Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Хрящ
Гипертрофическая зона эпифизарной пластинки.jpg
Идентификаторы
MeSHD002356
TA98A02.0.00.005
TA2381
Анатомическая терминология

Хрящ представляет собой упругую и гладкую эластичную ткань , похожую на резину прокладку, которая покрывает и защищает концы длинных костей в суставах и нервах, и является структурным компонентом грудной клетки , уха , носа , бронхов, межпозвонковых диски и многие другие детали кузова. Он не такой твердый и жесткий, как кость , но он намного жестче и гораздо менее гибок, чем мышцы . Матрикс хряща состоит из гликозаминогликанов , протеогликанов , коллагеновых волокон и, иногда, эластина..

Из-за своей жесткости хрящ часто служит для удержания открытых трубок в теле. Примеры включают кольца трахеи, такие как перстневидный хрящ и киль .

Хрящ состоит из специализированных клеток, называемых хондроцитами, которые производят большое количество коллагенового внеклеточного матрикса , обильного основного вещества , богатого протеогликановыми и эластиновыми волокнами. Хрящ подразделяется на три типа: эластичный хрящ , гиалиновый хрящ и фиброзный хрящ , которые различаются относительным количеством коллагена и протеогликана.

Хрящ не содержит кровеносных сосудов (он бессосудистый) или нервов (он аневральный). Некоторые костные , такие как мениск в колене не менее есть кровоснабжение частично. Питание поступает в хондроциты путем диффузии . Сжатие суставного хряща или сгибание эластичного хряща создает поток жидкости, который способствует диффузии питательных веществ к хондроцитам. По сравнению с другими соединительными тканями, хрящ имеет очень медленный оборот внеклеточного матрикса и, как известно, восстанавливается очень медленно по сравнению с другими тканями.

Существует три различных типа хряща: эластичный (A), гиалиновый (B) и волокнистый (C). В эластичном хряще клетки расположены ближе друг к другу, создавая меньше межклеточного пространства. Эластичный хрящ находится в наружных ушных раковинах и в некоторых частях гортани. Гиалиновый хрящ имеет меньше клеток, чем эластичный хрящ; межклеточного пространства больше. Гиалиновый хрящ находится в носу, ушах, трахее, частях гортани и меньших дыхательных трубках. В волокнистом хряще меньше всего клеток, поэтому в нем больше всего межклеточного пространства. Волокнистый хрящ находится в позвоночнике и менисках.

Структура [ править ]

Развитие [ править ]

Основная статья: Хондрогенез

В эмбриогенезе , то скелетная система является производным от мезодермы зародышевого слоя. Хондрификация (также известная как хондрогенез) - это процесс, при котором хрящ формируется из конденсированной ткани мезенхимы , которая дифференцируется на хондробласты и начинает секретировать молекулы (аггрекан и коллаген типа II), которые образуют внеклеточный матрикс.

После начальной хондрификации, которая происходит во время эмбриогенеза, рост хряща состоит в основном из созревания незрелого хряща до более зрелого состояния. Деление клеток в хряще происходит очень медленно, и поэтому рост хряща обычно не основан на увеличении размера или массы самого хряща. [1] Было установлено, что некодирующие РНК (например, миРНК и длинные некодирующие РНК) как наиболее важные эпигенетические модуляторы могут влиять на хондрогенез. Это также оправдывает вклад некодирующих РНК в различные патологические состояния, зависящие от хряща, такие как артрит и т. Д. [2]

Суставной хрящ [ править ]

Срез сустава мыши, показывающий хрящ (фиолетовый)

Функция суставного хряща зависит от молекулярного состава внеклеточного матрикса (ЕСМ). ЕСМ состоит в основном из протеогликана и коллагенов . Основным протеогликаном хряща является аггрекан, который, как следует из названия, образует большие агрегаты с гиалуронаном . Эти агрегаты имеют отрицательный заряд и удерживают воду в ткани. Коллаген, в основном коллаген типа II, ограничивает протеогликаны. ECM реагирует на растягивающие и сжимающие силы, которые испытывает хрящ. [3]Таким образом, рост хряща относится к отложению матрикса, но может также относиться как к росту, так и к ремоделированию внеклеточного матрикса. Из-за большой нагрузки на пателлофеморальный сустав во время разгибания колена с сопротивлением суставной хрящ надколенника является одним из самых толстых в организме человека.

