Huesos, Músculos y Articulaciones

Huesos
Vista anterior y posterior del esqueleto humano.
Órgano firme y resistente compuesto principalmente por tejido óseo y que forma parte del
endoesqueleto de los vertebrados.
El conjunto de huesos del organismo forma lo que se denomina esqueleto, que es la parte rígida del
cuerpo humano. El esqueleto se divide en dos partes; por un lado el esqueleto axial formado por el
cráneo y la columna vertebral, y por otro el apendicular constituido por las extremidades superiores
e inferiores.
Los huesos desempeñan diversas funciones en el organismo: constituyen un soporte rígido que
facilita el movimiento al representar un punto de anclaje para los músculos y actuar a modo de
palancas durante su contracción; protegen órganos vitales como, por ejemplo, los componentes del
sistema nervioso central, que se encuentran cubiertos por el cráneo y por las vértebras, o los
pulmones y el corazón que, por su parte, lo están por las vértebras, las costillas y el esternón; dan
cobijo en su interior a la médula ósea, lugar donde tiene lugar la formación de los distintos
componentes celulares de la sangre; actúan como almacén de diversos minerales que el organismo
puede utilizar según sus necesidades; y por último, colaboran en determinadas funciones
sensoriales, ya que poseen estructuras nerviosas que les permiten percibir dolor o cambios de
temperatura, y transmiten señales al cerebro informando de la posición espacial del cuerpo.
Composición y propiedades de los huesos
Elementos constitutivos de un hueso largo.
Los huesos están constituidos por células y por una matriz intercelular. Las primeras suponen
aproximadamente el 1-5% del volumen del hueso y pueden ser de distinto tipo. Existe un grupo que
se encarga de formar el tejido óseo. Se denominan osteoblastos. Hay otro grupo de células que se
encarga de ir absorbiendo el tejido óseo para liberar los minerales a la sangre cuando es necesario,
para permitir la remodelación o reestructuración del hueso y para impedir que exista un crecimiento
óseo excesivo. Estas células se denominan osteoclastos. Igualmente existen otras células, que se
conocen como indiferenciadas, y que según las necesidades pueden llegar a convertirse en
osteoblastos o en osteoclastos.
Por su parte, la matriz intercelular consiste, por un lado, en fibras de colágeno (similar en estructura
y disposición al colágeno que forma parte de los ligamentos, tendones y piel) y, por otro, en
material mineral en forma de minúsculos cristales con aspecto de bastones. Las fibras de colágeno
presentan una elevada elasticidad, lo que hace que los huesos posean propiedades especiales (muy
similares, por ejemplo, a las del bambú).
Los minerales suponen aproximadamente la mitad del volumen del hueso (el 8% del volumen de
un hueso es agua) y el 70% de su peso. Los principales son el calcio y el fósforo. Los minerales son
los responsables de la dureza y rigidez del los huesos, si bien estos presentan un grado de
elasticidad importante, lo que permite que el esqueleto resista determinados impactos. Sin esta
elasticidad los huesos serían como el cristal, muy duros pero al mismo tiempo muy frágiles, y se
romperían con facilidad ante un mínimo traumatismo (si un vaso de cristal se cae al suelo, se rompe
en pedazos; sin embargo, si una persona se cae y, por ejemplo, su codo golpea el suelo levemente,
el hueso tiende a amortiguar el traumatismo gracias a sus componentes elásticos y por ello no se
rompe).
Aspecto de los huesos
Tipos de huesos.
Los huesos toman muy distintas formas para adaptarse a las diferentes funciones que realizan:
algunos son planos y anchos, como por ejemplo la escápula u omoplato (hueso principal del
hombro) o el ilion (en la pelvis); otros tienen forma de tubos gruesos, como el fémur (en el muslo),
o el cúbito y el radio (huesos del brazo); otros son cortos, como las falanges de los dedos de las
manos y los pies, y otros tienen una forma irregular, como las vértebras. A pesar de estas
diferencias en la forma externa, su estructura interna es muy similar.
Todos los huesos tienen una parte exterior que se denomina corteza y una interior compuesta por
unas tramas óseas denominadas trabéculas y que forman un compartimento esponjoso que contiene
a la médula ósea. Dependiendo de la forma y de las fuerzas que soporten, la corteza y las trabéculas
tendrán una u otra disposición.
Los principales huesos que forman las extremidades (que también se denominan huesos largos)
tienen características comunes entre sí. El segmento central recibe el nombre de diáfisis y tiene
forma de tubo. Cada extremo se denomina epífisis y su estructura está diseñada para relacionarse
con otros huesos por medio de las articulaciones. La zona entre la diáfisis y la epífisis se llama
metáfisis. Cuando todavía no se ha completado el crecimiento, la epífisis se encuentra separada de
la metáfisis por un cartílago, denominado cartílago de crecimiento, que sirve de sustrato para el
alargamiento del hueso.
