Что образует эластический хрящ
Что образует эластический хрящ
5. Хондрогистогенез. Регенерация и возрастные изменения хряща.
1. Состав хрящевой ткани
Хрящевая ткань состоит из клеток – хондроцитов и хондробластов, а также из плотного межклеточного вещества.
Хрящевая ткань входят в состав органов дыхательной системы, суставов, межпозвоночных дисков и др., состоят из клеток – хондроцитов и хондробластов и большого количества межклеточного гидрофильного вещества, отличающегося упругостью. Собственно хрящевая ткань не имеет кровеносных сосудов, а питательные вещества диффундируют из окружающей ее надхрящницы, в которой есть кровеносные сосуды.
В хрящевой ткани содержится около 70-80 % воды, 10-15 % органических веществ и 4-7 % солей. От 50 до 70 % сухого вещества хрящевой ткани составляет коллаген.
Классификация. В зависимости от строения межклеточного вещества хрящевые различают три вида хрящевой ткани: гиалиновую, эластическую, волокнистую. Они отличаются по структурно-функциональным особенностях межклеточного вещества, степени содержания и соотношения коллагеновых и эластических волокон, наличию надхрящницы.
В надхрящнице, окружающей хрящевую ткань, содержатся неактивные, малодифференцированные формы хондробластов, которые при определенных условиях дифференцируются в хондробласты, синтезирующие межклеточное вещество, а затем и в хондроциты.
Первый тип хондроцитов характеризуется высоким ядерно-цитоплазматическим отношением, развитием вакуолярных элементов пластинчатого комплекса, наличием митохондрий и свободных рибосом в цитоплазме. В этих клетках нередко наблюдаются картины деления, что позволяет рассматривать их как источник репродукции изогенных групп клеток (рис. 33, А, Б, В). Хондроциты I типа преобладают в молодом, развивающемся хряще. Хондроциты II типа отличаются снижением ядерно-цитоплазматического отношения, ослаблением синтеза ДНК, сохранением высокого уровня РНК, интенсивным развитием гранулярной эндоплазматической сети и всех компонентов аппарата Гольджи, которые обеспечивают образование и секрецию гликозаминогликанов и протеогликанов в межклеточное вещество. Хондроциты III типа отличаются самым низким ядерно-цитоплазматическим отношением, сильным развитием и упорядоченным расположением гранулярной эндоплазматической сети. Эти клетки сохраняют способность к образованию и секреции белка, но в них снижается синтез гликозаминогликанов.
2. Гиалиновая хрящевая ткань
Гиалиновая хрящевая ткань различных органов имеет много общего, но в то же время отличается расположением клеток, строением межклеточного вещества. Большая часть встречающейся в организме у человека гиалиновой хрящевой ткани покрыта надхрящницей (perichondrium).
Хрящ – анатомический орган, который состоит из хрящевой ткани и надхрящницы. Надхрящница покрывает хрящевую ткань снаружи (за исключением хрящевой ткани суставных поверхностей) и состоит из волокнистой соединительной ткани.
В надхрящнице выделяют два слоя:
2) внутренний – клеточный (или камбиальный, ростковый), содержащий хондробласты и их предшественники – прехондробласты (рис. 33, А, Б). В процессе эмбрионального и регенерационного гистогенеза они превращаются вначале в хондробласты, а затем в хондроциты.
В фиброзном слое располагается сеть кровеносных сосудов. Следовательно, надхрящница как составная часть хряща выполняет следующие функции:
1) обеспечивает трофикой бессосудистую хрящевую ткань;
2) защищает хрящевую ткань;
3) обеспечивает регенерацию хрящевой ткани при ее повреждении.
Трофика гиалиновой хрящевой ткани суставных поверхностей обеспечивается синовиальной жидкостью суставов, а также жидкостью из сосудов костной ткани.
Рис. 33. Строение хряща: А – надхрящница: 1 – наружный или волокнистый слой надхрящницы, 2 – средний (промежуточный), 3 – внутренний или клеточный; Б – строение суставного хряща: 1, 2, 3, 4 – гиалинового хряща.
