Biología, la vida en la tierra con fisiología TOMO 02-páginas-76

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7 8 4 A n j i o m ú y ( r i i o l o g ia j n im a l
• lo s huesos p roducen g lób u lo s rojos, g lób u lo s b lancos y 
p laquetas (luíanse las páginas 6 2 7 a 6 2 9 ) e n la m édu la ósea 
ub icada en el esternón , las costillas, la parte superior de b ra ­
zos y p iernas, y las caderas,
• Los huesos a lm acenan ca lc io y fó sfo ro . Absorben y liberan 
estos m inerales según 9ea necesario, m an te n ie n d o un a co n ­
cen trac ión constante e n la sangre (ufase la pág ina 725 ).
► F IG U R A 40-8 L o s s is tem as m u scu la r 
y e sq u e lé t ico h u m a n o s Los sistem as 
muscular y esquelético trabajan juntos para 
mover e l cuerpo. Aquí se Ilustran algunos de 
los principales músculos y huesos del cuerpo 
humano. El esqueleto humano se compone de 
20 6 huesos agrupados en el esqueleto axial 
Cazul) y el esqueleto apendicular (belge).
Los huesos d e los vertebrados terrestres se pueden agrupar en 
dos categorias (F IG U R A 40-8). 1.1 e sq u e le to ax ia l incluye los huesos 
de la cabeza, la co lum na vertebral y la caja torácica. E l esq ue leto 
a p e n d ic u la r incluye dos cinturones d e sostén; el c in turón pectoral 
y e l c in turón pélvico , y los apéndices un idos a ellas: loa m iem bros 
delanteros ( lo s brazos y las m anos, e n los seres hum an os ) y los 
m iem bros traseros (las p iernas y los pies, en los seres hum anos). El
tonta!
esternón
U n a o cubito
coxis (hueso 
caudal)
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cinturón pectoral, que consiste e n la clavícu la y la escápula e n los se­
res hum anos, un e a los brazos co n d esqueleto axial y p roporciona 
sitios d e u n ió n para e l tronco y los brazos. Los huesos d e la cadera 
form an e l d n tu ró n pélvico , que un e a las p iernas co n el esqueleto 
axial, ayuda a proteger los órganos abdom inales y fo rm a sitios de 
un ió n para los m úsculos d e l tronco y las piernas.
E l esqueleto d e los vertebrados se compone 
de cartílagos, huesos y ligamentos
E J esqueleto está com puesto d e tres tipos d e te jido conectivo es­
pecializado: cartílagos, huesos y ligam entos (léase e l cap ítu lo 31 
p ira m ayo r in fo rm ac ión acerca d e l te jido conectivo). Ixxi tres se 
com ponen d e células v ivas incrustadas en un a m atriz constitu ida 
d e la proteina d e co lágeno, co n otras distintas sustancias in c lu i­
das e n la m atriz. E l h u e s o inc lu ye grandes cantidades d e m inerales 
com puestos e n su m ayo ría de ca lc io y fosfato y, p o r consiguiente, 
es duro y ríg ido. E l c a r t í l a g o contiene grandes cantidades d e glico- 
p roteínas (g lucosam ina, un popu lar com p lem en to d ietético) y a 
m enu do in c lu ye fibras elásticas, lo q ue hace que algunos cartílagos 
sean bastante flexibles (p o r e jem p lo , e l p abe llón del o íd o extem o), 
lo s l i g a m e n t o s , que m antienen un idos a los huesos en las articu­
laciones (téose la figura 40.11 m ás adelante e n el cap ítu lo ), tienen 
cantidades pequeñas d e fibras elásticas, aunq ue n o m uchas.
E l c a r t íla g o p ro p o rc io n a u n a p o y o fle x ib le y co n e x io n e s 
E l cartílago desem peña m uchas funciones e n e l esqueleto vertebra­
do. En algunos peces, co m o los tiburones y las m a n tarrayas, todo el 
esqueleto se co m p on e de cartílago. D urante e l d esarro llo em brio ­
na rio de otros vertebrados, e l esqueleto, con excepción d e l cráneo 
y la clavícula, se form a p rim ero de cartílago, q ue m ás adelante es 
reem plazado por hueso (F IG U R A 40-9). E l cartílago tam bién cubre 
los extrem os d e los huesos en las articu laciones (F IG U R A 40-10), 
sostiene las porciones flexibles d e la nariz y las orejas, y p ropor­
c io na la estructura para la laringe, la tráquea y los b ronqu ios del 
sistem a resp iratorio . Adem ás, el cartílago form a los duros discos 
intervertebrales que absorben los choques entre las vértebras d e la 
espina dorsal (léase la figura 40-8).
