8/17/2019 7 Crecimiento y Desarrollo Del Esqueleto-1
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CRECIMIENTO YDESARROLLOESQUELETICO
Dr. Carlo A. Rivera compean R2
Asesor Dr. Alberto Moreno
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INTRODUCCION
! Las extremidades alcanzan su longitud y proporciones adultas a travésde una serie de eventos biológicos altamente regulados incluyendo laosificación intramembranosa y endocondral.
! Esto inicia a nivel celular y molecular con la formación de los botones deextremidad, continua el desarrollo de los centros primarios y
secundarios de osificación y termina con el cierre de las placas decrecimiento.
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DESARROLLO ESQUELETICOEMBRIONARIO
! DESARROLLO ESPINAL
! Se desarrolla de pares organizados de estructuras mesodérmicas:SOMITAS.
! Esto ocurre en presencia del gen paraxis quien codifica un factor detranscripción de DNA hélice-bucle-hélice.
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! Cada somita se condensa en 3 capas:
! Esclerotomo.- cuerpos y arcos vertebrales. (gen Pax1)
! Miotomo.- mioblastos.
! Dermatomo.- piel.
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! Cada esclerotomo se divide en regiones craneal y caudal. (Mox1)
! La región caudal se une con la región craneal adyacente.
! Modelo precartilaginoso vertebral.
! Los nervios espinales atraviesan el centro del esclerotomo para aparecerentre cada vertebra recién formada e inervar los miotomos de cadasegmento.
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! En la columna cervical el primer esclerotomo contribuye a la formacióndel occipucio.
! La región caudal del octavo esclerotomo contribuye a la formación de la1ª vertebra torácica.
! El primer nervio espinal existe entre C1 y el occipucio y el 8ª entre C7 yT1.
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DESARROLLO DE LAS EXTREMIDADES
! Inicia como una evaginación de la pared lateral del cuerpo y consiste en2 capas: ectodermo y mesodermo.
! Este crecimiento inicial se encuentra bajo el control del Factor deCrecimiento Fibroblastico (FGF)
! El crecimiento longitudinal resulta de la señalización biomecánica entrecélulas ectodérmicas (cresta apical ectodérmica) y mesodérmicas (zonade progreso).
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! La función de la cresta apical ectodérmica es:
! crecimiento de proximal a distal
! Celulas mesodérmicas indiferenciadas
! La zona de progreso:
! Secreta un factor para el mantenimiento de la cresta apical ectodérmica.
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! La formación digital se determina en el eje antero-posterior del botón.
! Las células localizadas en la zona de actividad polarizante en el aspectoposterior dirigen el numero y tipo de dedos formados ( gen erizo Sonic).
!
La formación de elementos esqueléticos en el botón embrionario esanunciada por la condensación de células mesenquimales en formasque servirán como modelo para el desarrollo oseo.
! Sexta semana
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OSIFICACION ENDOCONDRAL EINTRAMEMBRANOSA
! La osificación endocondral involucra la formación de un modelocartilaginoso de hueso el cual se mineralizara.
! La serie de eventos celulares que comprende el proceso de osificaciónendocontral consiste en:
! Proliferiacion de condrocitos
! Hipèrtrofia de condrocitos
!
Mineralizacion de la matriz extracelular
! Apoptosis
! Invasio vascular
! Osificacion
! Remodelacion a hueso laminar.
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! La osificación intramembranosa involucra la formación directa dematriz ósea por osteoblastos sin una plantilla cartilaginosa calcificada.
! Formación de huesos planos
! Aumento del ancho de huesos largos.
! Histologica y biomecanicamente son idistinguibles aquellos medianteosificación intramembranosa y endocondral.
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DESARROLLO DE LOS CENTROS DEOSIFICACION PRIMARIA Y
SECUNDARIA
! Durante la 7ª semana de vida embriológica los condrocitos del centrodel esbozo de cartílago aumentan su volumen intracelular e inician lamineralización de la matriz a su alrededor.
! Al completarse este proceso inicia la apoptosis de los condrocitoshipertróficos.
! Las células mesenquimales en el periostio se diferencian enosteoblastos y elaboran un collar de hueso intramembranoso alrededordel hueso en desarrollo.
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! En la 8ª semana la laguna de condrocitos es invadida por vasossanguíneos seguidos por osteoblastos
! Esponjoso primario
! Los condroclastos remueven el cartílago calcificado y continua ladeposición de matriz osea por lo osteoblastos.
!
Esponjoso secundario
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! Mientras el centro primario de osificación se expande y avanza hacia elfinal del hueso largo se repite los eventos de la osificación endocondral.
