Sistema esquelético

El sistema esquelético proporciona apoyo y protección a los órganos internos del cuerpo y le da a los músculos un punto de unión. Los humanos tenemos un endoesqueleto, donde nuestros huesos se encuentran debajo de nuestra piel y músculos. En otros animales, como los insectos, existe un exoesqueleto en la parte exterior del cuerpo.

Visión general

En los seres humanos, el sistema esquelético está formado por huesos, articulaciones y cartílagos asociados. Un ser humano adulto tiene 206 huesos en su cuerpo y una variedad de articulaciones diferentes.

Diagrama del sistema esquelético
Diagrama del sistema esquelético

La imagen muestra un esqueleto humano con los huesos principales etiquetados.

El esqueleto humano se puede dividir en dos componentes: el esqueleto axial y el esqueleto apendicular. El esqueleto axial se forma alrededor del eje central del cuerpo y, por lo tanto, incluye el cráneo, la columna vertebral y la caja torácica. Protege el cerebro, la médula espinal, el corazón, los pulmones, el esófago y los principales órganos de los sentidos como los ojos, los oídos, la nariz y la lengua. El esqueleto apendicular está relacionado con las extremidades y está formado por los huesos de los brazos y las piernas, así como por las fajas de los hombros y las caderas.

Función del sistema esquelético

Apoyo

La primera y más aparente función del sistema esquelético es proporcionar un marco para el cuerpo. La presencia de un esqueleto óseo firme permite que el organismo tenga una forma distintiva adaptada a un estilo de vida particular. Por ejemplo, en un animal que se mueve rápidamente como el guepardo, el esqueleto contiene huesos largos y delgados de las extremidades y una columna vertebral extremadamente flexible. La estructura del esqueleto también le permite absorber el impacto de correr a altas velocidades.

Los huesos de las aves son huecos, ligeros y crean un cuerpo aerodinámico adaptado para volar. Muchos animales incluso tienen dimorfismo sexual en sus esqueletos. En los humanos, aunque este dimorfismo es bastante limitado, existen diferencias en el ángulo de los huesos pélvicos para adaptarse al embarazo.

Integración con el sistema muscular

El sistema esquelético también proporciona una forma importante de apegos al sistema muscular. Los huesos y exoesqueletos son duros y no se doblan ni se mueven cuando los músculos están flexionados. Esto significa que la contracción de las células musculares conducirá al acortamiento de los músculos, mientras que el hueso conserva su forma. Esta estructura básica permite que los músculos muevan diferentes partes del cuerpo, utilizando fuerzas generadas al tirar del sistema esquelético.

Protección

La siguiente función obvia del sistema esquelético es el papel que desempeña protegiendo los frágiles órganos internos. En los humanos, esto se ve en el cráneo, que rodea el cerebro por completo. También se exhibe en la caja torácica, que rodea los pulmones y el corazón, pero aún permite la expansión. Incluso los invertebrados como los caracoles y las gambas suelen tener exoesqueletos duros para protegerse de los depredadores.

El endoesqueleto rígido permite que el cuerpo se eleve por encima del suelo o se mantenga erguido, soporta el peso del organismo y proporciona el andamio para el movimiento. Los músculos generan la fuerza necesaria para mover los huesos en las articulaciones. Las fibras musculares contienen actina y miosina, dos filamentos de proteínas que pueden deslizarse entre sí para cambiar la longitud del músculo. Cuando un impulso nervioso llega a la unión neuromuscular, le indica al músculo que se contraiga. La fuerza generada por el músculo que se contrae junta o separa dos huesos, según la naturaleza de la interacción entre el músculo y la articulación.

Producción de células sanguíneas

La parte central de un hueso contiene la médula ósea, el sitio principal para la producción de células sanguíneas en humanos adultos. Hay dos tipos de médula ósea en adultos. Alrededor del 50% es médula ósea roja que contiene células madre hematopoyéticas y tejido de soporte. El resto es médula ósea amarilla compuesta de grasa y su proporción aumenta con la edad.

La médula ósea volverá a tener una mayor proporción de médula roja si el cuerpo sufre una lesión y necesita crear más glóbulos rojos. La composición de la médula ósea también cambia durante el embarazo y la lactancia en mamíferos. Durante el transcurso de la gestación, el volumen de sangre aumenta en aproximadamente 1,5 litros e incluso aumenta la concentración de glóbulos rojos y glóbulos blancos.

Producción de otros tipos de células

Además de producir glóbulos rojos, la médula ósea dentro del sistema esquelético es el sitio de producción de otras células. Estos incluyen linfocito , que son células inmunes que viajan por el sistema linfáticoAdemás de proporcionar funciones inmunes, el sistema esquelético también es responsable de albergar células madre que pueden diferenciarse en células musculares, células productoras de cartílago y células que crean hueso (osteoblastos).

