Repaso de la fisiología ósea

Repaso de la fisiología ósea 8

El cuarto objetivo didáctico de este curso es entender las generalidades de la fisiología y remodelación del hueso. En general, se piensa que el hueso es una estructura estática, pero en realidad este se remodela continuamente gracias a las acciones de los osteoclastos (células de resorción ósea), los osteoblastos (células formadoras de hueso) y sus productos, bajo la influencia de la hormona paratiroidea (HPT), vitamina D, estrógenos, glucocorticoides, somatotropina, hormona tiroidea y otros factores como las citocinas, una familia especial de factores de crecimiento. La remodelación, que se lleva a cabo en el hueso trabecular del proceso alveolar y en otros lugares, depende de un equipo de células que disuelve un área en forma de fosa en el hueso y luego lo rellena con hueso nuevo. Este equipo de células se conoce como unidad multicelular básica (UMB). El hueso se remodela mediante una secuencia de pasos que puede tardar hasta 200 días, de la siguiente manera:

Iniciación

La iniciación es la fase durante la cual se origina una UMB tras un “evento” iniciador como un microdaño, esfuerzo mecánico, exposición a uno o más de un grupo de factores biológicos, o incluso al azar. La respuesta inmunológica comienza en reacción a uno de estos eventos. Las citocinas y otros factores de crecimiento, como la hormona paratiroidea (HPT), factor de crecimiento seudoinsulínico (FCSI), interleucina 1 (IL-1), interleucina 6 (IL-6) y factor de necrosis tumoral (FNT), son importantes en la fase de iniciación. Es probable que la IL-1 sea el factor más importante en la respuesta inmunológica. Su función es aumentar la activación de los linfocitos T en respuesta al antígeno. Los fibroblastos y otras células se encargan de producir la IL-6. La IL-6 aumenta la síntesis de glucocorticoides. En general, aumenta la respuesta de las células inmunológicas a otras citocinas. El factor de necrosis tumoral alfa (FNTα), al igual que la IL-1, es una citocina de modificación mayor de la respuesta inmunológica, de cuya producción se encargan principalmente los macrófagos activados. La presencia de FNT induce formación de osteoclastos.

Factores como el estrógeno pueden reducir la aparición de la fase de iniciación, lo que disminuye la tasa y aparición de resorción ósea. Estrategias mediadas por mecanismos biológicos para aumentar el crecimiento óseo en pacientes con periodontitis, actúan para modificar los efectos de los factores que promueven la resorción ósea o para reforzar los efectos de los factores que promueven la formación ósea.

Reclutamiento de osteoclastos

Las células del revestimiento que se activaron durante la iniciación secretan el ligando del receptor activador del factor nuclear kappa (receptor activator of nuclear factor kappa ligand, RANKL), que puede seguir unido a la superficie celular. El RANKL activa los preosteoclastos, los cuales después se diferencian y convierten en osteoclastos maduros, que desarrollan un borde ondulado y resorben el hueso. La osteoprotegerina (OPG) puede actuar uniéndose al RANKL, lo que disminuye su efecto. El RANKL es un poderoso agente osteógeno. Los osteoclastos son más efectivos para la resorción ósea cuando el efecto del RANKL disminuye.

Resorción

Los osteoclastos maduros se encargan de resorber el hueso durante aproximadamente dos semanas en un sitio dado, hasta que sobreviene su muerte celular previamente programada. Conforme la UMB viaja, activa continuamente nuevos osteoclastos. Las integrinas e interleucinas son factores inmunológicos cuya acción puede aumentar la actividad de los osteoclastos. Las integrinas son receptores presentes en la superficie celular que se unen a los ligandos y reducen su efecto osteógeno.

El estrógeno, la calcitonina, el interferón y el factor de crecimiento transformador (FCT) pueden disminuir la resorción ósea durante esta fase. La calcitonina trabaja en oposición a la hormona paratiroidea y puede disminuir su función en la resorción ósea. Del mismo modo, los bifosfonatos como el risedronato sódico inhiben la resorción ósea mediada por los osteoclastos, lo que reduce la pérdida neta de hueso.

Osteoblast Recruitment

Osteoblasts are derived from bone marrow stromal cells and are attracted by bone-derived growth factors, (including Cbfa1, BMP's, IGF, PTH, and others) and perhaps the remains of the self-destructed osteoclasts. Cbfa1 activates the bone-specific protein, osteocalcin. Bone morphogenetic proteins (BMPs) induce new bone formation by stimulating profileration and migration of undifferentiated bone cell precursors.

Reclutamiento de osteoblastos

Los osteoblastos se derivan de las células estromáticas de la médula ósea y son atraídos por factores de crecimiento de origen óseo (como el factor A1 de unión principal [Cbfa1], PMO, FCSI, HPT y otros) y quizá por los restos de los osteoclastos autodestruidos. El Cbfa1 activa la proteína específica de los huesos, llamada osteocalcina. Las proteínas morfogenéticas óseas (PMO) inducen formación de nuevo hueso al estimular la proliferación y migración de células óseas precursoras no diferenciadas.

Formación del osteoide

Los osteoblastos inician el proceso de osteogenia secretando capas de osteoide que rellenan lentamente la cavidad, así como factores de crecimiento (como FCT-beta, PMO y FCSI) y proteínas. La presencia de glucocorticoides puede retardar la formación de osteoide.

Mineralización

El osteoide empieza a mineralizarse utilizando calcio y fosfato cuando mide aproximadamente 6 micras de espesor. La mineralización es controlada por la actividad de los osteoblastos. La presencia de pirofosfato puede disminuir la mineralización.

Maduración mineral

La densidad ósea aumenta durante meses, después de que la cavidad se ha llenado de hueso, porque los cristales minerales se compactan de modo más estrecho.

Latencia

Durante la latencia, algunos osteoblastos se convierten en células de revestimiento, lo que ayuda a regular la liberación constante de calcio de los huesos. Otros osteoblastos se convierten en osteocitos que permanecen en el hueso, conectados mediante largas proyecciones celulares que pueden sentir el esfuerzo funcional ejercido sobre el hueso.