Где располагается волокнистый хрящ в организме человека. Состав хрящевой ткани

36.Скелетные ткани.общая характеристика.Хрящевые ткани,локализация в организме.Клеточный состав,особенности организации межклеточного вещества у разных видов хряща.Структурно-функциональная характеристика клеток и межклеточного вещества.понятие об изогенной группе клеток.

Скелетные ткани

Общая характеристика костной и хрящевой тканей

Скелетные ткани (textus skeletales) - это разновидность соединительных тканей с выраженной опорной, механической функцией, обусловленной наличием плотного межклеточного вещества. К скелетным тканям относят:

хрящевые ткани ,

костные ткани ,

дентин зуба

цемент зуба .

Помимо главной опорной функции, эти ткани принимают участие в водно-солевом обмене, - в основном, солей кальция и фосфатов.

Как и все прочие ткани внутренней среды организма, скелетные ткани развиваются из мезенхимы, - точнее из той мезенхимы, что выселяется из склеротомов мезодермы.

Хрящевые ткани

Хрящевые ткани (textus cartilaginei) отличаются упругостью и прочностью, что связано с положением этой ткани в организме. Хрящевая ткань входят в состав органов дыхательной системы, суставов, межпозвоночных дисков.

Как и в других тканях, в хрящевой ткани выделяют клетки и межклеточное вещество. Главные клеточные элементы – хондробласты и хондроциты. Межклеточного вещества в хрящевой ткани больше, чем клеток. Оно отличается гидрофильностью и упругостью. Именно с упругостью межклеточного вещества связана опорная функция хрящевых тканей.

Хрящевая ткань значительно гидратирована, - в свежей ткани содержится до 80% воды. Более половины объема «сухого» вещества хрящевой ткани составляет фибриллярный белок коллаген. В хрящевой ткани остутствуют сосуды – питательные вещества диффундируют из окружающих тканей.

Классификация

Различают три вида хрящевой ткани :

гиалиновую,

эластическую,

волокнистую.

Такое подразделение хрящевых тканей основано на структурно-функциональных особенностях строения их межклеточного вещества, степени содержания и соотношения коллагеновых и эластических волокон.

Краткая характеристика клеток хрящевой ткани

Хондробласты – небольшие уплощенные клетки, способные делиться и синтезировать межклеточное вещество. Выделяя компоненты межклеточного вещества, ходробласты как бы «замуровывают» себя в нем, - превращаются в хондроциты. Происходящий при этом рост хряща называется периферическим, или аппозиционным, - т.е. путем «наложения» новых слоев хряща.

Хондроциты - имеют больший размер и овальную форму. Они лежат в особых полостях межклеточного вещества – лакунах. Хондроциты часто образуют т.н. изогенные группы из 2-6 клеток, которые произошли из одной клетки. При этом некоторые хондроциты сохраняют способность к делению, а другие активно синтезируют компоненты межклеточного вещества. За счёт деятельности хондроцитов происходит увеличение массы хряща изнутри - интерстициальный рост.

виды хрящевой ткани, возрастные изменения и регенерация хряща

Исходя из особенностей строения межклеточного вещества, хрящевые ткани делят на три вида – гиалиновую, эластическую и волокнистую, или фиброзную.

Гиалиновая хрящевая ткань

Гиалиновая хрящевая ткань (textus cartilaginous hyalinus), называемая еще стекловидной (от греч. hyalos - стекло) - в связи с ее прозрачностью и голубовато-белым цветом, является наиболее распространенной разновидностью хрящевой ткани. Во взрослом организме гиалиновая ткань встречается на суставных поверхностях костей, в местах соединения ребер с грудиной, в гортани и воздухоносных путях.

Большая часть встречающейся в организме у человека гиалиновой хрящевой ткани покрыта надхрящницей (perichondrium) и представляет собой вместе с пластинкой хрящевой ткани анатомические образования - хрящи.

В надхрящнице выделяют два слоя: наружный, состоящий из волокнистой соединительной ткани с кровеносными сосудами; и внутренний, преимущественно клеточный, содержащий хондробласты и их предшественники - прехондробласты. Под надхрящницей в поверхностном слое хряща располагаются молодые хондроциты веретенообразной уплощенной формы. 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 изогенные группы от 2 до 4 (реже до 6) хондроцитов.

Эластическая хрящевая ткань

Второй вид хрящевой ткани - эластическая хрящевая ткань (textus cartilagineus elasticus) 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. По общему плану строения эластический хрящ сходен с гиалиновым. Снаружи он покрыт надхрящницей. Хрящевые клетки (молодые и специализированные хондроциты) располагаются в лакунах поодиночке или образуют изогенные группы.

Одним из главных отличительных признаков эластического хряща является наличие эластических волкон в его межклеточном веществе, наряду с коллагеновыми волокнами. Эластические волокна пронизывают межклеточное вещество во всех направлениях.

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.

Волокнистая хрящевая ткань

Третий вид хрящевой ткани - волокнистая, или фиброзная, хрящевая ткань (textus cartilaginous fibrosa) находится в межпозвоночных дисках, полуподвижных сочленениях, в местах перехода плотной волокнистой соединительной ткани сухожилий и связок 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. Хондроциты 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 оформленной волокнистой соединительной ткани сухожилия.

Возрастные изменения и регенерация

По мере старения организма в хрящевой ткани уменьшаются концентрация протеогликанов и связанная с ними гидрофильность ткани. Ослабляются процессы размножения хондробластов и молодых хондроцитов.

В резорбции дистрофически измененных клеток и межклеточного вещества участвуют хондрокласты. 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.

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. Восстановление может происходить за счет клеток окружающей соединительной ткани, не потерявших способности к метаплазии (т.е. превращения фибробластов в хондробласты).

В суставном хряще в зависимости от глубины травмы регенерация происходит как за счет размножения клеток в изогенных группах (при неглубоком повреждении), так и за счет второго источника регенерации - камбиальных клеток субхондральной костной ткани (при глубоком повреждении хряща).

Костная и хрящевая ткани составляют человеческий скелет. На эти ткани возложена опорная функция, вместе с этим они защищают внутренние органы, системы органов от неблагоприятных факторов. Для нормального функционирования человеческого организма необходимо, чтобы все заложенные природой хрящи были на анатомически верных местах, чтобы ткани были прочными и регенерирующими по мере необходимости. В противном случае человек сталкивается со множеством неприятных заболеваний, понижающих уровень жизни, а то и вовсе лишающих возможности передвигаться самостоятельно.

Особенности ткани

Ткань, как и любые другие структурные элементы организма, сформирована из специальных клеток. Клетки хрящевой ткани в науке именуются дифферонами. Это понятие сложное, включает в себя несколько разновидностей клеток: стволовые, полустволовые, объединенные в рамках анатомии в группу малоспециализированных, - этой категории присуща способность к активному делению. Также выделяют хондробласты, то есть такие клетки, которые могут делиться, но вместе с тем способны продуцировать межклеточные соединения. Наконец, есть клетки, чья основная задача - создание промежуточного вещества. Их специализированное наименование - хондроциты. В составе этих клеток есть не только волокна хрящевой ткани, функции которых - обеспечение устойчивости, но также основное вещество, именуемое учеными аморфным. Это соединение способно связывать воду, благодаря чему хрящевая ткань стойко сопротивляется нагрузкам на сжатие. Если все клетки сустава здоровы, он будет упругим, прочным.

В науке выделяют три вида хрящевой ткани. Для деления на группы анализируют особенности межклеточного соединительного компонента. Принято говорить о следующих категориях:

• эластичная;
• гиалиновая;
• волокнистая.

А если подробнее?

Как известно из анатомии, все виды хрящевой ткани имеют свои характерные особенности. Так, эластичная ткань отличается спецификой строения межклеточного вещества - для него характерна довольно высокая концентрация коллагеновых волокон. Вместе с тем такая ткань богата аморфным веществом. В то же время в этой ткани наблюдается высокий процент эластичных волокон, которые и дали ей название. Функции хрящевой ткани эластичного типа связаны с этой особенностью: обеспечение упругости, гибкости, стойкого сопротивления внешнему влиянию. Что может рассказать еще интересного анатомия? Где находится хрящевая ткань этого типа? Обычно - в тех органах, которые от природы предусмотрены сгибающимися. Например, из эластичной хрящевой ткани состоят гортанные хрящи, нос и раковины ушей, центр бронхов.

