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• Lucas Acuña Arellano

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Capítulo 9

Tendones y ligamentos Stavros Thomopoulos, PhD

I. Tendones A. Anatomía y función 1. Función: Los tendones transfieren la fuerza desde el músculo hasta el hueso para producir movimiento articular.

e. Los proteoglicanos representan el 1-5% del peso seco de un tendón. Los proteoglícanos son hidrófilos y se unen con firmeza al agua. f. La decorina es el proteoglicano predominante en el tendón. • El papel de la decorina durante la formación y la reparación es regular el diámetro de la fibra de colágeno. La presencia de decorina inhibe la fusión lateral de las fibras de colágeno.

2. Composición y estructura.

• No está clara la función de la decorina en un tendón adulto. Las moléculas de decorina forman enlaces transversales entre las fibras de colágeno. Por esta razón se planteó la hipótesis de que estas moléculas transfieren fuerzas entre las fibras de colágeno, aumentando así la rigidez del tendón. Sin embargo, algunos hallazgos recientes en estudios experimentales han puesto en duda esta hipótesis.

b. El fibroblasto es el tipo de célula predominante en el tendón. En los cortes histológicos longitudinales, los fibroblastos tienen forma fusiforme, con una orientación principal en la dirección de las fibras de colágeno. En corte transversal, los fibroblastos tienen forma de estrella, con expansiones citoplásmicas largas. c. El tendón tiene una estructura jerárquica (Figura 1). Las moléculas de colágeno tienen una disposición de forma escalonada. Cinco moléculas de colágeno forman una unidad microfibrilar ordenada. Las microfibrillas se combinan para formar subfibrillas, que a su vez se combinan para formar fibrillas. Las unidades fibrilares forman fascículos ordenados en paralelo y orientados en la dirección de la fuerza muscular. Las fibrillas se juntan para formar unidades fasciculares, que a su vez se combinan para formar el tendón.

1: Aspectos básicos

a. El tendón está formado por una alta densidad de fibras de colágeno, con pequeñas cantidades de proteoglicanos y elastina. El tejido tiene pocas células.

g. El agrecano (un proteoglicano abundante en el cartílago articular) está presente en zonas del tendón sometidas a compresión (p. ej., regiones de los tendones flexores de la mano que rodean el hueso). h. La irrigación sanguínea de los tendones varía. Los tendones cubiertos por una vaina (p. ej.,

d. El colágeno tipo I es el elemento principal del tendón, y representa hasta el 86% de su peso seco. La estructura principal del colágeno consiste en glicina (33%), prolina (15%) e hidroxiprolina (15%). La molécula de colágeno tiene una estructura fibrilar, con una longitud de 300 nm y un diámetro de 1,5 nm. Figura 1

Ni el Dr. Thomopoulos ni ningún familiar inmediato ha recibido regalías de ninguna empresa u organismos relacionados directa o indirectamente con el tema de este capítulo.

© 2014 American Academy Of Orthopaedic Surgeons

El dibujo muestra la estructura jerárquica muy ordenada del tejido tendinoso. (Modificada con autorización de Kastelic J, Baer E: Deformation in tendon collagen, en Vincent JFV, Currey JD, eds: The Mechanical Properties of Biologic Materials. Cambridge, United Kingdom, Cambridge University Press, 1980, pp 397-435.)

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Sección 1: aspectos básicos

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Aspectos básicos

Figura 2

La gráfica representa el comportamiento en tensión del tejido tendinoso y ligamentoso, que comprende una zona basal no lineal con fuerzas bajas, una región lineal con fuerzas intermedias y una zona de rotura con fuerzas altas

