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Tejido blando

Micrografía de un tendón . Tinción con hematoxilina y eosina . El tejido blando es el tejido del cuerpo que conecta , rodea o sostiene los órganos internos y los huesos, e inclu...

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Micrografía de un tendón . Tinción con hematoxilina y eosina .

El tejido blando es el tejido del cuerpo que conecta , rodea o sostiene los órganos internos y los huesos, e incluye músculos , tendones , ligamentos , grasa , tejido fibroso , vasos linfáticos y sanguíneos , fascias y membranas sinoviales . [ 1 ] [ 2 ]  El tejido blando no se endurece mediante los procesos de osificación o calcificación como los huesos y los dientes . [ 1 ]

A veces se define por lo que no es, como por ejemplo " mesénquima extraesquelético no epitelial, excluyendo el sistema reticuloendotelial y la glía ". [ 3 ]

Composición

Las sustancias características dentro de la matriz extracelular del tejido blando son el colágeno , la elastina y la sustancia fundamental . Normalmente, el tejido blando está muy hidratado debido a la sustancia fundamental. Los fibroblastos son las células más comunes responsables de la producción de las fibras y la sustancia fundamental de los tejidos blandos. Variantes de fibroblastos, como los condroblastos , también pueden producir estas sustancias. [ 4 ]

Características mecánicas

Ante pequeñas deformaciones , la elastina confiere rigidez al tejido y almacena la mayor parte de la energía de deformación . Las fibras de colágeno son relativamente inextensibles y suelen ser laxas (onduladas, rizadas). Con el aumento de la deformación del tejido, el colágeno se estira gradualmente en la dirección de la deformación. Cuando están tensas, estas fibras producen un fuerte aumento de la rigidez del tejido. El comportamiento compuesto es análogo al de una media de nailon , cuya banda elástica cumple la función de la elastina, así como el nailon cumple la del colágeno. En los tejidos blandos, el colágeno limita la deformación y protege los tejidos de lesiones.

El tejido blando humano es altamente deformable y sus propiedades mecánicas varían significativamente de una persona a otra. Los resultados de las pruebas de impacto mostraron que la rigidez y la resistencia a la amortiguación del tejido de un sujeto de prueba se correlacionan con la masa, la velocidad y el tamaño del objeto que lo golpea. Dichas propiedades pueden ser útiles para la investigación forense cuando se producen contusiones. [ 5 ] Cuando un objeto sólido impacta un tejido blando humano, la energía del impacto es absorbida por los tejidos para reducir el efecto del impacto o el nivel de dolor; los sujetos con mayor grosor de tejido blando tienden a absorber los impactos con menor aversión. [ 6 ]

Gráfico de la tensión lagrangiana (T) frente a la relación de estiramiento (λ) de un tejido blando preacondicionado.

Los tejidos blandos tienen el potencial de sufrir grandes deformaciones y aun así regresar a la configuración inicial cuando se les descarga, es decir, son materiales hiperelásticos , y su curva tensión-deformación es no lineal . Los tejidos blandos también son viscoelásticos , incompresibles y generalmente anisotrópicos . Algunas propiedades viscoelásticas observables en los tejidos blandos son: relajación , fluencia e histéresis . [ 7 ] [ 8 ] Para describir la respuesta mecánica de los tejidos blandos, se han utilizado varios métodos. Estos métodos incluyen: modelos macroscópicos hiperelásticos basados ​​en la energía de deformación, ajustes matemáticos donde se utilizan ecuaciones constitutivas no lineales y modelos basados ​​en la estructura donde la respuesta de un material elástico lineal se modifica por sus características geométricas. [ 9 ]

Pseudoelasticidad

Aunque los tejidos blandos poseen propiedades viscoelásticas, es decir, la tensión es función de la velocidad de deformación, pueden aproximarse mediante un modelo hiperelástico tras un preacondicionamiento a un patrón de carga. Tras varios ciclos de carga y descarga del material, la respuesta mecánica se vuelve independiente de la velocidad de deformación.

