Respuesta fisiológica del tejido conjuntivo de músculos y tendones tras la aplicación de los agentes físicos

Physiological response of the muscular and tendinous conjunctive tissue after application of physical agents

C Pedraza Mejías ^a, J Martínez Cañadas <sup>a

a</sup> Departamento de Fisioterapia, Facultad de Ciencias de la Salud, la Actividad Física y del Deporte, Universidad Católica San Antonio de Murcia, España

Palabras Clave

Tejido conjuntivo; Músculo; Tendón; Agentes físicos; Propiedades viscoelásticas

Keywords

Conjunctive tissue; Muscle; Tendon; Physical agents; Viscoelastic properties

Resumen

El conocimiento de la composición del tejido conjuntivo de músculos y tendones y la respuesta a la aplicación de los agentes físicos citados son los objetivos formulados para nuestra revisión bibliográfica puesto que consideramos que su entendimiento ofrece la oportunidad de proporcionar una base racional para los tratamientos aplicados en Fisioterapia. Material y método: se ha realizado la búsqueda principalmente en diversas bases de datos electrónicas. También se consultaron revistas y monográficos de la hemeroteca y biblioteca de la Universidad Católica San Antonio de Murcia (UCAM). Resultados: acerca de la composición del tejido conjuntivo de músculos y tendones y de los efectos terapéuticos que la crioterapia, ultrasonido y estiramiento ejercían sobre el tejido conjuntivo de estas estructuras. Conclusión: los agentes físicos actúan modificando las propiedades viscoelásticas y biomecánicas del tejido conjuntivo. Sería necesario un mejor control de la síntesis de colágeno para conseguir efectividad en los procesos de reparación de los tejidos dañados. © 2008 Asociación Española de Fisioterapéutas. Publicado por Elsevier España, S.L. Todos los derechos reservados.

Artículo

Introducción
Los tejidos conjuntivos (TC) son un grupo diverso de tejidos cuyo denominador común es su origen a partir del mesénquima embrionario. La abundancia relativa de células, fibras y sustancia fundamental en este TC presenta grandes variaciones en las distintas regiones del organismo, por lo que se han utilizado diferentes denominaciones para facilitar su descripción.
El material translúcido en el que están incluidas las células y fibras del TC es un gel inmensamente hidratado que suele denominarse sustancia fundamental. Sabemos en la actualidad que los principales polisacáridos de la sustancia fundamental son los glucosaminoglucanos, entre ellos el ácido hialurónico. Una de sus propiedades más importantes es la elevada viscosidad que presenta en solución acuosa, lo que contribuye a la consistencia de gel que presenta la sustancia fundamental¹.Elácido hialurónico no sólo provee al tejido de hidratación y facilitación para el movimiento de deslizamiento, sino que también forma un componente esencial en la resistencia a la presión de los tejidos^2,3.La sustancia fundamental resiste a las fuerzas tanto de compresión como de estiramiento⁴.
Las fibras de colágeno están presentes en todos los tipos de TC. El colágeno fue considerado inicialmente como una proteínaúnica cuya secuencia de aminoácidos se había mantenido constante en el curso de la evolución. Sin embargo, la introducción de métodos más refinados de análisis permitió el descubrimiento de diferencias en los colágenos extraídos de diferentes tejidos del organismo. Hasta el momento se han identificado 12 tipos de colágenos. Los histólogos y anatomólogos se encuentran con mayor frecuencia con los colágenos intersticiales de tipo I, II y III, que forman fibras visibles con el microscopio óptico. Las tablas que se han publicado sobre la distribución de los distintos tipos de colágeno se han realizado teniendo en cuenta principalmente los resultados de los análisis bioquímicos. A pesar de que en una localización concreta puede predominar un tipo de colágeno, no se debe aceptar que este sea el único presente en la misma. En la mayor parte de los órganos, el TC contiene más de un tipo de colágeno (tabla 1).

