El hueso es una maravilla biológica de la madre naturaleza, es lo que hace a los vertebrados distintos de otras formas de vida. El hueso tiene la misma fuerza que el hierro fundido, pero logra esta notable hazaña sin dejar de ser tan ligero como la madera. La pata delantera de un caballo puede soportar la tensión mecánica de cargas pesadas, mientras que este animal de 1500 libras galopa a 40 millas por hora. El hueso del ala es capaz de mantener en el aire a las aves durante migraciones completas, a veces por más de 10.000 millas sin aterrizar. La cornamenta de los ciervos, usada como arma en enfrentamientos territoriales con otros ciervos, sufre tremendos impactos sin fracturas, listas para luchar otro día. Sin lugar a dudas, el hueso es el máximo biomaterial. Es ligero, fuerte, adaptable a las exigencias funcionales, y puede repararse a sí mismo.
Los huesos proporcionan una estructura rígida, el esqueleto. Al igual que una estructura arquitectónica, el esqueleto forma una estructura interna que proporciona resistencia a la fuerza de gravedad, permite moverse a través del espacio, y sostiene el cuerpo físico con gracia y dignidad. Los huesos grandes de las extremidades inferiores soportan el tronco cuando se está de pie. Los huesos fusionados del cráneo rodean el cerebro para que sea menos vulnerable a las lesiones. Las vértebras rodean y protegen la médula espinal y los huesos de la caja torácica ayudan a proteger el corazón y los pulmones del tórax. Los huesos trabajan junto con los músculos como sistemas de palancas mecánicas simples para producir el movimiento del cuerpo.
El cartílago es un tejido conectivo denso que permite que los huesos se deslicen fácilmente uno sobre otro en todas las articulaciones móviles, por lo tanto, reduce la fricción y previene el daño. El cartílago se encuentra en muchas áreas del cuerpo, incluyendo la superficie articular de los huesos, las costillas, los bronquios y los discos intervertebrales. Sus propiedades mecánicas están en cierta medida entre el hueso y el tendón. Cualquier ruptura del cartílago en las articulaciones de los huesos resulta en daño óseo. Un cartílago debilitado en la columna vertebral puede generar un disco vertebral desplazado o comprimido. Esta ruptura del cartílago lleva a una enfermedad ósea severa: la osteoartritis.
El cartílago se compone de células óseas especializadas llamadas condrocitos que producen grandes cantidades de matriz extracelular, compuesta de fibras de colágeno, proteoglicanos y fibras de elastina. Con base en las diferencias en las cantidades relativas de estos 3 productos químicos de la matriz, el cartílago se clasifica en tres tipos: i) cartílago hialino, ii) cartílago elástico, y iii) fibro-cartílago.
i) Cartílago hialino es el tipo de cartílago más abundante que cubre el extremo del hueso para formar una superficie articular lisa. La mayor parte del esqueleto de un feto se forma como cartílago antes de ser sustituido por hueso. El cartílago hialino en el adulto se encuentra en la nariz, en partes del tracto respiratorio, en la laringe y entre las costillas y el esternón.
ii) El cartílago elástico contiene grandes cantidades de fibras elásticas (elastina) diseminadas por toda la matriz. Es importante para evitar el colapso de las estructuras tubulares. El cartílago elástico se encuentra en el pabellón auricular de la oreja, los tubos auditivos y en la epiglotis (en la garganta).
iii) El Fibro-cartílago se caracteriza por una densa red de colágeno tipo I. Es un material blanco y duro que proporciona apoyo y una alta resistencia a la tracción, con propiedades similares a las de los tendones. El Fibro-cartílago está presente en zonas sometidas frecuentemente al estrés, como los discos intervertebrales y las conexiones de ciertos tendones y ligamentos.
El cartílago es uno de los pocos tejidos en el cuerpo que no tiene su propio suministro de sangre. Por esta razón, los condrocitos obtienen sus nutrientes por difusión. Así, en comparación con otros tejidos conectivos, el cartílago crece y se repara de forma más lenta. El cartílago contiene una gran cantidad de agua, la cual disminuye con la edad. Cerca del 85% del cartílago es agua en los jóvenes, mientras que el cartílago en las personas mayores es un 70% agua.
