Condrogénesis - Chondrogenesis
La condrogénesis es el proceso mediante el cual se desarrolla el cartílago .
Cartílago en el desarrollo fetal
En la embriogénesis , el sistema esquelético se deriva de la capa germinal del mesodermo . La condrificación (también conocida como condrogénesis) es el proceso mediante el cual se forma el cartílago a partir del tejido mesénquima condensado , que se diferencia en condrocitos y comienza a secretar las moléculas que forman la matriz extracelular.
Al principio del desarrollo fetal, la mayor parte del esqueleto es cartilaginoso. Este cartílago temporal es reemplazado gradualmente por hueso ( osificación endocondral ), un proceso que termina en la pubertad. Por el contrario, el cartílago de las articulaciones permanece sin osificar durante toda la vida y, por tanto, es permanente .
Mineralización
El cartílago articular hialino adulto se mineraliza progresivamente en la unión entre el cartílago y el hueso. Luego se denomina cartílago calcificado articular . Un frente de mineralización avanza a través de la base del cartílago articular hialino a una velocidad que depende de la carga del cartílago y el esfuerzo cortante. Las variaciones intermitentes en la velocidad de avance y la densidad de deposición mineral del frente de mineralización conducen a múltiples "marcas de marea" en el cartílago calcificado articular.
El cartílago calcificado articular adulto es penetrado por yemas vasculares y se produce hueso nuevo en el espacio vascular en un proceso similar a la osificación endocondral en la fisis . Una línea de cemento delimita el cartílago calcificado articular de los huesos subcondrales.
Reparar
Una vez dañado , el cartílago tiene una capacidad de reparación limitada. Debido a que los condrocitos están ligados a las lagunas , no pueden migrar a las áreas dañadas. Además, debido a que el cartílago hialino no tiene irrigación sanguínea, el depósito de nueva matriz es lento. El cartílago hialino dañado generalmente se reemplaza por tejido cicatricial de fibrocartílago. En los últimos años, cirujanos y científicos han elaborado una serie de procedimientos de reparación de cartílago que ayudan a posponer la necesidad de reemplazo de articulaciones.
En un ensayo de 1994, los médicos suecos repararon las articulaciones de la rodilla dañadas mediante la implantación de células cultivadas del propio cartílago del paciente. En 1999, los químicos estadounidenses crearon un cartílago líquido artificial para su uso en la reparación de tejido desgarrado. El cartílago se inyecta en una herida o articulación dañada y se endurecerá con la exposición a la luz ultravioleta.
Cartílago sintético
Los investigadores dicen que sus capas lubricantes de "cepillos moleculares" pueden superar a la naturaleza bajo las presiones más altas que se encuentran dentro de las articulaciones, con implicaciones potencialmente importantes para la cirugía de reemplazo articular. Cada filamento de cepillo de 60 nanómetros de largo tiene una estructura polimérica de la que sobresalen pequeños grupos moleculares. Esos grupos sintéticos son muy similares a los lípidos que se encuentran en las membranas celulares.
"En un ambiente acuoso, cada uno de estos grupos moleculares atrae hasta 25 moléculas de agua a través de fuerzas electrostáticas, por lo que el filamento en su conjunto desarrolla una cubierta acuosa resbaladiza. Estas cubiertas aseguran que los cepillos estén lubricados cuando se rozan entre sí, incluso cuando presionados firmemente para imitar las presiones en las articulaciones óseas ".
Conocidos como hidrogeles de doble red, la increíble resistencia de estos nuevos materiales fue una grata sorpresa cuando los investigadores de Hokkaido los descubrieron por primera vez en 2003. La mayoría de los hidrogeles preparados convencionalmente, materiales que contienen entre un 80 y un 90 por ciento de agua contenida en una red de polímeros, se rompen fácilmente como una gelatina. El equipo japonés descubrió por casualidad que la adición de un segundo polímero al gel los hacía tan duros que rivalizaban con el cartílago, tejido que puede soportar el abuso de cientos de libras de presión.
Nivel molecular
Las proteínas morfogenéticas óseas son factores de crecimiento liberados durante el desarrollo embrionario para inducir la condensación y la determinación de las células durante la condrogénesis. Noggin , una proteína del desarrollo, inhibe la condrogénesis al prevenir la condensación y diferenciación de las células mesenquimales.
La molécula Sonic hedgehog (Shh) modifica la activación de L-Sox5 , Sox6 , Sox9 y Nkx3.2 . Sox9 y Nkx3.2 se inducen mutuamente en un ciclo de retroalimentación positiva donde Nkx3.2 inactiva un inhibidor de Sox9. Este bucle es compatible con la expresión BMP. La expresión de Sox9 induce la expresión de BMP, lo que hace que los condrocitos proliferen y se diferencien.
L-Sox5 y Sox6 comparten este papel común con Sox9. Se cree que L-Sox5 y Sox6 inducen la activación de los genes Col2a1 y Col11a2, y reprimen la expresión de Cbfa1, un marcador de condrocitos en etapa tardía. También se cree que L-Sox5 está involucrado principalmente en la condrogénesis embrionaria, mientras que se cree que Sox6 está involucrado en la condrogénesis posnatal.
La molécula del erizo indio (Ihh) es expresada por condrocitos prehipertróficos. Ihh estimula la proliferación de condrocitos y regula la maduración de condrocitos manteniendo la expresión de PTHrP . La PTHrP actúa como una molécula de patrón, determinando la posición en la que los condrocitos inician la diferenciación.
Sulfatación
El SLC26A2 es un transportador de sulfato. Los defectos dan como resultado varias formas de osteocondrodisplasia .