TRABAJO PRACTICO N°7: Tejido óseo y osteogenesis

 TRABAJO  LABORATORIO

Tejido óseo y osteogenesis

Es un tejido conjuntivo vascularizado que se caracteriza por una matriz extracelular mineralizada, esta  produce un tejido duro proveedor de sostén y protección. A su vez, sirve como deposito de calcio y fosfato, regulando su homeostasis. Su sustancia fundamental se compone de: macromoleculas de proteoglucanos (como son sulfatados pueden presentar metacromasia), glucoproteinas multiadhesivas, factores de crecimiento y citoquinas. Y la caracteristica principal de sus fibras es el colageno tipo I.

A- ESTRUCTURA DEL HUESO

Los huesos están revestidos de periostio (excepto en las regiones donde se articulan con otro hueso, donde la superfi­cie articular está cubierta de cartílago). El periostio se compone de una capa fibrosa exter­na (superficial) similar a otros tejidos conjuntivos densos y una capa más celular interna (profunda) que contiene las células osteoproge­nitoras. Las celulas periosticas pueden convertirse en osteoblastos. 

En tanto las cavidades internas del hueso se revisten de endostio, que consiste en células osteoprogenitoras que pueden diferenciarse en osteoblastos y células de revestimiento óseo. Las celulas endosticas pueden convertirse en osteoblastos.

La cavidad medular y hueso esponjoso contiene la medula ósea, que se compone de células hematopoyéticas en diferentes etapas evolutivas y una red de fibras y células reticulares que funcionan como una armazón de sostén para los vasos y las células en desarrollo. La cavidad medular está ocupada en su mayor parte por tejido adipo­so, o sea, la médula ósea amarilla, esta puede diferenciarse en casos especificos en medula roja. 

El hueso maduro está compuesto por unidades cilindricas llamadas osteonas, que consisten en laminillas concéntricas de matriz ósea alre­dedor de un conducto central, el conducto de Havers, que contiene vasos y nervios. Los canalículos (prolongaciones de los osteocitos) se disponen siguiendo un patrón radial con respecto al conducto, cuya función es el intercambio de sustancias entre los osteocitos y los vasos sanguíneos. A su vez, entre osteonas se ubican las laminillas intersticiales (restos de laminillas concentricas), pero las laminillas circunferenciales siguen la totalidad de las circunferencias interna y externa de la diáfisis. 

Los conductos de Volkmann son túneles a través de los cuales pasan vasos sanguíneos y nervios desde las superficies perióstica y endóstica para alcanzar el conducto de Havers; también conectan los conductos de Havers entre sí. Suelen discurrir perpendiculares al eje longitudinal de las osteonas y del hueso, y no están rodeados por laminillas concéntricas.

Los agujeros nutricios son orificios a través de los cuales pasan vasos sanguíneos en su camino hacia la médula ósea. La mayor cantidad de agujeros nutricios está en la diáfisis y las epí­fisis.

Una caracteristica diferencial del hueso esponjoso maduro es la presencia de espiculas, lugar donde abundan espacios medulares intercomunicados.

En las  siguientes imagenes, se observa las distintas estructuras de un hueso desgastado al 100x

B- CELULAS DEL HUESO

• Celulas osteoprogenitoras:

Deriva de células madre mesenquimáticas, y comprenden las celulas periosticas y endosticas. Son aplanadas, de nucleo alargado y citoplasma acidofilo.


• Osteoblastos:

Célula osteoformadora diferenciada que secreta matriz ósea (secreta colageno I y proteinas de matriz) y la calcifica mediante vesiculas matriciales. Son cuboides, de distribucion monoestratificada y de citoplasma basofilo. 

Las prolongaciones de los osteoblastos están comunicadas entre si y con osteocitos por medio de unio­nes nexus.

• Osteocitos:

Es la célula ósea madura y está encerrado en la matriz ósea que secretó antes como osteoblasto, llamado osteoplasto. Los osteocitos pue­den sintetizar matriz nueva y también participan en su degradación, contribuyendo de manera importante a la homeostasis del calcio.

Lo unico identificable suele ser el nucleo, y son menos basofilos que los osteoblastos.

• Osteoclastos:

Son celulas multinucleadas del revestimiento óseo (derivan de osteoblastos y tapizan tejido óseo que no se esta remodelando) junto con las celulas endosticas y periosticas. Y su funcion es la resorcion osea, llevada a cabo en la laguna de resorcion. 

Son de gran tamaño y muy eosinofilas. Estan regulados por hormonas: PTH los activa, calcitonina  los desactiva.

 C- OSTEOGENESIS

Hay dos tipos, sin embargo solo hacen alusión al mecanismo inicial de formación del hueso.

