Hyaline brosk

Definition: en typ av brosk som är karakteristiskt blank och slät i utseende och med interstitiell substans som innehåller fina kollagenfibrer av typ II som är dolda av den grundade substansen. Bilden visar tvärsnittet av hyalinbrosk (förstoring: 200x).

Definition av hyaline brosk

Låt oss först fråga , vad är brosk? Brosk är ett tufft och flexibelt material. Det kan beskrivas som bindväv. Hyalin broskvävnad, även känd som hyalin bindväv eller hyalinvävnad är den vanligaste typen av brosk som kännetecknas av ett glansigt och smidigt utseende.

Så, var finns hyalinbrosk? Hyaline broskplatser inkluderar runt ben med fria rörliga leder. Detta är känt som ledbrosk. Ett annat exempel på hyalinbrosk är vävnaden som finns i luftvägarnas väggar. Detta inkluderar bronkierna, näsan, luftrörets ringar och revbenens spetsar.

Det finns tre olika typer av brosk. Detta inkluderar (1) elastiskt brosk, (2) hyalinbrosk och (3) fibrobrosk. De skiljer sig huvudsakligen från de fibrer som finns och kommer att diskuteras mer detaljerat nedan.

Hyaline broskstruktur

Vad är brosk av? Brosk består av kondroblaster (eller perikondriella celler) som producerar den extracellulära matrisen (eller markämnet), kondrocyter som ligger i utrymmen som kallas lakuner och kollagenfibrer. Mer detaljer om komponenterna i brosk kommer att diskuteras nedan. Se figur 2 för ett hyaline-broskdiagram.

Vad är hyalinbrosk och var ligger det?

Hur identifierar du hyalinbrosk? Det utvecklas från mesenkymala celler, vilka är stamcellerna som finns i benmärgen. Hyalinbrosk innehåller inga blodkärl eller nerver så det är en mycket enkel struktur. Det får sina näringsämnen via diffusion från närliggande vävnader.

Hyalinbrosk har ett glänsande, vitt halvtransparent utseende med en något blåaktig nyans. Ordet hyaline kommer från det grekiska ordet ”hyalos” som betyder ”glasig” vilket antyder dess glänsande, släta utseende. Intressant är att detta utseende går förlorat när vävnaden åldras. I ett embryo utgör hyalinbrosk det första skelettet och ändras sedan när embryot utvecklas. Detta sker genom en process som kallas endokondral benbildning.

Hyalinbrosk består av fina kollagenfibrer av typ II, kondrocyter (matrisproducerande celler) och den extracellulära matrisen (eller markmaterialet). Kollagenfibrer av typ II är tunnare än kollagenfibrer av typ I. Kollagen av typ I, IV, V, VI, IX och XI finns också i mycket små mängder och hjälper till att stärka fibrerna tillsammans.

Broskmatrisen, känd som extracellulär matris eller markämne, är ett gelatinöst material rikligt med glykosaminoglykaner (GAG), proteoglykaner och glykoproteiner. Den extracellulära matrisen fyller utrymmet mellan cellerna och fibrerna.

GAGs är i huvudsak långa polysackarider gjorda av aminosockerarter som lockar natrium- och kaliumjoner. Dessa joner tar med sig vatten. Därför hjälper detta till att reglera mängden vatten i den extracellulära matrisen.

Kondroitinsulfat och keratansulfat är exempel på sulfaterade GAG och hyaluronsyra är ett exempel på inget icke-sulfaterat GAG. Dessa finns alla i den extracellulära vätskan i brosk.

Proteoglykaner och glykoproteiner är förenade aminosyror och kolhydratmolekyler. De binder samman extracellulära molekyler och komponenter och ger en gelliknande vätska som hjälper till att absorbera kompression och kraft.

Vad är kondrocyter? Kondrocyter är de enda broskceller som finns i hyalinbrosk. Dessa celler börjar som kondroblaster (eller perikondriella celler) som producerar den broskiga matrisen och sedan immobiliseras i den i små utrymmen som kallas lacunae.

