AAOS Cap 2

Capítulo 2
Desarrollo del esqueleto

Kornellis A. Poelstra, MD, PhD
b. Las células mesenquimatosas se diferencian en

I. Desarrollo del cartílago y del hueso condrocitos.
3. Siete semanas de gestación:
A. Formación del esqueleto óseo
a. Los condrocitos se hipertrofian y la matriz lo-
1. La formación ósea intramembranosa se realiza cal empieza a calcificarse.
mediante la formación de una matriz osteoide cal-
cificada dentro de un entramado de cartílago por b. Se forma de modo circunferencial una cubierta
parte de los osteoblastos. Este tipo de formación perióstica de hueso alrededor de la zona dia-
ósea puede observarse en las superficies periósti- fisaria central de cada primordio, y empieza
cas del hueso y también en algunas zonas de la la formación ósea intramembranosa mediante
pelvis, la escápula, la clavícula y el cráneo. osificación directa.
1: Aspectos básicos
2. La osificación endocondral se produce en los car- 4. Ocho semanas de gestación:
tílagos de crecimiento y en el interior del callo de a. Se produce la invasión vascular del primordio
fractura, y se caracteriza por la producción de os- cartilaginoso conforme los brotes capilares se
teoide por parte de los osteoblastos sobre, no den- expanden a través de la cubierta perióstica.
tro, de un entramado de cartílago. Más adelante,
el entramado de cartílago se reabsorbe. b. Los capilares aportan precursores hematóge-
nos de osteoblastos y osteoclastos, y de este
B. Desarrollo vertebral y desarrollo de las extremidades modo crean un centro de osificación primario.
(Tabla 1) Este proceso comienza en el húmero, y señala
1. Cuatro semanas de gestación: la transición del período embrionario al perío-
do fetal.
a. La extremidad de los vertebrados comienza
como una evaginación en la pared lateral del
cuerpo.
b. La formación de la extremidad está controla- Tabla 1
da en los tres ejes cardinales del desarrollo de Desarrollo embriológico de la extremidad
la misma: proximal-distal, anterior-posterior y
Semanas de
dorsal-ventral.
gestación Principales eventos biológicos
c. Las interacciones entre el ectodermo y el 4 La extremidad comienza como una
mesodermo caracterizan el desarrollo a lo lar- evaginación en la pared lateral del cuerpo
go de cada uno de estos ejes y están dirigidas
por la interacción de factores de crecimien- 6 Aparecen condensaciones
to de fibroblastos, proteínas morfogenéticas mesenquimatosas que representan las
óseas y varios genes homeobox. extremidades y los dedos
Las células mesenquimatosas se
2. Seis semanas de gestación: diferencian en condrocitos
a. Las condensaciones mesenquimatosas que re- 7 Los condrocitos se hipertrofian y la
presentan las extremidades y los dedos se con- matriz local empieza a calcificarse
drifican. Se forma una cubierta perióstica del
hueso alrededor de la zona central
diafisaria de cada primordio
Empieza la formación ósea intramembranosa
Dr. Poelstra o un familiar inmediato ha recibido regalías mediante osificación directa
de DePuy; es miembro del grupo de oradores o ha reali-
zado presentaciones remuneradas por cuenta de DePuy; 8 Invasión vascular del primordio cartilaginoso
y sirve como consultor remunerado o es empleado de De- Los capilares aportan células precursoras.
Puy. Aparece el centro de osificación primario
© 2014 American Academy Of Orthopaedic Surgeons Aaos Comprehensive Orthopaedic Review 2 21

Sección 1: Aspectos básicos
II. Cartílago de crecimiento normal
A. Estructura, organización y función

1. La función del cartílago de crecimiento está rela-
cionada con su estructura. En su forma más sim-
ple, el cartílago de crecimiento comprende tres
zonas diferenciadas histológicamente rodeadas
por un componente fibroso y limitadas por un
componente metafisario óseo.
2. Las tres zonas celulares del cartílago de crecimien-
to son la zona de reserva, la zona proliferativa y la
zona hipertrófica (Figura 1).
a. La zona de reserva está junto al centro de osi-
ficación secundario y se caracteriza por una
distribución dispersa de células en una matriz
abundante.
• La proliferación celular en esta zona es es-
porádica, y los condrocitos en esta región
no contribuyen al crecimiento longitudinal.
• Esta zona tiene el contenido más elevado
de colágeno tipo II.