Los ligamentos conectan los huesos y los tendones conectan los músculos al hueso, con el propósito de transmitir fuerzas biomecánicas. Las fibras tanto de ligamentos como de tendones están hechas de colágeno. Los tendones sanos normales se componen de conjuntos paralelos de fibras de colágeno estrechamente empaquetados. Estos colágenos están unidos con otras proteínas, en particular con proteoglicanos en regiones comprimidas del tendón.
Los ligamentos y los tendones juegan un papel significativo en la biomecánica del sistema esqueleto- muscular. Las propiedades elásticas han dotado los tendones de una capacidad única para que actúen como resortes. Los tendones pueden modular de forma pasiva las fuerzas durante la locomoción, y proporcionar estabilidad adicional a las articulaciones óseas sin trabajo activo. También permite que los tendones almacenen y recuperen la energía con alta eficiencia. Por ejemplo, durante un paso largo humano, el tendón de Aquiles se extiende a medida que la articulación del tobillo dorsi-flexiona. Durante la última parte del paso, a medida que el pie hace una flexión plantar, (apuntando los dedos de los pies hacia abajo), se libera la energía elástica almacenada. Además, debido a que el tendón se extiende, el músculo es capaz de funcionar con menos o incluso sin ningún cambio en la longitud, permitiendo que el músculo genere mayor fuerza. Los tendones y los músculos trabajan juntos y solo pueden ejercer una fuerza de tracción.
Las propiedades mecánicas de los ligamentos y tendones aumentan desde la primera infancia hasta la edad adulta, sin embargo, el proceso de envejecimiento afecta su rigidez. Un estudio encontró que la rigidez de los ligamentos de las rodillas en adultos mayores disminuye de 2 a 3 veces en contraste con adultos más jóvenes. La falta de movilidad de una articulación durante largos períodos de tiempo es perjudicial para la estructura y función de las articulaciones, además, de disminuir la amplitud de movimiento de la articulación. Los efectos tanto en ligamentos como en tendones pueden ser graves. Una falta de movilidad durante 9 semanas puede llevar a una disminución del 69% en carga máxima y un descenso del 82% de energía a falla. Al volver a la movilidad, las propiedades mecánicas del ligamento se recuperan primero, seguido de las propiedades estructurales. Se cree que el ejercicio y el aumento de la carga en los tendones y ligamentos alteran su composición estructural y da lugar a un aumento de las propiedades mecánicas.
La longitud del tendón varía de persona a persona, y es prácticamente el factor sensible cuando se trata de tamaño muscular. Por ejemplo, siendo todos los demás factores biológicos igualmente relevantes, un individuo con un tendón más corto y un músculo bíceps más grande, tendrá un mayor potencial de masa muscular que una persona con un tendón más largo y un músculo más pequeño. En consecuencia, los fisiculturistas exitosos tendrán generalmente tendones más cortos. Por el contrario, atletas de deportes como marcha o natación, tienen el tendón de Aquiles más largo que el promedio y el músculo de la pantorrilla más corto.
La longitud del tendón está determinada por la predisposición genética, y no se ha demostrado que aumente o disminuya en respuesta al ambiente, a diferencia de los músculos que pueden acortarse debido a trauma, desequilibrios en el uso y la falta de recuperación y estiramiento.
Muchos huesos del esqueleto están unidos por articulaciones, que proporcionan flexibilidad y movimiento. Estas articulaciones son amortiguadores para combatir el estrés mecánico. Las articulaciones óseas son vulnerables a las lesiones y a la degeneración con el envejecimiento. Las Coyunturas o Articulaciones son las áreas donde los huesos se encuentran, y están clasificadas por el rango de movimiento permitido. Los extremos del hueso están cubiertos por cartílago, que permite el fácil movimiento de los dos huesos. La articulación está rodeada de una cápsula que lo protege y lo apoya. La cápsula de la articulación está llena de un tipo de tejido llamado membrana sinovial, que produce líquido sinovial, una sustancia clara que lubrica y nutre el cartílago y los huesos dentro de la cápsula de la articulación. Las articulaciones facilitan diferentes movimientos óseos. Por ejemplo: las articulaciones de bisagra (codos, rodillas, dedos de las manos y de los pies) permiten a los huesos oscilar en dos direcciones. Las articulaciones esféricas (cadera y hombro) permiten cierta rotación, así como el movimiento hacia atrás y hacia adelante, y de lado a lado. Las articulaciones pivotantes facilitan el movimiento de izquierda a derecha, similar a la trayectoria que sigue su cabeza cuando gira sobre su columna vertebral.
