El esqueleto es un órgano dinámico cuya elevada actividad metabólica permite la realización de múltiples funciones de vital importancia (1). A continuación comenzamos la primera parte, de varias, en las que profundizaremos en la estructura del hueso, las patologías asociadas a sus posibles desequilibrios y, sobre todo, la importancia de una correcta alimentación y ejercicio físico que favorezca una correcta salud ósea. Vamos con ello 🙂

 
axial y apendicular

Estructura del hueso

 

La función principal de los huesos es la de ofrecer un soporte estructural y de protección a nuestro organismo. Podemos distinguir diversas funciones, entre las que destacan la función de sostén, protección (órganos internos como el corazón), homeostasis mineral (almacenamiento de minerales para liberar en la sangre cuando los niveles sean bajos), hematopoyesis (la formación de las células sanguíneas se realiza en la médula ósea roja, que se encuentra en el interior del hueso) y de almacenamiento energético (la médula ósea amarilla está compuesta mayoritariamente por células adiposas, que pueden ser utilizadas como reserva energética) (2).

Si atendemos a la estructura ósea, podemos distinguir el esqueleto axial (cabeza, cuello y tronco) y el esqueleto apendicular (extremidades libres: miembros superiores e inferiores). En la imagen derecha podemos verlas bien diferenciadas. Así mismo, el sistema esquelético se puede dividir en dos partes: la estructura sólida (formada por huesos) y la estructura membranosa o cartilaginosa (parte blanda). Por último, los 206 huesos del esqueleto humano se clasifican, principalmente, en huesos largos (fémur, húmero), huesos planos (escápula, esternón) y huesos cortos (tarso, carpo). No obstante, algunos huesos no encajan totalmente en esta clasificación morfológica, por lo que pueden denominarse huesos irregulares (vértebras, huesos del oído).

El tejido óseo está formado en un 80% por hueso compacto (cortical), que aporta dureza al esqueleto y realiza una función estructural, y por hueso trabecular (esponjoso) en un 20%, con función metabólica. El hueso esponjoso también se denomina trabecular porque está formado por un tejido denominado trabéculas, que contiene espacios donde se encuentra la médula ósea (2).

Si analizamos la estructura de un hueso largo, como el fémur, podemos distinguir diversas partes, siendo las más características:

Tipos de hueso

  • Diáfisis: cuerpo del hueso

  • Epífisis: cada uno de los extremos de los huesos, situados a ambos lados de la diáfisis. Podemos distinguir entre la epífisis distal y la epífisis proximal.

  • Metáfisis: zona de unión de la diáfisis con la epífisis.

  • Cartílago articular: tejido elástico y resistente que recubre la superficie articular. Su función es la de facilitar el deslizamiento y evitar la fricción. Se trata de cartílago hialino que recubre la parte de la epífisis de un hueso que se articula con otro hueso (por ejemplo en la cadera o la rodilla).

  • Periostio: capa de tejido conjuntivo denso que envuelve por la zona exterior el hueso que no contiene cartílago artícular. Tiene diversas funciones, como la colaboración en la nutrición del hueso, protección y participación en la reparación de fracturas. Así mismo, sirve de punto de inserción para ligamentos y tendones.

  • Cavidad medular: espacio interno de la diáfisis donde se encuentra la médula ósea amarilla, rica en células grasas (adipocitos). La médula ósea roja en los adultos, que contiene células madres hematopoyéticas capaces de producir las células de la sangre (eritrocitos, leucocitos y plaquetas), se encuentra en las costillas, el esternón, la columna vertebral, el cráneo, la escápula y la pelvis.

  • Endostio: capa que recubre la cavidad medular y que contiene células formadoras de hueso (osteoblastos).

 

A continuación podemos ver una imagen en la que se diferencian de forma muy clara las partes del hueso (traducción propia):

 
Partes de un hueso largo
 

El hueso está formado por diversos elementos, que podemos clasificar en matriz ósea mineral, formada por componentes orgánicos e inorgánicos, y los elementos celulares. A continuación vamos a verlos con más detalle (1-4).

 

Matriz ósea mineral

 

Cuando hablamos de matriz ósea nos referimos a la parte no celular del tejido óseo, que está formado principalmente por sales minerales y fibras de colágeno, donde se encuentran de forma dispersa las células óseas.