Функция [ править ]

Механические свойства [ править ]

Механические свойства суставного хряща в несущих суставах, таких как колено и бедро , широко изучались на макро-, микро- и наноуровнях. Эти механические свойства включают реакцию хряща на фрикционную, сжимающую, сдвигающую и растягивающую нагрузки. Хрящ упругий и обладает вязкоупругими свойствами. [4]

Фрикционные свойства [ править ]

Лубрицин , гликопротеин, которого много в хрящах и синовиальной жидкости, играет важную роль в биосмазке и защите хрящей от износа. [5]

Ремонт [ править ]

Хрящ имеет ограниченные возможности восстановления: поскольку хондроциты связаны в лакунах , они не могут мигрировать в поврежденные области. Поэтому повреждение хряща лечить сложно. Кроме того, поскольку гиалиновый хрящ не имеет кровоснабжения, отложение нового матрикса происходит медленно. За последние годы хирурги и ученые разработали серию процедур восстановления хряща, которые помогают отсрочить необходимость замены сустава. Разрыв мениска коленного хряща часто может быть хирургическим путем обрезаны , чтобы уменьшить проблемы.

Технологии биологической инженерии разрабатываются для создания нового хряща с использованием клеточного материала "каркаса" и культивируемых клеток для выращивания искусственного хряща. [6]

Клиническое значение [ править ]

Скелет человека с суставным хрящом показан синим цветом

Болезнь [ править ]

Основная статья: Хондропатия

Некоторые заболевания могут поражать хрящи. Хондродистрофии - это группа заболеваний, характеризующихся нарушением роста и последующим окостенением хрящевой ткани. Ниже перечислены некоторые распространенные заболевания, поражающие хрящи.

  • Остеоартрит : остеоартрит - это заболевание всего сустава, однако одной из наиболее пораженных тканей является суставной хрящ. Хрящ, покрывающий кости (суставной хрящ - разновидность гиалинового хряща), истончается, в конечном итоге полностью изнашивается, в результате чего в суставе образуется «кость против кости», что приводит к уменьшению подвижности и боли. Остеоартрит поражает суставы, подвергающиеся высоким нагрузкам, и поэтому считается результатом «износа», а не истинного заболевания. Он лечится с помощью артропластики , замены сустава синтетическим суставом, часто сделанным из сплава нержавеющей стали ( хромо- кобальт ) и сверхвысокомолекулярного полиэтилена (UHMWPE). Хондроитин сульфат илиБыло заявлено, что добавки сульфата глюкозамина уменьшают симптомы остеоартрита, но существует мало убедительных доказательств, подтверждающих это утверждение. [7]
  • Травматический разрыв или отслоение: хрящ в колене часто повреждается, но его можно частично восстановить с помощью заместительной терапии коленного хряща . Часто, когда спортсмены говорят о поврежденном «хряще» в колене, они имеют в виду поврежденный мениск ( фиброзно- хрящевую структуру), а не суставной хрящ.
  • Ахондроплазия : снижение пролиферации хондроцитов в эпифизарной пластине длинных костей в младенчестве и детстве, что приводит к карликовости .
  • Костохондрит : воспаление хрящевой ткани ребер, вызывающее боль в груди .
  • Грыжа позвоночного диска  : асимметричное сжатие межпозвоночного диска разрывает мешковидный диск, вызывая грыжу его мягкого содержимого. Грыжа часто сдавливает соседние нервы и вызывает боли в спине.
  • Рецидивирующий полихондрит : разрушение, вероятно, аутоиммунное , хряща, особенно носа и ушей, вызывающее обезображивание. Смерть наступает от удушья, когда гортань теряет жесткость и разрушается.

Могут возникнуть опухоли, состоящие из хрящевой ткани, доброкачественные или злокачественные . Обычно они появляются в кости, реже в уже существующем хряще. Доброкачественные опухоли называют хондромой , злокачественные - хондросаркомой . Опухоли , возникающие из других тканей также может производить хрящ , как матрицы, наиболее известную будучи плеоморфную аденому из слюнных желез .

Матрикс хряща действует как барьер, предотвращающий проникновение лимфоцитов или диффузию иммуноглобулинов . Это свойство позволяет трансплантировать хрящ от одного человека к другому, не опасаясь отторжения ткани.

