Profundización en Biologia Osea para postgrados en el área de la salud

Juan Carlos Munévar NJuan Carlos Munévar N
BIOLOGIA OSEABIOLOGIA OSEA
Dr. Juan Carlos Munévar N.Dr. Juan Carlos Munévar N.Dr. Juan Carlos Munévar N.Dr. Juan Carlos Munévar N.


Disminución de la masa ósea y
deterioro de la micro-arquitectura
Fragilidad ósea y susceptibilidad a las
fracturas
 De alta prevalencia en países en
desarrollo. (Post menopausia)
OSTEOPOROSIS & OSTEOPENIAOSTEOPOROSIS & OSTEOPENIA
Según la OMS la OSTEPOROSIS
se presenta cuando la densidad
mineral ósea es > 2.5 SD por
debajo del promedio para una
mujer normal joven.
Según la OMS la OSTEOPENIA
se presenta cuando los niveles de
densidad ósea oscilan entre 1 y 2.5
SD por debajo de la densidad
mineral ósea.
Kanis J A. (1994) Osteoporos Int. 4 368 - 381Kanis J A. (1994) Osteoporos Int. 4 368 - 381
PATOLOGÍAS ESQUELÉTICASPATOLOGÍAS ESQUELÉTICAS

La OMS considera a la Osteoporosis como el segundo problema
de salud pública después de las enfermedades cardiovasculares
En el mundo cerca de 1/3 de las mujeres entre 60 – 70 años de edad
y 2/3 de las mujeres mayores de 80 años sufren de osteoporosis
Se ha calculado que en el mundo
pueden haber 200 millones de
personas con osteoporosis, el costo
de atención se mide en miles de
millones de dólares.
González H, A, Rueda J. Colombia Médica. 1998;29: 81 - 86González H, A, Rueda J. Colombia Médica. 1998;29: 81 - 86
Jackson R D et al. N Engl J Med. 2006; 354: 669 - 683Jackson R D et al. N Engl J Med. 2006; 354: 669 - 683

La comprensión de la naturaleza de los
osteoblastos y su línea celular
Los factores que modulan localmente el
comportamiento de osteoblastos y la
formación ósea
Mecanismos de interacción de los
diversos factores solubles implicados.
Diseño de estrategias biológicas para el
manejo de la regeneración ósea periodontal.
Biología ósea en oseointegraciónBiología ósea en oseointegración
El manejo terapéutico de la formación ósea es uno de
los tópicos claves en Periodoncia e Implantología.
Hughes F, Turner W, Belibasakis G, Martuscelli G. (2006) Periodontology 2000. 41 48 - 72.Hughes F, Turner W, Belibasakis G, Martuscelli G. (2006) Periodontology 2000. 41 48 - 72.

Corte histológico de hueso descalcificado 200X.

COMPONENTES DEL TEJIDO OSEO.
Dogan E , Posaci C Postgrad Med J 2002;78:727-731

Hydroxylapatite o hydroxyapatite (HA), es la formaa mineral natural de la
apatita de calcio con la formula Ca5(PO4)3(OH), que usualmente se escribe
Ca10(PO4)6(OH)2 para resaltar que la unidad del cristal comprende 2 entidades.
Hydroxylapatite es el miembro terminal del complejo del grupo de apatitas. El
ion OH-
ion puede ser reemplaado por fluoruro, cloruro o carbonato,
produciendo fluorapatita o clorapatita. Esto cristaliza en el sistema cristalino
hexagonal.

MATRIZ EXTRACELULARMATRIZ EXTRACELULAR* PROTEOGLUCANOS* PROTEOGLUCANOS
**
GLICOSAMINOGLICANOGLICOSAMINOGLICANO
SS
* PROTEINAS* PROTEINAS
COLAGENASCOLAGENAS
* PROTEINAS NO* PROTEINAS NO
COLAGENASCOLAGENAS

GLICOSAMINOGLICANOSGLICOSAMINOGLICANOS
(GAG`s)(GAG`s)

PROTEOGLUCANOSPROTEOGLUCANOS
PG
Inmovilización
Bloquear actividad
Reservorio
Proteger degradación
Biomineralización

CLASIFICACION
PG GAGs No. DE SITIOS
DE UNION
FUNCION ESTRUCTURA
(ESQUEMA)
VERSICAN Condroitin sulfato 14 Influencia al
migración celular
y la unión celular
DECORIN Dermatán sulfato
o condroitin
sulfato
1 Controla la
formación de
fibrillas e
influencia la
elasticidad del tej.
Conectivo
BIGLICAN Dermatán sulfato
o condroitín
sulfato
2 Influencia la
organización de
la MEC
SINDECAN Heparán sulfato y
condroitin sulfato
1-5 Une las células
epiteliales a la
MEC
MARIOTTI A. The extracellular matrix of the periodontium: dynamic and interactive tissues. Periodontology 2000, 1993, 3(4):39-63.