Figura 1 Microfotografía que muestra la estructura y las zo- • La vascularización de esta zona depende
nas del cartílago de crecimiento, (×220). (©Science de ramas terminales de la arteria epifisaria,
Source, New York, Estados Unidos.) que entran en el centro de osificación se-
cundario.
b. La zona proliferativa se caracteriza por colum-
C. Formación de hueso endocondral y de los centros de nas longitudinales de células aplanadas. La
osificación célula más alta de cada columna es la célula
1. Conforme avanza el desarrollo, los osteoblastos progenitora, que es responsable del crecimien-
producen una matriz osteoide sobre la superficie to longitudinal.
de las barras cartilaginosas calcificadas y forman • El crecimiento longitudinal total del cartí-
las trabéculas primarias de hueso endocondral. lago de crecimiento depende del número de
2. Los osteoclastos ayudan a formar el canal medular divisiones celulares de la célula progenito-
mediante resorción de hueso trabecular primario. ra.
Este proceso de formación y resorción aumenta de • La tasa de división de las células está in-
tamaño el centro de osificación primario de modo fluenciada por factores mecánicos y hor-
que se convierte en la región de crecimiento. monales.
3. Estas regiones de crecimiento se diferencian aún • La matriz de la zona proliferativa com-
más y se convierten en cartílagos de crecimiento prende una disposición no uniforme de fi-
bien definidos. brillas de colágeno y de vesículas de matriz.
4. La división de las células en el interior del cartí- • Los condrocitos de la zona proliferativa
lago de crecimiento está acoplada con el depósito también están vascularizados por ramas
de hueso en el lado metafisario del cartílago, lugar terminales de la arteria epifisaria. Sin em-
donde comienza el crecimiento de un hueso largo. bargo, estos vasos no entran en la zona
5. En un momento concreto en el desarrollo de cada proliferativa sino que terminan en la célula
hueso largo, aparece un centro de osificación se- más alta. Estos vasos aportan el oxígeno y
cundario dentro de la condroepífisis. los nutrientes que facilitan la división ce-
lular y la producción de matriz que tienen
6. El centro de osificación secundario crece habitual- lugar dentro de esta zona.
mente de modo esférico y es responsable del creci-
miento centrípeto del hueso largo. c. Las células de la zona hipertrófica son de 5 a
10 veces más grandes que las de la zona proli-
7. Las tasas de división dentro de los centros de osi- ferativa. Debido al crecimiento en las colum-
ficación determinan en última instancia el contor- nas, ésta es la zona más débil. Las fracturas
no global de cada articulación.
22 Aaos Comprehensive Orthopaedic Review 2 © 2014 American Academy Of Orthopaedic Surgeons

Capítulo 2: Desarrollo del esqueleto
Arteria epifisaria
Arteria pericondral
(“central”)
Arteria pericondral
Arteria metafisaria Arteria metafisaria
Arteria nutricia
Figura 2 Esquema de la estructura y vascularización del cartílago de crecimiento típico.
en el cartílago de crecimiento se producen a se bifurca y emite una rama dentro del canal
través de esta capa. medular para cada metáfisis.
• La función de los condrocitos de la zona d. Las asas capilares de estas arterias terminan
hipertrófica es la síntesis de nuevas proteí- en la interfase hueso-cartílago del cartílago de
nas de la matriz. crecimiento (Figura 2).
• La zona hipertrófica tiene el contenido más 4. La periferia del cartílago de crecimiento se en-
alto de enzimas glucolíticas, y los condro- cuentra rodeada por el surco de Ranvier y el ani-
citos participan en la mineralización de la llo pericondral de LaCroix.
matriz mediante la síntesis de fosfatasa al-
a. Hay tres tipos células en el surco de Ranvier:
calina, proteasas neutras y colágeno tipo X.
una célula tipo osteoblasto, una célula tipo
• La zona hipertrófica es avascular. condrocito y una célula tipo fibroblasto.
3. Metáfisis b. Estas células están activas en la división celu-
lar y contribuyen a la formación ósea, al creci-
a. La metáfisis empieza distal a la zona hipertró-
miento latitudinal y al anclaje al pericondrio.
fica y remueve la matriz cartilaginosa minera-
lizada de la zona hipertrófica. c. El anillo de LaCroix es una estructura coláge-
na fibrosa en continuidad tanto con el surco
b. La metáfisis está implicada también en la for-
de Ranvier como con la metáfisis. Actúa como
mación ósea y en la remodelación histológica
soporte mecánico en la unión hueso-cartílago.
de las trabéculas esponjosas.
B. Bioquímica
c. La arteria nutricia principal del hueso largo
entra en la región central de la diáfisis, después 1. Zona de reserva:

