Esqueleto
El esqueleto es el marco de apoyo de un organismo. Por lo general, está hecho de tejido duro y rígido que sostiene la forma del cuerpo del animal y protege los órganos vulnerables.
Para los animales terrestres, los esqueletos también son necesarios para apoyar el movimiento, ya que caminar y volar dependen de la capacidad de ejercer fuerza sobre palancas rígidas como patas y alas.
Los artrópodos, como los insectos, tienen un «exoesqueleto», una cubierta exterior de un material duro llamado quitina que protege sus tejidos internos y les permite caminar, saltar y volar.
Los vertebrados, como los humanos, tienen esqueletos internos, hechos de un tejido llamado hueso que da rigidez a las extremidades y protege órganos vitales como el corazón y el cerebro.
El término «vertebrado», de hecho, proviene de una parte específica del esqueleto interno: las «vértebras» son pequeños huesos que recubren y protegen la médula espinal, un tejido vital que actúa como canal de información entre el cerebro y el resto de la cuerpo.
Los esqueletos de la mayoría de los vertebrados, incluidos los humanos, están hechos de huesos. Los huesos son estructuras complejas que constan de muchos tipos diferentes de tejidos, que realizan funciones estructurales y biológicas.
La siguiente imagen muestra el esqueleto humano con algunos de los grupos óseos más importantes etiquetados:
Para los estudiantes de anatomía y de medicina, es importante tener en cuenta que el antebrazo derecho de este esqueleto se gira hacia adelante para mostrar cómo se ven los huesos del brazo desde un ángulo diferente. Esta no es la posición estándar que se encuentra en la mayoría de los diagramas de anatomía, así que tenga en cuenta que en la mayoría de los diagramas, ambos brazos se colocan como el brazo izquierdo de este esqueleto.
Aquí hablaremos más sobre las funciones del esqueleto y las estructuras, funciones y clasificaciones de sus huesos.
Función del esqueleto
Para los vertebrados como los humanos, el esqueleto realiza muchas funciones esenciales. Algunos están directamente relacionados con el propósito de todos los esqueletos de proporcionar soporte estructural, protección y soporte para la locomoción. Otras son funciones biológicas no relacionadas con el soporte estructural que han sido adoptadas por los tejidos óseos de vertebrados a lo largo del tiempo.
Las funciones del esqueleto incluyen:
Soporte estructural
El esqueleto cumple el propósito vital de dar forma al cuerpo de un animal. Algunos animales que viven en el agua, como el pulpo, no tienen esqueleto. Esto es posible porque sus tejidos están parcialmente sostenidos por el agua que los rodea, que es mucho más pesada que el aire y permite que floten algunas de las estructuras corporales de un animal. ¡Notarás que a los pulpos no les va tan bien en tierra firme!
Para los animales terrestres, es esencial tener un esqueleto que combata la fuerza de la gravedad, que de otro modo podría evitar el movimiento e incluso aplastar órganos. Es por eso que todos los animales terrestres móviles tienen un exoesqueleto, como los de insectos y arañas, o un esqueleto interno, como los de los humanos y otros vertebrados.
Locomoción
Casi todas las formas de locomoción en tierra requieren la capacidad de empujar palancas rígidas contra nuestro entorno. Cuando caminamos, los huesos de nuestras piernas son palancas que ejercen fuerza sobre el suelo para impulsarnos hacia adelante. Cuando las aves vuelan, los huesos de sus alas son palancas que empujan las moléculas de aire para permitirles moverse.
El papel de los huesos en la locomoción es la principal razón por la que los huesos rotos pueden ser una sentencia de muerte para los animales salvajes. Sin palancas intactas contra las que empujar, los animales pueden no poder moverse rápidamente o en absoluto, lo que a su vez los hace incapaces de encontrar comida o escapar de los depredadores.
Proteccion
Además de apoyar la estructura del cuerpo contra la fuerza de la gravedad y permitir la locomoción, el esqueleto juega el papel vital de proteger órganos importantes de lesiones. Algunos huesos protectores importantes del cuerpo humano incluyen:
- El cráneo es una capa gruesa de hueso que protege al cerebro de lesiones.
