Hyaline brusk

Definition: en type brusk, der er karakteristisk blank og glat i udseende og med interstitielt stof indeholdende fine type II kollagenfibre tilsløret af det jordede stof. Billedet viser tværsnittet af hyalinbrusk (forstørrelse: 200x).

Definition af hyaline brusk

Lad os først spørge , hvad er brusk? Brusk er et hårdt og fleksibelt materiale. Det kan beskrives som bindevæv. Hyalinsk bruskvæv, også kendt som hyalint bindevæv eller hyalint væv, er den mest almindelige type brusk, der er kendetegnet ved et blankt og glat udseende. > Så hvor findes hyalinbrusk? Hyaline brusksteder inkluderer omkring knogler med frit bevægelige led. Dette er kendt som ledbrusk. Et andet eksempel på hyalinbrusk er det væv, der findes i luftvejene. Dette inkluderer bronkier, næse, luftrørets ringe og spidsen af ribbenene.

Der er 3 forskellige typer brusk. Dette inkluderer (1) elastisk brusk, (2) hyalinbrusk og (3) fibrocartilage. De adskiller sig hovedsageligt fra de tilstedeværende fibre og vil blive diskuteret mere detaljeret nedenfor.

Hyaline bruskstruktur

Hvad er brusk lavet af? Brusk består af kondroblaster (eller perikondrielle celler), der producerer den ekstracellulære matrix (eller grundstof), kondrocytter, der ligger i rum kendt som lakuner og kollagenfibre. Flere detaljer om komponenterne i brusk vil blive diskuteret nedenfor. Se figur 2 for et hyaline bruskdiagram.

Hvad er hyalinbrusk, og hvor er det?

Hvordan identificerer du hyalinbrusk? Det udvikler sig fra mesenkymale celler, som er stamcellerne, der findes i knoglemarven. Hyaline brusk indeholder ikke blodkar eller nerver, så det er en meget enkel struktur. Det får sine næringsstoffer via diffusion fra nærliggende væv.

Hyalinbrusk har et skinnende, hvidt halvgennemsigtigt udseende med en let blålig nuance. Ordet hyaline stammer fra det græske ord ‘hyalos’, hvilket betyder ‘glasagtig’, hvilket antyder dets skinnende, glatte udseende. Interessant nok går dette udseende tabt, når vævet ældes. I et embryo udgør hyalinbrusk det første skelet og ændres derefter, når embryoet udvikler sig. Dette sker ved en proces kendt som endokondral ossifikation.

Hyalinbrusk består af fine kollagenfibre af type II, kondrocytter (matrixproducerende celler) og den ekstracellulære matrix (eller grundstof). Type II kollagenfibre er tyndere end type I kollagenfibre. Type I, IV, V, VI, IX og XI kollagen er også til stede i meget små mængder og hjælper med at styrke fibrene sammen.

Bruskmatrixen, kendt som den ekstracellulære matrix eller grundstof, er et gelatinøst materiale, der er rigeligt i glycosaminoglycaner (GAG’er), proteoglycaner og glycoproteiner. Den ekstracellulære matrix fylder mellemrummene mellem cellerne og fibrene.

GAG’er er i det væsentlige lange polysaccharider lavet af aminosukker, der tiltrækker natrium- og kaliumioner. Disse ioner bringer vand sammen med det. Derfor hjælper dette med at regulere mængden af vand i den ekstracellulære matrix.

Chondroitinsulfat og keratansulfat er eksempler på sulfaterede GAG’er, og hyaluronsyre er et eksempel på intet ikke-sulfateret GAG. Disse findes alle i bruskens ekstracellulære væske.

Proteoglycaner og glycoproteiner er aminosyrer og kulhydratmolekyler forbundet. De binder ekstracellulære molekyler og komponenter sammen, hvilket giver en gelignende væske, der hjælper med at absorbere kompression og kraft.

Hvad er kondrocytter? Kondrocytter er de eneste bruskceller, der findes i hyalinbrusk. Disse celler starter som chondroblaster (eller perikondrielle celler), der producerer den bruskholdige matrix, hvorefter de immobiliseres i den i små rum kaldet lacunae.