los tendones flexores de la mano) tienen regiones relativamente avasculares. Estas regiones se nutren por difusión desde la sinovial. Los tendones que no están cubiertos por una vaina reciben su irrigación sanguínea de vasos que entran desde la superficie del tendón o desde la entesis del tendón (la inserción del tendón en el hueso). 3. Biomecánica. a. Los tendones tienen excelentes propiedades en tensión y se contraen en compresión (es decir, se comportan como cuerdas). Una curva de tensión-deformación normal de un tendón tiene una región basal, una región lineal y una región de rotura (Figura 2). b. La biomecánica tendinosa puede describirse según las propiedades estructurales (conducta tensión-deformación) o según las propiedades materiales (conducta presión-elongación, en la que la presión se calcula dividiendo la fuerza por el área transversal y la elongación se calcula dividiendo el cambio en elongación por la longitud inicial). • Las propiedades estructurales describen la capacidad global del tejido de soportar carga, y la contribución de los músculos y de las inserciones y óseas además de la geometría del tejido (área transversal y longitud). Las propiedades estructurales son la rigidez (la pendiente de la porción lineal de la curva de la Figura 2) y la fuerza de rotura. • Las propiedades materiales (denominadas también propiedades mecánicas) describen la calidad del tejido. Las propiedades materiales se calculan normalizando las pro-

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Figura 3

La gráfica demuestra que la inmovilización produce un deterioro considerable de las propiedades mecánicas y que el ejercicio tiene un efecto positivo en las propiedades mecánicas. (Reproducida con autorización de Woo SL-Y, Chan SS, Yamaji T: Biomechanics of knee ligament healing, repair and reconstruction. J Biomech 1997;30:431-439.)

piedades estructurales para tener en cuenta la geometría tisular. Las propiedades materiales son el módulo de elasticidad (la pendiente de la porción lineal de la curva presión-elongación) y la presión de rotura (es decir, solidez). c. Los tendones tienen un comportamiento viscoelástico. Las propiedades mecánicas del tejido dependen del tipo de carga y del tiempo. La dependencia del tiempo se refleja muy bien en los fenómenos de deformación lenta y de relajación del estrés. • El arrastre es el aumento de la deformación con una presión aplicada de manera constante. • La relajación de la presión es la disminución de la presión para una deformación aplicada de manera constante. d. Varios factores influyen en las propiedades biomecánicas de los tendones: • Localización anatómica: los tendones en distintas localizaciones anatómicas tienen propiedades estructurales diferentes. Por ejemplo, los tendones flexores de los dedos tienen el doble de tensión de rotura que los tendones extensores de los dedos. • Ejercicio e inmovilización: el ejercicio tiene un efecto positivo, y la inmovilización, un efecto negativo en las propiedades biomecánicas de los tendones (Figura 3). • Edad: las propiedades materiales y estructurales de los tendones mejoran desde el nacimiento © 2014 American Academy Of Orthopaedic Surgeons

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hasta la madurez. Después, las propiedades empeoran durante la madurez y la vejez. • El tratamiento con láser/calor hace que los tendones se contraigan. Esto desnaturaliza las fibras de colágeno, provocando un efecto perjudicial en las propiedades biomecánicas del tejido. e. Al realizar pruebas mecánicas a los tendones hay que tener en cuenta los factores siguientes: • Las propiedades mecánicas de los tendones varían con la hidratación, la temperatura y el pH, de manera que los tendones deben evaluarse en condiciones fisiológicas apropiadas de hidratación, temperatura y pH. • La alta solidez de los tendones dificulta la sujeción del tejido durante las pruebas mecánicas. A menudo es necesario utilizar sujeciones especializadas (p. ej., clampado por congelación) para evitar que el tendón se escape de la sujeción.

• Como los tendones son viscoelásticos, la velocidad a la que se aplica tracción al tendón puede influir en las propiedades mecánicas (es decir, sus propiedades son tiempo dependientes). Una velocidad de deformación más alta produce un módulo elástico más alto. • Las muestras deben almacenarse congeladas e hidratadas. Un almacenamiento inadecuado puede afectar a las propiedades mecánicas del tendón. • La orientación de un tendón durante las pruebas influye en las propiedades mecánicas medidas. Por ejemplo, las propiedades estructurales del tendón supraespinoso dependen del ángulo entre la cabeza humeral y la cavidad glenoidea de la escápula. B. Lesión, reparación y cicatrización 1. La lesión tendinosa se produce por un traumatismo directo (p. ej., sección de un tendón flexor) o por una sobrecarga en tensión indirecta (p. ej., rotura del tendón de Aquiles). Varias tendinopatías (p. ej., degeneración del manguito de los rotadores) predisponen a los tendones a sufrir una lesión. 2. Fases de la cicatrización: a. Hemostasia/inflamación: después de una lesión, la zona dañada presenta una infiltración © 2014 American Academy Of Orthopaedic Surgeons