Las células v ivas d e l cartílago se llam an e o n d r o d u i s . Estas 
célu las secretan las g licoproteinas y e l co lágeno que constituyen 
la m ayo r parte d e la m atriz d e l cartílago (léase la figura 40-10, 
izq u ie rd a ). N in g ú n vaso san g u íneo penetra e n el cartílago. Para 
in tercam b iar desperd ic ios y nu trien tes, los condrocitos dependen 
d e la d ifu s ión de m ateriales a través d e la m atriz d e co lágeno. 
C o m o lo pod rías predecir, las cé lu las d e l cartílago tienen u n ín ­
d ice m etab ó lico m u y ba jo , d e m anera q ue el ca rtílago d añ a d o se 
repara a s í m ism o m u y despacio, s i acaso l o hace.
E l h u e so p ro p o rc io n a u n a e s tru c tu ra 
fu e r te y r íg id a p a ra e l c u e rp o
U n hueso está con form ado por un a dura capa externa d e h u e s o 
c o m p a c t o que encierra al h u e s o e s p o n j o s o e n su in terio r (léase 
h figura 40-10, centro). F.I hueso com pacto es denso y fuerte y pro­
porciona u n s it io d e u n ió n para el m úscu lo . FJ hueso com pacto de­
sarrolla pequeños conductos llam ados asteónos, con co lágeno y cal­
c io rodeando a un ca n a l central que contiene los vasos sanguíneos 
(léase la figura 40-10, derecha). E l hueso esponjoso se com pone de 
una red ab ierta d e fibras óseas; es poroso, d e peso ligero y rico en 
vasos sanguíneos. La m édu la ósea, donde se form an los glóbulos, se 
encuentra e n las cavidades del hueso esponjoso. En contraste con el 
cartílago, e l hueso está b ie n provisto d e vasos sanguíneos.
Acción y sostén: músculos y esqueleto 7 8 5
A F IG U R A 4 0 - 9 E l h u e s o r e e m p l a z a a l c a r t í l a g o d i n n t e e l 
d e s a r r o l l o En este feto humano de 16 semanas, el hueso está 
teñido e n color naranja. Las áreas claras en las muñecas, las rodillas, 
los tobillos, los codos y el esternón muestran cartílagos que más 
adelante serán reemplazados por huesos.
M ay tres tipos d e célu las óseas: o s t e o b l a s t o s (cé lu las que 
fo rm an el hu eso ), o s t e o c i t o s (cé lu las del hueso m ad uro ) y o s - 
t c o c í a n l o s (cé lu la s q u e d isue lven e l hu eso ). Al p r in c ip io de su 
desarro llo , cu an d o el hueso reem plaza a l ca rtílago e n e l esquele­
to, los osteoblastos in vaden el cartílago y l o d isue lven . Después, 
los osteob lastos secretan u n a m atriz endurecida d e hueso y p oco 
a p oco 9e encuen tran atrapados e n ella.
A m ed id a que los huesos m aduran , lo s osteob lastos atrapa­
dos m aduran tam b ién y se co n v ie rten e n osteocitos. A u n cu an d o 
en general n o so n capaces d e agrandar u n hueso , los osteocitos 
son esenciales para la sa lud d e l hueso, d e b id o a q ue constante­
m ente e labo ran d e nuevo los depósitos d e fosfato d e ca ld o , evi­
tan do a s i La excesiva crista lización q ue haría q ue e l hueso fuera 
frágil y con tend enc ia a romperse.
L a rem o d e lad ó n de l h ueso p erm ite la rep a rad ó n 
esq ue lé tica y la a d ap ta d ó n a las tensiones 
C ada añ o , de 5 a 1 0 % de todos los huesos e n tu cuerpo se d isuel­
va y es reem plazado por m ed io d e la activ idad coord inada d e los 
osteodastos (q u e secretan un ád d o q ue d isue lve pequeñas canti­
dades de hueso ) y los osteoblastos (q u e secretan nuevo hueso ). 
E s te proceso, llam ad o remodelación ósea, perm ite que el esqueleto 
altere su forma e n respuesta a L is dem andas que le im po nen . Ix » 
huesos q ue llevan cargas pesadas o están sujetos a un estrés extra
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7 8 6 A n a t o m í a y H s io l o g iá j n im a l
A F IG U R A 40-10 C a r t í la g o y h u e so (Izquierda) En e l cartílago, los condrocRos o células de cartílago están Incrustadosen una matriz extracelidar de la proteina colágeno, el cual secretan. (Centro) Un hueso consta de una capa externa de hueso 
compacto con hueso esponjoso e n su interior. A fin de simplificar, no se muestran los vasos sanguíneos. (Derecha) El 
hueso compacto está conformado de osteonas, cada una d e las cuales incluye un canal central que contiene vasos sanguíneos. 
