Cartilago lesiones y fisiologia de la reparacion

HG DR RUBEN LEÑEROHG DR RUBEN LEÑEROSSA-DFSSA-DF

Universidad Nacional Autónoma de MéxicoUniversidad Nacional Autónoma de México

CARTILAGO: LESIONES Y FISIOLOGIA DE CARTILAGO: LESIONES Y FISIOLOGIA DE LA REPARACIONLA REPARACION

Dr. Sergio Reyes R2 TyODr. Sergio Reyes R2 TyO

GOBIERNO DEL DISTRITO FEDERALHOSPITAL GENERAL DR. RUBEN LEÑERO

ORTOPEDIA

Cartílago articularCartílago articular

• Es una variedad de tejido conectivo Es una variedad de tejido conectivo altamente especializado, que se altamente especializado, que se encuentra en articulaciones encuentra en articulaciones diartrodeas provee:diartrodeas provee:– Baja fricciónBaja fricción– LubricaciónLubricación– Absorbe choques mecánicosAbsorbe choques mecánicos– Distribuye la carga al hueso subcondralDistribuye la carga al hueso subcondral

• TEJIDO HIPOCELULAR, AVASCULAR, ALINFATICO Y ANEURALTEJIDO HIPOCELULAR, AVASCULAR, ALINFATICO Y ANEURAL• MATRIZ CONSISTE EN UN COMPONENETE FIBRILAR Y OTRO EXTRAFIBRILAR DE COLAGENA II, IX Y XIMATRIZ CONSISTE EN UN COMPONENETE FIBRILAR Y OTRO EXTRAFIBRILAR DE COLAGENA II, IX Y XI• CONDROCITO ES LA UNICA CELULA DEL CARTILAGO HIALINOCONDROCITO ES LA UNICA CELULA DEL CARTILAGO HIALINO• PRODUCE Y DEGRADA EL MISMO CARTILAGO POR SUS ENZIMASPRODUCE Y DEGRADA EL MISMO CARTILAGO POR SUS ENZIMAS• MENOS 10& COMPONENTE CEL Y 5% PESO HUMEDO, MATRIZ EXTRACEL FORMADA POR COLGANEA MENOS 10& COMPONENTE CEL Y 5% PESO HUMEDO, MATRIZ EXTRACEL FORMADA POR COLGANEA

II, V , VI, IX, Y XI, GLUCOSAMINOGLICANOS Y PROTEOGLICANOS. 60 A 85% AGUA, SALES II, V , VI, IX, Y XI, GLUCOSAMINOGLICANOS Y PROTEOGLICANOS. 60 A 85% AGUA, SALES INORGANICAS, GLUCOPROTEINAS Y LIPIDOSINORGANICAS, GLUCOPROTEINAS Y LIPIDOS

• 5 ZONAS. SUPERFICIAL 10 A 20%, PROFUNDA O BASAL.30%,ZONA DE BARRERACON LINEA DE 5 ZONAS. SUPERFICIAL 10 A 20%, PROFUNDA O BASAL.30%,ZONA DE BARRERACON LINEA DE MAREA., MEDIA O TRANSCICIONAL 40 A 60%, ZONA CALCIFICADA, MAREA., MEDIA O TRANSCICIONAL 40 A 60%, ZONA CALCIFICADA,

• PROTEOGLICANOS. GLUCOSAMINOGLUCANOS}PROTEOGLICANOS. GLUCOSAMINOGLUCANOS}• PRESION OSMOTICA DONAN, AUMENTA LA OSMOLARIDADY ATRE AGUA. TIENE MAYOR PRESION PRESION OSMOTICA DONAN, AUMENTA LA OSMOLARIDADY ATRE AGUA. TIENE MAYOR PRESION

3350-450 MOSM FRENTE A 390 MOSM3350-450 MOSM FRENTE A 390 MOSM• AMORTIGUADOR POR LA ELASTICIDAD DE LOS PROTEOGLICANOS Y LAS FIBRAS DE COLAGENO.AMORTIGUADOR POR LA ELASTICIDAD DE LOS PROTEOGLICANOS Y LAS FIBRAS DE COLAGENO.• LUBRICA, SOPORTA FUERZAS COMPRESIVAS, RESPONDE DE UNA MANERA VISCOELASTICA A LAS LUBRICA, SOPORTA FUERZAS COMPRESIVAS, RESPONDE DE UNA MANERA VISCOELASTICA A LAS