a. La zona de reserva tiene el contenido más bajo sitan progresivamente hueso sobre la plantilla
de calcio iónico e intracelular. de cartílago, creando una zona de hueso re-
ticular sobre un eje central que se denomina
b. La tensión de oxígeno es baja en esta zona.
hueso trabecular primario. El hueso trabecu-
2. Zona proliferativa: lar primario sufre una reabsorción por la ac-
tividad osteoclástica y es sustituido por hueso
a. La tensión de oxígeno es máxima en esta zona laminar, el cual representa las trabéculas óseas
debido a su abundante vascularización. secundarias.
b. La presencia de abundantes depósitos de glu- e. Este proceso de remodelación ocurre alrede-
cógeno y una tensión de oxígeno alta mantie- dor de la periferia y en las regiones subperiós-
nen el metabolismo aeróbico en el condrocito ticas de la metáfisis y provoca una forma de
proliferativo. embudo, un estrechamiento del diámetro de la
3. Zona hipertrófica: metáfisis en su unión con la diáfisis.
a. La tensión de oxígeno en la zona hipertrófi- C. Fisiopatología
ca es baja debido a la naturaleza avascular de 1. Aspectos generales:
esta región. La producción de energía en la
zona hipertrófica se realiza mediante glucóli- a. La mayor parte de las anomalías del cartílago
sis anaeróbica del glucógeno almacenado en la de crecimiento pueden atribuirse a un defecto
zona proliferativa porque la tensión de oxíge- en el interior de una zona específica o a una
no es baja. alteración funcional concreta en el sistema.
b. En la parte alta de la zona hipertrófica tiene b. La mayor parte de las anomalías del cartílago
lugar un cambio de producción de trifosfato de crecimiento afectan a la zona de reserva.
de adenosina (ATP) a producción de calcio. Sin embargo, hasta ahora no hay evidencia fir-
Cuando los depósitos de glucógeno están va- me de que algún proceso patológico histopato-
cíos, se libera calcio. Este es el mecanismo por lógico sea exclusivo de la zona de reserva.
el que se calcifica la matriz.
c. No obstante, cualquier proceso patológico que
c. La región de la zona hipertrófica en la que tie- afecte a la matriz tendrá repercusión en la zona
ne lugar la mineralización se denomina zona proliferativa.
de calcificación provisional.
2. Acondroplasia (Tabla 2 y Figura 3):
d. El deslizamiento de la epífisis de la cabeza
a. Tiene su origen en los condrocitos de la zona
femoral (DECF) implica una anomalía de la
proliferativa.
zona hipertrófica.
b. Esta enfermedad está causada habitualmente
4. Recambio de la matriz de cartílago:
por una sustitución de un solo aminoácido,
a. En el recambio de la matriz del cartílago que provoca un defecto en el receptor del fac-
participan varias enzimas, incluyendo metalo- tor de crecimiento de fibroblastos-3 (FGFR-3).
proteinasas, que dependen de la presencia de
3. Condrodisplasia metafisaria de Jansen:
calcio y zinc para su actividad. La colagenasa,
la gelatinasa y la estromelisina son producidas a. Una mutación en el receptor de la proteína rela-
en forma inactiva por los condrocitos del car- cionada con la hormona paratiroidea (PTHrP)
tílago de crecimiento y después son activadas afecta al proceso de retroalimentación negati-
por interleucina-1, plasmina o inhibidor tisu- va en el que la PTHrP ralentiza la conversión
lar de metaloproteinasas. de los condrocitos proliferantes en condroci-
tos hipertróficos..
b. La metáfisis (que se caracteriza por metabolis-
mo anaeróbico, estasis vascular y tensión de b. La mutación en el receptor produce un estado
oxígeno baja por la escasa irrigación sanguínea activo continuo que es el fundamento molecu-
de esta región) reabsorbe la matriz de cartílago lar de la condrodisplasia metafisaria de Jan-
calcificada así como el último tabique transver- sen. En esta enfermedad puede haber hipercal-
so no mineralizado de la zona hipertrófica. cemia e hipofosfatemia porque este receptor es
un receptor compartido con la PTH.
c. La porción no mineralizada es reabsorbida
por enzimas lisosómicas, y las lagunas cartila- D. Mineralización del cartílago de crecimiento
ginosas son invadidas por células endoteliales
1. La mineralización del cartílago de crecimiento es
y perivasculares.
un proceso singular debido a la vascularización
d. Una vez acabado el proceso de reabsorción, especializada del cartílago de crecimiento, su me-
los osteoblastos comienzan el proceso de re- tabolismo energético específico y su manejo de los
modelación en el cual los osteoblastos depo- depósitos intracelulares de calcio.

Tabla 2
Displasias esqueléticas asociadas a defectos genéticos
Trastorno genético Mutación genética Defecto funcional Fenotipos característicos
Acondroplasia FGFR-3 Inhibición de la Talla baja (displasia esquelética), cabeza normal
proliferación del o grande, acortamiento rizomélico de las
condrocito extremidades (especialmente el brazo y el
muslo), tronco de tamaño normal
Displasia tanatofórica FGFR-3 Inhibición de la Enanismo grave (notable acortamiento de
proliferación del las extremidades, tórax pequeño y cabeza
condrocito relativamente grande)
Mortal después del nacimiento por compromiso
respiratorio
Hipocondroplasia FGFR-3 Inhibición de la Enanismo más leve que la acondroplasia
proliferación del
condrocito
Seudoacondroplasia COMP Anomalía de Talla baja (displasia esquelética)
formación del Acortamiento rizomélico de las extremidades,
cartílago proporciones corporales similares a la
acondroplasia pero sin los rasgos faciales
distintivos de la acondroplasia
Artrosis prematura
Displasia epifisaria COMP o colágeno Anomalía de Talla baja (displasia esquelética)
múltiple tipo IX formación del Artrosis prematura
cartílago
Displasia Colágeno tipo II Defecto en la Talla baja (displasia esquelética), tronco corto
espondiloepifisaria formación de Malformación vertebral, coxa vara, miopía y
la matriz de degeneración retiniana
cartílago
Displasia diastrófica Transportador de Defecto en la Acondroplasia tipo Fraccato, enanismo,
sulfato sulfatación de los eritroblastosis fetal
proteoglicanos
Condrodisplasia Colágeno tipo X Defecto en la Talla baja, coxa vara, genu varo, afectación de
metafisaria de formación de las metáfisis de los huesos largos pero no de la
Schmid la matriz de columna vertebral
cartílago Menos grave que el tipo Jansen—sin la
calcificación metafisaria desorganizada que
ocurre en el tipo Jansen
Condrodisplasia Receptor PTHrP/ Defecto funcional Extremidades cortas, anomalías faciales
metafisaria de PTH de la PTH características y malformaciones esqueléticas
Jansen adicionales
Huesos escleróticos en los huesos craneales
posteriores, que puede causar ceguera o sordera
Hipercalcemia
Displasia Runx2 (cbfa-1) Alteración de Alteración de la osificación intramembranosa
cleidocraneal la osificación Hipoplasia o aplasia de las clavículas, suturas
intramembranosa craneales abiertas, hipoplasia facial leve, sínfisis
del pubis ancha, talla ligeramente baja, anomalía
dental, anomalía vertebral
COMP = proteína oligomérica de la matriz de cartílago; FGCR-3 = receptor del factor de crecimiento fibroblástico 3; PTH = hormona paratiroidea;
PTHrP = proteína relacionada con la PTH
2. Los factores principales que influyen en la minerali- extracelular y las macromoléculas extracelulares.
zación del cartílago de crecimiento son la homeos- Este proceso está regulado también por distintos
tasis del calcio intracelular, las vesículas de matriz factores microambientales y hormonas sistémicas.