Волокнистая ткань: некоторые особенности

В той точке, из которой начинается гиалиновый хрящ, заканчивается волокнистая соединительная ткань. Обычно эта ткань находится в дисках между позвонками, а также в местах соединения костей, где подвижность не важна. Особенности строения хрящевой ткани этого типа прямо связаны со спецификой ее расположения. Сухожилия, связки в точке контакта с хрящевой тканью провоцируют активно развитую систему коллагеновых волокон. Особенность такой ткани - наличие хрящевых клеток (вместо фибробластов). Эти клетки формируют изогенные группы.

Что еще нужно знать

Курс анатомии человека позволяет четко уяснить себе, для чего нужна хрящевая ткань: для обеспечения подвижности при сохранении упругости, стабильности, безопасности. Эти ткани плотные и позволяют гарантировать механическую защиту. Современная анатомия как наука характеризуется обилием терминов, в том числе дополняющих и взаимно заменяющих друг друга. Так, если речь о стекловидной хрящевой ткани позвоночника, то предполагается, что говорят о гиалиновой. Именно эта ткань формирует концы косточек, составляющих реберную клетку. Из нее же созданы и некоторые элементы дыхательной системы.

Функции хрящевой ткани из категории соединительнотканной - соединение ткани и гиалинового стекловидного хряща, имеющего совершенно другую структуру. А вот сетчатая хрящевая ткань обеспечивает нормальное функционирование надгортанника, системы слуха, гортани.

Зачем нужна хрящевая ткань?

Природа ничего не создает просто так. Все ткани, клетки, органы имеют довольно обширную функциональность (а некоторые задачи и по сей день скрыты от ученых). Как известно из анатомии уже сегодня, функции хрящевой ткани включают в себя гарантию надёжности соединения элементов, обеспечивающих человеку возможность двигаться. В частности, костные элементы позвоночника между собой связаны именно хрящевой тканью.

Как удалось установить в ходе исследований, посвященных аспектам питания хрящевой ткани, она принимает активное участие в углеводном обмене. Это объясняет некоторые особенности регенерации. Отмечается, что в детском возрасте восстановление хрящевой ткани возможно на 100 %, а вот по прошествии лет эта способность теряется. Если взрослый человек сталкивается с повреждением хрящевой ткани, он может рассчитывать только на частичное восстановление подвижности. В то же время восстановление хрящевой ткани - это одна из задач, привлекающих внимание передовых умов медицины нашего времени, поэтому предполагается, что удастся найти эффективное фармацевтическое решение этой проблемы в ближайшее время.

Проблемы с суставами: есть варианты

В настоящее время медицина может предложить несколько методик восстановления поврежденных по разным причинам органов и тканей. Если сустав получил механическую травму либо некое заболевание спровоцировало разрушение биологического материала, в большинстве случаев наиболее эффективным решением проблемы становится протезирование. А вот уколы для хрящевой ткани помогут, когда ситуация зашла еще не столь далеко, дегенеративные процессы начались, но обратимы (хотя бы частично). Как правило, прибегают к средствам, в составе которых есть глюкозамин, сульфат натрия.

Разбираясь, как восстановить хрящевую ткань на начальных этапах заболевания, обычно прибегают к физическим упражнениям, строго следя за уровнем нагрузки. Хороший эффект показывает терапия с использованием блокирующих воспаление препаратов. Как правило, большинству больных назначают лекарственные медикаменты, богатые кальцием в форме, легко усвояемой организмом.

Хрящевая соединительная ткань: откуда берутся проблемы?

В большей части случаев заболевания провоцируются полученными ранее травмами или инфицированием сустава. Иногда дегенерация хрящевой соединительной ткани провоцируется приходящимися на нее длительный временной промежуток повышенными нагрузками. В ряде случаев проблемы связаны с генетическими предпосылками. Свою роль может сыграть переохлаждение тканей организма.

При воспалении хороший результат может дать использование и препаратов для наружного применения, и таблеток. Современные медикаменты сформированы с учетом гидрофильности, характерной для хрящевой ткани позвоночника и других органов. Это означает, что средства для местного применения довольно быстро могут «добраться» до пострадавшей зоны и оказать терапевтический эффект.

Особенности строения

Как видно из анатомии, гиалиновый хрящ, другие хрящевые ткани, а также костные объединены в категорию скелетных. На латинском языке эта группа тканей получила наименование textus cartilaginus. До 80 % этой ткани - это вода, от четырех до семи процентов - соли, а остальной объем - органические компоненты (до 15 %). Сухая часть хрящевой ткани на половину или больше (до 70 %) сформирована из коллагена. Матрикс, производимый клетками ткани, представляет собой комплексное вещество, включающее в себя гиалуроновую кислоту, гликозаминогликаны, протеогликаны.

Клетки ткани: некоторые особенности

Как удалось выяснить учёным, хондробласты представляют собой такие молодые клетки, которые обычно имеют неправильную вытянутую форму. Такая клетка в процессе жизнедеятельности генерирует протеогликаны, эластин, другие незаменимые для нормального функционирования сустава компоненты. Цитолемма такой клетки - микроворсинки, представленные в огромном количестве. В цитоплазме содержится в обилии РНК. Такой клетке свойственна эндоплазматическая сеть высокого уровня развития, представленная как в незернистой форме, так и в зернистой. В цитоплазме хондробластов также присутствуют гликогеновые гранулы, комплекс Гольджи, лизосомы. Обычно в ядре такой клетки одно или два ядра. Образование содержит большое количество хроматина.

Отличительная особенность хондроцитов - крупный размер, поскольку эти клетки уже зрелые. Для них характерна круглая форма, овальная, полигональная. Большинство хондроцитов оснащены отростками, органеллами. Обычно такие клетки занимают лакуны, а вокруг них располагается межклеточное соединительное вещество. Когда лакуна содержит одну клетку, ее классифицируют как первичную. Преимущественно наблюдают изогенные группы, состоящие из пары или тройки клеток. Это позволяет говорить о вторичной лакуне. Стенка такого формирования имеет два слоя: снаружи она создана из волокон коллагена, а изнутри выстлана протеогликановыми агрегатами, взаимодействующими с хрящевым гликокаликсом.

Биологические особенности ткани

Когда хрящевая ткань сустава оказывается в фокусе внимания ученых, обычно ее изучают в качестве скопления хондронов - именно такое наименование получили функциональные, структурные единицы биологической ткани. Хондрон сформирован из клетки или объединённой группы клеток, матрикса, окружающего клетку, и лакуны в виде капсулы. Для каждого из перечисленных выше трех разновидностей хрящевой ткани характерны свои уникальные особенности строения. Например, гиалиновый хрящ, который получил свое наименование от греческого слова «стекло», отличается голубоватым оттенком и характеризуется клетками самой разной формы, строения. Многое зависит от того, какое именно место клетка занимает внутри хрящевой ткани. Обычно гиалиновый хрящ сформирован группами хондроцитов. Такая ткань создает суставы, хрящи ребер, гортани.

Если рассматривать процесс формирования костей в человеческом организме, можно заметить, что на первичном этапе большая их часть состоит из гиалинового хряща. Со временем происходит преобразование суставной ткани в костную.

Что еще особенного?

А вот волокнистый хрящ очень прочен, так как состоит из толстых волокон. Для его клеток характерна вытянутая форма, ядро в виде палочки и цитоплазма, образующая небольшой ободок. Такой хрящ обычно создает фиброзные кольца, свойственные позвоночнику, мениски, диски внутри суставов. Хрящ покрывает некоторые суставы.

Если рассматривать эластичную хрящевую ткань, можно заметить, что она довольно гибкая, так как матрикс богат не только коллагеном, но и эластичными волокнами. Для этой ткани характерны округлые клетки, заключенные в лакуны.

Хрящ и хрящевая ткань

Эти два термина, несмотря на свою схожесть, нельзя путать. Хрящевая ткань является разновидностью соединительных биологических тканей, хрящ же представляет собой анатомический орган. В его структуре есть не только хрящевая ткань, но также присутствует надхрящница, покрывающая ткани органа снаружи. При этом надхрящница не закрывает суставную поверхность. Этот элемент хряща сформирован соединительной тканью, состоящей из волокон.