FIBRAS COPRESIVAS. FIBRAS COPRESIVAS. • NUTRICION LIQUIDO SINOVIAL, PRESION DE O2 BAJA 1-3% NORMAL 21%NUTRICION LIQUIDO SINOVIAL, PRESION DE O2 BAJA 1-3% NORMAL 21%• OBTENCION DE ENERGETICOS POR GLUCOLISIS ANAEROBIA.OBTENCION DE ENERGETICOS POR GLUCOLISIS ANAEROBIA.• PROTEINAS 2 Y 7 MORFOGENETICAS OSEAS ESTIMULAN LA PRODUCCIÓN DE CARTILAGOPROTEINAS 2 Y 7 MORFOGENETICAS OSEAS ESTIMULAN LA PRODUCCIÓN DE CARTILAGO• FACTORES CATANOLICOS, PROTEINAASAS, DESTRUYEN LAMATRIZ EXTRACELULAR. VGR FACTORES CATANOLICOS, PROTEINAASAS, DESTRUYEN LAMATRIZ EXTRACELULAR. VGR

METALOPROTEINASAS, COOLAGENASAS, PROTEINASAS.METALOPROTEINASAS, COOLAGENASAS, PROTEINASAS.• QUE DIFERENCIA HAY ENTRE EL COLAGENO DEL ESQUELETO MADURO E INMADURO Y CUAL ES LA QUE DIFERENCIA HAY ENTRE EL COLAGENO DEL ESQUELETO MADURO E INMADURO Y CUAL ES LA

DIFERENCIA EN EL MODULO ELASTICO?DIFERENCIA EN EL MODULO ELASTICO?• HAY MAS COLAGENA EN EL INMADURO, Y LA DISPOSICION DE LAS TRABECULAS SON DIFERENTES. HAY MAS COLAGENA EN EL INMADURO, Y LA DISPOSICION DE LAS TRABECULAS SON DIFERENTES.

FALLA EN EL MODULO ELASTICO EN EL SITIO DE INSERCIÓN (ENTESUS)FALLA EN EL MODULO ELASTICO EN EL SITIO DE INSERCIÓN (ENTESUS)• CUAL ES EL ANCLAJE EN LA PLACA FISIARIA DEL ESQUELTO INMADURO Y EL TENDON. CUAL ES EL ANCLAJE EN LA PLACA FISIARIA DEL ESQUELTO INMADURO Y EL TENDON. SON SON

PROCESOS MAMILARESPROCESOS MAMILARES

Estructura y funciónEstructura y función

• Consiste primordialmente en Matriz Consiste primordialmente en Matriz extracelularextracelular– AguaAgua– ProteoglicanosProteoglicanos– ColágenoColágeno– GlicoproteínasGlicoproteínas

• CondrocitosCondrocitos


• Puede ser Puede ser dividido en 4 dividido en 4 zonas:zonas:

A)A) Zona superficialZona superficial

B)B) Zona de transiciónZona de transición

C)C) Zona profundaZona profunda

D)D) Zona de cartílago Zona de cartílago calcificadocalcificado


• Zona superficialZona superficial– Fibras colágenas se disponen en forma Fibras colágenas se disponen en forma

paralela a la superficieparalela a la superficie– Condrocitos alargados (eje longitudinal Condrocitos alargados (eje longitudinal

paralelo a la superficie)paralelo a la superficie)– El más alto contenido de aguaEl más alto contenido de agua


• Zona de transiciónZona de transición– Fibras colágenas con un diámetro más Fibras colágenas con un diámetro más

grande y menos organizadasgrande y menos organizadas– Condrocitos de forma redondeadaCondrocitos de forma redondeada


• Zona profundaZona profunda– Contiene el más alto contenido de Contiene el más alto contenido de

proteoglicanos y el contenido más bajo proteoglicanos y el contenido más bajo de aguade agua

– Fibras de colágeno se disponen relación Fibras de colágeno se disponen relación perpendicular a la superficie articularperpendicular a la superficie articular

