Capitulo 14 - Biopsia Ósea

El análisis cuantitativo de la biopsia ósea transilíaca ha sido, y es todavía, indis-pensable para evaluar las alteraciones del recambio óseo. La biopsia ósea debeincluir hueso cortical y trabecular y debe ser representativa de todo el esqueletopara poder obtener información cualitativa y cuantitativa de la estructura ósea.Como para el estudio de las enfermedades óseas metabólicas es imprescindibledistinguir entre hueso mineralizado y osteoide, la biopsia debe incluirse sindecalcificar en un material plástico (metil-metacrilato) que, al polimerizarse,adquiere un grado de dureza semejante al del tejido óseo y confiere al bloqueresultante una consistencia homogénea. Las dos técnicas más recomendablespara biopsiar el hueso ilíaco son la biopsia vertical a través de la cresta ilíaca yla biopsia horizontal de tipo transilíaco. Mediante estas técnicas se obtiene uncilindro de tejido óseo de unos 15 mm de longitud que consta de un segmentode hueso esponjoso y una o dos corticales y que, tras un proceso de deshidrata-ción, es incluido en metil-metacrilato. Se realizan cortes mediante microtomosespeciales para tejidos duros y se tiñen con técnicas que permiten distinguir lamatriz mineralizada del osteoide: Von-Kossa (hueso mineralizado en color negroy osteoide de color rojo) y tricrómico de Goldner (hueso mineralizado en verde yosteoide en rojo). También se utilizan otras técnicas más específicas como la delácido aurín tricarboxílico (observación de los depósitos de aluminio), o el azulde toluidina (observación de frentes de mineralización y líneas de cemento) y sedejan cortes sin teñir para la observación de los marcajes de tetraciclina median-te el microscopio de fluorescencia (figura 1). Para ello se administra al paciente,semanas previas a la realización de la biopsia, una pauta de marcaje con tetraci-clina en dos períodos separados por varios días sin antibiótico.

HISTOMORFOMETRÍA ÓSEA

El estudio histológico de las biopsias transilíacas permite realizar un estudiocualitativo que suele ser suficiente para el diagnóstico. Para estudiar las altera-ciones del remodelado se utilizan técnicas de análisis cuantitativo de los diver-sos componentes que integran el tejido óseo (histomorfometría ósea) mediantemétodos manuales, semiautomáticos o automáticos.

La histomorfometría ósea permite calcular, en una biopsia, una amplia serie deparámetros estáticos y dinámicos (tabla I). Los estáticos se obtienen midiendolas diferentes estructuras en los cortes teñidos. Los dinámicos se obtienenmediante el marcaje con tetraciclinas, que permite introducir el factor tiempoen las mediciones. Este antibiótico, que es fluorescente cuando se ilumina conluz azul-violeta, se une al fosfato cálcico amorfo de los frentes de mineraliza-ción (figura 1).

Biopsia ósea

Mª Luisa Mariñoso, Sergio Serrano

14CAPÍTULO

71

SECCIÓN II: MÉTODOS DE ESTUDIO

Osteoporosis 14 11/11/04 11:00 Página 71

REMODELACIÓN ÓSEA Y BALANCE ÓSEO

El remodelado óseo se lleva a cabo mediante la acción sucesiva de osteoclastosy osteoblastos sobre una misma superficie ósea.

Fases del ciclo de remodelado

Reabsorción: durante esta fase, un grupo de osteoclastos excava una superficieósea, dando lugar a imágenes en sacabocados conocidas como lagunas de Hows-hip (John Howship, cirujano inglés, 1781-1841). Este proceso dura de una a tressemanas.

Reposo o inversión: este período de aparente inactividad dura de una a dossemanas.

Formación: en el curso de esta fase, que dura unos tres meses, los osteoblas-tos rellenan con hueso nuevo la zona excavada por los osteoclastos. Entre el ini-cio del depósito de osteoide y el inicio de su mineralización existe un tiempode demora de unos 10 a 20 días (mineral lag time). La mineralización se iniciaen la interfase entre el osteoide y el hueso mineralizado preexistente y avanzahacia la superficie a lo largo de un plano de barrido de 2 a 3 micras de espesor.Este plano, integrado en parte por mineral amorfo, se denomina frente demineralización (figura 1). A medida que este frente se desplaza, va dejandotras de sí matriz ósea mineralizada en forma de cristales de hidroxiapatita. Porconsiguiente, el espesor del osteoide, que en condiciones normales es de unas9 micras, será directamente proporcional a la velocidad de formación de lamatriz orgánica e inversamente proporcional a la velocidad de avance del fren-te de mineralización.