Entre las fibras de colágeno más abundantes se pueden distinguir unas fibras muy delgadas denominadas fibras elásticas, que presentan un diámetro pequeño y uniforme, y que tienden a ramificarse y reunirse formando una trama laxa. Las fibras elásticas están constituidas por una masa amorfa central de elastina rodeada por la glucoproteína fibrilar fibrilina. Presentan abundantes enlaces cruzados entre las moléculas, formando de esta manera una trama tridimensional de cadenas enrolladas al azar que es la responsable de las propiedades elásticas de estas fibras. Las fibras elásticas se pueden estirar hasta 1,5 veces su longitud original mediante una fuerza de 20 a 30 kg/cm, y vuelven a su tamaño normal una vez que desaparece la tensión a la que han sido sometidas. Cuando se rompe una fibra sus extremos se retraen y enrollan como una tira de goma rota.
También se aprecian fibras reticulares constituidas principalmente por colágeno tipo III.
Las células del TC son de dos categorías: células fijas y células libres. Las células fijas constituyen una población relativamente estable de elementos celulares de ciclo vital largo, en la que se incluyen los fibroblastos, que secretan y mantienen los componentes extracelulares. La constante asociación entre células fusiformes y fibras de colágeno llevó a los histólogos de épocas anteriores a concluir que los denominados fibroblastos elaboran las fibras del TC (colágeno y elastina). En el TC en desarrollo, lo primero que aparece es una delicada trama de colágeno tipo III. Las fibras que se forman posteriormente no poseen esta propiedad y están constituidas por colágeno tipo I. Esta secuencia de acontecimientos sugiere que los precursores de los colágenos de tipo I y III son secretados en cantidades diferentes a medida que evoluciona el desarrollo. Las cantidades relativas de ambos colágenos son también distintivas en cada región, y estas diferencias ejercen una influencia importante en las propiedades del TC. Sus propiedades relativas son la causa de las características mecánicas necesarias en cada órgano y tejido. Se sabe muy poco de los factores que controlan la actividad secretora de los fibroblastos en lo relativo a estas diferencias. Tampoco está muy claro el papel que desempeñan los fibroblastos en la determinación del orden en el que se disponen las fibras. En términos generales, se acepta que mantienen las propiedades fisicoquímicas apropiadas en la matriz para que las fibras de colágeno se polimericen y se orienten según las líneas de tensión en el tejido⁵.
Hay diversas variedades de TC formadas por los elementos básicos (las fibras, células y sustancia amorfa) ya descritos. Los nombres dados a los diferentes tipos reflejan el componente predominante o la organización estructural del tejido. La clasificación mostrada en la figura 1 no es suficiente para mostrar todas las variedades de tejido conjuntivo que pueden encontrarse. Son frecuentes los tejidos cuya estructura es intermedia entre dos variedades típicas de esta clasificación.

Figura 1 Esquema de las variedades del tejido conjuntivo.