– Condrocitos esféricos y arreglados en Condrocitos esféricos y arreglados en columnas columnas


• Zona de Cartílago calcificadoZona de Cartílago calcificado– Células pequeñas distribuidas en la Células pequeñas distribuidas en la

matriz incrustadas con sales de apatitamatriz incrustadas con sales de apatita– Una “marca de agua” separa la zona Una “marca de agua” separa la zona

profunda de la zona calcificadaprofunda de la zona calcificada


• Matriz extracelular Matriz extracelular puede ser dividida:puede ser dividida:– Región pericelularRegión pericelular

• ProteoglicanosProteoglicanos

• Componentes no Componentes no colágenoscolágenos

– Región territorialRegión territorial• Delgadas fibras de Delgadas fibras de

colágenocolágeno

• Red fibrilar distinta a Red fibrilar distinta a la red interterritorialla red interterritorial

• Región interterritoritorialRegión interterritoritorial– Es la más grande de las regionesEs la más grande de las regiones– Contribuye con la mayoría de las Contribuye con la mayoría de las

propiedades materiales del cartílagopropiedades materiales del cartílago– Contiene la mayor cantidad de fibras Contiene la mayor cantidad de fibras

colágenas y proteoglicanoscolágenas y proteoglicanos



• Composición de la MatrizComposición de la Matriz– Contiene 65-80 % de AguaContiene 65-80 % de Agua– Se requiere de 1 MPa para movilizar agua a Se requiere de 1 MPa para movilizar agua a

través de la matriztravés de la matriz– Naturaleza hidrofílica de los proteglicanos Naturaleza hidrofílica de los proteglicanos

•Presión osmótica de Donnan (Causado por Presión osmótica de Donnan (Causado por elementos móviles libres Naelementos móviles libres Na++ Ca Ca2+2+ que son que son requeridos para neutralizar las cargas de los requeridos para neutralizar las cargas de los proteglicanos)proteglicanos)

•Tendencia entrópica del proteoglicano a ganar Tendencia entrópica del proteoglicano a ganar volumen en soluciónvolumen en solución


• ColágenoColágeno– 50% del peso seco50% del peso seco– El tipo II es el mas abundante en el El tipo II es el mas abundante en el

cartílago articularcartílago articular– También contiene V, VI, IX, X y XITambién contiene V, VI, IX, X y XI– Provee las propiedades tensil y contra el Provee las propiedades tensil y contra el

cizallamientocizallamiento– Inmoviliza a los proteoglicanos dentro de Inmoviliza a los proteoglicanos dentro de

la matrizla matriz


• ProteoglicanosProteoglicanos– Macromoléculas Macromoléculas

complejas que complejas que consisten en un consisten en un centro proteínico centro proteínico unido a cadenas de unido a cadenas de polisacáridospolisacáridos


• Los mas abundantes en el cartílago Los mas abundantes en el cartílago articular:articular:– Condroitín sulfato (4-6 isómeros en un Condroitín sulfato (4-6 isómeros en un

55-90%)55-90%)– Keratán sulfatoKeratán sulfato– Dermatán sulfatoDermatán sulfato– BiglicanoBiglicano– DecorinDecorin– FibromodulinaFibromodulina


• Proteínas no colágenas y Proteínas no colágenas y glicoproteinasglicoproteinas– Anchorina CII (mantener estructura Anchorina CII (mantener estructura

molecular)molecular)– Proteína oligomérica del cartílagoProteína oligomérica del cartílago– Proteína ácida (región territorial de la Proteína ácida (región territorial de la

matriz)matriz)


• NutriciónNutrición– Difusión (esqueleto inmaduro)Difusión (esqueleto inmaduro)– Poros estimados en 50 APoros estimados en 50 A° (zona ° (zona

superficial)superficial)• Moléculas de menos de 20 kdMoléculas de menos de 20 kd


• FACTORES DE CRECIMIENTOFACTORES DE CRECIMIENTO– Factor de Crecimiento derivado de Factor de Crecimiento derivado de

plaquetas (PDGF)plaquetas (PDGF)•Efecto mitógeno en condrocitosEfecto mitógeno en condrocitos