Надхрящница состоит из двух слоев: фиброзного, покрывающего ее снаружи, и камбиального, которым орган выстлан внутри. Второй также известен как ростковый. Внутренний слой представляет собой скопление малодифференцированных клеток. К таковым относят хондробласты в неактивной стадии, прехондробласты. Из этих клеток сначала формируются хондробласты, затем они прогрессируют до хондроцитов. А вот фиброзный слой отличается развитой кровеносной сетью, представленной обилием сосудов. Надхрящница - это одновременно и защитный слой, и хранилище материала для регенеративных процессов, и ткань, благодаря которой реализуется трофика хрящевой ткани, в структуре которой сосудов нет. А вот если рассматривать гиалиновый хрящ, то в нем основные задачи по трофике ложатся на синовиальную жидкость, а не только лишь на сосуды. Очень важную роль играет система кровоснабжения костной ткани.

Как это работает?

Основа для формирования хряща, хрящевой ткани - мезенхима. Процесс роста ткани в науке именуют хондрогистогенезом. Мезенхимные клетки в точках, где природой предусмотрено наличие хрящевой ткани, размножаются, делятся, разрастаются, округляются. Это приводит к клеточному скоплению, называемому очагом. Наука обычно именует такие места хондрогенными островками. По мере продвижения процесса вперед происходит дифференциация на хондробласты, благодаря чему становится реальным продуцирование фибриллярных белков, попадающих в среду между живыми клетками. Это приводит к формированию первого типа хондроцитов, способных не только производить специализированные белки, но и ряд других незаменимых для нормальной деятельности органов соединения.

По мере развития хрящевой ткани хондроциты дифференцируются, что приводит к формированию второго и третьего типа клеток этой ткани. На этом же этапе появляются лакуны. Мезенхима, расположенная вокруг хрящевого островка, становится источником клеток для создания надхрящницы.

Особенности роста ткани

Развитие хряща принято разделять на два этапа. Сначала ткани проходят период интерстициального роста, во время которого хондроциты активно размножаются и продуцируют межклеточное вещество. Затем наступает стадия оппозиционного роста. Здесь «главные действующие лица» — хондробласты надхрящницы. Кроме того, незаменимую помощь для формирования и функционирования хрящевой ткани оказывают тканевые наложения, расположенные на периферии органа.

По мере старения организма в целом, хрящевой ткани в частности, намечаются дегенеративные процессы. Наиболее склонны к таковым гиалиновые хрящи. Люди пожилого возраста зачастую сталкиваются с болями, спровоцированным солевыми отслоениями в глубоких хрящевых слоях. Чаще накапливаются соединения кальция, что приводит к омелению ткани. Сосуды прорастают в пораженную область, хрящевая ткань постепенно трансформируется в костную. В медицине этот процесс именуют оссификацией. А вот эластичные ткани таким изменениям не повреждены, они не костенеют, хотя и теряют эластичность по прошествии лет.

Хрящевая ткань: проблемы дегенерации

Так сложилось, что с точки зрения человеческого здоровья хрящевая ткань - одна из наиболее уязвимых, и от заболеваний, связанных с суставами, страдают почти все люди пожилого возраста, а зачастую и более молодое поколение. Причин тому много: это и экология, и неправильный образ жизни, и некорректное питание. Конечно же, очень часто мы получаем травмы, сталкиваемся с инфекциями или воспалениями. Разовая проблема - травма или болезнь - проходит, но в старшем возрасте возвращается отголосками - суставными болями.

Хрящ довольно чувствителен ко многим заболеваниям. Проблемы с опорно-двигательной системой возникают, если человек столкнулся с грыжей, дисплазией, артрозом, артритом. Некоторые страдают от недостаточности природного синтеза коллагена. С возрастом хондроциты дегенерируют, и хрящевая ткань от этого сильно страдает. Во многих случаях наилучший терапевтический эффект дает оперативное вмешательство, когда пострадавший сустав меняют на имплантат, но такое решение не всегда применимо. Если есть вероятность восстановления природной хрящевой ткани, не нужно пренебрегать этим шансом.

Суставные болезни: как проявляются?

Большинство страдающих от таких патологий могут точнее любого прогноза предсказать перемену погоды: пораженные заболеванием суставы отзываются на малейшие смены в окружающем пространстве мучительной, тянущей болью. Если больной страдает от поражения суставов, ему нельзя резко двигаться, так как ткани реагируют на это резкой, сильной болью. Как только похожие симптомы начали появляться, нужно сразу же записаться на прием к врачу. Гораздо проще вылечить заболевание или блокировать его развитие, если начать борьбу на ранней стадии. Промедление приводит к тому, что регенерация становится совершенно невозможной.

Для восстановления нормальной функциональности хрящевой ткани было разработано довольно много препаратов. Преимущественно они относятся к категории нестероидных и созданы для блокирования воспаления. Также выпускаются обезболивающие средства - таблетки, уколы. Наконец, в последнее время широкое распространение получили специальные хондропротекторы.

Как лечить?

Наиболее эффективные средства против дегенеративных процессов в хрящевой ткани влияют на клеточном уровне. Они блокируют воспалительные процессы, защищают от негативного влияния хондроциты, а также прекращают дегенеративную активность различных агрессивных соединений, атакующих хрящевую ткань. Если удалось эффективно блокировать воспаление, следующим шагом терапии обычно является восстановление межклеточного соединения. Для этого применяют хондропротекторы.

Было разработано несколько средств этой группы - они построены на разных активных компонентах, а значит, различаются механизмом воздействия на человеческий организм. Для всех средств этой группы характерна эффективность только при приеме длительным курсом, позволяющим достигнуть действительно хороших результатов. Особенное распространение получили препараты, изготовленные на хондроитине сульфата. Это глюкозамин, который участвует в процессе формирования хрящевых белков и позволяет восстановить структуру ткани. За счет поставки вещества из внешнего источника во все виды хрящевой ткани активизируется процесс производства коллагена, гиалиновой кислоты, и хрящ самостоятельно восстанавливается. При правильном использовании медикаментов можно довольно быстро восстановить подвижность сустава и избавиться от боли.

Еще один хороший вариант - средства, содержащие другие глюкозамины. Они восстанавливают ткань от разного рода повреждений. Под влиянием активного компонента обмен веществ в хрящевых тканях сустава нормализуется. Также в последнее время применяют препараты животного происхождения, то есть изготовленные из биологического материала, полученного у животных. Чаще всего это ткани телят, водных существ. Хорошие результаты показывает терапия с применением мукополисахаридов и построенных на них медицинских препаратах.

Хрящевая ткань является особым видом соединительной ткани и в сформированном организме выполняет опорную функцию. В челюстно-лицевой области хрящ входит в состав ушной раковины, слуховой трубы, носа, суставного диска височно-нижнечелюстного сустава, а также обеспечивает связь между мелкими костями черепа.

В зависимости от состава, метаболической активности и способности к регенерации различают три типа хрящевой ткани - гиалино- вый, эластический и волокнистый.

Гиалиновый хрящ формируется первым на эмбриональной стадии развития, и в определённых условиях из него образуются остальные два вида хряща. Эта хрящевая ткань определяется в составе реберных хрящей, хрящевого остова носа и образует хрящи, покрывающие поверхности суставов. Он обладает более высокой метаболической активностью по сравнению с эластическим и волокнистым типами и содержит большое количество углеводов и липидов. Это позволяет осуществлять активный синтез белков и дифференцировку хондрогенных клеток для обновления и регенерации гиалинового хряща. С возрастом в гиалиновом хряще происходит гипертрофия и апоптоз клеток с последующим обызвествлением внеклеточного матрикса.

Эластический хрящ имеет сходное строение с гиалиновым хрящом. Из такой хрящевой ткани сформированы, например, ушные раковины, слуховая труба и некоторые хрящи гортани. Для этого типа хряща характерно присутствие в хрящевом матриксе сети эластических волокон, содержится малое количество липидов, углеводов и хондроитинсульфатов. Ввиду низкой метаболической активности эластический хрящ не обызвествляется и практически не регенерируется.

Волокнистый хрящ по своей структуре занимает промежуточное положение между сухожилием и гиалиновым хрящом. Характерной особенностью волокнистого хряща является наличие в межклеточном матриксе большого количества коллагеновых волокон, преимущественно I типа, которые располагаются параллельно друг другу, а клетки в виде цепочки между ними. Волокнистый хрящ благодаря своему особому строению может испытывать значительные механические нагрузки как при сжатии, так и растяжении.

