Hyalinní chrupavka

Definice: charakteristická chrupavka lesklý a hladký vzhled a s intersticiální látkou obsahující jemná kolagenová vlákna typu II zakrytá rozemletou látkou. Obrázek ukazuje průřez hyalinní chrupavky (zvětšení: 200x).

Definice hyalinní chrupavky

Nejprve se zeptejte , co je to chrupavka? Chrupavka je tvrdý a pružný materiál. Lze jej popsat jako pojivovou tkáň. Hyalinní tkáň chrupavky, známá také jako hyalinní pojivová tkáň nebo hyalinní tkáň, je nejčastějším typem chrupavky, který se vyznačuje lesklým a hladkým vzhledem.

Takže, kde se nachází hyalinní chrupavka? Lokality hyalinní chrupavky zahrnují kolem kostí volně se pohybujících kloubů. Toto je známé jako kloubní chrupavka. Dalším příkladem hyalinní chrupavky je tkáň nacházející se ve stěnách dýchacích cest. Patří sem průdušky, nos, kroužky průdušnice a špičky žeber.

Existují 3 různé typy chrupavky. To zahrnuje (1) elastickou chrupavku, (2) hyalinní chrupavku a (3) fibrokartilu. Liší se hlavně od přítomných vláken a budou podrobněji popsány níže.

Struktura hyalinní chrupavky

Z čeho je chrupavka vyrobena? Chrupavka je tvořena chondroblasty (nebo perichondriálními buňkami), které produkují extracelulární matrix (nebo rozemletou látku), chondrocyty, které leží v prostorech známých jako mezery, a kolagenovými vlákny. Další podrobnosti o složkách chrupavky budou diskutovány níže. Schéma hyalinní chrupavky je na obrázku 2.

Co je hyalinní chrupavka a kde se nachází?

Jak poznáte hyalinní chrupavku? Vyvíjí se z mezenchymálních buněk, což jsou kmenové buňky nacházející se v kostní dřeni. Hyalinní chrupavka neobsahuje žádné cévy ani nervy, takže má velmi jednoduchou strukturu. Živiny získává difúzí z okolních tkání.

Hyalinní chrupavka má lesklý bílý poloprůhledný vzhled s lehce namodralým nádechem. Slovo hyalin je odvozeno z řeckého slova „hyalos“, což znamená „skelný“, což naznačuje jeho lesklý a hladký vzhled. Je zajímavé, že tento vzhled se s věkem tkáně ztrácí. V embryu tvoří hyalinní chrupavka první kostru a poté se mění, jak se embryo vyvíjí. Je to proces známý jako endochondrální osifikace.

Hyalinní chrupavka se skládá z jemných kolagenových vláken typu II, chondrocytů (buňky produkující matrici) a extracelulární matrice (nebo rozemleté látky). Kolagenová vlákna typu II jsou tenčí než kolagenová vlákna typu I. Kolagen typu I, IV, V, VI, IX a XI je také přítomen ve velmi malém množství a pomáhá posilovat vlákna dohromady.

Matice chrupavky, známá jako extracelulární matrice nebo mletá látka, je želatinový materiál bohatý na glykosaminoglykany (GAG), proteoglykany a glykoproteiny. Extracelulární matrice vyplňuje mezery mezi buňkami a vlákny.

GAG jsou v podstatě dlouhé polysacharidy vyrobené z amino cukrů, které přitahují ionty sodíku a draslíku. Tyto ionty přinášejí vodu. To proto pomáhá regulovat množství vody v extracelulární matrici.

Chondroitin sulfát a keratan sulfát jsou příklady sulfatovaných GAG a kyselina hyaluronová je příkladem bez nesulfatovaného GAG. To vše se nachází v extracelulární tekutině chrupavky.

Proteoglykany a glykoproteiny jsou aminokyseliny a spojené molekuly sacharidů. Spojují extracelulární molekuly a komponenty dohromady a dávají gelovitou tekutinu, která pomáhá absorbovat kompresi a sílu.

Co jsou to chondrocyty? Chondrocyty jsou jediné buňky chrupavky, které se nacházejí v hyalinní chrupavce. Tyto buňky začínají jako chondroblasty (nebo perichondriální buňky), které produkují chrupavkovou matrici, a poté se v ní imobilizují v malých prostorech nazývaných mezery.

