tejido óseo y osificación

Vista previa del material en texto

Tejido Óseo
Es un tejido conectivo caracterizado por una 
matriz mineralizada. Como todo tejido 
conectivo tiene células y matriz extracelular.
El mineral es el fosfato de calcio en forma de cristales de 
hidroxiapatita, por lo que, además de ser un tejido de sostén, es 
también un reservóreo de Calcio y Fósforo que pueden fijarse o 
liberarse del hueso.
Matriz Extracelular
Fibras: colágeno I y vestigios de colágeno III, XI y XIII
Sustancia Fundamental: proteoglucanos con cadenas laterales de 
GAGs variados (hialuronano, condrointin sulfato y queratán sulfato)
Glicoproteínas multiadhesivas (osteonectina, podoplanina, proteína de 
la matriz de dentina, sialoproteínas.
Proteínas dependientes de vitamina K como osteocalcina (captura Ca 
de la circulación y estimula a los osteoclastos en la remodelación 
ósea), proteína S que contribuye a la eliminación de las células que 
sufren apoptosis.
Factores de crecimiento y citoquinas, proteínas morfogénicas óseas 
(BMP). BMP7 se usa para estimular la reparación ósea en las cirugías 
traumatológicas.
Células
Osteoprogenitoras
Osteoblastos
Osteocitos
Células de revestimiento óseo
Osteoclastos
Ross, 2015
La matriz se organiza en lagunas donde se ubican los 
osteocitos y las lagunas se interconectan a través de 
canalículos
Líneas de Sharpey: Fibras de colágeno del periostio que se extienden 
perpendiculares al eje del hueso en el sitio de inserción de los 
tendones y se continúan en la MEC sin penetrar en las osteonas. Ross, 2015
El periostio reviste al hueso salvo en las superficies articulares 
donde hay cartílago. Está formado fundamentalmente por tejido 
conectivo denso con una capa interna que contiene células 
osteoprogenitoras que pueden diferenciarse en osteoblastos.
El endostio reviste al hueso por dentro y está formado por una capa 
simple de células que incluyen las osteoprogenitoras que pueden 
diferenciarse en células de revestimiento y en osteoblastos
El hueso maduro (laminillar) está compuesto por Osteonas o Sistemas de Havers
Ross, 2015
El eje de las osteonas suele ser paralelo al eje del hueso, y las 
fibras colágenas son paralelas entre sí.
El hueso esponjoso tiene una estructura similar pero se orientan 
formando cordones o espículas
El hueso inmaduro predomina en el feto y el hueso maduro 
en el adulto. El hueso inmaduro no tiene estructura laminillar. 
Las fibras se disponen de forma entrelazada con mayor 
cantidad relativa de células que se disponen de forma 
aleatoria (no siguiendo líneas de fuerza). La matriz contiene 
mayor cantidad de sustancia fundamental y, a diferencia de la 
matriz del hueso maduro que se tiñe con eosina, se tiñe más 
con hematoxilina
Ross, 2015
Se observa hueso inmaduro en el adulto a nivel de los 
alvéolos dentarios lo que permite el remodelado de la 
posición dentaria aún en adultos.
Ross, 2015
Hueso inmaduro y maduro descalificado teñido con HyE. EL hueso inmaduro tiene más células y la 
matriz no se organiza en laminillas.
Ross, 2015
Células
Todas las células del tejido esquelético 
derivan de células mesenquimáticas, pero 
el origen de cada célula mesenquimática
varía según la localización ósea que se 
trate (somitas, mesodermo lateral, crestas 
neurales)
Las células madre esqueléticas (SSCs) y 
los marcadores de membrana que los 
caracterizan. Las células del estroma de la 
médula ósea pueden diferenciarse según 
las señales que reciban en otros tipos 
celulares como osteoblastos, 
condrobastos, adipocitos y células 
musculares lisas
De Alberts, 2019. Se llama fibroblasto a la célula del 
tejido conectivo de modo genérico pero en cada tejido 
tiene un potencial evolutivo más restringido
Células Osteoprogenitoras
Estas células se diferencian a partir de células mesenquimáticas que 
provienen del estroma de la médula ósea. El factor clave que define la 
diferenciación es el factor de transcripción relacionado con RUNX2. IGF1, 
IGF2 y BMP estimulan también la proliferación y la diferenciación de las 
células osteoprogenitoras. Se encuentran en la superficie interna y externa de 
los huesos (endostio y periostio) y también en el sistema microvascular del 
tejido óseo. 