Хрящевой компонент височно-нижнечелюстного сустава представлен в виде диска волокнистого хряща, который располагается на поверхности суставного отростка нижней челюсти и отделяет его от суставной ямки височной кости. Так как волокнистый хрящ не имеет надхрящницы, то питание клеток хряща осуществляется через синовиальную жидкость. Состав синовиальной жидкости зависит от транссудации метаболитов из кровеносных сосудов синовиальной оболочки в суставную полость. Синовиальная жидкость содержит низкомолекулярные компоненты - ионы Na + , K + , мочевую кислоту, мочевину, глюкозу, которые близки в количественном соотношении к плазме крови. Однако содержание белков в синовиальной жидкости в 4 раза выше, чем в плазме крови. Помимо гликопротеинов, иммуноглобулинов синовиальная жидкость богата гликозаминогликанами, среди кото- рых первое место занимает гиалуроновая кислота, присутствующая в виде натриевой соли.

2.1. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ХРЯЩЕВОЙ ТКАНИ

Хрящевая ткань, подобно любой другой ткани, содержит клетки (хондробласты, хондроциты), которые погружены в большой межкле- точный матрикс. В процессе морфогенеза хондрогенные клетки дифференцируются в хондробласты. Хондробласты начинают синтезировать и секретировать в хрящевой матрикс протеогликаны, которые стимулируют дифференцировку хондроцитов.

Межклеточный матрикс хрящевой ткани обеспечивает её сложную микроархитектонику и состоит из коллагенов, протеогликанов, а также неколлагеновых белков - в основном гликопротеинов. Коллагеновые волокна переплетены в трёхмерную сеть, которая связывает остальные компоненты матрикса.

В цитоплазме хондробластов содержится большое количество гликогена и липидов. Распад этих макромолекул в реакциях окисли- тельного фосфорилирования сопровождается образованием молекул АТФ, необходимых для синтеза белков. Синтезируемые в гранулярной эндоплазматической сети и комплексе Гольджи протеогликаны и гликопротеины упаковываются в везикулы и выделяются в межклеточный матрикс.

Упругость хрящевого матрикса определяется количеством воды. Для протеогликанов характерна высокая степень связывания воды, чем и обусловлены их размеры. Хрящевой матрикс содержит до 75%

воды, которая связана с протеогликанами. Высокая степень гидратации обусловливает большие размеры межклеточного матрикса и позволяет осуществлять питание клеток. Высушенный агрекан после связывания воды может увеличиться в объёме в 50 раз, однако ввиду обусловленных коллагеновой сетью ограничений набухание хряща не превышает 20 % от максимально возможного значения.

При сжатии хряща вода вместе с ионами вытесняется из областей вокруг сульфатированных и карбоксильных групп протеогликана, группы сближаются, и силы отталкивания между их отрицательными зарядами препятствуют дальнейшему сжатию ткани. После снятия нагрузки происходит электростатическое притяжение катионов (Na + , К + , Са 2+) с последующим притоком воды в межклеточный матрикс (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Связывание воды протеогликанами в матриксе хряща. Вытеснение воды при его сжатии и восстановление структуры после снятия нагрузки.

Коллагеновые белки хрящевой ткани

Прочность хрящевой ткани определяют коллагеновые белки, которые представлены коллагенами II, VI, IX, XII, XIV типов и погружены в макромолекулярные агрегаты протеогликанов. На долю коллагенов II типа приходится около 80-90% всех коллагеновых белков хряща. Остальные 15-20% коллагеновых белков - так называемые минорные коллагены IX, XII, XIV типов, которые сшивают фибриллы коллагена II типа и ковалентно связывают гликозаминогликаны. Особенностью матрикса гиалинового и эластического хрящей является присутствие коллагена VI типа.

Коллаген IX типа, обнаруженный в гиалиновом хряще, не только обеспечивает взаимодействие коллагена II типа с протеогликанами, но и регулирует диаметр фибрилл коллагена II типа. С коллагеном IX типа по своей структуре сходен коллаген X типа. Этот тип коллагена синтезируется только гипертрофированными хондроцитами ростовой пластинки и накапливается вокруг клеток. Данное уникальное свойство коллагена X типа предполагает участие этого коллагена в процессах костеобразования.

Протеогликаны . В целом содержание протеогликанов в хрящевом матриксе достигает 3%-10%. Основным протеогликаном хрящевой ткани является агрекан, который собирается в агрегаты с гиалуроновой кислотой. По форме молекула агрекана напоминает бутылочный ёршик и представлена одной полипептидной цепью (коровый белок) с присоединёнными к ней до 100 цепей хондроитинсульфата и около 30 цепей кератансульфата (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Протеогликановый агрегат хрящевого матрикса. Протеогликановый агрегат состоит из одной молекулы гиалуроновой кислоты и около 100 молекул агрекана.

Таблица 2.1

Неколлагеновые белки хрящевой ткани

В структуре корового белка агрекана выделяют N-концевой домен, который обеспечивает связывание агрекана с гиалуроновой кислотой и низкомолекулярными связывающими белками, и С-концевой домен, связывающий агрекан с другими молекулами межклеточного матрикса. Синтез компонентов протеогликановых агрегатов осуществляется хондроцитами, и окончательный процесс их формирования завершается в межклеточном матриксе.

Наряду с большими протеогликанами в хрящевом матриксе приутствуют малые протеогликаны: декорин, бигликан и фибромодулин. Они составляют всего 1-2% от общей массы сухого вещества хряща, однако их роль очень велика. Декорин, связываясь в определённых участках с волокнами коллагена II типа, участвует в процессах фибриллогенеза, а бигликан участвует в формировании белковой матрицы хряща в процессе эмбриогенеза. С ростом эмбриона количество бигликана в хрящевой ткани уменьшается и после рождения этот протеогликан исчезает совсем. Регулирует диаметр коллагена II типа фибромодулин.

Помимо коллагенов и протеогликанов, во внеклеточном матриксе хряща содержатся неорганические соединения и небольшое количество неколлагеновых белков, характерных не только для хряща, но и для других тканей. Они необходимы для связывания протеогликанов с коллагеновыми волокнами, клеток, а также отдельных компонентов хрящевого матрикса в единую сеть. Это адгезивные белки - фибронектин, ламинин и интегрины. Большинство специфических неколлагеновых белков в хрящевом матриксе присутствует только в период морфогенеза, обызвествления хрящевого матрикса или появляются при патологических состояниях (табл. 2.1). Чаще всего это кальцийсвязывающие белки, содержащие остатки 7-карбоксиглутаминовой кислоты, а также гликопротеины, богатые лейцином.

2.2. ФОРМИРОВАНИЕ ХРЯЩЕВОЙ ТКАНИ

На ранней стадии эмбрионального развития хрящевая ткань состоит из недифференцированных клеток, содержащихся в виде аморфной массы. В процессе морфогенеза клетки начинают дифференцироваться, аморфная масса увеличивается и приобретает форму будущего хряща (рис. 2.3).

Во внеклеточном матриксе развивающейся хрящевой ткани количественно и качественно меняется состав протеогликанов, гиалуроновой кислоты, фибронектина и коллагеновых белков. Переход от

Рис. 2.3. Этапы формирования хрящевой ткани.

прехондрогенных мезенхимальных клеток к хондробластам характеризуется сульфатированием гликозаминогликанов, увеличением количества гиалуроновой кислоты и предшествует началу синтеза специфического для хряща большого протеогликана (агрекан). На начальных

этапах морфогенеза синтезируются высокомолекулярные связующие белки, которые позднее подвергаются ограниченному протеолизу с образованием низкомолекулярных белков. Молекулы агрекана при помощи низкомолекулярных связующих белков связываются с гиалуроновой кислотой и формируются протеогликановые агрегаты. В последующем количество гиалуроновой кислоты снижается, что связано как со снижением синтеза гиалуроновой кислоты, так и с повышением активности гиалуронидазы. Несмотря на снижение количества гиалуроновой кислоты, длина отдельных её молекул, необходимых для формирования протеогликановых агрегатов при хондрогенезе, возрастает. Синтез коллагена II типа хондробластами происходит позднее син- теза протеогликанов. Вначале прехондрогенные клетки синтезируют коллагены I и III типа, поэтому в цитоплазме зрелых хондроцитов обнаруживают коллаген I типа. Далее в процессе хондрогенеза происходит смена компонентов внеклеточного матрикса, контролирующих морфогенез и дифференцировку хондрогенных клеток.