В более глубоких слоях хрящевые клетки приобретают овальную или округлую форму. В связи с тем, что синтетические и секреторные процессы у этих клеток ослабляются, они после деления далеко не расходятся, а лежат компактно, образуя так называемые изогенные группы из 2-4 хондроцитов.
Более дифференцированные хрящевые клетки и изогенные группы, кроме оксифильного слоя, имеют базофильную зону межклеточного вещества. Эти свойства объясняются неравномерным распределением химических компонентов межклеточного вещества – белков и гликозаминогликанов.
В гиалиновом хряще любой локализации принято различать территориальные участки межклеточного вещества, или матрикса. К территориальному участку относится матрикс, непосредственно окружающий хрящевые клетки или их группы. Здесь коллагеновые волокна II типа и фибриллы, извиваясь, окружают изогенные группы хрящевых клеток, предохраняя их от механического давления. В межтерриториальном матриксе коллагеновые волокна ориентированы в направлении вектора действия сил основных нагрузок. Пространство между коллагеновыми структурами заполнено протеогликанами.
В структурной организации межклеточного вещества хряща большую роль играет хондронектин. Этот гликопротеин соединяет клетки между собой и с различными субстратами (коллагеном, гликозаминогликанами). Опорная биомеханическая функция хрящевых тканей при сжатии, растяжении обеспечивается не только строением ее волокнистого каркаса, но и наличием гидрофильных протеогликанов с высоким уровнем гидратации (65-85 %). Высокая гидрофильность межклеточного вещества способствует диффузии питательных веществ, солей. Газы и многие метаболиты также свободно диффундируют через него. Однако крупные белковые молекулы, обладающие антигенными свойствами, не проходят. Этим объясняется успешная трансплантация в клинике (пересадка от одного человека к другому) участков хряща. Метаболизм хондроцитов преимущественно анаэробный, гликолитический.
Однако не все хрящи построены одинаково. Структурной особенностью гиалинового хряща суставной поверхности является отсутствие надхрящницы на поверхности, обращенной в полость сустава. Суставной хрящ состоит из трех нечетко очерченных зон; поверхностной, промежуточной и базальной (см. рис. 33, В, 35).
В поверхностной зоне суставного хряща располагаются мелкие уплощенные малоспециализированные хондроциты, напоминающие по строению фиброциты.
В промежуточной зоне клетки более крупные, округлой формы, метаболически очень активные: с крупными митохондриями, хорошо развитой гранулярной эндоплазматической сетью, аппаратом Гольджи с многочисленными везикулами.
3. Эластическая хрящевая ткань
Эластическая хрящевая ткань встречается в тех органах, где хрящевая основа подвергается изгибам (в ушной раковине, рожковидных и клиновидных хрящах гортани и др.). В свежем, нефиксированном состоянии эластическая хрящевая ткань бывает желтоватого цвета и не такая прозрачная, как гиалиновая.
I – зона зрелого хряща; II – зона молодого хряща; III – надхрящница; 1 – базофильный интерриториальный хрящевой матрикс; 2 – базофильный территориальный хрящевой матрикс; 3 – хрящевая лакуна; 4 – изогенная группа хондроцитов; 5 – хрящевой матрикс; 6 – уплощенные одиночные хондроциты; 7 – хондрогенный слой; 8 – волокнистый слой; 9 – хондрогенные клетки; 10 – хондробласты; IV – зона зрелого хряща; V – зона молодого хряща; VI – надхрящница; 11 – эластические волокна; 12 – уплощенные одиночные хондроциты; 13 – хондрогенный слой; 14 – волокнистый слой; 15 – хондрогенные клетки; 16 – хондробласты; 17 – изогенная группа хондроцитов; 18 – пучки коллагеновых волокон; 19 – фиброциты; 20 – основное вещество; 21 – уплощенные одиночные хондроциты; 22 – хрящевой матрикс; 23 – изогенная группа хондроцитов
В слоях, прилежащих к надхрящнице, эластические волокна без перерыва переходят в эластические волокна надхрящницы. Липидов, гликогена и хондроитинсульфатов в эластическом хряще меньше, чем в гиалиновом.