Визуализация [ править ]

Хрящ не поглощает рентгеновские лучи в нормальных условиях in vivo , но краситель может быть введен в синовиальную мембрану, что приведет к поглощению рентгеновских лучей красителем. Образовавшаяся пустота на рентгенографической пленке между костью и мениском представляет собой хрящ. При рентгеновском сканировании in vitro внешняя мягкая ткань, скорее всего, удаляется, поэтому границы хряща и воздуха достаточно, чтобы контрастировать с наличием хряща из-за рефракции рентгеновского излучения. [8]

Гистологическое изображение гиалинового хряща, окрашенного гематоксилином и эозином , в поляризованном свете

Другие животные [ править ]

Хрящевые рыбы [ править ]

Хрящевые рыбы (хондрихтисы), такие как акулы , скаты и скаты, имеют скелет, полностью состоящий из хряща.

Хрящ беспозвоночных [ править ]

Хрящевую ткань также можно найти у некоторых членистоногих, таких как подковообразные крабы , некоторых моллюсков, таких как морские улитки и головоногие моллюски , и у некоторых кольчатых червей, таких как полихеты-сабеллиды.

Членистоногие [ править ]

Наиболее изученным хрящом у членистоногих является жаберный хрящ Limulus polyphemus . Это богатый везикулярными клетками хрящ из-за больших, сферических и вакуолизированных хондроцитов, не имеющий гомологии у других членистоногих. Другой тип хряща, обнаруженный у Limulus polyphemus, - это эндостернитный хрящ, волокнисто-гиалиновый хрящ с хондроцитами типичной морфологии в волокнистом компоненте, гораздо более волокнистый, чем гиалиновый хрящ позвоночных, с мукополисахаридами, иммунореактивными против антител к хондроитинсульфату. Есть ткани, гомологичные эндостернитному хрящу у других членистоногих. [9] Эмбрионы Limulus polyphemus.экспрессируют ColA и гиалуронан в жаберных хрящах и эндостерните, что указывает на то, что эти ткани представляют собой хрящ на основе фибриллярного коллагена. Эндостернитный хрящ формируется близко к Hh-экспрессирующим вентральным нервным тяжам и экспрессирует ColA и SoxE, аналог Sox9. Это также наблюдается в хрящевой ткани жабр. [10]

Моллюски [ править ]

У головоногих моллюсков моделями, используемыми для исследования хрящей, являются Octopus vulgaris и Sepia officinalis . Черепный хрящ головоногих - это хрящ беспозвоночных, который больше похож на гиалиновый хрящ позвоночных. Считается, что рост происходит на протяжении всего движения клеток от периферии к центру. Хондроциты имеют различную морфологию, связанную с их положением в ткани. [9] Эмбрионы Sepia officinalis экспрессируют ColAa, ColAb и гиалуронан в черепных хрящах и других участках хондрогенеза. Это означает, что хрящ основан на фибриллярном коллагене. В лекарственном Sepiaэмбрион экспрессирует hh, присутствие которого вызывает экспрессию ColAa и ColAb, а также способен поддерживать недиференцированные пролиферирующие клетки. Было замечено, что этот вид представляет экспрессию SoxD и SoxE, аналогов Sox5 / 6 и Sox9 позвоночных, в развивающемся хряще. Схема роста хряща такая же, как и у хряща позвоночных. [10]

У брюхоногих моллюсков интерес представляет одонтофор - хрящевая структура, поддерживающая радулу. Наиболее изученным видом в отношении этой конкретной ткани является Busycotypus canaliculatus . Одонтофор представляет собой хрящ, богатый везикулярными клетками, состоящий из вакуолизированных клеток, содержащих миоглобин, окруженных небольшим количеством внеклеточного матрикса, содержащего коллаген. Одонтофор содержит мышечные клетки наряду с хондроцитами в случае Lymnaea и других моллюсков, которые пасутся на растительности. [9]

Сабеллидские полихеты [ править ]

В полихете Sabellid или перо пыльника червей, имеет хрящевую ткань с клеточной и матрицей специализации поддерживая их щупальце. Они представляют две отдельные области внеклеточного матрикса. Эти области представляют собой бесклеточную фиброзную область с высоким содержанием коллагена, называемую хрящевидным матриксом, и коллагеном, не имеющим сильно клеточного ядра, называемого остеоидоподобным матриксом. Хрящеподобный матрикс окружает остеоидоподобный матрикс. Количество бесклеточной фиброзной области варьирует. Модельными организмами, используемыми для изучения хряща полихет сабеллид, являются Potamilla sp и Myxicola infundibulum . [9]