- La columna vertebral, formada por «vértebras», de las que los «vertebrados» reciben su nombre, protege la médula espinal, que es el principal cordón nervioso que permite que el cerebro se comunique con el cuerpo.
- La caja torácica forma una barrera protectora alrededor de los pulmones y el corazón, sin la cual el cuerpo no podría suministrar sangre al cerebro y pronto moriría.
El cuerpo de los vertebrados debe hacer compromisos entre protección y movilidad. Nuestros órganos abdominales inferiores, como los intestinos, por ejemplo, no están protegidos por la caja torácica. Pero esta falta de una cubierta dura alrededor de nuestro abdomen nos permite inclinarnos, subir y cambiar nuestro peso de una manera que mejora enormemente nuestra movilidad.
Producción de células sanguíneas
Para los animales con esqueletos internos, los huesos también realizan otras funciones biológicas vitales que no están directamente relacionadas con su función de soporte estructural. En los seres humanos, una de las funciones más importantes es la producción de células sanguíneas .
Nuestros huesos están hechos de tejido vivo. Sus tejidos externos son duros y rígidos, pero sus tejidos internos son blandos y sirven para otros fines. En el interior de nuestros huesos, en la parte llamada “médula ósea”, se pueden encontrar las células madre que crean nuestros glóbulos rojos y blancos.
Sin una médula ósea sana, nuestros cuerpos dejarían de reemplazar sus células sanguíneas y pronto perderían la capacidad de transportar oxígeno y combatir las infecciones.
Es por eso que a veces se recetan trasplantes de médula ósea para personas con «cánceres de la sangre». En los cánceres de la sangre como la leucemia, las células cancerosas se originan en la médula ósea. Estas células cancerosas producen una gran cantidad de células sanguíneas, pero las células sanguíneas que producen no funcionan correctamente.
Como resultado, las personas con cáncer de las células madre que producen glóbulos blancos pueden tener recuentos de glóbulos blancos muy altos, pero tienen dificultades para combatir las infecciones, porque estos glóbulos blancos producidos por células madre cancerosas no funcionan correctamente.
En los trasplantes de médula ósea, los médicos intentan eliminar las células madre de la propia médula ósea del paciente y luego reemplazar parte de la médula con médula de un donante sano que puede producir células sanguíneas sanas.
Almacenamiento
Los huesos pueden almacenar grasas y minerales ricos en calorías que otros tejidos corporales podrían necesitar en una fecha posterior.
La parte dura del tejido óseo es rica en calcio, que en casos de emergencia el cuerpo puede liberar de los huesos para otros propósitos.
El tejido de la médula ósea amarillo está compuesto principalmente de grasa, que puede actuar como un punto de almacenamiento de calorías y nutrientes.
El tejido rojo de la médula ósea es rico en hierro, un ingrediente necesario para los glóbulos rojos. La deficiencia de hierro es una causa común de anemia, una afección en la que la producción insuficiente de glóbulos rojos puede provocar debilidad, fatiga, mareos e incluso desmayos.
Regulación endocrina
Las células óseas liberan una hormona llamada osteocalcina, que tiene efectos sobre el azúcar en la sangre, el almacenamiento de grasa y las hormonas sexuales masculinas.
La liberación de osteocalcina por las células óseas hace que el páncreas libere más insulina, lo que resulta en una disminución del azúcar en sangre y un mayor consumo de azúcar por las células. También hace que las células grasas liberen una hormona llamada adiponectina, que provoca la descomposición de la grasa para obtener energía.
La osteocalcina hace que los testículos masculinos produzcan más testosterona y también se cree que estimula al cuerpo a producir más células óseas.
La compleja interacción entre las hormonas del cuerpo humano no se comprende bien. En este caso, es posible que al provocar la liberación de insulina y la descomposición de las grasas para obtener energía, se esté liberando energía adicional que el cuerpo puede usar para desarrollar más células óseas.
