Tejido óseo: estructura, funciones y propiedades biomecánicas

El Tejido Óseo: Estructura, Funciones y Propiedades Biomecánicas

Funciones Esenciales del Tejido Óseo

• Soporte: Proporciona la estructura fundamental del cuerpo.
• Protección: Salvaguarda órganos vitales (ej., cerebro, médula espinal, corazón, pulmones).
• Movimiento: Actúa como palanca para los músculos, permitiendo el desplazamiento.
• Equilibrio Hidroelectrolítico: Regula los niveles de calcio y fosfato en la sangre.
• Almacén de Triglicéridos: La médula ósea amarilla almacena grasas.
• Formación de Sangre (Hematopoyesis): La médula ósea roja produce células sanguíneas.

Regulación del Calcio Óseo: Hormonas Clave

La calcificación y descalcificación del hueso están finamente reguladas por hormonas específicas:

• Paratohormona (PTH): Producida por las glándulas paratiroides, eleva los niveles de calcio en sangre (hipercalcemia) al estimular la resorción ósea, lo que puede llevar a una calcificación excesiva si no se regula adecuadamente.
• Calcitonina: Producida por la glándula tiroides, reduce los niveles de calcio en sangre, promoviendo la descalcificación ósea y la deposición de calcio en los huesos.

Composición de la Matriz Ósea

La matriz extracelular del tejido óseo es fundamental para sus propiedades y está compuesta principalmente por:

• Agua: Componente esencial para la hidratación y el transporte de nutrientes.
• Fibras de Colágeno: Principalmente colágeno tipo I, que proporciona flexibilidad y resistencia a la tensión.
• Sales Minerales: En forma de cristales, que otorgan dureza y rigidez.

La sal mineral más abundante es el fosfato de calcio combinado con hidróxido de calcio, formando la hidroxiapatita. Esta es la sustancia clave que permite la calcificación y confiere la rigidez característica al hueso.

En general, la matriz ósea está compuesta en su mayoría por hidroxiapatita, una sal de fosfato de calcio.

Tipos Celulares del Tejido Óseo

El tejido óseo alberga cuatro tipos principales de células, cada una con funciones específicas en la formación, mantenimiento y remodelación ósea:

• Células Osteoprogenitoras: Células madre mesenquimales que se diferencian en osteoblastos.
• Osteoblastos: Células formadoras de hueso, sintetizan y secretan la matriz orgánica.
• Osteocitos: Osteoblastos maduros que quedan atrapados en la matriz ósea, manteniendo el tejido y respondiendo a estímulos mecánicos.
• Osteoclastos: Células grandes multinucleadas responsables de la resorción ósea (destrucción del tejido óseo).

Estructura Macroscópica del Hueso

Existen dos tipos principales de hueso, diferenciados por su densidad y organización estructural:

Hueso Esponjoso o Trabecular

• Representa una menor proporción (aproximadamente el 20%) del tejido óseo total.
• Es menos denso y se encuentra más profundo que el hueso compacto, formando el interior de los huesos.
• Su nutrición se realiza a través de la médula ósea roja, que también rellena sus espacios.
• Presenta mayor deformación bajo carga debido a su estructura laxa.
• Sostiene y protege la médula ósea, siendo una malla laxa de trabéculas óseas.

Hueso Compacto o Cortical

• Constituye la mayor proporción (aproximadamente el 80%) del tejido óseo.
• Se localiza bajo el periostio, formando la cubierta externa o corteza del hueso.
• Es más denso y aporta mayor rigidez.
• Se nutre a través de los canales de Havers.
• Brinda protección, soporte y resistencia a la tensión, siendo la principal estructura de carga.

Estructura Microscópica del Hueso

A nivel microscópico, la unidad funcional del hueso compacto es el osteón:

• La unidad funcional es el osteón u osteona (también conocido como sistema haversiano).
• El canal de Havers, situado en el centro del osteón, contiene vasos sanguíneos y fibras nerviosas que nutren el tejido.
• Las laminillas concéntricas son los límites de cada laguna que contiene un osteocito.
• Los canalículos son pequeños conductos que conectan las lagunas entre sí y con el canal de Havers, permitiendo la comunicación y el transporte de nutrientes hacia los osteocitos.

Factores que Afectan la Composición Ósea

La composición y, por ende, la salud del hueso, pueden verse afectadas por diversos factores:

• Edad: El hueso cambia su densidad y estructura a lo largo de la vida.
• Enfermedades: Afecciones como la osteoporosis o la osteomalacia impactan directamente la calidad ósea.
• Lugar (Estilo de Vida/Actividad Física): La carga mecánica y el uso del hueso influyen en su remodelación.
• Alimentación: La ingesta adecuada de calcio, vitamina D y otros nutrientes es crucial.

El Hueso como Material Bifásico

El hueso es considerado un material bifásico debido a sus dos componentes principales, que le otorgan sus propiedades únicas:

• Fase Mineral: Compuesta principalmente por hidroxiapatita, es fuerte y vidriada, proporcionando rigidez y resistencia a la compresión.
• Fase Orgánica: Compuesta principalmente por fibras de colágeno y sustancia fundamental, es débil y flexible, aportando elasticidad y resistencia a la tensión.

Ambas fases, al trabajar en conjunto, otorgan al hueso su característica fuerza y rigidez.

Propiedades Biomecánicas del Hueso: Comportamiento bajo Carga Externa

El comportamiento del hueso bajo diferentes tipos de carga externa se describe mediante la curva carga-deformación. Una propiedad importante es la anisotropía, que se refiere a las propiedades mecánicas del hueso cuando se aplican cargas en diferentes ejes, mostrando respuestas distintas según la dirección de la fuerza.

Tipos de Carga y su Efecto en el Hueso

• Tensión: Fuerzas iguales y opuestas que actúan alejándose de la superficie del hueso, provocando que este se alargue y se estreche.
• Compresión: Fuerzas que actúan hacia el interior de la superficie del hueso, provocando que este se acorte y se ensanche.
• Flexión: Fuerzas que doblan el eje del hueso, generando una combinación de compresión en un lado y tensión en el opuesto.
• Cizalla: Fuerzas paralelas a la superficie estructural del hueso, que pueden tener componentes de tensión y compresión.
• Torsión: La carga produce un giro sobre el eje longitudinal del hueso. Las fracturas por torsión suelen iniciarse por cizalla y luego por tensión.
• Carga Combinada: La mayoría de las cargas en el cuerpo son una combinación de los tipos anteriores.