6.6: Ejercicio, Nutrición, Hormonas y Tejido Óseo
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- Describir el efecto que tiene el ejercicio sobre el tejido óseo
- Enumere los nutrientes que afectan la salud ósea
- Discutir el papel que juegan esos nutrientes en la salud ósea
- Describir los efectos de las hormonas en el tejido óseo
Todos los sistemas de órganos de tu cuerpo son interdependientes, y el sistema esquelético no es la excepción. Los alimentos que ingieres a través de tu sistema digestivo y las hormonas secretadas por tu sistema endocrino afectan tus huesos. Incluso usar tus músculos para hacer ejercicio tiene un impacto en tus huesos.
Ejercicio y tejido óseo
Durante largas misiones espaciales, los astronautas pueden perder aproximadamente del 1 al 2 por ciento de su masa ósea al mes. Se cree que esta pérdida de masa ósea es causada por la falta de tensión mecánica en los huesos de los astronautas debido a las bajas fuerzas gravitacionales en el espacio. La falta de estrés mecánico hace que los huesos pierdan sales minerales y fibras de colágeno, y por lo tanto fuerza. Del mismo modo, el estrés mecánico estimula la deposición de sales minerales y fibras de colágeno. La estructura interna y externa de un hueso cambiará a medida que el estrés aumente o disminuya para que el hueso tenga un tamaño y peso ideales para la cantidad de actividad que perdura. Es por ello que las personas que hacen ejercicio regularmente tienen huesos más gruesos que las personas que son más sedentarias. También es por eso que un hueso roto en un yeso se atrofia mientras que su pareja contralateral mantiene su concentración de sales minerales y fibras de colágeno. Los huesos se someten a remodelación como resultado de fuerzas (o falta de fuerzas) colocadas sobre ellos.
Numerosos estudios controlados han demostrado que las personas que hacen ejercicio regularmente tienen mayor densidad ósea que las que son más sedentarias. Cualquier tipo de ejercicio estimulará la deposición de más tejido óseo, pero el entrenamiento de resistencia tiene un mayor efecto que las actividades cardiovasculares. El entrenamiento de resistencia es especialmente importante para frenar la eventual pérdida ósea debido al envejecimiento y para prevenir la osteoporosis.
Nutrición y Tejido Óseo
Las vitaminas y minerales contenidos en todos los alimentos que consumimos son importantes para todos nuestros sistemas de órganos. Sin embargo, existen ciertos nutrientes que afectan la salud ósea.
Calcio y Vitamina D
Ya sabes que el calcio es un componente crítico del hueso, especialmente en forma de fosfato de calcio y carbonato de calcio. Dado que el cuerpo no puede producir calcio, debe obtenerse de la dieta. Sin embargo, el calcio no puede ser absorbido desde el intestino delgado sin vitamina D. Por lo tanto, la ingesta de vitamina D también es crítica para la salud ósea. Además del papel de la vitamina D en la absorción de calcio, también juega un papel, aunque no tan claramente entendido, en la remodelación ósea.
La leche y otros alimentos lácteos no son las únicas fuentes de calcio. Este importante nutriente también se encuentra en vegetales de hoja verde, brócoli, salmón intacto y sardinas enlatadas con sus huesos blandos. Las nueces, los frijoles, las semillas y los mariscos aportan calcio en cantidades más pequeñas.
A excepción de los pescados grasos como el salmón y el atún, o la leche fortificada o el cereal, la vitamina D no se encuentra de forma natural en muchos alimentos. La acción de la luz solar sobre la piel desencadena que el cuerpo produzca su propia vitamina D (Figura\(\PageIndex{1}\)), pero muchas personas, especialmente las de tez más oscura y las que viven en latitudes del norte donde los rayos del sol no son tan fuertes, son deficientes en vitamina D. En casos de deficiencia, un médico puede recetarle una suplemento de vitamina D.
Otros Nutrientes
La vitamina K también apoya la mineralización ósea y puede tener un papel sinérgico con la vitamina D en la regulación del crecimiento óseo. Las verduras de hoja verde son una buena fuente de vitamina K. Los minerales magnesio y fluoruro también pueden desempeñar un papel en el apoyo a la salud ósea. Si bien el magnesio solo se encuentra en trazas en el cuerpo humano, más del 60 por ciento del mismo se encuentra en el esqueleto, lo que sugiere que juega un papel en la estructura del hueso. El fluoruro puede desplazar el grupo hidroxilo en los cristales de hidroxiapatita del hueso y formar fluorapatita. Similar a su efecto sobre el esmalte dental, la fluorapatita ayuda a estabilizar y fortalecer el mineral óseo. El fluoruro también puede ingresar a espacios dentro de los cristales de hidroxiapatita, aumentando así su densidad.