Este dibujo muestra un tendón con vaina sinovial. Las adherencias entre la superficie externa del tendón y la vaina sinovial (flechas blancas) pueden evitarse mediante rehabilitación con movimiento pasivo. (Por gentileza del Dr. R.H. Gelberman, Boston, Massachusetts, Estados Unidos.)

de células inflamatorias, las plaquetas se agregan en la herida y forman un coágulo de fibrina para estabilizar los extremos tendinosos rotos. La duración de esta fase es de varios días. b. Proliferación celular y producción de matriz extracelular: los fibroblastos infiltran la zona de la herida y proliferan. Producen matriz extracelular, incluyendo cantidades abundantes de colágeno tipo I y tipo III. La respuesta a la lesión en el adulto es la formación de una cicatriz (es decir, se depositan grandes cantidades de colágeno desorganizado en la zona de reparación) en vez de ser regenerativa. La duración de esta fase es de varias semanas.

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• Para calcular la presión es necesario medir el área transversal del tejido (recuérdese que la presión = fuerza/área transversal). Al medir el área transversal del tendón hay que ser cautos, porque si se utilizan métodos de contacto (p. ej. calibradores, pies de rey) el tejido se deforma.

Figura 4

c. Remodelación/maduración: las metaloproteinasas de la matriz degradan la matriz de colágeno, remplazando el colágeno tipo III por colágeno tipo I. Las fibras de colágeno se reorganizan de manera que quedan alineadas en la dirección de la fuerza muscular. La duración de esta fase es de meses a años. 3. Efectos a largo plazo: las propiedades estructurales de los tendones reparados alcanzan por lo general sólo dos tercios de lo normal, incluso años después de la reparación. Las diferencias en las propiedades materiales son todavía más pronunciadas 4. Tendones con vaina: los tendones flexores de la mano se lesionan a menudo por un traumatismo directo (p. ej. sección). Las dos consideraciones fundamentales para la cicatrización de un tendón con vaina son la prevención de la formación de adherencias y la recuperación de la solidez mecánica (Figura 4). 5. Los tendones que no están rodeados por una vaina se rompen por un traumatismo (p. ej., una leAaos Comprehensive Orthopaedic Review 2

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sión deportiva aguda) o un trastorno preexistente (p. ej., una rotura del manguito de los rotadores después de años de una degeneración tendinosa crónica). Los tendones sin vaina tienen más capacidad de cicatrización que los tendones con vaina. La lesión se localiza a menudo en las inserciones del tendón (es decir, en la inserción del tendón en el hueso o en la unión musculotendinosa). 6. El papel de la rehabilitación durante la cicatrización es complejo. a. La inmovilización protectora, en la fase inicial después de la reparación del tendón, es beneficiosa en muchas circunstancias (p. ej., después de una reparación del manguito de los rotadores).

c. El movimiento pasivo temprano es beneficioso para la cicatrización de los tendones flexores. El movimiento temprano impide la formación de adherencias entre el tendón y la vaina, y evita la pérdida de movilidad habitual cuando se mantienen inmovilizados los tendones.

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b. La carga activa, incluyendo el ejercicio, puede ser perjudicial si empieza demasiado pronto en el período de rehabilitación, pero es beneficiosa durante la fase de remodelación de la cicatrización.