b. Vesículas de la matriz extracelular:

• No está claro el lugar inicial de calcifica-
ción de la matriz, aunque algunos hallaz-
gos sugieren la implicación de la vesícula
de matriz en este proceso.
• Las vesículas de la matriz contienen abun-
dante fosfatasa alcalina y proteasas neu-
tras, que son fundamentales para promo-
ver la mineralización.
c. Macromoléculas extracelulares:
• La mayor parte del colágeno en la zona
hipertrófica es de tipo II. No obstante, los
condrocitos hipertróficos terminales tam-
bién producen y secretan colágeno tipo X.
• La aparición de este colágeno en la matriz
da comienzo a la osificación endocondral.
III. Efectos de las hormonas y de los factores de

crecimiento en el cartílago de crecimiento
A. Influencia en la mecánica del cartílago de crecimiento

1. Se ha comprobado que las hormonas, los factores
de crecimiento y las vitaminas influyen en el car-
Figura 3 Imagen histológica que muestra la disposición desor-
tílago de crecimiento mediante mecanismos como
ganizada observada en la acondroplasia. Compárese proliferación y maduración de los condrocitos,
con la estructura organizada observada en la figura 1 síntesis de macromoléculas, homeostasis intrace-
(Reproducida con autorización de Iannotti JP , Golds- lular del calcio y mineralización de la matriz.
tein S, Kuhn J, Lipiello L, Kaplan FS, Zaleske DJ: The
formation and growth of skeletal tissues, en Buckwal- 2. Cualquier zona del cartílago de crecimiento pue-
ter JA, Einhorn TA, Simon SR (eds): Orthopaedic Basic de recibir la influencia de uno o más factores que
Science: Biology and Biomechanics of the Musculoske- ayudan a determinar las características citológicas
letal System, ed 2. Rosemont, IL, American Academy
of Orthopaedic Surgeons, 2000, p 103.) específicas de dicha zona. Estos factores pueden ser
exógenos o endógenos al cartílago de crecimiento.
a. Los factores paracrinos son producidos por
a. Calcio intracelular: un tipo de célula dentro del cartílago de cre-
cimiento y actúan dentro del cartílago de creci-
• El papel del calcio intracelular en la mine- miento, pero sobre otro tipo de célula.
ralización de la matriz es tan importante
que las mitocondrias de los condrocitos b. Los factores autocrinos actúan sobre las célu-
están especializadas en el transporte de cal- las que los producen.
cio.
B. Hormonas tiroideas y PTH
• En comparación con las de las células que
1. Las hormonas tiroideas, tiroxina (T4) y triyodoti-
no se mineralizan, las mitocondrias de los
ronina (T3), actúan en los condrocitos de la zona
condrocitos tienen más capacidad de acu-
hipertrófica superior y proliferativa mediante un
mulación de calcio así como la propiedad
efecto endocrino sistémico.
de almacenar calcio de forma lábil para po-
der liberarlo con facilidad. a. La tiroxina es esencial para el crecimiento del
cartílago. Aumenta la síntesis de ADN en las
• Los estudios histológicos han demostrado
células de la zona proliferativa e influye en la
que el calcio mitocondrial se acumula en
maduración celular aumentando la síntesis de
los dos tercios superiores de la zona hi-
glicosaminoglicanos, la síntesis de colágeno y
pertrófica, encontrándose mermado en los
la actividad de la fosfatasa alcalina.
condrocitos de la parte inferior.
b. El exceso de T4 aumenta el catabolismo pro-
• Cuando se libera calcio mitocondrial en las
téico. Una deficiencia de T4 provoca retraso
células inferiores se produce la mineraliza-
del crecimiento, cretinismo y una degradación
ción de la matriz (Figura 4).
anómala de los mucopolisacáridos.

