CARTILAGO

INTRODUCCIÓN

El cartílago es un componente muy especial de nuestro organismo, con características únicas que le permiten cumplir una variedad de funciones. Existen distintos tipos de cartílagos, el que tenemos más presente es el que se encuentra en los extremos de los huesos, donde estos se articulan, este cartílago es llamado cartílago articular.

El cartílago articular sano permite la movilidad fluida de nuestras articulaciones sin dolor y con una fricción mínima entre los huesos,  sus componentes son las células del cartílago (condrocitos) y la matriz extracelular, la cual es el medio en el que se encuentran las células y es sintetizada por estas mismas.

La matriz extracelular le confiere sus propiedades mecánicas únicas al cartílago, siendo la mas destacada su capacidad de absorción y distribución de las cargas a las que es sometido durante nuestras actividades diarias. La alteración en esta matriz es el inicio de muchas de las lesiones del cartílago articular.

Las lesiones de los cartílagos articulares son frecuentes en las distintas articulaciones y sus etiologías multifactoriales, incluyendo causas traumáticas, artropatías inflamatorias, infecciosas (artritis séptica) y causas degenerativas. Las lesiones de origen degenerativo son las más frecuentes, siendo un problema de salud pública importante por el alto costo económico y social que representan los gastos directos o indirectos en relación al tratamiento y ausencia laboral. Se calcula que aproximadamente el 75% de la población mayor de 75 años presentan artrosis.

El cartílago articular o cartílago hialino es de vital importancia en las articulaciones de tipo diartrosis (articulaciones con amplio rango de movimiento) y sus funciones principales son disipar y transmitir las fuerzas sobre las superficies articulares, amortiguar las cargas y proveer una superficie de deslizamiento adecuada entre las superficies articulares. Como características principales el cartílago hialino es un tejido avascular (se nutre a través del líquido sinovial), no tiene inervación y no tiene capacidad de regenerarse con el mismo tejido, solo presenta capacidad reparativa limitada con fibrocartílago, el que es de menor resistencia.

El cartílago articular se compone de: 

A. Agua (65-80%): Está presente en mayor cantidad en las porciones superficiales del cartílago y su contenido aumenta con el proceso de envejecimiento y en las alteraciones degenerativas.

B. Colágeno (10-20%): El colágeno que predomina es el tipo II (95%), corresponde a la matriz de sostén del cartílago y provee resistencia a las fuerzas de tensión. El colágeno es el principal componente en el cartílago deshidratado.

C.  Proteoglicanos (10-15%): Son producidos por los condrocitos, siendo sus subunidades, los glicosaminoglicanos (GAG). Proveen resistencia a las fuerzas de compresión y tienen resistencia elástica.

D. Condrocitos (5%): Corresponden a la parte celular del cartílago y son los encargados de producir los proteoglicanos, el colágeno, las proteínas y algunas enzimas.

En el cartílago articular se reconocen distintas porciones dependiendo de su profundidad, y la orientación que adquieren las fibras de colágeno. Así, se reconoce una porción superficial que abarca aproximadamente el 10 a 20% del grosor del cartílago, donde las fibras de colágeno se disponen en forma paralela a la superficie del cartílago. La porción transicional que corresponde al 40 - 60%, donde las fibras de colágeno tienen una disposición aleatoria. En la porción radial correspondiente al 30% aproximadamente, las fibras de colágeno tienen una disposición perpendicular a la superficie y es la porción donde el entrelazado de colágeno es más compacto. Por último la lámina calcificada corresponde a la zona donde el cartílago de fusiona a la cortical articular ósea.

Los procesos de envejecimiento y degeneración del cartílago articular se asocian a pérdida de la capacidad reproductiva de los condrocitos, disminución de los proteoglicanos, el cartílago se hace más rígido y aumenta su contenido de agua. Estas alteraciones en conjunto determinan una pérdida de las características y funciones del cartílago haciéndolo menos resistente y proclive a lesionarse con ulceraciones y fisuras.

Estructura

Condrocitos

• Estructura: Los condrocitos son redondos u ovales. Los condrocitos activos contienen retículo endoplásmico rugoso (REr) abundante y Complejo de Golgi bien desarrollado. La superficie celular presenta microvellosidades. El núcleo de estas células es redondeado u oval y contiene de uno a varios nucléolos. Los condrocitos son capaces de dividirse por mitosis. Ocupan cavidades o lagunas, llamadas condroplastos. Los condrocitos presentan prolongaciones que le dan un aspecto estrellado. Sin embargo, normalmente, las células llenan los condroplastos y se conectan directamente con la matriz cartilaginosa, en consecuencia, su forma es semejante a una laguna. La imagen que se puede observar con microscopía óptica obedece a la desigual retracción que sufren ambos componentes del cartílago durante su procesamiento. Los condrocitos generalmente se disponen en grupos que corresponden a una familia celular que los origina.