II. Ligamentos A. Anatomía y función 1. La función de los ligamentos es limitar la movilidad articular (es decir, estabilizar las articulaciones). 2. Composición y estructura. a. Los ligamentos están formados por una alta densidad de colágeno tipo I, proteoglicanos, elastina y agua. b. Los ligamentos tienen una estructura y una composición parecida a los tendones, pero existen varias diferencias importantes. • Los ligamentos son más cortos y más anchos que los tendones. • Los ligamentos tienen un porcentaje más bajo de colágeno y un porcentaje más alto de proteoglicanos y de agua. • Las fibras de colágeno están menos organizadas en los ligamentos. c. Los ligamentos tienen una estructura jerárquica muy ordenada, parecida a la de los tendones. d. El colágeno tipo I supone el 70% del peso seco de los ligamentos.

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e. Igual que los tendones, el fibroblasto es el tipo celular principal en los ligamentos, pero los fibroblastos de éstos son más redondos que los de los tendones. f. Los ligamentos tienen una irrigación sanguínea y una celularidad relativamente escasas. 3. Biomecánica. a. Las propiedades biomecánicas de los ligamentos se expresan como las propiedades estructurales del complejo hueso-ligamento-hueso o como las propiedades materiales del propio ligamento (zona central o cuerpo del ligamento). b. Los ligamentos tienen un comportamiento viscoelástico parecido al de los tendones. c. Varios factores influyen en las propiedades mecánicas de los ligamentos son los mismos que los descritos antes para los tendones (I.A.3.d). d. Los factores que deben tenerse en cuenta al realizar pruebas mecánicas a los ligamentos son los mismos que los señalados antes para los tendones (I.A.3.e). B. Lesión, reparación y cicatrización 1. Las lesiones ligamentosas por lo general se clasifican en tres grados: I, II y III. El grado I corresponde a un esguince leve, el grado II corresponde a un esguince moderado/rotura parcial y el grado III es una rotura ligamentosa completa. Un tipo adicional de lesión es la avulsión de la inserción ósea del ligamento. 2. La cicatrización del ligamento sigue las mismas fases que la cicatrización tendinosa: hemostasia/ inflamación, proliferación celular y de la matriz, y remodelación/maduración. 3. Los ligamentos extraarticulares (p. ej., el ligamento lateral interno de la rodilla) tienen más capacidad de cicatrización que los ligamentos intraarticulares (p. ej., el ligamento cruzado anterior de la rodilla). a. Ligamento lateral interno de la rodilla: • Las lesiones de grado I y II del ligamento lateral interno cicatrizan sin tratamiento quirúrgico. • El tratamiento de elección de las lesiones de grado III del ligamento lateral interno es controvertido. Hasta el 25% de los pacientes que sufren una lesión de este tipo tienen problemas clínicos persistentes con o sin reparación quirúrgica de la rotura. b. Ligamento cruzado anterior de la rodilla: las lesiones en la zona central del ligamento cruzado anterior por lo general no cicatrizan. A menudo es necesaria una reconstrucción qui-

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rúrgica del ligamento cruzado anterior para restablecer la estabilidad en la rodilla lesionada. Se han empleado distintos tipos de injerto para reconstruir el ligamento cruzado anterior, como autoinjertos y aloinjertos. • Los autoinjertos, como hueso-tendón rotuliano-hueso (HTH), o los tendones semitendinoso, cuádriceps y recto interno, se utilizan con frecuencia. Las propiedades estructurales del injerto de reconstrucción alcanzan sólo el 50% de las propiedades normales en los estudios con seguimiento más prolongado. La desventaja principal del uso de autoinjerto es la morbilidad en la zona donante.