GAG’s & PG’sGAG’s & PG’s
PULPA
DERMATAN SULFATO
CONDROITIN SULFATO
HEPARAN SULFATO
CAPA DE CELULAS
HEPARAN SULFATO
CONDROITIN SULFATO
DERMATAN SULFATO
PG
DECORIN
BIGLICAN
SINDECAN
CONDROITIN SULFATO NO
ES GAG PREDOMINANTE
HEPARAN SULFATO
PG
DECORIN
BIGLICAN
SINDECAN

ESTRUCTURA DEL
COLAGENO
CADENAS α

ENSAMBLAJE DEL
COLAGENO

TIPOS DE COLAGENO
TIPO DE
COLAGENO
DISTRIBUCION EN
TEJIDOS
FUNCION ESQUEMAS
1. COLAGENO FIBRILAR
I Mayoría de tej.conectivos,
encía, ligamento periodontal,
hueso, dentina, piel y tendones.
Fuerza tensil
II Cartílago, humor vítreo, cornea Fuerza tensil
III Encía, ligamento periodontal,
cemento, piel, vasos
sanguíneos, tejido fetal
Fuerza tensil
V Tejidos intersticiales, piel,
vasos sanguíneos, músculo
esquelético, músculo liso, encía
y ligamento periodontal
Conector entre
membrana basal y
el estroma.
Promueve la
adhesión celular y
la migración
XI Cartílago, discos
intervertebrales, cartílago
elástico del oído, humor vítreo,
la vaina de la notocorda.
Regula el
diámetro de el
colágeno tipo II,
media las
interacciones
colágeno-PG.
MARIOTTI A. The extracellular matrix of the periodontium: dynamic and interactive tissues. Periodontology 2000,
1993, 3(4):39-63.

TIPO DE
COLAGENO
DISTRIBUCION EN
TEJIDOS
FUNCION ESQUEMAS
2. COLAGENO ASOCIADO A FIBRILLAS CON HELICES INTERRUMPIDAS
IX Humor vítreo, pericelular del
cartílago
Unen a el tipo II, y
median el anclaje
de otros
componentes del
tejido conectivo
XII Piel y tendones de embriones,
ligamento periodontal
Unen el tipo I y
median la unión
de otros
componentes del
tejido conectivo
XIV Piel y tendones Desconocida
1993, 3(4):39-63.
TIPOS DE COLAGENO

TIPO DE
COLAGENO
DISTRIBUCION EN
TEJIDOS
FUNCION ESQUEMAS
3. FORMADORES DE HOJAS
IV Membranas basales Interacción con
laminina y heparan
sulfato, principal
componente de las m.
basales
VIII Componente menor de
todos los tejidos
mesenquimatosos,
membrana de la córnea
Estabilización de el
fenotipo celular,
mantenimiento de la
integridad celular
4. FILAMENTOS EN FORMA DE ROSARIO
VI Vasos sanguíneos, piel,
útero, hígado, riñón,
ligamento periodontal y
encía
Ensamblaje de MEC,
anclan las células al
tejido conectivo
1993, 3(4):39-63.
TIPOS DE COLAGENO

Fosfoproteínas en un 50%Fosfoproteínas en un 50% (mayor % de proteínas no colágenas)
 Fosfoproteínas altamente fosforiladasFosfoproteínas altamente fosforiladas (fosforina)(fosforina)
 Fosfoproteínas moderadamente fosforiladasFosfoproteínas moderadamente fosforiladas (25% fosfoserina)(25% fosfoserina)
 Fosfoproteínas ligeramente fosforiladasFosfoproteínas ligeramente fosforiladas (5 - 7% fosfoserina)(5 - 7% fosfoserina)
 Las fosforinas PM. 155.000 y una conformación en hojasLas fosforinas PM. 155.000 y una conformación en hojas
plegadasplegadas ββ..
» (Takagi y col 1986)(Takagi y col 1986)
PROTEINAS NOPROTEINAS NO
COLAGENASCOLAGENAS