Figura 4 Ilustración de los factores que influyen en la mineralización de la matriz y en la función del condrocito del cartílago
de crecimiento. ER: retículo endoplásmatico, Mito: mitocondria N: núcleo, PM: membrana plasmática, PTH: hormona
paratiroidea. (Adaptada con autorización de Iannotti JP: Growth plate physiology and pathology. Orthop Clin North
Am 1990;21:1-17.)
2. La PTH actúa también sobre los condrocitos de la a. La influencia principal de los glucocorticoides
zona hipertrófica superior y proliferativa. es la disminución de la proliferación de las cé-
lulas condroprogenitoras en la zona de dife-
a. La PTH tiene un efecto mitógeno directo en
renciación.
los condrocitos epifisarios. Además, la PTH
estimula la síntesis de proteoglicanos mediante b. Las concentraciones suprafisiológicas de estas
un aumento del calcio iónico intracelular y la hormonas provocan un retraso del crecimien-
estimulación de la proteíncinasa C. to mediante disminución de la glucólisis y una
reducción de los depósitos de energía.
b. La PTHrP es una citocina con acción autocri-
na o paracrina. 2. Los esteroides sexuales (andrógenos) funcionan
como factores anabólicos.
c. El receptor común PTHrP-PTH interviene en
la conversión del condrocito de célula pequeña a. Es posible que el principal metabolito andró-
en un fenotipo hipertrófico. geno activo sea la dihidrotestoterona, porque
su receptor está presente en el tejido del car-
3. La calcitonina es una hormona peptídica produ-
tílago de crecimiento tanto masculino como
cida por las células parafoliculares de la tiroides.
femenino.
Actúa principalmente en la zona hipetrófica infe-
rior para acelerar la maduración celular y la calci- b. El papel de los andrógenos es regular la mi-
ficación del cartílago de crecimiento. neralización en la región inferior del cartílago
de crecimiento, aumentar el depósito de glu-
C. Corticoides suprarrenales
cógeno y de lípidos en las células, y aumentar
1. Los corticoides suprarrenales, o glucocorticoides, el número de proteoglicanos en la matriz de
son hormonas esteroides producidas principal- cartílago.
mente por la corteza suprarrenal. Estas hormonas
D. Hormona de crecimiento (GH) y vitaminas
afectan principalmente a las zonas de diferencia-
ción y de proliferación celular. 1. Hormona de crecimiento:

a. La GH se produce en la hipófisis y es funda- 3. Las propiedades mecánicas del cartílago de cre-

mental para la función del cartílago de creci- cimiento están determinadas por la ley de Hue-
miento. Los efectos de la GH están mediados ter-Wolkmann, que señala que el aumento de la
por las somatomedinas, un grupo de factores compresión a través del cartílago de crecimiento
peptídicos. disminuye el crecimiento (Figura 5).
b. Cuando la GH se une a los condrocitos epifisa- B. Propiedades del cartílago de crecimiento
rios se produce una liberación local de factor
1. La morfología del cartílago de crecimiento le per-
de crecimiento insulínico tipo 1 (IGF-1). De
mite adaptar su forma para seguir el contorno
este modo, la GH regula no sólo el número de
de las fuerzas de tensión principales. El contorno
células que contienen el receptor IGF-1, sino
permite al cartílago de crecimiento soportar fuer-
también la síntesis de IGF-1 en todas las zonas
zas de compresión.
del cartílago de crecimiento.
2. Las propiedades de tensión del cartílago de creci-
2. Vitamina D:
miento se han determinado mediante pruebas de
a. Los metabolitos activos de la vitamina D son tensión uniaxial controlada en el fémur bovino.
las formas 1,25 y 24,25-hidroxiladas, ambas Se ha comprobado que la resistencia a la tracción
producidas por el hígado y los riñones. es uniforme a lo largo del cartílago de crecimien-
to. También se ha demostrado que el cartílago de
b. Se ha reportado un efecto mitógeno directo de
crecimiento es más firme y resistente en las regio-
la 24,25-dihidroxi vitamina D.
nes anterior e inferior.
c. El metabolito aumenta considerablemente la
3. Las fuerzas mecánicas pueden influir en la forma
síntesis de ADN e inhibe la síntesis de proteo-
y en la longitud del hueso en crecimiento, y algu-
glicanos.
nos estudios han demostrado la presencia de fuer-

d. Las concentraciones máximas de metabolitos zas mecánicas que pueden influir en el desarrollo
de la vitamina D se localizan en la zona proli- óseo durante las etapas iniciales de la osificación
ferativa. En la zona hipertrófica no se detectan endocondral.
estos metabolitos.
4. La interfase biológica entre el frente de osificación
3. Vitamina A: metafisaria y el cartílago proliferativo adyacente
está determinada parcialmente por fuerzas me-
a. La vitamina A (caroteno) es esencial para el cánicas, inicialmente en forma de contracciones
metabolismo del cartílago epifisario. musculares.
b. Un deficit de vitamina A deteriora la madura- 5. Tanto la función como las propiedades mecánicas
ción celular, que en última instancia provoca del cartílago de crecimiento parecen estar influen-
una forma anormal del hueso. ciadas por la estructura interna y por factores me-
c. El exceso de vitamina A produce debilidad cánicos externos.
ósea secundaria y aumento de la fragilidad de
la membrana del cuerpo lisosómico.
V. Procesos patológicos que afectan al cartílago
4. La vitamina C es un cofactor en la síntesis enzi- de crecimiento
mática de colágeno y, por esta razón, es necesaria
para el desarrollo del cartílago de crecimiento.
A. Trastornos genéticos (Tablas 3 y 4)
1. Defectos en la matriz de cartílago:
IV. Biomecánica del cartílago de crecimiento
a. Todos los defectos de la matriz del cartílago
producen alguna forma de displasia esqueléti-
A. Lesión del cartílago de crecimiento
ca, con grados diversos del efecto en el cartíla-
1. La estructura más débil en los extremos de los go de crecimiento y en el cartílago articular.
huesos largos es el cartílago de crecimiento, y la
b. Las anomalías del colágeno tipo II son la causa
región más débil dentro del propio cartílago de
de la displasia de Kniest y de algunos tipos del
crecimiento es la zona hipertrófica. Aunque el
síndrome de Stickler y de la displasia espondi-
anillo pericondral aporta cierta estabilidad, las
loepifisaria.
fuerzas de cizallamiento suelen ser altas y pueden
causar fracturas en el extremo de un brazo de pa- c. Las anomalías del colágeno tipo IX causan al-
lanca largo (extremidades largas, delgadas). gunas formas de displasia epifisaria múltiple.
2. Las lesiones del cartílago de crecimiento ocurren d. Los defectos del colágeno tipo X causan la
cuando la demanda mecánica excede la resisten- condrodisplasia metafisaria tipo Schmidt.
cia mecánica del complejo epífisis-cartílago de
2. Displasia diastrófica:
crecimiento-metáfisis.