Osteoblastos
Son células que secretan la matriz no 
mineralizada (matriz osteoide) con la 
proteínas fijadoras de calcio: 
osteonectina, osteocalcina y proteínas 
multiadhesivas como BSP1, BSP2, 
proteoglicanos, FAL). Secreta también 
las fibras de colágeno I. Los 
osteoblastos también intervienen en la 
calcificación de la matriz. Liberan las 
vesículas matriciales con FAL. La 
matriz osteoide se tiñe menos que la 
matriz osificada que es muy acidófila.Osteoblastos como células de revestimiento 
(izq) y secretores de matriz (dcha) y osteocitos 
rodeados de matriz
Ross, 2015
El citoplasma del osteoblasto tiene abundante RER y CG. Del 10 al 20% de 
los osteoblastos se diferencia en osteocitos, el resto sufre apoptosis o 
permanece como célula de reserva.
Cuando quedan rodeados de matriz se diferencian en osteocitos.
Osteoblastos y osteocitos se interconectan a través de prolongaciones con 
nexus.
Osteocitos
Es el osteoblasto rodeado por la matriz ósea que él mismo 
secretó. En tres días reduce considerablemente su volumen y la 
complejidad de sus organelas. Ocupa la laguna cuando se 
produce la mineralización. Mantiene alrededor de 50 
evaginaciones con nexus con las cuales se comunica con otros 
osteocitos. Intervienen en la mecanotransducción que involucra 
el mantenimiento de la mineralización en respuesta a la fuerza 
mecánica que soporta el hueso y en esto intervendría el cilio 
primario que tiene el osteocito. 
Fuerza mecánica movimiento del líquido intersticial de los 
canalículos potencial de flujo apertura de los canales 
de calcio, ATP, óxido nítrico y síntesis de PG c-fos y cox-2 
estímulo de la formación de hueso
A mayor fuerza, mayor depósito óseo.
Es probable que tengan relación con esto los cilios primarios del 
osteocito. Pueden secretar metaloproteasas que degradan la matriz 
para su remodelación (remodelado osteocítico: tamaño de las lagunas 
o de los canales).
Los osteocitos pueden estar como
Osteocitos en reposo
Osteocitos formativos
Osteocitos resortivos
Pueden vivir de 10 a 20 años y se cree que experimentarían un 
fenómeno de senescencia porque disminuyen con la edad.
Células de revestimiento óseo
derivan de los osteoblastos y mantienen contacto con 
ellos y con los osteocitos
Osteoclastos
Son células polinucleadas que realizan la 
resorción ósea. Se apoyan sobre la superficie 
ósea en resorción y a su alrededor se forma la 
Laguna de Howship. Es una célula grande con 
citoplasma acidófilo por la cantidad de lisosomas 
con Fosfatasa Ácida. Derivan de la fusión de 
células hematopoyéticas mononucleares.
Cuando están activos presentan
Borde festoneado (en contacto con el hueso a 
resorber) con gran cantidad de lisosomas y 
mitocondrias, cisternas y dictiosomas.
Zona Clara zona de sellado del citoplasma en 
forma de anillo en la zona de resorción, tiene 
filamentos de actina y proteínas de adhesión con 
la matriz extracelular
Región Basolateral que interviene en la 
exocitosis del material digerido Ross, 2015
Para degradar el hueso necesita previamente desmineralizarlo para lo 
cual se acidifica por protones secretados a través de la membrana del 
osteoclasto. La célula posee una anhidrasa carbónica que produce 
ácido carbónico a partir de dióxido de carbono y agua. A partir de allí 
se liberan protones a través de una bomba de protones en la 
membrana del borde festoneado.
El exceso de bicarbonato se compensa con la excreción de Cloro por 
un canal especial.
La acidificación del hueso promueve su desmineralización 
produciendo iones de Ca, fosfatos inorgánicos solubles y agua. 
Cuando se completa la resorción, los osteoclastos experimentan 
apoptosis
Ross, 2015
Ross, 2015
Los osteoclastos derivan de células hematopoyéticas,en concreto de la 
línea monocito-macrófago. Con los estímulos adecuados se puede inducir 
la diferenciación de células «monocitoides» circulantes hacia 
osteoclastos. Por otro lado, se han identificado precursores osteoclásticos
quiescentes más diferenciados próximos a la superficie de las trabéculas 
óseas. Estas células representan un pool de precursores listos para 
iniciar la resorción, y en consecuencia un nuevo ciclo de remodelado, en 
caso de que sea requerido.
El remodelado del hueso se lleva a cabo por grupos especializados de células que 
actúan de manera coordinada en el tiempo y el espacio en «unidades de 
remodelado». Cada una de ellas está constituida por un grupo de osteoclastos que 
van resorbiendo un pequeño volumen de hueso. Tras esta fase de resorción, llegan 
a esa zona grupos de osteoblastos que sintetizan nueva matriz ósea que después se 
mineralizará, formándose así hueso nuevo que sustituye al hueso viejo destruido por 
los osteoclastos.
