Un hueso es un órgano rígido [1] que forma parte del esqueleto de la mayoría de los animales vertebrados . Los huesos protegen a los demás órganos del cuerpo, producen glóbulos rojos y blancos , almacenan minerales , proporcionan estructura y soporte al cuerpo y permiten la movilidad . Los huesos tienen una variedad de formas y tamaños y tienen estructuras internas y externas complejas. [2] Son livianos pero fuertes y duros y cumplen múltiples funciones .
El tejido óseo (tejido óseo), que también se llama hueso en el sentido incontable de esa palabra, es tejido duro , un tipo de tejido conectivo especializado . Tiene una matriz interna similar a un panal , que ayuda a dar rigidez al hueso. El tejido óseo está formado por diferentes tipos de células óseas . Los osteoblastos y osteocitos participan en la formación y mineralización del hueso; los osteoclastos participan en la reabsorción del tejido óseo. Los osteoblastos modificados (aplanados) se convierten en las células de revestimiento que forman una capa protectora en la superficie del hueso. La matriz mineralizada del tejido óseo tiene un componente orgánico principalmente de colágeno llamado oseína y un componente inorgánico de mineral óseo formado por varias sales. El tejido óseo es tejido mineralizado de dos tipos, hueso cortical y hueso esponjoso. Otros tipos de tejido que se encuentran en los huesos incluyen médula ósea , endostio , periostio , nervios , vasos sanguíneos y cartílago .
En el cuerpo humano al nacer, hay aproximadamente 300 huesos presentes. Muchos de ellos se fusionan durante el desarrollo, dejando un total de 206 huesos separados en el adulto, sin contar numerosos huesos sesamoideos pequeños . [3] [4] El hueso más grande del cuerpo es el fémur o hueso del muslo, y el más pequeño es el estribo en el oído medio .
La palabra griega para hueso es ὀστέον (" osteón "), de ahí que muchos términos la utilicen como prefijo, como osteopatía . En la terminología anatómica , incluida la norma internacional Terminologia Anatomica , la palabra para hueso es os (por ejemplo, os breve , os longum , os sesamoideum ).
El hueso no es uniformemente sólido, sino que está formado por una matriz flexible (alrededor del 30%) y minerales unidos (alrededor del 70%), que están intrincadamente entrelazados y remodelados continuamente por un grupo de células óseas especializadas. Su composición y diseño únicos permiten que los huesos sean relativamente duros y fuertes, sin dejar de ser livianos.
La matriz ósea está compuesta en un 90 a 95% por fibras elásticas de colágeno , también conocidas como osseína, [5] y el resto es sustancia fundamental . [6] La elasticidad del colágeno mejora la resistencia a las fracturas. [7] La matriz se endurece mediante la unión de la sal mineral inorgánica, el fosfato de calcio , en una disposición química conocida como mineral óseo , una forma de apatita de calcio . [8] [9] Es la mineralización la que da rigidez a los huesos.
El hueso se construye y remodela activamente a lo largo de la vida gracias a unas células óseas especiales llamadas osteoblastos y osteoclastos. En cada hueso, el tejido se teje en dos patrones principales, conocidos como hueso cortical y hueso esponjoso, cada uno con un aspecto y unas características diferentes.
La capa exterior dura de los huesos está compuesta de hueso cortical , que también se llama hueso compacto , ya que es mucho más denso que el hueso esponjoso. Forma el exterior duro (corteza) de los huesos. El hueso cortical le da al hueso su apariencia lisa, blanca y sólida, y representa el 80% de la masa ósea total de un esqueleto humano adulto . [10] Facilita las principales funciones del hueso: sostener todo el cuerpo, proteger los órganos, proporcionar palancas para el movimiento y almacenar y liberar elementos químicos, principalmente calcio. Consiste en múltiples columnas microscópicas, cada una llamada osteona o sistema de Havers. Cada columna es múltiples capas de osteoblastos y osteocitos alrededor de un canal central llamado canal osteónico . Los canales de Volkmann en ángulos rectos conectan las osteonas entre sí. Las columnas son metabólicamente activas y, a medida que el hueso se reabsorbe y se crea, la naturaleza y la ubicación de las células dentro de la osteona cambiarán. El hueso cortical está cubierto por un periostio en su superficie externa y un endostio en su superficie interna. El endostio es el límite entre el hueso cortical y el hueso esponjoso. [11] La unidad anatómica y funcional primaria del hueso cortical es la osteona .
