ХОНДРОЦИТЫ: ХАРАКТЕРИСТИКА, ГИСТОЛОГИЯ, ФУНКЦИИ, КУЛЬТУРА - БИОЛОГИЯ - 2025

В хондроцитов являются основными клетками хряща. Они отвечают за секрецию внеклеточного матрикса хряща, состоящего из гликозаминогликанов и протеогликанов, волокон коллагена и эластичных волокон.

Хрящ - это особый тип жесткой, эластичной соединительной ткани не совсем белого цвета, которая образует скелет или добавляется к определенным костям некоторых позвоночных животных.

Срез хрящевой ткани, цифра 2 указывает на расположение хондроцита (Источник: Гвидо Фрегапани через Wikimedia Commons)

Хрящ также влияет на форму различных органов, таких как нос, уши, гортань и другие. В зависимости от типа волокон, включенных в секретируемый внеклеточный матрикс, хрящ делится на три типа: (1) гиалиновый хрящ, (2) эластичный хрящ и (3) волокнистый хрящ.

Эти три типа хряща имеют два общих строительных блока: клетки, которые являются хондробластами и хондроцитами; и матрица, состоящая из волокон и основного вещества, похожего на гель, которое оставляет небольшие промежутки, называемые «зазорами», где расположены клетки.

Хрящевой матрикс не принимает кровеносные сосуды, лимфатические сосуды или нервы и питается за счет диффузии из окружающей соединительной ткани или, в случае синовиальных суставов, из синовиальной жидкости.

характеристики

Хондроциты присутствуют во всех трех типах хрящей. Это клетки, полученные из мезенхимальных клеток, которые в областях, где формируется хрящ, теряют свои расширения, округляются и собираются, образуя плотные массы, называемые центрами «хондрификации».

В этих центрах хондрификации клетки-предшественники дифференцируются в хондробласты, которые начинают синтезировать хрящевой матрикс, который постепенно их окружает.

Подобно тому, что происходит с остеоцитами (костными клетками), хондробласты, входящие в так называемые «промежутки» матрикса, дифференцируются в хондроциты.

Хондроциты в своих лакунах могут делиться, образуя кластеры примерно из четырех и более клеток. Эти кластеры известны как изогенные группы и представляют собой подразделения исходного хондроцита.

Рост хряща и дифференциация хондробластов

Поскольку каждая ячейка каждого кластера или изогенной группы образует матрицу, они удаляются друг от друга и образуют свои собственные отдельные лагуны. Как следствие, хрящ растет изнутри, и эта форма роста хряща называется интерстициальным ростом.

В периферических областях развивающегося хряща мезенхимные клетки дифференцируются в фибробласты. Они синтезируют плотную нерегулярную коллагеновую соединительную ткань, называемую надхрящницей.

Надхрящница имеет два слоя: внешний фиброзный васкуляризованный слой, состоящий из коллагена I типа и фибробластов; и другой внутренний клеточный слой, образованный хондрогенными клетками, которые делятся и дифференцируются в хондробласты, которые образуют матрикс, добавляемый периферически.

Благодаря этой дифференцировке клеток надхрящницы, хрящ также увеличивается за счет периферического соединения. Этот процесс роста называется аппозиционным ростом.

Интерстициальный рост типичен для начальной фазы развития хряща, но он также встречается в суставном хряще, не имеющем надхрящницы, и в эпифизарных пластинах или пластинах роста длинных костей.

С другой стороны, в остальной части тела хрящ увеличивается за счет аппозиции.

гистология

В хряще можно обнаружить три типа хондрогенных клеток: хондробласты и хондроциты.

Хондрогенные клетки имеют тонкую и удлиненную веретеновидную форму и образуются в результате дифференцировки мезенхимальных клеток.

Их ядро ​​яйцевидное, у них мало цитоплазмы и недоразвитый комплекс Гольджи, мало митохондрий и грубый эндоплазматический ретикулум, а также много рибосом. Они могут дифференцироваться в хондробласты или клетки-остеопрогениторы.

Хондрогенные клетки внутреннего слоя надхрящницы, а также мезенхимальные клетки центров хондрификации являются двумя источниками хондробластов.

Эти клетки имеют высокоразвитый грубый эндоплазматический ретикулум, многочисленные рибосомы и митохондрии, хорошо развитый комплекс Гольджи и многочисленные секреторные пузырьки.

Хондроциты в хрящевой ткани

Хондроциты - это хондробласты, окруженные внеклеточным матриксом. Они могут иметь яйцевидную форму, когда они находятся рядом с периферией, и более округлую форму диаметром от 20 до 30 мкм, когда они находятся в более глубоких областях хряща.

Молодые хондроциты имеют большое ядро ​​с выступающим ядрышком и многочисленными цитоплазматическими органеллами, такими как комплекс Гольджи, грубая эндоплазматическая сеть, рибосомы и митохондрии. У них также есть обильные запасы цитоплазматического гликогена.

В старых хондроцитах мало органелл, но много свободных рибосом. Эти клетки относительно неактивны, но могут реактивироваться за счет увеличения синтеза белка.

