osificación endocondral

La osificación endocondral ^{[ 1 ] [ 2 ]} es una de las dos vías esenciales por las que se produce el tejido óseo durante el desarrollo fetal y la reparación ósea del sistema esquelético de los mamíferos ; la otra vía es la osificación intramembranosa . Ambos procesos, endocondral e intramembranoso, se inician a partir de un tejido mesenquimal precursor , pero sus transformaciones en hueso son diferentes. En la osificación intramembranosa, el tejido mesenquimal se convierte directamente en hueso. Por otro lado, la osificación endocondral comienza con la transformación del tejido mesenquimal en una etapa intermedia de cartílago , que finalmente es sustituido por hueso. ^{[ 3 ]}

La osificación endocondral es responsable del desarrollo de la mayoría de los huesos, incluidos los huesos largos y cortos , ^{[ 4 ]} los huesos del esqueleto axial ( costillas y vértebras ) y apendicular (p. ej., extremidades superiores e inferiores ), ^{[ 5 ]} los huesos de la base del cráneo (incluidos los huesos etmoides y esfenoides ) ^{[ 6 ]} y el extremo medial de la clavícula . ^{[ 7 ]} Además, la osificación endocondral no se limita exclusivamente al desarrollo embrionario; también desempeña un papel crucial en la curación de fracturas . ^{[ 3 ]}

El inicio de la osificación endocondral comienza con la proliferación y condensación de células mesenquimales en la zona donde se formará el hueso. Posteriormente, estas células progenitoras mesenquimales se diferencian en condroblastos , que sintetizan activamente los componentes de la matriz cartilaginosa. De este modo, se forma la plantilla inicial de cartílago hialino, que presenta la misma forma y contorno básicos que el futuro hueso. ^{[ 8 ]}

En los huesos en desarrollo, la osificación comienza dentro del centro de osificación primario ubicado en el centro de la diáfisis (cuerpo del hueso), ^{[ 5 ]} donde ocurren los siguientes cambios:

1. El pericondrio que rodea el modelo cartilaginoso se transforma en periostio . Durante esta transformación, células especiales dentro del pericondrio cambian de función. En lugar de convertirse en células cartilaginosas ( condrocitos ), maduran en osteoblastos formadores de hueso . ^{[ 5 ]} Este hueso recién formado puede denominarse "hueso perióstico" ya que se origina a partir del periostio transformado. Sin embargo, considerando su vía de desarrollo, podría clasificarse como "hueso intramembranoso". ^{[ 8 ]}
2. Después de la formación del periostio, los condrocitos en el centro primario de osificación comienzan a crecer ( hipertrofia ). Comienzan a secretar: ^{[ 10 ] [ 11 ]}
   • El colágeno tipo X provoca rigidez y compresión de la matriz extracelular .
   • Metaloproteinasas de matriz .
   • El factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), que controla la invasión vascular futura.
   • La fosfatasa alcalina provoca la calcificación de la matriz cartilaginosa. Esta calcificación impide el paso de nutrientes a los condrocitos, lo que conduce a su muerte.
3. Cuando los condrocitos mueren, las metaloproteinasas de la matriz provocan el catabolismo de varios componentes de la matriz extracelular y los límites físicos entre las lagunas vecinas (los espacios que albergan a los condrocitos) se debilitan. Esto puede llevar a la fusión de estas lagunas, creando espacios vacíos más grandes. ^{[ 8 ] [ 9 ]}
4. Los vasos sanguíneos que se originan en el periostio invaden estos espacios vacíos y las células madre mesenquimales migran guiadas por los vasos sanguíneos que las penetran. Siguiendo los vasos sanguíneos invasores, las células madre mesenquimales alcanzan estos espacios vacíos y se diferencian en células osteoprogenitoras. Estas células progenitoras maduran posteriormente en osteoblastos, que depositan matriz ósea no mineralizada, denominada osteoide. La mineralización se produce posteriormente, dando lugar a la formación de trabéculas óseas (formación ósea endocondral). ^{[ 11 ]}

Durante la vida posnatal, aparece un centro de osificación secundario en cada extremo ( epífisis ) de los huesos largos. En estos centros secundarios, el cartílago se convierte en hueso de manera similar a como ocurre en un centro de osificación primario. ^{[ 8 ]} A medida que los centros de osificación secundarios se agrandan, el cartílago residual persiste en dos ubicaciones distintas: ^{[ 11 ]}

Al final del período de crecimiento de un individuo, cesa la producción de cartílago nuevo en la placa epifisaria. A partir de ese momento, el cartílago existente en la placa se convierte en tejido óseo maduro. ^{[ 8 ]}

Durante la osificación endocondral, se pueden observar cinco zonas distintas al microscopio óptico. Sin embargo, su nomenclatura y límites histológicos son objeto de debate. ^{[ 3 ]}

Para la recuperación completa de la funcionalidad biomecánica de un hueso fracturado , el proceso de curación ósea debe culminar en la formación de hueso lamelar en el sitio de la fractura para soportar las mismas fuerzas y tensiones que antes de la fractura. La curación indirecta de fracturas , el tipo más común de reparación ósea, ^{[ 10 ]} depende en gran medida de la osificación endocondral. En este tipo de curación, la osificación endocondral ocurre dentro del espacio de la fractura y externa al periostio. Por el contrario, la osificación intramembranosa tiene lugar directamente debajo del periostio, adyacente a los extremos del hueso roto. ^{[ 10 ] [ 12 ]}

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  Tinción tricrómica de Masson-Goldner de la placa de crecimiento en la tibia de un conejo.
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  Sección de hueso fetal de gato. ir. Irupción del tejido subperióstico. p. Capa fibrosa del periostio. o. Capa de osteoblastos. im. Depósito óseo subperióstico.
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  Proceso de osificación endocondral.
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  Dibujo de una sección longitudinal parcial del fémur en desarrollo de un conejo. a. Células cartilaginosas aplanadas. b. Células cartilaginosas agrandadas. c, d. Hueso recién formado. e. Osteoblastos. f. Células gigantes u osteoclastos. g, h. Células cartilaginosas encogidas.