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

Transcripción

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

2 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!

3 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!

4 Anatomía! Clasificaciones:! Por su forma: Largos, cortos, planos! Por su origen: membranoso, cartilaginoso! Primario, secundario!

5 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!

6 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!

7 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%)!

8 Estructura del hueso cortical! Hueso compacto! No posee espacios intersticiales! No presenta porosidad! Funciones: transmitir peso corporal, distribuir cargas!

9 Organización tisular! El hueso cortical y trabecular difieren tanto en su disposición macroscópica como a nivel microscópico! Matriz extra celular! Osteocitos!

10 Tejido óseo! Formado de novo! Formación de hueso embrionaria! Crecimiento óseo! Callo óseo! Osificación heterotópica! Tejido! Colágena y minerales se encuentran orientados al azar.!

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12 Hueso laminar! Del latín Lamella! Hueso secundario! Organización en capas! 3 a 7 micras de grosor, visible a la microscopía de luz!

13 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!

14 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!

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16 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!

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18 Matriz extracelular! Principal componente del tejido óseo! Osteoide! Matriz ósea mineralizada! Matriz lacunar!

19 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!

20 Componentes de la matriz ósea mineralizada! El componente órganico! 20 a 25% del tejido! 90% es colágena tipo I! 5% proteínas no colagenosas!

21 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!

22 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!

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24 Colagena! Es modificada en el retículo endoplásmico! Hidroxilación de prolina y licina! Enzimas prolilhidroxilaza y licilhidroxilaza! Vitamina C (catalizador)!

25 Colagena! La procolagena alcanza el espacio extracelular! Propeptidazas convierten las moléculas en tropocolagena! Estos se unen espontaneamente en grandes complejos llamados colagena!

26 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!

27 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!

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29 Células óseas! Osteoblastos! Osteocitos! Osteoclastos! Células de revestimiento! De la médula ósea:! Células estromales! Del sistema hematopoyetico! Adipocitos!

30 Osteoblasto: Morfología! El osteoblasto maduro es una célula cuboidal con un núcleo excéntrico! Marcadores: fosfatasa alcalina, osteocalcina, receptor de superficie de hormona paratiroidea.!

31 Osteoblasto: Función! Formar matriz ósea! Regular la actividad del osteoclasto para regular el balance del proceso de formación y resorción ósea!

32 Osteoblasto: Diferenciación!

33 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!

34 Osteocito! Osteoblasto embebido en la matriz mineralizada! Se encuentra en el espacio lacunar! Poca producción de proteínas!

35 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!

36 Osteoclasto: Función!

37 Osteoclast: Diferenciación!

38 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!

39 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.!

40 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!

41 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!

42 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!

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45 Medición de la remodelación! Producción de osteocalcina (exclusiva de osteoblastos)! NTX (usado para medir la remoción ósea)! Hidroxiprolina!

46 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!

47 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.!

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49 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)!

50 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!

51 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?!

52 Propiedades mecánicas!

53 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!

54 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!

55 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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