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figura 14.14

localización del mensaje de escleraxis (áreas claras) en los sitios de formación de condrocitos. A) expresión de escleraxis en somitas de un embrión de ratón de 12,5 días. Esta sección fue cortada tangencialmente, y el tubo neural corre a lo largo de la parte anterior-posterior(más…,)

durante la segunda fase de osificación endocondral, las células del mesénquima comprometidas se condensan en nódulos compactos y se diferencian en condrocitos, las células del cartílago. La N-cadherina parece ser importante en el inicio de estas condensaciones, y la N-CAM parece ser crítica para mantenerlas (Oberlender y Tuan 1994; Hall y Miyake 1995). En los seres humanos, el gen SOX9, que codifica una proteína de unión al ADN, se expresa en las condensaciones precartilaginosas., Las mutaciones del gen SOX9 causan displasia camptomélica, un trastorno poco común del desarrollo esquelético que resulta en deformidades de la mayoría de los huesos del cuerpo. La mayoría de los bebés afectados mueren por insuficiencia respiratoria debido a la mala formación del cartílago traqueal y costal (Wright et al. 1995).

durante la tercera fase de osificación endocondral, los condrocitos proliferan rápidamente para formar el modelo para el hueso. A medida que se dividen, los condrocitos secretan una matriz extracelular específica del cartílago., En la cuarta fase, los condrocitos dejan de dividirse y aumentan su volumen dramáticamente, convirtiéndose en condrocitos hipertróficos. Estos condrocitos grandes alteran la matriz que producen (mediante la adición de colágeno X y más fibronectina) para permitir que se mineralice por carbonato de calcio. La quinta fase implica la invasión del modelo de cartílago por los vasos sanguíneos. Los condrocitos hipertróficos mueren por apoptosis. Este espacio se convertirá en médula ósea. A medida que las células del cartílago mueren, un grupo de células que han rodeado el modelo de cartílago se diferencian en osteoblastos., Los ostoblastos comienzan a formar la matriz ósea sobre el cartílago parcialmente degradado (Bruder y Caplan 1989; Hatori et al. 1995). Eventualmente, todo el cartílago es reemplazado por hueso. Por lo tanto, el tejido del cartílago sirve como modelo para el hueso que sigue. Los componentes esqueléticos de la columna vertebral, la pelvis y las extremidades se forman primero de cartílago y luego se convierten en hueso.

el reemplazo de condrocitos por células óseas depende de la mineralización de la matriz extracelular., Esto se ilustra claramente en el esqueleto en desarrollo del embrión de pollo, que utiliza el carbonato de calcio de la cáscara del huevo como su fuente de calcio. Durante el desarrollo, el sistema circulatorio del embrión de pollo trasloca aproximadamente 120 mg de calcio de la cáscara al esqueleto (Tuan 1987). Cuando los embriones de pollo se extraen de sus conchas en el día 3 y se cultivan en cultivos sin conchas (en envoltura de plástico) durante su desarrollo, gran parte del esqueleto cartilaginoso no madura en tejido óseo (figura 14.15; Tuan y Lynch 1983)., Una serie de eventos conducen a la hipertrofia y mineralización de los condrocitos, incluyendo un cambio inicial de respiración aeróbica a anaeróbica, lo que altera su metabolismo celular y potencial de energía mitocondrial (Shapiro et al. 1992). Los condrocitos hipertróficos secretan numerosas vesículas pequeñas unidas a la membrana en la matriz extracelular. Estas vesículas contienen enzimas que son activas en la generación de iones de calcio y fosfato e inician el proceso de mineralización dentro de la matriz cartilaginosa(Wu et al. 1997)., Los condrocitos hipertróficos, su metabolismo y las membranas mitocondriales alteradas, luego mueren por apoptosis (Hatori et al. 1995; Rajpurohit et al. 1999).

figura 14.15

mineralización esquelética en embriones de pollo de 19 días que se desarrollaron (A) en cultivo sin cáscara y (B) dentro del huevo durante la incubación normal. Los embriones fueron fijados y teñidos con rojo alizarina para mostrar la matriz ósea calcificada. (De Tuan y Lynch 1983; (más…,)

en los huesos largos de muchos mamíferos (incluidos los humanos), la osificación endocondral se extiende hacia afuera en ambas direcciones desde el centro del hueso (véase la figura 14.13). Si todo nuestro cartílago se convirtiera en hueso antes del nacimiento, no creceríamos más, y nuestros huesos serían tan grandes como el modelo cartilaginoso original. Sin embargo, a medida que el frente de osificación se acerca a los extremos del modelo de cartílago, los condrocitos cerca del frente de osificación proliferan antes de someterse a hipertrofia, empujando los extremos cartilaginosos del hueso., Estas áreas cartilaginosas en los extremos de los huesos largos se llaman placas de crecimiento epifisarias. Estas placas contienen tres regiones: una región de proliferación de condrocitos, una región de condrocitos maduros y una región de condrocitos hipertróficos (figura 14.16; Chen et al. 1995). A medida que el cartílago interno se hipertrofia y el frente de osificación se extiende más hacia afuera, el cartílago restante en la placa de crecimiento epifisaria prolifera. Mientras las placas epifisarias de crecimiento sean capaces de producir condrocitos, el hueso continúa creciendo.

Figura 14.,16

proliferación de células en la placa de crecimiento epifisaria en respuesta a la hormona del crecimiento. (A) placa de crecimiento epifisaria en una rata joven que se hizo deficiente de la hormona del crecimiento por la eliminación de su pituitaria. B) La misma región en la rata después de la inyección de la hormona del crecimiento. (mas…)

Box

Control of Cartilage Maturation at the Growth Plate.