S=S(mi,mi˙)→S=S(mi){\displaystyle \mathbf {S} =\mathbf {S} (\mathbf {E} ,{\dot {\mathbf {E} }})\quad \rightarrow \quad \mathbf {S} =\mathbf {S} (\mathbf {E} )}

A pesar de la independencia de la velocidad de deformación, los tejidos blandos preacondicionados aún presentan histéresis, por lo que la respuesta mecánica puede modelarse como hiperelástica con diferentes constantes de material durante la carga y la descarga. Mediante este método, se utiliza la teoría de la elasticidad para modelar un material inelástico. Fung denominó a este modelo pseudoelástico para señalar que el material no es verdaderamente elástico. [ 8 ]

Estrés residual

En estado fisiológico, los tejidos blandos suelen presentar tensión residual que puede liberarse al extirpar el tejido . Los fisiólogos e histólogos deben tener esto en cuenta para evitar errores al analizar los tejidos extirpados. Esta retracción suele provocar un artefacto visual . [ 8 ]

material fungielástico

Fung desarrolló una ecuación constitutiva para tejidos blandos preacondicionados que es

W=12[q+do(miQ−1)]{\displaystyle W={\frac {1}{2}}\left[q+c\left(e^{Q}-1\right)\right]}

con

q=aijklmiijmiklQ=bijklmiijmikl{\displaystyle q=a_{ijkl}E_{ij}E_{kl}\qquad Q=b_{ijkl}E_{ij}E_{kl}}

formas cuadráticas de cepas de Green-Lagrangemiij{\displaystyle E_{ij}}yaijkl{\displaystyle a_{ijkl}},bijkl{\displaystyle b_{ijkl}}ydo{\displaystyle c}constantes del material. [ 8 ]W{\displaystyle W}es la función de energía de deformación por unidad de volumen, que es la energía de deformación mecánica para una temperatura dada.

simplificación isotrópica

El modelo de Fung, simplificado con la hipótesis isotrópica (mismas propiedades mecánicas en todas las direcciones). Esto está escrito con respecto a los estiramientos principales (λi{\displaystyle \lambda _{i}}):

W=12[a(λ12+λ22+λ32−3)+b(mido(λ12+λ22+λ32−3)−1)]{\displaystyle W={\frac {1}{2}}\left[a(\lambda _{1}^{2}+\lambda _{2}^{2}+\lambda _{3}^{2}-3)+b\left(e^{c(\lambda _{1}^{2}+\lambda _{2}^{2}+\lambda _{3}^{2}-3)}-1\right)\right]},

donde a, b y c son constantes.

Simplificación para tramos cortos y largos

Para deformaciones pequeñas, el término exponencial es muy pequeño, por lo que resulta despreciable.

W=12aijklmiijmikl{\displaystyle W={\frac {1}{2}}a_{ijkl}E_{ij}E_{kl}}

Por otro lado, el término lineal es despreciable cuando el análisis se basa únicamente en grandes deformaciones.

W=12do(mibijklmiijmikl−1){\displaystyle W={\frac {1}{2}}c\left(e^{b_{ijkl}E_{ij}E_{kl}}-1\right)}

Material ligeramente elástico

W=−μJmetro2ln⁡(1−(λ12+λ22+λ32−3Jmetro)){\displaystyle W=-{\frac {\mu J_{m}}{2}}\ln \left(1-\left({\frac {\lambda _{1}^{2}+\lambda _{2}^{2}+\lambda _{3}^{2}-3}{J_{m}}}\right)\right)}

dóndeμ>0{\displaystyle \mu >0}es el módulo de corte para deformaciones infinitesimales yJmetro>0{\displaystyle J_{m}>0}es un parámetro de rigidez, asociado con la extensibilidad límite de la cadena. [ 10 ] Este modelo constitutivo no puede estirarse en tensión uniaxial más allá de un estiramiento máximo.Jmetro{\displaystyle J_{m}}, que es la raíz positiva de

