Formación y desarrollo óseo

Publicado el 31 mayo, 2021 por Rodrigo Ricardo

Desarrollo óseo

Durante el desarrollo embrionario, el hueso se desarrolla de dos formas:

  • Osteogénesis intramembranosa
  • Osteogénesis endocondral

La osteogénesis intramembranosa ocurre en huesos planos y la capa más externa de huesos largos, llamada pericondrio. Las células mesenquimales (células precursoras de los huesos) en estas áreas se diferencian en osteoblastos. Los osteoblastos secretan una matriz llamada osteoide en esta área. Se añaden sales de calcio a la matriz, por lo que se denomina matriz calcificada. Los osteoblastos que quedan atrapados en esta matriz se diferencian en osteocitos , que son las células protectoras de los huesos. La matriz ósea es avascular y, por tanto, todo el suministro de nutrientes a este tejido se debe a la difusión. Los osteocitos tienen uniones amplias entre ellos que permiten el intercambio de iones y moléculas de nutrientes.


Este diagrama muestra los diferentes tipos de células importantes para la formación y remodelación ósea.
En la osteogénesis intramembranosa, las células precursoras óseas (mesenquimales) se diferencian en osteoblastos que producirán primero el osteoide y luego la matriz calcificada. Los osteocitos son osteoblastos diferenciados que quedan atrapados en la matriz. Los osteoclastos son responsables del modelado y remodelado óseo debido a la reabsorción.
tipos de células óseas

La osteogénesis endocondral , también llamada intracartilaginosa, ocurre en huesos largos, como el fémur, la tibia, el radio y el cúbito. En esta forma de desarrollo óseo, el cartílago hialino precede a la formación de hueso. El modelo de cartílago hialino precursor permite aumentar el alargamiento del hueso debido al crecimiento intersticial. Sin embargo, a medida que el cartílago se alarga, las células se eliminan aún más de su suministro vascular. Durante el desarrollo embrionario y post-embrionario, la matriz de este cartílago sufre una calcificación, que sirve como una barrera más para que los nutrientes lleguen a los condrocitos (células del cartílago diferenciadas), que muestran agrandamiento (hipertrofia). Alrededor de este tiempo, los vasos sanguíneos del periostio, llamado brote perióstico, penetran en el interior (región medular) del hueso. Estos vasos sanguíneos traen células mesenquimales precursoras que se diferenciarán en osteoblastos. Una vez en el sitio, los osteoblastos comenzarán a producir osteoide, luego una matriz calcificada alrededor del cartílago en degeneración. El cartílago en degeneración es destruido enzimáticamente por los osteoclastos.

Una vez que los osteoblastos están en el área y producen matriz, el proceso es idéntico a la osteogénesis intramembranosa. La única diferencia entre los dos tipos de osteogénesis es que en la osteogénesis endocondral, el hueso eventual comienza como un modelo pre-cartílago. Sin embargo, es importante tener en cuenta:

  • Las células del cartílago no se diferencian en células óseas, ni la matriz del cartílago se convierte en la matriz ósea.

El centro principal de osteogénesis en huesos largos es la región diafisaria. Los centros secundarios de osificación son la epífisis, extremos de cada hueso. Los vasos sanguíneos en el periostio se diseminan a las regiones epifisarias, lo que resulta en la formación de canales de cartílago.en estas áreas. Los canales de cartílago contienen vasos sanguíneos y nervios. Dichos vasos sanguíneos transportan células mesenquimales que se diferenciarán en osteoblastos, como ocurre en la región diafisaria, y el proceso se repite en las regiones epifisarias. En el momento del nacimiento, la única porción de un hueso largo que permanece como cartílago es el cartílago articular en cada extremo, que permanecerá durante toda la vida como cartílago, y la fisis (placa de crecimiento epifisaria). La fisis no se convertirá completamente en hueso hasta la pubertad, ya que es la región que aumenta la longitud de los huesos largos y determina la altura de un individuo.


Este diagrama muestra la osificación endocondral del hueso largo.
El centro primario de osificación es la diáfisis y las epífisis son los centros secundarios de osificación.
Osteogénesis endocondral

Células óseas

Hay tres tipos principales de células óseas:

  • Osteoblastos: formación de hueso
  • Osteocitos: mantenimiento óseo
  • Osteoclastos: reabsorción y degradación de huesos y cartílagos mediante digestión enzimática

Los osteoblastos se diferencian de las células mesenquimales (precursoras óseas) y producirán osteoide que luego se calcificará. Se diferencian en osteocitos , que son células óseas atrapadas en osteoide (matriz no calcificada) o matriz calcificada. Los osteocitos preservan la integridad del hueso y se transfieren nutrientes entre sí a través de uniones gap. Los osteoclastos actúan para reabsorber el cartílago degenerado en la osteogénesis endocondral o en el propio hueso. Se derivan de monocitos pero NO fagocitan huesos o cartílagos. En cambio, reabsorben estos tejidos mediante la liberación de enzimas, incluida la fosfatasa ácida.

