硝子軟骨

定義：特徴的な軟骨の一種。光沢があり滑らかな外観で、すりつぶした物質によって隠された細いタイプIIコラーゲン線維を含む間質物質があります。画像は硝子軟骨の断面を示しています（倍率：200倍）。

硝子軟骨の定義

まず、質問しましょう、軟骨とは何ですか？軟骨は丈夫でしなやかな素材です。それは結合組織として説明することができます。硝子結合組織または硝子組織としても知られる硝子軟骨組織は、光沢のある滑らかな外観を特徴とする最も一般的なタイプの軟骨です。

では、硝子軟骨はどこにありますか？硝子軟骨の位置には、自由に動く関節の骨の周りが含まれます。これは関節軟骨として知られています。硝子軟骨の別の例は、気道の壁に見られる組織です。これには、気管支、鼻、気管の輪、肋骨の先端が含まれます。

3種類の軟骨があります。これには、（1）弾性軟骨、（2）硝子軟骨、および（3）線維軟骨が含まれます。これらは主に存在するファイバーとは異なり、以下で詳しく説明します。

硝子軟骨の構造

軟骨は何でできていますか？軟骨は、細胞外マトリックス（または基底物質）を生成する軟骨芽細胞（または軟骨膜細胞）、裂孔として知られる空間にある軟骨細胞、およびコラーゲン線維で構成されています。軟骨の成分についての詳細は、以下で議論されます。硝子軟骨の図については、図2を参照してください。

硝子軟骨とは何ですか？どこにありますか？

硝子軟骨をどのように識別しますか？骨髄に見られる幹細胞である間葉系細胞から発生します。硝子軟骨には血管や神経が含まれていないため、非常に単純な構造です。近くの組織からの拡散によって栄養素を獲得します。

硝子軟骨は、わずかに青みがかった光沢のある白い半透明の外観をしています。ヒアリンという言葉はギリシャ語の「hyalos」に由来します。これは「ガラス質」を意味し、光沢のある滑らかな外観を意味します。興味深いことに、この外観は組織が老化するにつれて失われます。胚では、硝子軟骨が最初の骨格を構成し、胚が発達するにつれて変化します。これは、軟骨内骨化として知られるプロセスによるものです。

硝子軟骨は、II型コラーゲン線維、軟骨細胞（マトリックス産生細胞）、および細胞外マトリックス（または基底物質）で構成されています。タイプIIコラーゲン繊維はタイプIコラーゲン繊維より細いです。タイプI、IV、V、VI、IX、およびXIコラーゲンも非常に少量存在し、繊維を一緒に強化するのに役立ちます。

細胞外マトリックスまたは粉砕物質として知られる軟骨マトリックスは、グリコサミノグリカン（GAG）、プロテオグリカン、および糖タンパク質が豊富なゼラチン状物質。細胞外マトリックスは、細胞と繊維の間の空間を満たします。

GAGは、ナトリウムイオンとカリウムイオンを引き付けるアミノ糖でできた本質的に長い多糖類です。これらのイオンは水を運びます。したがって、これは細胞外マトリックス中の水の量を調節するのに役立ちます。

コンドロイチン硫酸とケラタン硫酸は硫酸化GAGの例であり、ヒアルロン酸は非硫酸化GAGの例ではありません。これらはすべて軟骨の細胞外液に含まれています。

プロテオグリカンと糖タンパク質は、アミノ酸と炭水化物分子が結合したものです。それらは細胞外分子と成分を一緒に結合し、圧縮と力を吸収するのを助けるゲル状の液体を与えます。

軟骨細胞とは何ですか？軟骨細胞は、硝子軟骨に見られる唯一の軟骨細胞です。これらの細胞は、軟骨芽細胞（または軟骨膜細胞）として始まり、軟骨基質を生成し、その後、軟骨細胞と呼ばれる小さな空間に固定化されます。

軟骨細胞の役割は、細胞外マトリックスを発達、修復、維持することです。軟骨細胞は、複製能力が限られているため、治癒能力が限られています。それらはめったに細胞間接触を形成せず、単にそれらのすぐ周囲を維持する責任があります。図3は軟骨細胞の基本構造を示しています。

硝子軟骨は一般的に軟骨膜で覆われています。軟骨膜は発達中の骨に見られますが、成人の骨の端にある関節軟骨は覆っていません。軟骨膜は、外層と内層で構成されています。外層は線維性軟骨であり、コラーゲン線維を生成し、内層は軟骨芽細胞または軟骨細胞を形成することによって軟骨の形成に関与しています。

関節軟骨

関節軟骨は、軟骨細胞が平らになっているため、通常の硝子軟骨とは異なります。表面近く。組織のより深いところで、軟骨細胞はより典型的な構造を取ります。軟骨の非常に深い層では、細胞は石灰化したマトリックスのある列に見られます。コラーゲン繊維はアーチを形成し、圧力に耐える強力な構造的配置を与えます。関節軟骨はII型コラーゲンで構成されていますが、VI、IX、X、XI型コラーゲンが少量含まれていることもわかっています。図4は、関節内の関節硝子軟骨の位置を示しています。