Chondrocytes rolle er at udvikle, reparere og vedligeholde den ekstracellulære matrix.Chondrocytter har en begrænset helbredende kapacitet på grund af deres begrænsede replikationsevne. De danner sjældent celle-cellekontakt og er simpelthen ansvarlige for at opretholde deres umiddelbare omgivelser. Figur 3 viser den grundlæggende struktur for en kondrocyt.

Hyalinbrusk er generelt dækket af perichondrium. Perichondrium findes i udviklende knogler, men dækker ikke ledbrusk i enderne af knogler hos voksne. Perichondrium består af et ydre lag og et indre lag. Det ydre lag er fibrøst brusk og producerer kollagenfibre, og det indre lag er involveret i dannelsen af brusk ved at danne kondroblaster eller kondrocytter.

Ledbrusk

Ledbrusk adskiller sig fra almindelig hyalinbrusk, da det har fladede kondrocytter tæt på overfladen. Dybere i vævet tager kondrocytterne en mere typisk struktur. I de meget dybe lag af brusk findes cellerne i kolonner med en forkalket matrix. Kollagenfibrene danner buer, der giver det et stærkt strukturelt arrangement til at modstå tryk. Ledbrusk er sammensat af type II kollagen, men har også vist sig at indeholde små mængder af type VI, IX, X og XI kollagen. Figur 4 viser placeringen af den ledformede hyalinbrusk i et led.

Ledbrusk består af forskellige zoner. Disse inkluderer den overfladiske zone efterfulgt af den midterste overgangszone, den dybe zone og endelig den forkalkede zone. Inden for hver zone er der 3 regioner. Disse er den pericellulære region, den territoriale region og den interterritoriale region. Videoen nedenfor viser lagene, der findes i ledbrusk.

Den overfladiske zone udgør omkring 10-20% af den samlede tykkelse af brusk. Kollagenfibre II og IX kan findes her. Den indeholder et stort volumen chondrocytter, der har et mere fladt udseende.

Den overfladiske zone er i direkte kontakt med synovialvæsken og beskytter de dybere lag mod kraft og belastninger.

mellemzone følger direkte fra den overfladiske zone og giver broen til de dybere lag. Denne zone repræsenterer omkring 40-60% af den samlede brusktykkelse. Den består af tykkere kollagenfibre og proteoglycaner. Kondrocytterne her er sfæriske og findes i små mængder.

Mellemzonen fungerer til at beskytte mod komprimeringskræfter. Den dybe zone følger op fra mellemsonen og giver den bedste modstand mod komprimeringskræfter. Den indeholder det højeste proteoglycanindhold og det mindste vandindhold. Kollagenfibrene er arrangeret vinkelret på overfladen, og kondrocytterne er anbragt i søjler. Det repræsenterer omkring 30% af det samlede ledbruskvolumen. Endelig fastgør den forkalkede zone brusk til knoglen. Det gør dette ved at forankre kollagenfibrene i den dybe zone til den subchondrale knogle.

Hyalinbruskhistologi

Som nævnt ovenfor består bindevæv af hyalinbrusk af celler og fibre inden i en ekstracellulær matrix. Hyalisk bruskhistologi beskriver, hvordan hyalinbrusk ser ud, når man ser det under et mikroskop.

Kondrocytterne kan ses som afrundede eller kantede i form. I voksenbrusk er cellerne til stede i isogene grupper dannet af en enkelt stamcelle. Matrixen er visuelt homogen og basofil i udseende. Årsagen til dette er på grund af den høje koncentration af sulfaterede GAG’er i matrixen, der maskerer kollagenfibrene. Type II kollagenfibre er også meget små, hvorfor den ekstracellulære matrix ser så skinnende og glat ud.

Der er ingen ensartet fordeling inden i den ekstracellulære matrix. Derfor kan de tre basiszoner ses. Figur 5. Viser disse forskellige zoner.

1. Den kapsulære matrix, der består af en tynd zone, der omgiver hver lakune. Her ligger den højeste koncentration af sulfaterede GAG’er.
2. Den territoriale matrix, der omgiver den kapsulære matrix.
3. Den interterritoriale matrix, som er mindre basofil på grund af en lavere koncentration af sulfaterede GAG’er og en højere andel af kollagen.