Хондроциты и типы хрящей

Расположение хондроцитов варьируется в зависимости от типа хряща, в котором они находятся. В гиалиновом хряще, который имеет жемчужно-белый и полупрозрачный вид, хондроциты находятся во многих изогенных группах и расположены в больших промежутках с очень небольшим количеством волокон в матриксе.

Гиалиновый суставной хрящ (Источник: Эухенио Фернандес Пруна через Wikimedia Commons)

Гиалиновый хрящ является наиболее распространенным в скелете человека и содержит волокна коллагена II типа.

В эластичном хряще, который имеет множество разветвленных эластических волокон, переплетенных с коллагеновыми волокнами типа II, распределенными по матрице, хондроциты в изобилии и равномерно распределены по волокнам.

Этот тип хряща типичен для ушной раковины, евстахиевой трубы, некоторых хрящей гортани и надгортанника.

В фиброхряще имеется несколько хондроцитов, выстроенных между его толстыми, плотно распределенными коллагеновыми волокнами типа I в матриксе.

Этот тип хряща находится в межпозвонковых дисках, в лобковом сочленении, в местах прикрепления сухожилий и в коленном суставе.

Характеристики

Фундаментальная функция хондроцитов - синтез внеклеточного матрикса различных типов хрящей. Подобно хондроцитам, вместе с матриксом они являются составными элементами хряща и разделяют с ним (в целом) свои функции.

Среди основных функций хряща - амортизация или поглощение ударов или ударов и сжатий (благодаря его сопротивлению и гибкости).

Кроме того, они обеспечивают гладкую суставную поверхность, которая позволяет суставам двигаться с минимальным трением и, в конечном итоге, придает форму различным органам, таким как ушная раковина, нос, гортань, надгортанник, бронхи и т. Д.

культуры

Гиалиновый хрящ, которого больше всего в человеческом теле, может подвергаться множественным травмам из-за болезней, но, прежде всего, из-за занятий спортом.

Поскольку хрящ - это узкоспециализированная ткань с относительно небольшой способностью к самовосстановлению, ее повреждения могут вызвать необратимые повреждения.

Многие хирургические методы были разработаны для восстановления повреждений суставного хряща. Хотя эти методы, некоторые из которых более инвазивны, чем другие, могут улучшить травмы, восстановленный хрящ формируется как волокнистый, а не как гиалиновый хрящ. Это означает, что он не обладает такими же функциональными характеристиками, как исходный хрящ.

Чтобы получить адекватное восстановление поврежденных суставных поверхностей, были разработаны методы аутокультуры (из собственного хряща) для достижения роста хряща in vitro и его последующей трансплантации.

Эти культуры были разработаны путем выделения хондроцитов из образца здорового хряща пациента, которые затем культивируются и трансплантируются.

Эти методы доказали свою эффективность для роста и развития гиалинового суставного хряща, и примерно через два года с их помощью достигается окончательное восстановление суставной поверхности.

Другие методы включают выращивание хряща in vitro на матриксе или геле из фибрина и альгиновой кислоты или других природных или синтетических веществ, которые в настоящее время изучаются.

Однако цель этих культур - предоставить материал для трансплантации поврежденных поверхностей суставов и их окончательного восстановления.

Ссылки

1. Дудек, RW (1950). Гистология с высоким выходом (2-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс.
2. Гартнер, Л., Хиатт, Дж. (2002). Текстовый атлас гистологии (2-е изд.). Мексика DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
3. Джаннини, С., Р., Б., Григоло, Б., и Ваннини, Ф. (2001). Трансплантация аутологичных хондроцитов при костно-хрящевых поражениях голеностопного сустава. Foot and Ankle International, 22 (6), 513–517.
4. Джонсон, К. (1991). Гистология и клеточная биология (2-е изд.). Балтимор, Мэриленд: Национальная медицинская серия для независимого изучения.
5. Кино-Ока, М., Маэда, Ю., Ямамото, Т., Сугавара, К., и Тайя, М. (2005). Кинетическое моделирование культуры хондроцитов для производства тканевого хряща. Журнал биологии и биоинженерии, 99 (3), 197–207.
6. Парк Ю., Лутольф, член парламента, Хаббелл, Дж. А., Ханзикер, Э.Б., и Вонг, М. (2004). Культура первичных хондроцитов крупного рогатого скота в гидрогелях на основе поли (этиленгликоля), чувствительных к металлопротеиназе синтетической матрицы в качестве основы для восстановления хряща. Тканевая инженерия, 10 (3–4), 515–522.
7. Перка, К., Спитцер, Р.С., Линденхайн, К., Ситтингер, М., и Шульц, О. (2000). Матрично-смешанная культура: новая методология культивирования хондроцитов и подготовки хрящевых трансплантатов. Журнал исследований биомедицинских материалов, 49, 305–311.
8. Ку, К., Путтонен, К.А., Линдеберг, Х., Рупонен, М., Ховатта, О., Койстинахо, Дж., И Ламми, М.Дж. (2013). Хондрогенная дифференцировка плюрипотентных стволовых клеток человека в совместной культуре хондроцитов. Международный журнал биохимии и клеточной биологии, 45, 1802–1812.
9. Росс, М., и Павлина, В. (2006). Гистологии. Текст и Атлас с коррелированной клеточной и молекулярной биологией (5-е изд.). Липпинкотт Уильямс и Уилкинс.