LA OSTEONECTINA (SPARC)
Glicoproteína fosforilada, con una estructura que
inhibe el crecimiento de HA
Promueve la fijación de Ca2+
y P al colágeno
desnaturalizado
Es análoga a la proteína ósea que contiene ácido γ
carboxiglutámico (Proteína Gla)
Esta molécula no presenta efectos en la formación
mineral pero retarda el crecimiento de HA
El marcaje es ligero en osteoide
OSTEOCALCINA
(Proteína Gla)

 Fosfoproteína ósea de 44 kDa. Estructura α helicoidal, con un bucle
de unión al Ca++
rico en acido aspártico
 Esta glicoproteína fosforilada es rica en ácido aspártico, serina y
ácido glutámico posee 12 fosfoserinas
 La secuencia RGD (Arg-Gl-Asp) esta involucrada en la
adhesión y migración de fibroblastos y osteoblastos por unión a
las integrinas
 El mRNA OPN esta presente en Osteoblastos
Como proteína fosforilada en OPN puede promover la formaciónComo proteína fosforilada en OPN puede promover la formación
de fases minerales.de fases minerales.
LA OSTEOPONTINA (OPN)

SIALOPROTEINAS
(BSP1)
 Glicoproteína, con PM 70.000 -Glicoproteína, con PM 70.000 -
80.000 y hojas plegadas80.000 y hojas plegadas ββ
 Posee 12 - 18% ácido sialicoPosee 12 - 18% ácido sialico
 7% glucosamina7% glucosamina
 6% galactosaminia6% galactosaminia
 30% de oligosacáridos30% de oligosacáridos

 Sialoproteína dentinalSialoproteína dentinal
Glicoproteína de 95 kDa
Glicoproteína rica en ácido siálico
 La DSP posee abundantes:La DSP posee abundantes:
Ácido aspártico
Ácido glutámico
Serina y glicina
No posee cisteína no fosfato
30% de carbohidratos
9% ácido siálico
DSP

BIOMINERALIZACIONBIOMINERALIZACION

FASES
MINERALES
• Numerosos fenómenos biológicos de mineralización
tisular.
• Los tipos de minerales implicados son restringidos.
TEJIDOS DUROS
Minerales en forma cristalina
Calcita
Aragonita
Ácido sílico
coelestina
apatita
witlockite

Los fosfatos de calcio poco solubles (apatita) son de gran interes por
ser componentes del esqueleto y la dentina
FASES
MINERALES
Calcita
Aragonita
Ácido silico
coelestina
apatita
witlockite
Fosfato octacálcico
CaC03,
Moluscos, artrópodos,
Diatomeas.
Radiolares
Dientes, esqueleto
Calcificaciones patológicas.

TEORIASTEORIAS
•La formación de la fase mineral en un tejido calcificado no es
un fenómeno biológico fortuito.
Correlación entre precipitación mineral & desarrollo tisular general
Ej: PRECIPTACION DENSA,
cristales HA alrededor de la trama
colágena del hueso compacto
• Coincidencia entre el depósito mineral, la presencia de
células y eventos metabólicos específicos
Macromoléculas no colágenas (osteocalcina,
fosfoproteínas, fosfatasa alcalina, amelogeninas)
¿Las interacciones moleculares y los procesos físico-químicos...?

•Iones circulantes en mamíferos permanecen en rápido intercambio
con el esqueleto.
La concentración plásmatica: Ca2
= 1,3 mM
HPO4
2-
= 1 mM
Posición del problema
b). Los hechos:
•Gran número de compuestos fosfocálcicos que pueden ser
sintetizados, aislados y estudiados (métodos analíticos y
estructurales)
•Compuestos inestables a pH 7, recristalizan en medio acuoso a un
estado sólido termodinámicamente estable = Hidroxiapatita.
a). Tipo de mineral:
MECANISMOS

