Хрущял – хистология, типове и функции

Хрущялът е твърдата, но гъвкава тъкан, която покрива краищата на костите в ставата. Освен това придава форма и опора на други части на тялото като ушите, носа и трахеята. Здравият хрущял помага за движението, като позволява на костите да се плъзгат една върху друга. Освен това предпазва костите, като ги предпазва от триене една в друга.

Наранен, възпален или повреден хрущял може да причини симптоми като болка и ограничение на движението. Това също може да доведе до увреждане и деформация на ставите. Хрущялът се формира чрез процес на развитие, наречен „хондрогенеза". Получените хондроцити (клетките на хрущялната тъкан) са способни да създават големи количества извънклетъчна колагенова матрица и смляно вещество, образуващи хрущял.

В тази статия ще се опитаме на обясним хистологията, състава и образуването на тази ключова структура при всички хора.

Хистология

Хрущялът е по-твърд и по-малко гъвкав от мускула, хрущялът не е толкова твърд, колкото костта. Тези свойства позволяват на хрущяла да служи като опорна структура, за да поддържа каналите отворени или да позволява правилното движение.

Примери за канали включват крикоидния хрущял (ларинкс) и карината на трахеята, торуса на тръбата при отвора на слуховата тръба и ушната мида.

Хондрогенезата е процесът, при който хрущялът се образува от кондензирани мезенхимни клетки, които експресират колаген I, III и V. Този процес включва също диференциацията на хондропрогениторни клетки, които секретират молекули (агрекан и колаген тип II, IX и XI), които образуват извънклетъчната матрица. Хондробластите, които се улавят в матрицата, се наричат хондроцити и са основният тип специализирани клетки, открити в хрущяла.

Хондроцитите са отговорни за производството на големи количества колаген, извънклетъчен матрикс и основно вещество, богато на протеогликани и еластинови влакна.

Важно е да се отбележи, че деленето на клетките в хрущяла е много бавен процес и растежът на хрущяла се състои от незрял хрущял, който се развива чрез навлизане в процес на съзряване.

Освен това хрущялът има много бавен оборот и е труден за възстановяване, тъй като хрущялната тъкан е аваскуларна и аневрална. Неговият растеж обикновено не се определя количествено чрез увеличаване на размера или масата на самия хрущял, а чрез неговите биомеханични свойства.

Ставен хрущял

Състав

В зависимост от характеристиките на своята извънклетъчна матрица, ставният хрущял се класифицира в 3 вида:

Еластичен хрущял

​​​​​​​Вид еластична тъкан, която осигурява устойчивост и еластичност на различни части на човешкото тяло, като например ушите. В тази тъкан хондроцитите са подредени в еластични влакна, които образуват нишковидна матрица. Тази матрица се състои от гликозаминогликани, протеогликани и адхезионни гликопротеини. Комбиниран е с еластични ламели и колаген тип II. Еластичният хрущял има перихондриум, който е слой от плътна неправилна съединителна тъкан, открита около хрущяла, която е независима от ставата;

Хиалинен хрущял

В прясно състояние хиалинният хрущял има хомогенен и полупрозрачен (стъкловиден) вид. При възрастни се открива по ставните повърхности на подвижните стави (диартрози), в стените на дихателните пътища (нос, ларинкс, трахея и бронхи), в ребрените хрущяли и в епифизните костни растежни пластини. Извънклетъчната матрица на хиалинната тъкан е хомогенна и стъклена, богата а колаген тип II, протеогликани като агрекан и гликопротеини като хондронектин.

Агреканът е най-разпространеният протеогликан в хиалиновия хрущял. Стотици от тези молекули са свързани нековалентно чрез свързващи протеини с дълги полимери на хиалуронова киселина (хиалуронат).

Хондронектинът е мултиадхезивен гликопротеин, който играе ключова роля в структурата на хрущяла. Той се свързва специфично с гликозаминогликани, колагенови влакна тип II и интегрини и медиира адхезията на хондроцитите към извънклетъчния матрикс.

Хондроцитите са хрущялни клетки, които заемат относително малка маса от хиалинен хрущял. Те са включени в извънклетъчния матрикс, по-специално в кухини, известни като лакуни, които изглеждат като много малки бели езера, когато се наблюдават под оптичен микроскоп. Хондроцитите са важни за синтеза и поддържането на компонентите на извънклетъчния матрикс.

Трябва да се отбележи, че хондроцитите обикновено имат неправилна форма под микроскоп. Това е така, защото хрущялните клетки и извънклетъчният матрикс обикновено се свиват по време излагане на хистологичните препарати. В живите тъкани и правилно подготвените срезове хондроцитите запълват напълно своите празнини.

