Docsity
Docsity

Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes

Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity


Consigue puntos base para descargar
Consigue puntos base para descargar

Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium


Orientación Universidad
Orientación Universidad

Biomecánica del Cartílago Articular Hialino (CAH), Transcripciones de Medicina

Una descripción detallada de la biomecánica del cartílago articular hialino (cah), incluyendo información sobre su composición, estructura y propiedades. Se explica cómo el colágeno, los proteoglicanos y el agua interactúan para conferir al cah sus características mecánicas únicas, como la anisotropía y la viscoelasticidad. También se aborda el proceso de difusión, que permite el intercambio de nutrientes y desechos en este tejido avascular. Además, se discuten los mecanismos de lubricación y desgaste del cah, así como los cambios que pueden ocurrir en su red de colágeno bajo tensión uniaxial. Este documento proporciona una valiosa información para comprender la fisiología y la biomecánica del cartílago articular, lo que puede ser relevante para diversas áreas de estudio, como la medicina ortopédica, la ingeniería de tejidos y la biomecánica.

Tipo: Transcripciones

2023/2024

Subido el 03/05/2024

ivan-garcia-cb4
ivan-garcia-cb4 🇲🇽

1 documento

1 / 11

Toggle sidebar

Esta página no es visible en la vista previa

¡No te pierdas las partes importantes!

bg1
Capítulo 3 (Nordin): Biomecánica del Cartílago Articular Hialino (CAH)
Generalidades.
Del griego hyalos. Investiga el significado de esta palabra y escríbelo ______________________________
En las articulaciones diartrodias, las epífisis de los huesos largos están cubiertas por un tejido conjuntivo
blanco, delgado (1-4 mm), denso y translúcido llamado cartílago articular hialino (CAH). Investiga y escribe las
características de una articulación diartrodia: ____________________________________________________
________________________________________________________________________________________
Tejido altamente especializado y, sin embargo, carente de aporte sanguíneo, linfático y nervioso. Escribe de
acuerdo a la historia de la convocatoria de Dios a los tejidos, ¿de qué estructuras fue dotado el CAH? ________
________________________________________________________________________________________
Funciones del CAH: soporte y distribución de intensa carga articular facilitando el movimiento entre superficies
articulares opuestas con el mínimo de fricción y desgaste en condiciones normales debido a su elasticidad y
flexibilidad.
Busca imágenes y describe macroscópicamente las características físicas visibles del CAH: ________________
________________________________________________________________________________________
1. Composición.
Célula: Condrocitos (1 o más contenidos dentro de lagunas ubicadas en la Matriz Extracelular MEC).
Representan menos del 10% del volumen de este tejido.
Los condrocitos jóvenes adquieren una forma aplanada y pequeña, mientras que los viejos son
redondeados e hipertróficos.
Cuando más de 1 condrocito se aloja en la laguna esta se divide en lagunas secundarias según el número
de condrocitos presentes por lo que ahora, en vez de llamarse laguna, se denomina ´nido celular´. Ya sea
un condrocito por laguna o varios, en ambos casos los rodea un halo de MEC. Identifica en las siguientes
imágenes los nidos celulares y cuenta las lagunas secundarias que contienen, también, señala las lagunas
independientes y el halo en cada caso:
Funciones de los condrocitos: producen, secretan y mantienen el componente orgánico de la MEC.
MEC: solución líquida que contiene fibras de colágeno, proteoglicanos (PGs), agua, sales minerales,
glicoproteínas y lípidos.
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa

Vista previa parcial del texto

¡Descarga Biomecánica del Cartílago Articular Hialino (CAH) y más Transcripciones en PDF de Medicina solo en Docsity!

Generalidades.

✓ Del griego hyalos. Investiga el significado de esta palabra y escríbelo ______________________________ ✓ En las articulaciones diartrodias, las epífisis de los huesos largos están cubiertas por un tejido conjuntivo blanco, delgado (1- 4 mm), denso y translúcido llamado cartílago articular hialino (CAH). Investiga y escribe las características de una articulación diartrodia: ____________________________________________________


✓ Tejido altamente especializado y, sin embargo, carente de aporte sanguíneo, linfático y nervioso. Escribe de acuerdo a la historia de la convocatoria de Dios a los tejidos, ¿de qué estructuras fue dotado el CAH? ________


Funciones del CAH : soporte y distribución de intensa carga articular facilitando el movimiento entre superficies articulares opuestas con el mínimo de fricción y desgaste en condiciones normales debido a su elasticidad y flexibilidad. ✓ Busca imágenes y describe macroscópicamente las características físicas visibles del CAH: ________________


  1. Composición. ✓ Célula: Condrocitos (1 o más contenidos dentro de lagunas ubicadas en la Matriz Extracelular MEC). ➢ Representan menos del 10% del volumen de este tejido. ➢ Los condrocitos jóvenes adquieren una forma aplanada y pequeña, mientras que los viejos son redondeados e hipertróficos. ➢ Cuando más de 1 condrocito se aloja en la laguna esta se divide en lagunas secundarias según el número de condrocitos presentes por lo que ahora, en vez de llamarse laguna, se denomina ´nido celular´. Ya sea un condrocito por laguna o varios, en ambos casos los rodea un halo de MEC. Identifica en las siguientes imágenes los nidos celulares y cuenta las lagunas secundarias que contienen, también, señala las lagunas independientes y el halo en cada caso: ➢ Funciones de los condrocitos: producen, secretan y mantienen el componente orgánico de la MEC. ✓ MEC: solución líquida que contiene fibras de colágeno, proteoglicanos (PGs), agua, sales minerales, glicoproteínas y lípidos.