El hueso esponjoso o hueso esponjoso , [12] [11] también conocido como hueso trabecular , es el tejido interno del hueso esquelético y es una red porosa de células abiertas que sigue las propiedades materiales de las bioespumas . [13] [14] El hueso esponjoso tiene una mayor relación superficie-volumen que el hueso cortical y es menos denso . Esto lo hace más débil y más flexible. La mayor superficie también lo hace adecuado para actividades metabólicas como el intercambio de iones de calcio. El hueso esponjoso se encuentra típicamente en los extremos de los huesos largos, cerca de las articulaciones y en el interior de las vértebras. El hueso esponjoso es muy vascular y a menudo contiene médula ósea roja donde ocurre la hematopoyesis , la producción de células sanguíneas. La unidad anatómica y funcional primaria del hueso esponjoso son las trabéculas . Las trabéculas están alineadas hacia la distribución de carga mecánica que experimenta un hueso dentro de los huesos largos como el fémur . En lo que respecta a los huesos cortos, se ha estudiado la alineación trabecular en el pedículo vertebral . [15] Las formaciones delgadas de osteoblastos cubiertas de endostio crean una red irregular de espacios, [16] conocidos como trabéculas. Dentro de estos espacios se encuentran la médula ósea y las células madre hematopoyéticas que dan lugar a las plaquetas , los glóbulos rojos y los glóbulos blancos . [16] La médula trabecular está compuesta por una red de elementos similares a varillas y placas que hacen que el órgano en general sea más ligero y dejan espacio para los vasos sanguíneos y la médula. El hueso trabecular representa el 20% restante de la masa ósea total, pero tiene casi diez veces la superficie del hueso compacto. [17]
Las palabras trabecular y esponjoso se refieren a las diminutas unidades reticulares (trabéculas) que forman el tejido. Fue ilustrado por primera vez con precisión en los grabados de Crisóstomo Martínez . [18]
La médula ósea , también conocida como tejido mieloide en la médula ósea roja, se puede encontrar en casi cualquier hueso que contenga tejido esponjoso . En los recién nacidos , todos estos huesos están llenos exclusivamente de médula roja o médula hematopoyética , pero a medida que el niño crece, la fracción hematopoyética disminuye en cantidad y la fracción grasa/amarilla llamada tejido adiposo medular (MAT) aumenta en cantidad. En los adultos, la médula roja se encuentra principalmente en la médula ósea del fémur, las costillas, las vértebras y los huesos pélvicos . [19]
El hueso recibe aproximadamente el 10% del gasto cardíaco. [20] La sangre ingresa al endostio , fluye a través de la médula y sale a través de pequeños vasos en la corteza. [20] En los humanos, la tensión de oxígeno en la sangre en la médula ósea es de aproximadamente el 6,6%, en comparación con aproximadamente el 12% en la sangre arterial y el 5% en la sangre venosa y capilar. [20]
El hueso es un tejido metabólicamente activo compuesto por varios tipos de células. Estas células incluyen osteoblastos , que están involucrados en la creación y mineralización del tejido óseo, osteocitos y osteoclastos , que están involucrados en la reabsorción del tejido óseo. Los osteoblastos y osteocitos derivan de células osteoprogenitoras , pero los osteoclastos derivan de las mismas células que se diferencian para formar macrófagos y monocitos . [21] Dentro de la médula del hueso también hay células madre hematopoyéticas . Estas células dan lugar a otras células, incluyendo glóbulos blancos , glóbulos rojos y plaquetas . [22]
Los osteoblastos son células mononucleares formadoras de hueso. Se encuentran en la superficie de las costuras de osteona y producen una mezcla de proteínas conocida como osteoide , que se mineraliza para convertirse en hueso. [23] La costura osteoide es una región estrecha de una matriz orgánica recién formada, aún no mineralizada, ubicada en la superficie de un hueso. El osteoide está compuesto principalmente de colágeno tipo I. Los osteoblastos también fabrican hormonas , como las prostaglandinas , para actuar sobre el hueso mismo. El osteoblasto crea y repara hueso nuevo al construirlo alrededor de sí mismo. Primero, el osteoblasto coloca fibras de colágeno. Estas fibras de colágeno se utilizan como marco para el trabajo de los osteoblastos. Luego, el osteoblasto deposita fosfato de calcio que se endurece con iones de hidróxido y bicarbonato . El hueso nuevo creado por el osteoblasto se llama osteoide . [24] Una vez que el osteoblasto termina de funcionar, queda atrapado dentro del hueso una vez que se endurece. Cuando el osteoblasto queda atrapado, se lo conoce como osteocito. Otros osteoblastos permanecen en la parte superior del hueso nuevo y se utilizan para proteger el hueso subyacente; estos se conocen como células de revestimiento óseo. [25]
Los osteocitos son células de origen mesenquimal y se originan a partir de osteoblastos que han migrado y han quedado atrapados y rodeados por una matriz ósea que ellos mismos produjeron. [11] Los espacios que ocupa el cuerpo celular de los osteocitos dentro de la matriz de colágeno tipo I mineralizado se conocen como lagunas , mientras que los procesos celulares de los osteocitos ocupan canales llamados canalículos. Los numerosos procesos de los osteocitos se extienden para encontrarse con osteoblastos, osteoclastos, células de revestimiento óseo y otros osteocitos probablemente con el propósito de comunicarse. [26] Los osteocitos permanecen en contacto con otros osteocitos en el hueso a través de uniones en hendidura: procesos celulares acoplados que pasan a través de los canales canaliculares.
Los osteoclastos son células multinucleadas muy grandes que son responsables de la descomposición de los huesos mediante el proceso de resorción ósea . Luego, los osteoblastos forman hueso nuevo. El hueso se remodela constantemente por la reabsorción de los osteoclastos y es creado por los osteoblastos. [21] Los osteoclastos son células grandes con múltiples núcleos ubicados en las superficies óseas en lo que se denominan lagunas de Howship (o fosas de reabsorción ). Estas lagunas son el resultado del tejido óseo circundante que ha sido reabsorbido. [27] Debido a que los osteoclastos se derivan de un linaje de células madre monocíticas , están equipados con mecanismos similares a los fagocíticos similares a los macrófagos circulantes . [21] Los osteoclastos maduran y/o migran a superficies óseas discretas. Al llegar, se secretan enzimas activas, como la fosfatasa ácida resistente al tartrato , contra el sustrato mineral. [ cita requerida ] La reabsorción ósea por los osteoclastos también juega un papel en la homeostasis del calcio . [27]
Los huesos están formados por células vivas (osteoblastos y osteocitos) incrustadas en una matriz orgánica mineralizada. El componente inorgánico principal del hueso humano es la hidroxiapatita , el mineral óseo dominante , que tiene la composición nominal de Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 . [28] Los componentes orgánicos de esta matriz están formados principalmente por colágeno tipo I —"orgánico" en referencia a los materiales producidos como resultado del cuerpo humano— y componentes inorgánicos, que junto con la fase dominante de hidroxiapatita , incluyen otros compuestos de calcio y fosfato , incluidas las sales. Aproximadamente el 30% del componente acelular del hueso está formado por materia orgánica, mientras que aproximadamente el 70% en masa se atribuye a la fase inorgánica. [29] Las fibras de colágeno dan al hueso su resistencia a la tracción , y los cristales intercalados de hidroxiapatita dan al hueso su resistencia a la compresión . Estos efectos son sinérgicos . [29] La composición exacta de la matriz puede estar sujeta a cambios con el tiempo debido a la nutrición y la biomineralización , con una relación de calcio a fosfato que varía entre 1,3 y 2,0 (por peso), y también se pueden encontrar minerales traza como magnesio , sodio , potasio y carbonato . [29]
El colágeno tipo I compone el 90-95% de la matriz orgánica, siendo el resto de la matriz un líquido homogéneo llamado sustancia fundamental que consiste en proteoglicanos como el ácido hialurónico y el sulfato de condroitina , [29] así como proteínas no colágenas como la osteocalcina , la osteopontina o la sialoproteína ósea . El colágeno consiste en hebras de unidades repetidas, que dan resistencia a la tracción del hueso, y están dispuestas de manera superpuesta que evita el esfuerzo cortante. La función de la sustancia fundamental no se conoce por completo. [29] Se pueden identificar dos tipos de hueso microscópicamente según la disposición del colágeno: tejido y laminar.
