Fig. 1.8: Adaptación variable de los tejidos a la carga física.
Sistema esquelético: huesos, cartílagos y articulaciones
El esqueleto humano está formado por más de 200 huesos. Da sostén al cuerpo y protección a los órganos y ofrece puntos para la inserción de músculos, tendones y ligamentos. La movilidad de todo el cuerpo depende, de modo determinante, de las articulaciones esqueléticas. El esqueleto otorga forma y estabilidad al cuerpo pero, por sí mismo, es bastante liviano. El peso total de los huesos representa solo del 15 al 20% del peso corporal.
Huesos
Los huesos se caracterizan en general por presentar un diámetro grande y por su resistencia a la tracción, así como por su elasticidad, a menudo o pasada por alto, y su resistencia a las fracturas. Además de sus funciones de apoyo, protección y movilidad, los huesos facilitan también la regeneración de las células de la sangre y el almacenamiento de minerales esenciales para el cuerpo. Su peso relativamente ligero se debe a su singular estructura tisular.
El tejido óseo y la vida del hueso
Las células (osteocitos) y la sustancia fundamental de los huesos componen el tejido óseo. El 10% de la sustancia fundamental del hueso es agua y el 20% es materia orgánica, constituida entre otras cosas por proteínas y fibras de colágeno. Estas fibras de colágeno son responsables de la elasticidad de los huesos y de su resistencia a las fuerzas de tracción. El 70% de la sustancia fundamental consta de sustancias inorgánicas, minerales, que se depositan en el tejido; esta particularidad no se da solo en el tejido óseo. El calcio cumple una función muy especial: las sales de calcio almacenadas en los huesos representan dos tercios del peso del hueso y otorgan al tejido óseo notables estabilidad y consistencia.
Las células de los huesos reciben nutrientes y oxígeno de un sistema propio de vasos sanguíneos. El metabolismo funcional es imprescindible para el hueso, pero está constantemente transformándose. Cada semana se renueva del 5 al 7% de la masa ósea, por lo que cada cinco meses todo el tejido óseo ha cambiado por completo. El hueso, a pesar de su estabilidad y dureza, es un tejido vivo, cuya destrucción y nueva formación se encuentran en equilibrio en una persona sana. La transformación no solo permite la renovación de la sustancia ósea, sino también la adaptación de la estructura ósea a la carga. Si dicha carga aumenta, el hueso adquiere una estructura y un espesor mayores, mientras que si disminuye, el hueso tiende a reducirse. Así pues, la carga moldea el hueso y la función determina la forma.
Fig. 1.9: La función determina la forma: si se gira un hueso cuadrado durante mucho tiempo, sus ángulos y vértices se destruyen y redondean.
Uno de los ejemplos más llamativos es el engrosamiento frecuente del segundo metatarsiano de los bailarines. La línea de gravedad en la media punta o la punta discurre entre el primer y el segundo metatarsiano. El cuerpo se acomoda a esta elevada carga, acumulando más tejido óseo allí donde se necesita, por lo que el metatarsiano se vuelve más grueso (v. capítulo 6, pág. 139 y siguientes).
El hueso «estándar»: estructura del hueso tubular
La estructura ósea se puede explicar bien analizando la del hueso tubular: el fémur constituye un ejemplo característico de este tipo de huesos.
El eje longitudinal largo, o diáfisis, consta de una corteza cilíndrica (cortical) de material denso, el hueso compacto. En el interior existe una cavidad. Esta estructura ofrece dos ventajas simultáneas, una mayor elasticidad y el aligeramiento el peso del propio hueso. La cavidad o médula está llena de médula ósea. Los dos extremos del hueso, las epífisis, están revestidos por una capa de cartílago. En su interior se aprecia un armazón esponjoso de finas trabéculas óseas, el hueso esponjoso o trabecular (esponjosa). Se trata de una estructura muy liviana que ahorra peso. La esponjosa resulta vital para la carga del hueso. Las trabéculas óseas se disponen a lo largo de las líneas principales de carga del hueso, acomodándose así a esta. Conforman un armazón resistente a la carga estática y dinámica, el denominado sistema trabecular (v. capítulo 4, pág. 92).
Fig. 1.10: Esquema de la estructura de un hueso tubular.
El periostio (lo que podría considerase la «piel del hueso»), una especie de membrana elástica y fibrosa, configura la cara externa del hueso. Es atravesado por numerosos vasos sanguíneos y es responsable de la nutrición y regeneración del hueso. Si se elimina el periostio, el hueso se destruye. Esta capa, dotada de una densa red nerviosa, protege de manera esencial al hueso. Una carga poco usual o excesiva puede inflamar el periostio; el dolor asociado constituye un aviso para evitar la sobrecarga. En algunos lugares, por ejemplo, cuando queda situado justo debajo de la piel, el periostio se encuentra prácticamente desprotegido. Estas son regiones muy sensibles al dolor: la mayoría de las personas han percibido el dolor que se siente al recibir una patada en la espinilla.
Fig. 1.11: Sistema de trabéculas de la extremidad ósea: las trabéculas se disponen a lo largo de las líneas de carga principales.
Dentro de la cavidad medular y en los espacios de la esponjosa se encuentra la médula ósea. Aparte de rellenar los huecos, la misión fundamental de la médula es la producción de glóbulos rojos.
Cartílago
El cartílago se caracteriza por una elevada elasticidad bajo presión, por su resistencia a las fuerzas de cizallamiento y de tracción y por su capacidad para amortiguar los golpes.
Tejido cartilaginoso
El tejido cartilaginoso se compone de células cartilaginosas y de una sustancia fundamental con abundante agua y proteínas. Carece de nervios y de vasos sanguíneos. Por ello se nutre solo por difusión, es decir, por la absorción directa de los nutrientes a partir de los tejidos vecinos o del líquido articular. Esto explica el metabolismo lento del cartílago y, en consecuencia, su reducida capacidad de regeneración. En un modelo ideal, el intercambio de líquidos ocurre por la alternancia entre la carga y la descarga de la articulación, lo cual facilita la nutrición del tejido cartilaginoso. Cuando una articulación permanece en reposo prolongado, pero también durante la sobrecarga, la nutrición del cartílago disminuye; de ahí que el daño cartilaginoso constituya una secuela de este tipo de procesos. Se considera que el valor crítico del «grosor del cartílago» es de 3 mm. Las capas más gruesas de cartílago se nutren peor. Como el cartílago del menisco de la rodilla tiene un espesor de hasta 6 mm, resulta fácil entender que se irrite con frecuencia (v. capítulo 5, pág. 125). El contenido de agua del tejido cartilaginoso se reduce a lo largo de la vida, y la elasticidad y la resistencia a las fuerzas de cizallamiento y tracción remiten gradualmente, por lo que el cartílago resulta cada vez más vulnerable a la lesión.
Tipos de cartílago
El tipo de cartílago depende de la composición exacta de la sustancia fundamental y de la naturaleza de las fibras de depósito.
La sustancia fundamental del cartílago hialino es recorrida por numerosas fibras de colágeno; la totalidad de ellas crea una masa amorfa y acuosa que proporciona al cartílago una elevada elasticidad bajo presión. El cartílago hialino está presente allí donde se generan grandes cargas de presión, por ejemplo en la mayoría de las superficies articulares, a las que reviste y dota de un color blanco brillante. Una de las propiedades especiales del cartílago es su ingente capacidad de adaptación. Las cargas breves determinan un aumento rápido del espesor del cartílago hialino: durante un tiempo limitado, se acumula más