➢ Colágeno: Predominio del tipo II, ya que forma fibrillas más finas, lo que le permite cumplir mejor con sus funciones mecánicas, también pueden encontrarse en menor cantidad colágenos de los tipos V, VI, IX y XI. Una fibra de colágeno es una trenza de 3 cadenas de procolágeno, mientras que cada cadena de procolágeno se constituye por 3 cadenas de tropocolágeno, lo que le brinda a cada fibra de colágeno una gran resistencia a la tracción mecánica, aspecto muy importante para el soporte de carga del CAH. Observa la siguiente imagen y utiliza 9 cordones delgados de un material resistente de 1 metro de longitud para representar la configuración de una fibra de colágeno. El contenido de colágeno es mayor en la superficie que en la zona profunda. La falta de homogeneidad de la red de fibras de colágeno en las diferentes zonas del CAH favorece una distribución más uniforme del estrés o carga.

  • La interacción entre el colágeno, los PGs y el agua, a través de la presión osmótica de Donnan, tiene un impacto importante en la regulación estructural de la MEC y sus propiedades de hinchamiento normales en un CAH sano, entonces la mayor parte del agua en la MEC está libre para moverse cuando se aplica al CAH una carga compresiva. Ante la carga compresiva el 70% como máximo del agua contenida dentro de la MEC puede desplazarse hacia el exterior del CAH sano (es decir, hacia el espacio articular donde interactuará con el líquido sinovial, es como exprimir el CAH). Dicho movimiento del agua es relevante para el control del comportamiento mecánico del CAH y la lubricación articular.
  • En caso de que por alguna razón no exista suficiente líquido sinovial, la nutrición se lleva a cabo a partir de estructuras vasculares del hueso subyacente, sin embargo, cuando el cartílago es permeabilizado por vasos sanguíneos se produce la calcificación u osificación de este. Los PGs y el colágeno son los elementos principales encargados de soportar el estrés mecánico.
  1. Estructura. ✓ Debido a sus funciones mecánicas, el CAH se divide en diferentes zonas con características particulares de sus componentes. Coloca en la siguiente imagen la marca de la marea (identifícala en la imagen inferior):

✓ La marca de la marea no es una simple región de transición, sino una zona de actividad metabólica encaminada a la calcificación del cartílago, por lo que en un adulto de la tercera edad pueden existir más de una marca de la marea en ciertas regiones como en la cabeza femoral y humeral.

✓ La resistencia friccional contra este flujo del agua que exuda por los poros moleculares de la membrana semipermeable de la MEC ante la carga compresiva es muy alta. Esta resistencia friccional y la presurización del agua dentro de la MEC (turbulencia) son los dos mecanismos básicos que permiten al CAH soportar cargas articulares muy altas. La afinidad del CAH por el agua deriva de la naturaleza hidrofílica de los PGs (uno de los aspectos que los esponja). Investiga la palabra hidrofílico: __________________________________________ ✓ Efecto Osmótico de Donnan: ➢ La carga negativa general del PG genera una esfera protectora para el PG (otro aspecto que le facilita esponjarse), la afinidad del PG exclusivamente con los cationes sodio y calcio, que flotan libremente en la MEC, produce la presión osmótica de Donnan, cuando esos cationes se unen con las cargas negativas del PG el valor máximo de la presión alcanza los 0.35 MPa (350 mil Pa) cuando el CAH se encuentra sano y en reposo, además, estos cationes son necesarios para neutralizar las cargas en los PGs. Investiga ¿qué es un catión? _____________________________________________________. Este fenómeno favorece que la MEC aumente su volumen, es decir, se hincha de forma normal (no por proceso inflamatorio), a su vez, esa presión de hinchamiento somete a la red de colágeno a una pre tensión para que siempre que el CAH se encuentre en reposo la red de colágeno esté lista para recibir carga compresiva en cualquier momento. Realiza un esquema en donde se observen agregados de PGs con sus esferas protectoras de carga negativa, aniones y cationes libres en la MEC y el efecto osmótico de Donnan con su valor y condiciones.

