La condrogénesis es el proceso biológico mediante el cual se forma y desarrolla el tejido cartilaginoso. Esta vía de diferenciación celular intrincada y estrechamente regulada desempeña un papel crucial en el desarrollo esquelético, ya que el cartílago sirve como componente fundamental del esqueleto embrionario. El término "condrogénesis" se deriva de las palabras griegas "chondros", que significa cartílago, y "génesis", que significa origen o formación. [1]
En la embriogénesis , el sistema esquelético se deriva de las capas germinales del mesodermo y del ectodermo . La condrificación (también conocida como condrogénesis) es el proceso mediante el cual se forma cartílago a partir de tejido mesenquimatoso condensado , [2] que se diferencia en condrocitos y comienza a secretar las moléculas que forman la matriz extracelular.
En las primeras etapas del desarrollo fetal, la mayor parte del esqueleto es cartilaginosa. Este cartílago temporal es reemplazado gradualmente por hueso ( osificación endocondral ), proceso que finaliza en la pubertad. En cambio, el cartílago de las articulaciones permanece sin osificar durante toda la vida y es, por tanto, permanente . [ cita necesaria ]
El cartílago articular hialino adulto se mineraliza progresivamente en la unión entre el cartílago y el hueso. Se denomina entonces cartílago calcificado articular . Un frente de mineralización avanza a través de la base del cartílago articular hialino a un ritmo que depende de la carga del cartílago y del esfuerzo cortante. Las variaciones intermitentes en la velocidad de avance y la densidad de deposición mineral del frente mineralizante conducen a múltiples "marcas de marea" en el cartílago calcificado articular. [ cita necesaria ]
El cartílago articular calcificado adulto es penetrado por yemas vasculares y se produce hueso nuevo en el espacio vascular en un proceso similar a la osificación endocondral en la fisis . Una línea de cemento delimita el cartílago calcificado articular de los huesos subcondrales. [ cita necesaria ]
Una vez dañado , el cartílago tiene capacidades de reparación limitadas. Debido a que los condrocitos están unidos a lagunas , no pueden migrar a áreas dañadas. Además, debido a que el cartílago hialino no tiene suministro de sangre, la deposición de nueva matriz es lenta. El cartílago hialino dañado generalmente se reemplaza por tejido cicatricial de fibrocartílago. En los últimos años [ ¿cuándo? ] , cirujanos y científicos han elaborado una serie de procedimientos de reparación de cartílago que ayudan a posponer la necesidad de reemplazo articular. [ cita necesaria ]
En un ensayo de 1994, los médicos suecos repararon las articulaciones de las rodillas dañadas implantando células cultivadas del propio cartílago del paciente. En 1999, químicos estadounidenses crearon un cartílago líquido artificial para reparar tejido desgarrado. El cartílago se inyecta en una herida o articulación dañada y se endurecerá con la exposición a la luz ultravioleta. [3]
Los investigadores dicen que sus capas lubricantes de "cepillos moleculares" pueden superar a la naturaleza bajo las presiones más altas que se encuentran dentro de las articulaciones, con implicaciones potencialmente importantes para la cirugía de reemplazo articular. [4] Cada filamento de cepillo de 60 nanómetros de largo tiene una columna vertebral de polímero de la que sobresalen pequeños grupos moleculares. Esos grupos sintéticos son muy similares a los lípidos que se encuentran en las membranas celulares.
"En un ambiente acuoso, cada uno de estos grupos moleculares atrae hasta 25 moléculas de agua a través de fuerzas electrostáticas, por lo que el filamento en su conjunto desarrolla una funda acuosa y resbaladiza. Estas fundas aseguran que los cepillos estén lubricados cuando se frotan entre sí, incluso cuando presionados firmemente para imitar las presiones en las articulaciones de los huesos". [4]
Conocidos como hidrogeles de doble red, la increíble resistencia de estos nuevos materiales fue una feliz sorpresa cuando los investigadores de Hokkaido los descubrieron por primera vez en 2003. La mayoría de los hidrogeles preparados convencionalmente (materiales que contienen entre un 80 y un 90 por ciento de agua contenidos en una red de polímeros) se rompen fácilmente. como una gelatina. El equipo japonés descubrió por casualidad que la adición de un segundo polímero al gel los hacía tan resistentes que rivalizaban con el cartílago, tejido que puede soportar el abuso de cientos de libras de presión. [5]
Las proteínas morfogenéticas óseas son factores de crecimiento liberados durante el desarrollo embrionario para inducir la condensación y determinación de las células, durante la condrogénesis. [6] Noggin , una proteína del desarrollo, inhibe la condrogénesis al prevenir la condensación y diferenciación de las células mesenquimales. [6]
La molécula sonic hedgehog (Shh) modifica la activación de L-Sox5 , Sox6 , Sox9 y Nkx3.2 . Sox9 y Nkx3.2 se inducen entre sí en un circuito de retroalimentación positiva donde Nkx3.2 inactiva un inhibidor de Sox9. Este bucle es compatible con la expresión BMP. La expresión de Sox9 induce la expresión de BMP, que hace que los condrocitos proliferen y se diferencien. [7]
L-Sox5 y Sox6 comparten este rol común con Sox9. Se cree que L-Sox5 y Sox6 inducen la activación de los genes Col2a1 y Col11a2, y reprimen la expresión de Cbfa1, un marcador de condrocitos en etapa tardía. También se cree que L-Sox5 participa principalmente en la condrogénesis embrionaria, mientras que se cree que Sox6 participa en la condrogénesis posnatal. [8]
La molécula Indian hedgehog (Ihh) se expresa en condrocitos prehipertróficos. Ihh estimula la proliferación de condrocitos y regula la maduración de condrocitos manteniendo la expresión de PTHrP . PTHrP actúa como una molécula patrón, determinando la posición en la que los condrocitos inician la diferenciación. [9]
La investigación aún está en curso y se agregan nuevos factores de transcripción, como ATOH8 y EBF1 , a la lista de genes que regulan la condrogénesis. [10]
El SLC26A2 es un transportador de sulfato. Los defectos resultan en varias formas de osteocondrodisplasia . [11]