Anatomía funcional de la columna vertebral

articulares, pese a ofrecerse muy pulidas y lisas, presentan pequeñas irregularidades de tal modo que cuando dos superficies son comprimidas una contra la otra el contacto efectivo se realiza sobre los ápices de las asperezas de ambas. La presión en cada punto es mayor que considerando toda la superficie.

El movimiento impide la formación de soldaduras entre los puntos en contacto. La fuerza paralela a dos superficies necesaria para deslizarlas una sobre la otra es directamente proporcional a la fuerza perpendicular que las comprime. La relación entre la fuerza tangencial y la fuerza perpendicular es el coeficiente de fricción.

La forma de lograr que las superficies sean deslizables es que las capas superficiales mantengan permanentemente sus características lubricantes apropiadas.

Las articulaciones móviles o sinoviales transmiten cargas compresivas a través de su superficie y presentan una suave resistencia friccional al movimiento. La geometría de estas articulaciones es variable y por ello varían la extensión y los ejes del movimiento.

Las propiedades funcionales de las articulaciones sinoviales dependen de los cinco elementos que las forman: hueso, cartílago articular, membrana sinovial, líquido sinovial y ligamentos. Los músculos periarticulares son responsables del movimiento y del mantenimiento de la estabilidad de la articulación. Las superficies entre las que se produce el movimiento relativo están cubiertas por los cartílagos articulares (pocas células + matriz = material fibroso – gelatinoso – colágeno (proteína fibrosa) + mucopolisacáridos + agua).

Las fibras de colágeno forman columnas arciformes que emergen de la capa basal del cartílago y se curvan para quedar paralelas a la superficie (en cualquier zona del cartílago las columnas tienen una dirección predominante y su orientación espacial es característica de cada tipo de superficie articular).

Las moléculas de mucopolisacáridos forman con el agua del cartílago un gel hidratado (el agua del mismo puede ser expulsada por compresión). El cartílago es, de este modo, una red fibrosa ordenada cuyos intersticios están rellenos con un gel hidratado (se han hallado pequeñas cantidades de grasa en la matriz y en las células del cartílago que parece desempeñar la función de lubricación de la superficie del cartílago).

La superficie del cartílago es resbaladiza e irregular (hasta 10 µm; promedio 2 µm – 1 µm = 10 – 6 m) y está humedecida por pequeñas cantidades de líquido sinovial producido por la membrana sinovial (es una solución acuosa de sales, glucosa, pequeñas cantidades de proteínas, polisacáridos de cadena larga y ácido hialurónico; este último es responsable de la viscosidad). La matriz del cartílago es impermeable al ácido hialurónico.

Las células del cartílago del adulto se nutren por sustancias químicas disueltas en el líquido sinovial que se difunden a través de la matriz; así el líquido sinovial tiene la función nutritiva del cartílago.

La membrana sinovial es una estructura muy flexible y blanda, en forma de saco, incluida en la cavidad de la articulación. Su función no es mecánica puesto que no soporta cargas sino que produce el líquido sinovial.

El cartílago articular, la membrana y el líquido sinoviales forman una unidad funcional de la que depende el normal funcionamiento de la articulación. La unión del cartílago – hueso parece depender de la interconexión de ambos con el colágeno y de la calcificación de la matriz ósea y de la parte inferior del cartílago.

La trabeculación del hueso hace que las cargas transmitidas a través de la articulación se difundan sobre un área muy extensa.

Los huesos y ligamentos forman una unidad funcional exterior en las articulaciones sinoviales; los ligamentos (constituidos por fibras colágenas paralelas) son fuertes y flexibles, unen los huesos y junto con los cartílagos regulan la dirección y extensión de los movimientos articulares y la transmisión de las cargas.

La unidad funcional cartílago articular – membrana sinovial – líquido sinovial presenta un sector central, entre los cartílagos y la membrana sinovial, que soporta las cargas y las transmite de un hueso a otro y un sector lateral vecino a los ligamentos. Toda la cavidad está lubricada por el líquido sinovial. La membrana sinovial está firmemente adherida al nacimiento del cartílago y debe deslizarse suave, fácil y rápidamente sobre él para no quedar comprimida dentro de la cavidad.

El líquido sinovial, se presenta como un lubricante ideal que actúa sobre la base física de un lubricante mixto:

  1. Autopresionado hidrostático: cuando la aplicación de la carga comprime al cartílago, parte del líquido contenido en éste es exprimido alimentando la película existente entre las dos superficies de los cartílagos; de este modo, se mantiene la película lubricante por más que la presión aplicada tienda a hacer fluir el líquido hacia afuera de la cavidad o sea hacia el sector lateral que soporta menos carga.
  2. Estacionario: con moléculas de ácido hialurónico adsorbidas sobre la superficie de los cartílagos. La lubricación dependería de la reología de los geles hidratados de ácido hialurónico.

La fricción en las articulaciones sinoviales es muy pequeña y esto se debe a que las superficies articulares de los cartílagos son muy resbaladizas (aún sin lubricante se deslizan fácilmente) y deformables. Una película de líquido sinovial viscoso lubrica la superficie de los cartílagos en una fracción de segundo cuando se transmiten cargas; se forma, en unos segundos, un gel concentrado de ácido hialurónico hidratado entre las superficies cartilaginosas cargadas; el sistema actúa como lubricante estacionario: las superficies de los cartílagos son permeables al agua e impermeables al ácido hialurónico del líquido sinovial; la grasa de la matriz de los cartílagos también actúa como lubricante estacionario.

En resumen, el sistema de lubricación de las articulaciones sinoviales es una combinación variable de un régimen de lubricación elastohidrodinámico y