  1. Comportamiento biomecánico del CAH ✓ De acuerdo a lo que has estudiado hasta el momento, ¿consideras que el CAH es anisotrópico o isotrópico? Sustenta tu respuesta escribiendo el concepto de anisotropía: ______________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ✓ Completa la siguiente tabla escribiendo los requisitos que debe tener un material viscoelástico y marca con una X en cada fila si el CAH sano cumple con cada uno: X Requisitos que debe cumplir un material para considerarse viscoelástico

✓ Las dos respuestas fundamentales de un material viscoelástico son la fluencia y la relajación de la tensión. La fluencia ocurre cuando se deforma el CAH y alcanza un nuevo estado de equilibrio. La relajación de la tensión ocurre cuando el CAH se somete a una deformación constante por la acción de una tensión inicial alta que con el tiempo decrece y se mantiene. ✓ El comportamiento viscoelástico compresivo del CAH es producido por el flujo de líquido y el arrastre friccional asociado con el líquido. En cizalladura se genera por el movimiento del colágeno y los PGs. ✓ Por lo anterior podemos concluir que el CAH sano tiene las propiedades biomecánicas de anisotropía y viscoelasticidad. ✓ Durante el movimiento articular las fuerzas de las respectivas superficies articulares pueden variar desde casi cero hasta más de diez veces el peso corporal. ✓ Las áreas de contacto de las articulaciones son de unos pocos cm^2 , como ya se ha comentado previamente, y los picos de fuerzas (tensión, compresión, cizalla, rotación, doblamiento) aplicadas suelen ser altos en esas pequeñas zonas.

  1. Permeabilidad del CAH ✓ Los materiales porosos expuestos a fluidos pueden ser permeables o no. ✓ Si los poros se encuentran interconectados entre sí, es decir, formando conductos entre ellos el material se considera permeable. ✓ El CAH sano es un material muy poroso gracias a las características de su MEC, pero con baja permeabilidad, ya que cuenta con una membrana semipermeable y pocos de sus poros forman canales entre sí. ✓ Escribe cuáles serían las condiciones de un CAH enfermo o lesionado en cuanto a su porosidad y permeabilidad: ____________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________

c. Lubricación elastohidrodinámica : es la más apegada a la lubricación de las articulaciones sinoviales humanas, ya que el material de las superficies de contacto es relativamente suave. La presión deforma significativamente las superficies de contacto incrementando el área de contacto y afectando de manera benéfica la geometría de la película lubricante por lo que este escapa menos y favorece una mayor duración del lubricante. Las articulaciones sinoviales humanas tienen un muy bajo coeficiente de fricción. Las articulaciones sinoviales usan el mecanismo que más les convenga de acuerdo a las circunstancias de carga del momento.

  1. Desgaste del CAH a. Desgaste interfacial : Sucede mientras 2 superficies articulares de carga entran en contacto cuando el lubricante ha fallado, esto hace que el CAH tenga un desgaste por adhesión o por abrasión. I. Desgaste adhesivo: al entrar en contacto los CAH de las superficies articulares (las cuales pueden ser rígidas o suaves, o una y una), pequeñas asperezas se adhieren unas a otras, como resultado, la superficie más fuerte arrancará un fragmento de la más débil. II. Desgaste abrasivo : Aquí una superficie articular es suave y la otra es rígida, por lo que el CAH de la más suave es dañado por la superficie rígida o por partículas duras libres en el espacio articular. b. Desgaste por fatiga : Acumulación de daño microscópico dentro del CAH sujeto a pequeñas cargas repetitivas. Puede suceder incluso en condiciones óptimas de lubricación. Las cargas impuestas sobre el CAH son soportadas por la red de colágeno, agregados de PGs y por la resistencia generada por la turbulencia tanto en exudación como en imbibición; por lo que, carga y ROMs repetitivos provocarán deformación repetitiva de los componentes de la MEC. c. Desgaste mixto : Es la suma de los anteriores, y produce como resultado lo siguiente: En una articulación artrósica ocurre tanto el desgaste adhesivo como el abrasivo. Si el CAH ya ha sufrido daño ultraestructural y/o pérdida de masa se torna más suave y permeable (deja de ser semipermeable) por lo que el fluido de la película lubricante (líquido sinovial) que separaba a las superficies articulares puede escapar con más facilidad a través de la debilitada superficie del CAH dañado. Esta deficiencia de lubricación por pérdida de líquido sinovial incrementa la posibilidad de generar contacto entre las superficies articulares, exacerbando el desgaste del CAH. Comportamiento del la red de colágeno bajo tensión uniaxial
  1. Proceso de osteoartrosis (sinónimos: artrosis, artritis degenerativa, artritis hipertrófica, artritis senil) I. Mal alineación articular. II. Alteración de la difusión (desequilibrio entre exudación e imbibición). III. Erosión. IV. Fibrilación (primer fisura del CAH por modificación de las propiedades tensiles de la red de colágeno). V. Condromalacia (historia de zombis y plafón gotera, se alteran las propiedades BM de tensión de la red de colágeno y los agregados de PGs, lo que provoca aumento de la permeabilidad del CAH por exceso de líquido). VI. Artrosis.