El TC laxo es el más abundante y sostiene estructuras normalmente sometidas a presión y pequeños traumatismos. Contiene todos los elementos estructurales típicos. Este tejido es de consistencia delicada, flexible y poco resistente a la tracción.
El TC denso está formado por los mismos elementos estructurales que el tipo laxo, con predominio acentuado de las fibras colágenas. Se trata de un tejido menos flexible que el laxo y mucho más resistente a las tracciones. Atendiendo a la organización de sus fibras colágenas se subdivide en no modelado y modelado. Los tendones representan el ejemplo más típico de tejido denso modelado¹.
El TC desempeña un papel significativo en la determinación de la amplitud de movimiento de las personas. El TC fibroso consta predominantemente de colágeno, mientras que el TC elástico está compuesto principalmente de fibras elásticas. La amplitud de movimiento es el resultado combinado de la fusión e integración de estos dos tejidos⁶.
Esta característica podría justificar la importancia de la fisioterapia en el proceso de reparación de músculos y tendones. Los agentes físicos son utilizados habitualmente en el tratamiento de estas estructuras.
Como agentes físicos destacables en fisioterapia incluimos el frío, el calor y el movimiento. El ultrasonido es una modalidad terapéutica de calor. Es una vibración acústica en frecuencias ultrasónicas no audibles. Aplicado en fisioterapia, se denomina ultrasonido terapéutico para distinguirlo de la aplicación diagnóstica o ecográfica. El ultrasonido, por tener efectos térmicos por conversión de energía, se incluye entre las modalidades de diatermia o termoterapia profunda, pero también tiene otros efectos no térmicos a los cuales también haremos referencia. La aplicación local de frío con propósitos terapéuticos se conoce habitualmente como crioterapia⁷. El fundamento para su empleo reside en los cambios fisiológicos que se han comprobado y que están avalados por estudios clínicos⁸, donde se incluyen los hemodinámicos, disminución de la velocidad de conducción nerviosa, sobre el metabolismo, el tejido colágeno, disminución de la espasticidad y sensación subjetiva a la aplicación⁷. Kovacs propuso que el movimiento es un agente físico cuyo efecto primario es cinético. Dentro del movimiento, el estiramiento es usado para dotar de elasticidad a los tejidos blandos reduciéndose la susceptibilidad de sufrir lesiones⁹.
El fundamento básico de los agentes físicos está basado en la transmisión por parte de estos de energía al organismo, que se traducirá por parte de éste en una respuesta fisiológica que podrá, o no, tener proyección terapéutica.
Pacientes con problemas en el TC que afectan al movimiento son frecuentemente examinados y tratados por los fisioterapeutas. Un conocimiento de la composición del TC y su relación con las propiedades biomecánicas de ese tejido, particularmente la predecible respuesta a los agentes físicos, ofrece la oportunidad de proveer una base racional a los tratamientos¹⁰. Habría que empezar por conocer los efectos de los tratamientos sobre la estructura y función del TC.

Objetivos
Con todo ello nos planteamos dos objetivos bien definidos, por un lado profundizar acerca de la histología musculotendinosa, y por otro conocer la respuesta fisiológica del tejido conjuntivo de músculos y tendones tras la aplicación de agentes físicos tales como calor, frío y movimiento.

Material y métodos
Para realizar la búsqueda bibliográfica se emplearon las bases de datos biomédicas MEDLINE, PEDro, Cochrane Library Plus, IME y buscadores de Ediciones DOYMA (Rev Fisioterapia), EBSCO HOST ( Academic Search Premier ), Ovid, Ingenta Connect y Scielo. Para la traducción de términos médicos se ha utilizado la herramienta de www.bireme.br, en: http://decs.bvs.br/E/homepage.htm, mientras que para su elección más selectiva según categorías se utilizaron los medios del Medical Subject Headings database ''MeSHdatabase'' de PubMed. La combinación de los descriptores se realizó de acuerdo a la figura 2.

Figura 2 Esquema combinación de descriptores (Mesh).