MANUAL PRÁCTICO DE OSTEOPOROSIS Y ENFERMEDADES DEL METABOLISMO MINERAL72

Figura 1. Marcaje con tetraciclinas. a) Si se administran dos tandas de tetraciclina separadas por un período de tiempo sinantibiótico aparecerán dos bandas fluorescentes que indicarán la posición del frente demineralización y podremos calcular la velocidad de desplazamiento de este frente demineralización, es decir, la velocidad a la que se forma el tejido óseo.b) Marcajes de tetraciclina en una biopsia ósea sin descalcificar. Microscopio de fluorescencia.

Frente de mineralización ba


El conjunto de osteoclastos y osteoblastos que actúan coordinadamente sobreuna misma superficie ósea para su remodelación constituye la unidad multice-lular básica (basic multicellular unit: BMU, limitada por una línea de cementofestoneada que refleja hasta dónde ha llegado la actividad osteoclástica (super-ficie de inversión o de cementación). La remodelación de un segmento de teji-do óseo cortical se inicia cuando un grupo de osteoclastos, partiendo de un canalde Havers o de Volkmann, excava un túnel de sección circular en el espesor delhueso compacto. Por esta razón las unidades estructurales óseas corticales (BSU,“bone structural units”, u osteonas) tienen forma cilíndrica y las BSU trabecu-

Biopsia ósea 73

BV/TV Volumen trabecular (Bone volume, %)

Tb.Th Espesor trabecular (Trabecular thickness, mcm)

Tb.Sp Separación trabecular (Trabecular separation, mcm)

Tb.N Índice trabecular (Trabecular number, /mm)

OV/BV Volumen de osteoide (Osteoid volume, %)

OS/BS Superficie del osteoide (Osteoid surface, %)

O.Th Espesor de los ribetes del ostoide (Osteoid thickness, mcm)

Ob.S/BS Superficie osteoblástica (Osteoblast surface, %)

Ob.S/OS Superficie osteoblástica (Osteoblast surface, %)

ES/BS Superficie de reabsorción (Eroded surface, %)

Oc.S/BS Superficie con osteoclastos (Osteoclast surface, %)

N.Oc/B.Pm Índice osteoclástico (Osteoclast number, /mm)

W.Th Espesor medio de las unidades estructurales (Wall thickness, mcm)

Al.S/BS Superficie con depósito de aluminio (Aluminum surface, %)

Fe.S/BS Superficie con depósito de hierro (Iron surface, %)

Fib.S/BS Superficie con fibrosis (Fibrosis surface, %)

Fib.V/BV Volumen de fibrosis (Fibrosis volume, %)

MAR Grado de aposición ósea (Mineral apposition rate, mcm/day)

Aj.AR Grado de aposición corregido (Adjusted apposition rate,mcm/day)

MS/BS Superficie de mineralización (Mineralizing surface, %)

BFR/BS Grado de formación ósea (Bone formation rate,mcm3/mcm2/day)

OMR Velocidad de mineralización del osteoide (Osteoid mineralization rate, %/day)

Mlt Tiempo medio de retardo de la mineralización (Mineral lag time, days)

FP Período de formación (Formation period, days)

Rs.P Período de reabsorción (Resorption period, days)

Rm.P Período de remodelación (Remodeling period, days)

Tt.P Período total (Total period, days)

Ac.f Frecuencia de activación (Activation frecuency, /year)

Tabla I. Parámetros histomorfométricos


lares tienen forma de lente plano-convexa, porque los osteoclastos labran exca-vaciones poco profundas y de base ancha en la superficie trabecular.

El volumen de hueso preexistente, que es recambiado por hueso nuevo, por uni-dad de tiempo, se denomina recambio o turnover óseo. Durante el crecimiento,el recambio se efectúa a expensas del modelado, mientras que, en el adulto,pasa a depender del remodelado.

La diferencia entre el volumen de hueso formado y de hueso reabsorbido, porunidad de tiempo, se denomina balance óseo. Un balance negativo puede deber-se a un incremento de la resorción, a una disminución de la formación, o a lacombinación de ambos.

VALOR DE LA BIOPSIA ÓSEA EN LA PATOLOGÍA ÓSEA METABÓLICA

La biopsia ósea sin descalcificar es útil para establecer un diagnóstico preciso,para evaluar la severidad de una enfermedad o para valorar los efectos de un tra-tamiento. También se realizan biopsias óseas para distinguir entre osteoporosisy osteomalacia, y para reconocer las distintas formas de osteodistrofia renal.

OSTEOPOROSIS

La masa ósea se obtiene sumando los volúmenes de matriz ósea mineralizada yde osteoide.

En la osteoporosis se produce una reducción de la masa ósea porque cada BMUactivada genera, al final del ciclo, un balance negativo (pérdida irreversible demasa ósea). Así, si se considera todo el esqueleto, la pérdida de masa óseaaumentará en función directa del número de BMU activas. Es decir, aumentaráen función directa del grado de recambio óseo.