Formación, crecimiento y remodelación de los huesos
Localización del cartílago en un hueso largo.
Existen dos modos por los cuales el embrión puede formar hueso. En la mayoría de los casos hay
un cartílago previo que progresivamente es reemplazado por tejido óseo. Sin embargo, otros huesos
(como el cráneo o la clavícula) se forman sin la existencia de cartílago, simplemente mediante la
acumulación de tejido fibroso.
Una vez que el hueso ha terminado de formarse, debe crecer. También existen dos maneras por las
cuales puede producirse este crecimiento. Por un lado, el hueso necesita crecer en grosor y para ello
las células formadoras de hueso (osteoblastos) depositan nuevo material sobre la superficie del ya
formado. Del mismo modo, es necesario que el hueso aumente de longitud. Para ello, el cartílago
que separa la epífisis de la metáfisis se va transformando en hueso y al mismo tiempo se forma
nuevo cartílago. El proceso podría resumirse del siguiente modo: el cartílago crece, sobre él se va
depositando calcio y finalmente se convierte en hueso. Llega un momento en el cual el cartílago
deja de crecer y finalmente todo él acaba transformándose en hueso; en ese momento el individuo
termina su crecimiento.
Los huesos son tejidos en continua renovación. El proceso podríamos compararlo con la
remodelación de un edificio (se van sustituyendo estructuras viejas, en mal estado, por otras
nuevas). El hueso viejo es eliminado mediante un proceso que se llama reabsorción y en el cual
participan los osteoclastos. Estas células disponen en su interior de diversas sustancias que pueden
disolver o digerir el hueso. Después se forma tejido nuevo (se podría denominar síntesis) gracias a
los osteoblastos. El proceso de reabsorción es bastante más rápido que el de formación o síntesis.
Hasta que la persona completa su desarrollo, predomina la fase de síntesis, que resulta muy intensa.
Después, y hasta aproximadamente los 35 años, el ritmo es cada vez más lento hasta que se
estabiliza. A partir de los cuarenta años la tendencia se invierte y la fase de reabsorción (pérdida de
hueso) supera a la de formación. A partir de este momento se estima que se pierde
aproximadamente un 5-10% de masa ósea cada diez años.
Los procesos de formación, crecimiento y remodelación de los huesos vienen determinados por
multitud de factores siendo los más importantes la nutrición y las hormonas.
Articulaciones
Estructura de una articulación sinovial.
Las articulaciones se definen como las estructuras que sirven de unión a dos o más huesos
próximos del esqueleto. Dependiendo de sus características pueden dar lugar a determinados
movimientos más o menos complejos o bien dotar de flexibilidad a las estructuras óseas que
relacionan.
Las articulaciones se clasifican atendiendo a su estructura y a su función. Según su estructura, las
articulaciones se dividen en tres grandes grupos: fibrosas, cuando el tejido que mantiene unidos a
los huesos que forman la articulación es de tipo fibroso; cartilaginosas, cuando el tejido
interpuesto es cartílago; y sinoviales, cuando entre ambos huesos existe un espacio relleno de un
líquido amortiguador.
Según su función las articulaciones pueden a su vez agruparse en otros tres tipos: sinartrosis
(equivalentes a las fibrosas), cuando la articulación impide cualquier movimiento de los huesos
que la forman; anfiartrosis (equivalentes a las cartilaginosas), cuando existe una pequeña
movilidad articular; y diartrosis (equivalentes a las sinoviales), cuando permite libertad de
movimiento. Éstas se subclasifican a su vez en uniaxiales, biaxiales y multiaxiales por el número
de ejes en los que se produce el movimiento de la articulación. En las sinartrosis se incluyen las
suturas de los huesos del cráneo, entre las anfiartrosis se encuentran las articulaciones que forman
los discos intervertebrales y entre las diartrosis se englobarían la mayoría de las articulaciones del
cuerpo humano.
Las articulaciones sinoviales tienen una membrana que forma una cápsula y que está ocupada por
un líquido que se denomina sinovial. La presencia de este líquido dentro de la articulación y de
unos cartílagos articulares especiales permite que los movimientos de los huesos sean los
adecuados, adaptando perfectamente las distintas partes involucradas.
Situación de los ligamentos en la articulación.
Por fuera de la cápsula se encuentran los ligamentos, que son estructuras que unen dos huesos de
una misma articulación. Están formados por fibras de colágeno. Son los encargados, junto con los
músculos, de dar estabilidad a la articulación.