1. Волокнистая хрящевая ткань
Волокнистая хрящевая ткань находится в межпозвоночных дисках, полуподвижных сочленениях, в местах перехода волокнистой соединительной ткани (сухожилия, связки) в гиалиновый хрящ, где ограниченные движения сопровождаются сильными натяжениями. Межклеточное вещество содержит параллельно направленные коллагеновые пучки, постепенно разрыхляющиеся и переходящие в гиалиновый хрящ. В хряще имеются полости, в которые заключены хрящевые клетки. Последние располагаются поодиночке или образуют небольшие изогенные группы. Цитоплазма клеток часто бывает вакуолизированной. По направлению от гиалинового хряща к сухожилию волокнистый хрящ становится все более похожим на сухожилие. На границе хряща и сухожилия между коллагеновыми пучками лежат столбиками сдавленные хрящевые клетки, которые без какой-либо границы переходят в сухожильные клетки, расположенные в плотной соединительной ткани (рис. 34, 35).
2. Хондрогистогенез. Регенерация и возрастные изменения хряща
Предполагают, что стволовые клетки характеризуются округлой формой, высоким значением ядерно-цитоплазматических отношений, диффузным расположением хроматина и небольшим ядрышком. Органеллы цитоплазмы развиты слабо. В полустволовых клетках (прехондробластах) увеличивается количество свободных рибосом, появляются мембраны эндоплазматической сети гранулярного типа, удлиняется форма клеток, уменьшаются ядерно-цитоплазматические отношения. Как и стволовые клетки, прехондробласты проявляют невысокую пролиферативную активность. Морфологически идентифицируются только хондробласты.
В первой стадии в некоторых участках тела зародыша, где образуется хрящ, клетки мезенхимы теряют свои отростки, усиленно размножаются и, плотно прилегая друг к другу, создают определенное напряжение – тургор. Такие участки называют хондрогенными зачатками, или хондрогенными островками (рис. 36). Находящиеся в их составе стволовые клетки дифференцируются в хондробласты (хондробластоциты) – клетки, подобные фибробластам. Эти клетки являются главным строительным материалом хрящевой ткани. В их цитоплазме сначала увеличивается количество свободных рибосом, затем появляются участки гранулярной эндоплазматической сети.
Хрящевые клетки, лежащие в центре молодого развивающегося хряща, сохраняют способность в течение некоторого времени делиться митотически, оставаясь в одной лакуне ( изогенные группы клеток), и вырабатывать коллаген II типа. За счет увеличения количества этих клеток происходит увеличение массы хряща изнутри, что называется интерстициальным ростом, который наблюдается в эмбриогенезе, а также при регенерации хрящевой ткани.
По мере роста и развития хряща его центральные участки все более отдаляются от близлежащих сосудов и начинают испытывать затруднения в питании, осуществляемом диффузно со стороны сосудов надхрящницы. Вследствие этого хондроциты теряют способность размножаться, некоторые из них подвергаются разрушению, а протеогликаны превращаются в более простой оксифильный белок – альбумоид.
Регенерация. Физиологическая регенерация хрящевой ткани осуществляется за счет малоспециализированных клеток надхрящницы и хряща путем размножения и дифференцировки прехондробластов и хондробластов. Однако этот процесс идет очень медленно. Посттравматическая регенерация хрящевой ткани внесуставной локализации осуществляется за счет надхрящницы. Репарация может происходить за счет клеток окружающей соединительной ткани, не потерявших способности к метаплазии.
В суставном хряще в зависимости от глубины травмы регенерация происходит как за счет размножения только клеток в изогенных группах (при неглубоком повреждении), так и за счет второго источника регенерации – камбиальных клеток субхондральной костной ткани (при глубоком повреждении хряща).
В любом случае непосредственно в области травмы хрящевой ткани отмечаются дистрофические (некротические) процессы, а далее располагаются пролиферирующие хондроциты.
В течение первых 1-2 мес с момента травмы сначала образуется грануляционная ткань, состоящая из молодых фибробластов, постепенно замещающихся хрящеподобной (хондроидной) тканью, активно синтезирующей протеогликаны и коллаген II типа. Через 3-6 мес регенерат обретает сходство с гиалиново-фиброзным молодым хрящом.