La articulación de la rodilla es la articulación más grande y más compleja del cuerpo, así como la más débil y la más vulnerable a las lesiones. Básicamente, la articulación de bisagra también es capaz de cierto movimiento de rotación. La rodilla se forma donde el extremo redondeado del fémur (hueso del muslo) se encuentra con el extremo aplanado de la tibia (hueso de la espinilla de la pierna). El tercer hueso de la rodilla, la patela (rótula), está incrustado dentro del tendón del poderoso cuádriceps femoral del músculo del muslo. La rótula protege la rodilla y aumenta el apalancamiento de los músculos cuádriceps.
La articulación de la cadera es una de las articulaciones más fuertes y más estables en el cuerpo. La articulación de la cadera (una articulación esférica), se forma donde la cabeza del fémur encaja en la cavidad del hueso de la cadera. Esta estructura articular flexible permite la rotación, así como el movimiento hacia adelante, hacia atrás y de lado a lado. Sostenida por 5 ligamentos, como también por tejido conjuntivo resistente en la parte interna, a la articulación de la cadera se le exige a menudo soportar 180 kg (400 libras) de fuerza en las actividades cotidianas.
La articulación del codo está formada por tres huesos, tres filamentos y catorce músculos. La articulación del codo permite la flexión, extensión y rotación del antebrazo.
Los huesos no trabajan solos, ellos necesitan la ayuda de los músculos y las articulaciones. Los músculos tiran de las articulaciones para facilitar el movimiento. Cada tipo de movimiento implica al menos un músculo. El cuerpo humano tiene más de 650 músculos que conforman el 50% del peso corporal. La actividad muscular es crítica para las funciones óseas normales. Cuando se deteriora el músculo, la masa ósea y la fuerza se pierden también, rápidamente. El cuerpo humano tiene tres tipos de músculos: i) esqueléticos (voluntario), ii) suaves (involuntario), y iii) cardíacos, que participan en funciones específicas.
i) Los músculos esqueléticos (voluntarios) mantienen los huesos juntos, dan forma y movimiento al cuerpo. Estos músculos trabajan solo después de una decisión voluntaria de moverlos. Este músculo se llama también estriado, porque cuando se magnifica parece tener rayas o bandas. Estos músculos se pueden contraer (acortar o tensar) de forma rápida y fuerte, pero se cansan fácilmente. Por lo tanto, tienen que descansar entre entrenamientos. Los músculos esqueléticos se acoplan a los huesos, sobre todo en las piernas, los brazos, el abdomen, el pecho, el cuello y la cara. La mayoría de los músculos en el cuerpo son voluntarios y participan en funciones regulares como caminar, comer, escribir y jugar.
ii) Los músculos lisos (involuntarios) también están hechos de fibras, pero este tipo de músculo se ve liso, sin estrías. Estos músculos están bajo el control automático (involuntario) del sistema nervioso y continúan trabajando incluso durante el sueño. Los músculos lisos tardan más en contraerse que los músculos esqueléticos. Sin embargo, no se cansan ​​fácilmente y pueden permanecer contraídos durante mucho tiempo. Ejemplos de músculos lisos incluyen las paredes del estómago y los intestinos, que ayudan a descomponer los alimentos y a moverlos a través del sistema digestivo; las paredes de los vasos sanguíneos, que bombean la sangre y mantienen la presión arterial.
iii) Los músculos cardíacos son también de tipo involuntario y se encuentran en el corazón. Las paredes de las cavidades del corazón están compuestas casi en su totalidad de fibras musculares. Sus poderosas contracciones rítmicas bombean la sangre del corazón al latir.
Los músculos trabajan en pares de flexores y extensores. El flexor se contrae para doblar una extremidad en una articulación. Cuando se completa el movimiento, el flexor se relaja y el extensor se contrae para extender o estirar la extremidad en la misma articulación. Por ejemplo, el músculo bíceps, en la parte frontal de la parte superior del brazo, es un flexor; y el tríceps, en la parte posterior de la parte superior del brazo, es un extensor.