Úlohou chondrocytů je rozvíjet, opravovat a udržovat extracelulární matrici.Chondrocyty mají omezenou schopnost hojení kvůli své omezené replikační schopnosti. Zřídka vytvářejí kontakt mezi buňkami a jsou jednoduše zodpovědní za udržování svého bezprostředního okolí. Obrázek 3 ukazuje základní strukturu chondrocytů.

Hyalinní chrupavka je obecně pokryta perichondriem. Perichondrium se nachází ve vývojových kostech, ale u dospělých nezakrývá kloubní chrupavku na koncích kostí. Perichondrium se skládá z vnější vrstvy a vnitřní vrstvy. Vnější vrstva je vláknitá chrupavka a produkuje kolagenová vlákna a vnitřní vrstva se podílí na tvorbě chrupavky tvorbou chondroblastů nebo chondrocytů.

Kloubní chrupavka

Kloubní chrupavka se liší od obvyklé hyalinní chrupavky, protože má zploštělé chondrocyty blízko povrchu. Hluboko v tkáni mají chondrocyty typičtější strukturu. Ve velmi hlubokých vrstvách chrupavky se buňky nacházejí ve sloupcích s kalcifikovanou matricí. Kolagenová vlákna tvoří oblouky, které mu dodávají silné strukturální uspořádání, aby odolalo tlaku. Kloubní chrupavka se skládá z kolagenu typu II, ale bylo také zjištěno, že obsahuje malá množství kolagenu typu VI, IX, X a XI. Obrázek 4 ukazuje umístění kloubní hyalinní chrupavky v kloubu.

Kloubní chrupavka se skládá z různých zón. Patří mezi ně povrchová zóna, následovaná střední přechodnou zónou, hlubokou zónou a nakonec kalcifikovanou zónou. V každé zóně existují 3 regiony. Jedná se o pericelulární oblast, územní oblast a interteritoriální oblast. Video níže představuje vrstvy nalezené v kloubní chrupavce.

Povrchová zóna tvoří přibližně 10–20% z celkové tloušťky chrupavky. chrupavka. Kolagenová vlákna II a IX najdete zde. Obsahuje velké množství chondrocytů, které mají zploštělejší vzhled.

Povrchová zóna je v přímém kontaktu se synoviální tekutinou a chrání hlubší vrstvy před silou a tlaky.

střední zóna navazuje přímo na povrchovou zónu a poskytuje most do hlubších vrstev. Tato zóna představuje přibližně 40-60% z celkové tloušťky chrupavky. Skládá se ze silnějších kolagenových vláken a proteoglykanů. Chondrocyty jsou zde sférické a nacházejí se v malém množství.

Střední zóna funguje jako ochrana před lisovacími silami. Hluboká zóna navazuje na zónu středů a poskytuje nejlepší odolnost vůči lisovacím silám. Obsahuje nejvyšší obsah proteoglykanů a nejméně vody. Kolagenová vlákna jsou uspořádána v pravých úhlech k povrchu a chondrocyty jsou uspořádány ve sloupcích. Představuje přibližně 30% celkového objemu kloubní chrupavky. Nakonec kalcifikovaná zóna připojí chrupavku ke kosti. Dělá to tak, že ukotví kolagenová vlákna v hluboké zóně k subchondrální kosti.

Hyalinní chrupavka Histologie

Jak bylo uvedeno výše, pojivová tkáň hyalinní chrupavky je tvořena buňkami a vlákny uvnitř extracelulární matrice. Histologie hyalinní chrupavky popisuje, jak hyalinní chrupavka vypadá při pohledu pod mikroskopem.

Chondrocyty lze považovat za zaoblené nebo hranaté. V dospělé chrupavce jsou buňky přítomny v isogenních skupinách vytvořených z jedné progenitorové buňky. Matrice je vizuálně homogenní a bazofilní. Důvodem je vysoká koncentrace sulfatovaných GAG v matrici, která maskuje kolagenová vlákna. Kolagenová vlákna typu II jsou také velmi malá, a proto se extracelulární matice jeví tak lesklá a hladká.

V extracelulární matrici neexistuje jednotná distribuce. Proto lze vidět tři základní zóny. Obrázek 5. Ukazuje tyto různé zóny.

1. Kapsulární matice, která se skládá z tenké zóny, která obklopuje každou mezeru. Zde leží nejvyšší koncentrace sulfatovaných GAG.
2. Územní matice, která obklopuje kapsulární matici.
3. Interteritoriální matice, která je méně bazofilní kvůli nižší koncentraci sulfatovaných GAG a vyšší podíl kolagenu.