Kondrocyternas roll är att utveckla, reparera och underhålla den extracellulära matrisen.Kondrocyter har en begränsad läkningskapacitet på grund av deras begränsade replikationsförmåga. De bildar sällan cellcellskontakt och är helt enkelt ansvariga för att behålla sin omedelbara omgivning. Figur 3 visar den grundläggande strukturen för en kondrocyt.

Hyalinbrosket täcks vanligtvis av perikondrium. Perikondrium finns i utvecklande ben men täcker inte ledbrosket i ändarna av ben hos vuxna. Perikondrium består av ett yttre och ett inre lager. Det yttre skiktet är fibröst brosk och producerar kollagenfibrer och det inre skiktet är involverat i bildandet av brosk genom att bilda kondroblaster eller kondrocyter.

Ledbrosk

Ledbrosk skiljer sig från vanligt hyalinbrosk eftersom det har plattat kondrocyter nära ytan. Djupare i vävnaden tar kondrocyterna en mer typisk struktur. I de mycket djupa skikten i brosket finns cellerna i kolumner med en förkalkad matris. Kollagenfibrerna bildar valv som ger det ett starkt strukturellt arrangemang för att motstå tryck. Ledbrosk består av kollagen av typ II men har också visat sig innehålla små mängder av typ VI, IX, X och XI kollagen. Figur 4 visar placeringen av ledhyalinbrosket i en fog.

Ledbrosk består av olika zoner. Dessa inkluderar den ytliga zonen, följt av den mellersta övergångszonen, den djupa zonen och slutligen den förkalkade zonen. Inom varje zon finns det tre regioner. Dessa är den pericellulära regionen, den territoriella regionen och den interterritoriella regionen. Videon nedan visar skikten som finns i ledbrosk.

Den ytliga zonen utgör cirka 10-20% av den totala tjockleken på brosk. Kollagenfibrer II och IX finns här. Den innehåller en stor volym kondrocyter som har ett mer platt utseende.

Den ytliga zonen är i direkt kontakt med synovialvätskan och skyddar de djupare lagren från kraft och spänningar.

mittzonen följer direkt från den ytliga zonen och ger bron till de djupare lagren. Denna zon representerar cirka 40-60% av den totala brosktjockleken. Den består av tjockare kollagenfibrer och proteoglykaner. Kondrocyterna här är sfäriska och finns i små mängder.

Mellanzonen fungerar för att skydda mot kompakterande krafter. Den djupa zonen följer upp från mellansonen och ger det bästa motståndet mot komprimeringskrafter. Den innehåller det högsta proteoglykaninnehållet och det lägsta vatteninnehållet. Kollagenfibrerna är ordnade i rät vinkel mot ytan och kondrocyterna är ordnade i kolumner. Det representerar cirka 30% av den totala ledbroskvolymen. Slutligen fäster den förkalkade zonen brosket till benet. Det gör detta genom att förankra kollagenfibrerna i den djupa zonen till det subkondrala benet.

Hyalinbroskhistologi

Som nämnts ovan består bindväv av hyalinbrosk av celler och fibrer i en extracellulär matris. Hyalinbroskhistologi beskriver hur hyalinbrosk ser ut när det ses under ett mikroskop.

Kondrocyterna kan ses som rundade eller vinklade. I vuxenbrosk finns cellerna i isogena grupper, bildade av en enda stamcell. Matrisen är visuellt homogen och basofil i utseende. Anledningen till detta är på grund av den höga koncentrationen av sulfaterade GAG i matrisen maskerar kollagenfibrerna. Kollagenfibrer av typ II är också mycket små, varför den extracellulära matrisen verkar så blank och jämn.

Det finns ingen enhetlig fördelning inom den extracellulära matrisen. Därför kan de tre grundzonerna ses. Figur 5. Visar dessa olika zoner.

1. Kapselmatrisen, som består av en tunn zon som omger varje lakun. Här ligger den högsta koncentrationen av sulfaterade GAG.
2. Den territoriella matrisen, som omger kapselmatrisen.
3. Den interterritoriella matrisen som är mindre basofil på grund av en lägre koncentration av sulfaterade GAG en högre andel kollagen.

