CARTILAGO Flashcards

1
Q

Que es el cartilago y que hace?

A

Es un tejido avascular, hidratado,
elástico y fibroso. Su función
depende de la ubicación que tenga dentro del cuerpo

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2
Q

Tres tipos de cartilago

A

-Hialino
-Fibricartilago
-Cartilago elastico

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3
Q

Funcion del cartilago hialino:

A

Su función principal es disminuir la fricción entre superficies que están en contacto.
También soporta cargas a compresión.

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4
Q

Que cartilago es el mas abundante?

A

El cartilago hialino

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5
Q

Donde se encuentra el cartilago hialino?

A

Lo encontramos donde termina un hueso por lo
general

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6
Q

Caracteristicas fisicas y mecanicas del cartilago hialino:

A

La superficie de la zona donde se encuentran es bastante suave para poder permitir el
deslizamiento de las superficies que están en contacto. A pesar de que es un tejido relativamente
débil desde el punto de vista mecánico, le da bastante soporte a la articulación. Su matriz
extracelular está formada principalmente por colágeno tipo 2 y proteoglicanos

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7
Q

En que partes del cuerpo se encuentra el cartilago hialino?

A

Lo encontramos alrededor de los bronquios, en la nariz, en la rodilla (cartílago articular), en la tráquea y en las costillas

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8
Q

Que funcion tiene el cartilago hialino en los bronquios?

A

Los bronquios se expanden y se contraen cada vez que respiramos, estos cuando se expanden tienden a chocar entre ellos, entonces los cartílagos permiten que las superficies se muevan una respecta a la otra sin romper el efecto de la fricción.

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9
Q

Funcion del fibrocartilago:

A

Su función principal es disminuir la presión que pueda tener la articulación.

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10
Q

Por qué esta compuesto el fibrocartilago?

A

Está compuesto principalmente por capas de cartílago hialino reforzadas con fibras de colágeno
de tipo 1. Este tipo de estructura (láminas reforzadas con fibras) es un material compuesto.
Tienen una matriz formada por colágeno 2 y proteoglicanos reforzada con fibras de colágeno
tipo 1.

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11
Q

Explica las propiedades mecanicas y fisicas del fibrocartilago:

A

Este tipo son bastante flexibles porque tienen cartílago hialino y a su vez, debido a las fibras de
colágeno 1 que refuerzan, son firmes, resistentes. Al tener estas fibras de colágeno, se presenta
un comportamiento mecánico anisotrópico, es decir, que sus propiedades mecánicas son
mejores en la orientación de las fibras.

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12
Q

Que cartilago es el unico que tiene fibras de colageno tipo 1?

A

Fibrocartilago

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13
Q

En que partes del cuerpo se encuentra el fibrocartilago?

A

De ejemplos tenemos el anillo fibroso del disco intervertebral (estructura entre dos vértebras)
donde hay capas concéntricas de hialino reforzadas con fibras de colágeno 1. También hay los
meniscos, que están en las rodillas y el cartílago de la pelvis

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14
Q

Explica alguna caracteristica del cartilago elastico y ejemplos de donde puede estar:

A

Se caracteriza porque tiene fibras de elastina en su estructura. Esto provoca
que cuando se deforma, pueda recuperar la forma original.
La oreja es un ejemplo de este tipo. También en la trompa de Eustaquio del oído interno.

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15
Q

Hay alguna diferencia de los diferentes tipos de cartilago en cuanto a su estructura?

A

Sí, todos los cartílagos tienen la misma matriz extracelular, formada por colágeno tipo 2 y
proteoglicanos. Aunque cada uno presente diferentes estructuras.

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16
Q

Explica las diferencias estructurales de cada tipo de cartilago:

A

En el cartílago elástico presentan una capa que se llama pericordio, fibras de elastina y células
llamadas condrocitos. Estos tienen una forma bastante redonda y un tamaño grande.