En cuanto a las fechas de los artículos publicados en las bases de datos revisadas, se limitóla búsqueda al período comprendido entre 1990 y 2006. Con este limitador hemos pretendido homogeneizar la actualidad de los artículos incluidos. Los artículos revisados extraídos de las bases de datos se requirieron a texto completo. Introducimos los descriptores en inglés (excepto en DOYMA) de forma que aparecieran en el título y resumen de los trabajos solicitados (9 artículos).
Los procedimientos respecto a la inclusión o exclusión de documentos se realizaron tras la lectura del título y posteriormente de contenidos disponibles. Se incluyeron publicaciones científicas que hicieran mención al TC que compone músculos y tendones. Para la búsqueda de artículos relacionados con los efectos de los agentes físicos seleccionados sobre el TC no se tuvo en cuenta la forma de aplicación de los mismos con la salvedad del ultrasonido como modalidad terapéutica de aplicación de calor y el estiramiento como aplicación de movimiento. Tras una primera introducción de los descriptores descartamos las bases de datos PEDro, Cochrane Library Plus, IME, y Scielo por no ofrecernos artículos a texto completo relacionados con nuestro trabajo.
Los artículos disponibles tras este procedimiento fueron escasos, por lo que la búsqueda se completó en otras localizaciones:
- Electrónicas: recursos electrónicos de la biblioteca de la Universidad Católica San Antonio de Murcia (UCAM), enlace a revistas de la biblioteca UCAM: The American Journal Of Sports Medicine , Physical Therapy, Rheumatology, Journal of Sports Science & Medicine, Sports Medicine, Journal of Applied Physiology (6 artículos); búsqueda en la web mediante buscador Google (www.google.es) y Google Scholar (scholar.google.com) (1 artículo).
- En soporte físico: revistas en soporte físico de la hemeroteca de la UCAM (2 artículos); monográficos de la biblioteca de la UCAM (6 monográficos); préstamo interbibliotecario gestionado a través de la biblioteca de la UCAM (6 artículos).
Las búsquedas se desarrollaron desde el 15 de febrero de 2006 hasta el 30 de diciembre de 2006 (intervalo de fechas de búsquedas definitivas en bases de datos).
Se continuó con los enlaces a artículos relacionados proporcionados por las bases de datos a partir de la literatura que se identifica en las referencias bibliográficas de los trabajos (4 artículos). En este caso, los artículos no se limitaron en fecha de publicación ni texto completo.
Para la traducción de textos en inglés manejamos traductores electrónicos (www.babelfish.altavista.com y www.elmundo.es). Posteriormente nos cercioramos de la correcta traducción recurriendo al diccionario de inglés: Collins Diccionario Master Español-Inglés, Inglés-Español. 5^a ed. Barcelona: Harper Collins Publishers; 2004. Grupo Editorial Random House Moneladori, S.L.