• SISTEMA DE CONTROL SELECCIONADO POR EL
PROCESO DE EVOLUCION
flexible y controlable por la actividad celular
•LaLa solubilidadsolubilidad del hueso es constante y en equilibrio con el plasma sanguíneo.del hueso es constante y en equilibrio con el plasma sanguíneo.
•[Ca[Ca22
++]],, [HPO[HPO44
2-2-
], [OH], [OH--
] interrelacionadas e influenciadas por la alimentación.] interrelacionadas e influenciadas por la alimentación.
Exigencias biológicas
• Las concentraciones permanecen en límitesLas concentraciones permanecen en límites
estrechosestrechos
((metabolismo de órganos y célulasmetabolismo de órganos y células))
• La fase mineral del esqueleto constituye unLa fase mineral del esqueleto constituye un
tampóntampón para esos ionespara esos iones
(homeostasis intestinal y renal)(homeostasis intestinal y renal)
• DuranteDurante el crecimientoel crecimiento la mineralización sela mineralización se
produce en zonas nuevasproduce en zonas nuevas

DEFINICIONES
• NUCLEACION: Paso de una fase líquida al estado sólido.
Formación del primer núcleo sólido o germen.
• NUCLEACION HOMOGENÉA: Cuando el medio mineralizable
está LIBRE de cualquier elemento diferente al calcio o fosfato.
• NUCLEACION HETEROGENÉA: Cuando el medio mineralizable
CONTIENE partículas o elementos diferentes al calcio o fosfato que
poseen un efecto catalizador
•Nucleación Primaria: Es la nucleación homogénea y heterogénea.
•Nucleación Secundaria: Es aquella que se produce en presencia de un cristal que
ya está en solución.
• EPITAXIA: Crecimiento de un cristal en contacto de otro material
cristalino que actúa como un esbozo.

INICIO DE LA MINERALIZACION
¿Como a partir de una solución iónica por debajo del
producto de solubilidad se puede constituir una fase sólida?
MECANISMO BOOSTER
Por medio del cual se produce un aumento del producto
iónico por encima del nivel de precipitación espontánea.
•COMPARTIMENTOS
(sitios donde aumenta la concentración de iones)
1. COMPARTIMENTOS VERDADEROS
2. ZONAS ASIMILABLES A COMPARTIMENTOS
A. VESICULAS MATRICIALES B. MITOCONDRIAS
(DRIENSSENS 1982)

COMPARTIMENTOS
(sitios donde aumenta la concentración de iones)
1. VERDADEROS
•Organelos membranosos intracelulares de
25 - 200 nm de diámetro, PAS +.
• Contienen glucoproteínas, lípidos,
proteoglucanos, y una fuerte actividad PAL
• Las membranas concentran Ca2+
• Los primeros depósitos minerales se
localizan dentro y alrededor de las
vesículas.
• Los agregados crecen hasta formar
NODULOS DE CALCIFICACION.
• Presentes alrededor de condrocitos, en
el hueso esponjoso medular, no se
observan en ESMALTE dental .
B. MITOCONDRIAS
• Concentran Ca2+
para liberarlo súbitamente y que reaccione con el
fósforo inorgánico abundante en el citosol. (FOSFATO DE CALCIO).

+ El inicio de la nucleación se podría hacer a partir de pequeños nódulos
cristalinos desprendidos de los cristales HA existentes.
+ Esos nódulos quedan atrapados en los espacios colágenos para permitir el
crecimiento del cristal.
2. ZONAS ASIMILABLES A COMPARTIMENTOS
COMPARTIMENTOS
• ESPACIOS DE COLAGENO (grupos químicos reactivos)
+ Los iones se acumulan a lo largo de las fibras colágeno.
+ Existe una estrecha relación entre las fibrillas de colágeno
y las sustancias inorgánicas desde las primeras etapas de la
mineralización.
LAS FIBRILLAS SE CONSIDERAN INDUCTORES Y
REGULADORES DE LA MINERALIZACION.
GLIMCHER, 1976

¿Como a partir de una solución iónica por debajo del
producto de solubilidad se puede constituir una fase sólida?
INTERVENCION DE INICIADORES MOLECULAS ORGÁNICAS
A. FOSFOPROTEINAS
B. PROTEINAS ACIDAS
C. FOSFOLIPIDOS ACIDOS
D. COLAGENO
•Fuerte afinidad por el Ca2
, para formar un complejo
terciario con el Ca2
y P04 (SITIOS DE NUCLEACION).
Se fijan cerca de los espacios de colágeno.
• La Osteocalcina (proteína ácido γ carboxiglutámico
se observan en donde los cristales HA se orientan a lo
largo de la matriz colágeno)
•Inducen in vitro la formación de HA en una solución
saturada de fosfato de calcio. (fosfatidilserina / Inositol)
• En tejidos duros contiene fosfato, potenciales sitios
de inicio de la mineralización. Las proteínas ligadas al
colageno tienen fuerte afinidad por las APATITAS.