En los fibrocartílagos las células son un poco más alargadas porque están atrapadas dentro de
la red de las fibras de colágeno tipo 1 que sirve como refuerzo. Las células que tienen no son condrocitos.

En el hialino la matriz se parece bastante a la del cartílago elástico, sin embargo este no presenta fibras de elastina. Además sus condrocitos son más pequeños pero también redondeados. Pericondrio también tienen. Hay una excepción, el cartílago articular (rodilla) no presenta el
pericondrio.

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17
Q

Que es el pericondrio?

A

Es una capa densa e irregular de tejido conectivo que rodea al cartílago elástico e
hialino. No existe en los fibrocartílagos ni en el articular.

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18
Q

Cual es la funcion del pericondrio?

A

Su función es subministrar nutrientes al tejido porque al ser avasculares, no tienen vasos
sanguíneos en su estructura y necesitan nutrientes.

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19
Q

Nombra y explica las capas del pericondrio:

A
  • Externa: formada por fibras de colágeno, fibroblastos y fibrositos.
  • Interna: formada por células llamadas condrogénicas que son las que se transforman en
    condroblastos (células que forman cartílago).
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20
Q

Como es la nutricion en el cartilago elastico?

A

Los nutrientes entran desde el pericondrio hasta el tejido, cuando la celula come, expulsa lactato.

El proceso de nutrición dentro de los cartílagos depende de la difusión y por lo tanto de la
Primera Ley de Fick donde el flujo que va a difundir (J) depende de una constante de difusión (D) y de un gradiente de
concentración (c).
En el pericondrio tenemos una gran concentración de nutrientes y aquí dentro no tenemos nada.
Por lo tanto estos pasan de donde hay mayor concentración hasta donde hay menor. Igual pasa
con el lactato cuando lo expulsa la célula, que una vez ha salido va al torrente sanguíneo y la
sangre se lo lleva.

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21
Q

Que pasa si no sale el lactato de la celula?

A

Si el lactato no va a la sangre se puede acumular y causar muerte celular

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22
Q

Como es la nutricion en el cartilago articular?

A

El cartílago articular tiene una fuente de nutrientes muy grande que es el líquido sinovial que
está en la rodilla. Por medio de difusión los nutrientes que tiene, que son muchos, pasan al
cartílago

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23
Q

Como es la nutricion en el fibrocartilago del disco intervertebral?

A

En el fibrocartilago del disco intervertebral tenemos el anillo fibroso y los vasos sanguineos, la cosa es que los vasos sanguineos estan en la periferia y los nutrientes tmb tienen que llegar a dentro. Por lo tanto, se sigue la Primera Ley de
Fick y van desde donde hay mayor concentración (periferia) a donde hay menos (interior). Las células que están en el núcleo del disco intervertebral, más en el medio, están lejos de
todos los suministros. La vía principal para que estas células de dentro del núcleo tengan
nutrición es vía difusión a partir de las placas que están en contacto con el hueso.

24
Q

Como es la matriz extracelular del cartilago hialino?

A

La matriz extracelular de este tipo de cartílago está conformada por fibras colágeno tipo 2
organizadas al azar, sin orden. También hay proteoglicanos (culebritas lilas de la imagen) y
representan entre un 30 y 40% del peso en seco. Esta estructura se llama: glicosaminoglicano

25
Q

Que es el agrecano?

A

Son proteoglicano especifico del cartílago:
Estan cargados eléctricamente negativos. Esto es importante para las propiedades mecánicas. Lo
importante es que gracias a unos radicales negativos, los proteoglicanos también lo son.

26
Q

Como estan distribuidos los condrocitos en el cartilago articular?

A

Sus condrocitos están distribuidos de forma aleatoria.

27
Q

Que porcentaje del volumen del cartilago articular son celulas?

A

Un 1% del volumen total del cartílago

28
Q

Que diferencia hay en el cartilao hialino y articular en cuanto a la orientacion de las fibras?