U s células óseas maduras, llamadas osteoclios. están incrustadas e n los anillos concéntricos d e l material óseo.
P R E G U N T A SI el hueso compacto e s m ás fuerte que e l esportyoso, entonces ¿por qué no está todo el esqueleto conformado 
de hueso compacto?
se vuelven m ás gruesos, p ropo rc ionando m ás fuerza y apoyo . Po r 
e jem plo, un jugador d e tenis profesional puede tener 3 0 % m ás de 
m asa ósea e n e l brazo que sostiene la raqueta. La tensión cotid iana, 
co m o cam inar, tam b ién ayuda a m antener la tuerza ósea.
l a rem odelación ósea varía con la edad. F.n los prim eros años 
d e v ida , la actividad de los osteoblastos supera a la d e los osteodas- 
tos, lo que perm ite que los huesos se llagan m ás largos y m ás grue­
sos a m edida que u n n iñ o crece. S in em bargo, e n e l cuerpo que 
envejece, e l equ ilib ro del poder cam b ia a fa vo r d e los osteodastos 
y, co m o resultado, los huesos se vuelven m ás frágiles. A u n cuando
am bos sexos p ierden m asa ósea co n la edad, p o r lo co m ú n es más 
pronunciado e n las mujeres, co m o se verá e n la secrión 'G u a rd ián 
de la salud: Osteoporosis: cu an d o los huesos se vuelven frágiles'.
La m áx im a rem odelación ósea ocurre después de u n a fractu­
ra. Po r lo regular, u n m éd ico vu e lve a colocar los extrem os d e un 
hueso fracturado e n su a lin e a r ió n ap rop iada c inm o v iliz a la fractu­
ra co n un vendaje enyesado o un entab lillado . E l resto d e l proceso 
d e cu ra a ó n depende de los prop ios m ecanism os d e repa rad ón del 
cuerpo y p o r lo co m ú n se lleva alrededor d e seis sem anas, l in a frac­
tura desgarra la capa delgada de te jido conectivo , rico e n cap ilares y
A F IG U R A 40-11 R e p a ra d ó n ó se a
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Acción y a m é n : músculos y esqueleto 7 8 7
G uardián de la salud
Osteoporosis: cuando los huesos se vuelven frágiles
l a densidad ósea en los seres hum anos llega a su m áximo entre 
los 25 y los 35 años d e edad. En la edad madura, a medida que 
la actividad de los osteodastos em pieza a exceder a la de los 
osteoblastos, la densidad ósea Inicia una lenta d ism inución.
En los 10 m illones d e estadounidenses con o s te o p o ro s is 
(literalmente. 'h u eso s porosos'), la pérdida e s lo bastante 
significativa como para debilitar ios huesos, haciéndolos 
vulnerables a fracturas y deform idades ( F IG U R A E4Ó-1*). En 
m uchos casos, las vértebras d e las personas con osteoporosis 
se com prim en, lo que les da una apariencia Jo robada (F IG URA 
E40-lbX En los casos extrem os, e l solo hecho d e levantar una 
bolsa de compras, abrir una ventana o Incluso estornudar, puede 
provocar la fractura d e un hueso, la s personas con osteoporosis 
tienen m uchas probabilidades d e fracturarse un hueso durante 
una caída. Las fracturas d e la cadera son m uy debilitantes, en 
especial en las personas d e edad avanzada.
Las mujeres tienen alrededor d e cuatro veces más 
probabilidades q ue los hombres de padecer osteoporosis. Para 
empezar, por lo com ún sus huesos son m enos m asivos que 
los d e los hombres. Además, los e levados niveles d e estrógenos 
de la prem enopausia estim iian a los osteoblastos y ayudan a 
mantener la densidad ósea, pero después de la menopausia, la 
producción d e estrógenos baja en gran medida y la densidad 
ósea d ism inuye rápido. En los hombres, la testosterona estim ula 
a los osteoblastos. Aun cuando los n iveles de testosterona 
dism inuyen con la edad, por lo com ún esto no ocurre con tanta 
rapidez como pasa con los n iveles de estrógeno en las mujeres 
después d e la menopausia. En am bos sexos, el alcoholism o y cl 
tabaquismo tam bién contribuyen a la pérdida ósea.