Hæmatoxylinen og eosinet (H & E-pletten) sammen med Van Geison-farvningsmetoderne kan begge være bruges til at se på hyalinbrusk under mikroskopet. Van Geison-pletten bruger picrinsyre og syrefuchsin og pletter kollagenrødt. Brusk ses som en rød zone, der ligger under epitelet. Farvningen er lysere, hvor den bliver tættere på lakunerne, der angiver den territoriale matrix.

I H & E-farvede sektioner vendes farveintensiteterne, men giver en bedre definition end med Van Geison-pletten. Den territoriale matrix er mørk, og den interterritoriale matrix er meget lysere. Grupper af chondrocytter kan findes omgivet af disse mørkere områder i H & E-metoden. Disse chondrocytter er afledt af den samme stamfader og er derfor en isogen gruppe. Perichondrium omgiver brusk undtagen i ledbrusk.

Figur 6 billeder viser Van Gieson, derefter H & E-farvning af luftrøret.

Forskellen fra andre typer af brusk

Der findes 3 forskellige brusktyper i kroppen. Hyaline brusk er den mest almindelige, men også den svageste type brusk. De to andre typer brusk er fibrocartilage og elastisk brusk. Hvordan adskiller hyalinbrusk sig fra elastisk brusk eller fibrocartilage? Se nedenfor for at se beskrivelser af hver type brusk. De visuelle forskelle mellem typerne af brusk kan ses i figur 1.

Elastisk brusk

Lad os se på Hyaline brusk vs elastisk brusk. Elastisk brusk (eller gul fibrocartilage) giver styrke og elasticitet til bestemte dele af kroppen. Hvor findes elastisk brusk? Det kan findes i den ydre del af ørerne kendt som pinna og epiglottis og larynxbrusk og auditiv rør / eustachian tube. Elastiske bruskfunktioner giver støtte med ekstra elasticitet. Den indeholder et tæt netværk af elastinfibre. Det beskytter ikke mod mekanisk belastning eller kompression. Flere detaljer såsom elastisk bruskplacering og udseende fremhæves i tabel 1 nedenfor.

Fibrocartilage

Fibrocartilage bindevæv er et tæt fleksibelt og understøttende brusk, der består af fibrøst væv. Hvor findes fibrocartilage? Fibrocartilage placeringer inkluderer de intervertebrale skiver i rygsøjlen, i kæben og knæet og håndleddet. Dette fibrocartilage væv indeholder store bundter af type I kollagen. Det er den stærkeste type brusk. Fibrocartilage fungerer som støtte mod vægtbærende og trykkræfter.

Fibrocartilage kan beskrives ved at adskille den i 4 forskellige grupper.

1. Den første gruppe er intraartikulær fibrocartilage . Dette fungerer som en buffer mellem leddene, der udsættes for høj slag og hyppig bevægelse. Et eksempel er knæets menisci.
2. Den anden gruppe forbinder fibrocartilage, som findes i led med begrænset bevægelse, såsom intervertebrale skiver.
3. Stratiform fibrocartilage findes overtrækkende knoglen riller, hvor sener og muskler ligger.
4. Endelig omgiver den sidste gruppe, perifere fibrocartilage nogle ledhulrummargener, der beskytter deres kanter. Et eksempel er et acetabulært labrum (foring af hoftesoklen).

Fibrocartilage vs hyaline brusk samt de steder i kroppen, hvor fibrocartilage er placeret, er beskrevet i tabel 1 nedenfor.

Tabel 1.Hyaline brusk vs elastisk brusk og fibro brusk

Hyaline bruskfunktion

Så hvad er funktionen af hyaline brusk? Hyalinbrusk indeholder relativt få fibre og giver en glat overflade til bevægelse samt en pude, der absorberer stød, hvor knoglerne mødes. I ledbrusk er den primære funktion at tilvejebringe en glat overflade, der kan modstå friktion og tryk fra vægtbærende funktioner.

I luftrøret understøtter det blødere væv og giver dem mulighed for at opretholde en åben position.

