El Sistema Esquelético Humano: Estructura, Función y Composición

1. Introducción: Las Características del Sistema Esquelético

Nuestra capacidad de movimiento depende del sistema locomotor, y el esqueleto forma el armazón principal que sostiene el cuerpo.

Además de los huesos, en cualquier movimiento del cuerpo intervienen otros elementos del sistema locomotor como son:

• Uniones de huesos y músculos: Ligamentos, tendones y articulaciones.
• Órganos que producen el movimiento: esencialmente el sistema muscular.
• Sistemas de control que dan las órdenes para la acción: El sistema nervioso y también el endocrino.

El esqueleto está formado por el conjunto de huesos del organismo. En humanos son 203 piezas sin contar dientes y huesecillos del oído.

Los huesos son órganos vivos y activos en constante remodelación. Su función principal es actuar como soporte a los músculos, que hacen el movimiento posible. Los músculos esqueléticos, unidos a los huesos por los tendones, utilizan los huesos a modo de palancas para mover el cuerpo y sus partes. Así es como podemos hablar, nadar, lanzar una pelota o respirar.

Además desempeñan otras funciones muy importantes en el organismo como son:

Sostén o Armazón

Los huesos forman la estructura interna que soporta el cuerpo y aloja los órganos blandos. Los huesos de las piernas sirven de pilares para soportar el tronco corporal cuando estamos de pie, y el tórax soporta la pared torácica.

Protección

Los huesos rodean y protegen los tejidos u órganos blandos, como el encéfalo; las vértebras rodean a la médula espinal, y la caja torácica ayuda a proteger los órganos vitales del tórax.

Almacén de Minerales

Los huesos contienen calcio y fósforo, en forma de carbonato y fosfato cálcico, por tanto, tienen un papel en la regulación homeostática de estos minerales. No olvidemos que el calcio realiza importantes funciones:

• Liberación de vesículas sinápticas en neuronas.
• Contracción muscular.
• Coagulación sanguínea.

Además, forman parte de enzimas.

Hematopoyesis

La producción de células sanguíneas que se produce en las cavidades del hueso óseo esponjoso (médula ósea roja), es un proceso llamado hematopoyesis.

Almacenamiento de Grasa

El almacenamiento de moléculas de grasa que son fuente de energía en cavidades huecas de los huesos largos (médula ósea amarilla), es decir en el interior de la epífisis.

Transmisión del Sonido

Una función curiosa es que los huesos del oído medio transmiten mecánicamente las ondas sonoras hasta el oído interno, que luego son transmitidas al cerebro a través del nervio auditivo.

Almacenamiento de Sustancias

Ocasionalmente los huesos pueden almacenar metales pesados tóxicos u otros elementos externos y luego liberados lentamente para su excreción.

2. Los Huesos: Órganos del Sistema Esquelético

El hueso como tal es un órgano que comprende varios tejidos diferentes que trabajan juntos:

• Tejido óseo.
• Tejido cartilaginoso, forma el cartílago o hueso blando.
• Tejido conjuntivo, forma los tendones, ligamentos y el periostio.
• Tejido sanguíneo, en las vías sanguíneas que entran al hueso.
• Tejido adiposo, en la médula ósea amarilla.
• Tejido nervioso, que proporciona sensibilidad al hueso.

3. Una Visión Rápida del Tejido Óseo

El tejido óseo es un tipo de tejido conectivo formado por células muy separadas rodeado de grandes cantidades de una sustancia llamada matriz.

Son las células óseas maduras las que segregan la matriz, que contiene fibras de colágeno (proteicas) y sales minerales de calcio precipitadas (principalmente fosfato o hidroxiapatito y algo de carbonato de calcio). Las sales se depositan entre las fibras proteicas (fibras de colágeno) mediante un proceso llamado calcificación o mineralización. Las sales minerales confieren dureza sobre el hueso mientras que las fibras de colágeno dan al hueso su flexibilidad, es decir, su gran resistencia a la tracción.

La parte “viva” del tejido óseo la constituyen células de tres tipos diferentes:

• Los osteoblastos son las células del hueso sin especializar.
• Los osteocitos son las células óseas maduras y las células principales de tejido óseo.
• Los osteoclastos que derivan de glóbulos blancos de la sangre y sirven para destruir el tejido óseo viejo.

El hueso es un órgano vivo y dinámico que está constantemente remodelándose. La remodelación consiste en el reemplazo permanente del tejido óseo viejo por nuevo tejido óseo. El hueso viejo es destruido constantemente por los osteoclastos, mientras que el hueso nuevo lo construyen los osteoblastos. En un adulto, en el plazo de 10 años se reemplaza todo el esqueleto.

Hay dos variedades de tejido óseo:

• El tejido óseo compacto tiene muy pocos espacios o huecos.
• El tejido óseo esponjoso tiene pequeñas cavidades en cuyo interior hay médula ósea roja.

El tejido óseo (sea compacto o esponjoso) tiene pequeños espacios (canales de Havers y conductos de Volkmann) por donde pasan los nervios y vasos sanguíneos.

4. Resistencia y Estructura Ósea

¿Cuál es la mejor estructura para resistir una flexión? Si se ejerce una fuerza ¿cuál será la estructura más resistente y ligera a la vez? Si comparamos un hueso con una viga, los huesos tienen la mínima cantidad de masa que les permite resistir la fuerza ejercida sin romperse. Fue Galileo quien demostró que si se construyen un tubo hueco y un tubo sólido con el mismo peso y del mismo material, el tubo hueco, que es similar a un hueso largo, es más fuerte y presenta más resistencia y ligereza.

Así, un hueso largo del esqueleto tiene una sección redonda, o casi redonda, con un hueco central para eliminar peso (mínima cantidad de masa) y debido a la combinación de fibras de colágeno y sales presenta flexibilidad (puede doblarse en cierto grado, sin romperse) y una notable resistencia (puede soportar la fuerza mecánica ejercida).

Para comprobar la composición del hueso se hacen dos pruebas:

• Se somete el hueso a la acción de una solución de ácidos (clorhídrico, nítrico y otros), sus sales de cal se disuelven (descalcificación) y la sustancia orgánica queda, conservando la forma del hueso, pero este se hace blando y elástico.
• En cambio, si sometemos el hueso a la calcinación, la sustancia orgánica se quema y la inorgánica se queda, conservando también la forma del hueso y su solidez, pero en este caso el hueso es muy frágil.

Por consiguiente, la combinación de las sustancias orgánicas e inorgánicas en el hueso vivo es lo que confiere su extraordinaria dureza y elasticidad.

Para comprobar la resistencia del hueso, comparamos huesos y otros materiales conocidos por su resistencia (ver la tabla) con valores de las tensiones críticas de compresión y tracción, así como sus módulos de Young. El módulo de Young es un parámetro que mide la elasticidad de un material en la dirección en la que se aplica una fuerza.