15.10A: Huesos
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El cuerpo vertebrado está soportado por un endoesqueleto hecho de cartílago y hueso. (Los tiburones y sus familiares usan únicamente cartílago).
Los huesos del esqueleto humano realizan varias funciones:
- soporte
- protección de los órganos internos contra daños mecánicos (por ejemplo, cráneo, costillas)
- reservorio de calcio y fosfato
- fuente de todas las células sanguíneas
Estructura
- Periostio. Un tejido que cubre el hueso que trae sangre y vasos linfáticos, así como nervios, al mismo.
- Hueso compacto (también conocido como hueso cortical). Depósitos densos de minerales - principalmente fosfato de calcio y colágeno Tipo I. Estos están dispuestos en círculos concéntricos alrededor de un canal central haversiano a través del cual pasan los vasos sanguíneos y linfáticos, así como los nervios.
- Hueso esponjoso (también conocido como hueso trabecular o esponjoso). Los depósitos minerales están dispuestos como un sistema de puntales. La médula ósea llena los espacios entre.
- Médula ósea. Algunos huesos, como el fémur, también contienen una cavidad central llena de médula ósea. La médula ósea contiene las células madre que dan origen a todos los tipos de células sanguíneas.
- Placa epifisaria. Hasta el final de la pubertad, este disco de cartílago produce más cartílago que luego se convierte en más hueso. De esta manera, el hueso crece a lo largo.
Fisiología
Al mirar un esqueleto, el hueso parece algo inerte. Pero en el cuerpo vivo es todo menos. El tamaño y la forma de los huesos no solo cambia durante el crecimiento, sino que para el resto de la vida se está remodelando continuamente en respuesta a las tensiones que se le ponen. Aproximadamente el 10% de su masa ósea es removida y reemplazada cada año.
La remodelación ósea requiere la actividad coordinada de dos tipos de células:
- Los osteoclastos se derivan de células madre en la médula ósea, las mismas producen monocitos y macrófagos.
El exceso de actividad de los osteoclastos (común después de la menopausia en las mujeres) produce osteoporosis. Los huesos se debilitan a medida que el hueso cortical se vuelve más delgado y los espacios en el hueso esponjoso se hacen más grandes.
La actividad reducida de los osteoclastos produce osteopetrosis. Esto ocurre cuando una persona hereda una versión o versiones mutantes de uno u otro de los genes necesarios para la función normal de los osteoclastos. La inhibición de la función osteoclastos causa que se forme demasiado hueso, lo que lleva a- hueso extra denso que en realidad es más frágil que el hueso normal, lo que lleva a fracturas
- llenado de la cavidad de la médula ósea con hueso, interfiriendo así con la producción normal de células sanguíneas
Hormonas y Huesos
Muchas hormonas afectan el crecimiento y remodelación ósea.
- Hormona del crecimiento (GH). Como su nombre indica, la GH impulsa el crecimiento de los huesos hasta alcanzar el tamaño adulto.
- Hormona paratiroidea (PTH). Promueve el número y actividad de los osteoblastos.
- Estrógenos. Hasta el final de la pubertad, los estrógenos son necesarios para la maduración del esqueleto (tanto en machos como en hembras). En las mujeres, después de la menopausia, tomar estrógeno suplementario ralentiza la pérdida ósea que tan a menudo conduce a la osteoporosis. El estrógeno induce FasL en los osteoclastos provocando que se autodestruyan por apoptosis y de esta manera ralentiza la destrucción del hueso.
- La calcitonina y la hormona estimulante tiroidea (TSH), ambas inhiben la actividad de los osteoclastos.
- Calcitriol (1,25 [OH] 2 vitamina D 3. Necesario para la deposición de calcio en el hueso.
- La osteoprotegerina es una proteína secretada por los osteoblastos y sus precursores (por lo tanto, una citocina) que también inhibe la producción y actividad de los osteoclastos. Se están realizando ensayos clínicos de una versión recombinante (realizada en E. coli) como posible tratamiento para diversos trastornos del debilitamiento óseo como la osteoporosis y el mieloma múltiple.
- Leptina, que regula el equilibrio entre la actividad de osteoblastos y osteoclastos.
- Serotonina. Secretada por el duodeno, la serotonina suprime los osteoblastos (al menos en ratones). Esto puede explicar el efecto debilitador óseo en humanos del uso prolongado de inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina (ISRS).
El hueso también produce hormonas por lo que es en sí mismo un órgano endocrino.
- Los osteoblastos y su progenie producen una hormona —el factor de crecimiento de fibroblastos 23 (FGF-23 )— que reduce la reabsorción de fosfato por los riñones permitiendo así que se desmaye más fosfato en la orina y disminuyendo el nivel de fosfato en la sangre. FGF-23 también se llama fosfatonina.
- Los osteoblastos también secretan osteocalcina, una hormona que estimula las células beta del páncreas para liberar insulina. Esto aumenta la captación de glucosa por los músculos esqueléticos mejorando así la capacidad de ejercicio. La calcitonina también estimula las células de Leydig de los testículos para liberar testosterona. La osteocalcina cruza la barrera hematoencefálica y afecta los niveles de neurotransmisores, la memoria y el comportamiento en ratones y puede hacerlo en humanos.