• Después de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior se produce un proceso denominado “ligamentización” tanto en los autoinjertos como en los aloinjertos. Los fibroblastos de un autoinjerto mueren poco después de la reconstrucción y se remplazan por fibroblastos locales. De manera parecida, los aloinjertos presentan una infiltración de fibroblastos locales en el período inicial después de la implantación. III. Entesis (unión tendón/ligamento–hueso) A. Anatomía y función 1. Los tendones y los ligamentos se insertan en el hueso mediante un tejido de transición mixto, la entesis. 2. Composición y estructura. a. En las inserciones indirectas (p. ej., la inserción femoral del ligamento lateral interno de la rodilla), la capa superficial conecta con el periostio, y la capa profunda se fija al hueso mediante fibras de Sharpey. b. Las inserciones directas (p. ej., la inserción del supraespinoso del manguito de los rotadores) se han dividido clásicamente en cuatro zonas. • Primera zona: propio tendón. Las propiedades en esta zona son parecidas a las observadas en la zona central del tendón. Está formada por fibras de colágeno tipo I bien alineadas con pequeñas cantidades del proteoglicano decorina. El tipo celular en esta zona es el fibroblasto.

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• Tercera zona: fibrocartílago mineralizado. Esta zona se caracteriza por una transición marcada hacia tejido óseo. Predomina el colágeno tipo II, con cantidades considerables de colágeno tipo X y agrecano. Los tipos celulares en esta zona son el fibrocondrocito y el condrocito hipertrófico. • Cuarta zona: hueso. En esta zona predomina el colágeno tipo I con elevado contenido mineral. Los tipos celulares en esta zona son el osteoblasto, el osteocito y el osteoclasto. c. Aunque la región inserción se divide habitualmente en cuatro zonas, los cambios en los tejidos son graduales, sin límites nítidos entre las distintas zonas (Figura 5). Se supone que esta transición gradual en la composición tisular ayuda a una transferencia eficiente de las fuerzas entre el tendón y el hueso. 3. Biomecánica.

1: Aspectos básicos

• Para la reconstrucción del ligamento cruzado anterior se utilizan también aloinjertos, habitualmente procedentes de cadáver. Las desventajas de los aloinjertos son la posibilidad de transmisión de enfermedades y la pérdida de propiedades mecánicas por el proceso de esterilización del aloinjerto.

• Segunda zona: fibrocartílago. Esta zona señala el principio de la transición entre el material tendinoso y el material óseo. Está formada por colágeno tipos II y III, con pequeñas cantidades de colágeno tipos I, IX y X, y pequeñas cantidades de proteoglicanos como agrecano y decorina. El tipo celular en esta zona es el fibrocondrocito.

a. Es necesaria una transición funcionalmente gradual entre el tendón y el hueso para reducir las concentraciones de fuerzas en la superficie de contacto entre dos materiales muy diferentes (tendón/ligamento y hueso). La transición gradual de la composición es evidente en el contenido mineral y en el contenido de proteoglicanos, la transición gradual de la estructura es evidente en la organización de las fibras de colágeno y la transición gradual mecánica es evidente en las propiedades elásticas y viscoelásticas. b. La entesis tiene por lo general peores propiedades mecánicas en tensión que la zona central del tendón o del ligamento. Esta región más débil entre el tendón/ligamento y el hueso disminuye las concentraciones de fuerzas que en caso contrario podrían surgir entre materiales distintos. B. Lesión, reparación y cicatrización 1. En varias circunstancias es necesaria una cicatrización entre el tendón y el hueso o entre el ligamento y el hueso. a. Las lesiones del manguito de los rotadores, que son las lesiones de partes blandas más frecuentes de la extremidad superior, precisan con frecuencia una reparación quirúrgica del tendón(es) con fijación en la cabeza humeral. Aaos Comprehensive Orthopaedic Review 2

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Figura 5

Imágenes microscópicas de campo brillante (hilera superior) y con luz polarizada (hilera inferior) en las que se muestra una entesis hueso-tendón flexor canino. Observe que el tejido de transición entre el tendón y el hueso no se regenera en la superficie de contacto de cicatrización.

b. La mayor parte de las técnicas de reconstrucción del ligamento cruzado anterior utilizan injertos tendinosos que deben integrarse en los túneles óseos tibial y femoral. c. En las lesiones por avulsión de los tendones flexores de la mano es necesaria una reparación con fijación del tendón al hueso. 2. En la mayoría de los casos de cicatrización entre el tendón y el hueso los resultados clínicos no son satisfactorios. La característica más destacada del fracaso de la respuesta de cicatrización es la ausencia de un tejido de transición entre el tendón en cicatrización y el hueso (Figura 5). La regeneración de la interfase con una transición funcional gradual natural entre el tendón y el hueso es fundamental para restablecer la función articular y para prevenir que se reproduzca la lesión.

