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SISTEMA ESQUELÉTICO ii. 1 ORÍGEN EMBRIOLÓGICO El sistema esquelético posee tres orígenes embriológicos: i. ii. iii. MESODERMO PARAXIAL el cual origina las somitómeras (región cefálica) y las somitas (de la región occipital hacia abajo), las somitas se diferencian en dermomiotoma (porción dorsolateral) y en esclerotoma (porción ventromedial), éste último da origen al mesénquima (tejido conectivo embrionario) a la cuarta semana de desarrollo el cual dará origen a varios tipos celulares entre ellos los osteoblastos que originan el sistema esquelético. HOJA SOMÁTICA (LÁMINA LATERAL) algunas de sus células originan mesénquima que participa en la formación de los huesos de la cintura escapular y pélvica y los huesos largos de las extremidades. 2 CRÁNEO El cráneo se divide en neurocráneo (cráneo que cubre y protege al encéfalo) y viscerocráneo ( esqueleto facial). A) NEUROCRÁNEO Se divide en una porción membranosa de huesos planos y en una porción cartilaginosa también llamada condrocráneo. i. NEUROCRÁNEO MEMBRANOSO se forma a partir de la cresta neural (paredes y techos del cráneo) con participación del mesodermo paraxial (región occipital y parte superior de la cápsula ótica). CRESTA NEURAL sus células originan los huesos frontal, parietal, esfenoides, nasal, lacrimal, cigomático, maxilar e incisivo, la mandíbula, las porciones escamosa y petrosa del temporal, parte del occipital y cartílago hioides. MESODERMO PARAXIAL sus células originan el hueso occipital casi en su totalidad. HOJA SOMÁTICA (LÁMINA LATERAL) sus células den origen a los cartílagos de la laringe. CRESTA NEURAL algunas de sus células se diferencian en mesénquima para originar los huesos de la cara y algunos de los huesos del cráneo. La formación del sistema esquelético ocurre por un proceso denominado osificación, el cual puede ser de dos tipos: i. ENDOCONDRAL cuando la osificación ocurre a partir del cartílago hialino formado por los condroblastos originados a su vez por el mesénquima. MEMBRANOSA cuando la osificación ocurre directamente a partir de las células mesenquimatosas. La osificación del neurocráneo membranoso es del tipo membranosa, ocurre en sus tres centros de osificación primaria (hueso frontal, parietal y hueso occipital) y en ella se forman muchas espículas óseas. El cráneo de un recién nacido posee suturas y fontanelas, ambas de tejido conectivo derivado de la cresta neural, ellas mantienen su forma membranosa durante un período de tiempo para permitir que el cerebro siga creciendo para luego osificarse, lo que ocurre entre los siete y ocho años aproximadamente. ii. NEUROCRÁNEO CARTILAGINOSO llamado también condrocráneo se forma por osificación endocrondral y forma la base y paredes del cráneo. BASE DEL CRÁNEO se forma a partir de la cresta neural que origina el condrocráneo precordal (límite anterior de la notocorda) y del mesodermo paraxial que forma del condrocráneo cordal (detrás del límite anterior de la notocorda) que en conjunto forman la placa mediana que va desde la región nasal hasta el borde anterior del foramen magno. Lo forman los huesos occipital (formado por cartílago paracordal y tres esclerotomas occipitales) el cuerpo del esfenoides (formado por los cartílagos hipofisiarios) y el etmoides (formado a partir de las trabéculas craneales). PAREDES DEL CRÁNEO está formada por el ala mayor del esfenoides (formado por el ala temporal), el ala menor del esfenoides (formado por el ala orbitaria) y las porciones petrosa y mastoíea del hueso temporal (formadas por la cápsula periótica). La unión de la placa mediana con las porciones de mesénquima a partir de las cuales se forman las paredes del cráneo dan origen a los orificios por donde luego saldrán los 12 pares de nervios craneales. B) VISCEROCRÁNEO Está formado por el esqueleto facial o huesos de la cara. Se origina a partir de los dos primeros arcos faríngeos: i) PRIMER ARCO FARÍNGEO posee una porción dorsal o proceso maxilar (origina huesos maxilar y cigomático y parte del hueso temporal) y una porción ventral o proceso mandibular (origina el cartílago de meckel el cual se osifica y forma el hueso maxilar y cuando no se osifica forma el lig. esfenomandibular) ii) SEGUNDO ARCO FARÍNGEO junto con la parte dorsal del proceso mandibular forma los huesos del tímpano (yunque, estribo y martillo), cuya osificación comienza al cuarto mes siendo, por esto, los primeros huesos en osificarse por completo. Tiene también un origen en la cresta neural que forma los huesos nasal y lagrimal además de originar el mesénquima a partir del cual se forman todos los huesos de la cara. La relación del viscerocráneo con el neurocráneo es visiblemente desproporcionada principalmente por 2 causas: i) Por la ausencia de los senos neumáticos paranasales. ii) Por el reducido tamaño de todos los huesos de la cara especialmente el de los huesos maxilares. Las células de la cresta neural forman el esqueleto facial y la mayor