Resultados
Bloque I. Composición del tejido conjuntivo en músculos y tendones
El tendón está formado en un 55-70% por agua y una gran parte de ésta está asociada a los proteoglucanos en la matriz extracelular. Del peso seco del tendón, el 60-85% es colágeno. Este colágeno es predominantemente tipo I (60% aproximadamente), formado por fibras resistentes a la tensión, pero también se encuentra del tipo III, IV, V y VI. Además de esto, se aprecia una pequeña cantidad de fibras elásticas (2%) y de sustancia inorgánica (0,2%)³.
Tejidos con alto contenido en fibras de colágeno y bajo contenido de proteoglucanos resisten a las fuerzas de tensión, mientras que tejidos con alto contenido de proteoglucanos combinados con una red de fibras colágenas soportan la compresión².
Los tendones varían notablemente atendiendo a la función que desempeñan en el organismo. La mayoría de las fibras están alineadas en paralelo haciendo posible resistir fuerzas unidireccionales y haciéndose eficaz la transmisión de las fuerzas generadas de los músculos a los tendones³.
Durante varias fases del movimiento, los tendones se exponen a fuerzas longitudinales, transversales y rotatorias. Además deben estar preparados para soportar contusiones y presiones directas¹¹. Las fibrillas hacen que los tendones queden orientados en una dirección, es decir hacia el eje alargado, que es también la dirección de la tensión fisiológica normal. De este modo, el tendón está especialmente adaptado para resistir el movimiento en cualquier dirección única¹².
El tejido elástico es un componente estructural primordial del tejido vivo, y se ha detectado su presencia en cantidades variadas en todo el cuerpo. Microfotografías electrónicas han demostrado que existe una gran cantidad de tejido elástico en el sarcolema de la fibra muscular. De este modo el tejido elástico desempeña un papel importante en la determinación de la posible amplitud de extensibilidad de las células musculares. Cuando dominen las fibras de colágeno, prevalecerán la rigidez, la estabilidad, la resistencia a la tensión y una restringida amplitud de movimiento. Las fibras elásticas son homogéneas ópticamente y altamente retráctiles. Contempladas con un microscopio electrónico, cada fibra parece constar de una masa fusionada de fibrillas enroscadas como si se tratase de un cordel. Al contrario de las fibras colágenas, presentan una falta total de estructura periódica⁶.
El TC, además de transmitir la fuerza de contracción del músculo al tendón, mantiene unidas las fibras musculares permitiendo que las fuerzas de contracción generadas por cada una de ellas individualmente actúen sobre el músculo entero contribuyendo a su contracción. Este papel del TC tiene un gran significado funcional porque en la mayoría de los casos las fibras no se extienden de un extremo del músculo al otro³.
Bloque II. Efectos terapéuticos de los agentes físicos sobre músculos y tendones
Estiramientos
En la histología de las tendinopatías han sido mostrados desórdenes en la alineación de las fibras de colágeno junto con un aumento en la sustancia de proteoglucanos^13,14.
Los estiramientos son muy efectivos en el tratamiento de las tendinopatías ya que promueven la formación de nuevo colágeno al igual que el ultrasonido utilizado para incrementar la síntesis de colágeno y disminuir el dolor¹⁴.
La caracterización de las propiedades biomecánicas del músculo es muy compleja porque la unión musculotendinosa está compuesta de elementos pasivos (TC) y contráctiles (fibras musculares). Sin embargo, los estiramientos pasivos causan una respuesta viscoelástica en la unión del músculo y tendón quizá debido a los cambios en el tejido conjuntivo^15 - 17.
Algunos autores sostienen que mantener el estiramiento por un corto período de tiempo de 30 segundos es suficiente para obtener un incremento de la movilidad, mientras que otros no han encontrado tales efectos¹⁸.
Está demostrado que el mecanismo potencial para reducir el riesgo de lesión incrementando la flexibilidad es el cambio en las propiedades viscoelásticas de la unión del músculo y el tendón. La observada reducción en la rigidez podría ser atribuida a un cambio agudo en la ordenación de las fibras de colágeno. Es posible cuantificar las propiedades viscoelásticas de tendones humanos in vivo . Los estiramientos disminuyen la viscosidad del tendón, así como aumentan su elasticidad¹⁹.
Ultrasonidos Los resultados de un estudio comparativo entre tendones de Aquiles de ratas indican que los tejidos tratados con ultrasonido aceleraron su proceso de reparación debido al incremento en la síntesis de colágeno²⁰. Estudios de numerosos tendones humanos también han demostrado que los ultrasonidos aumentan la síntesis de colágeno en los fibroblastos, mejoran las fuerzas de tensión en la curación del tendón y tienen un pequeño efecto sobre la inflamación²¹.
Los ultrasonidos pueden inducir efectos físicos termales y no termales en los tejidos. Los efectos termales del ultrasonido incluyen un incremento del aporte sanguíneo, una reducción de los espasmos de la musculatura, incrementan la extensibilidad de las fibras de colágeno y dan lugar a una respuesta antiinflamatoria. Está comprobado que los efectos termales ocurren cuando se da una elevación de la temperatura de los tejidos a 40-45 1 C por lo menos durante 5 minutos. Excesivos efectos termales vistos en particular con altas intensidades de ultrasonido podrían dañar los tejidos. Dentro de los efectos no termales del ultrasonido se encuentran los efectos de cavitación y microstreaming , que han sido demostrados in vitro y que incluyen la estimulación de la reparación de los fibroblastos y la síntesis de colágeno^7,22 - 24.
Recientes estudios sugieren que el ultrasonido terapéutico facilita la proliferación de fibroblastos y la síntesis de proteínas, dos procesos muy importantes en la curación del tendón. La aplicación diaria de ultrasonido continuo de 1 MHz a una intensidad de 1 W/cm durante 5 minutos aumenta la fuerza de tensión y la capacidad de absorción de energía en los tendones de conejos durante los 10 primeros días de curación²⁵.
Calor/frío
El calor disminuye la viscosidad y la resistencia a la deformación plástica. El frío se ha usado con efectividad en el control de la excitabilidad muscular y la espasticidad^26,27. La crioterapia es efectiva para aliviar el dolor a corto plazo, ya que se disminuye el aporte de sangre y proteínas reduciéndose el metabolismo tisular^14,21,22. Sobre el tejido con colágeno aumenta su viscosidad y disminuye su extensibilidad⁷.
La regla clínica para las modificaciones termales todavía no ha sido definida, pero es sabido que es de gran utilidad para inducir la respuesta de reparación biológica²⁸. La elevación de la temperatura aumenta la elasticidad y disminuye la viscosidad del TC fibroso. Para ello es necesario alcanzar temperaturas locales elevadas (entre 40 1 y 45 1 ) durante 5 a 10 minutos^7,29 - 31.
Estudios con animales han mostrado que el entrenamiento físico combinado con estiramientos incrementa la posibilidad del tendón de aumentar su fuerza debido a la aceleración de la síntesis de colágeno^29,32.
Los cambios en la matriz extracelular están influenciados por la actividad física y la síntesis de colágeno mejora con la aplicación de fuerzas mecánicas. Estos cambios pueden modificar las propiedades mecánicas y características de los tejidos disminuyendo su estrés y haciéndolos más resistentes a las fuerzas³.

