La condrogénesis es el proceso biológico mediante el cual se forma y se desarrolla el tejido cartilaginoso. Esta intrincada y estrictamente regulada vía de diferenciación celular desempeña un papel crucial en el desarrollo esquelético, ya que el cartílago es un 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 el ectodermo . La condrificación (también conocida como condrogénesis) es el proceso por el cual se forma el cartílago a partir del tejido mesenquimal 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 cartilaginoso. Este cartílago temporal es reemplazado gradualmente por hueso ( osificación endocondral ), un proceso que finaliza en la pubertad. En cambio, el cartílago de las articulaciones permanece sin osificar durante toda la vida y, por lo tanto, es permanente . [ cita requerida ]
El cartílago articular hialino adulto se mineraliza progresivamente en la unión entre el cartílago y el hueso. En ese caso, se denomina cartílago articular calcificado . Un frente de mineralización avanza a través de la base del cartílago articular hialino a una velocidad 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 dan lugar a múltiples "marcas de marea" en el cartílago calcificado articular. [ cita requerida ]
El cartílago calcificado articular 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 requerida ]
Una vez dañado , el cartílago tiene una capacidad de reparación limitada. Debido a que los condrocitos están atrapados en lagunas , no pueden migrar a las áreas dañadas. Además, debido a que el cartílago hialino no tiene un suministro de sangre, la deposición de nueva matriz es lenta. El cartílago hialino dañado generalmente es reemplazado por tejido cicatricial de fibrocartílago. En los últimos años [ ¿cuándo? ] , los cirujanos y los científicos han elaborado una serie de procedimientos de reparación del cartílago que ayudan a posponer la necesidad de reemplazo de la articulación. [ cita requerida ]
En un ensayo de 1994, médicos suecos repararon articulaciones de rodilla dañadas implantando células cultivadas a partir del propio cartílago del paciente. En 1999, químicos estadounidenses crearon un cartílago líquido artificial para su uso en la reparación de tejido desgarrado. El cartílago se inyecta en una herida o articulación dañada y se endurece con la exposición a la luz ultravioleta. [3]
Los investigadores afirman 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 estructura 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 entorno acuoso, cada uno de estos grupos moleculares atrae hasta 25 moléculas de agua mediante fuerzas electrostáticas, por lo que el filamento en su conjunto desarrolla una vaina acuosa resbaladiza. Estas vainas garantizan que los cepillos estén lubricados a medida que se frotan entre sí, incluso cuando se presionan firmemente para imitar las presiones en las articulaciones de los huesos". [4]
Estos nuevos materiales, conocidos como hidrogeles de doble red, fueron una grata 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 en una red de polímeros) se deshacen 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, un 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 mutuamente en un ciclo de retroalimentación positiva donde Nkx3.2 inactiva un inhibidor de Sox9. Este ciclo está respaldado por la expresión de 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 esta función 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 está involucrado principalmente en la condrogénesis embrionaria, mientras que Sox6 está involucrado en la condrogénesis postnatal. [8]
La molécula Indian hedgehog (Ihh) es expresada por los condrocitos prehipertróficos. La Ihh estimula la proliferación de los condrocitos y regula su maduración manteniendo la expresión de PTHrP . La PTHrP actúa como una molécula que determina la posición en la que los condrocitos inician la diferenciación. [9]
La investigación aún continúa 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 dan lugar a varias formas de osteocondrodisplasia . [11]