parte del cráneo y como son sensibles a agentes teratogénicos las anomalías craneofaciales suelen ser defectos muy comunes. MENINGOCELE La meningocele puede ser meningocele craneal (se hernian las meninges), la meningoencefalocele (se hernian las meninges y el tejido cerebral) y la meningohidroencefalocele (se hernian las meninges, el tejido cerebral y un ventrículo cerebral) CRANEOSINOSTOSIS Cierre prematuro de una o varias suturas craneales, puede ser escafocefalia (cierre de la sutura sagital y cráneo alargado y angosto), acrocefalia o turricefalia (cierre de la sutura coronal y cráneo corto y alto) y plagiocefalia (cierre de la sutura coronal o lambdoidea de un solo lado y cráneo asimétrico). MICROCEFALIA No hay desarrollo del cerebro por lo que el cráneo no se expande, va acompañado de retardo mental. CRANEOSQUISIS No hay cierre del neuroporo anterior, no se forma la bóveda craneal y el tejido encefálico queda expuesto al líquido amniótico el cual lo degrada (anencefalia). Los 9 factores de crecimiento fibroblástico (FGF) y sus 4 receptores (FGFR) participan en la proliferación, diferenciación y migración célular. FGFR poseen 3 dominios extracelulares, 1 dominio citoplasmático y un segmento de transmembrana. El FGFR-1 y el FGFR-2 se expresan en regiones de formación de cartílago y hueso y sus mutaciones están asociadas a defectos como la craneosinostosis. Mutaciones en los genes hox generan un tipo de craneosinostocis autonómica dominante o de boston. El FGFR-3 se expresa en la placa cartilaginosa de los huesos largos y su mutación provoca diferentes tipos de enanismo como los que hay a continuación: ACROMEGALIA ACONDROPLASIA (ACH) Forma más común de enanismo (1/26000) afecta huesos largos y afectados tienen cráneo grande con hipoplasia centrofacial, dedos cortos, una curvatura espinal muy acentuada y es autonómico dominante. DISPLASIA TANATOFÓRICA Enanismo neonatal letal más común (1/20000), es autonómico dominante y hay de tipo I (fémur corto, curvado con cráneo tribolado o ausencia del cráneo) y de tipo II (fémur derecho con cráneo tribolado). HIPOCONDROPLASIA Tipo moderado de acondroplasia con características faciales normales también es autonómico dominante Agrandamiento desproporcionado de cara, manos y pies producto de un hiperpituitarismo congénito y la producción excesiva de hormona del crecimiento, puede conducir a un crecimiento simétrico o por el contrario originar un gigantismo. 3 EXTREMIDADES Esbozos o primordios aparecen al final de la cuarta semana. Son evaginaciones de la pared ventrolateral del cuerpo con centro mesenquimático (hoja somática de la lámina lateral del mesodermo) rodeado por una capa de ectodermo cúbico. La cresta apical ectodérmica (CAE) es el engrosamiento de los extremos más distales de la capa de ectodermo, que induce la proliferación elevada de células mesenquimatosas. La proliferación del mesénquima origina una población de células indiferenciadas o zona de progreso la cual conduce el desarrollo de cartílago y músculo en sentido próximodistal. Se forman dos constricciones; la primera constricción forma las placas de manos y pies y la segunda constricción forma las articulaciones del codo y la rodilla. Los dedos de manos y pies aparecen cuando hay muerte celular en la CAE separándose ésta en cinco partes. La formación individual de cada dedo ocurre por 3 razones: La osificación de los huesos largos ocurre desde el centro hacia los extremos por lo que el recién nacido posee sus diáfisis osificadas pero sus epífisis cartilaginosas. Las epífisis originan centros de osificación secundarios que forman la placa epifisiaria (lámina cartilaginosa encargada del crecimiento longitudinal de los huesos). i. Evaginación influenciada por el segmento de CAE. ii. Condensación de las células mesenquimatosas con posterior formación de los surcos interdigitales. i. Los huesos largos como por ejemplo fémur o húmero poseen dos centros de osificación segundarios. Muerte del tejido intercalado entre los surcos interdigitales y posterior separación de los dedos. ii. Los huesos cortos como por ejemplo las falanges poseen sólo un centro de osificación secundario. iii. Los huesos irregulares como por ejemplo los de la cara poseen varios centros de osificación secundarios. iii. El miembro superior comienza a desarrollarse unos dos días antes que el inferior por lo cual hay una diferencia de tiempo. A la séptima semana los miembros en desarrollo sufren un giro de 90º que determina la posición de los músculos: i. El miembro superior gira 90º a lateral quedando los músculos extensores en la superficie lateroposterior con los “dedos gordos” mirando hacia lateral. ii. El miembro inferior gira 90º a medial quedando los músculos extensores en la superficie anterior con los “dedos gordos” mirando hacia medial. A la sexta semana la condensación del mesénquima forma cartílago hialino a partir del cual comienza la osificación endocondral de los huesos de las extremidades. A la 