• Función: Los condrocitos secretan las proteínas y los glucosaminoglicanos que forman y mantienen la matriz extracelular.

Condroblastos

Son células alargadas, fusiformes, con gran desarrollo de los organoides citoplasmáticos y con activa función secretora. Se los encuentra en los cartílagos en formación de los fetos y en la capa interna del pericondrio de los cartílagos adultos. Su función es sintetizar sustancia intercelular.

Condroclastos

Son células que aparecen durante la histogénesis del cartílago. Son gigantes, multinucleadas, probablemente originadas por la fusión de condroblastos. Tienen función fagocítica y removerían las células y la sustancia intercelular durante la condrogénesis. Serían células equivalentes a los osteoclastos.

Matriz

La matriz intracelular o condromatriz, comprende fibrillas y fibras inmersas en sustancia fundamental amorfa rica en glucosaminoglicanos y proteoglicanos. Las fibras colágenas constituyen aproximadamente un 40 % de la sustancia intercelular. Forman en ella una delicada malla en la que las fibras se disponen concéntricamente alrededor de los nidos celulares y longitudinalmente entre ellos. La sustancia intercelular amorfa está compuesta por agua, que representa aproximadamente un 70 % del peso del cartílago. La cantidad de agua varía en relación a la edad y actividad funcional. Posee en solución distintas sales.

Vascularización

El cartílago es avascular. Los nutrientes y desechos difunden hacia y desde las células a través del agua (unida a los componentes de la matriz). Por lo tanto, el espesor del cartílago es limitado.

Cubierta

El pericondrio es tejido conectivo denso irregular que encapsula la mayor parte del cartílago. El pericondrio consta de dos capas. La capa externa fibrosa consiste en tejido conectivo denso. La capa interna contiene células condrogénicas capaces de convertirse en condroblastos (células productoras de cartílago).

Clasificación

Existen tres tipos de cartílagos que contienen distintos tipos de fibras.

Cartílago hialino

El cartílago hialino es el más abundante. Sus fibrillas delgadas se componen sobre todo de colágeno de tipo II. El cartílago hialino fresco tiene aspecto vidrioso. Se encuentra en las superficies articulares de la mayoría de los huesos, los anillos en C de la tráquea y los cartílagos laríngeos, costal y nasal entre otros.

Estructura:

• Condrocitos: Los condrocitos del cartílago hialino son aplanados o elípticos cerca de la superficie y se convierten en esféricos en las capas más profundas. Los grupos isogénicos de condrocitos se forman por mitosis.
• Sustancia fundamental amorfa: Las condromucoproteínas, los proteoglicanos del cartílago, contienen condroitín 4, condroitín 6 y queratán sulfatos. La condronectina es una glucoproteína que contribuye a la fijación de los condrocitos al colágeno en la matriz. El ácido hialurónico es escaso. El agua es abundante. Constituye el 75 % del peso total. La mayor parte se une a los glucosaminoglicanos.
• Fibras: El colágeno de tipo II, que forma fibrillas delgadas, es el principal ele­mento fibroso del cartílago hialino. Las fibrillas colágenas no se distinguen en el microscopio óptico porque son pequeñas y su índice de refracción es similar al de la sustancia fun­damental que las rodea.
• Pericondrio: recubre el cartílago hialino en toda su extensión, excepto a nivel de las superficies articulares.

Propiedades físicas

• Rigidez: La matriz es rígida debido a las múltiples ligaduras entre los proteo­glicanos, el ácido hialurónico y el colágeno. Como en otros tipos de tejido conectivo, la configuración de las molé­culas de proteoglicanos se asemeja a un cepillo de laboratorio, con una proteína central y glucosaminoglicanos, dispuestos a modo de cerdas. Uno de los extremos del centro proteico se une a un polímero de ácido hialurónico en la sustancia fundamental. Cada molécula de ácido hialu­rónico puede fijar hasta 200 proteoglicanos. En contraste, los proteogli­canos de los tejidos conectivos fibrosos laxo y denso no se unen al ácido hialurónico. Las cadenas laterales de los glucosaminoglicanos de los proteoglicanos se fijan a las fibrillas colágenas como en los tejidos conectivos densos y laxos.

• Elasticidad: El elevado contenido de agua de la matriz permite que el cartílago absorba los impactos, hecho que reviste especial importancia en cartílagos articulares.

Funciones

• Sostén: El cartílago hialino proporciona sostén elástico a distintas estructuras, incluyendo: Las paredes de las vías aéreas de mayor calibre, la membrana nictitante (tercer párpado), los puntos de inserción de los extremos ventrales de las costillas en el esternón y las superficies articulares.

• Reducción de la fricción: Los cartílagos articulares brindan superficies de deslizamiento lisas para el movimiento de las articulaciones.

