CHONDROCYTY: CHARAKTERYSTYKA, HISTOLOGIA, FUNKCJE, KULTURA - BIOLOGIA - 2026

W chrzęstne są główne komórki chrząstki. Odpowiadają za wydzielanie macierzy zewnątrzkomórkowej chrząstki, zbudowanej z glikozaminoglikanów i proteoglikanów, włókien kolagenowych i włókien elastycznych.

Chrząstka to szczególny rodzaj twardej, elastycznej, białawej tkanki łącznej, która tworzy szkielet lub jest dodawana do niektórych kości niektórych kręgowców.

Przekrój tkanki chrzęstnej, cyfra 2 wskazuje lokalizację chondrocytu (źródło: Guido Fregapani za Wikimedia Commons)

Chrząstka wpływa również na kształt różnych narządów, takich jak nos, uszy, krtań i inne. W zależności od rodzaju włókien zawartych w wydzielanej macierzy zewnątrzkomórkowej, chrząstkę dzieli się na trzy typy: (1) chrząstka szklista, (2) chrząstka elastyczna i (3) chrząstka włóknista.

Trzy typy chrząstki mają dwa wspólne elementy budulcowe: komórki, które są chondroblastami i chondrocytami; oraz macierz, zbudowana z włókien i podstawowej substancji podobnej do żelu, który pozostawia małe przestrzenie zwane „szczelinami”, w których znajdują się komórki.

Macierz chrzęstna nie przyjmuje naczyń krwionośnych, naczyń limfatycznych ani nerwów i jest odżywiana poprzez dyfuzję z otaczającej tkanki łącznej lub, w przypadku stawów maziowych, z płynu maziowego.

cechy

Chondrocyty są obecne we wszystkich trzech typach chrząstki. Są to komórki wywodzące się z komórek mezenchymalnych, które w obszarach, w których tworzy się chrząstka, tracą swoje rozszerzenie, zaokrąglają się i gromadzą, tworząc gęste masy zwane centrami „chondryfikacji”.

W tych centrach chondryfikacji komórki progenitorowe różnicują się w chondroblasty, które zaczynają syntetyzować otaczającą je macierz chrzęstną.

Podobnie jak w przypadku osteocytów (komórek kostnych), chondroblasty wchodzące w skład tak zwanych „luk” macierzy różnicują się w chondrocyty.

Chondrocyty w swoich lukach mogą się dzielić, tworząc skupiska około czterech lub więcej komórek. Gromady te są znane jako grupy izogeniczne i reprezentują podziały pierwotnego chondrocytu.

Wzrost chrząstki i różnicowanie chondroblastów

Ponieważ każda komórka każdego klastra lub grupy izogenicznej tworzy matrycę, oddalają się one od siebie i tworzą własne oddzielne laguny. W konsekwencji chrząstka rośnie od wewnątrz, nazywając tę ​​formę wzrostu chrząstki śródmiąższowej.

W obwodowych obszarach rozwijającej się chrząstki komórki mezenchymalne różnicują się w fibroblasty. Te syntetyzują gęstą, nieregularną kolagenową tkankę łączną zwaną perichondrium.

Osłonka ma dwie warstwy: zewnętrzną włóknistą unaczynioną warstwę złożoną z kolagenu typu I i fibroblastów; i inną wewnętrzną warstwę komórkową utworzoną przez komórki chondrogenne, które dzielą się i różnicują w chondroblasty, które tworzą macierz dodawaną obwodowo.

Dzięki temu różnicowaniu komórek okołochrzęstnej chrząstka rośnie również poprzez przyleganie obwodowe. Ten proces wzrostu nazywa się wzrostem apozycyjnym.

Wzrost śródmiąższowy jest typowy dla początkowej fazy rozwoju chrząstki, ale występuje także w chrząstce stawowej bez okołochrzęstnej oraz w płytkach nasadowych lub płytkach wzrostowych kości długich.

Z drugiej strony w pozostałej części ciała chrząstka rośnie przez przyleganie.