¿Por qué los tejidos que contienen nucleadores potenciales NO se mineralizan o
bien por qué la mineralización se produce en momentos específicos?
• Al bloqueo de sitios de nucleación
• A la competencia con iones indispensables, impidiendo la precipitación
de fosfato de calcio, el crecimiento y agregación de cristales.
INTERVENCION DE INIHIBIDORES
A. PIROFOSFATOS
B. MAGNESIO & CITRATO
• Los iones P2O7 ocupan los sitios del fosfato HPO2-
inhibiendo a baja [ ]º la
precipitación de fosfato de calcio. La PAL presenta actividad pirofosfatasica.
• Impiden la evolución de la fase amorfa mineral hacia la morfología cristalina.
C. PROTEOGLICANOS
• Son un obstáculo, al despolimerizarse se desactiva la inhibición.

CRECIMIENTO DEL CRISTAL
Aumento de la masa mineral que determina la NATURALEZA, NUMERO,
TALLA Y FORMA de los cristales.
Los procesos de regulación involucran:
♠ INTERACCIONES CON MOLECULAS ORGANICAS O MINERALES:
ATP, PPi, Mg2+
, F
-
, fosfoproteínas,proteínas séricas, proteínas
ácidas, fosfolípidos ácidos, colágeno.
• FASE TERMINAL ESTABLE
♠ AUMENTO DEL ESPACIO DISPONIBLE DEBIDO A LA
DEGRADACIÓN DE PROTEOGLICANOS O AMELOGENINAS.
FASES:
Fosfato octocálcico.HIDROXIAPATITA
(Ca2+
) + (Pi) Brushita Fosfato de calcio amorfo

CRECIMIENTO DEL CRISTAL
1. Control de la velocidad y repartición del crecimiento en cuanto a la
talla y número de cristales.
Diferencia en el crecimiento en longitud y espesor de
un cristal (ESMALTE DENTAL)
2. Control del cese de crecimiento; cuando se define la talla y forma de
los cristales se observa la detención del crecimiento.
TEORIAS
Los parámetros físico-químicos no son los únicos que controlan el
crecimiento del cristal.
CONTROL PROTEICOIn vitro # In vivo

OSTEOBLASTOSOSTEOBLASTOS
Funciones:
• Síntesis y procesamiento de colágeno tipo I
• Maduración de la matriz colágena
• Crecimiento de los cristales de hidroxiapatita y síntesis de las proteínas
no colágenas (mineralización)
• receptores Estrógenos, vitamina D3, andrógenos y glucocorticoides, PTH e
IL 6
• PGE2 junto con PTH incrementa la captación de calcio por los huesos y
la producción de IGF-I factor de crecimiento de la JARO
SODEK; Molecular and cellular biology of alveolar bone; Periodontology 2000, Vol. 24, 2000, 99–126insulina

• Secretoras de matriz orgánica
• citoplasma rico en organelos
de síntesis de secreción como
aparato de golgi, RER,
gránulos secretores y
microtúbulos.
• Vesícula matricial
• Organelo intracelular
membranoso
• Sintetiza fosfatasa alcalina
JARO SODEK; Molecular and cellular biology of alveolar bone; Periodontology 2000, Vol. 24, 2000,
99–126

• Gran cantidad de
la enzima
fosfatasa alcalina
• Importante en la
mineralización;
glicoproteína
tetramérica
McKee MD, Nanci A. Ultrastructural, cytochemical and
immunocytochemical studies on bone and its interfaces.
Cells Mater 1993: 3: 219–243.

• Expresan moléculas de adhesión: ICAM-
1, V-CAM-1, LFA-3,
• TGFβFactor de crecimiento
transformador atrae por quimotáxis a
células osteoprogenitoras  Maduración
de osteoblastos.
• BMP (proteína morfogenética) estimula
diferenciación de osteoblastos
McKee MD, Nanci A. Ultrastructural, cytochemical and
immunocytochemical studies on bone and its interfaces.
Cells Mater 1993: 3: 219–243.