関節軟骨はさまざまなゾーンで構成されています。これらには、表層ゾーン、中間遷移ゾーン、深層ゾーン、最後に石灰化ゾーンが含まれます。各ゾーン内には、3つのリージョンがあります。これらは、細胞周囲領域、領域領域、および領域間領域です。以下のビデオは、関節軟骨に見られる層を示しています。

表層ゾーンは、軟骨。コラーゲン繊維IIおよびIXはここにあります。外観がより平坦な軟骨細胞が大量に含まれています。

表層は滑液と直接接触しており、力やストレスからより深い層を保護します。

中間ゾーンは表面ゾーンから直接続き、より深い層へのブリッジを提供します。このゾーンは、軟骨全体の厚さの約40〜60％に相当します。それはより太いコラーゲン繊維とプロテオグリカンで構成されています。ここの軟骨細胞は球形で、少量が見られます。

中央ゾーンは、圧縮力から保護するように機能します。ディープゾーンはミドルゾーンから続き、圧縮力に対して最高の抵抗を提供します。それは最高のプロテオグリカン含有量と最低の水分含有量を含んでいます。コラーゲン繊維は表面に対して直角に配置され、軟骨細胞は列状に配置されています。これは、関節軟骨の総量の約30％に相当します。最後に、石灰化したゾーンが軟骨を骨に付着させます。これは、深部のコラーゲン線維を軟骨下骨に固定することによって行われます。

硝子軟骨の組織学

前述のように、硝子軟骨の結合組織は、内部の細胞と線維で構成されています。細胞外マトリックス。硝子軟骨の組織学は、顕微鏡で見たときに硝子軟骨がどのように見えるかを説明します。

軟骨細胞は丸みを帯びた形または角張った形で見ることができます。成人の軟骨では、細胞は単一の前駆細胞から形成された同種のグループで存在します。マトリックスは視覚的に均質で、外観は好塩基性です。この理由は、マトリックス中の高濃度の硫酸化GAGがコラーゲン繊維をマスクするためです。タイプIIコラーゲン繊維も非常に小さいため、細胞外マトリックスは非常に光沢があり滑らかに見えます。

細胞外マトリックス内に均一な分布はありません。したがって、3つの基本的なゾーンを見ることができます。図5.これらのさまざまなゾーンを示しています。

1. 莢膜マトリックス。各裂孔を囲む薄いゾーンで構成されています。ここに、硫酸化GAGの最高濃度があります。
2. カプセルマトリックスを囲む領域マトリックス。
3. 硫酸化GAGの濃度が低いため、好塩基性が低い領域間マトリックスとコラーゲンの割合が高い。

ヘマトキシリンおよびエオシン（H & E染色）とヴァンガイソン染色法はどちらも可能です顕微鏡下で硝子軟骨を見るために使用されます。ヴァンガイソン染色は、ピクリン酸とフクシン酸を使用し、コラーゲンを赤く染色します。軟骨は、上皮の下にある赤いゾーンとして表示されます。染色は、領域マトリックスを示す裂孔に近づくほど薄くなります。

H & E染色セクションでは、色の強度が逆になりますが、ヴァンガイソン染色よりも優れた定義。領土マトリックスは暗く、領土間マトリックスは色がはるかに明るいです。軟骨細胞のグループは、H & Eメソッドでこれらの暗い領域に囲まれているのを見つけることができます。これらの軟骨細胞は同じ前駆細胞に由来するため、同種のグループです。軟骨膜は、関節軟骨を除いて軟骨を取り囲んでいます。

図6の画像は、Van Gieson、次に気管のH & E染色を示しています。

他のタイプとの違い軟骨の

体内には3種類の軟骨があります。硝子軟骨は最も一般的ですが、最も弱いタイプの軟骨でもあります。他の2種類の軟骨は、線維軟骨と弾性軟骨です。硝子軟骨は弾性軟骨や線維軟骨とどう違うのですか？各軟骨タイプの説明については、以下を参照してください。軟骨の種類の視覚的な違いを図1に示します。

弾性軟骨

硝子軟骨と弾性軟骨を見てみましょう。弾性軟骨（または黄色の線維軟骨）は、体の特定の部分に強度と弾力性を提供します。弾性軟骨はどこにありますか？それは、耳介、喉頭蓋、喉頭軟骨、聴覚管/耳管として知られる耳の外側部分に見られます。弾力性のある軟骨が機能し、弾力性を高めてサポートします。それはエラスチン繊維の密なネットワークを含んでいます。機械的ストレスや圧縮から保護しません。弾性軟骨の位置や外観などの詳細は、以下の表1で強調表示されています。

線維軟骨

線維軟骨結合組織は、線維組織で構成された緻密で柔軟な支持軟骨です。線維軟骨はどこにありますか？線維軟骨の位置には、脊椎、顎、膝、手首の椎間板が含まれます。この線維軟骨組織には、I型コラーゲンの大きな束が含まれています。最強の軟骨です。線維軟骨は、体重負荷と圧力に対するサポートを提供するように機能します。