A

Una peculiaridad del cartílago hialino es que las fibras de colágeno tipo 2 están desordenadas
pero en cambio, en el cartílago articular, estas están orientadas de distinta manera dependiendo
de la zona

29
Q

Explica las 3 zonas del cartilago articular:

A
  • Zona superficial → las fibras de colágeno 2
    estan orientadas paralelas a la superficie.
  • Zona media → las fibras están más
    desordenadas, al azar.
  • Zona profunda → las fibras están alineadas de
    forma perpendicular a la superficie.
30
Q

Porque se produce una diferencia en la orientaciond de las fibras dependiendo de la zona del cartilago articular?

A

En la zona superficial se está en contacto con superficies de otros cartílagos, las fuerzas que se
producen en los deslizamientos son tangenciales. Las fibras trabajan mejor cuando se orientan
en el sentido de las cargas, por lo que si aquí son tangentiales, las fibras han de estar de forma
horizontal para soportar las cargas de la superficie.

En la zona profunda, interface con el hueso, el hueso transmite una carga perpendicular a la
superficie. Por lo que las fibras de colágeno tienen que alinearse en el sentido de esa carga para
soportar la fuerza que viene desde el hueso, es decir, verticalmente.

31
Q

Cuanto porcentaje de colageno en seco tiene el fibrocartilago?

A

Por lo tanto, el
porcentaje de colágeno está en un 65 y 70% del peso seco.

32
Q

A que otro tejido se parece el fibrocartilago en cuanto a estructura?

A

Si cogemos un trozo del fibrocartílago y hacemos zoom de la microscopia vemos una estructura parecida a la del tendón. Se
ven los pliegues (ondas), que las fibras de colágeno están alineadas (unloaded) y que cuando se somete a una carga (loaded), las fibras se acaban de
alinear en dirección de la carga aplicada. Exactamente igual que ocurría en los tendones y
ligamentos.

33
Q

Que problema se puede producir en el disco intervertebral?

A

El anillo fibroso del disco intervertebral tiene como función mantener el contenido del núcleo
dentro del disco intervertebral. El núcleo tiene un alto contenido de proteoglicanos y tiende a
expandirse. Si esto ocurre y no hay nada que lo detenga, puede llegar al nervio de la columna y
causar dolor de espalda. Cuando hay una hernia, lo que ocurre es que el anillo se expande, el
material del núcleo se expande y se presiona el nervio causando dolor.

34
Q

Cual es la resistencia del fibrocartilago?

A

La resistencia de cualquier fibrocartílago es de 17 MPa y es bastante baja comparada con los
huesos. Sin embargo, estos pueden tener unas presiones de 1,5 MPa debido a cualquier
actividad diaria. Si estamos levantando peso puede llegar a 7-8 MPa.

35
Q

Como solucionar los problemas con el disco intervertebral?

A
  • Una operación, mínimamente invasiva, consiste en quitar el gel que se ha salido para
    descomprimir los nervios y eliminar los síntomas. El problema está en que el camino abierto del
    fibrocartílago sigue existiendo y lo que queda de material dentro del disco seguramente volverá a
    salir, ya que el fibrocartílago está dañado.
  • Estrategias: intentan suturar el fibrocartílago. No hay ninguna sutura que funcione, ya que
    ninguna sutura es capaz de reemplazar el esquema tan complejo de cierre hermético del
    fibrocartílago.
  • Otras técnicas de reparación, para cuando la presión del disco intervertebral ha bajado
    demasiado y el disco se ha bajado: inyectan células madre dentro del disco intervertebral o incluso
    un hidrogel para volver a inflarlo. Lo que pasa es que para hacer eso, tienen que dañar el
    fibrocartílago para poder inyectar y al cabo un año o dos años como mucho todo sale por el sitio
    donde se produce el daño
36
Q

Explica un poco la estructura del cartilago elastico:

A

Tiene condrocitos, fibras de elastina que representan un
20% del peso del cartílago elástico, estas
fibras no están nada organizadas. Tambien esta el
pericondrio donde hay los nutrientes que facilitan el oxígeno y la glucosa que necesitan las células para poder vivir.