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IV. Ingeniería tisular A. Aspectos generales 1. Definición: La ingeniería tisular es la regeneración del tejido lesionado mediante la combinación de tres áreas: microambiente estructural, células de respuesta y biofactores de señalización. 2. Las técnicas de ingeniería tisular son muy esperanzadoras para mejorar la reparación de los tendones y de los ligamentos, pero todavía no han conseguido resultados clínicos satisfactorios. B. Microambiente estructural 1. La microambiente estructural puede actuar como un sistema de administración de biofactores, como un ambiente para atraer o retener células y/o como estabilizador mecánico.

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Capítulo 9: Tendones y ligamentos

2. Las matrices de estas estructuras son por lo general de colágeno, fibrina, polímero o seda. C. Células de respuesta 1. Las células de respuesta pueden ser fibroblastos de tendón/ligamento o células madre mesenquimatosas (por lo general procedentes de la médula ósea o del tejido adiposo). 2. Las células de respuesta pueden sembrarse en la estructura antes de la implantación o pueden infiltrar después de la implantación una estructura acelular. D. Biofactores de señalización 1. Factores de crecimiento. a. El factor de crecimiento derivado de las plaquetas-BB (PDGF-BB) favorece la proliferación celular y la síntesis de matriz extracelular.

b. El factor de crecimiento transformante-β (TGF-β) estimula la síntesis de matriz extracelular. c. El factor de crecimiento fibroblástico básico (bFGF) estimula la proliferación celular y la síntesis de matriz extracelular. d. Las proteínas morfogenéticas óseas (BMP) 12, 13 y 14 (conocidas también como factores de crecimiento y de diferenciación 7, 6 y 5, respectivamente) estimulan la síntesis de matriz y la diferenciación de las células madre mesenquimatosas en fibroblastos del tendón/ligamento. 2. Señales mecánicas. a. Las fuerzas de tensión cíclicas promueven la síntesis de matriz extracelular. b. Las fuerzas de compresión promueven la producción de proteoglicanos.

1. Los tendones y los ligamentos son materiales con una estructura jerárquica muy ordenada. 2. La composición principal de los tendones y ligamentos es el colágeno tipo I, alineado en dirección de la fuerza. 3. Las propiedades estructurales describen la capacidad del tejido para soportar fuerzas, y las propiedades materiales describen la calidad del tejido. 4. Los tendones y los ligamentos son viscoelásticos. Es decir, sus propiedades mecánicas dependen del tiempo. 5. El entorno físico influye en el mantenimiento del tejido no lesionado. La inmovilización es perjudicial y el ejercicio es beneficioso para las propiedades biomecánicas del tendón y del ligamento. 6. Varios factores biológicos (p. ej., edad) y ambientales (p. ej., temperatura) influyen en las propiedades mecánicas de los tendones y de los ligamentos.

7. Los procesos de cicatrización de los tendones y de los ligamentos siguen varias fases definidas con claridad: hemostasia/inflamación, proliferación celular y de matriz extracelular, y remodelación/maduración.

1: Aspectos básicos

Puntos clave a recordar

8. Los tendones que carecen de vaina sinovial y los ligamentos extraarticulares tienen más capacidad de cicatrización que los tendones con vaina sinovial y los ligamentos intraarticulares. 9. Aumentar la carga puede ser beneficioso o perjudicial para la cicatrización de los tendones y de los ligamentos, según la localización anatómica y el tipo de lesión. 10. La entesis de tendón/ligamento está formada por un tejido de transición especializado entre el tendón o el ligamento y el hueso que es necesario para disminuir la concentración de fuerzas en la superficie de contacto entre dos materiales diferentes.

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