• Marcadores de
diferenciación:
• RUNX2
• osteopontina (OPN)
• Fosfatasa alcalina (ALP)
• sialoproteína ósea (BSP)
• osteocalcina (OCN)
La expresión de estas proteínas es
útil como marcadores osteogénicos
en los estadíos finales de la
diferenciación osteoblástica.
BSP
Zarb G ,Mesenchymal stem cells and their involvement in bone remodeling,
repair, and regeneration. Osteoporosis, and Dental Implants. Quintessence
Publishing Co.; 2002. p. 17-23.
OCN
OPN

OSTEOBLASTOS
Sintetizan
• RANKL: Rank ligando
• Citoquina sintetizada en OB, LT activados, médula
ósea y tejido sinovial.
• Se une a RANK (Receptor transmembrana de células
hematopoyéticas precursoras y de OCL).
Scherft JP, Groot CG. The electron microscopic structure of the osteoblast. In: Bonucci E, Motta PM, ed. Ultrastructure
of skeletal tissues: bone and cartilage in health and disease. 1990: 209–22

OSTEOBLASTOS
Sintetizan
• Osteoprotegerina (OPG).
• Actúa como decodificador
en la regulación de la
activación de osteoclasto y
efectos intracelulares de
glucocorticoides (Apoptosis
de Osteoblasto).
• Inhibe la unión RANK-
RANKL
JARO SODEK; Molecular and cellular biologyof alveolar bone;
Periodontology 2000, Vol. 24, 2000, 99–126
OPG

OSTEOCITOOSTEOCITO
• 10 al 20% de los % OB
- osteocitos.
• Poca cantidad de
organelos (menos
secreción) núcleo grande
• Se une por uniones tipo
GAP
• Se destruyen cuando
ocurre remodelación
ósea.
Marotti G, Cane V, Palazzini S, Palumbo C. Structurefunction
relationships in the osteocyte. Ital J Miner Electrolyte
Metab 1990: 4: 93–106.

OSTEOCITOOSTEOCITO
• Factor estimulante de las
colonias de macrófagos (M-
CSF)
• Control remodelado óseo por
mecanotrans-ducción
• Marcador de membrana
diferente CD44
• Estadio final del osteoblasto
Marotti G, Cane V, Palazzini S, Palumbo C. Structurefunction
relationships in the osteocyte. Ital J Miner Electrolyte
Metab 1990: 4: 93–106.
CD44

BordeBorde
rugosorugoso
Zona claraZona claraZonaZona
claraclara
Hueso
EL OSTEOCLASTOEL OSTEOCLASTO

HCOHCO33
--
ClCl--
H+
HCO3
-
Cl-
Cath K
αvβ3
H+ Cl-
HUESOHUESO
RANKRANK RANKRANK
Borde rugosoBorde rugoso
Zona claraZona clara
ZonaZona
claraclara
EL OSTEOCLASTOEL OSTEOCLASTO

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxx
:: ::
Signaling
ruffled membrane
::
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
HUESOHUESO
Nuclei
Microtubles
TGN
αvβ3
::
::
::
::
::
::
::
.
.
.
.
.
.
.
.

células
Estroma / osteoblastos
c-Fms-
RANK-
c-Fms+
RANK-
c-Fms+
RANK+
TNFα, IL-1, IL-6, IL-7,
otras IL’s
OPG, RANKL, M-CSFOPG, RANKL, M-CSF
HSC
Prostaglandinas, hormonas, citocinas,Prostaglandinas, hormonas, citocinas,
IL’s y vitamina DIL’s y vitamina D
Prostaglandinas, hormonas, citocinas,Prostaglandinas, hormonas, citocinas,
IL’s y vitamina DIL’s y vitamina D
M-CSF
RANKL
TNFα
T
TE2
M-CSF
RANKL
OPG
+
GCs
HuesoHueso

PREOSTEOCLASTOS OSTEOCLASTOS
OSTEOBLASTOS

ααvvββ33
c-Fmsc-Fms RANKRANK TNFR1TNFR1
IL1-R1IL1-R1
ERKs ERKs
Mitf
PP
c-src
PI3K
AKT
CC SS DD
JNK
AP1
NFATc1
DD
p38 Ca++
CaM
c-src
PI3K
AKT
CC SS
NFκB
DD
JNK
AP1
DD
NFκB
DD
NFATc1
IKKβ IRAK
E2F
= Cinasa
= Factor de
Transcripción
P = Proliferación
C = Reorganización del citoesqueleto
S = Sobrevivencia
D = Diferenciación
CN