Возрастные изменения . По мере старения организма в хрящевой ткани уменьшаются концентрация протеогликанов и связанная с ними гидрофильность. Ослабляются процессы размножения хондробластов и молодых хондроцитов. В цитоплазме этих клеток уменьшается объем аппарата Гольджи, гранулярной эндоплазматической сети, митохондрий и снижается активность ферментов.
В резорбции дистрофически измененных клеток и межклеточного вещества участвуют хондрокласты, морфологически идентичные остеокластам. Часть лакун после гибели хондроцитов заполняется аморфным веществом и коллагеновыми фибриллами. Местами в межклеточном веществе обнаруживаются отложения солей кальция («омеление хряща»), вследствие чего хрящ становится мутным, непрозрачным, приобретает твердость и ломкость. В результате появляющееся нарушение трофики центральных участков хряща может привести к врастанию в них кровеносных сосудов с последующим костеобразованием.
Факторы регуляции метаболизма хрящевых тканей.
Регуляция метаболизма хрящевой ткани происходит под действием механической нагрузки, нервных и гормональных факторов. Периодическое давление на хрящевую ткань и ослабление нагрузки являются постоянно действующими факторами диффузии растворенных в воде питательных веществ, продуктов метаболизма и гормонально-гуморальных регуляторов из капилляров надхрящницы, имеющей рецепторы и эффекторы, или синовиальной жидкости суставов. Кроме того, хондроциты имеют циторецепторы к ряду гормонов, циркулирующих в крови – соматотропному гормону (СТГ), тироксину, инсулину, глюкокортикоидам, эстрогенам и др.
Гормоны гипофиза – соматотропин и пролактин – с тимулируют рост хрящевых тканей, но не влияют на их созревание.
Гормоны щитовидной железы – тироксин и трийодтиронин – ускоряют цитодифференцировку хондроцитов, но ингибируют ростовые процессы в хрящах.
Гормоны щитовидной и околощитовидной желез – кальцитонин и паратгормон – оказывают сходное действие на метаболизм хрящей, способствуют стимуляции ростовых процессов, но в меньшей степени их созреванию.
Гормон эндокринных островков поджелудочной железы – инсулин – усиливает цитодифференцировку клеток скелетогенной мезенхимы, а на этапах постнатального онтогенеза оказывает ростовое и митогенное действие.
Гормоны коры надпочечников – глюкокортикоиды и женский половой гормон эстроген – ингибируют в хондроцитах биосинтез коллагена и гликозаминогликанов, а в раннем постнатальном периоде их высокие концентрации способствуют старению хрящевой ткани и деструктивным изменениям в ней. Мужской половой гормон – тестостерон – стимулирует биосинтез несульфатированных гликозаминогликанов, что приводит к снижению процессов созревания хрящевой ткани.
В целом необходимо отметить, что гормоны регулируют специфические метаболические процессы в хондроцитах, но реактивность хондроцитов к их действию зависит как от состояния эндокринного статуса организма (норма, дефицит или избыток гормонов), так и структурно-функционального состояния самих хондроцитов.
Эластичный хрящ – определение, функция и местоположение
Определение
Эластичный хрящ это один из трех типов хрящей, обнаруженных в организме человека. Форма соединения ткань эластичный хрящ также известен своей способностью возвращаться в исходную форму – или в форму покоя – благодаря добавлению эластиновых волокон к внеклеточный матрикс, Этот тип волокна отличает эластичный хрящ от всех других форм.
обзор
Эластичный хрящ иногда смущенно называют фиброэластичным хрящом (это сбивает с толку, потому что есть другой тип хряща, называемый фиброхрящом). Обычно его можно узнать по скучному желтому цвету. Два других типа хряща – гиалиновый и волокнистые – белые на вид.
