Chrząstka szklista

Definicja: typ chrząstki, który jest charakterystyczny z wyglądu błyszczące i gładkie, z substancją śródmiąższową zawierającą drobne włókna kolagenowe typu II przesłonięte przez zmieloną substancję. Zdjęcie przedstawia przekrój chrząstki szklistej (powiększenie: 200x).

Definicja chrząstki szklistej

Po pierwsze, zapytajmy co to jest chrząstka? Chrząstka to twardy i elastyczny materiał. Można to opisać jako tkankę łączną. Tkanka chrząstki szklistej, zwana również szklistą tkanką łączną lub tkanką szklistą, jest najpowszechniejszym typem chrząstki charakteryzującym się błyszczącym i gładkim wyglądem.

Więc gdzie znajduje się chrząstka szklista? Chrząstki szkliste obejmują kości swobodnie poruszających się stawów. Nazywa się to chrząstką stawową. Innym przykładem chrząstki szklistej jest tkanka znajdująca się w ścianach dróg oddechowych. Obejmuje to oskrzela, nos, pierścienie tchawicy i końce żeber.

Istnieją 3 różne typy chrząstki. Obejmuje to (1) elastyczną chrząstkę, (2) chrząstkę szklistą i (3) chrząstkę włóknistą. Różnią się one głównie od obecnych włókien i zostaną omówione bardziej szczegółowo poniżej.

Struktura chrząstki hialinowej

Z czego składa się chrząstka? Chrząstka składa się z chondroblastów (lub komórek okołochrzęstnych), które wytwarzają macierz zewnątrzkomórkową (lub substancję podstawową), chondrocytów, które znajdują się w przestrzeniach zwanych lukami i włókien kolagenowych. Więcej szczegółów na temat składników chrząstki zostanie omówionych poniżej. Rysunek 2 przedstawia diagram chrząstki szklistej.

Co to jest chrząstka szklista i gdzie się ona znajduje?

Jak rozpoznajesz chrząstkę szklistą? Rozwija się z komórek mezenchymalnych, które są komórkami macierzystymi znajdującymi się w szpiku kostnym. Chrząstka szklista nie zawiera naczyń krwionośnych ani nerwów, więc jest bardzo prostą strukturą. Pozyskuje swoje składniki odżywcze poprzez dyfuzję z pobliskich tkanek.

Chrząstka szklista ma błyszczący, biały półprzezroczysty wygląd z lekko niebieskawym odcieniem. Słowo hialine pochodzi od greckiego słowa „hyalos”, które oznacza „szklisty”, co oznacza jego błyszczący, gładki wygląd. Co ciekawe, ten wygląd zanika wraz ze starzeniem się tkanki. W zarodku chrząstka szklista stanowi pierwszy szkielet, a następnie zmienia się wraz z rozwojem zarodka. Dzieje się tak w procesie zwanym kostnieniem wewnątrzchrzęstnym.

Chrząstka szklista składa się z cienkich włókien kolagenowych typu II, chondrocytów (komórek wytwarzających macierz) oraz macierzy zewnątrzkomórkowej (lub zmielonej substancji). Włókna kolagenowe typu II są cieńsze niż włókna kolagenowe typu I. Kolageny typu I, IV, V, VI, IX i XI są również obecne w bardzo małych ilościach i pomagają razem wzmacniać włókna.

Macierz chrząstki, zwana macierzą zewnątrzkomórkową lub substancją zmieloną, jest galaretowaty materiał bogaty w glikozaminoglikany (GAG), proteoglikany i glikoproteiny. Macierz zewnątrzkomórkowa wypełnia przestrzenie między komórkami a włóknami.

GAG to zasadniczo długie polisacharydy zbudowane z aminocukrów, które przyciągają jony sodu i potasu. Jony te niosą ze sobą wodę. Dlatego pomaga to regulować ilość wody w macierzy zewnątrzkomórkowej.

Siarczan chondroityny i siarczan keratanu są przykładami siarczanowanych GAG, a kwas hialuronowy nie jest przykładem niesiarczanowanego GAG. Wszystkie te znajdują się w płynie zewnątrzkomórkowym chrząstki.

Proteoglikany i glikoproteiny to połączone cząsteczki aminokwasów i węglowodanów. Wiążą ze sobą cząsteczki zewnątrzkomórkowe i składniki, tworząc żelopodobny płyn, który pomaga absorbować kompresję i siłę.

Co to są chondrocyty? Chondrocyty to jedyne komórki chrząstki występujące w chrząstce szklistej. Komórki te powstają jako chondroblasty (lub komórki okołochrzęstne), które wytwarzają macierz chrzęstną, a następnie zostają w niej unieruchomione w małych przestrzeniach zwanych lukami.

