Tus huesos son ingeniosos. Son ligeros, pero fuertes, y se reparan cuando se rompen. Además, aunque no lo notes, tus huesos se renuevan continuamente: sustituyen el tejido óseo viejo por nuevo.
Esto no es exclusivo de los huesos. Otros tejidos y células (sobre todo la piel) se reemplazan. Pero los huesos lo hacen adaptándose para satisfacer las necesidades mecánicas y fisiológicas del cuerpo.
¿Cómo logra el esqueleto algo tan extraordinario? Las nuevas tecnologías de imagen están revelando una dimensión de los huesos que antes se había subestimado: la red celular viva que se encuentra en su interior. Esta red viva está compuesta por el tipo de célula más abundante en el hueso: el asombroso osteocito.
Los osteocitos (literalmente, «células óseas») quedan enterrados vivos en el tejido óseo cuando este se forma. Desarrollan largos dedos dendríticos ramificados que se infiltran en el tejido y se extienden hasta conectarse entre sí.
Al vivir dentro del hueso duro, parecido a una roca, los osteocitos han sido difíciles de estudiar. Durante mucho tiempo se los consideró inactivos y poco interesantes. Ahora se sabe que perciben las tensiones mecánicas, coordinan la renovación del tejido óseo y regulan los niveles de calcio en el torrente sanguíneo.
Casi tan complejos como el cerebro
A medida que más investigadores estudian estas células y su red, el panorama se ha vuelto más complejo. Está claro que los osteocitos son numerosos y están densamente interconectados (véase la imagen de abajo), pero nunca se había calculado cuántos hay. Y vale la pena hacerlo.
Las cifras en biología nos ayudan a descubrir nuevos conocimientos, hasta tal punto que los investigadores han creado una base de datos y un manual con muchos «bionúmeros» de numerosas especies, recopilados de la literatura científica.
Por ejemplo, se estima que el número de sinapsis en la corteza neural humana es de 150 billones. Un proyecto de ciencia ciudadana dirigido por el MIT, en el que participan 120.000 jugadores en línea, ya ha contribuido a comprender cómo percibe el cerebro el movimiento al cartografiar estas conexiones mediante un proyecto llamado EyeWire.
Pero ¿por qué debería importarle a alguien cuántos osteocitos hay? Porque, además de controlar la resistencia ósea y la liberación en el torrente sanguíneo de minerales vitales como el calcio y el fosfato, ahora hay indicios de que estas células podrían influir en el funcionamiento del sistema inmunitario, en cuánta grasa tienes, en el funcionamiento de los riñones e incluso en la fertilidad masculina.
Así que, para hacernos una idea del tamaño de la red de osteocitos, empezamos a cuantificarla en el esqueleto humano. Lo que descubrimos superó incluso nuestras expectativas. Resulta que dentro de tu esqueleto vive una red casi tan compleja como la red neuronal de tu cerebro.
Los osteocitos y sus dedos dendríticos forman una red dentro del hueso
Kevin Mackenzie, Universidad de Aberdeen, Wellcome Images (B0008430), CC BY-NC-ND
Cómo encajan las cifras
A partir de datos recientes de imágenes (por ejemplo, aquí y aquí), calculamos que el esqueleto humano contiene unos 42.000 millones de osteocitos. Eso equivale a unas seis veces la población de la Tierra. En comparación, el cerebro humano contiene 86.000 millones de neuronas, concentradas en un volumen (de alrededor de 1,2 litros) comparable al del esqueleto (que es de unos 1,75 litros), aunque, por supuesto, el esqueleto está más extendido.
Al sumar la longitud de estos pequeños dedos celulares, imaginando que estuvieran colocados uno tras otro, descubrimos que esta red mide unos 175.000 kilómetros. Es más de cuatro veces la circunferencia de la Tierra y casi exactamente la longitud total de los axones del cerebro: 180.000 km.
Basamos muchas estimaciones en manipulaciones algebraicas sencillas de datos publicados anteriormente. Pero había un dato esencial que no se podía estimar fácilmente: el número de conexiones que los osteocitos establecen con sus vecinos. Un cerebro sin conexiones no puede hacer nada, así que es importante estimar las conexiones de la red de osteocitos.
Por desgracia, las conexiones entre los osteocitos son difíciles de observar directamente. Lo que sí se ve son los pequeños túneles del hueso en los que viven los osteocitos y sus dedos.
Así que, para medir esta red de túneles que sirve de aproximación y la red celular que alberga, recurrimos a un modelo matemático de ramificación de los dedos dendríticos. Al introducir en el modelo datos sobre la red de referencia, calculamos que la red de osteocitos del cuerpo humano contiene 23 billones de conexiones.
Un biomaterial inteligente producto de la evolución
Según estas mediciones, el esqueleto se parece mucho al cerebro: tiene un número similar de células interconectadas en un espacio de tamaño similar. Pero ¿por qué nuestros esqueletos necesitan una red tan compleja? No lo sabemos con exactitud, pero sí sabemos que estas células intercambian información, igual que las neuronas.
Los túneles que ocupan los osteocitos todavía pueden observarse en huesos antiguos, incluidos los fósiles de dinosaurios. Podemos usar esta información para comprender cómo han evolucionado los huesos hasta convertirse en el biomaterial autorregulado y capaz de detectar sus propias condiciones que tenemos; algo que no se puede hacer con fósiles cerebrales.
Los osteocitos se comunican entre sí para indicar dónde el esqueleto está débil y necesita reforzarse, o dónde hay daños que deben repararse. Estos mensajes se transmiten a células de la superficie ósea capaces de eliminar el hueso dañado (osteoclastos) y formar hueso nuevo (osteoblastos).
Sabemos muy poco sobre cómo se comunican estas células. Pero, si lo supiéramos, podríamos encontrar mejores tratamientos para trastornos del esqueleto como la osteoporosis o la osteogénesis imperfecta, y hallar formas de que los futbolistas vuelvan al campo más rápido (¡y con más seguridad!) después de una fractura.
Mientras tanto, la próxima vez que te pongas de pie, camines o levantes pesas, piensa en cómo responde la red de osteocitos de tus huesos a las tensiones y esfuerzos a los que la sometes. Y da las gracias a tus osteocitos por mantener tu esqueleto lo bastante fuerte (e inteligente) como para sostenerte.
Este artículo se publica en colaboración con The Conversation. Lee el artículo original.
La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde estas opiniones.
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Autor: Pascal Buenzli es profesor de Matemáticas Aplicadas en Monash University. Natalie Sims es profesora asociada en St Vincent’s Hospital Melbourne.
Imagen: Se ven un esqueleto e instrumentos de medición en el laboratorio de innovación de Adidas en Herzogenaurach. REUTERS/Michael Dalder