Tipos de huesos
Si bien todos los huesos están hechos de tejido similar, existen algunos tipos diferentes de huesos que tienen diferentes características y patrones de crecimiento, lo que les permite cumplir sus diferentes funciones en el cuerpo humano. Estos son:
Huesos largos
Los huesos largos son aquellos que juegan un papel vital en la locomoción y en el apoyo de nuestro peso contra la fuerza de la gravedad. Estos incluyen los huesos largos de brazos, piernas, manos y pies.
Los huesos largos se alargan sustancialmente a medida que la persona crece y tienen una «placa de crecimiento» o «placa epifisaria» en sus extremos, donde se forma hueso nuevo durante el crecimiento.
En los niños, la mayoría de las células sanguíneas son producidas por la médula ósea roja en los huesos largos. En los adultos, gran parte de la médula roja de los huesos largos es reemplazada por la médula amarilla y la producción de células sanguíneas tiene lugar principalmente en los huesos planos.
A veces, los médicos pueden saber la edad aproximada de una persona al observar sus placas epifisarias, ya que estas se encogen y cambian a medida que una persona envejece y deja de crecer. Este enfoque a veces se usa para estimar la edad de una persona o animal en el momento de la muerte por investigadores forenses, arqueólogos y paleontólogos.
Huesos cortos
Los huesos cortos son huesos en forma de cubo que ofrecen apoyo y movilidad en estructuras complejas como la muñeca y los tobillos.
Tanto nuestras muñecas como los tobillos requieren un amplio rango de movimiento complejo, pero también requieren una fuerza y estabilidad extremas, especialmente nuestros tobillos, que deben soportar nuestro peso.
Para resolver este problema, el cuerpo utiliza una serie de huesos entrelazados en forma de cubo, unidos por fuertes ligamentos. Éstos proporcionan una estructura sólida, pero también se pueden desplazar entre sí para producir cambios grandes o pequeños en la forma y posición de nuestras manos y pies.
Huesos planos
Los huesos planos tienen el propósito principal de proteger órganos importantes. Estos huesos no deben requerir el mismo rango de movimiento que los huesos cortos y no deben experimentar un crecimiento pronunciado como los huesos largos.
En los adultos, la mayor parte de la producción de células sanguíneas se produce en la médula ósea roja de los huesos planos.
Ejemplos de huesos planos incluyen el cráneo, el esternón, las costillas y las escápulas, que protegen nuestros pulmones y corazón de la espalda.
Huesos irregulares
Los huesos irregulares son huesos que tienen formas complejas, lo que les permite cumplir propósitos muy específicos. A menudo sirven tanto para proteger los órganos internos como para estructurar el cuerpo.
Ejemplos de huesos irregulares incluyen las propias vértebras, cuya forma compleja les permite proteger la columna vertebral desde todos los lados al tiempo que permite que nuestra columna sea móvil y flexible.
La cintura pélvica, que protege algunos órganos internos al mismo tiempo que proporciona una base estructural para nuestras piernas, es otro ejemplo de hueso irregular.
Huesos sesamoideos
Los huesos sesamoideos son huesos que están incrustados en los tendones y que brindan protección y amortiguación adicionales para las áreas del cuerpo de alto estrés y movimiento.
Un ejemplo de hueso sesamoideo es la rótula, un hueso pequeño y redondo que cubre la rótula y protege los tendones que se encuentran debajo. Los huesos sesamoideos también se encuentran en las manos, rodillas y pies.
Estructura osea
La estructura de los huesos se ejemplifica mejor al observar los huesos largos, que experimentan el mayor crecimiento y que contienen distintas cavidades para la médula ósea. Los huesos largos contienen varios tipos de tejidos, cada uno de los cuales ayuda con las funciones que deben realizar nuestros huesos.
Los tejidos que se encuentran en nuestros huesos incluyen:
Hueso Compacto
El hueso compacto, también llamado «hueso cortical», es la capa exterior dura de todos los huesos. Consiste en «tejido óseo» hecho de «osteocitos» o células óseas.