ANDREA CHAPARRO MEDICO INTERNISTA FELLOW REUMATOLOGIA UMNG

Osteoblasto
•Derivan de cels mesenquimales
•Sintetiza matriz ósea, osteocalcina
•Crea microambiente que soporta crecimiento
de osteoclasto maduración y función
•Secretan M – CSF GM CSF IL 1, 6, 2
•Derivada de cels hematopoyéticas
•Proviene de UFC GM
•SPI1 o PU.1  fx de transcripción
monocito macrófago especifico, clave en la
programación de la cel hematopoyética.
Expresión de receptor CFS-MACROFAGO
(cfms).
Osteoclasto

Osteocito
•Red osteocito canalicular
•En canaliculos se destaca
• RANKL OPG señalizacion de inicio
de activacion sitio de remodelado en rta
mecanica
•ATP modulacion de calcio intracelular
•PGE2 y ON promueve osteoformacion
• FGF 23 modula proliferacion y
diferenciacion celular
•DMP 1 inh mineralizacion osea
•RANK ligando osteocitico en activacion
osteoclastica
Reumatol Clin. 2013; 9 (5) 303 - 315

http://www.orthopaedicsone.com/display/Clerkship/Describe+the+process+of+bone+remod
Soporte
Deposito mineral
Hematopoyético
Funciones estructurales y
metabólicas
Proceso de
reestructuración
Dra. Andrea Chaparro. MD. Medicina Interna. Reumatología

FORMACION OSEA
RESORCION OSEA
La calidad ósea está dada por la arquitectura
ósea, el recambio, la acumulación de daño (p. ej.
microfractura) y la mineralización.

 Diferentes actividades contribuyen al
acoplamiento en sitios de remodelado
Factores liberados de
MEC
Productos de osteoclastos
y precursores
Señales de osteocitos y
cels inmunes
Señales que tienen lugar
dentro de linaje de OB
Interacción de diferentes células y
mecanismos de control

 La generación y el mantenimiento
de la forma del hueso durante el
crecimiento depende del modelado
óseo (vida fetal – fin de la 2 década
– crecimiento longitudinal se ha
completado )
 El efecto de modelamiento en el
tamaño y forma del hueso dicta el
simultaneo alargamiento de los
huesos largos y desarrollo de
cavidad endomedular
 Genéticamente programado

Remodelado óseo
 Ocurre a lo largo de la
vida
 Tiene lugar de forma
asincrónicas en todo el
esqueleto en unidades
multicelulares básicas
(BMUs)
 Reemplaza 5-10% del
esqueleto x año 10
años

Remodelado óseo
IntegridadIntegridad
mecánicamecánica

 Las BMU en hueso cortical y trabecular difieren en sus estructuras y en forma que reemplazan el
hueso
60` Harold Frost 
lagunas de Howship
90% hueso trabecular

LasLas Células GigantesCélulas Gigantes
MultinucleadasMultinucleadas orquestan:orquestan:
Una compleja interrelación de
eventos biológicos, moleculares:
Mediadores,Mediadores,
citocinas,citocinas,
enzimas,enzimas,
hormonashormonas

Inicio del remodelado óseo
 El hueso se mantiene de forma sana porque la
remodelación tiene lugar sólo cuando se necesita para
reemplazar el hueso viejo o dañado
 Los sitios deben ser seleccionados
 Para iniciar el ciclo de remodelado el sitio de actividad
debe elegirse
Respuesta a daño
Cambio de carga
Remoción de hueso viejo
 RESORCION POR OSTEOCLASTOS

Interacción
macrophage-derived OSM, T-cell–derived interleukins, and RANKL
Comunicación
intercelular entre
cels óseas, cels
endoteliales. Cels
vasculares y cels
inmunes (Cel T, B)

Los precursores
hematopoyeticos x Capilares
que penetran el BRC y
precursores de MO cercanos
Vasos sanguineos provistos
atraves de canal Haversiano