El hueso reticular se produce cuando los osteoblastos producen osteoide rápidamente, lo que ocurre inicialmente en todos los huesos fetales , pero luego es reemplazado por hueso laminar más resistente. En los adultos, el hueso reticular se crea después de fracturas o en la enfermedad de Paget . El hueso reticular es más débil, con un número menor de fibras de colágeno orientadas aleatoriamente, pero se forma rápidamente; es por esta apariencia de la matriz fibrosa que el hueso se denomina reticulado . Pronto es reemplazado por hueso laminar, que está altamente organizado en láminas concéntricas con una proporción mucho menor de osteocitos en relación con el tejido circundante. El hueso laminar, que hace su primera aparición en humanos en el feto durante el tercer trimestre, [31] es más fuerte y está lleno de muchas fibras de colágeno paralelas a otras fibras en la misma capa (estas columnas paralelas se llaman osteonas). En la sección transversal , las fibras corren en direcciones opuestas en capas alternas, de manera muy similar a la madera contrachapada , lo que ayuda a la capacidad del hueso para resistir fuerzas de torsión . Después de una fractura, se forma inicialmente un hueso reticular que es reemplazado gradualmente por hueso laminar durante un proceso conocido como "sustitución ósea". En comparación con el hueso reticular, la formación de hueso laminar se produce más lentamente. La deposición ordenada de fibras de colágeno limita la formación de osteoide a aproximadamente 1 a 2 μm por día. El hueso laminar también requiere una superficie relativamente plana para colocar las fibras de colágeno en capas paralelas o concéntricas. [32]
La matriz extracelular del hueso está formada por osteoblastos , que secretan tanto colágeno como sustancia fundamental. Estas células sintetizan cadenas de polipéptidos alfa de colágeno y luego secretan moléculas de colágeno. Las moléculas de colágeno se asocian con sus vecinas y se reticulan a través de la lisiloxidasa para formar fibrillas de colágeno. En esta etapa, aún no están mineralizadas, y esta zona de fibrillas de colágeno no mineralizadas se llama "osteoide". Alrededor y dentro de las fibrillas de colágeno, el calcio y el fosfato finalmente precipitan en cuestión de días o semanas, convirtiéndose entonces en hueso completamente mineralizado con una fase inorgánica de hidroxiapatita sustituida con carbonato. [33] [29]
Para mineralizar el hueso, los osteoblastos secretan fosfatasa alcalina, parte de la cual es transportada por vesículas . Esto escinde el pirofosfato inhibidor y genera simultáneamente iones de fosfato libres para la mineralización, actuando como focos para la deposición de calcio y fosfato. Las vesículas pueden iniciar algunos de los eventos de mineralización temprana al romperse y actuar como un centro para el crecimiento de cristales. El mineral óseo puede formarse a partir de estructuras globulares y en placa, y a través de fases inicialmente amorfas. [34] [35]
En el cuerpo humano se encuentran cinco tipos de huesos: largos, cortos, planos, irregulares y sesamoideos. [36]
En el estudio de la anatomía , los anatomistas utilizan una serie de términos anatómicos para describir la apariencia, la forma y la función de los huesos. También se utilizan otros términos anatómicos para describir la ubicación de los huesos . Al igual que otros términos anatómicos, muchos de ellos derivan del latín y del griego . Algunos anatomistas todavía utilizan el latín para referirse a los huesos. El término "óseo" y el prefijo "osteo-", que se refieren a cosas relacionadas con los huesos, todavía se utilizan comúnmente en la actualidad.
Algunos ejemplos de términos utilizados para describir los huesos incluyen el término "foramen" para describir un orificio a través del cual pasa algo, y "canal" o "meato" para describir una estructura similar a un túnel. Una protuberancia de un hueso puede recibir varios nombres, como "cóndilo", "cresta", "columna vertebral", "eminencia", "tubérculo" o "tuberosidad", según la forma y la ubicación de la protuberancia. En general, se dice que los huesos largos tienen una "cabeza", un "cuello" y un "cuerpo".
Cuando dos huesos se unen, se dice que están "articulados". Si los dos huesos tienen una conexión fibrosa y son relativamente inmóviles, la unión se llama "sutura".
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La formación de hueso se denomina osificación . Durante la etapa fetal del desarrollo, esto ocurre mediante dos procesos: osificación intramembranosa y osificación endocondral . [42] La osificación intramembranosa implica la formación de hueso a partir de tejido conectivo , mientras que la osificación endocondral implica la formación de hueso a partir de cartílago .