Фиброхрущял

В структурно отношение представлява комбинация от хиалинен хрущял и плътна съединителна тъкан. Благодарение на структурата си основните функции на фиброхрущяла са да действа като абсорбиращо и съпротивително устройство срещу разтягане, компресия и разкъсване. Поради тази причина фиброхрущялът се намира в пубисната симфиза, в междупрешленните дискове, в стерноклавикуларните и темпоромандибуларните стави, в менискусите на коленете, в триъгълния фиброхрущялен комплекс на китката и в някои точки на вмъкване на сухожилията и връзките.

Всеки тип има различни количества еластин и колаген. Ставният хрущял е по-специално гладката бяла тъкан, която покрива краищата на костите, където те се съединяват, за да образуват стави. Здравият ставен хрущял позволява на ставите да се движат и плъзгат една срещу друга с много малко триене, но е обект на увреждане и нараняване, както и на нормално износване с течение на времето.

Функцията на ставния хрущял зависи от молекулярния състав на извънклетъчния матрикс (ИКM), който се състои главно от протеогликани и колаген. Както бе споменато по-горе, основният протеогликан в хрущяла е агрекан, който образува големи агрегати с хиалуронан и е отрицателно зареден, за да задържа вода в тъканта. Колагенът (основно тип II) действа за ограничаване на протеогликаните и подпомага поддържането на тяхната структура.

Следователно ИКМ функционира, за да отговори на силите на опъване, срязване и натиск, които хрущялът изпитва по време на механични движения, като нормално ходене или движения с тежест.

Освен това гликопротеин, известен като лубрицин, който е изобилен в повърхностния слой на хрущяла и синовиалната течност, играе важна роля в смазването и защитата на хрущяла от износване.

Слоеве

Слоевете на хрущяла на ставите са определени от зони. Започвайки от субхондралната кост, има белег (правилна, вълнообразна, калцирана линия), който е дълбоко до базалния слой и разделя истинския ставен хрущял от дълбокия хрущял, който е остатък от първоначалния хрущял от надлъжен растеж през детството.

След това се намира дълбокият базален слой, състоящ се от колаген тип II, който е перпендикулярен на ставата и пресича границата на прилива. Този основен слой също така съдържа най-високата концентрация на протеогликани и кръглите хондроцити в този слой са подредени в колони.

Междинната зона е в съседство с базалния слой, с наклонена или произволна организация на колаген тип II. Тази област е най-дебелият слой от кръгли хондроцити, с изобилно съдържание на протеогликани.

И накрая, има повърхностен слой, известен също като тангенциална зона. Този слой има колаген тип II, който е ориентиран успоредно на ставата. Вместо кръгли хондроцити, той съдържа плоски хондроцити, както и кондензирани колагенови влакна и протеогликани. Тази област е и единствената област, където са идентифицирани хрущялни прогениторни клетки.

Травми на хрущяла

Травмата може да има дегенеративен произход, т.е. продължително триене, повтаряща се физическа активност, промени в оста на долните крайници, наднормено тегло, наличие на наранявания на менискуса и лигамента могат да доведат до ерозия или прогресивно износване на хрущяла и глобално влошаване на ставата.

В други случаи наличието на травма е достатъчно, за да се промени структурата на хрущяла, това са травматични наранявания.

Увреждането или дегенерацията на хиалинния хрущял обикновено се нарича хондромалация.

Защо боли?

Един аспект, който трябва да се подчертае относно хиалинния хрущял, е, че му липсват нервни окончания, така че не той боли, а по-скоро това е костта непосредствено под него, синовиалната мембрана, която покрива ставата, връзките, сухожилията или мускулите, които вероятно са отговорни за болката в ставите.

Може ли такава травма да се излекува сама?

В ставния хрущял липсват кръвоносни съдове, затова той има малък регенеративен капацитет. Друг проблем е ограничената клетъчна тъкан и слабата способност на хондроцитите да мигрират към увредените области. Установено е, че малки лезии от около 1 mm могат да бъдат поправени сами, но по-големите лезии изискват по-специфично лечение.

Възрастта влияе ли върху тези наранявания?

Да, с напредването на възрастта и както може да се случи с кожата и другите тъкани, хрущялът губи своите високоеластични и регенеративни свойства, така че прогнозата и лечението на тези наранявания може да са различни.

Могат ли тези наранявания да бъдат предотвратени?

Има различни фактори, върху които можем да действаме. Първо, телесното тегло, тъй като чрез поддържане на адекватно тегло ще намалим натоварването, което трябва да понесе ставният хрущял, и ще насърчим поддържането му. От друга страна, редовните и умерени физически упражнения, освен че помагат за контролиране на телесното тегло, благоприятстват храненето на хрущяла поради движението и стимула от натоварването.

Приемането на хондропротектори (колаген, хиалуронова киселина, хондроитин сулфат, глюкозамин) все още не е научно доказано, че имат регенеративен капацитет върху хрущяла, но те могат да предложат симптоматично облекчение при леки и умерени наранявания.