– Factor básico de crecimiento de Factor básico de crecimiento de fibroblastos (bFGF)fibroblastos (bFGF)•Poderoso mitógenoPoderoso mitógeno

•Estimula síntesis de ADNEstimula síntesis de ADN

•Estimula reparación del cartílagoEstimula reparación del cartílago

Estructura y función del Estructura y función del cartílagocartílago

• Insulina y Factores de crecimiento Insulina y Factores de crecimiento parecido a la insulina (IGF-I y IGF-II)parecido a la insulina (IGF-I y IGF-II)– Estimula síntesis de DNAEstimula síntesis de DNA– Síntesis de matriz en placa de Síntesis de matriz en placa de

crecimientocrecimiento– Sintetizado por cartílago articularSintetizado por cartílago articular


• Factor transformante Factor transformante ββ de crecimiento de crecimiento (TGF- (TGF- ββ))– Estimula síntesis de ADNEstimula síntesis de ADN– Sintetizado por condrocitosSintetizado por condrocitos– Estimula síntesis de proteoglicanosEstimula síntesis de proteoglicanos– Suprime síntesis de Colágeno tipo IISuprime síntesis de Colágeno tipo II– Estimula formación de Inhibidor de Estimula formación de Inhibidor de

metaloproteasas (TIMP) e activa el metaloproteasas (TIMP) e activa el inhibidor-1 tiene acción de degradación inhibidor-1 tiene acción de degradación sobre la estromelisina y plasminasobre la estromelisina y plasmina

Componente enzimáticoComponente enzimático

• Sintetizadas por los condrocitosSintetizadas por los condrocitos– ProteinasasProteinasas

•Metaloproteasas (Depeden del Zn en el sitio Metaloproteasas (Depeden del Zn en el sitio activo)activo)

– ColagenasaColagenasa– GelatinasasGelatinasas– EstromelisinaEstromelisina

•CatepsinasCatepsinas– Catepsina ACatepsina A– Catepsina BCatepsina B


• ColagenasaColagenasa– Altamente específica, desdobla la triple hélice Altamente específica, desdobla la triple hélice

de la moléculade la molécula• GelatinasaGelatinasa

– Desnaturaliza las cadenas Desnaturaliza las cadenas αα generadas por la generadas por la actividad de la colagenasaactividad de la colagenasa

• EstromelesinaEstromelesina– Actúa sobre el colágeno tipo II dentro del dominio no Actúa sobre el colágeno tipo II dentro del dominio no

helicoidalhelicoidal– Actúa sobre el colágeno tipo IXActúa sobre el colágeno tipo IX– Degrada la proteína núcleo del agrecanoDegrada la proteína núcleo del agrecano


• Gelatinasa, estromelisina y Gelatinasa, estromelisina y gelatinasa son secretadas como gelatinasa son secretadas como proenzimasproenzimas

• La plasmina puede activar a la La plasmina puede activar a la colagenasacolagenasa

• Estroemelesina puede superactivar a Estroemelesina puede superactivar a la colagenasala colagenasa


• El complejo enzimático puede ser El complejo enzimático puede ser inhibido por el TIMP (inhibidor tisular inhibido por el TIMP (inhibidor tisular de metaloproteasa) que es secretado de metaloproteasa) que es secretado por los condrocitospor los condrocitos


• Catepsinas Catepsinas – Degradan agrecanosDegradan agrecanos– pH óptimo es bajo 5.5pH óptimo es bajo 5.5

Reparación del cartílagoReparación del cartílago

• La reparación no La reparación no restablece la funciónrestablece la función

• Para tejidos Para tejidos vascularizados la vascularizados la reparación es reparación es mediante fibras de mediante fibras de colágenocolágeno

• El colágeno tipo I es el El colágeno tipo I es el mas abundante dentro mas abundante dentro de la matriz de la de la matriz de la cicatrizcicatriz


• Ausencia de aporte sanguíneoAusencia de aporte sanguíneo

• Ausencia de células indiferenciadasAusencia de células indiferenciadas– El condrocito tiene una capacidad El condrocito tiene una capacidad

limitada para sintetizar colágeno y limitada para sintetizar colágeno y proteoglicanosproteoglicanos