En el tejido óseo, las células óseas están rodeadas por una matriz sólida de minerales y proteínas. El mineral más importante es la hidroxiapatita, un mineral rico en calcio y fósforo que también se encuentra en el esmalte de los dientes y en algunas rocas naturales.
La hidroxiapatita es dura y sólida, pero también propensa a romperse, por lo que se entrelaza en tejido óseo compacto con fibras de colágeno. El colágeno es el mismo tipo de proteína resistente y fuerte que se encuentra en la piel. El resultado es una matriz que es dura y sólida, pero también tiene flexibilidad y resiliencia.
Las unidades estructurales básicas de los huesos corticales son las «osteonas», cilindros microscópicos de tejido óseo. A través del centro de cada cilindro pasa un cordón de vasos sanguíneos y nervios.
Esta estructura de pequeños cilindros asegura que las células óseas reciban el oxígeno y los nutrientes que necesitan para sobrevivir.
Hueso esponjoso
El hueso esponjoso, también conocido como «hueso esponjoso», es un hueso que tiene una estructura «esponjosa» que consiste en fibras de tejido óseo duro entrelazadas con tejidos más blandos como los vasos sanguíneos y la médula ósea.
Además el hueso esponjoso es estructuralmente más débil que los tipos de tejidos óseos más densos, pero proporciona un lugar excelente para importantes funciones biológicas como el intercambio de iones de calcio con la sangre y la producción de glóbulos rojos.
El hueso esponjoso se encuentra cerca de los extremos de los huesos largos y dentro de las vértebras.
Cartílago articular
El cartílago articular es, como su nombre indica, cartílago , la misma sustancia resistente pero flexible que forma nuestras narices y oídos. En los extremos de los huesos, el cartílago proporciona amortiguación y flexibilidad, lo que permite que los huesos se deslicen entre sí y permitan el movimiento.
El nombre de «cartílago articular» proviene del verbo «articular», que significa «unir por una articulación». Esto significa que dos estructuras están conectadas, pero pueden moverse entre sí debido a la unión entre ellas.
Pueden producirse dolor y lesiones cuando este articular se desgarra o desgasta; lo que hace que las superficies duras y rígidas de los huesos se froten directamente entre sí. El cartílago desgarrado en la rodilla es una lesión deportiva común que puede ocurrir cuando la articulación de la rodilla se golpea con fuerza o se desgarra violentamente.
En algunos casos, es necesaria la reparación quirúrgica del cartílago para evitar que las duras capas externas de los huesos de las piernas se dañen entre sí directamente.
Placa epifisaria o línea epifisaria
Como se mencionó anteriormente, «epifisario» se refiere a la región del hueso donde el hueso puede crecer produciendo nuevas células óseas.
En niños y adolescentes, una “placa epifisaria” es un sitio de crecimiento activo y producción de hueso nuevo; en los adultos, el mosto de este tejido de crecimiento desaparece y lo que queda es una “línea epifisaria” que muestra dónde ocurrió el crecimiento. Estas regiones epifisarias son más obvias en los extremos de los huesos largos, que experimentan un crecimiento extenso durante la vida de una persona.
La placa epifisaria está hecha de cartílago, la misma sustancia resistente pero flexible de la que escuchamos antes. Los huesos crecen colocando una capa de cartílago y luego usando ese cartílago como matriz para el crecimiento de nuevas células óseas. De esa manera, el nuevo crecimiento óseo comienza flexible pero crece fuerte y sólido, y el cartílago ayuda a dirigir la forma y los patrones de crecimiento de las nuevas células óseas.
Las áreas blandas que permiten el crecimiento óseo también se pueden encontrar en otros tipos de hueso, como la «fontanela» del cráneo. La fontanela es el «punto blando» en la cabeza de un bebé, donde el tejido blando aún no ha sido reemplazado por células óseas porque el cráneo aún necesita tener flexibilidad para acomodar el cerebro en crecimiento.
En los adultos la fontanela, al igual que la placa epifisaria, desaparece, dejando solo un rastro de su existencia en forma de costura donde se fusionan las placas óseas del cráneo.
Médula ósea roja
Como era de esperar, la médula ósea roja es donde se producen los glóbulos rojos. También es el sitio de producción de glóbulos blancos y plaquetas.