Hyaline brusks biologiske betydning

Den vigtigste rolle for hyaline brusk er at yde mekanisk støtte til luftvejene, udvikle knogler og ledflader.

Når vi bliver ældre, opstår problemer med kvaliteten af vores hyaline brusk kan opstå. Med forøget alder falder antallet af kondrocytter i det overfladiske lag af ledbrusk, mens antallet af kondrocytter i de dybere lag stiger. Også med en stigning i alder er der et fald i proteoglycaner i den ekstracellulære matrix. Der er også en stigning i keratinsulfat og et fald i chondroitinsulfat. Volumenet af hyaluronsyre øges også. Hyalinbrusk er modtagelig for slid på grund af dets rolle som støddæmper og tung anvendelse i daglige aktiviteter. Alle disse faktorer kan føre til, at hyalinbrusk bliver mere modtagelig for skader og sygdomme end de andre typer brusk.

Bruskvæv er sandsynligvis langsomme i heling efter en skade, fordi der mangler blodtilførsel til kondrocytterne. Dette betyder, at matrixen er langsom til at danne. Chondrocytter sidder også fast i lakuner og kan ikke migrere til et område med beskadiget væv. Beskadiget væv bliver arvæv.

I den ekstracellulære matrix spiller chondroitinsulfat en vigtig rolle, da det er en antiinflammatorisk mediator og reducerer smerte. Nogle undersøgelser tyder på, at dets tilstedeværelse hjælper med at bremse nedbrydningen af brusk og derved forhindre tilstande som slidgigt. Slidgigt opstår, når brusk slides, hvilket gør det muligt for knoglerne at gnide mod hinanden og forårsage subchondral knogle (knogle lige under brusk) sklerose (hærdning) og betændelse i den synoviale membran, der fører til smerte.

Hyaline brusk i andre dyr

Dyr i klassen Chondrichthyes har et skelet sammensat fuldstændigt af brusk. Hajer og stråler er gode eksempler på dette.Brusk er mindre tæt end knogler, men alligevel giver det styrke og giver derfor disse dyr mulighed for at bevæge sig hurtigt gennem vandet uden at anstrenge sig for meget.

Brusk findes også hos hvirvelløse dyr, såsom hesteskokrabber, snegle og blæksprutter (rovdyr f.eks. blæksprutte og blæksprutte). Den greniale brusk i leddyret Atlantic hesteskokrabbe (Limulus polyphemus) er rig på vakuolerede kondrocytter, der adskiller sig fra enhver anden leddyr.

Endosternitbrusk er en anden type, der findes i denne art. Det er mere fibrøst end det hyalinbrusk, der findes hos hvirveldyr. Det findes nær de ventrale nervesnore og gællens bruskvæv.

I blæksprutten (et eksempel på en blæksprutte) ligner kraniet brusk hyalinbrusk og er en af de eneste hårde dele af blækspruttelegemet. Væksten af dette brusk sker via celler, der bevæger sig udefra til midten. I den almindelige blækspruttefisk (Sepia officianalis) er brusk fibrillært kollagen. Vækstmønsteret for dette brusk er i det væsentlige det samme som i hvirveldyrsbrusk.

I gastropoder (snegle, snegle eller hvirvler) er odontoforen en bruskformet fodringsstruktur, der giver fodringsstøtte. Odontoforen er celleholdigt brusk indeholdende myoglobin, der er omgivet af et lavt volumen ekstracellulær matrix og kollagen.

Endelig understøtter brusk i fjerstøvormene (Sabellid polychaetes) deres tentakler.

Konklusion

Samlet set kan brusk beskrives som en vital strukturel del af kroppen, der findes hos hvirveldyr og nogle hvirvelløse dyr. Det er et fast, men blødt væv, der giver støtte, fleksibilitet og styrke. Vigtigheden af brusk kan ses i hyalinbrusk mellem leddene. Når vi bliver ældre, tyndes her, hvilket fører til betændelse og knoglesvulst. Undersøgelser pågår af forskere inden for dette videnskabelige område, der kan hjælpe med at forbedre vores forståelse af de processer, der fører til dette, og udvikle måder til at modvirke / behandle / forhindre sådanne sygdomme.