La osificación intramembranosa ocurre principalmente durante la formación de los huesos planos del cráneo , pero también de la mandíbula, el maxilar y las clavículas; el hueso se forma a partir de tejido conectivo, como el tejido mesenquimal , en lugar de cartílago. El proceso incluye: el desarrollo del centro de osificación , la calcificación , la formación de trabéculas y el desarrollo del periostio. [43]
La osificación endocondral se produce en los huesos largos y en la mayoría de los demás huesos del cuerpo; implica el desarrollo del hueso a partir del cartílago. Este proceso incluye el desarrollo de un modelo de cartílago, su crecimiento y desarrollo, el desarrollo de los centros de osificación primaria y secundaria , y la formación del cartílago articular y las placas epifisarias . [44]
La osificación endocondral comienza con puntos en el cartílago llamados "centros de osificación primaria". Aparecen principalmente durante el desarrollo fetal, aunque algunos huesos cortos comienzan su osificación primaria después del nacimiento . Son responsables de la formación de las diáfisis de los huesos largos, los huesos cortos y ciertas partes de los huesos irregulares. La osificación secundaria ocurre después del nacimiento y forma las epífisis de los huesos largos y las extremidades de los huesos irregulares y planos. La diáfisis y ambas epífisis de un hueso largo están separadas por una zona de crecimiento de cartílago (la placa epifisaria ). En la madurez esquelética (18 a 25 años de edad), todo el cartílago es reemplazado por hueso, fusionando la diáfisis y ambas epífisis (cierre epifisario). [45] En las extremidades superiores, solo las diáfisis de los huesos largos y la escápula están osificadas. Las epífisis, los huesos del carpo, el proceso coracoides, el borde medial de la escápula y el acromion todavía son cartilaginosos. [46]
En la conversión de cartílago en hueso se siguen los siguientes pasos:
El desarrollo óseo en la juventud es extremadamente importante para prevenir futuras complicaciones del sistema esquelético. El ejercicio regular durante la niñez y la adolescencia puede ayudar a mejorar la arquitectura ósea, haciendo que los huesos sean más resistentes y menos propensos a fracturas en la edad adulta. La actividad física, específicamente el entrenamiento de resistencia, estimula el crecimiento de los huesos al aumentar tanto la densidad ósea como la fuerza. Los estudios han demostrado una correlación positiva entre las adaptaciones del entrenamiento de resistencia y la densidad ósea. [48] Si bien los enfoques nutricionales y farmacológicos también pueden mejorar la salud ósea, las adaptaciones de fuerza y equilibrio del entrenamiento de resistencia son un beneficio adicional sustancial. [48] El ejercicio con pesas puede ayudar a la formación de osteoblastos (células formadoras de hueso) y ayudar a aumentar el contenido mineral óseo. Los deportes de alto impacto, que implican cambios rápidos de dirección, saltos y carreras, son particularmente efectivos para estimular el crecimiento óseo en los jóvenes. [49] Deportes como el fútbol, el baloncesto y el tenis han demostrado tener efectos positivos en la densidad mineral ósea, así como en el contenido mineral óseo en adolescentes. [49] La práctica de actividad física durante la infancia, en particular deportes osteogénicos de alto impacto, puede influir positivamente en la densidad mineral ósea en la edad adulta. [50] Los niños y adolescentes que participan en actividades físicas de forma regular sentarán las bases para la salud ósea en el futuro, reduciendo el riesgo de enfermedades relacionadas con los huesos, como la osteoporosis. [50]
Los huesos tienen una variedad de funciones:
Los huesos cumplen diversas funciones mecánicas. Juntos, los huesos del cuerpo forman el esqueleto . Proporcionan un marco que mantiene el cuerpo sostenido y un punto de unión para los músculos esqueléticos , los tendones , los ligamentos y las articulaciones , que funcionan juntos para generar y transferir fuerzas de modo que las partes individuales del cuerpo o el cuerpo entero puedan manipularse en un espacio tridimensional (la interacción entre el hueso y el músculo se estudia en la biomecánica ).
Los huesos protegen los órganos internos, como el cráneo que protege el cerebro o las costillas que protegen el corazón y los pulmones . Debido a la forma en que se forma el hueso, el hueso tiene una alta resistencia a la compresión de aproximadamente 170 MPa (1700 kgf/cm 2 ), [7] una pobre resistencia a la tracción de 104-121 MPa y una muy baja resistencia al esfuerzo cortante (51,6 MPa). [51] [52] Esto significa que el hueso resiste bien el esfuerzo de empuje (compresión), resiste menos bien el esfuerzo de tracción (tensión), pero solo resiste mal el esfuerzo cortante (como el debido a las cargas de torsión). Si bien el hueso es esencialmente frágil , tiene un grado significativo de elasticidad , contribuido principalmente por el colágeno .
Desde el punto de vista mecánico, los huesos también desempeñan un papel especial en la audición . Los huesecillos son tres pequeños huesos del oído medio que participan en la transducción del sonido.