Al nacer, la mayor parte de la médula ósea del cuerpo es médula roja; a medida que una persona envejece, aproximadamente la mitad de esa médula roja se convierte en médula amarilla; dejando la médula roja principalmente cerca de los extremos de los huesos largos y dentro de los huesos planos como la pelvis y el esternón.
Este tejido rico en hierro es vital para la salud de todo el cuerpo, ya que es responsable de producir los vehículos que transportan oxígeno al cerebro y otros órganos, y las células que previenen y combaten las infecciones.
Las enfermedades que destruyen la médula ósea roja o la dejan incapaz de funcionar pueden provocar complicaciones graves, incluida la muerte.
Médula ósea amarilla
La médula ósea amarilla es un tejido graso que contiene células madre que producen grasa, cartílago y hueso. No produce células sanguíneas, sino que funciona principalmente para almacenar grasa y proporcionar el entorno adecuado para mantener sano el hueso circundante.
En casos de pérdida de sangre extrema o enfermedad; la médula amarilla se puede convertir nuevamente en médula roja para ayudar a reemplazar las células sanguíneas perdidas.
Periostio
El periostio es la membrana que recubre la superficie externa de los huesos. La única excepción son las articulaciones de los huesos largos, que están cubiertas por un acolchado de cartílago.
El periostio está formado por tejido conectivo rico en colágeno. También contiene terminaciones nerviosas que pueden sentir dolor. Esto permite que el periostio tenga el doble propósito de proteger nuestros huesos al resistir el trauma e informarnos a través del dolor cuando algo anda mal.
El periostio también es el sitio de crecimiento de hueso nuevo por las células óseas llamadas «osteoblastos» a medida que los huesos crecen y se vuelven más gruesos.
Incluso cuando los osteoblastos depositan hueso nuevo debajo del periostio, las células llamadas «osteoclastos» digieren el tejido óseo desde el interior; ensanchando la cavidad interna del hueso que contiene la médula y evitando que la capa ósea se vuelva demasiado gruesa.
Arteria nutritiva
Una arteria nutritiva es una parte del sistema circulatorio responsable de suministrar oxígeno, nutrientes y otros materiales vitales al hueso.
Estas arterias ingresan a los huesos a través de canales llamados «agujeros», que son orificios en el hueso que existen con el propósito de permitir que las arterias ingresen al tejido óseo.
Desde la arteria nutritiva, los vasos sanguíneos se ramifican hasta el nivel de los osteones, donde los vasos sanguíneos microscópicos atraviesan el centro de pequeños cilindros de células óseas.
Si las arterias nutritivas se bloquean o dañan, puede producirse la muerte del tejido óseo y la infección. Aunque los huesos pueden parecer tejidos sólidos y «muertos», requieren de las actividades de las células vivas para mantenerse fuertes y evitar convertirse en presa de patógenos peligrosos.
Endostio
El endostio es la membrana que cubre el interior de las cavidades medulares del hueso, los espacios huecos que suelen estar llenos de médula.
El endostio se parece mucho al periostio, que consiste en una capa delgada de tejido fibroso muy resistente, que también contiene células nerviosas.
Durante los períodos de inanición, el cuerpo puede absorber y digerir el endostio junto con parte de la grasa de la médula ósea. Esto resulta en un debilitamiento de los huesos, pero puede ayudar al cuerpo a seguir funcionando por más tiempo hasta que se puedan encontrar los nutrientes.
El endostio también es el sitio de reabsorción ósea a medida que los huesos crecen y se vuelven más gruesos. Para evitar que la capa dura del hueso compacto se vuelva demasiado gruesa, el tejido óseo es absorbido y digerido por células llamadas «osteoclastos» en el interior de la cavidad medular al mismo tiempo que se depositan nuevas capas en el exterior del hueso. debajo del periostio.
Este ingenioso mecanismo permite que los huesos crezcan tanto en longitud como en grosor mientras se expande la cavidad medular en conjunto con el crecimiento del tejido óseo compacto.
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