37
Q

Explica las diferencias del colageno tipo 1 y tipo 2

A

El comportamiento del colágeno tipo 1 es muy parecido al de tipo 2. La
diferencia es que el colágeno tipo 2 es menos resistente que el tipo 1.

38
Q

Nombre cada etapa de la curva stress-strain:

A
  • ZONA BASAL: Cuando no hay carga, las fibras de colágeno están bastante arrugadas y las fibras, poco a poco, dejan de estar arrugadas
    debido a la deformación aplicada. ELIMINAR
    ARRUGAS
  • ZONA HEEL las fibras se alinean
    en la dirección de la carga. ORIENTAR FIBRAS EN
    SENTIDO DE CARGA APLICADA
  • ZONA LINEAL Justo después de esta zona,
    las fibras comienzan a trabajar propiamente.
39
Q

Cuando trabaja el colageno?

A

El colágeno trabaja cuando tenemos grandes deformaciones, se puede observar en la gráfica
debido a que la zona linear, donde trabaja, aparece después de haberse deformado mucho.

40
Q

Cuanto es el modulo de Young en el colageno del cartilago?

A

Si sacamos la pendiente de la zona linear encontramos el Módulo de Young que en el colágeno
es aproximadamente de 1 GPa.

41
Q

¿Por qué hay diferencias entre la resistencia que provocan los dos tipos de colágeno?

A

La parte más pequeña, la molécula constitutiva de una fibra es la triple hélice de colágeno (para el hueso, para tendones y ligamentos y para el cartílago).
Si vamos al nivel de las microfibras, vemos que están atadas a “culebritas” que son agregados. La cantidad de agregados que tiene el colágeno tipo 2 es menor que el de tipo 1. Por esta razón, el tipo 1 es de un 30-40% más resistente que el colágeno tipo 2.

42
Q

Que contribuciones hay en el cartilago elastico?

A
  • Colágeno: porque es un material viscoelástico y tiene un comportamiento no lineal con una curva de carga y descarga que genera energía disipada/perdida.
  • Elastina: da el comportamiento elástico y su comportamiento mecánico no es una línea recta, es casi una línea recta. Además tiene un ciclo de histéresis muy pequeño.
  • Colágeno + Elastina: comportamiento del cartílago elástico en conjunto. Si se le aplica una deformación, lo primero que trabajan son las fibras de elastina hasta un punto donde no pueden hacerlo más. Entonces empiezan a trabajar las fibras de colágeno.
43
Q

Compara las propiedades mecanicas del colageno y la elastina:

A
  • El módulo de Young del colágeno es mucho más grande que el de la elastina.
  • La resistencia al corte también es mayor la del colágeno a la de la elastina.
  • La deformación que resisten las fibras de elastina es mucho más grande que la de las
    fibras de colágeno
44
Q

El cartilago es un material bifasico?

A

Si, el cartílago se considera un material bifásico (con dos fases: una sólida y otra líquida

45
Q

Como es el esfuerzo total en el cartilago?

A

Por lo tanto el esfuerzo total será la suma de una contribución de sólido y una de líquido

46
Q

Que propiedad clave suelen tener los materiales bifasicos?

A

Este tipo de material bifásico tiene una propiedad llamada permeabilidad, consiste en dejar
pasar líquidos o fluidos a través de ellos

47
Q

Que es el swelling?

A

en las afueras de este, tenemos partículas de
calcio y de potasio cargadas de forma positiva. Lo que pasa es que los proteoglicanos atrapan las partículas cargadas
positivamente que están en la sangre y hacen que entren dentro del tejido. Cuando esto ocurre, junto a ellas entra
también agua en el tejido haciendo que se expanda. Este proceso se llama hinchamiento (swelling). Gracias a este
proceso, dentro del tejido se genera una presión osmótica importante .

