ХОНДРОЦИТИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ХИСТОЛОГИЯ, ФУНКЦИИ, КУЛТУРА - БИОЛОГИЯ - 2025

На хондроцитите са основните клетки на хрущяла. Те са отговорни за секрецията на извънклетъчния матрикс на хрущяла, съставен от гликозаминогликани и протеогликани, колагенови влакна и еластични влакна.

Хрущялът е специален вид жилава, еластична, почти бяла съединителна тъкан, която образува скелета или се добавя към определени кости на някои гръбначни животни.

Разрез на хрущялната тъкан, числото 2 показва местоположението на хондроцит (Източник: Guido Fregapani via Wikimedia Commons)

Хрущялът също допринася за формата на различни органи като носа, ушите, ларинкса и други. Според вида на влакната, включени в секретирания извънклетъчен матрикс, хрущялът се класифицира в три вида: (1) хиалинов хрущял, (2) еластичен хрущял и (3) фиброкартила.

Трите вида хрущяли имат два общи градивни елемента: клетки, които представляват хондробласти и хондроцити; и матрицата, съставена от влакна и основно вещество, подобно на гел, който оставя малки пространства, наречени „празнини“, където се намират клетки.

Хрущялният матрикс не приема кръвоносни съдове, лимфни съдове или нерви и се подхранва чрез дифузия от околната съединителна тъкан или, в случай на синовиални стави, от синовиалната течност.

характеристики

Хондроцитите присъстват и в трите вида хрущяли. Те са клетки, получени от мезенхимни клетки, които в зоните, където се образува хрущял, губят разширенията си, закръглят се и се събират, образувайки плътни маси, наречени центрове на „хондрификация“.

В тези центрове за хондрификация прогениторните клетки се диференцират в хондробласти, които започват да синтезират хрущялната матрица, която малко по малко ги заобикаля.

По подобен начин на това, което се случва с остеоцитите (костните клетки), хондробластите, които са включени в така наречените „пропуски“ на матрицата, се диференцират в хондроцити.

Хондроцитите в техните лакуни могат да се разделят, образувайки струпвания от около четири или повече клетки. Тези клъстери са известни като изогенни групи и представляват разделенията на оригиналния хондроцит.

Растеж на хрущяли и диференциране на хондробласти

Тъй като всяка клетка от всеки клъстер или изогенна група образува матрица, те се отдалечават една от друга и образуват собствени отделни лагуни. В резултат на това хрущялът расте отвътре, наричайки тази форма на растежа на хрущяла интерстициален растеж.

В периферните райони на развиващия се хрущял мезенхимните клетки се диференцират в фибробласти. Те синтезират плътна неправилна колагенна съединителна тъкан, наречена перихондриум.

Перихондриумът има два слоя: външен влакнест васкуларизиран слой, съставен от колаген I тип и фибробласти; и друг вътрешен клетъчен слой, образуван от хондрогенни клетки, които се разделят и диференцират в хондробласти, които образуват матрицата, която се добавя периферно.

Чрез това диференциране на клетките на перихондриума, хрущялът също расте чрез периферно разположение. Този процес на растеж се нарича апопозиционен растеж.

Интерстициалният растеж е типичен за началната фаза на развитието на хрущяла, но се среща и в ставния хрущял, който няма перихондриум, и в епифизарните плочи или растежните плочи на дългите кости.

В останалата част на тялото, от друга страна, хрущялът расте чрез нанасяне.

Хистология

В хрущяла могат да бъдат открити три вида хондрогенни клетки: хондробласти и хондроцити.

Хондрогенните клетки са тънки и продълговати във формата на вретено и произхождат от диференциране на мезенхимни клетки.

Ядрото им е яйцевидно, имат малко цитоплазма и слабо развит комплекс на Голджи, оскъдни митохондрии и груб ендоплазмен ретикулум и изобилни рибозоми. Те могат да се диференцират в хондробласти или остеопрогениторни клетки.

Хондрогенните клетки на вътрешния слой на перихондриума, както и мезенхимните клетки на хондрификационните центрове са двата източника на хондробласти.

Тези клетки имат силно развит груб ендоплазмен ретикулум, многобройни рибозоми и митохондрии, добре развит комплекс на Голджи и множество секреторни везикули.

Хондроцити в хрущялната тъкан

Хондроцитите са хондробласти, заобиколени от извънклетъчна матрица. Те могат да имат яйцевидна форма, когато са близо до периферията, и по-закръглена форма с диаметър около 20 до 30 µm, когато се намират в по-дълбоки участъци на хрущяла.

Младите хондроцити имат голямо ядро ​​с изявен нуклеол и изобилни цитоплазмени органели като комплекс на Голджи, груб ендоплазмен ретикулум, рибозоми и митохондрии. Те също имат изобилие от цитоплазмени запаси от гликоген.

Старите хондроцити имат малко органели, но изобилни свободни рибозоми. Тези клетки са относително неактивни, но могат да се активират отново чрез увеличаване на синтеза на протеини.