Fisis, placa epifisaria o placa de crecimiento

Después del nacimiento, el único cartílago que permanece en los huesos largos es la fisis , también conocida como placa epifisaria o placa de crecimiento. Esta área se diferenciará en hueso desde la primera infancia hasta la pubertad a través de la osteogénesis endocondral. Se reconocen cinco regiones por la fisis:

  • La zona de reserva está debajo de la epífisis y es reconocida por condrocitos aislados (células del cartílago).
  • La zona de proliferación o multiplicación es donde los condrocitos están dispuestos linealmente. Es aquí de donde proviene la mayor parte de la longitud del hueso, ya que el cartílago en esta área eventualmente se remodelará en hueso.
  • La zona de hipertrofia es donde las células del cartílago se agrandan, lo cual es una señal de que están comenzando a morir. Lo hacen a medida que las células del cartílago de arriba las alejan aún más de su fuente de nutrientes.
  • La zona de calcificación es donde la matriz del cartílago se calcifica, lo que provoca una mayor degeneración del cartílago en esta área y actúa como una señal para que las células óseas migren a esta región.
  • La zona de osificación es evidente por la presencia de osteoblastos y osteoide alrededor del cartílago en degeneración. En esta área, varios osteoclastos son evidentes ya que liberan enzimas para remodelar y reabsorber el cartílago en degeneración.

En conjunto, estas cinco capas actúan para aumentar la longitud del hueso. Por tanto, la longitud de los huesos largos se debe a la osteogénesis endocondral, pero la anchura de los huesos largos se debe a la osteogénesis intramembranosa.

Remodelación de huesos

En el hueso largo maduro, hay dos áreas generales:

  • Hueso compacto (cortical): profundo al periostio y contiene osteonas.
  • Hueso esponjoso (trabecular): rodea el tejido de la médula ósea que podría estar lleno de tejido adiposo o células hematopoyéticas.

La remodelación generalmente implica hueso compacto. El acrónimo para recordar cómo se remodela el hueso compacto es ‘ARF’, que significa:

  • Activación
  • Reabsorción
  • Formación

Los osteoclastos se activan en el sitio y comienzan la resorción y degradación enzimática del hueso. En el proceso, el calcio almacenado en la matriz se libera y se reabsorbe en el torrente sanguíneo. Las fosfatasas ácidas y otras enzimas digerirán el resto de la matriz ósea. La reabsorción ósea estimula los osteoblastos que recubren la región endóstica para iniciar la formación ósea y la generación de nuevos osteones.


Este diagrama muestra el proceso de remodelado óseo compacto, como lo indica el acrónimo ARF: activación de osteoclastos, reabsorción de osteoclastos de hueso viejo y formación de osteoblastos de hueso nuevo.
osteoclasto

La hormona paratiroidea (PTH) de la glándula paratiroidea estimula a los osteoclastos a reabsorber el hueso para aumentar el calcio en sangre. Las células de las glándulas paratiroides se estimulan para liberar PTH en respuesta a niveles bajos de calcio en sangre. Por el contrario, la calcitonina de las células C de la glándula tiroides inhibe la resorción ósea. Por esta razón, la calcitonina es un tratamiento común en mujeres que tienen osteoporosis o adelgazamiento de los huesos largos. Un aumento de calcio en sangre suprime la PTH pero estimula la calcitonina.

Resumen de la lección

Esta lección discutió las dos formas en que se puede desarrollar el hueso: osteogénesis intramembranosa y osteogénesis endocondral . En la osteogénesis intramembranosa, las células mesenquimales se diferencian en osteoblastos que producen primero el osteoide y luego la matriz calcificada. Los osteoblastos que quedan atrapados en la matriz se convierten en osteocitos, que actúan como células protectoras de los huesos. En la osteogénesis endocondral, que se observa en huesos largos, el cartílago hialino está presente primero y comienza a crecer y alargarse a través del crecimiento intersticial. La única diferencia entre la osteogénesis intramembranosa y endocondral es que, en esta última, comienza como un modelo de cartílago. La diáfisis es el centro primario de osificación y las epífisis son los centros secundarios de osificación.

Las tres células óseas principales son los osteoblastos (formación de hueso), los osteocitos (células protectoras de hueso) y los osteoclastos (células de reabsorción de hueso). La fisis sufre osteogénesis endocondral hasta la pubertad, después de lo cual se convierte completamente en hueso. Las cinco zonas de la fisis son la zona de reserva, la zona de proliferación (el área principal para aumentar la longitud), la zona de hipertrofia, la zona de calcificación y la zona de osificación. La longitud de los huesos largos se debe a la osteogénesis endocondral, mientras que la osteogénesis intramembranosa aumenta el ancho del hueso. La remodelación del hueso compacto (profundo al periostio) se debe a ‘ARF’: activación de osteoclastos, reabsorción de osteoclastos de hueso viejo y formación de osteoblastos de hueso nuevo.


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