Histologia

W chrząstce można znaleźć trzy typy komórek chondrogennych: chondroblasty i chondrocyty.

Komórki chondrogenne są cienkie i wydłużone w kształcie wrzeciona i pochodzą z różnicowania komórek mezenchymalnych.

Ich jądro jest jajowate, mają małą cytoplazmę i słabo rozwinięty kompleks Golgiego, nieliczne mitochondria i szorstką siateczkę endoplazmatyczną oraz obfite rybosomy. Mogą różnicować się w chondroblasty lub komórki osteoprogenitorowe.

Źródłami chondroblastów są komórki chondrogenne wewnętrznej warstwy okołochrzęstnej, a także komórki mezenchymalne ośrodków chondryfikacji.

Komórki te mają wysoce rozwiniętą szorstką retikulum endoplazmatyczne, liczne rybosomy i mitochondria, dobrze rozwinięty kompleks Golgiego i liczne pęcherzyki wydzielnicze.

Chondrocyty w tkance chrzęstnej

Chondrocyty to chondroblasty otoczone macierzą zewnątrzkomórkową. Mogą mieć kształt jajowaty, gdy znajdują się w pobliżu obrzeża, i bardziej zaokrąglony kształt o średnicy około 20 do 30 µm, gdy znajdują się w głębszych obszarach chrząstki.

Młode chondrocyty mają duże jądro z wydatnym jąderkiem i licznymi organellami cytoplazmatycznymi, takimi jak kompleks Golgiego, szorstka retikulum endoplazmatyczne, rybosomy i mitochondria. Mają również obfite cytoplazmatyczne zapasy glikogenu.

Stare chondrocyty mają niewiele organelli, ale obfite są wolne rybosomy. Komórki te są stosunkowo nieaktywne, ale można je reaktywować poprzez zwiększenie syntezy białek.

Chondrocyty i typy chrząstki

Ułożenie chondrocytów różni się w zależności od rodzaju chrząstki, w której się znajdują. W chrząstce szklistej, która ma perłowo-biały i półprzezroczysty wygląd, chondrocyty występują w wielu grupach izogenicznych i są ułożone w duże szczeliny z bardzo małą liczbą włókien w macierzy.

Chrząstka stawowa hialinowa (źródło: Eugenio Fernández Pruna via Wikimedia Commons)

Chrząstka szklista jest najbardziej obfita w ludzkim szkielecie i zawiera włókna kolagenowe typu II.

W chrząstce elastycznej, która ma liczne rozgałęzione włókna elastyczne przeplatane włóknami kolagenu typu II rozmieszczonymi w całej macierzy, chondrocyty są bogate i równomiernie rozmieszczone między włóknami.

Ten typ chrząstki jest typowy dla małżowiny usznej, trąbki Eustachiusza, niektórych chrząstek krtani i nagłośni.

W chrząstce włóknistej znajduje się kilka chondrocytów ułożonych między grubymi, gęsto rozmieszczonymi włóknami kolagenu typu I w macierzy.

Ten typ chrząstki zlokalizowany jest w krążkach międzykręgowych, w spojeniu łonowym, w okolicach przyczepu ścięgien oraz w stawie kolanowym.

cechy

Podstawową funkcją chondrocytów jest synteza macierzy zewnątrzkomórkowej różnych typów chrząstki. Podobnie jak chondrocyty, wraz z macierzą, stanowią one konstytutywne elementy chrząstki i dzielą z nią (jako całość) jej funkcje.

Do głównych funkcji chrząstki należy amortyzacja lub amortyzacja wstrząsów lub uderzeń i uciśnięć (dzięki jej odporności i elastyczności).

Ponadto zapewniają gładką powierzchnię stawową, która umożliwia ruchy stawów przy minimalnym tarciu, a ostatecznie nadaje kształt różnym narządom, takim jak małżowina uszna, nos, krtań, nagłośnia, oskrzela itp.