La matriz ósea mineral está formada por un 50%-70% de sales minerales, un 20%-40% de matriz orgánica (fibras de colágeno), un 5%-10% de agua y menos de un 3% de lípidos (1). Distinguimos, por lo tanto, una matriz orgánica y otra inorgánica:

 

  • Componentes orgánicos (matriz osteoide u orgánica): formada por fibras colágenas y por fibras no colágenas (1,2). El componente principal es el colágeno de tipo I, que representa el 95% del contenido total de colágeno y alrededor del 90% del total de proteínas óseas. El colágeno de tipo I está formado por los aminoácidos no esenciales glicina y, en la mayoría de los casos, prolina e hidroxiprolina (3). Existen distintos tipos de colágeno, existiendo también diversos trastornos metabólicos del colágeno tipo I que afectan a su síntesis, como es el caso de la Osteogénesis Imperfecta (también llamada “huesos de cristal”), patología en la que existe un déficit relativo o absoluto de colágeno de tipo I, provocando entre otras cosas fragilidad ósea.

    Podemos encontrar también otros tipos de colágeno, como los de tipo III y V, aunque se encuentran en una baja proporción. En cuanto a las proteínas no colágenas, representan entre un 10% y un 15% del contenido proteico total del hueso y se encuentran mayoritariamente fosfoproteínas, glucoproteínas y proteinoglucanos. En condiciones normales, el 99% de la matriz orgánica está mineralizada, mientras que el 1% restante no presenta depósitos de sales minerales.

    fibra-de-colageno

  • Componentes inorgánicos (matriz mineral): en función de la edad la porción mineral del hueso puede oscilar entre el 50% y el 70% (3,4). Su componente principal es el fosfato cálcico en forma de cristales de hidroxiapatita (compuesto cristalino formado por fósforo y calcio), que se dispone de manera laminar siguiendo la dirección de las fibras de colágeno, de forma que aporta dureza, rigidez y resistencia a la compresión.

     

Elementos celulares

Podemos diferenciar cuatro tipos de células especializadas:

  • Osteoblastos: responsables de la síntesis de la mayor parte de los componentes de la matriz ósea, como el colágeno, así como de la activación de los osteoclastos (2,3). La principal proteína que segregan estas células es el colágeno tipo I, aunque también son responsables de la producción de proteínas no colágenas. Las numerosas proteínas óseas que sintetizan se sitúan a su alrededor formando el osteoide (tejido óseo sin mineralizar). Así mismo, también son responsables de la regulación del calcio y el fósforo, mecanismo imprescindible para el depósito de los cristales de hidroxiapatita (compuesto cristalino formado por fósforo y calcio). Una vez que el osteoblasto ha finalizado su función, desaparecen mediante un proceso de muerte celular programada (apoptosis). Aunque la mayoría desaparece, una parte de los osteoblastos quedan rodeados y encerrados en la matriz que han sintetizado, conviertiéndose en osteocitos, mientras que otros quedan retenidos en la superficie ósea, convirtiéndose en osteoblastos en reposo o células de revestimiento.

  • Osteoclastos: estas células intervienen en la degradación y reabsorción del hueso. Cuando están activos se sitúan directamente en la superficie ósea, donde realizan la reabsorción, por lo que como consecuencia de dicha actividad se producirá una excavación poco profunda debajo del osteoclasto, denominada laguna de resorción o laguna de Howship (3). En cuanto a su característica morfológica más destacada es su borde con forma de cepillo.

  • Osteocitos: representan entre el 90% y el 95% del total de las células del hueso. Se crean cuando el osteoblasto está completamente rodeado por matriz ósea mineralizada, por lo que se trata de una célula ósea madura (2,3). Su función es la de mantener la matriz ósea y tienen la capacidad de sintetizar y resorber la matriz, al menos de forma limitada. Los osteocitos son las células más abundantes en el hueso, encontrándose en una proporción de 10:1 en relación con los osteoblastos.

  • Células de superficie: también denominadas células de revestimiento óseo (1,3). Se trata de osteoblastos aplanados e inactivos situados sobre la superficie ósea en la que no suceden procesos de formación o resorción ósea. Se encuentran sobre la delgada matriz no mineralizada, que está compuesta en gran parte por colágeno tipo I. Estas células secretan la enzima colagenasa, cuya función es degradar esta capa de colágeno de forma que exponen la matriz ósea mineralizada a la acción de los osteoclastos.

 

Células oseas

 

Es interesante mencionar también las células osteógenas, células madre con capacidad de división, siendo sus células hijas los osteoblastos. Se localizan en la porción interna del periostio y del endostio.

 

Componentes del tejido óseo compacto y esponjoso

 

Estructura del hueso
 

A nivel general, sin entrar en demasiado detalle, podemos distinguir el tejido óseo compacto, que es la capa externa de los huesos que ofrece protección y sostén, tal como hemos visto anteriormente. La unidad repetitiva y funcional del hueso compacto se denomina osteona. Las osteonas, tal como se aprecia en la imagen de la derecha, están formadas por un conducto central (denominado conducto de Havers), un conjunto de láminas concéntricas de matriz ósea calcificada que rodean al conducto de Havers (lamelas) y unas lagunas, que son espacios ubicados entre las lamelas que contienen osteocitos.

