Хрящ

Введение

Хрящ — это неваскулярный тип поддерживающей соединительной ткани, который встречается по всему телу.

• Хрящ — это гибкая соединительная ткань, которая отличается от кости по нескольким параметрам; она аваскулярна и её микроархитектура менее организована, чем у кости.
• Клетки (хондроциты) разбросаны и прочно закреплены в матрице, поддерживаемой коллагеновыми и эластичными волокнами.
• Хрящ не иннервирован и поэтому полагается на диффузию для получения питательных веществ, что приводит к его очень медленному заживлению.
• Основными типами клеток в хряще являются хондроциты, основное вещество — хондроитинсульфат, а волокнистая оболочка называется перихондрием.^[1]

^[2]

Структура Хряща

Хрящ представляет собой плотную структуру, напоминающую твердую гель, состоящую из коллагеновых и эластичных волокон. Он содержит полисахаридные производные, называемые хондроитинсульфатами, которые соединяются с белками в основном веществе, образуя протеогликаны. Матрица образуется хондробластами, которые формируют хондроциты и находятся в небольших камерах, называемых лакунами. Лакуна отвечает за синтез матрицы.

Хрящ отделяется от окружающих тканей перихондрием, который состоит из двух слоев:

1. Внешний Фиброзный Слой: Обеспечивает защиту, механическую поддержку и соединяет хрящ с другими структурами.
2. Внутренний Клеточный: Важен для роста и поддержания хряща.^[3]

Типы Хрящей

Существует три типа хрящей, и у всех них немного разные структуры и функции.

Гиалиновый Хрящ

Гиалиновый хрящ имеет гладкую поверхность и является наиболее распространенным из трех типов хрящей. Его матрица содержит плотно упакованные коллагеновые волокна, что делает его жестким, но слегка гибким. Он состоит из голубовато-белого, блестящего основного эластичного материала, матрица которого содержит хондроитинсульфат с множеством мелких коллагеновых фибрилл и хондроцитов. Хондроциты расположены небольшими группами в клеточных гнездах, а матрица твердая и гладкая. Благодаря своей гладкой поверхности он позволяет тканям скользить и перемещаться более легко, а также обеспечивает гибкость и поддержку.

Пример: Соединение между ребрами и грудиной, носовой хрящ и суставной хрящ (который покрывает противоположные поверхности костей во многих суставах).

Фиброзный Хрящ

Фиброзный хрящ является самым прочным из трех типов хрящей. Он состоит из плотных масс белых коллагеновых волокон в матрице, подобной таковой у гиалинового хряща, с широко рассеянными клетками. У него нет перихондрия, и матрица содержит плотные пучки коллагеновых волокон, встроенные в хондроциты, что делает его долговечным и жестким. Это делает его идеальным для обеспечения поддержки и жесткости.

Пример: межпозвонковые диски (между позвонками позвоночника), мениски (хрящевые подушки коленного сустава), мозоль (образуется на концах костей на месте перелома), между лонной симфизой и в месте, где сухожилия встраиваются в кость.

Эластический Хрящ

Эластический хрящ обеспечивает поддержку. Он имеет желтоватый цвет и окружен перихондрием. Хондроциты расположены между сетью нитевидных эластических волокон, изобилие которых делает его гибким и устойчивым. Он обеспечивает поддержку и поддерживает форму, например, ушной раковины, надгортанника и стенок кровеносных сосудов.

• Пример: ушная раковина наружного уха. ^[3]

Эмбриология

• Хрящ формируется из зародышевого слоя мезодермы в процессе, известном как хондрогенез.
• Мезенхима дифференцируется в хондробласты, которые являются клетками, выделяющими основные компоненты внеклеточного матрикса. Важнейшими из этих компонентов для формирования хряща являются аггрекан и коллаген типа II.
• После первичной хондрофикации незрелый хрящ растет, в основном, за счет преобразования в более зрелое состояние, так как не может расти за счет митоза.
• В хряще минимальное деление клеток; поэтому размер и масса хряща не изменяются значительно после начальной хондрофикации. Рост хряща — это медленный процесс, происходящий за счет деления клеток.^[4]

Ремоделирование Хряща

• В основном это происходит за счет изменений и переустройства коллагеновой матрицы в ответ на нагрузку.
• Это описывается следующим образом:
  

^[5]

Механическое поведение суставного хряща

Механическое поведение зависит от взаимодействия его компонентов: протеогликанов, коллагена и межклеточной жидкости. В водной среде протеогликаны являются полианионами, что означает наличие у молекулы отрицательно заряженных участков, возникающих из сульфатных и карбоксильных групп. В растворе взаимное отталкивание этих отрицательных зарядов вызывает расправление и увеличение объёма агрегированного протеогликана.