線維軟骨は、4つの異なるグループに分けることで説明できます。

1. 最初のグループは関節内線維軟骨です。 。これは、大きな衝撃と頻繁な動きにさらされる関節間の緩衝材として機能します。例は膝の半月板です。
2. 2番目のグループは、椎間板などの動きが制限された関節に見られる線維軟骨を接続することです。
3. 層状の線維軟骨が骨を覆っているのが見られます。腱と筋肉が存在する溝。
4. 最後に、最後のグループである円周方向の線維軟骨は、それらのエッジを保護するいくつかの関節腔の縁を囲んでいます。例としては、臼蓋の唇（股関節のソケットの裏打ち）があります。

線維軟骨と硝子軟骨、および線維軟骨が位置する体内の位置については、以下の表1で説明します。

表1。硝子軟骨と弾性軟骨および線維軟骨

硝子軟骨機能

では、硝子軟骨の機能は何ですか？硝子軟骨は比較的繊維が少なく、動きやすい滑らかな表面と、骨が出会う場所での衝撃を吸収するクッションを提供します。関節軟骨では、主な機能は、体重を支える機能からの摩擦と圧力に耐えることができる滑らかな表面を提供することです。

気管では、それはより柔らかい組織をサポートし、それらが開いた状態を維持できるようにします位置。

硝子軟骨の生物学的重要性

硝子軟骨の最も重要な役割は、呼吸器系を機械的に支え、骨や関節面を発達させることです。

加齢とともに、問題が発生します。私たちの硝子軟骨の品質で発生する可能性があります。加齢とともに、関節軟骨の表層の軟骨細胞の数は減少しますが、より深い層の軟骨細胞の数は増加します。また、年齢が上がると、細胞外マトリックス中のプロテオグリカンが減少します。ケラチン硫酸の増加とコンドロイチン硫酸の減少もあります。ヒアルロン酸の量も増えます。硝子軟骨は、衝撃吸収材としての役割と日常生活での多用により、摩耗しやすくなっています。これらすべての要因により、硝子軟骨は他の種類の軟骨よりも損傷や病気にかかりやすくなる可能性があります。

軟骨組織は、血液の供給が不足しているため、損傷後の治癒が遅い可能性があります。軟骨細胞。これは、マトリックスの形成が遅いことを意味します。また、軟骨細胞は裂孔に詰まっており、損傷した組織の領域に移動することはできません。損傷した組織は瘢痕組織になります。

細胞外マトリックスでは、コンドロイチン硫酸は抗炎症メディエーターであり、痛みを軽減するため、重要な役割を果たします。いくつかの研究は、その存在が軟骨の破壊を遅らせ、それによって変形性関節症などの状態を防ぐのに役立つことを示唆しています。変形性関節症は、軟骨がすり減って骨が互いに擦れ合い、軟骨下骨（軟骨のすぐ下の骨）の硬化（硬化）を引き起こし、滑膜の炎症が痛みを引き起こすときに発生します。

硝子軟骨他の動物では

Chondrichthyesクラスの動物は、完全に軟骨で構成された骨格を持っています。サメとエイはこの良い例です。軟骨は骨よりも密度が低く、それでも強度を提供するため、これらの動物はあまり力を入れずに水中をすばやく移動できます。

軟骨は、カブトガニ、カタツムリ、カタツムリなどの無脊椎動物にも見られます。頭足類（タコやイカなどの捕食性軟体動物）。節足動物のアメリカカブトガニ（Limulus polyphemus）の鰓軟骨は、他の節足動物とは異なり、空胞化した軟骨細胞が豊富です。

エンドステナイト軟骨は、この種に見られる別の種類です。脊椎動物に見られる硝子軟骨よりも繊維質です。腹側神経索と鰓軟骨組織の近くにあります。

タコ（頭足類の例）では、頭蓋軟骨は硝子軟骨に似ており、タコの体の唯一の硬い部分の1つです。この軟骨の成長は、細胞が外側から中央に移動することによって起こります。一般的なイカ（Sepia officianalis）では、軟骨は線維状コラーゲンです。この軟骨の成長パターンは、基本的に脊椎動物の軟骨と同じです。

腹足類（カタツムリ、ナメクジ、ツブ）では、歯茎は軟骨で形成された摂食構造であり、摂食をサポートします。歯茎は、少量の細胞外マトリックスとコラーゲンに囲まれたミオグロビンを含む細胞が豊富な軟骨です。

最後に、フェザーダスターワーム（ケヤリムシ）では、軟骨が触手を支えます。

結論

全体として、軟骨は、脊椎動物や一部の無脊椎動物に見られる体の重要な構造部分として説明できます。それは、サポート、柔軟性、および強度を提供する堅いが柔らかい組織です。軟骨の重要性は、関節間の硝子軟骨に見ることができます。ここでは、加齢とともに軟骨が薄くなり、炎症や骨の摩擦を引き起こします。この科学分野の研究者による研究が進行中であり、これにつながるプロセスの理解を深め、そのような病気に対抗/治療/予防する方法を開発するのに役立ちます。