λmetro2+2λmetro−Jmetro−3=1{\displaystyle \lambda _{m}^{2}+2\lambda _{m}-J_{m}-3=1}

Remodelación y crecimiento

Los tejidos blandos tienen el potencial de crecer y remodelarse en respuesta a cambios químicos y mecánicos a largo plazo. La tasa de producción de tropocolágeno por los fibroblastos es proporcional a estos estímulos. Las enfermedades, las lesiones y los cambios en el nivel de carga mecánica pueden inducir la remodelación. [ 11 ] [ 12 ] Un ejemplo de este fenómeno es el engrosamiento de las manos de los agricultores. La remodelación de los tejidos conectivos es bien conocida en los huesos por la ley de Wolff ( remodelación ósea ). La mecanobiología es la ciencia que estudia la relación entre el estrés y el crecimiento a nivel celular. [ 7 ]

El crecimiento y la remodelación desempeñan un papel fundamental en la etiología de algunas enfermedades comunes de los tejidos blandos, como la estenosis arterial y los aneurismas [ 13 ] [ 14 ] , así como en la fibrosis de los tejidos blandos . Otro ejemplo de remodelación tisular es el engrosamiento del músculo cardíaco en respuesta al aumento de la presión arterial detectado por la pared arterial .

Técnicas de imagen

Ciertos factores influyen en la elección de la técnica de imagen para visualizar los componentes de la matriz extracelular (MEC) de los tejidos blandos. La precisión del análisis de la imagen depende de las propiedades y la calidad de los datos brutos y, por lo tanto, la elección de la técnica de imagen debe basarse en aspectos como:

  1. Tener una resolución óptima para los componentes de interés;
  2. Lograr un alto contraste de esos componentes;
  3. Mantener bajo el número de artefactos;
  4. Disponer de la opción de adquisición de datos volumétricos;
  5. Mantener bajo el volumen de datos;
  6. Establecer un sistema sencillo y reproducible para el análisis de tejidos.

Las fibras de colágeno tienen un grosor aproximado de 1–2 μm. Por lo tanto, la resolución de la técnica de imagen debe ser de aproximadamente 0,5 μm. Algunas técnicas permiten la adquisición directa de datos volumétricos, mientras que otras requieren el seccionamiento de la muestra. En ambos casos, el volumen extraído debe permitir seguir los haces de fibras a través del mismo. Un alto contraste facilita la segmentación , especialmente cuando se dispone de información de color. Además, también debe considerarse la necesidad de fijación . Se ha demostrado que la fijación de tejidos blandos en formalina provoca contracción, alterando la estructura del tejido original. Algunos valores típicos de contracción para diferentes fijaciones son: formalina (5% - 10%), alcohol (10%), bouin (<5%). [ 15 ]

Métodos de imagen utilizados en la visualización de la matriz extracelular y sus propiedades. [ 15 ] [ 16 ]

Importancia clínica

Los trastornos de los tejidos blandos son afecciones médicas que afectan a estos tejidos. Las lesiones de los tejidos blandos se encuentran entre las afecciones más dolorosas y difíciles de tratar, ya que resulta muy complicado visualizar lo que ocurre debajo de la piel, en lo que respecta a los tejidos conectivos blandos, la fascia, las articulaciones, los músculos y los tendones.

Los especialistas en el sistema musculoesquelético, los terapeutas manuales, los fisiólogos neuromusculares y los neurólogos se especializan en el tratamiento de lesiones y dolencias en los tejidos blandos del cuerpo. Estos profesionales suelen desarrollar métodos innovadores para manipular los tejidos blandos, acelerando así la curación natural y aliviando el dolor inexplicable que a menudo acompaña a las lesiones de este tipo. Esta especialidad, conocida como terapia de tejidos blandos , se está expandiendo rápidamente gracias a los avances tecnológicos que mejoran la capacidad de estos especialistas para identificar las zonas problemáticas.