Эластичный хрящ выглядит очень похоже на гиалиновые хрящи под микроскопоми специальные пятна должны быть использованы, чтобы показать другие невидимые эластичные волокна, которые дают этому конкретному типу хряща свое название. Подобно гиалину, эластичный хрящ также имеет один или несколько хондроцитов, расположенных в пространствах, называемых лакунами. Внеклеточный матрикс эластичного хряща содержит более высокие уровни коллагена типа II. Хондроциты и ECM содержатся внутри внешнего слоя, известного как перихондрий. Перихондрий состоит из двух по-разному функционирующих слоев: внутренний слой содержит хондробласты (хондроциты, которые еще не закреплены внутри внеклеточного матрикса и которые продолжают продуцировать компоненты этого густого гелеобразного вещества). Наружный слой содержит фибробласты, которые дифференцируются в хондроциты по мере продвижения к внутреннему слою. Во время этого переезда и сопровождающих дифференциация фибробласты прекращают выделять коллаген I типа и гиалуроновую кислоту и начинают выделять коллаген II типа и хондроитинсульфат, превращаясь в хондробласты.
Функция эластичного хряща
Функция эластичного хряща имеет две функции: изменять форму хряща в ответ на растяжение, сжатие и изгиб перед возвратом в состояние покоя и создавать прочную, но гибкую структуру.
В наружном ухе
Внешнее ухо относительно незащищено и торчит из черепа. aneural а также бессосудистый свойства хряща означают, что маловероятно, что он проснется, если ухо сложено во время сна. Смена положения означает ухо возвращается к своей первоначальной форме,
Как внешний орган ухо должно выдерживать травмы. Если бы наружное ухо было сделано из кости, уши были бы частыми. Если бы внешнее ухо было мясистым, складки ушной раковины, которые изменяют звуковые волны перед тем, как направить их в среднее ухо, не сохранили бы свою форму и работали бы менее эффективно.
В эпиглотте и гортани
В состоянии покоя надгортанник в вертикальном положении В этом положении воздух может проходить через гортань во время вдоха и выдоха. Если человек глотает, надгортанник отводится назад и закрывает отверстие в гортани, которое лежит перед отверстием в пищевод, Это действие предотвращает попадание слюны и пищи в дыхательные пути, что может привести к удушью и аспирационной пневмонии. Эластичный хрящ в надгортаннике важен, так как он сохраняет форму этого клапанно-подобного придатка и всегда отскакивает обратно в положение покоя, учитывая самый важный процесс организма – дыхание, В этом случае эластичный хрящ выполняет защитно-структурную функцию.
Изображение ниже показывает надгортанник в покое. Белые голосовые связки гортани можно увидеть по краям темной дыры трахеи. Верхний лоскут надгортанника закрывает вход в пищевод, который лежит позади трахеи. При глотании лоскут надгортанника движется вперед, закрывая вход в дыхательные пути и открывая вход в пищевод.
В евстахиевой трубе
Евстахиева труба (фаринготимпаническая труба / слуховая труба) представляет собой узкую трубу шириной приблизительно 3 мм. Его основной функцией является выравнивание давления в среднем ухе до атмосферного давления, Эффект дисбаланса в среднем ухе и атмосферном давлении наиболее легко ощущается при взлете и посадке самолета. Глотание во время взлета или приземления часто вызывает «уши» ушей. Этот эффект также может быть достигнут путем продувания носа или зевания, так как во время этих действий евстахиева труба открывается и позволяет воздуху входить в среднее ухо, уменьшая разницу между средним ухом и атмосферным давлением.
Другими заметными анатомическими участками, состоящими из эластичного хряща, являются надгортанник, евстахиева труба и роговичные и клинообразные хрящи гортани.
ECM эластичного хряща содержит эластин, фибриллин, гликопротеины, коллаген II, IX, X и XI и (преимущественно) протеогликан Aggrecan. Эти компоненты вырабатываются хондробластами на внутренних краях перихондрия и находятся в гелеобразной среде. Хондроциты в хряще составляют только до 2% от общего объема ткани.
Внеклеточный матрикс всех типов хрящей связывается с водой (осмотический эффект ) из-за действия Aggrecan, преобладающего протеогликана хряща. Эта осмотический эффект производит гибкий, но твердый гель. Цепи гликозаминогликана (GAG), которые являются частью структуры Aggrecan, притягивают воду и производят смазочный а также амортизирующий качества хряща. Другие неколлагеновые белки содержат GAG, которые связываются с цитокинами или помогают организовать внеклеточный матрикс.