La parte esponjosa de los huesos contiene médula ósea . La médula ósea produce células sanguíneas en un proceso llamado hematopoyesis . [53] Las células sanguíneas que se crean en la médula ósea incluyen glóbulos rojos , plaquetas y glóbulos blancos . [54] Las células progenitoras, como la célula madre hematopoyética, se dividen en un proceso llamado mitosis para producir células precursoras. Estas incluyen precursores que eventualmente dan lugar a glóbulos blancos y eritroblastos que dan lugar a glóbulos rojos. [55] A diferencia de los glóbulos rojos y blancos, creados por mitosis, las plaquetas se desprenden de células muy grandes llamadas megacariocitos . [56] Este proceso de diferenciación progresiva ocurre dentro de la médula ósea. Después de que las células maduran, ingresan a la circulación . [57] Cada día, más de 2.5 mil millones de glóbulos rojos y plaquetas, y 50-100 mil millones de granulocitos se producen de esta manera. [22]
Además de crear células, la médula ósea también es uno de los principales sitios donde se destruyen los glóbulos rojos defectuosos o envejecidos. [22]
Según la especie, la edad y el tipo de hueso, las células óseas constituyen hasta el 15 por ciento del hueso. Almacenamiento de factores de crecimiento : la matriz ósea mineralizada almacena factores de crecimiento importantes, como factores de crecimiento similares a la insulina , factores de crecimiento transformantes, proteínas morfogenéticas óseas y otros. [61]
Tener huesos fuertes durante la juventud es esencial para prevenir la osteoporosis y la fragilidad ósea a medida que envejecemos. La importancia de asegurar los factores que podrían influir en el aumento de la DMO y reducir los riesgos de una mayor degradación ósea es necesaria durante la infancia, ya que estos factores conducen a un estilo de vida y una salud ósea saludables y de apoyo. Hasta los 30 años, las reservas óseas que tenemos comenzarán a disminuir a medida que superamos esta edad. Los factores influyentes que pueden ayudarnos a tener reservas más grandes y mayores cantidades de DMO nos permitirán ver resultados menos dañinos a medida que alcancemos la edad adulta. [67]
El problema de tener huesos frágiles durante nuestra infancia conduce a un aumento de ciertos trastornos y condiciones como la osteoporosis juvenil , aunque es menos común de ver, la necesidad de una rutina saludable, especialmente cuando se trata del desarrollo óseo, es esencial en nuestra juventud. [68] Los niños que naturalmente tienen una densidad mineral ósea más baja tienen una calidad de vida más baja y, por lo tanto, llevan una vida menos satisfactoria e incómoda. Se ha demostrado que factores como el aumento de la ingesta de calcio aumentan las reservas de DMO. Los estudios han demostrado que el aumento de las reservas de calcio, ya sea a través de suplementos o la ingesta a través de alimentos y bebidas como verduras de hoja verde y leche, ha impulsado la noción de que los niños prepuberales o incluso los de pubertad temprana verán aumentos en la DMO con la adición de un aumento de la ingesta de calcio. [68]
Otro estudio de investigación continúa demostrando que se ha demostrado que la ingesta de calcio a largo plazo contribuye significativamente a la DMO general en niños sin ciertas afecciones o trastornos. [69] Estos datos muestran que garantizar una ingesta adecuada de calcio en los niños refuerza la estructura y la velocidad a la que los huesos comenzarán a densificarse. Se detalla más cómo la estructuración de un plan nutricional sólido con cantidades adecuadas de fuentes de calcio puede conducir a huesos fuertes, pero también puede ser una estrategia valiosa para prevenir un mayor daño o degradación de las reservas óseas a medida que envejecemos.
La relación entre la ingesta de calcio y la DMO y sus efectos sobre los jóvenes en general es un problema mundial y se ha demostrado que afecta a diferentes etnias de diversas maneras. En un estudio reciente [68] , se observó una fuerte correlación entre la ingesta de calcio y la DMO en una variedad de poblaciones diversas de niños y adolescentes, llegando finalmente a la conclusión de que, fundamentalmente, lograr una salud ósea óptima es necesario para proporcionar a nuestros jóvenes la capacidad de experimentar también cambios hormonales. En un estudio de más de 10.000 niños de entre 8 y 19 años, descubrieron que en las mujeres, los afroamericanos y los grupos de adolescentes de 12 a 15 años, con 2,6-2,8 g/kg de peso corporal, comenzaron a ver una disminución de la DMO. Desarrollaron este aspecto determinando que esto está fuertemente influenciado por una menor ingesta inicial de calcio durante la pubertad. También se ha demostrado que los factores genéticos influyen en una menor aceptación de las reservas de calcio [68] .
En definitiva, la ventana de oportunidad que tienen los jóvenes para acumular y desarrollar huesos resistentes es muy limitada. Ser capaz de satisfacer de forma constante las necesidades de calcio y, al mismo tiempo, realizar ejercicios con pesas es esencial para desarrollar una base ósea inicial sólida sobre la que construir. Ser capaz de alcanzar nuestro valor diario de 1300 mg para las edades de 9 a 18 años [67] es cada vez más necesario y, a medida que progresamos en la salud, la posibilidad de osteoporosis y otros factores como la fragilidad ósea o el potencial de retraso en el crecimiento se puede reducir en gran medida a través de estos recursos, lo que en última instancia conduce a un estilo de vida más satisfactorio y saludable.
El hueso se crea y reemplaza constantemente en un proceso conocido como remodelación . Este recambio óseo continuo es un proceso de reabsorción seguido de reemplazo de hueso con pocos cambios en la forma. Esto se logra a través de osteoblastos y osteoclastos. Las células son estimuladas por una variedad de señales y, en conjunto, se las denomina unidad de remodelación. Aproximadamente el 10% de la masa esquelética de un adulto se remodela cada año. [70] El propósito de la remodelación es regular la homeostasis del calcio , reparar los huesos microdañados por el estrés diario y dar forma al esqueleto durante el crecimiento. [71] El estrés repetido, como el ejercicio con pesas o la curación ósea, da como resultado el engrosamiento del hueso en los puntos de máximo estrés ( ley de Wolff ). Se ha planteado la hipótesis de que esto es el resultado de las propiedades piezoeléctricas del hueso , que hacen que el hueso genere pequeños potenciales eléctricos bajo estrés. [72]
La acción de los osteoblastos y osteoclastos está controlada por una serie de enzimas químicas que promueven o inhiben la actividad de las células de remodelación ósea, controlando la velocidad a la que se crea, destruye o cambia de forma el hueso. Las células también utilizan la señalización paracrina para controlar la actividad de cada una. [73] [74] Por ejemplo, la velocidad a la que los osteoclastos resorben el hueso es inhibida por la calcitonina y la osteoprotegerina . La calcitonina es producida por células parafoliculares en la glándula tiroides y puede unirse a receptores en los osteoclastos para inhibir directamente la actividad de los osteoclastos. La osteoprotegerina es secretada por los osteoblastos y es capaz de unirse a RANK-L, inhibiendo la estimulación de los osteoclastos. [75]