l a s personas con osteoporosis, e n consulta co n sus 
m édicos, pueden e leg ir un a terap ia m édica q ue las ayude a 
m antener la densidad ósea. Por lo general, los m edicam entos 
que Inhiben la actividad d e los osteod asto s (entre ellos, 
Fosam ax* (alendronato sódico), A ctonel’ (risedronato sódico) 
y Bonlva* (ibandronato sódico)) son los m edicam entos de 
primera linea e n el tratam iento d e la osteoporosis. La hormona 
calciton ina tam bién inhibe la actividad d e los osteodastos, 
aunque algunos estud ios sugieren que no es tan efectiva 
com o estos m edicam entos para tratar la osteoporosis. Aun 
cuando no carece d e efectos secundarlos, la terap ia de 
reem plazo d e estrógenos (por lo com ún con cantidades muy 
bajas de estrógenos) puede dem orar la pérdida ósea e n las 
m ujeres posm enopáusicas, lo m ism o q ue un m edicam ento, 
el raloxifeno, que im ita los efectos d e los estrógenos sobre el 
hueso.
¿Se puede evitar la osteoporosis? El ca ldo , por supuesto, 
es un componente im portante del hueso. Además, los huesos 
m edran con un estrés moderado. Por consiguiente, e l e jerc ido 
regular a todo lo largo de la vida, combinado con una d ieta que 
contenga un a cantidad adecuada de ca ld o y vitam ina D (que se 
requiere para la absordón d e l ca ldo desde c l intestino), ayuda 
a asegurar que la m asa ósea sean tan elevada com o sea posible 
antes de q ue se inicien las pérdidas relacionadas con la edad, y 
retrasa c l Indice de pérdida al envejecer. Las personas d e edad 
avanzada tienden a ser m enos activas, lo q ue resulta e n una 
pérdida de m inerales óseos, pero un e je rd e io d e bajo impacto, 
como cam inar o bailar, puede reducir la pérdida ósea y en 
ocasiones Incluso Incrementar la masa ósea.
► F IG U R A E40-1 
O s te o p o ro s is (a ) Corte 
transversal (Izquierda) de un hueso 
normal comparado con (derecha) 
un hueso de una mujer con 
osteoporosis. (b ) Los devastadores 
efectos de la osteoporosis van más 
allá de la apariencia Jorobada; sus 
victim as también tienen un alto 
riesgo d e fracturas óseas.
ti) H u eso norm al
osteoblastos q ue rodean a l hueso, l a cicatrización se in id a cuando 
u n coágu lo d e sangre g rande rodea la fractura (F IG U R A 40-11 O ) , 
la s célu las fagocíticas d e la sangre y los osteodastos d e l hueso da­
ñado ingieren e l d esed io celu lar y d isue lven los fragmentos óseos. 
Los osteoblastos, en u n ió n con las célu las que form an cartílagos, 
secretan u n ca llo , un a m asa porosa d e hueso y cartílago q ue rodea 
la fractura (F IG U R A 40-11 ® ) . &l ca llo reem plaza a l coágu lo san ­
g u íneo tem poral y m an tien e un idos los extrem os d e la fractura. Los 
osteodastos, los osteoblastos y los capilares in vaden a l ca llo . N utri­
dos p o r los capilares, los osteodastos desintegran el cartílago m ien ­
tras q ue los osteoblastos añaden hueso n u e vo (F IG U R A 40-11 0) 
P o r últim o, los osteodastos e lim in a n el exceso de hueso hasta res­
taurarlo a la fo rm a original, aunque a m enu do dejan u n ligero en- 
grosam iento (F IG U R A 40-11 0 ) .
40.6 ¿C Ó M O M U EV EN LO S M Ú SC U LO S 
EL E SQ U ELET O D E U N V ER T EBR A D O ?
C o m o se observó e n la secd ó n 40.1, casi todos los an im a les se 
m ueven p o r la a cc ió nd ep ares de m úscu los antagon istas q ue traba­
jan sobre un esqueleto . A q u í, la a ten c ió n se cen trará e n el o rden y 
e l m o v im ie n to de los m ú scu los a lrededo r d e las a rticu lad o n es del 
esqueleto hu m an o , d o n d e se unen dos huesos ( R G U R A 4 0 - 1 2 ) . 
N o to d as la s articu laciones so n m óviles ; p o r e jem p lo , las articu la­c io nes in m ó v ile s llam adas suturas unen a los huesos d e l cráneo. 