Hematoxylinen och eosinet (H & E-fläcken) tillsammans med Van Geison-färgningsmetoderna kan båda vara brukade titta på hyalinbrosk under mikroskopet. Van Geison-fläcken använder pikrinsyra och syrafuchsin och fläckar kollagenrött. Brosket ses som en röd zon som ligger under epitelet. Färgningen är lättare där den kommer närmare lacunerna som indikerar den territoriella matrisen.

I H & E-färgade sektioner är färgintensiteterna omvända, men ger en bättre definition än med Van Geison-fläcken. Den territoriella matrisen är mörk och den interterritoriella matrisen är mycket ljusare. Grupper av kondrocyter finns omgivna av dessa mörkare områden i H & E-metoden. Dessa kondrocyter härrör från samma stamfader och är därför en isogen grupp. Perikondriumet omger brosket utom i ledbrosk.

Bild 6 visar Van Gieson, sedan H & E-färgning av luftstrupen.

Skillnaden från andra typer av brosk

Det finns 3 olika brosktyper i kroppen. Hyalinbrosk är den vanligaste men också den svagaste typen av brosk. De andra två typerna av brosk är fibrocartilage och elastisk brosk. Hur skiljer sig hyalinbrosk från elastiskt brosk eller fibrobrosk? Se nedan för att se beskrivningar av varje brosktyp. De visuella skillnaderna mellan brosktyperna kan ses i figur 1.

Elastiskt brosk

Låt oss titta på Hyaline brosk mot elastiskt brosk. Elastiskt brosk (eller gult fibrocartilage) ger styrka och elasticitet till vissa delar av kroppen. Var finns elastisk brosk? Det finns i den yttre delen av öronen som kallas pinna och epiglottis och laryngeal brosk och hörselrör / eustachian tub. Elastiska broskfunktioner ger stöd med ytterligare elasticitet. Den innehåller ett tätt nätverk av elastinfibrer. Det skyddar inte mot mekanisk belastning eller kompression. Mer detaljer som elastiska broskplatser och utseende markeras i tabell 1 nedan.

Fibrocartilage

Fibrocartilage bindväv är en tät flexibel och stödjande brosk som består av fibrös vävnad. Var finns fibrocartilage? Fibrocartilage platser inkluderar skivorna mellan ryggraden, i käken och knä och handled. Denna fibrocartilage vävnad innehåller stora buntar av kollagen av typ I. Det är den starkaste typen av brosk. Fibrocartilage fungerar för att ge stöd mot viktbärande och tryckkrafter.

Fibrocartilage kan beskrivas genom att separera den i fyra olika grupper.

1. Den första gruppen är intraartikulär fibrocartilage . Detta fungerar som en buffert mellan lederna som utsätts för hög slag och frekvent rörelse. Ett exempel är knäets meniskar.
2. Den andra gruppen är att ansluta fibroartilage som finns i lederna med begränsad rörelse, såsom intervertebralskivorna.
3. Stratiform fibrocartilage hittas som täcker benet spår där senor och muskler ligger.
4. Slutligen omger den sista gruppen, perifera fibrocartilage vissa ledhålrummar som skyddar deras kanter. Ett exempel är ett acetabulärt labrum (foder i höftuttaget).

Fibrocartilage vs hyaline brosk, liksom de platser i kroppen där fibrocartilage är beläget, beskrivs i tabell 1 nedan.

Tabell 1.Hyalinbrosk vs elastisk brosk och fibrobrosk

Hyaline broskfunktion

Så, vad är funktionen för hyaline brosk? Hyalinbrosk innehåller relativt få fibrer och ger en jämn yta för rörelse samt en kudde som absorberar chock där benen möts. I ledbrosk är den primära funktionen att tillhandahålla en slät yta som tål friktion och tryck från viktbärande funktioner.

I luftstrupen ger den stöd för de mjukare vävnaderna och låter dem hålla en öppen position.