Músculos
Los músculos podrían definirse como el tejido contráctil del organismo cuya función es el
movimiento. Guardan estrecha relación con las fibras nerviosas y obtienen la energía necesaria para
su actividad de los procesos metabólicos que tienen como sustrato los nutrientes que se ingieren en
la alimentación.
Tipos de músculos
Principales músculos estriados del cuerpo.
Los músculos se dividen en tres tipos, atendiendo a su estructura microscópica y también a la
posibilidad de controlar su activación: estriados voluntarios (los esqueléticos), estriado involuntario
(el cardiaco) y lisos involuntarios.
Los músculos estriados voluntarios o esqueléticos están unidos casi en su totalidad al esqueleto y
suponen la mayor parte del tejido muscular total. Según su localización en el organismo se agrupan
en músculos de las extremidades y músculos del esqueleto axial (del tronco y de la cabeza). Los
primeros intervienen en el movimiento de los brazos, las piernas, las manos y los pies y los
segundos son los responsables del mantenimiento de la postura. Los músculos estriados,
controlados por el sistema nervioso central, se unen a los huesos mediante los tendones, unas
estructuras alargadas y dotadas de cierta elasticidad gracias a unas proteínas llamadas colágeno y
elastina.
El músculo cardiaco, aunque de estructura estriada, se mueve de una manera rítmica controlado por
una especie de marcapasos nervioso, el nódulo sinusal. Su movimiento es involuntario (por
ejemplo, una persona no puede frenar a su voluntad el número de latidos que el corazón produce en
un minuto) aunque está regulado por el sistema nervioso autónomo.
Los músculos lisos se encuentran, entre otros lugares, en las paredes de las vísceras, de los vasos
sanguíneos, de las vías respiratorias y en la piel. Sus movimientos dependen de una parte del
sistema nervioso autónomo, que está fuera del control voluntario. Gracias a ellos y a sus
movimientos el organismo puede llevar a cabo acciones tan importantes como hacer pasar el
alimento a lo largo de todo el aparato digestivo, permitir la salida del feto en el momento del parto
mediante las contracciones uterinas o controlar el flujo de sangre a lo largo del sistema circulatorio.
Los músculos lisos de la piel son los responsables de, por ejemplo, la erección del vello en
respuesta a determinados estímulos.
El trabajo muscular y el movimiento
Los músculos se encargan del movimiento de las distintas partes del cuerpo y de mantener la
postura general. En muchos animales es el tejido más extenso; así, por ejemplo, en numerosos
peces y mamíferos supone alrededor de la mitad del peso corporal total.
Los músculos están formados por unas estructuras que se llaman fibrillas (también se denominan
filamentos o miofilamentos) y que varían en grosor y composición. Las más gruesas están formadas
por una proteína llamada miosina; las fibras más finas por otras proteínas denominadas actina,
tropomiosina y troponina. Las fibrillas se agrupan para formar fibras, que tienen forma cilíndrica y
un diámetro aproximado de 0,02 a 0,08 milímetros. La disposición final de estas estructuras dentro
del músculo dependerá de la función del mismo. Así, en los músculos esqueléticos, los filamentos
se colocan de modo longitudinal, mientras que en los denominados lisos las fibrillas se disponen de
modo irregular.
El trabajo de un músculo consiste en la alternancia de fases de contracción o acortamiento y fases
de relajación, con recuperación de la longitud y el estado iniciales. Cuando un músculo se contrae,
unas fibrillas se deslizan sobre otras, lo que permite que la longitud muscular disminuya. El
proceso de contracción es muy similar en los músculos estriados y en los lisos; sin embargo la
velocidad a la que efectúan su trabajo es muy diferente (por ejemplo, el músculo liso de los vasos
sanguíneos se contrae 50 veces más despacio que el más rápido de los estriados).
Para que el músculo pueda desarrollar su actividad necesita la energía que se obtiene a partir del
alimento. Durante el trabajo muscular parte de esta energía se pierde en forma de calor, algo que
resulta fundamental para el correcto mantenimiento de la temperatura del organismo.
A los músculos llegan vasos sanguíneos y nervios. Los primeros suministran sangre y, con ella, el
necesario aporte de oxígeno y nutrientes; la sangre también se encarga de retirar el dióxido de
carbono y los desechos provenientes del trabajo muscular.
Los nervios motores son los principales responsables de transmitir a los músculos las señales
enviadas por el sistema nervioso para iniciar la contracción, aunque el movimiento muscular
también responde a la acción de hormonas producidas por glándulas del sistema endocrino (por
ejemplo, la adrenalina producida por la glándula suprarrenal), que inician reacciones específicas.
