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Remodelación ósea

Puede parecer a primera vista que los huesos son los órganos del cuerpo menos "vivientes", imagen que resulta de las clásicas osamentas casi imperturbadas que aparecen en las tumbas largo tiempo después de la muerte. Sin embargo, los huesos tienen tejidos dinámicos y activos que producen cambios en su arquitectura de forma continua. Tan activo es el proceso, que cada semana reciclamos entre el 5 y el 7% de nuestra masa ósea, y tanto como medio gramo de calcio puede entrar y salir del esqueleto del adulto cada día, además durante sus fracturas desarrollan un notable proceso de auto-reparación.

En el esqueleto adulto, la deposición y reabsorción ósea ocurre en las superficies perióstica? y endóstica? del hueso y el equilibrio entre ambos procesos, deposición y reabsorción, se le conoce como remodelación ósea. La remodelación la llevan a cabo grupos de osteoclastos? y osteoblastos?; y a estos "paquetes" se les llama unidades de remodelación. El hecho de que la masa ósea del adulto normal se mantenga constante es un indicador de que las tasas de deposición y de reabsorción sean iguales en esencia. No obstante, el ritmo de sustitución ósea no es uniforme en todas las áreas de los huesos, así tenemos que la parte distal del fémur (el hueso del muslo) se sustituye cada cinco o seis meses mientras que su vástago mantiene una sustitución mucho menos activa.

Veamos cada uno de los procesos involucrados en la remodelación ósea por separado.

Depósito óseo

Se produce en aquellos lugares donde resulte necesario hacer una reparación o cuando se necesita aumentar la resistencia mecánica del hueso, y para llevarse a cabo de forma óptima es muy importante consumir una dieta saludable rica en proteínas, vitamina C, vitamina D, vitamina A, así como varios minerales entre los que están calcio, fósforo, magnesio y manganeso por nombrar algunos.

Los lugares donde se puede apreciar una nueva matriz ósea depositada por los osteocitos se conoce como costura osteoide, la que luce como una banda de gasa de matriz ósea sin mineralizar de unos 10-12 µm de grueso. La transición entre la costura osteoide y el hueso viejo mineralizado es abrupta y esta frontera se conoce como frente de calcificación. La característica de que la costura osteoide es siempre del mismo grueso y que además se mantiene el cambio repentino de la matriz sin mineralizar a la mineralizada sugiere que los osteoides deben madurar (alrededor de una semana) antes de ser calcificados, y que esta calcificación se produce toda de una sola vez y con gran precisión en toda la matriz madura.

No todos están de acuerdo en cual es la situación precisa que dispara la mineralización, sin embargo, el factor crítico es el producto de las concentraciones locales de iones calcio y fosfato, cuando este producto alcanza cierto límite se producen espontáneamente diminutos cristales de hidroxiapatita? los que luego catalizan la posterior cristalización de sales cálcicas en el área. Otros factores involucrados son las proteínas de la matriz que se unen y concentran el calcio, así como un elevado suministro de la enzima fosfatasa alcalina, vertida por los osteoblastos, que es esencial para la mineralización.

Reabsorción ósea

Se lleva a cabo por los osteoclastos que son células gigantes y polinucleadas que surgen de las mismas células madres hematopoiéticas? diferenciadas como macrófagos? y estas células se mueven a lo largo de la superficie del hueso cavando poros o surcos llamados bahías de reabsorción a medida que destruyen la matriz ósea. La zona de los osteoclastos que está en contacto con la matriz del hueso se pliega para formar una membrana rizada que sella toda el área de destrucción del hueso. Los bordes del rizado segregan dos tipos de sustancias (1) enzimas lisosómicas que digieren la matriz orgánica y (2) ácidos que modifican las sales cálcicas a formas solubles para entran en disolución. Los productos finales de la digestión de la matriz y las sales disueltas se "devoran" por fagocitocis, se transportan a través del osteoclasto y se liberan en el lado opuesto de este para entrar al fluido intersticial? y luego a la sangre.

Factores que controlan la remodelación

La constante remodelación que se lleva a cabo en el esqueleto está regulada por dos tipos de controles, uno hormonal y otro que  responde a las fuerzas mecánicas y gravitacionales que actúan sobre él.

Mecanismo hormonal

Para comprender la razón de este mecanismo es necesario saber la importancia del calcio en el organismo. El calcio iónico Ca2+ es esencial para un gran número de procesos fisiológicos, incluyendo la transmisión de los impulsos nerviosos; la contracción muscular; la coagulación de la sangre; las secreciones de glándulas y células nerviosas; y la división celular, por este motivo existe el mecanismo hormonal que mantiene estables las cantidades de iones calcio en la sangre aun en detrimento de la resistencia
ósea si fuere necesario, ya que el 99% del calcio del cuerpo está almacenado en los huesos.