! Centro secundario de osificación
! La mayoría de huesos largos poseen 2 centros secundarios deosificación mientras que metacarpianos y metatarsianos solo tienen 1.
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ESTRUCTURA, FUNCION YBIOQUIMICA DE LA PLACA DE
CRECIMIENTO
! Se forma en el borde del centro de osificación primario y se expandehasta donde termina el hueso.
! Conforme crece el centro de osificación secundaria la fisis se vuelve undisco estrecho de cartílago entre la epífisis y metafisis.
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! La placa de crecimiento se divide en zonas.
! De reserva.
! Proliferativa
! Maduracion.
! Hipertrofica
!
Invasion vascular
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! Zona de reserva: la proporción de matriz extracelular con el volumencelular es alta y las células se encuentra en un estado relativamenteinactivo.
! Zona proliferativa: los condrocitos asumen una forma aplanada, secomienzan a dividir y se organizan en columnas.
! La proliferación celular ocurre en una banda estrecha de célulaslocalizadas en esta zona de la placa de crecimiento.
! Estudios en ratas muestran que una capa de células hipertróficas eseliminada de la placa de crecimiento cada 3 horas.
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! Zona de maduración: la síntesis de matriz extracelular permite laseparación de las recién divididas células. (colágeno, proteoglicanos)
! La colágena tipo II es la principal en la placa de crecimiento, aunque latipo IX y XI también son altamente expresadas.
!
La colágena tipo IX media la interacción de la tipo II con otroscomponentes de la matriz extracelular en el cartílago.
! Mutaciones en la colágena II están asociadas a algunas displasiasesqueléticas incluyendo displasia espondiloepifisaria, displasia de Kniesty síndrome de Stickler.
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!
Agrecano: es el principal proteoglicano en la matriz cartilaginosa yprovee la resistencia necesaria al cartílago para soportar fuerzascompresivas.
! Otros proteoglicanos son:
! Decorina
! Biglicano
! La Proteína Oligomerica de Cartílago (COMP) es una proteína nocolagenosa encontrada en la matriz extracelular.
! Mutaciones en la COMP han sido asociadas a:
! Pseudoacondroplasia
! Displasia múltiple epifisiaria
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! Zona hipertrófica: cesa la división celular y los condrocitos terminan sudiferenciación.
! Aumento en la actividad enzimática de la fosfatasa alcalina.
! Aumento en la síntesis de colágena tipo X.
! Mutaciones en el gen COLX causan condrodisplasia metafisaria deSchmid.
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! La mineralización de la matriz extracelular de la zona hipertrófica selleva a cabo principalmente entre las columnas de los condrocitoshipertróficos
! El deposito de mineral consiste en hidroxiapatita pobrementecristalizada.
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! Zona de invasión vascular: invaden capilares de la metafisis atraviesanel ultimo septo transverso del cartílago mineralizado para entrar en lalaguna de condrocitos hipertróficos
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!
La zona de Ranvier es un anillo de fibrocartílago en la periferia de laplaca de crecimiento quien da soporte estructura e incrementa elcrecimiento a lo ancho de la fisis.
! El anillo de LaCroix es una banda de tejido fibroso que se funde con elperiostio y provee soporte mecanico en respuesta a cargas decompresión, tensión, cizallamiento de la fisis.
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HIPERTROFIA CONDROCITARIA
!
Refleja un aumento en el numero de organelos intracelulares,incluyendo mitocondria y retículo endoplásmico.
! El aumento en la altura de condrocitos es responsable del 44 a 59% delcrecimiento longitudinal de los huesos.
!
En huesos con crecimiento mas rápido como el femur los condrocitostiene un mayor aumento de tamaño que aquellos en huesos con menorcrecimiento como el radio.
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APOPTOSIS
!
Es el mecanismo en el que se realiza una muerte celular programada.
! Es un proceso necesario para la homeostasis de órganos incluyendo laplaca de crecimiento.
! Condrocitos hipertróficos bien diferenciados: su rol es la matriz para lacalcificación, la cual actua como molde para la formación primaria delhueso.
! La muerte de condrocitos provee espacio para el ingreso de canalesvasculares y osteoblastos.
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!
Estos eventos morfológicos resultan de la activación de un grupo deenzimas caspasa que metabolizan importantes estructurasintracelulares.
! Las células apoptoticas son reconocidas y tomadas por célulasfagociticas pero no inducen inflamación como las células necróticas.
! Los mecanismos fisiológicos de la muerte celular en la placa decrecimiento no han sido bien definidos.