Los osteoblastos también pueden ser estimulados para aumentar la masa ósea a través del aumento de la secreción de osteoide y mediante la inhibición de la capacidad de los osteoclastos para descomponer el tejido óseo . [ cita requerida ] El aumento de la secreción de osteoide es estimulado por la secreción de la hormona del crecimiento por la pituitaria , la hormona tiroidea y las hormonas sexuales ( estrógenos y andrógenos ). Estas hormonas también promueven el aumento de la secreción de osteoprotegerina. [75] Los osteoblastos también pueden ser inducidos a secretar una serie de citocinas que promueven la reabsorción de hueso estimulando la actividad de los osteoclastos y la diferenciación de las células progenitoras. La vitamina D , la hormona paratiroidea y la estimulación de los osteocitos inducen a los osteoblastos a aumentar la secreción del ligando RANK y la interleucina 6 , citocinas que luego estimulan el aumento de la reabsorción de hueso por los osteoclastos. Estos mismos compuestos también aumentan la secreción del factor estimulante de colonias de macrófagos por los osteoblastos, lo que promueve la diferenciación de las células progenitoras en osteoclastos, y disminuye la secreción de osteoprotegerina. [ cita requerida ]
El volumen óseo está determinado por las tasas de formación y resorción ósea. Ciertos factores de crecimiento pueden alterar localmente la formación ósea al aumentar la actividad de los osteoblastos. Se han aislado y clasificado numerosos factores de crecimiento derivados del hueso mediante cultivos óseos. Estos factores incluyen los factores de crecimiento similares a la insulina I y II, el factor de crecimiento transformante beta, el factor de crecimiento de fibroblastos, el factor de crecimiento derivado de plaquetas y las proteínas morfogenéticas óseas. [76] La evidencia sugiere que las células óseas producen factores de crecimiento para el almacenamiento extracelular en la matriz ósea. La liberación de estos factores de crecimiento de la matriz ósea podría causar la proliferación de precursores de osteoblastos. Esencialmente, los factores de crecimiento óseo pueden actuar como determinantes potenciales de la formación ósea local. [76] El volumen del hueso esponjoso en la osteoporosis posmenopáusica puede estar determinado por la relación entre la superficie total de formación ósea y el porcentaje de resorción de la superficie. [77]
Existen diversas enfermedades que pueden afectar a los huesos, entre ellas la artritis, las fracturas, las infecciones, la osteoporosis y los tumores. Las afecciones relacionadas con los huesos pueden ser tratadas por una variedad de médicos, incluidos los reumatólogos especializados en articulaciones y los cirujanos ortopédicos , que pueden realizar cirugías para reparar huesos rotos. Otros médicos, como los especialistas en rehabilitación , pueden participar en la recuperación, los radiólogos en la interpretación de los hallazgos en las imágenes y los patólogos en la investigación de la causa de la enfermedad, y los médicos de familia pueden desempeñar un papel en la prevención de complicaciones de enfermedades óseas como la osteoporosis.
Cuando un médico ve a un paciente, se le toma la historia clínica y se le realiza un examen. Luego, a menudo se toman imágenes de los huesos, lo que se denomina radiografía . Esto puede incluir ecografía , radiografía , tomografía computarizada , resonancia magnética y otras imágenes como una gammagrafía ósea , que se puede utilizar para investigar el cáncer. [78] Se pueden realizar otras pruebas, como un análisis de sangre para marcadores autoinmunes, o un aspirado de líquido sinovial . [78]
En el hueso normal, las fracturas ocurren cuando se aplica una fuerza significativa o un traumatismo repetitivo durante un tiempo prolongado. Las fracturas también pueden ocurrir cuando un hueso se debilita, como ocurre con la osteoporosis, o cuando hay un problema estructural, como cuando el hueso se remodela excesivamente (como la enfermedad de Paget ) o es el sitio de crecimiento del cáncer. [79] Las fracturas comunes incluyen fracturas de muñeca y fracturas de cadera , asociadas con osteoporosis , fracturas vertebrales asociadas con traumatismos de alta energía y cáncer, y fracturas de huesos largos. No todas las fracturas son dolorosas. [79] Cuando son graves, dependiendo del tipo de fractura y la ubicación, las complicaciones pueden incluir tórax inestable , síndromes compartimentales o embolia grasa . Las fracturas compuestas implican la penetración del hueso a través de la piel. Algunas fracturas complejas se pueden tratar mediante el uso de procedimientos de injerto óseo que reemplazan las porciones óseas faltantes.
Las fracturas y sus causas subyacentes se pueden investigar mediante radiografías , tomografías computarizadas y resonancias magnéticas . [79] Las fracturas se describen por su ubicación y forma, y existen varios sistemas de clasificación, dependiendo de la ubicación de la fractura. Una fractura de hueso largo común en niños es una fractura de Salter-Harris . [80] Cuando se tratan las fracturas, a menudo se administra alivio del dolor y el área fracturada a menudo se inmoviliza. Esto es para promover la curación ósea . Además, se pueden utilizar medidas quirúrgicas como la fijación interna . Debido a la inmovilización, a las personas con fracturas a menudo se les recomienda someterse a rehabilitación . [79]
Tumor que puede afectar al hueso de varias maneras. Entre los tumores óseos benignos se incluyen el osteoma , el osteoma osteoide , el osteocondroma , el osteoblastoma , el encondroma , el tumor de células gigantes del hueso y el quiste óseo aneurismático . [81]
El cáncer puede surgir en el tejido óseo, y los huesos también son un sitio común para que otros cánceres se propaguen ( metástasis ). [82] Los cánceres que surgen en el hueso se denominan cánceres "primarios", aunque estos cánceres son raros. [82] Las metástasis dentro del hueso son cánceres "secundarios", siendo los más comunes el cáncer de mama , el cáncer de pulmón , el cáncer de próstata , el cáncer de tiroides y el cáncer de riñón . [82] Los cánceres secundarios que afectan al hueso pueden destruir el hueso (llamado cáncer " lítico ") o crear hueso (un cáncer " esclerótico "). Los cánceres de la médula ósea dentro del hueso también pueden afectar el tejido óseo, ejemplos que incluyen leucemia y mieloma múltiple . El hueso también puede verse afectado por cánceres en otras partes del cuerpo. Los cánceres en otras partes del cuerpo pueden liberar hormona paratiroidea o péptido relacionado con la hormona paratiroidea . Esto aumenta la reabsorción ósea y puede provocar fracturas óseas.