Хрящ как предшественник кости

Все закладки костного скелета проходят три стадии: мезенхимную, хрящевую и костную.

Механизм обызвествления хряща является очень сложным процессом и до конца ещё не изучен. Физиологическому обызвествлению подвержены точки окостенения, продольные перегородки в нижней гипертрофической зоне зачатков хряща, а также прилегающий к кости слой суставного хряща. Вероятной причиной такого развития событий является присутствие на поверхности гипертрофических хондроцитов щелочной фосфатазы. В подверженном обызвествле- нию матриксе образуются так называемые матриксные пузырьки, содержащие фосфатазу. Считают, что эти пузырьки являются, по всей видимости, первичной областью минерализации хряща. Вокруг хондроцитов растёт локальная концентрация фосфатных ионов, что способствует минерализации ткани. Гипертрофические хондроциты синтезируют и выделяют в матрикс хряща белок - хондрокальцин, обладающий способностью связывать кальций. Для подверженных минерализации областей характерны высокие концентрации фосфолипидов. Их присутствие стимулирует образование кристаллов гидроксиапатита в этих местах. В зоне обызвествления хряща происходит частичная деградация протеогликанов. Те из них, которых деградация не коснулась, тормозят обызвествление.

Нарушение индуктивных взаимоотношений, а также изменение (задержка или ускорение) сроков появления и синостезирование центров окостенения в составе отдельных закладок костей, обусловливают формирование структурных дефектов черепа у зародыша человека.

Регенерация хряща

Пересадка хряща в пределах одного и того же вида (так называемые аллогенные трансплантации) обычно не сопровождается возникнове- нием у реципиента симптомов реакции отторжения. Такого эффекта не удается достичь в отношении других тканей, так как трансплантаты этих тканей подвергаются атакам и разрушению клетками иммунной системы. Затруднённый контакт хондроцитов донора с клетками иммунной системы реципиента, в первую очередь, обусловлен наличием в хряще большого количества межклеточного вещества.

Наибольшей регенеративной способностью обладает гиалиновый хрящ, что связано с высокой метаболической активностью хондроцитов, а также присутствием надхрящницы - плотной волокнистой неоформленной соединительной ткани, окружающей хрящ и содержащей большое количество кровеносных сосудов. В наружном слое надхрящницы присутствует коллаген I типа, а внутренний слой сформирован хондрогенными клетками.

Благодаря таким особенностям пересадка хрящевой ткани практикуется в пластической хирургии, например, для реконструкции изуродованного контура носа. При этом аллогенная пересадка одних хондроцитов, без окружающей их ткани, сопровождается отторжением трансплантата.

Регуляция метаболизма хрящевой ткани

Формирование и рост хрящевой ткани регулируется гормонами, факторами роста и цитокинами. Хондробласты являются клеткамимишенями для тироксина, тестостерона и соматотропина, которые стимулируют рост хрящевой ткани. Глюкокортикоиды (кортизол) тормозят пролиферацию и дифференцировку клеток. Определённую роль в регуляции функционального состояния хрящевой ткани выполняют половые гормоны, которые ингибируют высвобождение протеолитических ферментов, разрушающих матрикс хряща. К тому же сам хрящ синтезирует ингибиторы протеиназ, подавляющих активность протеиназ.

Целый ряд факторов роста - ТФР-(3, фактор роста фибробластов, инсулиноподобный фактор роста-1 стимулируют рост и развитие

хрящевой ткани. Связываясь с рецепторами мембран хондроцитов, они активируют синтез коллагенов и протеогликанов и тем самым способствуют поддержанию постоянства хрящевого матрикса.

Нарушение гормональной регуляции сопровождается избыточным или недостаточным синтезом факторов роста, что приводит к разнообразным дефектам в формировании клеток и межклеточного матрикса. Так, ревматоидный артрит, остеоартрит и другие заболевания связаны с повышенным образованием скелетогенных клеток, и хрящевая ткань начинает замещаться на костную. Под влиянием тромбоцитарного фактора роста сами хондроциты начинают синтезировать ИЛ-1α и ИЛ-1(3, накопление которых угнетает синтез протеогликанов и коллагенов II и IX типов. Это способствует гипертрофии хондроцитов и в конечном итоге обызвествлению межклеточного матрикса хрящевой ткани. Деструктивные изменения также связаны с активацией матриксных металлопротеиназ, участвующих в деградации хрящевого матрикса.

Возрастные изменения в хрящевой ткани

При старении в хряще происходят дегенеративные изменения, меняется качественный и количественный состав гликозаминогликанов. Так, цепи хондроитинсульфата в молекуле протеогликана, синтезируемые молодыми хондроцитами, почти в 2 раза длиннее, чем цепи, вырабатываемые более зрелыми клетками. Чем длиннее молекулы хондроитинсульфата в составе протеогликана, тем больше воды структурирует протеогликан. В связи с этим протеогликан старых хондроцитов связывает меньше воды, поэтому хрящевой матрикс пожилых людей становится менее упругим. Изменение микроархитектоники межклеточного матрикса в отдельных случаях является причиной развития остеоартрита. Также в составе протеогликанов, синтезируемых молодыми хондроцитами, содержится большое количество хондроитин-6-сульфата, а у пожилых людей, напротив, в хрящевом матриксе преобладают хондроитин-4-сульфаты. Состояние хрящевого матрикса определяется и длиной цепей гликозаминогликанов. У молодых людей хондроциты синтезируют короткоцепочечный кератансульфат, а с возрастом эти цепи удлиняются. Также наблюдается уменьшение размеров протеогликановых агрегатов за счёт укорочения не только цепей гликозаминогликанов, но и длины корового белка в одной молекуле протеогликана. При старении в хряще увеличивается содержание гиалуроновой кислоты от 0,05 до 6%.

Характерным проявлением дегенеративных изменений хрящевой ткани является её нефизиологическое обызвествление. Обычно оно встречается у пожилых людей и характеризуется первичной дегенерацией суставного хряща с последующим поражением сочленяющихся компонентов сустава. Изменяется структура коллагеновых белков и разрушается система связей между коллагеновыми волокнами. Эти изменения связаны как с хондроцитами, так и с компонентами матрикса. Возникающая гипертрофия хондроцитов приводит к росту массы хряща в области хрящевых полостей. Постепенно исчезает коллаген II типа, который замещается коллагеном X типа, принимающим участие в процессах костеобразования.

Заболевания, связанные с пороками развития хрящевой ткани

В стоматологической практике наиболее часто манипуляции проводят на верхней и нижней челюстях. Существует ряд особенностей их эмбрионального развития, которые связаны с различными путями эволюции этих структур. У зародыша человека на ранних этапах эмбриогенеза в составе верхней и нижней челюстей обнаруживается хрящ.

На 6-7-й неделе внутриутробного развития в мезенхиме нижнечелюстных отростков начинается образование костной ткани. Верхняя челюсть развивается вместе с костями лицевого скелета и подвергается окостенению намного раньше, чем нижнечелюстная кость. К 3-месяч- ному возрасту эмбриона на передней поверхности кости уже отсутствуют места слияния верхней челюсти с костями черепа.

На 10-й неделе эмбриогенеза в составе будущих ветвей нижней челюсти образуются вторичные хрящи. Один из них соответствует мыщелковому отростку, который в середине плодного развития замещается костной тканью по принципу эндохондрального окостенения. Также вторичный хрящ образуется вдоль переднего края венечного отростка, который исчезает перед самым рождением. В месте сращения двух половинок нижней челюсти имеются один или два островка хрящевой ткани, которые окостеневают на последних месяцах внутриутробного развития. На 12-й неделе эмбриогенеза появляется мыщелковый хрящ. На 16-й неделе мыщелок ветви нижней челюсти вступает в контакт с закладкой височной кости. Необходимо отметить, что гипоксия плода, отсутствие или слабое движение зародыша способствует нарушению образования суставных щелей или полному слиянию эпифизов противолежащих закладок костей. Это приводит к деформации отростков нижней челюсти и их сращению с височной костью (анкилоз).

Здравствуйте, друзья мои!

В этой статье мы разберём, что такое хрящ коленного сустава . Рассмотрим из чего состоят хрящи и какая у них функция. Как Вы понимаете, во всех суставах нашего организма хрящевая ткань одинаковая, и всё нижеописанное относится и к другим суставам.