Desde hace tiempo se sabe que los ácidos grasos omega-3 reducen la inflamación en diversas partes del cuerpo. La inflamación puede interferir con la función de los osteoblastos, por lo que consumir ácidos grasos omega-3, en la dieta o en suplementos, también puede ayudar a potenciar la producción de nuevo tejido óseo. Cuadro\(\PageIndex{1}\) resume el papel de los nutrientes en la salud ósea.
| Nutriente | Papel en la salud ósea |
|---|---|
| Calcio | Necesario para hacer fosfato de calcio y carbonato de calcio, que forman los cristales de hidroxiapatita que le dan dureza al hueso |
| Vitamina D | Necesario para absorción de calcio |
| Vitamina K | Apoya la mineralización ósea; puede tener efecto sinérgico con la vitamina D |
| Magnesio | Componente estructural del hueso |
| Fluoruro | Componente estructural del hueso |
| Ácidos grasos omega-3 | Reduce la inflamación que puede interferir con la función de los osteoblastos |
Hormonas y tejido óseo
El sistema endocrino produce y secreta hormonas, muchas de las cuales interactúan con el sistema esquelético. Estas hormonas están involucradas en controlar el crecimiento óseo, mantener el hueso una vez que se forma y remodelarlo.
Hormonas que influyen en los osteoblastos y/o mantienen la matriz
Varias hormonas son necesarias para controlar el crecimiento óseo y mantener la matriz ósea. La glándula pituitaria secreta la hormona del crecimiento (GH), la cual, como su nombre lo indica, controla el crecimiento óseo de varias maneras. Desencadena la proliferación de condrocitos en placas epifisarias, lo que resulta en el aumento de la longitud de los huesos largos. La GH también aumenta la retención de calcio, lo que mejora la mineralización, y estimula la actividad osteoblástica, lo que mejora la densidad ósea.
La GH no es la única en estimular el crecimiento óseo y mantener el tejido óseo. La tiroxina, una hormona secretada por la glándula tiroides promueve la actividad osteoblástica y la síntesis de la matriz ósea. Durante la pubertad, también entran en juego las hormonas sexuales (estrógeno en las niñas, testosterona en los niños). Ellos también promueven la actividad osteoblástica y la producción de matriz ósea, y además, son responsables del crecimiento acelerado que suele ocurrir durante la adolescencia. También promueven la conversión de la placa epifisaria a la línea epifisaria (es decir, cartílago a su remanente óseo), poniendo así fin al crecimiento longitudinal de los huesos. Adicionalmente, el calcitriol, la forma activa de la vitamina D, es producido por los riñones y estimula la absorción de calcio y fosfato del tracto digestivo.
Envejecimiento y la... Sistema esquelético
La osteoporosis es una enfermedad caracterizada por una disminución de la masa ósea que ocurre cuando la tasa de resorción ósea excede la tasa de formación ósea, una ocurrencia común a medida que el cuerpo envejece. Observe cómo esto es diferente de la enfermedad de Paget. En la enfermedad de Paget, se forma hueso nuevo en un intento de mantenerse al día con la reabsorción por los osteoclastos hiperactivos, pero ese hueso nuevo se produce al azar. De hecho, cuando un médico está evaluando a un paciente con adelgazamiento del hueso, hará una prueba para detectar osteoporosis y enfermedad de Paget (así como otras enfermedades). La osteoporosis no presenta los niveles sanguíneos elevados de fosfatasa alcalina que se encuentran en la enfermedad de Paget.
Si bien la osteoporosis puede involucrar cualquier hueso, afecta con mayor frecuencia los extremos proximales del fémur, las vértebras y la muñeca. Como consecuencia de la pérdida de densidad ósea, el tejido óseo puede no proporcionar un soporte adecuado para las funciones cotidianas, y algo tan simple como un estornudo puede provocar una fractura vertebral. Cuando una persona de la tercera edad se cae y se rompe una cadera (realmente, el fémur), es muy probable que sea el fémur el que se rompió primero, lo que resultó en la caída. Histológicamente, la osteoporosis se caracteriza por una reducción en el grosor del hueso compacto y el número y tamaño de las trabéculas en el hueso esponjoso.