El tejido óseo que se destruye o altera como resultado de los cánceres se distorsiona, se debilita y es más propenso a fracturarse. Esto puede provocar la compresión de la médula espinal , la destrucción de la médula, lo que produce hematomas , sangrado e inmunosupresión , y es una de las causas del dolor óseo. Si el cáncer es metastásico, puede haber otros síntomas según el sitio del cáncer original. Algunos cánceres óseos también se pueden palpar.
Los cánceres de hueso se tratan según su tipo, su estadio , pronóstico y los síntomas que causan. Muchos cánceres primarios de hueso se tratan con radioterapia . Los cánceres de médula ósea pueden tratarse con quimioterapia y pueden usarse otras formas de terapia dirigida, como la inmunoterapia . [83] Los cuidados paliativos , que se centran en maximizar la calidad de vida de una persona , pueden desempeñar un papel en el tratamiento, en particular si la probabilidad de supervivencia dentro de los cinco años es baja.
La diabetes tipo 1 es una enfermedad autoinmune en la que el cuerpo ataca a las células pancreáticas productoras de insulina, lo que hace que el cuerpo no produzca suficiente insulina. [84] En contraste, la diabetes tipo 2 es una enfermedad en la que el cuerpo crea suficiente insulina, pero se vuelve resistente a ella con el tiempo. [84]
Los niños representan aproximadamente el 85% de los casos de diabetes tipo 1 y en Estados Unidos hubo un aumento promedio del 22% en los casos [85] durante los primeros 24 meses de la pandemia de Covid-19. Con el aumento del desarrollo de alguna forma de diabetes en todos los rangos en continuo crecimiento, los impactos en la salud del desarrollo óseo y la salud ósea en estas poblaciones aún se están investigando. La mayoría de la evidencia sugiere que la diabetes, ya sea tipo 1 o tipo 2, inhibe la actividad osteoblástica [86] y causa una menor DMO y BMC tanto en adultos como en niños. Se cree que el debilitamiento de estos aspectos del desarrollo conduce a un mayor riesgo de desarrollar muchas enfermedades como osteoartritis, osteoporosis, osteopenia y fracturas. [87] Se cree que el desarrollo de cualquiera de estas enfermedades está correlacionado con una disminución de la capacidad para desempeñarse en entornos deportivos y actividades de la vida diaria.
Centrarse en terapias dirigidas a moléculas como la osteocalcina o las AGE podría proporcionar nuevas formas de mejorar la salud ósea y ayudar a controlar las complicaciones de la diabetes de forma más eficaz. [88]
La osteoporosis es una enfermedad de los huesos en la que hay una densidad mineral ósea reducida , lo que aumenta la probabilidad de fracturas . [95] La Organización Mundial de la Salud define la osteoporosis en las mujeres como una densidad mineral ósea de 2,5 desviaciones estándar por debajo de la masa ósea máxima, en relación con la media de la edad y el sexo. Esta densidad se mide mediante absorciometría de rayos X de energía dual (DEXA), y el término "osteoporosis establecida" incluye la presencia de una fractura por fragilidad . [96] La osteoporosis es más común en mujeres después de la menopausia , cuando se denomina "osteoporosis posmenopáusica", pero puede desarrollarse en hombres y mujeres premenopáusicas en presencia de trastornos hormonales particulares y otras enfermedades crónicas o como resultado del tabaquismo y los medicamentos , específicamente los glucocorticoides . [95] La osteoporosis generalmente no presenta síntomas hasta que ocurre una fractura. [95] Por esta razón, las exploraciones DEXA a menudo se realizan en personas con uno o más factores de riesgo, que han desarrollado osteoporosis y corren el riesgo de fractura. [95]
Uno de los factores de riesgo más importantes para la osteoporosis es la edad avanzada . La acumulación de daño oxidativo del ADN en las células osteoblásticas y osteoclásticas parece ser un factor clave en la osteoporosis relacionada con la edad. [97]
El tratamiento de la osteoporosis incluye consejos para dejar de fumar, disminuir el consumo de alcohol, hacer ejercicio regularmente y tener una dieta saludable. También se pueden recomendar suplementos de calcio y minerales traza , así como vitamina D. Cuando se utilizan medicamentos, pueden incluir bifosfonatos , ranelato de estroncio y terapia de reemplazo hormonal . [98]
La medicina osteopática es una escuela de pensamiento médico que vincula el sistema musculoesquelético con la salud general. En 2012 [actualizar], más de 77.000 médicos en los Estados Unidos se formaban en escuelas de medicina osteopática. [99]
La salud de los huesos es muy importante a lo largo de la vida por diversas razones, entre ellas, que sin huesos fuertes y sanos corremos un mayor riesgo de sufrir diferentes enfermedades crónicas y fracturas, y que el funcionamiento diario se ve dificultado por una mala salud ósea. Desarrollar huesos fuertes durante la infancia es uno de los pasos más importantes para tener huesos sanos durante toda la vida, ya que es cuando se construye una base sólida que facilitará mucho el mantenimiento de la salud musculoesquelética en años posteriores. La adolescencia ofrece una ventana para desarrollar realmente los huesos, ya sea de forma positiva o negativa. Se estima que la dieta y el ejercicio durante estos años pueden afectar a la masa ósea máxima en la edad adulta en casi un 20-40%, lo que es realmente sorprendente. [100] Un estudio realizado en niños con trastorno del desarrollo de la coordinación encontró un aumento de la masa ósea de hasta un 4% y un 5% en las áreas corticales de la tibia solamente a partir de un período de entrenamiento de 13 semanas, [101] lo cual es verdaderamente significativo si se considera que los participantes solo participaron en los entrenamientos multimodales dos veces por semana, y sería razonable esperar que estos aumentos fueran mayores si los entrenamientos fueran más frecuentes, especialmente en jóvenes sin trastorno del desarrollo de la coordinación. La masa ósea máxima se produce entre la segunda y la tercera década de la vida de la mayoría de las personas, [102] y siendo este el caso, si realmente podemos almacenar tanta masa ósea como sea posible y aumentar nuestra DMO y BMC viviendo vidas activas y saludables, y teniendo buenas dietas que consuman calcio y vitamina D adecuados, entonces realmente tendremos una ventaja en nuestras vidas posteriores, así como también disminuiremos activamente los riesgos de ciertas enfermedades crónicas como la osteoporosis.