• Cuando la lesión se extiende hasta Cuando la lesión se extiende hasta un vaso sanguíneo las células un vaso sanguíneo las células inflamatorias pueden llegar hasta la inflamatorias pueden llegar hasta la matriz y promover la reparaciónmatriz y promover la reparación

Respuesta del cartílago Respuesta del cartílago articular a las laceraciones articular a las laceraciones superficialessuperficiales• Cuarteadura de la zona superficialCuarteadura de la zona superficial

• Cuarteaduras verticales o fisuras cada vez Cuarteaduras verticales o fisuras cada vez más profundasmás profundas

• Apariencia fibrilar a simple vistaApariencia fibrilar a simple vista

Respuesta del cartílago Respuesta del cartílago articular a las laceraciones articular a las laceraciones superficialessuperficiales

– Existe pérdida Existe pérdida de de glucosaminoglicanos glucosaminoglicanos de la matrizde la matriz

– La respuesta es La respuesta es proliferación de proliferación de condrocitos formando condrocitos formando clones con una clones con una síntesis incrementada síntesis incrementada de macromoléculas de macromoléculas de la matriz de la matriz particularmente particularmente proteglicanosproteglicanos

Respuesta del cartílago Respuesta del cartílago articular a las laceraciones articular a las laceraciones superficialessuperficiales• Desprendimiento de Desprendimiento de

fragmentos de fragmentos de cartílago y liberados cartílago y liberados a la articulacióna la articulación

• Quedan amplias Quedan amplias zonas descubiertas zonas descubiertas de hueso subcondralde hueso subcondral

• dejando el hueso dejando el hueso subcondral de subcondral de aspecto ebúrneoaspecto ebúrneo

Respuesta del cartílago Respuesta del cartílago articular a las laceraciones articular a las laceraciones superficialessuperficiales• Las lesiones que no traspasan la Las lesiones que no traspasan la

línea de agua NO SANANlínea de agua NO SANAN

• Si la lesión es superficial no hay Si la lesión es superficial no hay reparaciónreparación

• Laceraciones perpendiculares a la Laceraciones perpendiculares a la superficie articular lesionan al superficie articular lesionan al condrocito y los defectos de la matriz condrocito y los defectos de la matriz permanecenpermanecen

Respuesta del cartílago Respuesta del cartílago articular a la cargaarticular a la carga

• Causan lesión sin Causan lesión sin lesionar la superficielesionar la superficie

• Traumas de baja Traumas de baja intensidad causan un intensidad causan un efecto acumulativoefecto acumulativo

• Son necesarios 6 kN Son necesarios 6 kN de fuerza de impacto de fuerza de impacto para causar debilidad para causar debilidad del cartílago articulardel cartílago articular

Los cambios:Los cambios:– Muerte del Muerte del

condrocitocondrocito– Daño a la matrizDaño a la matriz– Fisuras en la Fisuras en la

superficiesuperficie– Lesión del hueso Lesión del hueso

subyacentesubyacente– Engrosamiento de Engrosamiento de

la línea de aguala línea de agua

Reparación del Cartílago Reparación del Cartílago articular y lesiones articular y lesiones subcondralessubcondrales• La reparación de las lesiones dependen de:La reparación de las lesiones dependen de:

– Extensión de la lesiónExtensión de la lesión– Severidad de la lesiónSeveridad de la lesión– Volumen de tejidoVolumen de tejido– Superficie dañadaSuperficie dañada– Localización de la lesión en la articulaciónLocalización de la lesión en la articulación– EdadEdad(La reparación en lesiones osteocondrales grandes (La reparación en lesiones osteocondrales grandes

son generalmente menos predecibles y son generalmente menos predecibles y completas que lesiones pequeñas)completas que lesiones pequeñas)

Reparación del Cartílago Reparación del Cartílago articular y lesiones articular y lesiones subcondralessubcondrales• El daño mecánico que lesiona hueso:El daño mecánico que lesiona hueso:

– HemorragiaHemorragia– Formación de coágulos de fibrinaFormación de coágulos de fibrina– InflamaciónInflamación– Liberación de factores de crecimientoLiberación de factores de crecimiento