Para convertirse en célula de resorción ósea, el osteoclasto se 
polariza y se distinguen:
Borde festoneado: estructuras similares a las vellosidades que 
constituyen un borde festoneado que aumenta la superficie de 
interacción con el hueso para la secreción de protones y la 
endocitosis de los productos de degradación. Contiene gran cantidad 
de mitocondrias y lisosomas.
Zona clara (zona de sellado): es un perímetro de citoplasma en 
forma de anillo contiguo al borde festoneado donde se produce la 
resorción. Tiene microfilamentos de actina y no tiene organelas. A ese 
nivel la membrana contiene proteínas de unión a la matriz 
extracelular.
Región basolateral que interviene en la exocitosis del material 
digerido.
Entre las enzimas que se liberan por exocitosis se encuentra la 
catepsina y las metaloproteasas de la matriz. Antes de la acción de las 
enzimas se descalcifica la matriz a partir de la acción de la anhidrasa
carbónica que cataliza la reacción entre el CO2 y el H2O para formar 
H2CO3. El ácido carbónico se disocia en bicarbonato y un protón que 
se libera al espacio extracelular por bombas de protones a través del 
borde festoneado y acidifican el hueso para iniciar su desalcificación
(cristales de hidroxiapatita que se degradan a iones de Ca, Fosfato y 
agua)
Cuando los osteoclastos finalizan la resorción en una unidad de 
remodelado desaparecen por apoptosis. En cuanto a los 
osteoblastos, cuando finalizan la síntesis de matriz quizás en 
una cierta proporción también sufren apoptosis. Sin embargo, 
muchos se quedan embebidos en la matriz que van sintetizando 
y se transforman en osteocitos. Finalmente, algunos 
osteoblastos se transforman en «células de revestimiento» que 
tapizan las superficies óseas
Las células de la línea osteoblástica no sólo son las responsables 
de la síntesis de matriz ósea nueva, sino que además desempeñan 
un papel clave en la regulación de la osteoclastogénesis y, por 
tanto, en la resorción. En la remodelación, tanto la síntesis como la 
resorción están muy coordinadas de manera tal que la cantidad de 
hueso destruida por los osteoclastos debe ser similar a la formada 
posteriormente por los osteoblastos.
Se considera que en el inicio de un ciclo de remodelado en un lugar y 
momento determinados jugarían un papel importante los osteocitos, 
marcando el lugar donde debe producirse la activación de los precursores 
osteoclásticos para iniciar la resorción. Los osteocitos podrían ser los 
sensores de situaciones inductoras del remodelado, como la aparición de 
microfracturas o la modificación de las fuerzas mecánicas a las que está 
sometido el esqueleto. Se hipotetiza que la apoptosis de los osteocitos 
podría desencadenar el inicio del remodelado. 
Las células osteoblásticas sintetizan algunos factores que son 
esenciales para la diferenciación de los osteoclastos. Uno de 
ellos es el factor estimulante de las colonias de tipo monocito 
macrófago (M-CSF o CSF-1).
Otro factor crítico para la 
formación de osteoclastos es 
el RANKL. Es producido por 
diversas células, incluyendo 
algunas del sistema 
inmunitario, células de la 
pared vascular y 
osteoblastos/estroma. Este 
factor pertenece a la familia 
del TNF. Cuando se fija a su 
receptor (RANK), presente en 
la membrana de los 
precursores osteoclásticos, 
induce una serie de señales 
que promueven la 
diferenciación de estos y la 
formación de osteoclastos
Varios factores humorales que promueven la resorción de hueso
actúan, al menos en parte, incrementando la expresión de RANKL.
Es el caso de la parathormona, la 1,25-dihidroxivitamina D o
algunas citocinas, como la IL-6.
Además de inducir la diferenciación de los precursores, el RANKL
puede potenciar la actividad de los osteoclastos maduros e inhibir
su apoptosis.
Los osteoblastos producen osteoprotegerina, que es un inhibidor 
del RANKL. Se fija al RANKL e impide la interacción de éste con su 
receptor RANK. Recientemente, se ha sugerido que la 
osteoprotegerina puede regular el tráfico intracelular de RANKL. 
Según esta hipótesis, cuando hay abundante osteoprotegerina ésta 
hace que la mayor parte del RANKL sintetizado se mantenga en el 
interior de vesículas intracelulares y, en consecuencia, inactivo. Por 
el contrario, en ausencia de osteoprotegerina el RANKL se 
localizaría preferentemente en la membrana, donde es capaz de 
interaccionar con los precursores osteoclásticos
Ross, 2015
OSIFICACION ENDOCONDRAL Y OSIFICACION INTRAMEMBRANOSA
Las células mesenquimáticas que dan lugar a la estirpe osteoblástica
van a derivar de diferentes hojas embrionarias según el hueso del 
cualse trate:
Los huesos de la región cráneofacial derivan de las crestas neurales 
(ectodermo)
Los huesos del esqueleto axial derivan de los somitas (mesodermo 
paraxial)
Los huesos de las extremidades derivan del mesodermo lateral
Los primeros centros de osificación aparecen en la semana 8 del 
desarrollo
Durante la vida embrionaria la osificación intramembranosa implica la diferenciación directa 
de células mesenquimáticas en osteoblastos a partir de un centro de osificación.