La figura\(\PageIndex{2}\) muestra que las mujeres pierden masa ósea más rápidamente que los hombres a partir de los 50 años de edad. Esto ocurre porque 50 es la edad aproximada a la que las mujeres pasan por la menopausia. No sólo disminuyen sus periodos menstruales y eventualmente cesan, sino que sus ovarios reducen de tamaño y luego cesan la producción de estrógeno, hormona que promueve la actividad osteoblástica y la producción de matriz ósea. Así, la osteoporosis es más común en las mujeres que en los hombres, pero los hombres también la pueden desarrollar. Cualquier persona con antecedentes familiares de osteoporosis tiene un mayor riesgo de desarrollar la enfermedad, por lo que el mejor tratamiento es la prevención, la cual debe comenzar con una dieta infantil que incluya una ingesta adecuada de calcio y vitamina D y un estilo de vida que incluya ejercicio con peso. Estas acciones, como se discutió anteriormente, son importantes en la construcción de masa ósea. Promover una nutrición adecuada y hacer ejercicio con peso temprano en la vida puede maximizar la masa ósea antes de los 30 años, reduciendo así el riesgo de osteoporosis.
Para muchas personas mayores, una fractura de cadera puede poner en peligro la vida. La fractura en sí puede no ser grave, pero la inmovilidad que se produce durante el proceso de curación puede llevar a la formación de coágulos sanguíneos que pueden alojarse en los capilares de los pulmones, resultando en insuficiencia respiratoria; neumonía por falta de intercambio de aire deficiente que acompaña a la inmovilidad; úlceras por presión ( úlceras por decúbito) que permiten que los patógenos ingresen al cuerpo y causen infecciones; e infecciones del tracto urinario por cateterismo.
Los tratamientos actuales para el manejo de la osteoporosis incluyen bifosfonatos (los mismos medicamentos que se usan a menudo en la enfermedad de Paget), calcitonina y estrógeno (solo para mujeres). Minimizar el riesgo de caídas, por ejemplo, eliminando los peligros de tropiezos, también es un paso importante en el manejo de los posibles resultados de la enfermedad.
Hormonas que influyen en osteoclastos
El modelado y remodelación ósea requieren que los osteoclastos reabsorban los huesos innecesarios, dañados o viejos, y los osteoblastos depositen hueso nuevo. Dos hormonas que afectan a los osteoclastos son la hormona paratiroidea (PTH) y la calcitonina.
La PTH estimula la proliferación y actividad de los osteoclastos. Como resultado, el calcio se libera de los huesos a la circulación, aumentando así la concentración de iones calcio en la sangre. La PTH también promueve la reabsorción de calcio por los túbulos renales, lo que puede afectar la homeostasis del calcio (ver más abajo).
El intestino delgado también se ve afectado por PTH, aunque indirectamente. Debido a que otra función de la PTH es estimular la síntesis de vitamina D, y debido a que la vitamina D promueve la absorción intestinal de calcio, la PTH aumenta indirectamente la captación de calcio por el intestino delgado. La calcitonina, una hormona secretada por la glándula tiroides, tiene algunos efectos que contrarrestan los de la PTH. La calcitonina inhibe la actividad de los osteoclastos y estimula la captación de calcio por los huesos, reduciendo así la concentración de iones de calcio en la sangre. Como lo demuestran sus funciones opuestas en el mantenimiento de la homeostasis del calcio, la PTH y la calcitonina generalmente no se secretan al mismo tiempo. Cuadro\(\PageIndex{2}\) resume las hormonas que influyen en el sistema esquelético.