Rolą chondrocytów jest rozwój, naprawa i utrzymanie macierzy zewnątrzkomórkowej.Chondrocyty mają ograniczoną zdolność gojenia się ze względu na ograniczoną zdolność replikacji. Rzadko tworzą kontakt komórka-komórka i są po prostu odpowiedzialne za utrzymanie swojego bezpośredniego otoczenia. Rycina 3 przedstawia podstawową strukturę chondrocytu.

Chrząstka szklista jest na ogół pokryta okołochondrium. Okołochrzęstnie występuje w rozwijających się kościach, ale u dorosłych nie pokrywa chrząstki stawowej na końcach kości. Perichondrium składa się z warstwy zewnętrznej i warstwy wewnętrznej. Warstwa zewnętrzna jest włóknistą chrząstką i wytwarza włókna kolagenowe, a warstwa wewnętrzna bierze udział w tworzeniu chrząstki poprzez tworzenie chondroblastów lub chondrocytów.

Chrząstka stawowa

Chrząstka stawowa różni się od zwykłej chrząstki szklistej, ponieważ ma spłaszczone chondrocyty blisko powierzchni. Głębiej w tkance chondrocyty przyjmują bardziej typową strukturę. W bardzo głębokich warstwach chrząstki komórki znajdują się w kolumnach ze zwapnioną macierzą. Włókna kolagenowe tworzą łuki, nadając mu mocny układ strukturalny, aby wytrzymać nacisk. Chrząstka stawowa składa się z kolagenu typu II, ale stwierdzono również, że zawiera niewielkie ilości kolagenu typu VI, IX, X i XI. Rysunek 4 przedstawia lokalizację chrząstki szklistej stawowej w stawie.

Chrząstka stawowa składa się z różnych stref. Należą do nich strefa powierzchowna, następnie środkowa strefa przejściowa, strefa głęboka i wreszcie strefa zwapniała. W każdej strefie są 3 regiony. Są to region okołokomórkowy, region terytorialny i region międzyterytorialny. Poniższy film przedstawia warstwy znalezione w chrząstce stawowej.

Powierzchnia powierzchowna stanowi około 10-20% całkowitej grubości chrząstka. Znajdziesz tu włókna kolagenowe II i IX. Zawiera dużą ilość chondrocytów, które mają bardziej spłaszczony wygląd.

Strefa powierzchowna jest w bezpośrednim kontakcie z płynem maziowym i chroni głębsze warstwy przed siłami i naprężeniami.

strefa środkowa następuje bezpośrednio ze strefy powierzchownej i stanowi pomost do głębszych warstw. Strefa ta stanowi około 40-60% całkowitej grubości chrząstki. Składa się z grubszych włókien kolagenowych i proteoglikanów. Tutejsze chondrocyty są kuliste i występują w małych ilościach.

Strefa środkowa chroni przed siłami zagęszczającymi. Strefa głęboka jest następstwem strefy środkowej i zapewnia najlepszą odporność na siły zagęszczające. Zawiera najwyższą zawartość proteoglikanów i najmniejszą zawartość wody. Włókna kolagenowe są ułożone pod kątem prostym do powierzchni, a chondrocyty są ułożone w kolumny. Stanowi około 30% całkowitej objętości chrząstki stawowej. Wreszcie strefa zwapniała przyczepia chrząstkę do kości. Czyni to poprzez zakotwiczenie włókien kolagenowych w strefie głębokiej do kości podchrzęstnej.

Histologia chrząstki szklistej

Jak wspomniano powyżej, tkanka łączna chrząstki szklistej składa się z komórek i włókien znajdujących się w macierz zewnątrzkomórkowa. Histologia chrząstki szklistej opisuje, jak wygląda chrząstka szklista pod mikroskopem.

Chondrocyty można zobaczyć jako zaokrąglone lub kanciaste. W chrząstce dorosłych komórki występują w grupach izogenicznych, utworzonych z pojedynczej komórki progenitorowej. Matryca jest wizualnie jednorodna i ma wygląd zasadofilny. Powodem tego jest wysokie stężenie siarczanowanych GAG w macierzy maskującej włókna kolagenowe. Włókna kolagenu typu II są również bardzo małe, dlatego macierz zewnątrzkomórkowa wydaje się tak błyszcząca i gładka.

Nie ma jednolitego rozmieszczenia w macierzy zewnątrzkomórkowej. Dlatego można zobaczyć trzy podstawowe strefy. Rysunek 5. Pokazuje te różne strefy.

1. Macierz otoczkowa, która składa się z cienkiej strefy otaczającej każdą lukę. Tutaj leży najwyższe stężenie siarczanowanych GAG.
2. Macierz terytorialna, która otacza macierz otoczki.
3. Macierz międzyterytorialna, która jest mniej zasadochłonna ze względu na niższe stężenie siarczanowanych GAG i wyższy udział kolagenu.