Uprawy

Chrząstka szklista, która jest najbardziej obfita w organizmie człowieka, może być narażona na liczne urazy z powodu chorób, ale przede wszystkim ze sportu.

Ponieważ chrząstka jest wysoce wyspecjalizowaną tkanką o stosunkowo niewielkiej zdolności do samoleczenia, jej urazy mogą spowodować nieodwracalne uszkodzenia.

Opracowano wiele technik chirurgicznych w celu naprawy uszkodzeń chrząstki stawowej. Chociaż te techniki, niektóre bardziej inwazyjne niż inne, mogą złagodzić obrażenia, naprawiona chrząstka jest utworzona jako chrząstka włóknista, a nie chrząstka szklista. Oznacza to, że nie ma takich samych cech funkcjonalnych jak pierwotna chrząstka.

W celu uzyskania odpowiedniej naprawy uszkodzonych powierzchni stawowych, opracowano techniki autologicznej hodowli (z własnej chrząstki), aby osiągnąć wzrost chrząstki in vitro i jej późniejszy przeszczep.

Kultury te zostały opracowane poprzez izolację chondrocytów ze zdrowej próbki chrząstki pacjenta, która jest następnie hodowana i przeszczepiana.

Metody te okazały się skuteczne we wzroście i rozwoju szklistej chrząstki stawowej i po okresie około dwóch lat pozwalają na ostateczne odtworzenie powierzchni stawowej.

Inne techniki obejmują hodowlę chrząstki in vitro na macierzy lub żelu fibryny i kwasu alginowego lub innych obecnie badanych substancji naturalnych lub syntetycznych.

Jednak celem tych kultur jest dostarczenie materiału do przeszczepu uszkodzonych powierzchni stawowych i ich ostateczne wyleczenie.

Bibliografia

1. Dudek, RW (1950). High-Yield Histology (wyd. 2). Filadelfia, Pensylwania: Lippincott Williams & Wilkins.
2. Gartner, L. i Hiatt, J. (2002). Text Atlas of Histology (wyd. 2). Meksyk DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
3. Giannini, S., R, B., Grigolo, B., & Vannini, F. (2001). Autologiczny przeszczep chondrocytów w zmianach kostno-chrzęstnych stawu skokowego. Foot and Ankle International, 22 (6), 513–517.
4. Johnson, K. (1991). Histology and Cell Biology (2nd ed.). Baltimore, Maryland: Krajowa seria medyczna do niezależnych badań.
5. Kino-Oka, M., Maeda, Y., Yamamoto, T., Sugawara, K. i Taya, M. (2005). Kinetyczne modelowanie hodowli chondrocytów do produkcji chrząstki inżynierii tkankowej. Journal of Bioscience and Bioengineering, 99 (3), 197–207.
6. Park, Y., Lutolf, MP, Hubbell, JA, Hunziker, EB i Wong, M. (2004). Pierwotna hodowla chondrocytów bydlęcych w hydrożelach na bazie poli (glikolu etylenowego) wrażliwych na metaloproteinazy syntetycznej matrycy jako rusztowanie do naprawy chrząstki. Inżynieria tkankowa, 10 (3–4), 515–522.
7. Perka, C., Spitzer, RS, Lindenhayn, K., Sittinger, M., & Schultz, O. (2000). Hodowla mieszana macierzy: nowa metodologia hodowli chondrocytów i przygotowywania przeszczepów chrząstki. Journal of Biomedical Materials Research, 49, 305–311.
8. Qu, C., Puttonen, KA, Lindeberg, H., Ruponen, M., Hovatta, O., Koistinaho, J. i Lammi, MJ (2013). Chondrogenne różnicowanie ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych we wspólnej hodowli chondrocytów. International Journal of Biochemistry and Cell Biology, 45, 1802–1812.
9. Ross, M. i Pawlina, W. (2006). Histologia. Tekst i atlas ze skorelowaną biologią komórkową i molekularną (wyd. 5). Lippincott Williams & Wilkins.