Los osteoblastos en el hueso también tienen una función endocrina, secretando una hormona llamada osteocalcina. Requiere vitamina K para ser sintetizada y es una hormona anabólica. Interviene en un aumento de los niveles de insulina y aumenta la sensibilidad del cuerpo a la insulina. La osteocalcina contribuye a un aumento de la masa ósea y la mineralización ósea.

Almacenamiento de minerales

Los huesos del sistema esquelético actúan como un almacén de iones de calcio , cambiando la cantidad de depósitos mineralizados dentro de los huesos para mantener la concentración de iones de calcio en plasma dentro de un rango estrecho. Los iones de calcio pueden afectar los canales de iones de sodio cruciales en la membrana plasmática de cada célula, afectando así la homeostasis general.

Por esta razón, los cambios en la concentración de iones de calcio tienen efectos particularmente adversos sobre las células excitables del sistema nervioso y en el músculo cardíaco, esquelético y liso. Las diferentes hormonas que interactúan mantienen el equilibrio de los iones de calcio en el plasma y los huesos, especialmente la hormona paratiroidea secretada por las glándulas paratiroideas del cuello.

Piezas del sistema esquelético

La anatomía del sistema esquelético es compleja e incluye cientos de huesos del cuerpo humano . La anatomía del sistema varía ampliamente entre organismos, ya que la evolución ha seleccionado diversas adaptaciones en ciertas especies que cambian la estructura y función de sus huesos.

Hueso

Los huesos cumplen una variedad de funciones, pero la más importante es apoyar el movimiento de las extremidades y el cuerpo. Dos huesos o cartílagos se mantienen juntos en una articulación a través de tejidos conectivos resistentes llamados ligamentos. Los músculos están firmemente unidos a los huesos a través de un tejido conectivo flexible pero inelástico llamado tendones. Los músculos, articulaciones, tendones y ligamentos son parte de la intrincada maquinaria que permite el movimiento de diferentes huesos.

Articulaciones

Funcionalmente, las articulaciones se pueden dividir en tres clases según el rango de movimiento que permiten en los huesos asociados. Las articulaciones inmóviles se forman cuando dos huesos se mantienen unidos por tejido conectivo fibroso sin líquido sinovial. Este tipo de articulaciones mantienen unidos los huesos del cráneo.

Las articulaciones parcialmente móviles también se denominan articulaciones cartilaginosas y están presentes en la columna vertebral y las costillas. El tercer tipo de articulaciones se llaman articulaciones sinoviales y tienen una cavidad sinovial llena de líquido que permite a los huesos interconectados el mayor rango de movimiento. Según la estructura de las articulaciones sinoviales, se pueden clasificar en 6 tipos, incluidas las articulaciones articuladas de los dedos y las articulaciones esféricas de las caderas y los hombros.

Composición celular

Cada hueso está formado por conjuntos complejos de células, tejidos y una matriz extracelular especializada . Los dos tipos de células principales se denominan osteoblastos y osteoclastos con funciones en su mayoría opuestas. Mientras que los osteoblastos están involucrados en la formación de hueso, los osteoclastos están asociados con una reducción de la masa ósea. La matriz extracelular del hueso está formada por colágeno y otras fibras orgánicas, así como por el componente inorgánico que contiene sales de calcio como la hidroxiapatita. En el interior de los huesos, un tejido blando llamado médula ósea juega un papel importante en la inmunidad y la hematopoyesis. El hueso también está rico en nervios y vasos sanguíneos.

Estructura del sistema esquelético

En general, el sistema esquelético está estructurado para brindar apoyo contra la gravedad y proteger los órganos internos de un animal. Si bien este artículo analiza principalmente el sistema esquelético humano, la mayoría de los animales tienen algún tipo de esqueletoAlgunos animales, como las esponjas, pueden tener un esqueleto extremadamente simplificado hecho de depósitos de calcio dentro del animal. Otros, como la tortuga, han modificado drásticamente su sistema esquelético para brindar protección adicional.

Si bien este artículo analiza principalmente un  endoesqueleto muchos animales usan un  exoesqueleto para los mismos propósitos. En lugar de que los huesos estén en el interior, los huesos, las placas protectoras o el esqueleto quitinoso rodean los músculos. Si bien esto puede parecer completamente diferente, la estructura del sistema sigue siendo muy similar. La única diferencia es que los músculos y los tendones se conectan al interior del sistema, en lugar de a la superficie de los huesos.

La estructura del sistema esquelético refleja la evolución de un animal, así como las necesidades que tiene para sobrevivir. Por ejemplo, los humanos tienen coxis. Esta es una reliquia evolutiva, de la época en que nuestros antepasados ​​tenían colas y se balanceaban de los árboles. Cuando nos volvimos bípedos, perdimos la necesidad de una cola y se redujo a un solo hueso no funcional. Asimismo, todos los animales se adaptan y cambian constantemente su sistema esquelético a lo largo del tiempo evolutivo.