Por otra parte, el tejido esponjoso o trabecular está formado por laminillas dispuestas de forma irregular denominadas trabéculas.

 

Remodelación ósea

 
remodelacion osea

El hueso es un tejido dinámico de tipo conectivo cuyas funciones metabólicas y de sostén son posibles gracias al continuo proceso de recambio esquelético, denominado remodelado óseo (3,4). Este proceso dependerá del equilibrio de los osteoblastos y los osteoclastos, ya que el proceso se caracteriza por una permanente y controlada etapa de reabsorción (osteoclastos) seguida de una etapa de formación (osteoblastos). Es por tanto que cualquier desequilibrio en este proceso puede provocar una pérdida (osteoporosis, osteopenia) o exceso de hueso (osteopetrosis). Así mismo, hay que tener en cuenta que esta remodelación está regulada por múltiples factores, como determinadas hormonas.

Este remodelado óseo permite renovar anualmente entre el 25% y el 30% del hueso trabecular y entre el 3% y el 3,5% del hueso cortical, de forma que este proceso permite renovar el hueso viejo por hueso joven. Si atendemos al ciclo de remodelado óseo, siempre de una forma simplificada (ya que se trata de un tema muy extenso), podemos diferenciar cuatro fases (3,4):

 

  • Activación: las células de revestimiento, tras la secreción de las enzimas colagenasas, modifican la configuración de la superficie ósea, de forma que cambian de estar en reposo a estar activas, preparando la zona de remodelación. Así mismo, atraen a los preosteoclastos, donde proliferan, se diferencian y fusionan, transformándose en osteoclastos.

    Osteoclastos

  • Resorción: los osteoclastos son las células encargadas de fijarse en la zona a remodelar, labrando una cavidad mediante iones de hidrógeno y enzimas proteolíticas (podéis ver cómo actúan en el gif de la izquierda).

  • Inversión: al finalizar el proceso anterior de reabsorción, los osteoclastos desaparecen mediante un proceso de apoptosis (muerte celular), de forma que abandonan la laguna de Howship, ocupando su lugar unas células mononuclares encargadas de limpiar los restos de la reabsorción. Así mismo, dichas células emiten unas determinadas señales osteoblásticas y preparan la superficie ósea para los osteoblastos.

  • Formación: esta fase se caracteriza por la renovación del hueso, debido a la proliferación, formación y activación de los osteoclastos. La formación está dividida en dos procesos diferenciados: la síntesis del osteoide (los osteoblastos secretan diversas proteínas de matriz) y la mineralización, que se inicia una vez que el espesor del osteoide ha alcanzado las seis micras aproximadamente. Durante la mineralización se quedan atrapados multitud de osteocitos, que actuarán como sensores de futuros estímulos mecánicos.

Las células implicadas en la remodelación ósea (osteoclastos y osteoblastos) son denominadas unidad de remodelación ósea o también unidad multicelular básica. Por otra parte, y una vez finalizado el proceso de formación, un gran porcentaje de osteoblastos (70% aproximadamente) desaparecen por muerte celular (apoptosis), mientras que el resto se transforman en osteocitos o en células de revestimiento.

 

Los minerales

 
minerales y calcio

Podemos clasificar los nutrientes en macronutrientes (proteínas, hidratos de carbono y grasas) y micronutrientes (vitaminas y minerales). A su vez, los minerales se dividen también en función de las necesidades del ser humano, por lo que aquellos que son necesarios en menor cantidad (<15 mg/día) son denominados microminerales u oligoelementos y los que se requieren en mayor cantidad (> 100 mg/día) son macrominerales (5).

Los minerales representan un peso aproximado de 2,8 a 3,5 kg de peso corporal de un adulto, es decir, entre el 4% y el 5% del total (5). El 50% de este peso se corresponde con el calcio, siendo este el mineral más abundante de nuestro organismo. El resto está formado por fósforo, en un porcentaje también alto (25%) y el resto de minerales (25% restante). Por tanto, si comprobamos el contenido en calcio de nuestro organismo, podemos indicar que se trata de un mineral de vital importancia debido a las múltiples funciones en las que se encuentra involucrado, al formar una parte muy importante de nuestro esqueleto y dientes.

 

Calcio: imprescindible para la salud ósea

 

Tal como se ha comentado, el calcio supone un alto porcentaje del peso corporal en relación al resto de minerales, siendo aproximadamente el 2% (1,2 kg) del peso corporal (5,6). El 99% de este calcio se encuentra en el esqueleto y los dientes, en forma de hidroxiapatita (Ca10 [PO4]6 [OH]2), un compuesto cristalino que incluye fósforo en su composición. El 1% restante se encuentra en la sangre y los líquidos extracelulares, así como en el interior de las células de los tejidos.