Músculo y hueso fluyen eficientemente juntos y trabajan en conjunto en cada intersección del cuerpo. El músculo bíceps braquial ayuda a flexionar el brazo y el antebrazo y también actúa para girar la palma hacia arriba (supinación) cuando se flexiona el antebrazo. El músculo pronador redondo permite girar la palma hacia abajo (pronación). Los músculos intercostales, situados entre las costillas, son esenciales para la respiración. Sus contracciones suben y bajan la caja torácica, proporcionando espacio para que los pulmones se expandan y contraigan con cada respiración. Los músculos cuadrado lumbar, anchas bandas de músculos que conectan la zona lumbar con la cadera, ayudan a doblar la espalda de lado a lado y a expulsar el aire de los pulmones. El bíceps femoral, uno de los músculos isquiotibiales, es visible en la parte posterior del muslo y ayuda a extender el muslo, y a flexionar y rotar la pierna. La distensión del músculo isquiotibial es común en atletas que realizan arranques y paradas rápidas. El sistema esqueleto-muscular ofrece varias palancas biomecánicas que facilitan muchos movimientos corporales complejos. Se puede mover la cadera en un arco de 360​​° conocido como circunducción.
El hueso es un órgano extraordinario que cumple una función estructural: proporciona movilidad, apoyo y protección para el cuerpo. Tiene también una función de depósito, como almacén de minerales esenciales. Aunque delicados en apariencia, los huesos de nuestro sistema esquelético son onza por onza, más fuertes que el acero "templado". La estructura ósea esquelética está adaptada para proporcionar fuerza y ​​movilidad adecuada para resistir fracturas ante un impacto sustancial, o durante actividad física intensa. La forma y la estructura de los huesos son tan importantes como su masa para proporcionar dicha fuerza.
Banco Mineral: La función principal del sistema esquelético es operar los depósitos y retiros de minerales. El proceso dinámico de retiro y almacenamiento de calcio es una característica multi-funcional, lo que es crítico para varias funciones vitales, especialmente para que el corazón lata, para que la célula nerviosa lance un impulso eléctrico, para que el músculo se contraiga, el intestino se mueva y el riñón filtre.
Producción de sangre: La médula ósea es el sitio designado por el cuerpo para la fabricación de los componentes sanguíneos. La médula ósea constituye 4% del peso corporal total en los adultos. La médula ósea genera glóbulos rojos, (RBC por sus siglas en inglés) que oxigenan los tejidos, glóbulos blancos (WBC por sus siglas en inglés), que proporcionan una barrera inmune contra cuerpos extraños, y plaquetas que facilitan la coagulación de la sangre.
Protección: el sistema esquelético protege los órganos vitales del cuerpo. Proporciona una robusta 'caja de huesos' que está diseñada para alojar a los delicados órganos internos y los frágiles tejidos del cuerpo. Los huesos fusionados del cráneo contienen el cerebro y hacen que sea menos vulnerable a las lesiones, las vértebras rodean y protegen la médula espinal, y los huesos de las costillas protegen eficazmente el corazón y los pulmones.
Equilibrio ácido-básico: El hueso contiene grandes reservas de sales minerales para equilibrar eficazmente los cambios de pH que ocurren en el cuerpo. El equilibrio ácido-básico en el cuerpo tiene un resultado metabólico significativo en el volumen óseo, especialmente en las tasas de resorción ósea y la movilización de calcio.
Desintoxicación: El sistema esquelético está diseñado para eliminar varios productos químicos tóxicos, en particular, metales pesados contaminantes ​​(como el plomo y el mercurio) en los fluidos corporales y disponer efectivamente de estos elementos a través de la ruta circulatoria que corre a través de la matriz esquelética. El hueso es también el principal sumidero del Vanadio, metal pesado que entra al cuerpo.
Manejo del sonido: El sistema auditivo humano está diseñado para detectar varios aspectos del sonido, incluyendo el tono, el volumen y la dirección. Las ondas del sonido son recogidas por el oído externo y canalizadas a través del conducto auditivo hasta el tímpano. Tres huesos en el cuerpo, llamados los huesecillos del oído, ayudan a convertir las ondas del sonido (vibraciones en el aire), en vibraciones mecánicas (hidráulicas) en los tejidos y en las cámaras llenas de líquido. Incluso la más pequeña vibración del tímpano resulta en una amplificación significativa en la cámara de fluido. Esto nos permite escuchar hasta el más leve de los susurros.