Coxis
Coxis

Enfermedades del sistema esquelético

Las enfermedades del sistema esquelético podrían limitarse a una sección del esqueleto, como cambios en la curvatura de la columna, o podrían ser un trastorno genético que afecte a todos los huesos y articulaciones, como artritis u osteoporosis.

La columna vertebral en individuos sanos tiene forma de S, con una curvatura convexa para la región torácica y la inclinación cóncava en las regiones cervical y lumbar. Esta forma para la columna es ideal para una postura erguida al caminar. Si las regiones torácica o lumbar tienen un cambio de curvatura o hay una curvatura lateral de la columna, puede provocar dolor de espalda, dificultad para respirar, digestión, movilidad y reproducción.

Curvatura de la columna

La mayor parte del peso de la parte superior del cuerpo se transmite a lo largo del eje central hacia las piernas. Cuando los huesos o músculos de la espalda o no funcionan de manera óptima, puede conducir inicialmente a cambios de acomodación en la postura y luego a dolor, lesión o deformidad permanente. Dado que la columna vertebral rodea la médula espinal, las anomalías en la estructura esquelética de la columna vertebral pueden afectar el sistema nervioso, manifestándose como dolor, hormigueo o entumecimiento en las extremidades. Además, la columna vertebral sostiene la caja torácica y encierra el corazón, los pulmones y el diafragma. Por lo tanto, las deformidades de la columna también pueden provocar dificultad para respirar, palpitaciones o incluso arritmias cardíacas.

La cifosis es el término para la curva convexa de la región torácica y la curvatura excesiva en esta región se denomina hipercifosis. La hipercifosis extrema se presenta como un jorobado. Esto podría deberse a factores genéticos o una mala postura debido a la obesidad, la osteoporosis o la artritis.

La estructura cóncava normal de la región lumbar se llama lordosis, y cuando la región está demasiado arqueada, se llama hiperlordosis lumbar. En la hiperlordosis, los hombros parecen estar empujados hacia atrás, mientras que la región abdominal parece sobresalir hacia adelante.

Lordosis
Lordosis

La imagen muestra a una persona con hiperlordosis. En una columna vertebral sana, el punto medio de la columna (A) estaría directamente por encima de la rodilla (B).

La hiperlordosis puede deberse a factores genéticos, una mala postura o incluso una fuerza muscular deficiente. Cuando la columna tiene una inclinación hacia los lados, o una curvatura lateral, se llama escoliosis y podría asociarse tanto con hipercifosis como con hiperlordosis.

Osteoporosis

La osteoporosis es una afección caracterizada por la reabsorción ósea. Esto reduce la masa y la densidad ósea, aumentando así la probabilidad de fracturas incluso por factores estresantes menores, como los estornudos. Aunque la osteoporosis se asocia comúnmente con el envejecimiento, el tabaquismo, la obesidad, la dieta, algunos medicamentos y el consumo de alcohol pueden contribuir a la progresión de la enfermedad.

El entrenamiento con pesas, el ejercicio y una dieta que contenga una cantidad adecuada de calcio, hierro, fósforo y vitamina D ayudan a mejorar la densidad y la masa ósea. Existe alguna evidencia de que el pH de la sangre juega un papel en la liberación de las reservas de calcio de los huesos y en el grado de mineralización ósea, ya que las sales de calcio se utilizan a menudo como amortiguadores en ambientes ácidos del cuerpo. Se ha demostrado que una dieta a base de alimentos integrales y vegetales reduce en gran medida la acidificación de la sangre. Como resultado, también reduce los casos de osteoporosis.

Artritis

La artritis incluye una serie de trastornos articulares que se caracterizan por rigidez, inflamación y dolor. Si bien existe una variedad de causas potenciales, la artritis generalmente empeora con la edad y afecta las articulaciones que se usan con más frecuencia, especialmente las articulaciones de los dedos, las caderas y las rodillas. La artritis, por lo tanto, causa discapacidad, restringe el movimiento y deteriora la motricidad fina.

Datos interesantes

  • Tres huesos del oído interno, llamados martillo, yunque y estribo, son los huesos más pequeños del cuerpo humano. El hueso del muslo, o fémur, es el hueso más grande.
  • El hueso hioides situado detrás de la mandíbula inferior también se llama hueso “flotante” porque no forma parte de ninguna articulación y no está unido directamente a ningún otro hueso.
  • La posición del hueso hioides lo hace extremadamente resistente a las fracturas. Sin embargo, las autopsias que revelan un hueso hioides roto indican muerte por estrangulamiento.
  • Los bebés recién nacidos tienen alrededor de 300 huesos. Muchos de estos huesos se fusionan para formar los 206 huesos del adulto.
  • Los dientes son parte del sistema esquelético. Sin embargo, no son huesos.