| Hormona | Rol |
|---|---|
| Hormona del crecimiento | Aumenta la longitud de los huesos largos, mejora la mineralización y mejora la densidad ósea |
| Tiroxina | Estimula el crecimiento óseo y promueve la síntesis de la matriz ósea |
| Hormonas sexuales | Promover la actividad osteoblástica y la producción de matriz ósea; responsable del crecimiento de los adolescentes; promover la conversión de la placa epifisaria en línea epifisaria |
| Calcitriol | Estimula la absorción de calcio y fosfato del tracto digestivo |
| Hormona paratiroidea | Estimula la proliferación de osteoclastos y la resorción ósea por los osteoclastos; promueve la reabsorción de calcio por los túbulos renales; aumenta indirectamente la absorción de calcio por el intestino delgado |
| Calcitonina | Inhibe la actividad de los osteoclastos y estimula la absorción de calcio |
Revisión del Capítulo
El estrés mecánico estimula la deposición de sales minerales y fibras de colágeno dentro de los huesos. El calcio, el mineral predominante en el hueso, no puede ser absorbido por el intestino delgado si falta vitamina D. La vitamina K apoya la mineralización ósea y puede tener un papel sinérgico con la vitamina D. El magnesio y el fluoruro, como elementos estructurales, juegan un papel de apoyo en la salud ósea. Los ácidos grasos omega-3 reducen la inflamación y pueden promover la producción de nuevo tejido óseo. La hormona del crecimiento aumenta la longitud de los huesos largos, mejora la mineralización y mejora la densidad ósea. La tiroxina estimula el crecimiento óseo y promueve la síntesis de la matriz ósea. Las hormonas sexuales (estrógeno en mujeres; testosterona en hombres) promueven la actividad osteoblástica y la producción de matriz ósea, son responsables del crecimiento del brote adolescente y promueven el cierre de las placas epifisarias. La osteoporosis es una enfermedad caracterizada por una disminución de la masa ósea que es común en adultos mayores. El calcitriol estimula el tracto digestivo para absorber calcio y fosfato. La hormona paratiroidea (PTH) estimula la proliferación de osteoclastos y la resorción ósea por los osteoclastos. La vitamina D juega un papel sinérgico con la PTH en la estimulación de los osteoclastos. Las funciones adicionales de la PTH incluyen promover la reabsorción de calcio por los túbulos renales y aumentar indirectamente la absorción de calcio del intestino delgado. La calcitonina inhibe la actividad osteoclastos y estimula la absorción de calcio por los huesos.
Preguntas de revisión
P. La ley de Wolff, que describe el efecto de las fuerzas mecánicas en el modelo/remodelación ósea, predeciría que ________
A. un lanzador diestro tendrá huesos más gruesos en su brazo derecho en comparación con el izquierdo.
B. una ciclista diestra tendrá huesos más gruesos en su pierna derecha en comparación con su izquierda.
C. un hueso roto sanará más grueso de lo que era antes de la fractura.
D. un paciente postrado en cama tendrá huesos más gruesos que un atleta.
Respuesta: A
P. El calcio no puede ser absorbido por el intestino delgado si falta ________.
A. vitamina D
B. vitamina K
C. calcitonina
D. fluoruro
Respuesta: A
P. ¿Cuál de los siguientes alimentos es mejor para la salud ósea?
A. zanahorias
B. hígado
C. verduras de hoja verde
D. naranjas
Respuesta: C
P: ¿Cuál de las siguientes hormonas es responsable del crecimiento de los adolescentes?
A. estrógeno y testosterona
B. calcitonina y calcitriol
C. hormona del crecimiento y hormona paratiroidea
D. tiroxina y progesterona
Respuesta: A
P: Con respecto a sus efectos directos sobre el tejido óseo, ¿qué par de hormonas tiene acciones que se oponen entre sí?
A. estrógeno y testosterona
B. calcitonina y calcitriol
C. estrógeno y progesterona
D. calcitonina y hormona paratiroidea
Respuesta: D
Preguntas de Pensamiento Crítico
P: Si fueras dietista que tuviera una paciente joven con antecedentes familiares de osteoporosis, ¿qué alimentos sugerirías que incluyera en su dieta? ¿Por qué?
A. Dado que la masa ósea máxima se alcanza a los 30 años, me gustaría que esta paciente tuviera calcio y vitamina D adecuados en su dieta. Para ello, recomendaría ingerir leche y otros alimentos lácteos, verduras de hoja verde y sardinas enlatadas intactas para que reciba suficiente calcio. El salmón intacto sería una buena fuente de calcio y vitamina D. Otros pescados grasos también serían una buena fuente de vitamina D.
P. Durante los primeros años de exploración espacial nuestros astronautas, que habían estado flotando en el espacio, regresarían a la tierra mostrando una pérdida ósea significativa dependiendo de cuánto tiempo estuvieron en el espacio. Discutir cómo podría suceder esto y qué se podría hacer para paliar este padecimiento.
A. Los astronautas que flotaban en el espacio no ejercían una presión significativa sobre sus huesos; eran “ingrávidos”. Sin la fuerza de la gravedad ejerciendo presión sobre los huesos, se perdió masa ósea. Para paliar esta condición, los astronautas ahora hacen ejercicio resistivo diseñado para aplicar fuerzas a los huesos y así ayudar a mantenerlos saludables.
Glosario
- osteoporosis
- enfermedad caracterizada por una disminución en la masa ósea; ocurre cuando la tasa de resorción ósea excede la tasa de formación ósea, una ocurrencia común a medida que el cuerpo envejece