Osteogénesis: la formación de los huesos

María José 9 enero, 2018
La osteogénesis es el proceso de formación de los huesos. Se produce tanto durante en el desarrollo embrionario, como en la reparación de las fracturas o durante el crecimiento.

La osteogénesis es el proceso biológico por el cual se forman los huesos. Se inicia durante la octava semana de desarrollo embrionario, siendo además el proceso del que depende la reparación de fracturas.

Formación y desarrollo del esqueleto

Formación y desarrollo del esqueleto

La totalidad de los huesos del esqueleto humano derivan de tres estructuras embrionarias, resultando así en tres linajes diferentes. Estas estructuras son los somitas, el mesodermo y la cresta neural. El proceso de osteogénesis consiste, básicamente, en la transformación de tejido preexistente en tejido óseo. Existen dos mecanismos:

  • Osificación intramembranosa. Este es el nombre que recibe la transformación directa del tejido original por tejido óseo.
  • Osificación endocondral. Este proceso es algo más complejo y se lleva a cabo en dos etapas. En primer lugar, el tejido inicial se sustituye por cartílago, a continuación, el cartílago se osifica.

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Estructuras embrionarias que dan lugar a los huesos

Los somitas son estructuras embrionarias transitorias. Aun así, son fundamentales para el desarrollo del patrón de estructuras segmentadas propias de los vertebrados. De los somitas derivan los huesos que forman parte del eje central del cuerpo o esqueleto axial. Estos son los huesos del cráneo y los auditivos, el hioides, las costillas el esternón y la columna vertebral.

El mesodermo es una de las tres capas celulares a partir de las cuales se desarrolla la totalidad del embrión. Inicialmente, existen tres capas de células: una exterior, una intermedia y una interna. Gracias a un complejo proceso de diferenciación, todas y cada una de las estructuras de un cuerpo humano se desarrollan a partir de ellas. El mesodermo es la capa intermedia, y entre otras muchas estructuras, da lugar a los huesos de las extremidades.

 Finalmente, la cresta neural es una formación celular transitoria, propia de las primeras etapas del desarrollo. Tiene una característica fundamental: la pluripotencialidad de sus células. Es decir, las células de la cresta neural pueden dar lugar a casi cualquier tipo de estructura definitiva del cuerpo. En lo referente al esqueleto, dan lugar a los huesos craneofaciales, al cartílago y a otras estructuras.

Proceso de osificación intramembranosa

Proceso de osificación intramembranosa

Mediante este proceso se forman los huesos planos del cráneo. Como su nombre indica, la osificación se produce en el interior de una membrana de tejido conjuntivo. Algunas de las células de esta membrana se convertirán en osteoblastos, las células formadoras de la matriz ósea. Otras, lo harán en células que forman parte de los pequeños vasos sanguíneos que irrigan los huesos.

Los osteoblastos se agrupan formando lo que se conoce como centro de osificación, alrededor del cual se irá formando de manera progresiva el hueso. Estas células sintetizan y liberan los componentes necesarios para crear una matriz capaz de captar las sales de calcio.

De este modo, la membrana inicial se osifica. La transformación de células embrionarias en osteoblastos se produce gracias a la activación del factor de transcripción CBFA1. A su vez, la activación de CBFA1 depende de las proteínas BMP.

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Proceso de osificación endocondral

Este otro proceso se caracteriza por la formación de cartílago a partir del tejido embrionario y su posterior osificación. Para ello, son necesarias cinco etapas:

  • Las células expresan dos factores de transcripción: Pax 1 y Scleraxis. Estos factores son fundamentales para la activación de los genes que convertirán las células originales en cartílago. La expresión de los factores de transcripción es posible gracias a que unas células inducen a las vecinas a ello de manera paracrina.
  • A continuación, las células que han expresado los genes necesarios, se agrupan y se convierten en condrocitos. Durante este proceso resulta fundamental el gen SOX9.
  • Estos condrocitos se multiplican rápidamente y forman una especie de “molde” para el futuro hueso.
  • En un cuarto paso, la multiplicación se detiene y los condrocitos aumentan de tamaño. En este momento, además, modifican los componentes que liberaban para la formación de la matriz. De este modo, la nueva matriz puede calcificarse gracias al carbonato cálcico.
  • Finalmente, el molde de cartílago es recorrido por los vasos saguíneos en formación. Los condrocitos van muriendo de manera progresiva, siendo sustituidos por osteoblastos.

Osteoblastos y osteoclastos

Los osteoclastos

A diferencia de los osteoblastos, los osteoclastos son células encargadas de la destrucción ósea. Su actividad debe mantenerse siempre en equilibrio con la actividad de los osteoblastos, ya que la correcta formación de los huesos depende de ello.

Osteogénesis imperfecta: la enfermedad de los huesos de cristal

La osteogénesis imperfecta es una enfermedad genética, caracterizada por una debilidad excesiva de los huesos. Las personas que la padecen sufren fracturas de manera casi constante, entre otros problemas. Otros problemas asociados son sordera, dificultades visuales o estreñimiento.

La enfermedad es debida a mutaciones que alteran el colágeno I, un componente esencial en la matriz ósea. La carencia de esta sustancia es la responsable de la excesiva fragilidad de los huesos de los afectados. La enfermedad es muy rara y el pronóstico muy variable. La evolución de la enfermedad, por lo general, depende de un gran número de factores individuales. En muchos casos mejora tras la adolescencia.

Osteopetrosis: huesos demasiado densos

Osteopetrosis huesos demasiado densos

La osteopetrosis es una rara enfermedad congénita, caracterizada por un aumento patológico en la densidad de los huesos. Es consecuencia de un desequilibrio entre la acción de los osteoblastos y de los osteoclastos. En la mayoría de los casos, debido a mutaciones, la anhidrasa carbónica de los osteoclastos se encuentra alterada, convirtiéndolos en disfuncionales.

Las personas con esta enfermedad, aunque parezca irónico, también sufren fracturas. Ello es debido a que, si bien la densidad ósea está aumentada, los huesos formados siguen siendo anómalos. Otros síntomas que la acompañan son dolores y hemorragias, retraso en el crecimiento o infecciones de repetición.

Bibliografía

  1. Gilber SF. Osteogenesis: The development of Bones. En: Gilbert SF. Developmental Biology. 6 ed. Sunderland (MA) 2000
María José

Estudiante de 5º de Medicina y Alumna Interna del Departamento de Psiquiatría de la Universidad de Salamanca. Con la nariz siempre metida en averiguar cómo y por qué ocurren las cosas.

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