Compartimento de Remodelado
Oseo BRC
BMP2, FGT-β, sp7
Medula ósea estromal contiene diferentes cels pruripotenciales que se pueden
diferenciar
Linaje de
osteoblastos
Cels endoteliales
Dentro de BRC

Esfingosina 1 Fosfato
• La salida de precursores de OC de
vasculatura x S1P
• S1PR1 migracion de hueso a sangre
• S1PR2 quimiorepulsion de sangre a
hueso
1,25 OH vit D
inhibe

 Precursores mesenquimales
generan OB pueden ser llevados por
vasos sanguíneos
 Derivados también de los
precursores del estroma de la
medula adyacente y de pericitos
(actina, CXCL12)

Jakub Tolar, M.D., Ph.D., Steven L. Teitelbaum, M.D., and Paul J. Orchard, M.D., Osteopetrosis, N Engl J Med
2004;351:2839-49.
AP 1
c jun
c fos
FLc, NFATc1
Ìnterferon gama inactivo
FNT a
IL 1 b
IL 11
PGE2
TBG B
Balance de producción de
RANKL y OPG del linaje
osteoblástico y su
interacción con RANK

Formación de osteoclasto en
respuesta a hormonas, Citocinas
1,25OHVIT D3
Fx por OB que estimula producción
de RANKL
Sema3b
Oncostatina M
IL 6
familia correceptor de subunidad gp
130

Tomado de Williams textbook 2016

Jakub Tolar, M.D., Ph.D., Steven L. Teitelbaum, M.D., and Paul J. Orchard, M.D., Osteopetrosis, N Engl
J Med 2004;351:2839-49.
Howship’s
lacuna
ResorcionHidroxiapatita
Ca - P
TRAP
enzyme tartrate-resistant acid phosphatase

Acoplamiento de formación
ósea y resorción
 La necesidad de hacer coincidir la formación ósea con el tamaño del pozo
de resorción: un requisito esencial para una remodelación equilibrada
 Generación de la cantidad apropiada de osteoblastos en cada BMU.
 En cada BMU el volumen de hueso removido por resorcion es aprox igual al
reemplazado
 Balance de resorcion y formacion, lo mas importante citocinas liberadas
localmente > Vit D, PTH

Señales derivadas de MEC
La resorción se acompaña de liberación
de fx de crecimiento como TGF Beta y
Factor de crecimiento similar a insulina
Activador de
plasminogeno x
PTH, 1,25OHD3

Contribuyentes secretados
para acoplamiento
 La resorción ósea por si sola es insuficiente para promover el
acoplamiento de la formación ósea
 Los osteoclastos activos son la fuente probable que involucra IL
6/gp 130
 Cardiotrofina 1 (CT 1) en osteoclastos estimula la diferenciación
osteoblastos
 Osteoclastos expresan BMP 6 Wnt 10b  fx de acoplamiento
 CTHRC 1: repeticiones de triple hélice de colágeno: Producido por
OC activos  estimulando formación ósea **
 Afamina : miembro de familia albumina/vitamina D  x OC 
recluta pre osteoblastos **

Otros moléculas involucradas en remodelado y
proceso de acople
SEMAFORINAS (receptores plexinas y neurofilinas)
Sema4D en osteoclasto, inhibidor derivado de osteoclasto
en la diferenciación de OB y formación ósea
Sema3b: en osteoblasto , incrementada por 1,25ohvitD 
promueve osteoclastos
Sema3a: inhibidor formación de osteoclasto y promueve
diferenciación osteoblástico
OPG: efecto negativo en formación osteoclástica y
en función

lorencio-Silva R, Sasso G, Sasso-Cerri E, Simões M, Cerri P. Biology of Bone Tissue: Structure, Function, and Factors That Influence Bone Cells. BioMed Research International. 2015;2015:1-
17.

Señales hacia y desde otros
componentes de la médula
 Los OB y OC han mostrado regular el desarrollo de
HSC
 Los OC regula las HSC a través del altos niveles de
calcio liberados durante proceso de resorción -->
diferenciación a través de receptor de calcio
 Un factor secretado por los macrófagos para
mantener la diferenciación osteoblástico es la OSM

Dr. Juan Carlos Munévar N.
INSTITUTO U.I.B.O.INSTITUTO U.I.B.O.
FACULTAD DE ODONTOLOGIAFACULTAD DE ODONTOLOGIA

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