Un nuevo método prometedor para tratar heridas y lesiones de tejidos blandos es mediante el factor de crecimiento derivado de plaquetas . [ 17 ]

Existe una estrecha superposición entre el término "trastorno de los tejidos blandos" y reumatismo . A veces se utiliza el término "trastornos reumáticos de los tejidos blandos" para describir estas afecciones. [ 18 ]

Los sarcomas de tejidos blandos son muchos tipos de cáncer que pueden desarrollarse en los tejidos blandos.

Véase también

Referencias

  1. 1 2 "Tejido blando" . Consultado el 13 de julio de 2020 .
  2. ↑ "Tejido blando" . Diccionarios del NCI . en el Instituto Nacional del Cáncer .Error de cita: Parámetro no válido ""name" en <ref>la etiqueta. ¿Quiso decir "name"?
  3. ↑ Skinner HB (2006). Diagnóstico y tratamiento actuales en ortopedia . Stamford, Conn: Lange Medical Books/McGraw Hill. pág. 346. ISBN  0-07-143833-5.
  4. ^ Junqueira LC, Carneiro J, Gratzl M (2005). Histología . Heidelberg: Springer Medizin Verlag. pag. 479.ISBN​  3-540-21965-X.
  5. ↑ Amar M, Alkhaledi K, Cochran D (2014). "Estimación de las propiedades mecánicas de los tejidos blandos sometidos a impacto dinámico" . Journal of Engineering Research . 2 (4): 87– 101. doi : 10.7603/s40632-014-0026-8 .
  6. ↑ Alkhaledi K, Cochran D, Riley M, Stentz T, Bashford G, Meyer G (agosto de 2011). «Los efectos psicofísicos del impacto físico en los tejidos blandos humanos». Actas de la 29.ª Conferencia Europea Anual sobre Ergonomía Cognitiva . págs. 269-270 . doi : 10.1145/2074712.2074774 . ISBN  9781450310291. S2CID 34428866 . 
  7. 1 2 Humphrey JD (2003). "Biomecánica continua de los tejidos biológicos blandos". Actas de la Real Sociedad de Londres A . 459 (2029): 3– 46. Bibcode : 2003RSPSA.459....3H . doi : 10.1098/rspa.2002.1060 . S2CID 108637580 . 
  8. 1 2 3 4 Fung YC (1993). Biomecánica: Propiedades mecánicas de los tejidos vivos . Nueva York: Springer-Verlag. pág. 568. ISBN  0-387-97947-6.
  9. ↑ Sherman VR, Yang W, Meyers MA (diciembre de 2015). "La ciencia de los materiales del colágeno" . Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials . 52 : 22–50 . doi : 10.1016/j.jmbbm.2015.05.023 . PMID 26144973 . 
  10. ↑ Gent AN (1996). "Una nueva relación constitutiva para el caucho". Rubber Chem. Technol . 69 : 59–61 . doi : 10.5254/1.3538357 .
  11. ↑ Saini K, Cho S, Dooling LJ, Discher DE (enero de 2020). "La tensión en las fibrillas suprime su degradación enzimática: un mecanismo molecular para 'úsalo o piérdelo'"" . Matrix Biology . Matrix Biomechanics. 85– 86: 34– 46. doi : 10.1016/j.matbio.2019.06.001 . PMC 6906264 . PMID 31201857 .  
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  13. ↑ Humphrey JD (2008). "Adaptación vascular y homeostasis mecánica a nivel tisular, celular y subcelular". Bioquímica celular y biofísica . 50 (2). Springer-Verlag: 53– 78. doi : 10.1007 / s12013-007-9002-3 . PMID 18209957. S2CID 25942366 .  
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