Barwienie hematoksyliną i eozyną (H & E) razem z metodami barwienia Van Geisona można zwykł oglądać chrząstkę szklistą pod mikroskopem. Barwnik Van Geisona wykorzystuje kwas pikrynowy i kwaśną fuksynę i barwi kolagen na czerwono. Chrząstka jest postrzegana jako czerwona strefa leżąca poniżej nabłonka. Barwienie jest jaśniejsze, gdy zbliża się do luki wskazującej matrycę terytorialną.

W barwionych skrawkach H & E intensywności kolorów są odwrócone, ale dają lepsza rozdzielczość niż w przypadku bejcy Van Geison. Macierz terytorialna jest ciemna, a macierz międzyterytorialna jest dużo jaśniejsza. Grupy chondrocytów można znaleźć otoczone tymi ciemniejszymi obszarami w metodzie H & E. Te chondrocyty pochodzą od tego samego prekursora i dlatego stanowią grupę izogeniczną. Okolica otacza chrząstkę z wyjątkiem chrząstki stawowej.

Obrazy na rycinie 6 przedstawiają Van Giesona, następnie barwienie H & E tchawicy.

Różnica w stosunku do innych typów chrząstki

W organizmie występują 3 różne typy chrząstki. Chrząstka szklista jest najpowszechniejszym, ale i najsłabszym rodzajem chrząstki. Pozostałe dwa typy chrząstki to chrząstka włóknista i chrząstka elastyczna. Czym różni się chrząstka szklista od chrząstki elastycznej lub chrząstki włóknistej? Zobacz poniżej opisy każdego typu chrząstki. Wizualne różnice między typami chrząstki można zobaczyć na rycinie 1.

Elastyczna chrząstka

Spójrzmy na chrząstkę szklistą i elastyczną. Elastyczna chrząstka (lub żółta chrząstka włóknista) zapewnia siłę i elastyczność niektórym częściom ciała. Gdzie znajduje się elastyczna chrząstka? Można go znaleźć w zewnętrznej części uszu zwanej małżowiną uszną i nagłośni oraz chrząstkach krtani i trąbce słuchowej / trąbce słuchowej. Elastyczne funkcje chrząstki zapewniają wsparcie i dodatkową elastyczność. Zawiera gęstą sieć włókien elastyny. Nie chroni przed naprężeniami mechanicznymi ani kompresją. Więcej szczegółów, takich jak lokalizacja i wygląd elastycznej chrząstki, przedstawiono w tabeli 1 poniżej.

Chrząstka włóknista

Tkanka łączna chrząstki włóknistej jest gęstą, elastyczną i podtrzymującą chrząstką zbudowaną z tkanki włóknistej. Gdzie znajduje się chrząstka włóknista? Lokalizacje chrząstki włóknistej obejmują krążki międzykręgowe kręgosłupa, szczękę oraz kolano i nadgarstek. Ta tkanka włóknisto-chrzęstna zawiera duże wiązki kolagenu typu I. Jest to najsilniejszy rodzaj chrząstki. Chrząstka włóknista działa, aby wspierać przeciwdziałanie obciążeniom i siłom nacisku.

Chrząstkę włóknistą można opisać, dzieląc ją na 4 różne grupy.

1. Pierwsza grupa to śródstawowe chrząstki włókniste . Działa jak bufor między stawami, które są narażone na silne uderzenia i częste ruchy. Przykładem są łąkotki kolana.
2. Druga grupa to chrząstka włóknista, która występuje w stawach o ograniczonym ruchu, takich jak krążki międzykręgowe.
3. Chrząstka włóknista gruboziarnista pokrywająca kość bruzdy, w których leżą ścięgna i mięśnie.
4. Wreszcie ostatnia grupa, obwodowa chrząstka włóknista otacza niektóre brzegi jamy stawowej, które chronią ich krawędzie. Przykładem jest obrąbka panewki (wyściełająca panewkę).

Chrząstka włóknista a chrząstka szklista, a także miejsca w ciele, w których zlokalizowana jest chrząstka włóknista, opisano w tabeli 1 poniżej.

Tabela 1.Chrząstka szklista a chrząstka elastyczna i chrząstka włóknista

Funkcja chrząstki szklistej

Jaka jest więc funkcja chrząstki szklistej? Chrząstka szklista zawiera stosunkowo niewiele włókien i zapewnia gładką powierzchnię do ruchu, a także poduszkę, która pochłania wstrząsy w miejscu styku kości. W chrząstce stawowej podstawową funkcją jest zapewnienie gładkiej powierzchni, która może wytrzymać tarcie i nacisk wywierany przez funkcje obciążające.

W tchawicy zapewnia podparcie bardziej miękkim tkankom i umożliwia im utrzymanie otwartego pozycja.