! La mineralización de la matriz esta relacionada con la liberación deiones fosfato.
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MINERALIZACION DE LA MATRIZEXTRACELULAR
!
La mineralización ocurre en las vesículas de matriz entre las columnasde condrocitos hipertróficos.
! Esta acumulación de calcio es dependiente de una familia de moléculasde canales de calcio
! ANEXINAS
!
Las vesículas de matriz también contienen enzimas que incrementandramáticamente su actividad durante la osificación endocondral
! Fosfatasa alcalina
! Metaloproteinasas (MMP)
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!
Las MMP son responsables del catabolismo da la matriz.
! MMP-2,-9,-13 presentes en la mineralización de la matriz asociada conla disminución de la Colágena Tipo II por la Colagenasa
! Las MMP son criticas para la angiogénesis aunque sus efectos no han
sido bien descritos.
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INVASION VASCULAR
!
El aporte sanguíneo del centro secundario de osificación en desarrolloes dado por arterias epifisiarias.
! Estos vasos dan ramas que contribuyen a la zona de reserva queterminan en la región mas alta de la zona proliferativa.
!
La placa de crecimiento es esencialmente avascular.
! Los canales metafisiarios vasculares se encuentra en compartimentosdelimitados por cartílago calcificado debajo de la ultima fila decondrocitos hipertróficos.
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!
El Factor de Crecimiento Vascular y Endotelial (VEGF) es el factorresponsable y necesario dentro de la placa de crecimiento.
! VEGF es expresado por condrocitos hipertróficos.
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CIERRE FISIARIO
!
El crecimiento longitudinal disminuye conforme los condrocitos de laplaca de crecimiento disminuyen su proliferación.
! La placa de crecimiento es completamente reabsorbida posterior a lapubertad.
! Fusión de la epífisis con la metafisis.
!
Recientemente se ha evidenciado que este proceso esta primariamentebajo el control estrogenico en ambos sexos.
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ESTADOS PATOLOGICOS QUEAFECTAN LA PLACA DE CRECIMIENTO
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RAQUITISMO
! HIPOFOSFATASIA
! IRRADIACION
! ESCORBUTO
! INTOXICACION POR PLOMO
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RESPUESTA DE LA PLACA DECRECIMIENTO A LA CARGAMECANICA !
LEY DE HEUTER-VOLKMAN
! Un incremento en las fuerzas de compresión a través de la placa decrecimiento alenta el crecimiento longitudinal de la fisis.
! Genu varo
! Genu valgo
!
Un incremento en las fuerza de tensión tiene el efecto opuesto (Ley deDelpech)
! Un incremento de 10º en varo de la rodilla resulta en un aumento defuerzas proporcional a 2-3 veces el peso corporal.
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LESION Y REPARACION DE LA PLACADE CRECIMIENTO
!
La fisis resiste las fuerza de cizallamiento gracias a la fuerza del anillopericondrial de LaCroix y la presencia de ondulaciones.
! Las fracturas de huesos largos en niños involucran la fisis enaproximadamente el 20%.
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CLASIFICACION DE SALTER Y HARRIS
!
Se divide en 5 tipos de acuerdo al mecanismo de lesión y la relación dela línea de fractura con la placa de crecimiento.
! TIPO I
! Son el resultado de fuerzas de cizallamiento o avulsión
! TIPO II
! Cizallamiento o avulsión producen fractura que se extiende a la metafisis
(Thurstand Holland)
! TIPO III
! Involucra la superficie articular adyacente como resultado de fuerzas decizallamiento intraarticulares.
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!
TIPO IV
! La fuerza de cizallamiento es mas vertical y la fractura comprende desde lasuperficie articular hasta la metafisis.
! TIPO V
! Compresión vertical de la epífisis y resulta en un aplastamiento de la placa
de crecimiento.
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FISIOPATOLOGIA DEL ARRESTOEPIFISISARIO
!
En las lesiones tipo I y II la separación ocurre de manera primaria en laregión hipertrófica de la fisis en el plano transverso.
! Aunque la fisis puede alentar su crecimiento temporalmente, a los 25días posteriores a la lesión la fisis aparece histológicamente normal.
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En las lesiones tipo III y IV el defecto involucra todas las capas de la fisiscreando un conducto entre la epífisis y la metafisis.
! Existe mediante esta brecha una invasión vasos sanguíneos de ambosextremos ocasionando anastomosis.
!
Los osteoblastos migran por esta brecha y forman puentes oseos através de la fisis.
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FIN
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