Hyalinbroskets biologiska betydelse

Den viktigaste rollen för hyalinbrosk är att ge mekaniskt stöd för andningsorganen, utveckla ben och ledytor.

När vi åldras uppstår problem med kvaliteten på vår hyaline brosk kan uppstå. Med ökad ålder minskar antalet kondrocyter i det ytliga lagret av ledbrosk medan antalet kondrocyter i de djupare lagren ökar. Med en ökning av åldern är också en minskning av proteoglykaner i den extracellulära matrisen. Det finns också en ökning av keratinsulfat och en minskning av kondroitinsulfat. Volymen hyaluronsyra ökar också. Hyalinbrosk är mottagligt för slitage på grund av sin roll som stötdämpare och tung användning i dagliga aktiviteter. Alla dessa faktorer kan leda till att hyalinbrosk blir mer mottagligt för skador och sjukdomar än de andra typerna av brosk.

Broskvävnader kommer sannolikt att sakta läka efter en skada, eftersom det saknas blodtillförsel till kondrocyterna. Detta innebär att matrisen är långsam att bilda. Kondrocyter fastnar också i lakuner och kan inte migrera till ett område med skadad vävnad. Skadad vävnad blir ärrvävnad.

I den extracellulära matrisen spelar kondroitinsulfat en viktig roll eftersom det är en antiinflammatorisk medlare och minskar smärta. Vissa studier tyder på att dess närvaro hjälper till att sänka nedbrytningen av brosk och därmed förhindra tillstånd som artros. Artros uppträder när brosket försvinner, vilket gör att benen gnuggar mot varandra och orsakar subkondralt ben (ben strax under brosket) skleros (härdning) och inflammation i synovialmembranet som leder till smärta.

Hyalinbrosk i andra djur

Djur i klassen Chondrichthyes har ett skelett som består helt av brosk. Hajar och strålar är bra exempel på detta.Brosk är mindre tätt än ben, men ger ändå styrka och gör det därför möjligt för dessa djur att röra sig snabbt genom vattnet utan att anstränga sig för mycket.

Brosk finns också hos ryggradslösa djur, såsom hästskokrabbor, sniglar och bläckfiskar (rovdjur, t.ex. bläckfisk och bläckfisk). Grenbrosket i leddjurens atlantiska hästskokrabba (Limulus polyphemus) är rik på vakuumerade kondrocyter som skiljer sig från andra artropoder.

Endosternitbrosk är en annan typ som finns i denna art. Det är mer fibröst än hyalinbrosket som finns hos ryggradsdjur. Det finns nära ventrala nervkordar och gillbroskvävnad.

I bläckfisken (ett exempel på en bläckfisk) liknar kranialbrosket hyalinbrosk och är en av de enda hårda delarna av bläckfiskkroppen. Tillväxten av detta brosk sker via celler som rör sig från utsidan till centrum. I den vanliga bläckfisken (Sepia officianalis) är brosk fibrillärt kollagen. Tillväxtmönstret för detta brosk är i huvudsak detsamma som i ryggradsbrosk.

I gastropoder (sniglar, sniglar eller whelks) är odontoforen en broskformad utfodringsstruktur som ger utfodringsstöd. Odontoforen är cellrikt brosk som innehåller myoglobin som omges av en låg volym extracellulär matris och kollagen.

Slutligen stöder brosk i fjäderdammmaskarna (Sabellid polychaetes) sina tentakler.

Slutsats

Sammantaget kan brosk beskrivas som en viktig strukturell del av kroppen som finns i ryggradsdjur och vissa ryggradslösa djur. Det är en fast men mjuk vävnad som ger stöd, flexibilitet och styrka. Vikten av brosk kan ses i hyalinbrosk mellan lederna. Här, när vi åldras, tunnas brosket ut som leder till inflammation och gnuggning av ben. Studier pågår av forskare inom detta vetenskapliga område som kan hjälpa till att förbättra vår förståelse för de processer som leder till detta och utveckla sätt att motverka / behandla / förebygga sådana sjukdomar.