Концы наших костей в коленном суставе покрыты хрящом, между ними лежат два мениска – это тоже хрящи, но только немного отличающиеся по своему составу. О менисках читайте в статье « ». Я только скажу, что хрящи и мениски отличаются видом хрящевой ткани: хрящи кости – это гиалиновый хрящ , а мениски – волокнистый хрящ . Это мы сейчас и разберём.

Толщина хряща, покрывающего концы кости, в среднем 5-6 мм, состоит он из нескольких слоёв. Хрящ плотный и гладкий, что позволяет костям легко скользить относительно друг друга при сгибательных и разгибательных движениях. Обладая упругостью, хрящ выполняет роль амортизатора при движениях.

В здоровом суставе, в зависимости от его величины, жидкости от 0,1 до 4 мл, расстояние между хрящами (суставная щель) - от 1,5 до 8 мм, кислотно-щелочное равновесие 7,2-7,4, воды 95%, белка 3%. Состав хряща подобен сыворотке крови: лейкоцитов 200-400 в 1 мл, из них лимфоцитов 75%.

Хрящи являются одним из видов соединительной ткани нашего организма. Основное отличие хрящевой ткани от других – это отсутствие нервов и кровеносных сосудов, непосредственно питающих эту ткань. Кровеносные сосуды не выдержали бы нагрузок и постоянного давления, а наличие там нервов отдавалось бы болью при каждом нашем движении.

Хрящи предназначены для снижения трения в местах соединения костей. Покрывают обе головки кости и внутреннюю сторону надколенника (коленной чашечки). Постоянно омываемые синовиальной жидкостью, они, в идеале, снижают процессы трения в суставах до нуля.

Хрящи не имеют доступа к кровеносным сосудам и питанию соответственно, а если нет питания, то нет ни роста, ни восстановления. Но хрящ тоже состоит из живых клеток и им тоже нужно питание. Получают они питание за счёт всё той же синовиальной жидкости.

Хрящ мениска пронизан волокнами, поэтому он называется волокнистым хрящом и по структуре плотнее и твёрже гиалинового, поэтому имеет большую прочность на разрыв и может противостоять давлению.

Отличаются хрящи соотношением волокон: . Всё это придаёт хрящу ни сколько твёрдости, сколько упругости. Работая, как губка при нагрузках, хрящи и мениски сжимаются, разжимаются, сплющиваются, растягиваются, как хотите. Они постоянно вбирают в себя новую порцию жидкости и отдают старую, заставляют её постоянно циркулировать; при этом жидкость обогащается питательными веществами и снова несёт их хрящам. Про синовиальную жидкость мы поговорим позже.

Основные составляющие хряща

Суставной хрящ - это сложная по своей структуре ткань. Рассмотрим основные составляющие этой ткани. составляют почти половину межклеточного пространства в суставных хрящах. Коллаген по своей структуре состоит из очень крупных молекул, переплетенных в тройные спирали. Такое строение коллагеновых волокон позволяет хрящу противодействовать любым видам деформации. Коллаген придаёт ткани упругость. придают эластичность, возможность возвращаться в первоначальное состояние.

Второй имеющий огромное значение элемент хрящей – вода , которая в большом количестве содержится в межклеточном пространстве. Вода – уникальный природный элемент, она не подвержена никаким деформациям, её нельзя ни растянуть, ни сжать. Это прибавляет хрящевой ткани жёсткости и упругости. Кроме того, чем больше воды, тем лучше и функциональнее межсуставная жидкость. Она легко распределяется и циркулирует. При недостатке воды суставная жидкость становится более вязкой, менее текучей и, понятное дело, хуже выполняет свою роль в обеспечении питания хряща. !

Гликозамины – вещества, вырабатываемые хрящевой тканью суставов, также входят в состав синовиальной жидкости. По своей структуре, глюкозамин является полисахаридом, служит в качестве важной составляющей хряща.

Глюкозамин является предшественником гликозаминогликанов (основной компонент суставных хрящей), поэтому считается, что его дополнительное применение извне может способствовать восстановлению хрящевой ткани.

У нас в организме глюкозамин связывает клетки и входит в состав клеточных мембран и белков, делая ткани более прочными и более устойчивыми к растяжению. Тем самым, глюкозамин поддерживает и укрепляет наши суставы и связки. При снижении количества глюкозаминов уменьшается также сопротивляемость хрящевой ткани нагрузкам, хрящ становится более чувствительным к повреждениям.

Вопросами восстановления хрящевой ткани и выработки необходимых соединений и веществ занимаются хондроциты .

Хондроциты , по своей природе, не отличаются от других клеток в плане развития и регенерации, скорость их метаболизма достаточна велика. Но проблема в том, что этих самых хондроцитов очень мало. В суставном хряще количество хондроцитов составляет всего 2-3 % от массы хряща. Поэтому восстановление хрящевой ткани так ограничено.

Итак, питание хрящей происходит трудно, обновление хрящевой ткани тоже очень долговременный процесс, а уж восстановление и того проблематичнее. Что же делать?

Учитывая всё вышесказанное, приходим к выводу, что для того, чтобы хрящ коленного сустава восстановился, необходимо добиться высокой численности и активности клеток хондроцитов. И наша задача состоит в их обеспечении полноценным питанием, которое они могут получить только через синовиальную жидкость. Но, даже если питание будет богатейшим, оно не достигнет свой цели без движения сустава. Поэтому, больше двигаетесь – лучше идёт восстановление!

При долгом обездвиживании сустава или всей ноги (гипс, лангеты и т.п.), уменьшаются и атрофируются не только мышцы; установлено, что уменьшается и хрящевая ткань, так как она не получает достаточно питания без движения. Я повторюсь уже сотый раз, но это ещё одно доказательство необходимости в постоянном движении. Человек создан природой таким образом, что постоянно должен бегать за едой и убегать от мамонта, как и другие животные. Уж извините, если я этим обижу некоторых «Венцов творения природы». В масштабе эволюционного развития, мы прошли слишком малый путь, чтобы организм вёл себя по-другому, не приспособился он пока к другим условиям существования. А если организм чувствует, что в его составе что-то не нужно или плохо работает, он избавляется от этого. Зачем кормить то, что не приносит пользы? Перестали ходить ногами – ноги атрофируются, перестал культурист качаться (использовать всю свою мышечную массу) – сразу сдулся. Ну, это я отвлёкся.

В других статьях мы, конечно, коснёмся вопросов (операционными методами и консервативными), их питанием и движением. Что я, со своей травмой хряща и пытаюсь внедрять. Расскажу и Вам.

Ну а пока мои наставления: , ПОЛНОЦЕННОЕ РАЗНООБРАЗНОЕ ПИТАНИЕ, .

Можете приступать сию минуту.

Всего доброго, не болейте!

Классификация хрящевых тканей основана на особенностях строения его межклеточного вещества - матрикса. Такая классификация видов хрящевой ткани далеко не совершенна, поскольку не содержит в себе общего единого принципа. Так, термин «фиброзный» указывает на содержание волокнистых структур, а термин «эластический» - уже на определенную конкретную характеристику белка - эластина, входящего в состав хряща. Термин «гиалиновый» информирует лишь о том, что матрикс хряща внешне однородный, а о структуре и характере белков, составляющих его структуру, вообще не упоминается.
).

Хрящевая ткань присутствует во внескелетных образованиях - гортани, носовых перегородках, бронхах, стромальных компонентах сердца.

Внеклеточный матрикс хрящевой ткани отличается от матрикса других разновидностей соединительной ткани существенными особенностями своих структурных макромолекулярных компонентов. Эти особенности обусловливают выраженное своеобразие архитектоники матрикса и его уникальные функциональные (биомеханические) характеристики.

Волокнистые структуры матрикса образованы особыми, специфическими для хрящевой ткани коллагеновыми белками - «большим» фибриллярным коллагеном II типа и сопутствующими ему «малыми» (минорными) коллагенами IX, XI, а также X и некоторых других типов. Главным компонентом межуточного вещества матрикса является также специфический для хрящевой ткани «большой» протеогликан агрекан, макромолекулы которого образуют огромные (их размеры превышают размеры клеток), занимающие большое пространство агрегаты. В состав макромолекул агрекана, составляя значительную часть их массы, входят сульфатированные гликозаминогликаны - хондроитинсульфаты и кератансульфат.

Клетки хрящевой ткани

Дифферон хрящевой ткани может быть представлен следующим образом: прехондробласты-хондробласты-хондроциты. Опираясь на описание дифферона клеток хрящевых тканей, а также из дидактических соображений, мы опишем три формы хондроцитов: прехондробласты, хондробласты и хондроциты.

