Biomecánica del cartílago articular y sus respuestas ante la aplicación de las fuerzas
¿qué es el cartilago?
el cartílago es un tejido conectivo especializado ampliamente estudiado por sus componentes mecánicos y su aporte para el funcionamiento articular. El entendimiento de su rol requiere necesariamente del abordaje del comportamiento biomecánico y se divide en tres tipos: fibroso, elástico y hialino.
cartilago articular
lesiones
cartilago Hialino
ocasiona
El cartílago articular está divido en cuatros zonas: superficial, transicional, radial y zona de cartílago calcificado (en donde el cartílago se relaciona directamente con el hueso), las cuales se caracterizan principalmente por una organización variada de redes colágeno (tipo II).
- es el más abundante en el cuerpo humano, situándose en las articulaciones móviles
- Estructuralmente, tiene un alto contenido de matriz extracelular (MEC) compuesta por colágeno tipo II, proteoglicanos y ácido hialurónico.
- Estas características permiten la amortiguación de cargas mecánicas y la disminución del coeficiente de fricción entre las superficies óseas, sin la presencia de dolor
liberación de citocinas, principalmente de interleucina-1 (IL-1), que a su vez induce a la liberación de agrecanasas y metaloproteinasas que degradan la matriz extracelular, ademas se forma un fibrocartilgao por la perturbacion homeostática
induce a
Lorem
Lorem
Lorem
un aumento en el coeficiente de fricción entre las superficies óseas A este proceso patológico se le denominada artrosis u osteoartrosis (OA)
Lubricación del cartílago
zonas de división cartilago articular
proteoglicanos en cartilago articular
ubicación
FUNCION
dada por mecanismos como
hidratan la matriz del cartílago hasta un 80%, por esta razón cuando actúan las fuerza de compresión, la presión interna del cartílago aumenta y dispersa el agua, acomodándose nuevamente por sus cargas negativas actuando como una almohada de colchón
zona superficial se encuentra en fibras ubicadas aleatoriamente y entrelazadas en planos paralelos a la superficie. en la zona media las fibras de colágeno están más espaciadas en relación a su orientación aleatoria y dispersa, mientras que la zona profunda se agrupan de manera radial en forma de raíz anclando el cartílago al hueso adyacente
lubricación de barrera
consiste en
la lubricina , se absorbe como una monocapa macromolecular para cada superficie articular donde viscosidad y también del material de la superficie de la carga que es rígido
agrecano
composición
colágeno
lubricación película-fluido
compuesto por alrededor de 100 moléculas de condroitín sulfato y 30 moléculas de keratán sulfato unidas a una proteína central de más de 3000 aminoácidos
consiste en
El colágeno que predomina en la matriz extracelular cartilaginosa es el colágeno tipo ll, que se divide en dos tipos: tipo 2A y 2B, siendo el primero sintetizado por células mesenquimatosas y células epiteliales de tejidos precartilaginosos, mientras el tipo 2B es sintetizado sólo por los condrocitos
mayor separación de las superficies articulares puede ser de dos tipos: lubricación hidrodinámica y una lubricación película-prensa, que se produce cuando las superficies articulares se mueven perpendicularmente entre sí
FUNCION
Lorem
Lorem
Lorem
Lorem
atrapar y mantener el agua hasta 500 veces su peso dándole la resistencia al cartílago articular
El cartílago como modelo bifásico
anisotropía
mecanotransducción
FUNCION
conversión de fuerzas físicas en respuestas bioquímicas, fundamentalmente para el mantenimiento y desarrollo fisiológico en el cuerpo humano, como por ejemplo la diferenciación, crecimiento, organización, liberación de factores de quimiotaxis
Contempla una fase sólida proporcionada por la matriz extracelular que está compuesta por fibras colágenas que brindan resistencia a la tracción del tejido.
La falta de homogeneidad del cartílago es determinada por la anisotropía, la cual se ve reflejada por la orientación y distribución de las diferentes fibras en sus zonas.
lubricación de barrera
organizado en
proteoglicanos
afectación a nivel celular
soporte y distribución de cargas
macromoléculas con propiedades hidrofílicas ubicadas de manera intercalada con las fibras de colágeno
consiste en
La anisotropía a nivel celular se ve afectada por variables en el condroblasto, como por ejemplo el hecho de encontrarse dentro de su matriz y convertirse en condrocito, con lo cual se produce limitación en su desplazamiento.
requiere de
Glicoproteínas no colágenas
El soporte y distribución de cargas realizada por el cartílago requiere del eficiente funcionamiento del condrocito, la célula mecano-sensible responsable de la mecanotransducción, a partir de la cual se llevarán a cabo la producción y mantenimiento de la matriz extracelular, colágeno tipo II y proteoglicanos
función
tiene función estructural en la osificación endocondral y estabilización de la matriz extracelular por su interacción con el colágeno, matrilinas y agrecano.