El movimiento es una función básica del sistema esqueleto-muscular que se manifiesta en las posturas y movimientos. Esta función depende de varios músculos que se adhieren a los huesos a través de tendones, ligamentos y cartílagos. La contracción muscular, un fenómeno familiar que flexiona los bíceps o tensa el abdomen, es la fuerza por excelencia que permite la movilidad. La evolución humana liberó los miembros superiores de la dificultad de cargar el peso corporal durante la locomoción, esto nos permitió agarrar y manipular objetos con precisión.
La forma o figura de un cuerpo humano se define exclusivamente por el marco estructural del esqueleto. La estructura esquelética (o el tamaño del hueso) crece y cambia solo hasta el punto en que un ser humano llega a la edad adulta y permanece esencialmente igual por el resto de la vida. La genética, el género y estilo de vida juegan un papel acumulativo en el desarrollo general y la apariencia de la forma del cuerpo. Por último, los huesos no solo nos dan una forma, sino también una cara para mirar en el espejo.
DISFUNCIÓN/ TRASTORNO ÓSEO
La genética, la dieta, el medio ambiente y el estilo de vida influyen en el resultado de la estructura ósea y su función. La deficiencia o disfunción de los factores anteriores llevan a una 'enfermedad metabólica ósea'. Trastornos óseos a menudo resultan en huesos débiles, lo que puede llevar a fracturas dolorosas y debilitantes. Los síntomas de los trastornos óseos se manifiestan como deformidades esqueléticas, en algunos casos pueden ser irreversibles, afectando la postura y movilidad del cuerpo. Ciertos individuos afectados pueden verse seriamente perjudicados y confinados a una silla de ruedas. Algunos trastornos óseos crónicos son extremadamente graves y potencialmente mortales.
La osteoporosis es un trastorno esquelético que se caracteriza por resistencia ósea comprometida y un mayor riesgo de fractura. Una vez se fractura un hueso, la osteoporosis suele ser extremadamente dolorosa y paralizante. Uno de los primeros síntomas de osteoporosis puede ser la reducción en la altura o una fractura de la cadera o de la muñeca. La osteoporosis puede afectar significativamente la expectativa y calidad de vida. Esta enfermedad se manifiesta debido a un desequilibrio entre la formación y la resorción ósea. Como resultado, la densidad mineral ósea (DMO) se reduce, la arquitectura ósea se interrumpe, y la calidad de la matriz ósea se altera. El envejecimiento avanzado es la causa subyacente común para la aparición y progresión de la osteoporosis en hombres y mujeres.
La osteoartritis (OA) es una enfermedad degenerativa de los huesos causada por la descomposición y la eventual pérdida del cartílago en una o más articulaciones. En una osteoartritis severa, la pérdida completa de la almohadilla de cartílago provoca fricción entre los huesos, causando dolor durante el reposo o dolor con movilidad articular limitada. La osteoartritis es más frecuente con el envejecimiento. Antes de los 45 años es más frecuente en varones. Después de los 55 años de edad, es más común entre las mujeres.
La artritis reumatoide (AR) es una enfermedad ósea inflamatoria que causa dolor, hinchazón, rigidez y pérdida de la función articular. La artritis reumatoide es una enfermedad autoinmune con varias características clínicas que la hacen singular frente a otros tipos de artritis.
Las anomalías genéticas pueden producir huesos débiles, delgados o demasiado densos. La osteogénesis imperfecta es una enfermedad hereditaria que aparece debido a anormalidades en la proteína de colágeno, lo que debilita la matriz ósea y predispone a la persona a múltiples fracturas. Otro trastorno congénito (hereditario) es la osteopetrosis, que tiende a hacer el hueso muy denso.
Las deficiencias nutricionales, particularmente de vitamina D, calcio, y fósforo, pueden dar lugar a la formación de huesos débiles y desmineralizados. En niños, la deficiencia de vitamina D causa raquitismo, con huesos típicamente débiles, arqueo de los huesos largos y una deformidad característica debido al crecimiento anormal del cartílago en los extremos distales de los huesos. En los adultos, la deficiencia de vitamina D lleva al reblandecimiento del hueso (una condición conocida como osteomalacia), con un mayor riesgo de fracturas y deformidades esqueléticas.