Es probable que existan dos patrones diferentes de pérdida de masa ósea en losenfermos con osteoporosis:

1. Pérdida acelerada de hueso esponjoso: este patrón lo presentan las mujeresque, durante los primeros años de la menopausia, sufren un incremento delrecambio óseo y de la actividad osteoclástica superior al habitual en condi-ciones normales. Este proceso provocaría una pérdida rápida de hueso espon-joso y numerosas perforaciones trabeculares (figura 2a). Las trabéculas seadelgazan, se convierten en espículas o desaparecen, y disminuye el grado deinterconexión intratrabecular. La pérdida ósea cortical sería menor puesto que,al presentar una relación superficie/volumen ocho veces inferior al huesoesponjoso, responde con más lentitud a las variaciones del remodelado óseo.

Posteriormente, en el hueso esponjoso, el recambio óseo disminuiría demanera progresiva y el balance negativo pasaría a ser responsabilidad de undéficit en la formación ósea. La cortical, de manera progresiva, se adelgaza-ría y se haría más porosa, hasta adquirir un aspecto semejante al del huesotrabecular (trabecularización). No obstante, en el hueso compacto, la remo-delación ósea podría persistir aumentada durante largo tiempo. Aunque sedesconoce el mecanismo responsable de este fenómeno, podría contribuir aello el hecho de que, mientras en el hueso esponjoso la destrucción de lastrabéculas disminuye las superficies susceptibles de ser remodeladas, en elhueso compacto la trabecularización las aumenta.



2. Pérdida lenta de hueso compacto y esponjoso: este patrón sería característi-co de los hombres y de las mujeres de edad avanzada (muchos años despuésde la menopausia). Se produciría una pérdida lenta y sincrónica de huesocompacto y esponjoso debido a que sufrirían una disminución progresiva delrecambio y de la formación de tejido óseo.

OSTEOMALACIA

La osteomalacia se caracteriza por una mineralización deficiente de la matrizorgánica del hueso. El hueso mineralizado preexistente es sustituido, medianteciclos sucesivos de remodelado, por osteoide que no se mineraliza o lo hace demanera incompleta (en consecuencia, aumenta el volumen del osteoide).

En las biopsias de los enfermos con osteomalacia se observa un aumento delosteoide, tanto en el hueso cortical como en el trabecular (figura 2b). En loscasos graves, la mayoría de las trabéculas se hallan revestidas por ribetes oste-oides de espesor aumentado que, al ser estudiados con luz polarizada presentanmás de 4 laminillas birrefringentes. En las formas más graves de osteomalaciala mineralización se halla completamente detenida, por lo que no se observanmarcajes de tetraciclina. Si existe un cierto grado de deposito de sales minera-les, se observan marcajes, pero de configuración anormal. La biopsia ósea nodecalcificada, tras marcaje con tetraciclinas, es, en estos momentos, la únicatécnica que puede proporcionar un diagnóstico de certeza de osteomalacia.

BIBLIOGRAFÍA

■ Coe FL, Favus MJ. Disorders of bone and mineral metabolism. New York:Raven Press; 1992.

■ Eriksen EF, Axelrod DW, Melsen F. Bone histology and bone histomorpho-metry. En: Eriksen EF, Axelrod DW, Melsen F, eds. Bone Histomorphometry.Nueva York: Raven Press, 1994; 33-48.

Biopsia ósea 75

Figura 2 a) Biopsia ósea con osteoporosis grave. Las trabéculas son pequeñas y no conectan entre sí.b) Osteomalacia. La superficies trabeculares están recubiertas por ribetes de osteoide demás de 5 laminillas de espesor (von Kossa 40X: hueso mineralizado en negro y osteoideen rojo).

a b


■ Frost HM. Tetracycline-based histological analysis of bone remodeling. Cal-cif Tissue Res 1969, 3: 211-239.

■ Parfitt AM, Drezner MK, Glorieux FH, et al. Bone histomorphometry: Stan-dardization of nomenclature, symbols, and units. Report of the ASBMR his-tomorphometry nomenclature committee. J Bone Miner Res 1987; 2:595-610.

■ Parfitt AM. The cellular basis of bone remodeling: The quantum concept ree-xamined in ligth of recent advances in the cell biology of bone. Calcif Tissue Int 1986; 36: S37-S45.

■ Recker RR, ed. Bone Histomorphometry: Techniques and interpretation. Flo-rida: CRC Press. Boca Raton 1983.

■ Recker RR, Kimmel DB, Parfitt AM, et al. Static and tetracycline-based bonehistomorphometric data from 34 normal postmenopausal females. J BoneMiner Res 1988; 3: 113-44.

■ Serrano S, Mariñoso ML. Bases histológicas de la histomorfometría ósea.Serrano S, Aubia J, Mariñoso ML, eds. Patología ósea metabólica. Barcelo-na, Doyma; 1990; 55-70.

■ Vigorita VJ. Orthopaedic Parthology. Philadelphia: Lippincott Williams &Wilkins; 1999.



Documents

Capitulo 14 - Biopsia Ósea