Biologiczne znaczenie chrząstki szklistej

Najważniejszą rolą chrząstki szklistej jest zapewnienie mechanicznego wsparcia układu oddechowego, rozwoju kości i powierzchni stawowych.

Wraz z wiekiem pojawiają się problemy z jakością naszej szklistej chrząstki może powstać. Wraz z wiekiem spada liczba chondrocytów w powierzchownej warstwie chrząstki stawowej, natomiast wzrasta liczba chondrocytów w warstwach głębszych. Wraz z wiekiem następuje również spadek proteoglikanów w macierzy zewnątrzkomórkowej. Występuje również wzrost siarczanu keratyny i spadek siarczanu chondroityny. Zwiększa się również objętość kwasu hialuronowego. Chrząstka szklista jest podatna na zużycie ze względu na jej rolę jako amortyzator i intensywne użytkowanie w codziennych czynnościach. Wszystkie te czynniki mogą prowadzić do tego, że chrząstka szklista staje się bardziej podatna na uszkodzenia i choroby niż inne typy chrząstki.

Tkanki chrząstki prawdopodobnie wolniej gojenie się po urazie, ponieważ brakuje dopływu krwi do chondrocyty. Oznacza to, że macierz tworzy się wolno. Ponadto chondrocyty utknęły w lukach i nie mogą migrować do obszaru uszkodzonej tkanki. Uszkodzona tkanka staje się blizną.

W macierzy zewnątrzkomórkowej siarczan chondroityny odgrywa ważną rolę, ponieważ jest mediatorem przeciwzapalnym i zmniejsza ból. Niektóre badania sugerują, że jego obecność pomaga spowolnić rozpad chrząstki, a tym samym zapobiega stanom, takim jak choroba zwyrodnieniowa stawów. Choroba zwyrodnieniowa stawów występuje, gdy chrząstka ściera się, co pozwala kościom ocierać się o siebie, powodując stwardnienie kości podchrzęstnej (kość tuż poniżej chrząstki) i zapalenie błony maziowej prowadzące do bólu.

Chrząstka szklista u innych zwierząt

Zwierzęta z klasy Chondrichthyes mają szkielet złożony w całości z chrząstki. Dobrym tego przykładem są rekiny i płaszczki.Chrząstka jest mniej gęsta niż kości, ale nadal zapewnia siłę i dlatego pozwala tym zwierzętom na szybkie poruszanie się w wodzie bez nadmiernego wysiłku.

Chrząstkę można również znaleźć u bezkręgowców, takich jak kraby podkowiaste, ślimaki i głowonogi (drapieżne mięczaki, np. ośmiornice i kalmary). Chrząstka rozgałęziona stawonogów podkowca atlantyckiego (Limulus polyphemus) jest bogata w wakuolowane chondrocyty, które różnią się od wszystkich innych stawonogów.

Chrząstka endosternitowa jest kolejnym typem występującym u tego gatunku. Jest bardziej włóknista niż chrząstka szklista występująca u kręgowców. Znajduje się w pobliżu brzusznych strun nerwowych i tkanki chrzęstnej skrzelowej.

U ośmiornicy (przykład głowonoga) chrząstka czaszki przypomina chrząstkę szklistą i jest jedną z niewielu twardych części ciała ośmiornicy. Wzrost tej chrząstki zachodzi poprzez komórki przemieszczające się z zewnątrz do środka. U pospolitej mątwy (Sepia officianalis) chrząstką jest kolagen włóknisty. Wzorzec wzrostu tej chrząstki jest zasadniczo taki sam, jak w chrząstce kręgowców.

U ślimaków (ślimaków, ślimaków lub trąbików) zębofor jest strukturą żywieniową utworzoną z chrząstki, która zapewnia wsparcie żywieniowe. Zębofor to bogata w komórki chrząstka zawierająca mioglobinę, która jest otoczona niewielką ilością macierzy zewnątrzkomórkowej i kolagenu.

Wreszcie, w robakach prochowcowatych (wieloszczetowate), chrząstki podtrzymują macki.

Wniosek

Ogólnie chrząstkę można opisać jako istotną strukturalną część ciała kręgowców i niektórych bezkręgowców. Jest to twarda, ale miękka tkanka, która zapewnia wsparcie, elastyczność i siłę. Znaczenie chrząstki widać w chrząstce szklistej między stawami. Tutaj, z wiekiem, chrząstka staje się cieńsza, co prowadzi do zapalenia i tarcia kości. Prowadzone są przez naukowców badania w tej dziedzinie nauki, które mogą pomóc w lepszym zrozumieniu procesów, które do tego prowadzą i opracowaniu sposobów przeciwdziałania / leczenia / zapobiegania takim chorobom.