Lorem
Lorem
Respuesta del cartílago ante las cargas
Respuesta viscoelástica
Fluencia
se da a partir de
depende de
ocurre cuando
la respuesta viscoelástica se da a partir de la capacidad que tiene el cartílago de someterse a una carga constante dependiente del tiempo, respondiendo con una deformación inicial rápida que con el transcurso del tiempo pasa a ser lenta y progresiva
Se ha determinado que esta depende de la profundidad del tejido y del tiempo en el que se suministra la carga.
La respuesta se da cuando el cartílago es sometido a carga constante, la deformación se produce de manera lineal en tres estadios
lubricación de barrera
de tal manera que
estadios tales como
todo esto gracias a
afectación a nivel celular
en la zona superficial la amplitud de la fluencia es mayor, ya que el fluido intersticial del cartílago responde con cambios en su gradiente de presión, disipándose hasta el momento en que requiere de la regulación brindada por la matriz extracelular para disminuir la deformación
en el inicial la tensión causa realineación de las fibras colágenas en dirección de la carga aplicada; a continuación el mantenimiento de la carga produce como respuesta un aumento en la rigidez del cartílago, que seguirá acorde a la exposición ante tensión; llegando a la última etapa en donde el tejido finalmente colapsa.
el flujo de fluido intersticial y la resistencia friccional asociada al mismo flujo
lo que significa
que al principio de la aplicación de la fuerza el cartílago actúa más como un líquido, y posterior al equilibrio de las fuerzas interiores, se comporta más como un sólido.
Lorem
Lorem
Histéresis
Ocurre cuando hay aumento de temperatura local, que favorece procesos metabólicos en cartílagos sanos
mientras que en
procesos artrósicos
la disipación de temperatura disminuye considerablemente, lo que se asocia con la perdida de proteoglicanos.
por lo tanto
la disipación de temperatura disminuye considerableel trabajo cíclico de alta velocidad disminuye la histéresis promoviendo un mayor retroceso elástico y mejoría en la aplicación de fuerza inversamente a la unidad de tiempomente, lo que se asocia con la pérdida de proteoglicanos.
MAPA CONCEPTUAL tejido cartilaginoso
Vanessa Herrera
Created on March 23, 2023
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Biomecánica del cartílago articular y sus respuestas ante la aplicación de las fuerzas
¿qué es el cartilago?
el cartílago es un tejido conectivo especializado ampliamente estudiado por sus componentes mecánicos y su aporte para el funcionamiento articular. El entendimiento de su rol requiere necesariamente del abordaje del comportamiento biomecánico y se divide en tres tipos: fibroso, elástico y hialino.
cartilago articular
lesiones
cartilago Hialino
ocasiona
El cartílago articular está divido en cuatros zonas: superficial, transicional, radial y zona de cartílago calcificado (en donde el cartílago se relaciona directamente con el hueso), las cuales se caracterizan principalmente por una organización variada de redes colágeno (tipo II).
