Biomecánica del cartílago articular y sus respuestas ante la aplicación de las fuerzas / Biomechanics of articular cartilage and its responses to the application of forces

Resumen Introducción: 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. Objetivo: realizar una revisión de literatura acerca de la biomecánica del cartílago articular y sus respuestas a las fuerzas aplicadas. Materiales y Métodos: se realizó una búsqueda bibliográfica en las bases de datos Pubmed, Scielo, Science Direct y Google académico de artículos publicados entre los años 1998 y 2017, con los términos: "Cartilage Biomechanic", "Cartilage Fisiology", y "Cartilage Histology". Se encontraron 55 artículos, 44 en idioma inglés y 11 en idioma español, los cuales contenían información relevante a cerca de la biomecánica del cartílago articular. Resultados: en este artículo se resume un conjunto de conceptos derivados de estudios experimentales y otras revisiones de tema, abordando actualizaciones en cuanto a la histología, la fisiología y las diferentes respuestas mecánicas ante distintos estímulos como lo son la anisotropía, la viscoelasticidad la histéresis, fluencia, entre otros. Conclusiones: el cartílago articular es un tejido conectivo trifásico que permite el soporte y transmisión de cargas gracias a la mecanotransducción. El abordaje y comprensión de la biomecánica de los tejidos se hace necesaria para la prescripción del ejercicio en condiciones aparentemente normales y patológicas. MÉD.UIS. 2018;31(3):47-56.

Abstract Background: cartilage is a specialized connective tissue widely studied for its mechanical components and its contribution to joint functioning. The understanding of cartilage role necessarily requires an approach of biomechanical behavior. Objective: to perform a literature review about the biomechanics of the articular cartilage and its responses to applied forces. Materials and Methods: a bibliographic search was conducted in Pubmed, Scielo, Science Direct and Google academic databases, of articles published between 1998 and 2017, with the terms: "Cartilage Biomechanic", "Cartilage Physiology", and "Cartilage Histology". 55 articles were found, 44 in English and 11 in Spanish, which contained relevant information about the biomechanics of articular cartilage. Results: this article summarizes a set of concepts derived from experimental studies and other reviews of the topic, addressing updates regarding histology, physiology and different mechanical responses to different stimuli such as anisotropy, viscoelasticity, hysteresis and fluency. Conclusions: the articular cartilage is a three-phase connective tissue that allows the support and transmission of loads thanks to the mechanotransduction. The approach and understanding of the biomechanics of the tissues is necessary for the prescription of exercise in apparently normal and pathological conditions. MÉD.UIS. 2018;31(3):47-56.

Fisiología del condrocito articular / Physiology of articular cartilage

El condrocito es la única célula presente en el cartílago articular, por lo que es de gran importancia el conocimiento de los mecanismos que regulan sus funciones, en particular los mecanismos de transporte de membrana que le permiten a esta célula enfrentar los continuos cambios de la osmolaridad externa a que están sometidos como consecuencia de las variaciones en la carga mecánica. Los mecanismos implicados en la regulaciín del volumen intracelular, el pH intracelular, la concentraciín citoplásmica de calcio y el potencial de membrana son claves para la comprensiín de los procesos que se afectan con el desarrollo de la enfermedad, puesto que cualquier alteraciín de la homeostasis del condrocito articular afecta el metabolismo de los componentes de la matriz extracelular y por ende, las características funcionales del tejido. El presente artículo revisa los principales elementos funcionales del condrocito articular y su entorno en el contexto del transporte de membrana y su regulaciín.

The chondrocyte is the only cell in the articular cartilage; for this reason it is very important the knowledge about mechanisms that regulate its functions, particularly the membrane transport mechanisms which allow this cell to cope the continuous changes of external osmolarity as a consequence of variations in mechanic load. The mechanisms implied in regulation of cell volume, intracellular pH, cytoplasmic calcium concentration and membrane potential are key factors for understanding the process that are affected during illness, because any alteration of articular chondrocyte homeostasis affects the metabolism of the components of extracellular matrix and tissue functional characteristics. The present paper reviews the main functional elements of articular chondrocytes and its environment in the context of membrane transport regulation.