• Esqueleto embriológico: El cartílago hialino forma el esqueleto temporario del embrión.

• Crecimiento: El crecimiento intersticial del cartílago hialino a nivel de la placa fisaria posibilita la elongación de los huesoslargos.

Cartílago elástico

Estructura: El cartílago elástico posee la misma estructura que el hialino, pero además de colágeno de tipo II, contiene muchas fibras elásticas ramificadas.

Función: El cartílago elástico se localiza en estructuras sometidas a deformación mecánica, como la oreja, los conductos auditivos externos, las trompas auditivas, la epiglotis y la laringe.

Fibrocartílago

El fibrocartílago se asemeja a una mezcla de tejido conectivo denso y cartílago hia­lino. Siempre se continúa con el tejido conectivo denso y se fusiona con el cartílago hialino y los ligamentos, tendones ó huesos adyacentes.

Estructura: El fibrocartílago consiste en haces de fibras colágenas de tipo I alternadas con espículas. Se forma cuando las células del tejido conectivo se diferencian en condroblastos y secretan matriz cartilaginosa entre las fibras colágenas. Las espículas cartilaginosas podrían contener una célula o una hilera de células esféricas u ovoides. A menudo, es difícil o imposible identificar la matriz en el examen de microscopía óptica. No existe pericondrio.

Función: El fibrocartílago se vincula con el esqueleto en los puntos que requieren sostén rígido y gran resistencia a la tensión (por ejemplo en discos intervertebrales, meniscos, elementos óseos que prestan inserción a tendones y ligamentos). Se encuentra también en algunas sínfisis, la trompa de Eustaquio, entre otros.

Lubricación articular

La habilidad de las articulaciones de permitir movimientos a través de todo su rango de movimiento, bajo rangos muy amplios de carga y velocidad angular, sin perder estabilidad, es debido entre otras cosas a la capacidad del cartílago articular de mantenerse lubricado y con un bajo coeficiente de fricción.

Son numerosas las variables que procuran una buena lubricidad del cartílago articular y los distintos mecanismos son modelos teóricos experimentados en forma mecánica, pero ayudan a entender cómo funciona este mecanismo y la importancia luego en la indicación de distintas técnicas para favorecer la curación del mismo.

Como ya vimos la nutrición depende del líquido sinovial adyacente y si imaginamos al cartílago como una esponja podemos decir que bajo carga constante la nutrición del mismo y la lubricación es por lo menos dificultosa. Por otro lado, una pequeña cantidad de líquido se mantiene entre las superficies articulares cuando una carga alta es mantenida por menos de 0,5 seg. Cuando una carga alta es mantenida durante un periodo mayor este mecanismo que mantiene una fina capa de líquido entre las microrugocidades de las superficies articulares permitiendo que se produzca el deslizamiento desaparece, exponiendo al cartílago a sufrir daños (Walker, 1996 en Zachazewski 1996).

Fundamentándose así, uno de los principales axiomas sobre la capacidad del cartílago, su función normal y su participación en la producción de lesiones por desgaste, es que el cartílago es carga dependiente, no tolerando bien la carga constante. Por el contrario la carga en cortos periodos de tiempo, acompañada de movimiento produce acción de tipo bombeo que facilita su nutrición y lubricación.

Una de las formas de medir la lubricidad del cartílago humano es a través de su coeficiente de fricción (COF), entendiéndose por este como la fuerza necesaria para hacer que una superficie se deslice sobre otra. Si el COF es bajo la fuerza necesaria para deslizar una superficie sobre otra es menor, este es el caso del carilargo articular que en condiciones fisiológicas normales presenta un bajo coeficiente de fricción, de entre 0.02 y 0.001 según Charnley (1960) citado por Walker (1996).

Por el contrario si el COF es alto la fuerza necesaria es mayor y por consiguiente el desgaste del mismo. Una fina capa de líquido sinovial y moléculas de ácido hialuronico se mantiene entre las superficies articulares normales manteniendo este coeficiente de fricción bajo y por lo tanto a la articulación libre. (Walker, 1996 en Zachazewski 1996).

En conclusión el cartílago necesita de carga para nutrirse y lubricarse ya que permiten que el líquido sinovial penetre dentro del mismo pero esta carga no debe ser por periodos largos de tiempo, como hemos visto. Entonces el cartílago tolera mejor carga y movimiento libre de carga, que carga constante sobre todo por periodos superiores a 0,5 segundos.

Patologías

El cartílago lesionado, inflamado o dañado puede causar síntomas como dolor y limitación del movimiento. También puede conducir a daños articulares y deformidad. Entre las causas de problemas en los cartílagos se encuentran:

• Rupturas y lesiones, como en las lesiones causadas por los deportes.
• Factores genéticos.
• Otras enfermedades, tales como algunos tipos de artritis.

La osteoartritis resulta de la degradación del cartílago.