Прехондробласты

В диффероне хрящевых клеток выделяют клетки-предшественники хондробластов - прехондробласты. Выделение прехондробластов в определенной мере является условным, так как предполагают, что у хряща и кости имеются единые полустволовые клетки - общие для хондробластов и остеобластов.

Хондробласты

Основные процессы формирования хрящевой ткани происходят в эмбриогенезе, где хондроцит функционирует в качестве своей бластной формы и называется хондробластом. По-видимому, целесообразно говорить о единой популяции клеток хондробласт-хондроцит, которая обеспечивает как формирование хрящевой ткани, так и функционирование ее в зрелом состоянии. Источником пополнения популяции таких клеток являются прехондробласты.

Хондробласт можно определить как клетку, находящуюся в стадии перехода от прехондробласта к зрелому хондроциту. Такая клетка обладает секреторными потенциями, необходимыми для синтеза компонентов матрикса, но сохраняет еще способность к пролиферации. Многие исследователи отмечают, что хондробласт и хондроцит не имеют отчетливых морфологических различий, т.е. в морфологической характеристике хондробластов и хондроцитов еще не удалось определить ту меру специфичности, которая позволила бы уверенно различать эти два типа клеток.

Роль хондробластов-хондроцитов как, возможно, единственной клетки в жизнедеятельности хряща настолько важна, что их назвали «архитекторами хряща». Это название отражает тот факт, что она является единственным продуцентом всех макромолекулярных компонентов матрикса хрящевой ткани. Формирование хряща происходит преимущественно в эмбриогенезе и заканчивается в очень молодом возрасте. Таким образом, этот процесс почти целиком происходит на хондробластической стадии дифференцировки клетки.

Хондроциты

Хондроциты - это высокоспециализированная и метаболически активная клетка. Синтетическая деятельность хондроцита специфична и дифференцирована в направлении продукции и секреции коллагена II типа, минорных коллагенов, агрекана, характерных для хрящевой ткани гликопротеинов, эластина (в эластических хрящах). Ультраструктура зрелого хондроцита соответствует высокому уровню его метаболической активности.

Тот факт, что хондроциты служат источником коллагена хрящевой ткани, документируется и биохимическими, и морфологическими методами. Хондроциты в монослойной клеточной культуре дают внутриклеточную иммунофлюоресценцию с сывороткой, меченной к коллагену II типа. Таким же методом удалось локализовать коллаген II типа внутри клеток хрящевой метафизарной пластинки у детей на биопсийном материале.

Не менее убедительны и данные, относящиеся к синтезу протеогликанов. В хондроцитах при ТЭМ выявляются окрашиваемые рутениевым красным гранулы, которые заполняют весь внеклеточный матрикс хрящевой ткани и представляют собой не что иное, как уплотненные в процессе фиксации агрегаты протеогликанов. Эти гранулы обнаруживаются в везикулах комплекса Гольджи, но они отсутствуют в ГЭС. Это означает, что агрекан приобретает свой полианионный характер (рутениевый красный окрашивает полианионные макромолекулы избирательно) при прохождении через комплекс Гольджи. Эти данные согласуются с результатами радиоавтографических исследований, в которых показано, что S35 избирательно концентрируется в комплексе Гольджи. Таким образом, был не только установлен факт биосинтеза хондроцитами агрекана, но и выявлена точная внутриклеточная локализация центрального звена процесса его биосинтеза.

Сопоставление габаритов хондроцита и агреканового агрегата (первый значительно меньше по занимаемому объему, чем второй) позволило заключить, что внутри хондроцита происходит только синтез мономерных макромолекул агрекана, которые секретируются за пределы клетки в матрикс, где и происходит сборка агрекановых агрегатов.

Синтез хондроцитами тканевых структурных гликопротеинов хрящевой ткани доказан биохимическими методами. Получить морфологические подтверждения этого синтеза трудно. Полагают, что он маскируется выраженными процессами синтеза коллагена и протеогликанов. Способность хондроцитов к синтезу белка эластина была показана при исследовании культивируемых хондроцитов ушной раковины кролика.

Согласно современным представлениям, процесс обызвествления хряща происходит при активном участии в нем хондроцитов. Минерализации предшествуют изменения - как в матриксе, так и в клетках хряща.

Гетерогенность хондроцитов

Хондроциты нормальной хрящевой ткани фенотипически представляют собой гетерогенную популяцию клеток.

В гиалиновом хряще выявляются разные по своим морфологическим и функциональным характеристикам хондроциты. Основными являются три их разновидности.

Хондроциты I типа - относительно немногочисленные клетки с неровными отростчатыми краями, крупным ядром, относительно слабо выраженным ГЭС. Клеткам этого типа, например, в суставном хряще, приписывается возможность митотического деления, т.е. функции, необходимой для осуществление физиологической регенерации в процессе естественной смены популяции хондроцитов.

Хондроциты II типа составляют основную массу клеток и характерны для любой разновидности гиалинового хряща. Такой хондроцит - клетка (15- 20 мкм в диаметре) с крупным ядром и многими мелкими отростками, так называемыми цитоплазматическими «ножками». Ядерный хроматин частично конденсирован и сосредоточен в основном на внутренней поверхности ядерной мембраны. В цитоплазме хорошо развита ГЭС, ее каналы местами расширены и наполнены продуктами синтеза. Комплекс Гольджи всегда хорошо развит. Митохондрии немногочисленны.

Хондроциты III типа - это также высокодифференцированные клетки.

Фенотип хондроцита и закономерности его поддержания

Вопрос о том, каковы возможности и необходимые условия для поддержания фенотипа хондроцита в зрелом хряще в норме и при экстремальных ситуациях, являлся в последние годы предметом как изучения, так и дискуссий. Хондроцит и окружающий его матрикс представляют собой единое в функциональном отношении целое - хондроцит продуцирует матрикс, матрикс обеспечивает поддержание фенотипа хондроцита. Соответственно в нормальном хряще in vivo имеются условия, обеспечивающие поддержание стабильности фенотипа хондроцита.

Полагают, что фенотип хондроцита более лабилен, чем фенотип других клеток соединительной ткани. Он приобретается на определенном этапе хондрогенной дифференцировки мезенхимальных клеток и утрачивается в условиях патологии, что, несомненно, имеет патогенетическое значение. Утрата фенотипа хондроцитов происходит также после изолирования их из хрящевой ткани для последующего культивирования в условиях монослойной клеточной культуры. В этом случае на фоне выраженной пролиферации хондроцитов наблюдается угнетение биосинтеза хрящевого матрикса. Этот феномен обычно называют процессом дедифференциации.

Однако при определенных условиях фенотип хондроцитов (например, после перенесения клеток из монослойной в суспензионную культуру) может быстро восстанавливаться. Происходит редифференциация, при которой активируется ряд генов, участвующих в процессе дифференцировки клеток, в том числе гены, кодирующие компоненты системы передачи сигналов одного из цитокинов - IL-6. Напротив, экспрессия некоторых других генов угнетается. В частности, угнетение затрагивает ген фактора роста соединительной ткани (CTGF). Главным признаком редифференциации является возобновление экспрессии специфических компонентов экстрацеллюлярного матрикса, хотя при этом могут частично сохраняться как появившаяся при дедифференциации экспрессия неспецифических продуктов биосинтеза, в частности, коллагена I типа, так и измененная структура хондроцита.

Для поддержания фенотипа зрелого хондроцита необходимо присутствие нормального полноценного хрящевого матрикса. В норме именно структурные особенности матрикса стабилизируют фенотип клеток. Это заключение подтверждается тем фактом, что при культивировании срезов хряща, т.е. при сохранении матрикса, фенотип хондроцитов не изменяется на протяжении длительного времени культивирования (до 9 недель). В условиях патологии фенотип хондроцита изменяется, а задачей терапии является его восстановление.

Метаболические процессы в клетках хрящевой ткани

Хондроциты, как было указано выше, - это единственная разновидность клеток, представленная в зрелой хрящевой ткани, и именно поэтому только они могут служить источником для формирования внеклеточного матрикса. Продукция матрикса и поддержание его структурной целостности на протяжении жизни организма - основные функции хондроцитов. Именно хондроциты осуществляют биосинтез всех специфических компонентов матрикса. Кроме того, хондроциты контролируют протекающие в матриксе процессы сборки надмолекулярных структур (например, агрегатов агрекана и коллагеновых фибрилл) и течение катаболических реакций.