Хондроцити и видове хрущяли

Разположението на хондроцитите варира в зависимост от вида на хрущяла, където се намират. В хиалиновия хрущял, който има полупрозрачен, перлено бял вид, хондроцитите се намират в много изогенни групи и са подредени в големи празнини с много малко влакна в матрикса.

Халилен артикуларен хрущял (Източник: Eugenio Fernández Pruna via Wikimedia Commons)

Хиалиновият хрущял е най-изобилният в човешкия скелет и съдържа колагенни влакна тип II.

В еластичния хрущял, който има изобилни разклонени еластични влакна, преплетени с колагенни влакна тип II, разпределени по цялата матрица, хондроцитите са изобилни и равномерно разпределени между влакната.

Този тип хрущял е типичен за пина, евстахиевите тръби, някои ларингеални хрущяли и епиглотиса.

Във фиброкартила има малко хондроцити, подредени между дебелите му, гъсто разпределени колагенови влакна тип I в матрикса.

Този тип хрущял се намира в междупрешленните дискове, в симфизата на пубиса, в зоните на поставяне на сухожилията и в колянната става.

Характеристика

Основната функция на хондроцитите е да синтезират извънклетъчната матрица на различните видове хрущяли. Подобно на хондроцитите, заедно с матрицата, те са съставните елементи на хрущяла и споделят неговите функции с него (като цяло).

Сред основните функции на хрущяла са функциите на възглавни или възпиращи удари или удари и компресии (благодарение на неговата устойчивост и гъвкавост).

В допълнение, те осигуряват гладка ставна повърхност, която позволява ставни движения с минимално триене и в крайна сметка оформят различни органи като пина, нос, ларинкса, епиглотис, бронхи и др.

култури

Халиновият хрущял, който е най-изобилният в човешкото тяло, може да бъде подложен на множество наранявания поради заболявания, но преди всичко от спорт.

Тъй като хрущялът е високоспециализирана тъкан със сравнително малък капацитет за самолечение, нараняванията му могат да причинят необратими щети.

Много хирургични техники са разработени с цел възстановяване на нараняванията на ставния хрущял. Въпреки че тези техники, някои по-инвазивни от други, могат да подобрят нараняванията, ремонтираният хрущял се оформя като фиброкартила, а не като хиалинов хрущял. Това означава, че той няма същите функционални характеристики като оригиналния хрущял.

За да се постигне адекватно възстановяване на увредените ставни повърхности, са разработени техники за автоложна култура (от собствен хрущял), за да се постигне ин витро растеж на хрущяла и последващата му трансплантация.

Тези култури са разработени чрез изолиране на хондроцити от здрава хрущялна проба от пациента, които след това се култивират и трансплантират.

Тези методи се оказаха ефективни за растежа и развитието на хиалин ставния хрущял и след период от приблизително две години постигат окончателното възстановяване на ставната повърхност.

Други техники включват култивиране на хрущял in vitro върху матрица или гел от фибрин и алгинова киселина или други естествени или синтетични вещества, които в момента се изследват.

Целта на тези култури обаче е да осигурят материал за трансплантация на увредените ставни повърхности и окончателното им възстановяване.

Препратки

1. Дудек, RW (1950). Хистология с висока доходност (2-ро изд.). Филаделфия, Пенсилвания: Lippincott Williams & Wilkins.
2. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Текстов атлас на хистологията (2-ро изд.). Мексико DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
3. Giannini, S., R, B., Grigolo, B., & Vannini, F. (2001). Автоложна трансплантация на хондроцити при остеохондрални лезии на глезенната става. Foot and Ankle International, 22 (6), 513–517.
4. Johnson, K. (1991). Хистология и клетъчна биология (второ издание). Балтимор, Мериленд: Националната медицинска поредица за независимо изследване.
5. Kino-Oka, M., Maeda, Y., Yamamoto, T., Sugawara, K., & Taya, M. (2005). Кинетично моделиране на хондроцитната култура за производство на тъканно инженерни хрущяли. Journal of Bioscience and Bioingineering, 99 (3), 197–207.
6. Park, Y., Lutolf, MP, Hubbell, JA, Hunziker, EB, & Wong, M. (2004). Първична хондроцитна култура от говеда в синтетична матрична металопротеиназа, чувствителна към поли (етилен гликол) хидрогели като скеле за възстановяване на хрущяла. Tissue Engineering, 10 (3–4), 515–522.
7. Perka, C., Spitzer, RS, Lindenhayn, K., Sittinger, M., & Schultz, O. (2000). Матрично смесена култура: Нова методология за култура на хондроцитите и подготовка на хрущялни трансплантации. Списание за биомедицински изследвания, 49, 305–311.
8. Qu, C., Puttonen, KA, Lindeberg, H., Ruponen, M., Hovatta, O., Koistinaho, J., & Lammi, MJ (2013). Хондрогенна диференциация на човешки плюрипотентни стволови клетки в хондроцитна съвместна култура. Международно списание за биохимия и клетъчна биология, 45, 1802–1812.
9. Ross, M., & Pawlina, W. (2006). Хистология. Текст и атлас с корелирана клетъчна и молекулярна биология (5-то изд.). Lippincott Williams & Wilkins.