S in em bargo, e n las a rticu lad o n es m óviles , la p o ra ó n d e cada 
hueso q u e form a la a rticu ladó n está cubierta c o n un a capa de 
cartílago , cuya su perfide lisa y e lástica perm ite q ue las superfides 
d e l hueso se deslicen un a sobre la o tra co n poca fr ie d ó n ( véase la
(b ) Una v ic tim a d a la 
osteop o ros is
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7 8 8 A n j i o m ú i y f i s io l o g ía a n im a l
A R G U R A 40-12 L a ro d i l la h u m a n a la rodilla humana, con los 
m úsculos antagonistas (el bíceps femoral y el cuádriceps del muslo), 
los tendones y los ligamentos, la complejidad de e s u articulación, 
aunada a la tensión extrema ejercida sobre ella durante actividades 
u le s como saltar, correr o esquiar, hace que sea m uy susceptible a 
las lesiones.
figura 40-12). Las a r t in ila r io n ra se m an tienen jun tas p o r m ed io 
d e ligam entos, que son fuertes y flexibles, p ero n o m u y elásticos, 
lo s tendones u n e n los m úscu los a los huesos.
C u a n d o u n p ar d e m úscu los antagon istas se contrae, m ue­
ve el hueso a lred ed o r d e su a rticu lac ión y al m ism o tiem p o estira 
el m úscu lo re la jado opuesto (recuerda q ue los m úscu los só lo se 
pueden con traer d e m anera activa, n o a s í extender). Los m úsculos 
antagonistas pueden p ro p ic ia r un a gam a n o tab le de m o v im ie n ­
tos, según la con figu rac ión d e un a articu lac ión ; esto in c lu ye m o ­
ve r los huesos d e atrás h a d a delante , m overlos de un lad o a otro, 
o hacerlos girar.
Las a rtic u la c io n e s d e b is a g ra están ubicadas e n los codos, 
las ro d illa s y los dedos. L o m ism o q ue u n a puerta con bisagras, 
estas a rticu lad o n es só lo se m ueven e n d o s d im ensiones (R G U ­
R A 40- 13a). En este caso, e l p ar d e m úscu los antagon istas, los 
m úscu los tenso r y flexor, se e ncuen tran casi e n el m ism o p lano 
q ue la a rt icu lad ó n (v ía se la figura 40-12). El tend ón en un ex­
trem o d e cada m úscu lo , lla m a d o e l o rig e n , está fijo a u n hueso 
q ue se m an tien e estac ionario , m ien tras q u e e l o tro extrem o, la In ­
s e rc ió n , está u n id o al hueso e n el extrem o m ás a le jado d e la 
articu lac ión , m o v id a p o r el m úscu lo . C u a n d o e l m úscu lo flexor
(a ) U n a a rticu la c ió n d e b isagra
*>) U n a a rticu lac ió n m utilo « a l
A F IG U R A 40-13 A rtic u la c io n e s d e b isa g ra y m u lb ax ia l (a) 0
codo humano es un buen ejemplo d e una articulación de bisagra.
(b ) l a cadera humana puede girar debido a que tiene una articulación 
multlaxial; consiste del extremo redondeado del fémur (la cabeza) que 
se ajusta a una depresión semejante a una copa en el hueso pélvico.
se contrae, fiex io na la a rticu lad ó n ; cu an d o el m ú scu lo extensor se 
contrae, endereza la a rticu lad ó n . P o r e jem p lo , e n la figura 40-12, 
la co n tra cd ó n d e l b íceps fem o ra l (e l f lexo r) fiex io na la p ie rn a e n la 
ro d illa , m ien tras q u e la co n tracd ó n d e l cuadríceps (e l ex tensor) 
la endereza. La co n tracd ó n a lte rn an te d e los m úsculos flexor y ex­
tensor hace que la pane in fe rio r d e la p ierna se balancee adelante 
y atrás e n la a rt icu lad ó n d e la rod illa .
A lgunas otras an icu lac io n es , co m o las d e la cadera y el 
h o m b ro , son a rtic u la c io n e s m u ltia x ia lc s , e n las cuales el extre­
m o redo n do d e un hueso se ajusta a un a depresión hueca e n otro 
(F IG U R A 40-13 b ). Las articu laciones m u ltiax ia les p erm iten e l m o ­
v im ien to e n varias d irecdones (com para la gam a de m o v im ien to 
d e la p a n e su p e rio r d e tu p ie rn a a lrededo r d e su an icu la c ió n con 
la flex ió n lim ita d a d e tu ro d illa ). La gam a d e m o v im ie n to e n las 
an icu lac io n es m u ltiax ia les se logra m ed ian te al m en o s dos pares 
d e m úsculos antagon istas, o rien tados e n án g u lo u n o co n e l otro, 
lo cual m ueve la an icu la c ió n e n tres d im ensiones.
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