Epífisis
Fisis
Germinal
Formación de columna
Tensión
Hipertrófica Cizallamiento
Osificación Compresión
Metáfisis
Figura 5 Este dibujo muestra cómo la zona histológica de fracaso varía según el tipo de fuerza aplicada a las muestras.
a. La displasia diastrófica es un ejemplo típico de acumulación de glicosaminoglicanos poco de-

un defecto en el metabolismo de los proteogli- gradados (Tabla 4).
canos.
c. El cuadro clínico de cada mucopolisacaridosis
b. Este trastorno está causado por una mutación depende del defecto enzimático específico y de
en la molécula transportadora de sulfato, que la consiguiente acumulación de glucoproteína.
provoca hiposulfatación de la matriz de pro-
d. Estos seis trastornos tienen en común el efecto
teoglicanos.
tóxico en el sistema nervioso central, el esque-
c. El fenotipo consiste en talla baja y pies equino- leto o el sistema ocular o visceral.
varos graves característicos.
4. Trastornos metabólicos de la mineralización:
3. Mucopolisacaridosis:
a. La hipofosfatasia es un defecto autosómico
a. Las mucoplisacaridosis son seis trastornos recesivo de la fosfatasa alcalina (hallazgo de
causados por defectos en el metabolismo de laboratorio característico) con unas concentra-
los proteoglicanos (Tabla 3). ciones séricas de calcio y fósforo normales pero
con incapacidad de la matriz para calcificarse.
b. Estos trastornos están causados por un defecto
La zona hipertrófica se ensancha, pero no hay
en las enzimas que participan en el metabolis-
mineralización del tejido osteoide depositado.
mo de los proetoglicanos con la consiguiente
No se forma nunca la zona de calcificación pro-

Tabla 3
Anomalías genéticas con manifestaciones musculoesqueléticas
Tipo de
Enfermedad Subtipo herencia Gen/producto de gen afectado
Acondroplasia AD FGRC-3
Síndrome de Apert AD FGRC-2
Condrodisplasia punteada LXD Desconocido
Displasia cleidocraneal AD Desconocido
Displasia diastrófica AR Transportador de sulfato de la displasia
diastrófica
Hipocondroplasia AD FGRC-3
Síndrome de Kniest AD Colágeno tipo II
Condrodisplasia metafisaria
Tipo Jansen AD Receptor de péptido relacionado con
hormona paratiroidea (PTHrH)
Tipo McKusick AR Desconocido
Tipo Schmid AD Colágeno tipo X
Síndrome de McCune-Albright Desconocido Proteína alfa de unión a nucleótido
guanina
Mucopolisacaridosis
Tipo I (Hurler) AR α-L-iduronidasa
Tipo II (Hunter) LXR Sulfoiduronato sulfatasa
Tipo IV (Morquio) AR Galactosamina-6-sulfato-sulfatasa,
β-galactosidasa
Displasia epifisaria múltiple
Tipo I AD Proteína oligomérica de la matriz
de cartílago
Tipo II AD Colágeno tipo IX
Síndrome uña-rótula AD Desconocido
Osteopetrosis AR Factor estimulador de colonias
de macrófagos
Seudoacondroplasia AD Proteína oligomérica de la matriz
de cartílago
Síndrome de Stickler AD Colágeno tipo II
Displasia espondiloepifisaria
Congénita AD Colágeno tipo II
Tardía AR Colágeno tipo II
Ligada al LXD Desconocido
cromosoma X
Síndrome de Angelman AR Desconocido
Distrofinopatías
Distrofia muscular LXR Distrofina
de Duchenne
Distrofia muscular LXR Distrofina
de Becker
Enfermedad de Charcot-Marie-
Tooth
Tipo IA AD Proteína de la mielina periférica-22
Continúa