эластичные волокна внутри ЕСМ эластичного хряща являются определяющими характеристиками этой ткани. Эластичные или желтые волокна состоят из белков эластина, которые сополимеризуются с другим типом белка – фибриллином – образуя эластичные цепи, похожие на волокна. При расслаблении эти цепи дезорганизованы. Растягивание их создает однородность который снова теряется при снятии растягивающего давления. Это позволяет хрящу возвратиться в исходное положение (в расслабленное состояние).
Волокна коллагена аналогичным образом образуют сеть, которая обеспечивает прочность и структурную структуру для других молекул в ЕСМ. Коллагеновые волокна обнаруживаются во всех типах хряща, в отличие от эластичных волокон, и обнаруживаются в больших количествах. Коллагеновые волокна также находятся внутри перихондрия; внешний слой более богат коллагеном.
Лечение повреждений суставного хряща
Основным направлением нашей клиники является лечение и реабилитация заболеваний суставов любого уровня сложности, вплоть до оперативного вмешательства.
Для получения более подробной информации и записи на консультацию, позвоните нам по телефону +7(812) 295-50-65.
Суставной хрящ – неотъемлемая часть большинства суставов. Он выстилает поверхности костей, обращенные к полости, и именно поэтому с ними так неразрывно связан. Не имеет собственных кровеносных сосудов и содержит большое количество воды (до 75%). Питательные вещества получает из предлежащего слоя кости (субхондрального), а также из синовиальной жидкости. Его структура складывается из основных клеток – хондроцитов – и межклеточного матрикса, складывающегося в основном из белка коллагена и гликозаминогликанов (гиалуроновой кислоты хондроитинсульфата и кератансульфата), связанных между собой. Именно строение матрикса обеспечивает хрящевой ткани его эластичность и упругость. Суставной хрящ, имеющий однородную структуру матрикса, называют стекловидным или гиалиновым. Испытывает нагрузку в покое и при движении. Его функция – амортизация и защита. За счет своей упругой и эластичной структуры он снижает нагрузки на кости суставов, предотвращая их удары друг о друга и повреждение.
Причины повреждения
Симптоматика
Болевой синдром при хрящевых патологиях – является ведущей жалобой. Обычно боли возникают после физической нагрузки, длительные. Степень их выраженности зависит от масштаба повреждения. Отек сустава, покраснение, тугоподвижность возникают вследствие воспалительного процесса. Как правило, пациенты не сразу обращаются к врачу, не имея представления о последствиях. Иногда первое обращение происходит уже тогда, когда в суставе развился артроз, являющийся необратимым.
Диагностика
Диагностические мероприятия включают осмотр врача, рентгенологическое исследование, УЗИ или МРТ (магнитно-резонансная томография). Эти методы дают визуализацию структур хряща и его повреждения. Артроскопия часто применяется как диагностический и одновременно лечебный метод при патологии сустава.
Лечение
Цели и задачи терапии уменьшить частоту воспалений, улучшить питание, устранить провоцирующие факторы травм, восстановить целостность и гладкость хряща и биомеханику сустава. Это достигается консервативными и хирургическими методами. Назначение противовоспалительных препаратов перорально снижает воспаление. Дополняют эту терапию пероральный прием хондропротекторов, наружное применение мазей. При необходимости противовоспалительные препараты вводят около- и внутрисуставно. Внутрисуставные инъекции гиалуроновой кислоты, обогащенной тромбоцитами плазмы возвращают нормальные свойства синовиальной жидкости, снижают воспалительную реакцию и способствуют регенерации хряща. К оперативным методам относится артроскопия, при которой после выявления участка повреждения выполняют устранение неровностей, абразивную хондропластику (восстановления целостности достижением образования фиброзного сгустка на его поверхности при микрофрактурировании субхондральной кости), мозаичную хондропластику (внедрение костно-хрящевых аутотрансплантатов). После операции курс реабилитации помогает быстро восстановить функции сустава. Все лечение в комплексе помогает предотвратить развитие остеоартроза и устранить болевую симптоматику, улучшая качество жизни пациента.