Funciones

 

Atendiendo a las funciones de este mineral, podemos distinguir:

    alimentos ricos en calcio

  • Función esquelética: el hueso está compuesto por una matriz proteica mineralizada especialmente con calcio, así como con magnesio y fósforo. Aunque el estado del hueso parezca estático, lo cierto es que se trata de una estructura dinámica, en continua remodelación (reabsorción-formación), siendo predominante la formación entre los 20 y 30 años y la reabsorción a partir de los 30-35 años, con la pérdida de densidad mineral ósea que eso conlleva (5). Por tanto, para que la función esquelética se realice correctamente, mineralizando el hueso, es de vital importancia un correcto aporte de calcio, además de otros nutrientes como la vitamina D y el fósforo (6).

  • Función reguladora y estructural: aunque la construcción y mantenimiento de huesos y dientes (función esquelética) es imprescindible, el calcio es también de vital importancia en múltiples funciones metabólicas, que podemos dividir en estructurales y reguladoras (6). En relación a las funciones estructurales, el calcio participa en el mantenimiento de estructuras celulares (orgánulos), membranas celulares y subcelulares, gránulos de secreción y estructuras nucleares, como por ejemplo los cromosomas.
    En cuanto a sus funciones reguladoras, los niveles plasmáticos de este mineral regulan de forma pasiva las reacciones enzimáticas, mientras que las modificaciones en la concentración intracelular de Ca2+ como respuesta a los estímulos, como los neurotransmisores, modifican de forma activa la respuesta de la célula, pudiendo provocar la contracción muscular, división, secreción, etc. celulares

 

Puntos clave:

 
Puntos clave

  • El esqueleto es un órgano dinámico con una elevada actividad y diversas funciones imprescindibles en nuestro organismo.

  • La estructura ósea puede clasificarse en esqueleto axial y esqueleto apendicular. Así mismo, en función de las características del hueso, podemos distiguir los huesos largos, cortos, planos e irregulares.

  • El tejido óseo se clasifica en hueso compacto o cortical y hueso esponjoso o trabecular, formado este último por un tejido denominado trabéculas.

  • Si analizamos un hueso largo, podemos distinguir diversas partes: diáfisis (cuerpo), epífisis (extremos del hueso), metáfisis (zona de unión de la diáfisis con la epífisis), cartílago articular (tejido que recubre la superficie articular, donde un hueso se articula con otro), periostio (tejido que recubre el hueso donde no hay cartílago articular), cavidad medular (espacio interno de la diáfisis donde se encuentra médula ósea) y endostio (tejido que recubre la cavidad medular).

  • El hueso está formado por diversos elementos, que se pueden clasificar en matriz ósea, formada por sales minerales, fibras de colágeno, agua y lípidos y por elementos celulares, donde encontramos osteoblastos, osteoclastos, osteocitos y células de superficie.

  • El hueso es un tejido dinámico, expuesto continuamente a un proceso de remodelación ósea, con una continua acción de los osteoclastos (resorción) y osteoblastos (formación).

  • En cuanto a la estructura del hueso, el hueso esponjoso o trabecular contiene trabéculas, con espacios donde se aloja médula ósea. En cuanto al hueso compacto o cortical, está formado por osteonas que contienen un conducto central denominado conducto de Havers, múltiples laminas concéntricas denominadas lamelas y espacios entre dichas lamelas denominadas lagunas. Por último, en cada laminilla (lamela) se disponen de forma ordenada las fibras de colágeno.

  • El calcio es fundamental en nuestro organismo, tanto por su función esquelética, al mineralizar el hueso, como por su función reguladora y estructural.

 

Bibliografía:

 

(1) Gómez JM. El hueso en las enfermedades endocrinas y nutricionales. 1ª ed. Barcelona: Editorial Elsevier; 2014
(2) Llusa M, Meri A, Ruano D. Manual y atlas fotográfico de anatomía del aparato locomotor. 1ª ed. Madrid: Editorial Médica Panamericana; 2003.
(3) Castelo-Branco C. Osteoporosis y menopausia. 2ª ed. Madrid: Editorial Médica Panamericana; 2009.
(4) Sociedad Española de Reumatología. Manual de enfermedades óseas. 2ª ed. Madrid: Editorial Médica Panamericana; 2010.
(5) Mahan LK, Escott-Stump S, Raymond JL. Krause Dietoterapia. 13ª ed. Barcelona: Elsevier España, S.L.; 2013.
(6) Martínez E. El calcio, esencial para la salud. Nutr Hosp 2016; 33(Supl. 4):p. 26-31.