liberación de citocinas, principalmente de interleucina-1 (IL-1), que a su vez induce a la liberación de agrecanasas y metaloproteinasas que degradan la matriz extracelular, ademas se forma un fibrocartilgao por la perturbacion homeostática
induce a
Lorem
Lorem
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un aumento en el coeficiente de fricción entre las superficies óseas A este proceso patológico se le denominada artrosis u osteoartrosis (OA)
Lubricación del cartílago
zonas de división cartilago articular
proteoglicanos en cartilago articular
ubicación
FUNCION
dada por mecanismos como
hidratan la matriz del cartílago hasta un 80%, por esta razón cuando actúan las fuerza de compresión, la presión interna del cartílago aumenta y dispersa el agua, acomodándose nuevamente por sus cargas negativas actuando como una almohada de colchón
zona superficial se encuentra en fibras ubicadas aleatoriamente y entrelazadas en planos paralelos a la superficie. en la zona media las fibras de colágeno están más espaciadas en relación a su orientación aleatoria y dispersa, mientras que la zona profunda se agrupan de manera radial en forma de raíz anclando el cartílago al hueso adyacente
lubricación de barrera
consiste en
la lubricina , se absorbe como una monocapa macromolecular para cada superficie articular donde viscosidad y también del material de la superficie de la carga que es rígido
agrecano
composición
colágeno
lubricación película-fluido
compuesto por alrededor de 100 moléculas de condroitín sulfato y 30 moléculas de keratán sulfato unidas a una proteína central de más de 3000 aminoácidos
consiste en
El colágeno que predomina en la matriz extracelular cartilaginosa es el colágeno tipo ll, que se divide en dos tipos: tipo 2A y 2B, siendo el primero sintetizado por células mesenquimatosas y células epiteliales de tejidos precartilaginosos, mientras el tipo 2B es sintetizado sólo por los condrocitos
mayor separación de las superficies articulares puede ser de dos tipos: lubricación hidrodinámica y una lubricación película-prensa, que se produce cuando las superficies articulares se mueven perpendicularmente entre sí
FUNCION
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atrapar y mantener el agua hasta 500 veces su peso dándole la resistencia al cartílago articular
El cartílago como modelo bifásico
anisotropía
mecanotransducción
FUNCION
conversión de fuerzas físicas en respuestas bioquímicas, fundamentalmente para el mantenimiento y desarrollo fisiológico en el cuerpo humano, como por ejemplo la diferenciación, crecimiento, organización, liberación de factores de quimiotaxis
Contempla una fase sólida proporcionada por la matriz extracelular que está compuesta por fibras colágenas que brindan resistencia a la tracción del tejido.
La falta de homogeneidad del cartílago es determinada por la anisotropía, la cual se ve reflejada por la orientación y distribución de las diferentes fibras en sus zonas.
lubricación de barrera
organizado en
proteoglicanos
afectación a nivel celular
soporte y distribución de cargas
macromoléculas con propiedades hidrofílicas ubicadas de manera intercalada con las fibras de colágeno
consiste en
La anisotropía a nivel celular se ve afectada por variables en el condroblasto, como por ejemplo el hecho de encontrarse dentro de su matriz y convertirse en condrocito, con lo cual se produce limitación en su desplazamiento.
requiere de
Glicoproteínas no colágenas
El soporte y distribución de cargas realizada por el cartílago requiere del eficiente funcionamiento del condrocito, la célula mecano-sensible responsable de la mecanotransducción, a partir de la cual se llevarán a cabo la producción y mantenimiento de la matriz extracelular, colágeno tipo II y proteoglicanos
función
tiene función estructural en la osificación endocondral y estabilización de la matriz extracelular por su interacción con el colágeno, matrilinas y agrecano.
Lorem
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Respuesta del cartílago ante las cargas
Respuesta viscoelástica
Fluencia
se da a partir de
depende de
ocurre cuando
la respuesta viscoelástica se da a partir de la capacidad que tiene el cartílago de someterse a una carga constante dependiente del tiempo, respondiendo con una deformación inicial rápida que con el transcurso del tiempo pasa a ser lenta y progresiva
Se ha determinado que esta depende de la profundidad del tejido y del tiempo en el que se suministra la carga.
La respuesta se da cuando el cartílago es sometido a carga constante, la deformación se produce de manera lineal en tres estadios
lubricación de barrera
de tal manera que
estadios tales como
todo esto gracias a
afectación a nivel celular
en la zona superficial la amplitud de la fluencia es mayor, ya que el fluido intersticial del cartílago responde con cambios en su gradiente de presión, disipándose hasta el momento en que requiere de la regulación brindada por la matriz extracelular para disminuir la deformación
en el inicial la tensión causa realineación de las fibras colágenas en dirección de la carga aplicada; a continuación el mantenimiento de la carga produce como respuesta un aumento en la rigidez del cartílago, que seguirá acorde a la exposición ante tensión; llegando a la última etapa en donde el tejido finalmente colapsa.
el flujo de fluido intersticial y la resistencia friccional asociada al mismo flujo
lo que significa
que al principio de la aplicación de la fuerza el cartílago actúa más como un líquido, y posterior al equilibrio de las fuerzas interiores, se comporta más como un sólido.
Lorem
Lorem
Histéresis
Ocurre cuando hay aumento de temperatura local, que favorece procesos metabólicos en cartílagos sanos
mientras que en
procesos artrósicos
la disipación de temperatura disminuye considerablemente, lo que se asocia con la perdida de proteoglicanos.
por lo tanto
la disipación de temperatura disminuye considerableel trabajo cíclico de alta velocidad disminuye la histéresis promoviendo un mayor retroceso elástico y mejoría en la aplicación de fuerza inversamente a la unidad de tiempomente, lo que se asocia con la pérdida de proteoglicanos.