El mecanismo hormonal resulta de la interacción de la hormona paratiroides producida por las glándulas paratiroides y la calcitonina producida en la glándula tiroides. La hormona paratiroides se libera cuando los niveles de calcio en sangre bajan y esto estimula a los osteclastos a reabsorber hueso y liberar el calcio a la sangre. La destrucción ósea llevada a cabo por los osteoclastos no tiene en cuenta la edad de la matriz ósea, y cuando se activa, lo mismo destruye la matriz vieja como la que se ha acabado de calcificar, y solo escapan los osteoides que no han sido calcificados. A medida que el nivel de calcio en sangre sube, el estímulo que produce la liberación de la hormona paratiroides cesa.

Por su parte el incremento del nivel de calcio en sangre activa la liberación de calcitonina y esta inhibe la reabsorción ósea y fomenta el depósito de sales en la matriz para reducir de forma efectiva el nivel de calcio en sangre. Cuando cae el nivel de calcio la liberación de calcitonia cae también.

Esta interacción hormonal actúa para mantener el nivel de calcio en sangre en lugar de intentar mantener la resistencia del esqueleto o su bienestar, de hecho, si el nivel de calcio en sangre se mantiene bajo por largo tiempo, por ejemplo, por una mala alimentación, los huesos se van desmineralizando y desarrollan grandes perforaciones.

Carga en el fémur
Figura 1. Esquema de la distribución de la tensión  mecánica en el fémur.

Respuesta a las cargas mecánicas.

Las cargas mecánicas debido a la tirantez muscular y la gravedad también promueven la remodelación ósea. A diferencia con el anterior, este mecanismo sirve a las necesidades propias del esqueleto manteniendo los huesos fuertes cuando sobre ellos actúan cargas.

Ya para el siglo XIX el cirujano alemán Julius Wolff enunció la teoría de que los huesos de un animal o persona sana se adaptan a las cargas aplicadas sobre ellos. Este principio, conocido como Ley de Wolff, que en esencia dicta que los huesos crecen o se remodelan en respuesta a las tensiones a que están sometidos, parece explicar muchas de las características y peculiaridades de la forma y el comportamiento de los huesos. Veamos.

Lo primero que hay que saber es que en la práctica la anatomía de los huesos refleja las tensiones comunes a que están sometidos, así por ejemplo, los huesos están sometidos a tensión mecánica cuando soportan peso o cuando algún músculo tira de ellos. Estas cargas usualmente se aplican fuera del centro del hueso (figura 1) y por tanto tienden a doblarlo (flexión). La flexión comprime el material del hueso por uno de sus lados y lo estira en el otro lado, pero la magnitud de la tensión cerca del centro del hueso es prácticamente nula, de modo que el hueso puede ser hueco (con hueso esponjoso en el interior en lugar de hueso compacto) sin comprometer apreciablemente su resistencia, y esto es precisamente lo que sucede, aligerando notablemente el esqueleto.

Otras cuestiones que pueden explicarse con la Ley de Wolff son:

1.- Los huesos largos son más gruesos cerca de la mitad de su longitud, lo que coincide con la zona de máxima tensión mecánica.

2.- Los huesos curvos son más gruesos allí donde es más probable que se pandeen (note el gran grosor del fémur de la figura 1 en la zona donde se inserta el cuello al vástago del hueso).

3.- Las trabéculas? del hueso esponjoso forman puntales a lo largo de las lineas de compresión.

4.- Se forman grandes protuberancias donde se anclan los músculos activos más poderosos.

La Ley de Wolff también explica la característica uniforme de los huesos de los fetos, y el hecho de que los huesos se atrofian en las personas postradas en cama.

El modo en que las cargas se "comunican" con las células responsables de la remodelación no está aun aclarado, pero se sabe que la deformación de un hueso produce corriente eléctrica, una suerte de piezo electricidad. Debido a que las zonas comprimidas y estiradas producen electricidad de signo contrario se ha sugerido que estas señales eléctricas son las que dirigen el proceso de remodelación. El hecho de que el uso de electricidad acelera la reparación de las fracturas parece soportar esa suposición.

Tanto la remodelación hormonal como la vinculada a las tensiones están sucediendo en el cuerpo vivo todo el tiempo, por lo que podemos especular que cuando falta o sobra calcio en la sangre, las cargas mecánicas son las que indican a osteblastos y osteoclastos de donde pueden sacar o depositar calcio sin comprometer la resistencia del esqueleto, ni tampoco construir un esqueleto deforme con huesos excesivos donde no hacen falta.



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