В матриксе хряща объём, занимаемый агрегатами протеогликанов, ограничен сетью коллагеновых волокон. Когда хрящ сжимается, отрицательно заряженные участки сближаются, увеличивая силу взаимного отталкивания, что добавляет жёсткость сжатия хряща. Во время этого процесса неагрегированные протеогликаны не подвержены влиянию сжимающей нагрузки, так как они не так легко захватываются матриксом хряща. Повреждение коллагеновой структуры снижает жёсткость сжатия.

Механический ответ хряща тесно связан с приложением перепадов давления и потоком жидкости через ткань, так как при её деформации жидкость перетекает по хрящу и суставной поверхности.

Картинка: Суставной хрящ локтя (выделен зелёным цветом) - сагиттальный вид ^[6]

Бифазная модель хряща

Все твёрдые компоненты хряща (липиды, протеогликаны, клетки и коллаген) объединены, чтобы образовать твёрдый компонент матрикса, а межклеточная жидкость, движущаяся свободно, формирует жидкий компонент.

^[7]

Кровоснабжение и лимфатическая система

Хрящ не имеет сосудов. Поскольку нет прямого кровоснабжения, хондроциты получают питание посредством диффузии из окружающей среды. Компрессионные силы, регулярно действующие на хрящ, также усиливают диффузию питательных веществ. Этот косвенный процесс получения питательных веществ является основной причиной медленного обновления внеклеточного матрикса и недостатка восстановления, наблюдаемого в хряще.^[4]

Нервное снабжение

Хрящ не имеет нервного снабжения. Боль, если таковая имеется, связанная с патологиями, вовлекающими хрящ, чаще всего обусловлена раздражением окружающих структур, например, воспалением сустава и костей при остеоартрите.^[4]

Мышцы

Фиброхрящ является основным компонентом энтезиса, соединительной ткани между мышцей, сухожилием или связкой и костью. Фиброхрящевой энтезис состоит из 4 переходных зон, которые он проходит от сухожилия к кости.

1. В продольной зоне сухожилия встречаются продольные фибробласты и параллельное расположение коллагеновых волокон

2. Фиброхрящевая область, где преобладающие типы клеток переходят от фибробластов к хондроцитам. Область, называемая "синей линией" или "приливной меткой" из-за резкого перехода от хрящевой к кальцинированной фиброхрящевой ткани

3. Кость^[4]

Клиническое значение

Существует много патологий, связанных с хрящом, например, остеоартрит, позвоночная грыжа диска, травматические разрывы/отрывы, ахондроплазия, костохондрит, новообразования и многие другие. Они возникают по причине различных дегенеративных, воспалительных и врождённых факторов.

Соотношение физических упражнений и здоровья хряща:

Участие в некоторых видах спорта может увеличить риск остеоартрита, вызванного разрушением суставного хряща. Деятельность, связанная с торсионными нагрузками, быстрыми ускорениями и замедлениями, повторяющимися высокими нагрузками и высоким уровнем участия увеличивает риск остеоартрита. Повышенные риски остеоартрита связаны с чрезмерной физической нагрузкой или ненормальными нагрузками на суставы.

Некоторое количество нагрузки через физические упражнения (аэробные/сопротивление) полезны для здоровья суставов, так как они способствуют выработке молекул матрикса и увеличивают объём хряща, что может оказывать положительное влияние на здоровье суставов.^[7][8]

Недавние достижения в области восстановления и регенерации суставов

Суставной хрящ является частью синовиального сустава и покрывает поверхности костей. Это специализированная соединительная ткань, основная функция которой - снижать трение во время движений и эффективно передавать нагрузки, одновременно защищая подхряще сную кость. Однако из-за постоянных механических нагрузок на него в повседневной жизни он более уязвим к травмам. Поэтому без надлежащего лечения повреждение суставного хряща может привести к прогрессивному ухудшению ткани, болям в суставах и дисфункции, что может перерасти в дегенеративное заболевание суставов.

Биологический подход к повреждению хряща является сложной задачей из-за его изначально ограниченного потенциала заживления. В течение многих лет были предложены различные варианты для решения этих проблем. Новые техники имеют свои достоинства и недостатки. Терапия стволовыми клетками является многообещающим направлением в лечении дефектов хряща и остеоартрита. Ожидается, что стволовые клетки (СК), особенно мезенхимальные СК, произведут революцию в лечении дефектов хряща и остеоартрита в ближайшем будущем. Надеются, что весь хрящ может быть восстановлен, а не только локальные дефекты.^[9] Это видео (4 минуты) демонстрирует регенерацию:

^[10]

Ссылки