Как мы уже подчеркивали, численность хондроцитов относительно невелика. Они могут обеспечить формирование матрикса только за счет высокой метаболической (анаболической и катаболической) активности каждой клетки. Эта активность, наиболее выраженная в эмбриональном и раннем постнатальном онтогенезе, является одним из характерных свойств хондроцитов.

Метаболическая активность хондроцитов, за исключением общих для всех клеток процессов, обеспечивающих их собственную жизнедеятельность, направлена на построение и поддержание матрикса. Ее целесообразно рассмотреть после того, как будет представлена характеристика структурных компонентов матрикса и действующих в нем ферментов. Здесь мы лишь обратим внимание на те условия, в которых осуществляются метаболические функции хрящевых клеток.

Относительно немногочисленные клетки хрящевой ткани (хондробласты-хондроциты) должны обеспечить образование и последующее поддержание в состоянии динамического равновесия больших масс экстрацеллюлярного матрикса. Свою задачу клетки хряща выполняют в особых условиях: они функционируют в ткани, бедной кровеносными сосудами, а в суставных хрящах взрослых организмов - в бессосудистой ткани. Если хрящи других локализаций, например межреберные, получают необходимые для метаболизма материалы из капилляров надхрящницы (перихондрия), то в суставном хряще, лишенном перихондрия и отделенным пограничной линией от субхондральной кости, возможности получения этих материалов из крови отсутствуют.

Это означает, что в зрелом суставном хряще хондроциты, удаленные от кровеносных сосудов, получают исходные материалы для метаболических процессов только из омывающей суставную поверхность СЖ за счет их проникновения сквозь толщу матрикса. Физическим механизмом, осуществляющим такое проникновение, является диффузия - перемещение находящихся в растворе молекул из области с более высокой концентрацией в область более низкой концентрации до достижения равномерного распределения молекул растворенного вещества среди молекул растворителя.

Скорость диффузии между полярными и неполярными молекулами отчетливо различается. Но интенсивность диффузии всех низкомолекулярных веществ вполне достаточна для того, чтобы обеспечить метаболические потребности хондроцитов по всей толщине суставного хряща, даже в наиболее массивных участках хрящей тазобедренного сустава человека, где толщина хряща достигает 3,5-5 мм. Исключение составляет кислород; его концентрация в СЖ очень низкая. При реально существующей в синовии концентрации кислорода (3-10 х Ю-8 моль/мл) диффузия обеспечивает проникновение кислорода только до глубины около 1,8 мм. Клетки, расположенные в более удаленных от суставной поверхности слоях хряща, оказываются в условиях дефицита кислорода. Вследствие этого метаболические процессы в хондроцитах различных слоев хряща протекают с неодинаковой активностью. Это - еще одно проявление метаболической неоднородности суставных хрящей.

Метаболизм хондроцитов носит преимущественно анаэробный характер, ибо он осуществляется за счет гликолиза. Такая особенность энергетического обеспечения ткани хряща - приспособительный механизм, позволяющий клеткам функционировать в условиях очень низких концентраций кислорода. Если в межклеточных пространствах мягких тканей парциальное давление кислорода составляет 15-20 мм рт. ст., то в суставном хряще оно не превышает 5-8 мм рт. ст. При этом в базальной зоне хряща оно примерно в 10 раз ниже, чем в поверхностных. Чем ниже концентрация кислорода в матриксе хряща, тем выше интенсивность гликолиза и соответственно - продукция молочной кислоты.

Хондроциты фенотипически адаптированы к анаэробным условиям функционирования. Эксперименты in vitro показали, что по мере повышения степени гипоксии анаболические процессы не только не угнетаются, но даже активируются. Повышается эффективность утилизации глюкозы, что обеспечивает более экономное расходование энергии. Однако при слишком выраженной тканевой гипоксии (такое состояние наблюдается при РА, когда очень резко падает содержание кислорода в СЖ) происходит угнетение экспрессии хондроцитами ряда генов. Уровни мРНК, кодирующих структурные макромолекулы матрикса (коллаген II типа), количество некоторых цитокинов и интегринов в хондроцитах при этом снижается.

В то же время в отличие от клеток других тканей хондроциты дают парадоксальную реакцию на увеличение парциального давления кислорода: угнетением биосинтетических процессов, в частности снижением биосинтеза ДНК и протеогликанов. С возрастом потребление кислорода хондроцитами еще более снижается. Потребление кислорода хондроцитами, особенно поверхностного слоя хряща, понижается при избыточной концентрации глюкозы в СЖ.

Биомеханические свойства хряща

Суставные хрящи выполняют две основные биомеханические функции:

1. принимают на себя действие сил сжатия (компрессии), обусловленных тяжестью и развивающимися при движениях нагрузками, способствуя их равномерному распределению и переводу аксиально направленных сил в тангенциальные;
2. образуют устойчивые к износу поверхности сочленяющихся элементов скелета.

Поскольку хрящевая ткань содержит очень мало клеток - около 1 % массы ткани, эти свойства практически полностью зависят от внеклеточного матрикса.

С точки зрения биомеханики матрикс хрящевой ткани представляет собой материал, состоящий из двух различных фаз - твердой и жидкой. Твердая фаза включает в себя неволокнистые структурные макромолекулы, в числе которых преобладают агрегаты агрекана и волокнистые структурные макромолекулы, среди которых преобладает коллаген II типа. Жидкая фаза составляет примерно 80 % массы ткани.

Коллагеновые волокна образуют прочную сеть, которая фиксирует агрегаты агрекана и, ограничивая в пространстве отрицательно заряженные макромолекулы агрекана, не позволяет им распространиться в максимальном объеме. Эта сеть (каркас) мало растяжима и обеспечивает прочность хряща на разрыв.

Композитная твердая фаза матрикса функционирует как пористый, проницаемый, скрепленный волокнами материал, набухший водой. Молекулы воды располагаются внутри пространств, занимаемых диффузными агрегатами агрекана, и именно вода, как несжимаемая жидкость, обеспечивает прочность хряща на сжатие. Протеогликановый компонент матрикса, в силу своих полианионных свойств, ответствен за гипергидратированное состояние хряща и, следовательно, играет определяющую роль в формировании прочности к сдавливающим нагрузкам. Существует выраженная положительная корреляция между концентрацией в хряще агрекана и его прочностью на сжатие.

Только менее 1 % молекул воды прочно удерживается коллагеновыми волокнами. Остальные (более 99%) молекулы воды, располагающиеся в межволокнистой субстанции матрикса, достаточно свободны и подвижны. При компрессионных нагрузках эти свободные молекулы вместе с растворенными в воде низкомолекулярными веществами могут перемещаться по матриксу и «выжиматься» из хряща в СЖ. При уменьшении давления происходит движение в обратном направлении - из СЖ в матрикс. Этим объясняется способность хряща к обратимой деформации (упругость).

При движении воды в пористом материале, каким является матрикс, возникает трение, которое в сочетании с некоторыми особенностями твердой фазы (в основном речь идет о сложной системе межмолекулярных связей компонентов матрикса) обусловливает определенную вязкость хрящевой ткани.

Таким образом, двухфазная модель в целом объясняет вязкоупругие биомеханические свойства хряща. Вместе с тем она встречает и возражения. Главное из них - неправомерность объединения всех твердых компонентов в одну фазу. Эксперименты N.D. Broom, Н. Silyn-Roberts показали, что разрушение значительной части агрекановых агрегатов (с помощью гиалуронидазы) практически не отражается на прочности хряща на разрыв и, следовательно, коллагеновые волокна в этой биомеханической функции независимы от агрекана. Вероятно, укрепление коллагеновых волокон за счет взаимодействия коллагенов различных типов более существенно, чем связи между коллагенами и агреканом, поэтому появляются основания рассматривать агрекан и коллагены как две отдельные фазы, что означает переход к трехфазной биомеханической модели хряща (коллагены-агрекан-вода).

Вполне возможно, что на биомеханических свойствах хряща сказывается влияние гликопротеинов. Это означает, что и трехфазная модель недостаточно учитывает всю многокомпонентность хрящевого матрикса. Но независимо от того, какая биомеханическая модель окажется окончательной, очевидно, что нормальное функционирование хряща возможно только при оптимальных количественных и структурных взаимоотношений всех компонентов матрикса.