Para informar al sistema nervioso del trabajo que realiza, cada músculo presenta unas estructuras
sensoriales que se llaman receptores de alargamiento, que valoran el estado del músculo, es decir,
detectan sus cambios de longitud y la velocidad del movimiento producido. Con la transmisión de
esta información se completa un circuito que permite al sistema nervioso controlar el movimiento
muscular y ajustar correctamente las señales motoras que llegan al músculo.
Los músculos esqueléticos se unen a los huesos, y éstos a su vez están unidos entre sí mediante las
articulaciones (por ejemplo, la articulación del codo pone en contacto los huesos del antebrazo con
los del brazo). Cuando un músculo se contrae, la articulación correspondiente se mueve.
No todos los músculos participan del mismo modo en el movimiento. La producción de un
movimiento coordinado exige normalmente que un gran número de músculos se contraigan y que
otros se relajen, y que cada uno de ellos lo haga en distinto grado. Hay algunos músculos que
cuando se contraen de forma repetida se acortan; otros aumentan su fuerza sin modificar su
longitud, y otros pueden incluso aumentar su tamaño (basta imaginar, por ejemplo, los músculos de
las piernas de un corredor acostumbrado al ejercicio en comparación con los una persona que no
suela realizar deporte).
Diferencias funcionales de los músculos
No todos los músculos funcionan del mismo modo. Los hay que se activan más rápido que otros o
que se alargan más o menos. Los hay que obtienen la energía que necesitan para trabajar siempre
del mismo modo y grupos musculares que pueden hacerlo de distinta manera dependiendo de las
condiciones y del tipo de trabajo realizado.
Una primera distinción general es la que atiende al tipo de control que precisan para activarse o
contraerse. Según este criterio, hay músculos de activación voluntaria, cuyo funcionamiento
depende de las órdenes recibidas por parte del sistema nervioso central, y músculos que se activan
de modo espontáneo (como, por ejemplo, el músculo cardiaco), en cuyo caso las señales nerviosas
procedentes del sistema nervioso únicamente modifican el ritmo natural de contracción.
Otra característica que permite diferenciar el modo de funcionar de los músculos es la manera en
que se controla su fuerza. Así, la mayoría de las fibras de los músculos voluntarios sólo presenta
dos posibles estados: activado y no activado, de forma que los diferentes grados de fuerza se
consiguen mediante la activación de más o menos fibras. Sin embargo, existen otros músculos en
los que la fuerza no depende de que se activen más o menos fibras sino de la mayor o menor
intensidad de funcionamiento de cada fibra.
El grado de variación de su longitud entre la fase de contracción y la de relajación es también un
rasgo funcional que permite diferenciar a unos músculos de otros. En términos generales se puede
afirmar que los músculos lisos varían mucho más en este aspecto que los estriados, aunque existen
excepciones. Cabe mencionar, por último, la velocidad de acción, ya que no todos los músculos se
contraen igual de rápido ni todos lo hacen con la misma intensidad en un mismo periodo de tiempo.
Los nombres de los músculos
Como ocurre con el resto de las estructuras que forman el cuerpo humano, existe una
nomenclaturaespecífica para denominar a los músculos. La lengua común internacional que se
utiliza es el latín, aunque cada idioma adapta en mayor o menor medida estos términos a un
lenguaje más accesible y próximo. Los músculos se nombran de acuerdo a diversos criterios:
según sus puntos de unión en el esqueleto: por ejemplo, el “esternocleidomastoideo” es aquel que
va desde el esternón y la clavícula hasta la región mastoidea del cráneo;
según su forma y localización: por ejemplo, “bíceps femoral” indica bi (dos), ceps (cabezas) y
femoral (que va por el fémur);
según su longitud y tamaño: por ejemplo, el “supinador largo” del antebrazo;
según su disposición respecto a otras estructuras: por ejemplo, el músculo “transverso del
abdomen”, o
según su función: en este último grupo, los flexores son los músculos que tienden a cerrar el ángulo
que forma una articulación, mientras que los extensores tienden a incrementar dicho ángulo; los
aductores acercan las extremidades hacia el cuerpo, mientras que los abductores las separan del
mismo; los rotadores giran la articulación alrededor de su eje; los pronadores se encargan de hacer
que la palma de las manos o la planta de los pies miren hacia el suelo, mientras que los supinadores
realizan la función contraria; y los esfínteres son estructuras circulares que aumentan o disminuyen
su diámetro interior para controlar el paso (p. ej., de las heces en el caso del esfínter anal) a través
de ellos