Растения и грибы [ править ]

Сосудистые растения , особенно семена и стебли некоторых грибов, иногда называют «хрящевыми», хотя они не содержат хрящей. [11]

Биомеханика [ править ]

  • Биомеханика

Ссылки [ править ]

  1. ^ Асанбаев A, Масуд K, Тонар EJ, Клища С.М., С RL (январь 2008). «Рост и ремоделирование хряща: модуляция баланса между протеогликаном и коллагеновой сетью in vitro с бета-аминопропионитрилом» . Остеоартроз и хрящ . 16 (1): 1–11. DOI : 10.1016 / j.joca.2007.05.019 . PMID  17631390 .
  2. ^ Razmara E, Bitaraf A, Yousefi H, Nguyen TH, Garshasbi M, Cho WC, Babashah S (сентябрь 2019 г.). «Некодирующие РНК в развитии хряща: обновленный обзор» . Международный журнал молекулярных наук . 20 (18): 4475. DOI : 10,3390 / ijms20184475 . PMC 6769748 . PMID 31514268 .  
  3. ^ Асанбаев A, Tam J, Шумахер BL, Клища SM, Масуд K, С RL (июнь 2008). «Целостность растяжения суставного хряща: модуляция истощением матрикса зависит от созревания» . Архивы биохимии и биофизики . 474 (1): 175–82. DOI : 10.1016 / j.abb.2008.03.012 . PMC 2440786 . PMID 18394422 .  
  4. ^ Hayes WC, Mockros LF (октябрь 1971). «Вязкоупругие свойства суставного хряща человека» (PDF) . Журнал прикладной физиологии . 31 (4): 562–8. DOI : 10.1152 / jappl.1971.31.4.562 . PMID 5111002 .  
  5. ^ Рхи ДК, Марселину Дж, Бейкер М, Гонг У, Р Смитс, Лефебвр В, и др. (Март 2005 г.). «Секретируемый гликопротеиновый лубрицин защищает поверхности хряща и подавляет чрезмерный рост синовиальных клеток» . Журнал клинических исследований . 115 (3): 622–31. DOI : 10.1172 / JCI22263 . PMC 548698 . PMID 15719068 .  
  6. ^ Международное общество восстановления хряща ICRS
  7. ^ «Добавки от остеоартроза« не работают » » . BBC News . 16 сентября 2010 г.
  8. ^ Остеоартроз . Osteoarthritis.about.com. Проверено 26 октября 2015.
  9. ^ a b c d Cole AG, Холл Б.К. (2004). «Пересмотр природы и значения хрящей беспозвоночных: распределение и гистология хрящей и хрящеподобных тканей в пределах Metazoa». Зоология . 107 (4): 261–73. DOI : 10.1016 / j.zool.2004.05.001 . PMID 16351944 . 
  10. ^ a b Таразона О.А., Слота Л.А., Лопес Д.Х., Чжан Г., Кон MJ (май 2016 г.). «Генетическая программа развития хряща имеет глубокую гомологию внутри Bilateria». Природа . 533 (7601): 86–9. Bibcode : 2016Natur.533 ... 86T . DOI : 10.1038 / nature17398 . PMID 27111511 . S2CID 3932905 .  
  11. ^ Эфлора - Глоссарий . Сиднейский университет (16.06.2010). Проверено 26 октября 2015.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Келлер-Пек C (2008). Гистология позвоночных, ZOOL 400 . Государственный университет Бойсе .

Внешние ссылки [ править ]

  • Cartilage.org , Международное общество регенерации и сохранения хрящей
  • KUMC.edu , Учебное пособие по хрящам , Медицинский центр Канзасского университета
  • Bartleby.com , текст из анатомии Грея
  • MadSci.org , я слышал: «Уши и нос никогда не перестают расти». Это неправда?
  • CartilageHealth.com , Информация о профилактике, ремонте и реабилитации суставного хряща
  • About.com , Остеоартрит
  • Типы хрящей [ постоянная мертвая ссылка ]
  • Различные хрящи в TheFreeDictionary
  • Микрофотографии хряща