Los trastornos hormonales pueden causar serios problemas esqueléticos. Las glándulas paratiroideas hiperactivas (o hiperparatiroidismo) pueden causar la pérdida de hueso en exceso y aumentar el riesgo de fracturas. El mal funcionamiento de la hormona del crecimiento puede afectar el desarrollo del esqueleto, lo que puede llevar a una baja estatura. La pérdida de la función gonadal (o hipogonadismo) en niños y adultos jóvenes puede desencadenar en osteoporosis severa debido a la pérdida de testosterona y estrógeno.
Los huesos cambian de tamaño, forma y posición por procesos de modelación y de remodelación. En la modelación, se forma un hueso en un sitio y se descompone en un sitio diferente, que cambia su forma y posición. En la remodelación, la actividad celular de eliminación de hueso y la sustitución se produce en el mismo sitio. Mientras que la remodelación es el proceso predominante durante la edad adulta temprana, los años de formación ósea, el modelado, sin embargo, continúa durante toda la vida, en respuesta a un debilitamiento del hueso. Como resultado, la mayor parte del esqueleto adulto es reemplazado alrededor de cada 7 años.
El hueso es un tejido vivo y dinámico, bajo una reorganización continua. Sin embargo, el hueso normal mantiene el equilibrio entre el hueso viejo que se está disolviendo y el nuevo hueso que se está formando. Este proceso se llama renovación ósea. La renovación ósea asegura la integridad mecánica del esqueleto durante toda la vida y juega un papel importante en la homeostasis del calcio. Los procesos de formación de los huesos y la descomposición en respuesta a las señales internas y externas se llevan a cabo por células especializadas, que construyen o destruyen el hueso. Las células que forman los huesos son los osteoblastos y las que descomponen el hueso son los osteoclastos.
El calcio es uno de los minerales abundantes en el cuerpo humano, y tal vez el de mayor impacto directo en la salud de los huesos. Más del 99% del calcio corporal total se almacena en los huesos y los dientes, proporcionando soporte vital para el esqueleto. Se requiere un nivel constante de calcio en los fluidos y tejidos del cuerpo para realizar las funciones vitales del cuerpo. La sangre, el corazón, el sistema muscular, el sistema nervioso, el sistema hormonal, los riñones y el sistema gastrointestinal, se ven afectados por el calcio y demandan un equilibrio de calcio específico. Cabe señalar que los niveles fisiológicos de calcio se pueden mantener solo a través de la dieta y los suplementos, debido a que el cuerpo humano no puede producir este mineral óseo por sí solo.
La absorción de calcio en el tracto gastrointestinal implica dos vías celulares específicas: i) transcelular, un transporte activo que requiere de magnesio y vitamina D; y ii) paracelular, proceso pasivo que requiere la acidificación de las sales de calcio en el estómago. Dentro de los factores que influyen en la absorción del calcio están la edad y el estado de salud del individuo, disponibilidad de vitamina D, niveles de calcio en el consumo de alimentos, así como el tipo y cantidad de fibra en la dieta. Cabe señalar que todo el calcio ingerido no se absorbe en el cuerpo. La absorción de calcio comienza en el estómago con su ácido (ácido clorhídrico), que se disuelve, se ioniza y facilita la asimilación de minerales en el intestino. Sin embargo, la secreción de ácido estomacal disminuye gradualmente con la edad. Hasta un 40% de las mujeres después de la menopausia puede tener una alta deficiencia de este ácido estomacal natural, con un riesgo de predisposición a la baja absorción de calcio.
Varias hormonas afectan la mineralización del calcio en el hueso. La hormona paratiroidea (HPT) transporta calcio desde los huesos al torrente sanguíneo. También envía una señal a los riñones para que conserven calcio y otros minerales de la orina. Además, la HPT envía una señal a los riñones para producir calcitriol, que se forma a partir de la vitamina D que regula el intestino delgado para absorber más calcio. La glándula tiroides segrega calcitonina, lo que aumenta la mineralización ósea, y disminuye la tasa de degradación de los huesos.