Barvy hematoxylin a eosin (H & E) spolu s metodami barvení podle Van Geisona mohou být oba se dříve pod mikroskopem dívalo na hyalinní chrupavku. Barvivo Van Geison používá kyselinu pikrovou a kyselý fuchsin a barví kolagenovou červeň. Chrupavka je považována za červenou zónu ležící pod epitelem. Barvení je světlejší tam, kde se blíží mezerám označujícím teritoriální matici.

V barvených sekcích H & E jsou intenzity barev obráceny, ale dávají lepší definice než u skvrn Van Geison. Teritoriální matice je tmavá a interteritoriální matice je mnohem světlejší. Skupiny chondrocytů lze nalézt obklopené těmito tmavšími oblastmi v metodě H & E. Tyto chondrocyty pocházejí od stejného progenitoru, a jsou proto isogenní skupinou. Perichondrium obklopuje chrupavku s výjimkou kloubní chrupavky.

Obrázky 6 ukazují Van Giesona, poté H & E zabarvení průdušnice.

Rozdíl od ostatních typů chrupavky

V těle se nacházejí 3 různé typy chrupavky. Hyalinní chrupavka je nejčastější, ale také nejslabší typ chrupavky. Další dva typy chrupavky jsou fibrokartila a elastická chrupavka. Jak se hyalinní chrupavka liší od elastické chrupavky nebo fibrokartily? Níže naleznete popis jednotlivých typů chrupavky. Vizuální rozdíly mezi typy chrupavky lze vidět na obrázku 1.

Elastická chrupavka

Podívejme se na hyalinní chrupavku vs elastickou chrupavku. Elastická chrupavka (nebo žlutá fibrokartilage) poskytuje pevnost a pružnost určitým částem těla. Kde se nachází elastická chrupavka? Lze jej nalézt ve vnější části uší známé jako boltce a epiglottis a chrupavky hrtanu a sluchová trubice / Eustachova trubice. Funkce elastické chrupavky poskytují podporu s další pružností. Obsahuje hustou síť elastinových vláken. Nechrání před mechanickým namáháním nebo tlakem. Další podrobnosti, jako jsou umístění a vzhled elastických chrupavek, jsou zvýrazněny v tabulce 1. Níže je uvedena.

Fibrokartilage

Fibrokartikulární pojivová tkáň je hustá pružná a podpůrná chrupavka složená z vláknité tkáně. Kde se nachází fibrocartilage? Místa fibrocartilage zahrnují meziobratlové ploténky páteře, v čelisti a koleno a zápěstí. Tato tkáň fibrocartilage obsahuje velké svazky kolagenu typu I. Je to nejsilnější typ chrupavky. Fibrocartilage funguje jako podpora proti nosným a tlakovým silám.

Fibrocartilage lze popsat rozdělením do 4 různých skupin.

1. První skupinou je intraartikulární fibrocartilage . To funguje jako nárazník mezi klouby, které jsou vystaveny velkým nárazům a častým pohybům. Příkladem jsou menisky kolene.
2. Druhou skupinou je spojování fibrokartilage, která se nachází v kloubech s omezeným pohybem, jako jsou meziobratlové ploténky.
3. Stratiformní fibrokartilage se nachází v kostech rýhy, kde leží šlachy a svaly.
4. Nakonec poslední skupina, obvodová fibrokartilage, obklopuje některé okraje kloubní dutiny, které chrání jejich okraje. Příkladem je acetabulární labrum (podšívka kyčelního kloubu).

Fibrokartilage vs. hyalinní chrupavka, stejně jako umístění v těle, kde se nachází fibrokartilage, je popsána v tabulce 1 níže.

Tabulka 1.Hyalinní chrupavka vs elastická chrupavka a fibrocartilage

Funkce hyalinní chrupavky

Jaká je tedy funkce hyalinní chrupavky? Hyalinní chrupavka obsahuje relativně málo vláken a poskytuje hladký povrch pro pohyb, stejně jako polštář, který absorbuje šok v místech, kde se kosti setkávají. V kloubní chrupavce je primární funkcí poskytnout hladký povrch, který vydrží tření a tlak z funkcí nesoucích váhu.

V průdušnici poskytuje podporu měkčím tkáním a umožňuje jim udržovat otevřený povrch pozice.