Tabla 3
Anomalías genéticas con manifestaciones musculoesqueléticas (continuación)
Tipo de
Enfermedad Subtipo herencia Gen/producto de gen afectado
Tipo IB AD Proteína de la mielina cero
Tipo IIA AD Desconocido
Tipo IVA AR Desconocido
Ligada al LX Conexina-32
cromosoma X
Ataxia de Fiedreich AR Frataxina
Distrofia miotónica AD Miotonina-proteíncinasa
Miotonía congénita AD Canal de cloro muscular-1
Síndrome de Prader-Willi AR Desconocido
Ataxia espinocerebelosa
Tipo I AD Ataxina-1
Tipo II AD MJD/SCA1
Atrofia muscular espinal AR Survival motor neuron
Síndrome de Ehlers-Danlos
Tipo IVA AD Colágeno tipo III
Tipo VI AR Lisina hidroxilasa
Tipo X AR Fibronectina-1
Síndrome de Marfan AD Fibrilina-1
Osteogénesis imperfecta
Tipo I AD Colágeno tipo I (COL1A1, COL1A2)
Tipo II AR Colágeno tipo I (COL1A1, COL1A2)
Tipo III AR Colágeno tipo I (COL1A1, COL1A2)
Tipo IVA AD Colágeno tipo I (COL1A1, COL1A2)
AD: autosómica dominante, AR: autosómica recesiva, LXD: ligada al cromosoma X dominante, LXR: ligada al cromosoma X recesiva.
Una parte de esta tabla ha sido modificada con autorización de Dietz FR, Matthews KD: Update on the genetic basis of disorders with orthopaedic
manifestations. J Bone Joint Surg Am 1996;78:1583-1598.
visional. El aspecto histológico y el efecto son infección bacteriana. Esto se debe a la lenta
parecidos a los del raquitismo nutricional, con circulación, a la baja tensión de oxígeno y a
la consiguiente inhibición del crecimiento. la deficiencia del sistema reticuloendotelial en
esta región.
b. El raquitismo familiar hipofosfatémico es un
trastorno dominante ligado al sexo caracte- b. Las bacterias anidan en los sinusoides vasculares,
rizado por concentraciones séricas bajas de produciendo pequeños abscesos en esta zona.
calcio y fósforo. La actividad de la fosfatasa
c. Si la infección se extiende a los canales de Ha-
alcalina es alta, con la consiguiente conversión
vers, aparece una osteomielitis del hueso corti-
anómala de la vitamina D en sus metabolitos.
cal, en asociación con abscesos subperiósticos.
Los cambios observados en el esqueleto son
los característicos del raquitismo nutricional d. En el primer año de vida, pueden persistir ca-
que se expone más adelante. nales de cartílago a través de los cartílagos de
crecimiento y son una vía adicional para la
B. Factores ambientales propagación de la infección. Una infección gra-
1. Infección: ve puede producir una detención local o total
del crecimiento, y en la mayoría de los casos la
a. La zona metafisaria del cartílago de creci- consecuencia es un crecimiento con deformidad
miento es la afectada con más frecuencia por angular o inhibido.

Tabla 4
Defectos genéticos asociados a enfermedades óseas metabólicas
Trastorno genético Mutación genética Defecto funcional Fenotipos característicos
Raquitismo Endopeptidasa acelular Raquitismo resistente a la Raquitismo, talla baja, alteración
hipofosfatémico vitamina D de la reabsorción renal de fosfato
ligado al y del metabolismo de la vitamina D
cromosoma X
Hipofosfatasia Gen de la fosfatasa Alteración generalizada de Raquitismo, piernas arqueadas, caída
alcalina la mineralización ósea de los dientes, talla baja
Mucopolisacaridosis α-L-iduronidasa Deficiencia de α-L- Síndrome de Hurler; daño celular
tipo I (MPS I) iduronidasa (enzimas progresivo que afecta al desarrollo
lisosómicas para degradar del sistema neurológico y
los glicosaminoglicanos) musculoesquelético (talla baja y
displasia esquelética)
Mucopolisacaridosis Iduronato sulfatasa; Deficiencia de iduronato Síndrome de Hunter; características
tipo II (MPS II) ligada al cromosoma sulfatasa leves a moderadas de MPS
X recesiva
Mucopolisacaridosis Heparano N-sulfatasa Deficiencia de heparano Síndrome de Sanfilippo; síndrome
tipo III (MPS III) o N-acetilglicosamina N-sulfatasa (IIIA); neurológico grave con síndrome
6-sulfatasa α-N-acetilglicosaminidasa musculoesquelético progresivo leve
(IIIB); acetil coenzima A:
α-glicosaminida
N-acetiltransferasa (IIIC);
N-acetilglicosamina
6-sulfatasa (IIID)
Mucopolisacaridosis Enzimas deficientes Deficiencia de enzimas Síndrome de Morquio; tórax en
tipo IV (MPS IV) N-acetilgalactosamina lisosómicas para forma de campana, hueso largos
6-sulfatasa (tipo A) o descomponer el sulfato acortados, y displasia de caderas,
β-galactosidasa (tipo B) de queratán rodillas, tobillos y muñecas
Hipoplasia de la apófisis odontoides
MPS= Mucopolisacaridosis.
2. Irradiación: según la dosis, la irradiación puede y dilatación de la metáfisis apreciables en las

provocar acortamiento de los huesos con aumen- radiografías simples (Figura 6).
to de la anchura como consecuencia del efecto
2. Escorbuto:
preferente de la irradiación en la proliferación
condroblástica longitudinal, con conservación del a. Causado por una deficiencia de vitamina C, el
crecimiento óseo latitudinal. escorbuto produce una disminución de la sín-
tesis de sulfato de condroitina y de colágeno.
C. Trastornos nutricionales
b. La deficiencia de la síntesis de colágeno es más
1. Raquitismo nutricional: pronunciada en la metáfisis, donde la deman-
da de colágeno tipo I es máxima durante la
a. El raquitismo nutricional está causado por un formación de hueso nuevo.
procesamiento anómalo del calcio, el fósforo y
la vitamina D. c. Los hallazgos radiográficos característicos del
escorbuto son la línea de Frankel (una línea
b. El resultado común es el fallo de mineraliza- blanca densa transversal que representa la
ción de la matriz en la zona de calcificación zona de calcificación provisional) y la osteope-
provisional. nia de la metáfisis.
c. La zona hipertrófica está muy expandida, con d. Los hallazgos clínicos son microfracturas, he-
ensanchamiento del cartílago de crecimiento morragias y colapso de la metáfisis.