En el tejido conjuntivo mesenquimático
aparece un centro de osificación 
compuesto por células 
osteoprogenitoras que se diferencian 
en osteoblastos. Los osteoblastos se 
acumulan en la zona periférica y 
secretan hacia el centro. A edida que 
aumenta la matriz se diferencian en 
osteocitos. Inicialmente es un hueso 
inmaduro pero gradualmente va a ser 
remodelado por una capa externa y 
otra externa de tejido óseo compacto y 
una media de tejido esponjoso. Los 
espacios entre los cordones están 
ocupados por médula ósea (huesos 
del cráneo, clavículas, mandíbula)
Ross, 2015
Deposición de la matriz osteoide
por los osteoblastos.
Alberts
La osificación endocondral se realiza a partir de un molde cartilaginoso.
El molde cartilaginoso se produce a partir de la diferenciación de las 
células mesenquimáticas por influencia, entre otras de FGF. Los 
condroblastos sintetizan colágeno tipo II y matriz cartilaginosa. El 
pericondrio deja de producir condrocitos y en su lugar progresa el 
crecimiento del periostio que forma un collarete de tejido óseo inmaduro 
(hueso subperióstico). Los condrocitos se hipertrofia y finalmente, con la 
calcificación e la matriz sufren apoptosis, las lagunas convergen y la 
llegada de vasos sanguíneos que invaden la zona central con as células 
madre de la médula ósea. 
Representación del crecimiento 
óseo
1 molde cartilaginoso
2 collar óseo
3 necrosis cartilaginosa
4 llegada de vaso nutricio
5 hueso compacto y hueso 
esponjoso
6 centro de osificación 
secundario
7 disco epifisario para 
crecimiento en longitud
9 fin del crecimiento en 
longitud
Ross, 2015
Crecimiento del Hueso en Longitud
El crecimiento en 
longitud se inicia en el 
segundo trimestre de la 
vida fetal y dura hasta la 
adolescencia
Ross, 2015
Remodelado óseoEl hueso compacto se puede 
formar por depósito constante de 
tejido óseo sobre las espículas 
de tejido esponjoso fetal, como 
hueso compacto maduro o podrá 
ser hueso compacto más 
antiguo compuesto por osteonas
y laminillas intesticiales. Esto se 
denomina remodelado interno.
Ross, 2015
Fractura Ósea y proceso de remodelado
La respuesta inicial a la fractura es 
un hematoma de fractura que rodea 
los extremos del hueso fracturado, se 
desencadena un proceso inflamatorio 
y la llegada de tejido de granulación 
que incluye fibroblastos, depósito de 
matriz cartilaginosa (callo 
cartilaginoso) y células 
osteoprogenitoras que se van a 
diferenciar en tejido óseo en la región 
extena del callo (osificación 
intramembranosa) para avanzar 
luego por osificación endocondral
para reemplazar el callo formano un 
callo duro que asu vez será 
sustituido por la acción de 
osteoblastos y osteoclastos para 
restaurar el hueso a su arquitectura 
habitual
Ross, 2015
La mineralización de la matriz osteoide requiere de altas 
concentraciones de Ca y de fosfatos en la matriz extracelular. Para ello 
la osteocalcina y otras preteinas sialoadhesivas producen un amento del 
calcio extracelular. Este Ca estimula la liberación de que contienen 
fosfatasa alcalina y pirofofatasa que produce la liberación de fosfato de 
otras proteínas de las matriz y el aumento adicional de la concentración 
de calcio. De este modo se produce la cristalización de calcio y fosfato 
formando los cristales de hidroxiapatita produciendo la mineralización 
ósea que se extiende rápidamente hacia los cristales de otras vesículas 
matriciales.
El tejido óseo es un reservóreo de Calcio. La PTH es una hormona 
liberada por las paratiroides. Liberada en concentraciones muy bajas y de 
manera intermitente produce aumento de la síntesis de matriz ósea. En 
concentraciones mayores y continuas estimula la resorción ósea.
La calcitonina secretada por la tiroides estimula el descenso de los 
valores de Ca.
FGF23 es secretado por los osteocitos y, por intermedio de la 
concentración de la vitamina D, regula la resorción de Fosfato por parte 
del riñón.
La osteocalcina es producida por los osteoblastos e interviene en la 
regulación de la glucosa por su acción sobre los adipocitos y las células 
pancreáticas.