Biologický význam hyalinní chrupavky

Nejdůležitější rolí hyalinní chrupavky je poskytnout mechanickou podporu dýchacímu systému, rozvíjet kosti a kloubní povrchy.

Jak stárneme, problémy s kvalitou naší hyalinní chrupavky může vzniknout. Se zvyšujícím se věkem klesá počet chondrocytů v povrchové vrstvě kloubní chrupavky, zatímco počet chondrocytů v hlubších vrstvách se zvyšuje. S přibývajícím věkem dochází také k poklesu proteoglykanů v extracelulární matrici. Došlo také ke zvýšení keratinsulfátu a ke snížení chondroitinsulfátu. Zvyšuje se také objem kyseliny hyaluronové. Hyalinní chrupavka je náchylná k opotřebení díky své roli tlumiče nárazů a těžkého použití při každodenních činnostech. Všechny tyto faktory mohou vést k tomu, že hyalinní chrupavka bude náchylnější k poškození a chorobám než jiné typy chrupavky.

Tkáně chrupavky se pravděpodobně po zranění hojí pomalu, protože je nedostatek prokrvení chondrocyty. To znamená, že matice se tvoří pomalu. Chondrocyty také uvízly v mezerách a nemohou migrovat do oblasti poškozené tkáně. Z poškozené tkáně se stává jizva.

V extracelulární matrix hraje důležitou roli chondroitinsulfát, protože je protizánětlivým mediátorem a snižuje bolest. Některé studie naznačují, že jeho přítomnost pomáhá zpomalit rozpad chrupavky a tím předchází podmínkám, jako je osteoartróza. Osteoartróza nastává, když se chrupavka opotřebovává, což umožňuje tření kostí o sebe, což způsobuje subchondrální kost (kost těsně pod chrupavkou), sklerózu (kalení) a zánět synoviální membrány vedoucí k bolesti.

Hyalinní chrupavka u ostatních zvířat

Zvířata ve třídě Chondrichthyes mají kostru složenou zcela z chrupavky. Dobrým příkladem toho jsou žraloci a paprsky.Chrupavka je méně hustá než kost, přesto poskytuje sílu a proto umožňuje těmto zvířatům rychle se pohybovat vodou bez vynaložení příliš velkého úsilí.

Chrupavka se vyskytuje také u bezobratlých, jako jsou krabi podkovy, hlemýždi a hlavonožci (draví měkkýši, např. chobotnice a chobotnice). Rozvětvená chrupavka v krabi podkovy členovce atlantického (Limulus polyphemus) je bohatá na vakuolizované chondrocyty, které se liší od ostatních členovců.

Dalším druhem tohoto druhu je endosternitová chrupavka. Je vláknitější než hyalinní chrupavka u obratlovců. Nachází se v blízkosti nervů ventrálního nervu a tkáně žaberní chrupavky.

V chobotnici (příklad hlavonožce) lebeční chrupavka připomíná hyalinní chrupavku a je jednou z mála tvrdých částí těla chobotnice. K růstu této chrupavky dochází prostřednictvím buněk pohybujících se zvenčí do středu. U sépie obecné (Sepia officianalis) je chrupavkou fibrilární kolagen. Růstový model této chrupavky je v podstatě stejný jako u chrupavek obratlovců.

U plžů (hlemýžďů, slimáků nebo surmovek) je odontophore krmná struktura vytvořená chrupavkou, která poskytuje podporu při krmení. Odontophore je chrupavka bohatá na buňky obsahující myoglobin, která je obklopena malým objemem extracelulární matrice a kolagenu.

Nakonec u červů prachovky (Sabellid polychaetes) chrupavka podporuje jejich chapadla.

Závěr

Celkově lze chrupavku popsat jako důležitou strukturální část těla nalezenou u obratlovců a některých bezobratlých. Je to pevná, ale měkká tkáň, která poskytuje podporu, pružnost a sílu. Důležitost chrupavky lze vidět v hyalinní chrupavce mezi klouby. Tady, jak stárneme, chrupavka ztenčuje, což vede k zánětu a tření kostí. V současné době probíhají studie prováděné výzkumnými pracovníky v této oblasti vědy, které mohou pomoci zlepšit naše chápání procesů, které k tomu vedou, a vyvinout způsoby, jak těmto chorobám čelit / léčit / předcházet jim.