12º semana aparecen los centros de osificación primaria en la diáfisis de los huesos largos de las extremidades. El eje anteroposterior de los miembros se regula por la zona de actividad polarizante (ZAP) que es un grupo de células en el borde posterior de los miembros que producen ácido retinóico (vitamina A) que activa la expresión del gen shh. La edad ósea es el cálculo de la edad de un niño mediante la observación de las características de los centros de osificación de su sistema esquelético. Las malformaciones de las extremidades (6/10.000) pueden afectar al miembro superior (3,4 / 10.000) o al miembro inferior (1,1 / 10.000) Algunas malformaciones de los miembros son: i. Meromelia es la falta parcial de un miembro. ii. Amelia es la falta completa de un miembro. iii. Focomelia son miembros sin huesos largos. iv. Micromelia son miembros muy pequeños. DEFORMACIÓN EN PINZA DE LANGOSTA Hendidura en mano o pie por falta del tercer metacarpiano y sus falanges correspondientes lo que provoca la fusión entre los dedos 1º y 2º y los dedos 4º y 5º que le da la forma de pinza de langosta. EL SÍNDROME MANO – PIE – GENITAL Las bandas amnióticas también amputan miembros. Mutación del gen HOXA 13 con fusión de los huesos del carpo, dedos cortos y pequeños, además en la mujer hay útero bicorne (parcialmente dividido) o didelfo (totalmente dividido) y tanto en mujeres como en hombres hay hipospadias (ubicación anormal del orificio de la uretra). Algunas malformaciones propias de los dedos son: EL PIE ZAMBO O EQUINOVARO El desarrollo de los miembros es muy sensible a agentes teratogénicos como la talidomida, sobre todo entre la cuarta y la quinta semana de desarrollo. i. Polidactilia es la presencia de dedos supernumerarios en manos o pies y puede ser teratogénica o de herencia dominante. Es cuando la planta del pie se vuelve hacia adentro y hay aducción y flexión plantar, suele ir acompañada de sindactilia y ser más frecuente en los varones. ii. Ectrodactilia es la ausencia del “dedo gordo” en las manos o pies, suele ser unilateral. iii. Sindactilia fusión de dedos de manos o pies. Algunas veces ocurre que no se forman ciertos huesos.En el síndrome de craneosinostosis – aplasia radial no se forma el radio y además hay ausencia del pulgar y un cúbito corto y curvado. iv. Simpolidactilia mezcla de polidactilia y sindactilia por mutación del gen HOXD 13. 4 COLUMNA VERTEBRAL A la 4º semana células del esclerotoma forman columna mesenquimatosa alrededor de médula espinal y notocorda. La columna mesenquimatosa está segmentada por tejido menos compacto o intersegmentario atravesado por arterias que reciben el nombre de arterias intersegmentarias. El cuerpo vertebral posee tejido intersegmentario porque se forma por proliferación celular de la porción caudal del esclerotoma que se une con la porción cefálica del esclerotoma ubicado inmediatamente inferior a él. Los discos intervertebrales se forman del mesénquima que no prolifera entre los cuerpos vertebrales precartilaginosos. La notocorda forma el núcleo pulposo y el anillo fibroso. El paso de esclerotomas a vértebras va asociado a cambios: i. Los miotomas se disponen como puentes sobre los discos intervertebrales dando movilidad a la columna. ii. Las arterias intersegmentarias ubicadas entre los esclerotomas cambian su ubicación posicionándose en la mitad de los cuerpos vertebrales definitivos. iii. Los nervios raquídeos se disponen cerca de los discos intervertebrales y salen de la columna vertebral por los agujeros intervertebrales. La escoliosis puede ser causada por la fusión asimétrica de dos vértebras adyacentes o la ausencia de la mitad de uno o más cuerpos vertebrales. LUXACIÓN CONGÉNITA DE LA CADERA Falta de desarrollo acetabular y de la cabeza del fémur acompañado de laxitud de la cápsula articular, es más frecuente en las mujeres y en los casos en que el bebé viene con presentación en nalgas. ESPINA BÍFIDA Espina bífida oculta si el defecto óseo está cubierto por piel y no presenta déficit neurológico. Espina bífida quística si no hay cierre del tubo neural, no se forman arcos vertebrales, hay déficit neurológico y tejido nervioso expuesto (1/1.000). Ambas se diagnostican por ecografía y en el caso de la espina bífida quística por amniocentesis ya que presenta niveles elevados de α – fetoproteína. Su diagnóstico prematuro puede revertir la situación administrando ácido fólico a la madre embarazada. SINDROME DE KLIPPEL – FEIL Se caracteriza por un bajo números de vértebras cervicales y anomalías en el resto de la columna. 5 COSTILLAS Y ESTERNÓN Las costillas derivan del esclerotoma del mesodermo paraxial Las costillas se forman a partir de las prolongaciones costales que se encuentran en las vértebras torácicas. El esternón deriva del mesodermo somático de la pared ventral que forma dos bandas esternales, una a cada lado de la línea media, las que originan los moldes cartilaginosos del manubrio esternal, las esternebras y la apófisis xifoides.