Discusión
Según Kjaer³ el TC intramuscular forma del 1 al 10% del esqueleto muscular y varía entre diferentes músculos. Según Johns y Wright³³ el tejido conjuntivo constituye más del 30% de la masa muscular.
Las fibras elásticas son comparadas habitualmente con las fibras de colágeno por su estrecha vinculación y por estar entrelazadas, sin embargo presentan una falta total de estructura, al contrario que las fibras de colágeno.
Calor y estiramiento actúan sobre el TC acelerando la síntesis de colágeno (especialmente tipo I) desde los fibroblastos, pero no sabemos qué ocurre con el resto de los tipos de colágeno que también se incluyen en la composición de músculos y tendones.
Obtuvimos resultados de efectos no termales de los ultrasonidos, y aunque no se incluían en nuestra revisión puesto que tomamos el ultrasonido como modalidad terapéutica de aplicación de calor como agente físico, creímos conveniente aportar tales resultados debido a su vinculación con el TC y como comparación con los efectos termales. Todos los artículos revisados acerca de los efectos del ultrasonido sobre el TC hacen referencia a los tendones y su gran mayoría proviene de estudios con animales.
Encontramos una controversia entre los autores en lo referente a la temperatura necesaria para alterar las moléculas de los tejidos de colágeno. Pese a esto, todos coinciden en las modificaciones termales de los tejidos. Entre las referencias revisadas no hemos encontrado evidencias claras que especifiquen en qué consisten tales modificaciones de las propiedades de los tejidos y que las relacionen con sus componentes.
El TC reacciona viscoelásticamente al estiramiento. Esta característica podría ser atribuida a un cambio en la ordenación de las fibras de colágeno, pero no sabemos claramente en qué consiste ese cambio.

Conclusiones
- Es necesario un mayor conocimiento de la matriz del TC y su relación con las propiedades biomecánicas de este tejido.
- Las fibras elásticas no han sido estudiadas de forma tan extensiva como las fibras de colágeno, y además son menos comprendidas.
- Los científicos aseguran que sería necesario un mejor conocimiento sobre el control de la síntesis de colágeno para conseguir efectividad en los procesos de reparación de los tejidos dañados.
- Los autores coinciden en los cambios provocados por los agentes físicos sobre las propiedades viscoelásticas y biomecánicas del TC, pero éstos aún no se conocen con exactitud.
- Los resultados de la gran parte de los estudios revisados proceden de investigaciones con muestras de animales, por lo que sería conveniente profundizar en este tema en humanos.

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Recibido el 11 de junio de 2007; aceptado el 16 de octubre de 2007

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