CHONDROCYTY: CHARAKTERISTIKA, HISTOLÓGIA, FUNKCIE, KULTÚRA - BIOLÓGIE - 2025

Tieto chondrocyty sú hlavné bunky chrupavky. Sú zodpovedné za sekréciu extracelulárnej matrice chrupavky, ktorú tvoria glykozaminoglykány a proteoglykány, kolagénové vlákna a elastické vlákna.

Chrupavka je špeciálny typ tvrdého, elastického, takmer bieleho spojivového tkaniva, ktoré tvorí kostru alebo sa pridáva do určitých kostí niektorých stavovcov.

Sekcia chrupavkového tkaniva, číslo 2 označuje umiestnenie chondrocytov (Zdroj: Guido Fregapani prostredníctvom Wikimedia Commons)

Chrupavka tiež prispieva k tvaru rôznych orgánov, ako sú nos, uši, hrtan a ďalšie. Podľa typu vlákien zahrnutých v sekretovanej extracelulárnej matrici je chrupavka rozdelená do troch typov: (1) chrupavka hyalínová, (2) elastická chrupavka a (3) fibrokortilita.

Tri typy chrupavky majú dva spoločné stavebné bloky: bunky, ktoré sú chondroblasty a chondrocyty; a matrica vyrobená z vlákien a základnej látky podobnej gélu, ktorý ponecháva malé priestory nazývané „medzery“, kde sa nachádzajú bunky.

Chrupavková matrica neprijíma krvné cievy, lymfatické cievy alebo nervy a je vyživovaná difúziou z okolitého spojivového tkaniva alebo, v prípade synoviálnych kĺbov, zo synoviálnej tekutiny.

vlastnosti

Chondrocyty sú prítomné vo všetkých troch typoch chrupavky. Sú to bunky pochádzajúce z mezenchymálnych buniek, ktoré v oblastiach, kde sa vytvára chrupavka, strácajú svoje extenzie, zaokrúhľujú sa a zhromažďujú sa za vzniku hustých hmôt nazývaných centrá chondrifikácie.

V týchto chondrifikačných centrách sa progenitorové bunky diferencujú na chondroblasty, ktoré začínajú syntetizovať chrupavkovú matricu, ktorá ich postupne obklopuje.

Podobne ako pri osteocytoch (kostných bunkách) sa chondroblasty, ktoré sú súčasťou tzv. „Medzier“ matrice, diferencujú na chondrocyty.

Chondrocyty v ich medzerách sa môžu deliť a vytvárať zhluky asi štyroch alebo viacerých buniek. Tieto zoskupenia sú známe ako izogénne skupiny a predstavujú rozdelenia pôvodných chondrocytov.

Rast chrupavky a diferenciácia chondroblastov

Pretože každá bunka každej klastra alebo izogénnej skupiny tvorí matricu, oddeľujú sa od seba a vytvárajú svoje vlastné samostatné lagúny. V dôsledku toho chrupavka rastie zvnútra a nazýva túto formu intersticiálneho rastu chrupavky.

V periférnych oblastiach vyvíjajúcich sa chrupaviek sa mezenchymálne bunky diferencujú na fibroblasty. Tieto syntetizujú husté nepravidelné kolagénne spojivové tkanivo zvané perichondrium.

Perichondrium má dve vrstvy: vonkajšiu vláknitú vaskularizovanú vrstvu zloženú z kolagénu typu I a fibroblastov; a ďalšiu vnútornú bunkovú vrstvu tvorenú chondrogénnymi bunkami, ktoré sa delia a diferencujú na chondroblasty, ktoré tvoria matricu, ktorá sa pridáva periférne.

Prostredníctvom tejto diferenciácie buniek perichondia rastie chrupavka aj periférnym apozíciou. Tento rastový proces sa nazýva prírastkový rast.

Intersticiálny rast je typický pre počiatočnú fázu vývoja chrupavky, ale vyskytuje sa tiež v kĺbovej chrupavke, ktorá nemá perichondrium a v epifýzových platniach alebo rastových platniach s dlhými kosťami.

Na druhej strane, v ostatných častiach tela rastie chrupavka apozíciou.

histológia

V chrupavke sa nachádzajú tri typy chondrogénnych buniek: chondroblasty a chondrocyty.

Chondrogénne bunky sú tenké a predĺžené v tvare vretena a pochádzajú z diferenciácie mezenchymálnych buniek.

Ich jadro je vajcovité, má malú cytoplazmu a slabo rozvinutý Golgiho komplex, vzácne mitochondrie a drsné endoplazmatické retikulum a hojné ribozómy. Môžu sa diferencovať na chondroblasty alebo osteoprogenitorové bunky.

