de esta estructura y sobre todo de sus propiedades mecánicas se encuentra en el hormigón armado, en donde las barras -de acero proporcionan resistencia a la tensión y la masa mineral es la que permite la resistencia a la compresión

26 Funciones biológicas de la fase mi(leral La fase mineral sólida Ca-P en el hueso tiene dos funciones principales, las. ' cuales dependen del tamaño, forma, composición química y estructura de los cristal~s minerales. 1 La fase mineral ~ctúa: - Por una parte comó reservorio iónico - Y por otra parte como un material estructural diseñado para determinar en gran parte las propiedades mecánicas de la sustancia ósea (el material estructural) y por lo tanto del tejido óseo y del hueso como un órgano. 1 La importancia del papel del mineral óseo como un reservorio iónico pu~de ser apreciada desde el hecho que cerca del 99% del total del calcio corporal, cerca del 85% del total del fósforo corporal y cerca del 90% y 50%, respectivamente, del total de sodio y magnesio corporal ~stán asociados con los cristales óseos, lo cual por consecuencia sirve como la mayor fuente para el transporte de estos iones y de los fluidos extracelulares. Como resultado, los cristales óseos juegan un papel crítico en mantener las concentraciones de éste y otros ione~ en el fluido extracelular (homeostasis), lo~ cuales son importantes para gran variedad de funciones fisiológicas (ejemplos: conducción nerviosa, contracción muscular) y otras reacciones bioquímicas relevantes. Para algunos de los iones como el Ca, la concentración fisiológica crítica de este íon debe mantenerse en los fluidos extracelulares con un muy limitado y reducido intervalo, no sólo para un funcionamiento normal de una variedad de tejidos como ej sistema nervioso, sino también para la viabilidad del organismo. 1 20

27 Desde el punto de vista estructural, las propiedades mecánicas de la sustancia ósea resultan de la impregnación de la matriz orgánica flexible y blanda del tejido óseo por los cristales frágiles de Ca-P de apatita, los cuales convierten la matriz orgánica blanda a un material relativamente fuerte y rígido (sustancia ósea). La sustancia ósea (células, matriz orgánica y mineral óseo) es por lo tanto un material que los científicos e ingenieros se refieren como un material compuesto bifacético o multifacético cuyas propiedades combinadas son algo diferente que una simple suma algebraica de sus componentes. En el caso del hueso, los cristales de Ca-P son extremadamente frágiles y el colá9eno es muy flexible con nada o con muy poca fuerza compresiva pero con una alta fuerza de tensión. Cuando el colágeno y la fase mineral se combinan, existen en el hueso a un nivel molecular y ultraestructural, se crean esencialmente dos fases, sustancia o material compuesto con propiedades mecánicas por lo que es totalmente diferente a una simple suma o mezcla de estos dos componentes Desarrollo del hueso Todos los huesos derivan del mesénquima (tejido conectivo embrionario) a través de dos procesos diferentes: osificación intramembranosa (directamente a partir del mesénquima) y osificación endocondral (a partir del cartílago derivado del mesénquima). La estructura histológica de un hueso es la misma cualquiera que sea el proceso: En la osificación intramembranosa se forman modelos mesenquimáticos de hueso durante el período embrionario; la osificación directa del mesénquima comienza en el período fetal. En la osificación endocondral se forman modelos cartilaginosos de hueso a partir del mesénquima durante el período fetal y ulteriormente 21