    1) Osificación membranosa

El hueso se forma por la diferenciación de células mesenquimáticas a celulas osteoprogenitoras y de ahí a osteoblastos. La matriz ósea neoformada se pre­senta como espículas y trabéculas de aspecto irre­gular. Luego por crecimiento por aposicion, donde las espículas aumentan de tamaño y se unen en una red trabecular que adquiere la configuración general del hueso en desarrollo; se formaria el hueso inmaduro que comenzaria a vascularizarse.

     2) Osificacion endocondral  

Comienza con la prolifera­ción y la acumulación de células mesenquimáticas que se diferenciaran en condroblastos donde se formara el hueso. Posteriormente, el modelo cartilaginoso hialino experimenta crecimiento intersticial y por aposicion. 

Las celulas del pericondrio comienzan a producir celulas osteoprogenitoras, es entonces donde el pericondrio comienza a llamarse periostio. Ademas, en el periostio se produce una capa osteogena, es decir osteoblastos diferenciados, que comienzan a formar una capa de tejido oseo alrededor del cartilago llamado collarete oseo.  

Consecutivamente, los condrocitos del modelo se hipertrofian y su matriz empieza a calcificarse, impidiendo la difusion de sustancias nutritivas y causando la muerte de los condrocitos. En los espacios que dejan los condrocitos proliferan vasos sanguineos, que juntos con ellos llevan celulas madre mesenquimaticas (se diferenciaran a celulas osteoprogenitoras) y células madre hematopoyeticas (daran lugar a la medula ósea). 

Al degradarse el cartilago calcificado se forman espiculas, lugar donde se adosaran los osteoblastos y comenzaran a sintetizar tejido oseo, por ello se lo conoce como centro primario de osificacion. Si la espicula posee una parte de cartilago y una parte osea, se la llama espicula mixta. 

En tanto las epifisis, aparece el centro secundario de osificacion, cuya formacion de hueso es la misma anteriormente explicada. Al finalizar la formacion del hueso tanto en diafisis como epifisis, lo unico que queda de cartilago es el disco epifisiario (separa diafisis de epifisis) y el cartilago articular.

2.1) Crecimiento del hueso endocondral

El crecimiento en longitud de los huesos largos depende de la presencia de cartilago epifisiario, que posee distintas partes:

Zona de cartílago de reserva: no hay pro­liferación celular ni producción activa de matriz.
Zona de proliferación: contigua a la zona de cartílago de reserva en dirección a la diáfisis. En esta zona los condrocitos sufren mitosis y se organizan en columnas. Estas células son más grandes que las de la zona de reserva y sintetizan activamente colágeno (tipos II) y otras proteínas de la matriz cartilaginosa.
Zona de hipertrofia: que contiene condrocitos de gran tamaño, quienes siguen metabolicamente activos.
 Zona de calcificación del cartílago: las células hiper­tróficas comienzan a degenerarse y la matriz se calcifica. Luego el cartílago calcificado sirve como una armazón inicial sobre la que se forma el tejido oseo nuevo.
 Zona de resorción: zona más cercana a la diáfisis. Aquí el cartílago calcificado está en contacto directo con el tejido con­juntivo de la cavidad medular. En esta zona vasos sanguíneos y tejido conjuntivo invaden la región ocupada antes por los condrocitos agónicos y el cartílago calcificado queda en la forma de espículas longitudinales. Los vasos sanguíneos inva­sores son la fuente de células osteoprogenitoras que luego se dife­renciarán en células productoras de tejido óseo.

Se observa en la siguiente imagen, con tincion HE al 100x, espiculas de un hueso en osteogenesis

Se observa en la siguiente imagen, con tincion HE al 100x, las distintas zonas de un hueso en osteogenesis

Se observa  en las siguientes imagenes, con tincion HE al 400x, las distintas celulas del tejido oseo en un hueso osteogenico.

 D- Reparacion ósea

Los neutrófilos son las primeras células en llegar, seguidos por los macrófagos que comienzan a limpiar el sitio de la lesión. Luego proliféran los capilares y los fibroblastos e inva­den el tejido dañado. Se forma un tejido conjuntivo laxo nuevo, el tejido de granulación, que se torna cada vez más denso y en algu­nas partes da origen a cartílago. 
El tejido conjuntivo denso y cartilago proliferan, formando el callado fibrosocartilaginoso, cuya funcion es estabilizar y unir los fragmentos del hueso fracturado. Mientras se está formando el callo, las células osteoprogenitoras del periostio se dividen y se diferencian en osteoblastos para formar tejido oseo, que posteriormente alcanza al callo y lo transforma en un callo oseo por osificacion endocondral.