El estudio de los huesos y los dientes se denomina osteología . Se utiliza con frecuencia en antropología , arqueología y ciencia forense para diversas tareas. Esto puede incluir la determinación del estado nutricional, de salud, de edad o de lesiones del individuo del que se extrajeron los huesos. La preparación de huesos carnosos para este tipo de estudios puede implicar el proceso de maceración .
Los antropólogos y arqueólogos suelen estudiar las herramientas de hueso fabricadas por el Homo sapiens y el Homo neanderthalensis . Los huesos pueden tener diversos usos, como puntas de proyectil o pigmentos artísticos, y también pueden fabricarse a partir de huesos externos, como astas .
Los esqueletos de las aves son muy ligeros. Sus huesos son más pequeños y delgados para facilitar el vuelo. Entre los mamíferos, los murciélagos son los que más se acercan a las aves en términos de densidad ósea, lo que sugiere que los huesos pequeños y densos son una adaptación para el vuelo. Muchos huesos de aves tienen poca médula debido a que son huecos. [103]
El pico de un pájaro está hecho principalmente de hueso como proyecciones de las mandíbulas que están cubiertas de queratina .
Algunos huesos, formados principalmente por separado en los tejidos subcutáneos, incluyen los cascos (como el núcleo óseo de los cuernos, astas, osiconos), el osteodermo y el orificio del pene / orificio del clítoris . [104] Las astas de un ciervo están compuestas de hueso, lo que constituye un ejemplo inusual de hueso que se encuentra fuera de la piel del animal una vez que se desprende el terciopelo. [105]
El pez depredador extinto Dunkleosteus tenía bordes afilados de hueso duro expuesto a lo largo de sus mandíbulas. [106] [107]
La proporción de hueso cortical que es del 80% en el esqueleto humano puede ser mucho menor en otros animales, especialmente en mamíferos marinos y tortugas marinas , o en varios reptiles marinos mesozoicos , como los ictiosaurios , [108] entre otros. [109] Esta proporción puede variar rápidamente en la evolución; a menudo aumenta en las primeras etapas de los retornos a un estilo de vida acuático, como se ve en las primeras ballenas y pinnípedos , entre otros. Posteriormente disminuye en los taxones pelágicos, que típicamente adquieren hueso esponjoso, pero los taxones acuáticos que viven en aguas poco profundas pueden retener huesos muy gruesos, paquiostóticos , [110] osteoscleróticos o paquiosteoscleróticos [111] , especialmente si se mueven lentamente, como las vacas marinas . En algunos casos, incluso los taxones marinos que habían adquirido hueso esponjoso pueden volver a tener huesos más gruesos y compactos si se adaptan a vivir en aguas poco profundas o en aguas hipersalinas (más densas). [112] [113] [114]
Muchos animales, en particular los herbívoros , practican la osteofagia (comer huesos), probablemente para reponer la falta de fosfato .
Muchas enfermedades óseas que afectan a los humanos también afectan a otros vertebrados; un ejemplo de un trastorno es la fluorosis esquelética.
Los huesos de animales sacrificados tienen varios usos. En tiempos prehistóricos , se han utilizado para hacer herramientas de hueso . [115] También se han utilizado en el tallado de huesos , que ya era importante en el arte prehistórico , y también en la época moderna como materiales de artesanía para botones , cuentas , mangos , bobinas , ayudas para el cálculo , tuercas para cabezas , dados , fichas de póquer , palitos para recoger objetos , flechas , marquetería , adornos, etc.
El pegamento para huesos se puede fabricar hirviendo durante un tiempo prolongado huesos molidos o partidos, seguido de filtrado y evaporación para espesar el líquido resultante. El pegamento para huesos y otros pegamentos animales, que en el pasado fueron importantes, hoy en día solo tienen unos pocos usos especializados, como la restauración de antigüedades . Básicamente, se utiliza el mismo proceso, con un mayor refinamiento, espesamiento y secado, para fabricar gelatina .
El caldo se elabora cocinando a fuego lento varios ingredientes durante mucho tiempo, entre los que tradicionalmente se incluyen los huesos.
El carbón óseo , un material poroso, negro y granular utilizado principalmente para filtración y también como pigmento negro , se produce carbonizando huesos de mamíferos.
La escritura en hueso oracular era un sistema de escritura utilizado en la antigua China basado en inscripciones en huesos. Su nombre se origina de los huesos oraculares, que eran principalmente clavículas de buey. Los antiguos chinos (principalmente en la dinastía Shang ) escribían sus preguntas en el hueso oracular y quemaban el hueso; donde el hueso se rompía aparecía la respuesta a las preguntas.
Señalar con el hueso a alguien se considera de mala suerte en algunas culturas, como entre los aborígenes australianos , como los kurdaitcha .
Los huesos de las aves se han utilizado para la adivinación y todavía se utilizan habitualmente en una tradición para determinar cuál de las dos personas que tiran de cualquiera de las puntas del hueso puede pedir un deseo.
A lo largo de la historia, varias culturas han adoptado la costumbre de moldear la cabeza de los bebés mediante la práctica de la deformación craneal artificial . Una costumbre muy extendida en China era la de vendar los pies para limitar su crecimiento normal.