Figura 6 A, Radiografía AP de la muñeca de un niño que muestra las características radiográficas del raquitismo en radio y en
cúbito distales. Obsérvese el ensanchamiento de los cartílagos de crecimiento y la dilatación de las metáfisis. B, En
esta imagen se ven las características histológicas del raquitismo. La zona de proliferación está poco afectada, pero la
zona hipertrófica está muy ensanchada. (Fotografías por gentileza del Dr. Henry J. Mankin, Brookline, Massachusetts,
Estados Unidos.)
Puntos clave a recordar

1. La formación del esqueleto óseo se produce 6. La mutación genética en la acondroplasia es un
mediante formación ósea intramembranosa o defecto en FGFR-3.
formación ósea endocondral. La formación ósea 7. Las lesiones del cartílago de crecimiento aparecen
intramembranosa se produce mediante actividad cuando las demandas mecánicas sobre el hueso
osteoblástica; la osificación endocondral se produce superan la resistencia del complejo epífisis-cartí-
en los cartílagos de crecimiento y en el interior del lago de crecimiento-metáfisis. La ley de Hueter-
foco de fractura. Volkmann señala que el aumento de compresión a
2. En el centro de osificación primario, los capilares través del cartílago de crecimiento produce disminu-
aportan precursores hematológicos de los osteo- ción del crecimiento (p.ej., enfermedad de Blount)
blastos y de los osteoclastos. Este proceso marca la 8. La displasia diastrófica es un defecto en la sulfata-
transición del período embrionario al período fetal ción de los proteoglicanos.
y empieza en el húmero.
9. La infección bacteriana afecta a la zona metafisaria
3. La longitud total del cartílago de crecimiento del cartílago de crecimiento.
depende del número de divisiones celulares de la
10. El escorbuto está causado por una deficiencia de
célula progenitora.
vitamina C con la consiguiente disminución de la
4. La región de la zona hipertrófica, en la que tiene síntesis de sulfato de condroitina y de colágeno.
lugar la mineralización, se denomina zona de calci-
ficación provisional.
5. El deslizamiento de la epífisis de la cabeza femoral
y las fracturas a través del cartílago de crecimiento
típicamente ocurren en la zona hipertrófica.

Agradecimientos
El autor quiere reconocer el trabajo de los Drs. Kelley

Banagan y Thortsen Kirsch por su contribución a la
AAOS Comprehensive Orthopaedic Review y a este ca-
pítulo.
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Capítulo 2

Desarrollo del esqueleto

b. Las células mesenquimatosas se diferencian en

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II. Cartílago de crecimiento normal

A. Estructura, organización y función

de colágeno tipo II.

22 Aaos Comprehensive Orthopaedic Review 2 © 2014 American Academy Of Orthopaedic Surgeons

Figura 2 Esquema de la estructura y vascularización del cartílago de crecimiento típico.

© 2014 American Academy Of Orthopaedic Surgeons Aaos Comprehensive Orthopaedic Review 2 23

24 Aaos Comprehensive Orthopaedic Review 2 © 2014 American Academy Of Orthopaedic Surgeons

© 2014 American Academy Of Orthopaedic Surgeons Aaos Comprehensive Orthopaedic Review 2 25

b. Vesículas de la matriz extracelular:

III. Efectos de las hormonas y de los factores de

A. Influencia en la mecánica del cartílago de crecimiento

26 Aaos Comprehensive Orthopaedic Review 2 © 2014 American Academy Of Orthopaedic Surgeons

© 2014 American Academy Of Orthopaedic Surgeons Aaos Comprehensive Orthopaedic Review 2 27

a. La GH se produce en la hipófisis y es funda- 3. Las propiedades mecánicas del cartílago de cre-

nos estudios han demostrado la presencia de fuer-

28 Aaos Comprehensive Orthopaedic Review 2 © 2014 American Academy Of Orthopaedic Surgeons

a. La displasia diastrófica es un ejemplo típico de acumulación de glicosaminoglicanos poco de-

© 2014 American Academy Of Orthopaedic Surgeons Aaos Comprehensive Orthopaedic Review 2 29

30 Aaos Comprehensive Orthopaedic Review 2 © 2014 American Academy Of Orthopaedic Surgeons

© 2014 American Academy Of Orthopaedic Surgeons Aaos Comprehensive Orthopaedic Review 2 31

2. Irradiación: según la dosis, la irradiación puede y dilatación de la metáfisis apreciables en las

32 Aaos Comprehensive Orthopaedic Review 2 © 2014 American Academy Of Orthopaedic Surgeons

Puntos clave a recordar

© 2014 American Academy Of Orthopaedic Surgeons Aaos Comprehensive Orthopaedic Review 2 33

El autor quiere reconocer el trabajo de los Drs. Kelley

Staines KA, Pollard AS, McGonnell IM, Farquharson C, Pitsi-

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