Reparación del Cartílago Reparación del Cartílago articular y lesiones articular y lesiones subcondralessubcondrales• Liberación de factores de crecimiento:Liberación de factores de crecimiento:

a) Migración de células mesenquimales o a) Migración de células mesenquimales o fibroblastos al coágulofibroblastos al coágulo

b) Después de 2 semanas los fibroblastos b) Después de 2 semanas los fibroblastos adquieren formas redondeadas y se adquieren formas redondeadas y se transforman en condrocitostransforman en condrocitos

c)c) Síntesis de matriz con una alta Síntesis de matriz con una alta concentración de colágena tipo II y concentración de colágena tipo II y proteoglicanosproteoglicanos

Reparación del Cartílago Reparación del Cartílago articular y lesiones articular y lesiones subcondralessubcondrales

d)d) 6-8 semanas después del daño:6-8 semanas después del daño:•Alta proporción de condrocitosAlta proporción de condrocitos

•Matriz con concentraciones de Colágena tipo IMatriz con concentraciones de Colágena tipo I

•Formación de hueso inmaduro por células de Formación de hueso inmaduro por células de porción ósea, tejido fibroso y cartílago con porción ósea, tejido fibroso y cartílago con matriz hialina.matriz hialina.

c)c) 6 meses después el defecto 6 meses después el defecto subcondral ha sido ya reparado con tejido subcondral ha sido ya reparado con tejido óseo tejido fibroso y cartílago hialinaóseo tejido fibroso y cartílago hialina

Reparación del Cartílago Reparación del Cartílago articular y lesiones articular y lesiones subcondralessubcondrales• El defecto condral no es reparado totalmenteEl defecto condral no es reparado totalmente

• El tejido no posee las propiedades originales El tejido no posee las propiedades originales

• En menos de un año hay pérdida del En menos de un año hay pérdida del componente celular y aumento del componente celular y aumento del componente fibrilarcomponente fibrilar– Células con aspecto de fibroblastosCélulas con aspecto de fibroblastos

• Ocasionalmente la reparación puede ser Ocasionalmente la reparación puede ser satisfactoriasatisfactoria

Propiedades materiales del Propiedades materiales del tejido de reparacióntejido de reparación

• Las propiedades son inferiores al del Las propiedades son inferiores al del cartílago articular normalcartílago articular normal

• El tejido de reparación tiene una El tejido de reparación tiene una matriz sólida con un módulo elástico matriz sólida con un módulo elástico mas bajo y una permeabilidad mas bajo y una permeabilidad elevadaelevada


• Características:Características:– En región interterritorial la fibras de colágena En región interterritorial la fibras de colágena

con un patrón aleatorio en zona de la con un patrón aleatorio en zona de la superficie articularsuperficie articular

– Pérdida de la relación entre Proteoglicanos y Pérdida de la relación entre Proteoglicanos y la red de colágenala red de colágena• Colágena tipo IColágena tipo I

• Falta de organización de las fibras colágenasFalta de organización de las fibras colágenas

• Insuficiente concentración de moléculas adhesivas Insuficiente concentración de moléculas adhesivas (Colágena tipo IX)(Colágena tipo IX)


• Características:Características:•Presencia de moléculas que interfieren con Presencia de moléculas que interfieren con

el ensamble de la matriz normalel ensamble de la matriz normal

•El tejido de reparación no se integra El tejido de reparación no se integra adecuadamente al tejido circundanteadecuadamente al tejido circundante

•Brechas que permiten flujo de exhudadoBrechas que permiten flujo de exhudado

• PROPORCION COLAGENA I Y II YA ESTA ALTERADA EN LAS PROPORCION COLAGENA I Y II YA ESTA ALTERADA EN LAS LESIONES PREDO MINA LA COLAGENA TIPO ILESIONES PREDO MINA LA COLAGENA TIPO I

BibliografíaBibliografía

• J. A. Myers, ed al. Orthopaedic Basic J. A. Myers, ed al. Orthopaedic Basic Science, American Academy of Science, American Academy of orthopaedics surgeons, 2da ediciónorthopaedics surgeons, 2da edición

Cartilago lesiones y fisiologia de la reparacion

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