48
Q

Que es el efecto Donan?

A

El paso de partículas de un lado a otro atravesando una membrana se llama Efecto Donan y es
uno de los procesos más importantes dentro del cartílago

49
Q

¿Qué ocurre cuando añadimos una carga de compresión a 3 discos intervertebrales con grado 2 de degeneracion, es decir, disco sano?

A

la contribución de esta parte osmótica para resistir la compresión es bastante grande, un poco más de la mitad aproximadamente.

50
Q

Qué ocurre cuando añadimos una carga de compresión a 3 discos intervertebrales con grado 3 de degeneracion?

A
  • Grado 3 (empieza degeneración): la contribución osmótica disminuye porque uno de
    los primeros cambios bioquímicos que se producen en la degeneración del disco
    intervertebral es la perdida de proteoglicanos.
51
Q

Qué ocurre cuando añadimos una carga de compresión a 3 discos intervertebrales con grado 4 de degeneracion?

A
  • Grado 4 (disco completamente degenerado)  la contribución osmótica sigue bajando,
    no de manera tan marcada como al pasar de grado 2 a grado 3, pero lo que vemos la
    contribución de la parte solida aumenta. Cuando empieza el proceso de degeneración, el
    disco intenta reparar los daños que se están produciendo colágeno. A consecuencia, el
    tejido se vuelve fibrótico, con mayor cantidad de solido que jugará un papel más
    importante para soportar las cargas mecánicas, esto es un problema. Ocurre la fibrosis
    poniéndose el tejido rígido y que pueda colapsar.
52
Q

Si hay un daño, como es la recuperacion del cartilago?

A

Cuando el cartílago tiene un daño hay un problema porque el proceso de recuperación de un
cartílago es muy lento. Significa que si tenemos un daño tipo fisura debido a un accidente o por
envejecimiento, el cartílago se activa para poder enfrentar esas fallas pero su capacidad de
respuesta es muy limitada al avance tanto de un daño como de la degeneración.

53
Q

Porque la recuperacion del cartilago es lenta?

A

El hecho de que los vasos sanguíneos no lleguen a los cartílagos, es decir, que
sean avasculares, influye en que la recuperación sea muy lenta, por otro lado, solamente el 1% del volumen total está compuesto
por células.

54
Q

Posibles soluciones al daño del cartilago:

A

a) Entonces, usando un bioreactor (andamio con condrocitos sumergido en un fluido fisiológico para ponerlo en las condiciones del cuerpo humano) y le aplicamos una serie de cargas dinámicas para estimular las células de dentro.

b) Otra opción es colocar las células allí (círculos), cerrar de forma hermética al vacío y se
deja sin carga para hacer un proceso de Free Swelling.

55
Q

Porque es poco viable hacer un cartilago sintetico?

A

Con bioreactores se ha llegado a generar cartílago sintético. El problema es como lo
implementamos dentro, además de que no son estables:
- Cuando se van a implantar dentro del cuerpo humano, hay una alta probabilidad de que
el cuerpo lo rechace.
- Al poco tiempo deja de ser cartílago sintético y se convierte en otra cosa por las cargas
mecánicas que actúan en ese momento.

56
Q

El cartilago tiene propiedades mecanicas uniformes?

A

NO. Nosotros tenemos cartílago, material que debería tener unas propiedades mecánicas uniformes
en todo el tejido. Esto no ocurre.
Si se analizan diferentes puntos de un mismo cartílago, se ven diferentes comportamientos y
deformaciones en cada punto.

57
Q

Que es la matriz de metaloproteasa?

A

la matriz de metaloproteasa (MMP)
que dependiendo del tipo que sea puede llegar a destruir la matriz extracelular del tejido.