La homeostasis del calcio es un proceso estrechamente regulado que mantiene los niveles de iones Ca2 + en el cuerpo dentro de un estricto rango normal. Durante este proceso, el calcio se elimina del hueso y se libera en la circulación de la sangre para mantener Ca2 + a 2,5 mmol / L (nivel normal). El contenido de calcio típico del cuerpo humano adulto es de 1 kg y prácticamente todo se encuentra en el esqueleto. La cantidad en los fluidos corporales y células de los tejidos blandos representa el 1% restante de reserva de calcio.
El tejido principal del hueso, el tejido óseo, es un material compuesto relativamente duro y ligero con cristales minerales unidos a proteínas. Esto proporciona la fuerza y ​​la capacidad de recuperación de forma que el esqueleto puede absorber el impacto sin resultar en una fractura. Una estructura hecha solo de minerales sería más frágil y se rompería con mayor facilidad, mientras que una estructura hecha solamente de proteína sería suave y se doblaría muy fácilmente. La fase mineral del hueso se compone de pequeños cristales que contienen calcio y fosfato, llamada hidroxiapatita. Este mineral está unido de una manera ordenada a una matriz que se compone en gran parte de una proteína única, colágeno. El colágeno está hecho de células óseas y se arma en barras delgadas que contienen 3 cadenas de proteínas entrelazadas. Estas cadenas se juntan en fibras más grandes que se fortalecen a través de diversos enlaces químicos. Otras proteínas en el hueso pueden ayudar a fortalecer aún más la matriz de colágeno y regular su capacidad para enlazar el mineral. Pequeños cambios en la forma del hueso pueden afectar las células en el interior del hueso (los osteocitos) para producir señales químicas. Este fenómeno permite que el esqueleto responda a los cambios durante la carga mecánica. Otros tipos de tejido que se encuentran en los huesos son: la médula, el cartílago, los nervios, y los vasos sanguíneos. Aunque el hueso es esencialmente frágil, también demuestra un grado significativo de elasticidad, debido principalmente a la presencia de colágeno. Todos los huesos se componen de varias células vivas incrustadas en la matriz orgánica mineralizada.
Los seres humanos son vertebrados (con columna vertebral o espina dorsal) y se apoyan en una estructura esquelética interna robusta centrada en una columna vertebral prominente. El sistema esquelético hace una combinación perfecta entre forma y función: la columna vertebral en forma de S mantiene el cuerpo en posición vertical y da soporte a la cabeza, mientras que la pelvis equilibra la parte superior del cuerpo sobre los pies. Los esqueletos de hombres y mujeres son similares en naturaleza. Sin embargo, la estructura femenina es generalmente más ligera y más pequeña que la estructura masculina, e incluye una pelvis más amplia para el parto.
El esqueleto humano se compone de huesos, cartílagos, ligamentos y tendones que representan alrededor del 20% del peso corporal total. Huesos, músculos y articulaciones trabajan juntos para constituir el sistema esqueleto- muscular. Las coyunturas o articulaciones proporcionan flexibilidad y movimiento. Los extremos del hueso están cubiertos por cartílago para reducir la fricción mecánica o el desbaste de las articulaciones de los huesos. La articulación está rodeada por una cápsula protectora llamada membrana sinovial, que produce el líquido sinovial, una sustancia clara que lubrica y nutre los cartílagos y las articulaciones del hueso. Las articulaciones óseas son vulnerables a las lesiones y a la degeneración con el envejecimiento.
Los huesos, músculos y articulaciones son parte integral del 'Sistema Esqueleto-Muscular'. Problemas con cualquier parte de este sistema pueden afectar los otros componentes. Por lo tanto, la debilidad de los músculos puede llevar a la pérdida de hueso y a daño articular, mientras que la degeneración de las articulaciones conduce a cambios en el hueso subyacente. El sistema esqueleto- muscular está adaptado para proporcionar la fuerza y ​​movilidad propicias para resistir fracturas ante un impacto sustancial, o durante actividad física de gran intensidad. La forma y la estructura de los huesos son tan importantes como su masa para proporcionar dicha fuerza. La masa ósea y su arquitectura o forma está influenciada por las fuerzas mecánicas sobre el esqueleto. La genética y factores de estilo de vida juegan un papel crítico en el resultado estructural de un esqueleto. La masa ósea y la arquitectura cambian continuamente durante toda la vida, en respuesta al estrés y la función mecánica.