Chondrogénne bunky vnútornej vrstvy perichondrium, ako aj mezenchymálne bunky chondrifikačných centier, sú dva zdroje chondroblastov.

Tieto bunky majú vysoko rozvinuté drsné endoplazmatické retikulum, početné ribozómy a mitochondrie, dobre vyvinutý Golgiho komplex a početné sekrečné vezikuly.

Chondrocyty v tkanive chrupavky

Chondrocyty sú chondroblasty obklopené extracelulárnou matricou. Môžu mať vajcovitý tvar, keď sú blízko obvodu, a zaoblený tvar s priemerom približne 20 až 30 um, keď sa nachádzajú v hlbších oblastiach chrupavky.

Mladé chondrocyty majú veľké jadro s prominentným jadrom a hojnými cytoplazmatickými organelami, ako je Golgiho komplex, drsné endoplazmatické retikulum, ribozómy a mitochondrie. Majú tiež bohaté zásoby cytoplazmatického glykogénu.

Staré chondrocyty majú málo organel, ale majú dostatok voľných ribozómov. Tieto bunky sú relatívne neaktívne, ale môžu byť reaktivované zvýšenou syntézou proteínov.

Chondrocyty a typy chrupavky

Usporiadanie chondrocytov sa líši podľa typu chrupavky, kde sa nachádzajú. V hyalínovej chrupavke, ktorá má perleťovo biely a priesvitný vzhľad, sa chondrocyty nachádzajú v mnohých izogénnych skupinách a sú usporiadané vo veľkých medzerách s veľmi malým počtom vlákien v matrici.

Kĺbová chrupavka hyalínska (Zdroj: Eugenio Fernández Pruna cez Wikimedia Commons)

Hyalínová chrupavka je najhojnejšia v ľudskej kostre a obsahuje kolagénové vlákna typu II.

V elastickej chrupavke, ktorá má hojné rozvetvené elastické vlákna, ktoré sú vzájomne prepletené s kolagénovými vláknami typu II distribuovanými v matrici, sú chondrocyty bohaté a medzi vlákna sú rovnomerne rozdelené.

Tento typ chrupavky je typický pre borovicu, eustachovské trubice, niektoré chrupavky hrtana a epiglottis.

Vo fibrokarteláte je v matrici usporiadaných niekoľko chondrocytov medzi jej hustými, husto distribuovanými kolagénnymi vláknami typu I.

Tento typ chrupavky sa nachádza v medzistavcových platničkách, v symfýze pubis, v oblastiach zavedenia šliach a kolenného kĺbu.

Vlastnosti

Základnou funkciou chondrocytov je syntetizovať extracelulárnu matricu rôznych typov chrupavky. Rovnako ako chondrocyty sú spolu s matricou konštitutívnymi prvkami chrupavky a zdieľajú s ňou svoje funkcie (ako celok).

Medzi hlavné funkcie chrupavky patria tlmenie alebo tlmenie nárazov alebo úderov a stlačení (vďaka svojej odolnosti a pružnosti).

Okrem toho poskytujú hladký kĺbový povrch, ktorý umožňuje pohyby kĺbov s minimálnym trením a v konečnom dôsledku tvarujú rôzne orgány, ako je pinna, nos, hrtan, epiglottis, priedušiek atď.

Plodiny

Hyalínová chrupavka, ktorá je v ľudskom tele najčastejšia, môže byť viacnásobne zranená v dôsledku chorôb, ale predovšetkým v dôsledku športu.

Pretože chrupavka je vysoko špecializované tkanivo s relatívne malou schopnosťou samoliečenia, jeho zranenia môžu spôsobiť nevratné poškodenie.

Boli vyvinuté mnohé chirurgické techniky na opravu poranení kĺbovej chrupavky. Aj keď tieto techniky, ktoré sú invazívnejšie ako iné, môžu zlepšiť zranenia, opravená chrupavka je vytvorená ako fibrokortil a nie ako hyalínová chrupavka. To znamená, že nemá rovnaké funkčné vlastnosti ako pôvodná chrupavka.

Za účelom získania adekvátnej opravy poškodených kĺbových povrchov boli vyvinuté techniky autológnej kultivácie (z vlastnej chrupavky) na dosiahnutie rastu chrupavky in vitro a jej následnej transplantácie in vitro.

Tieto kultúry boli vyvinuté izoláciou chondrocytov zo zdravej vzorky chrupavky od pacienta, ktorá bola potom kultivovaná a transplantovaná.

Tieto metódy sa ukázali ako účinné pre rast a vývoj kĺbovej chrupavky hyalínu a po približne dvoch rokoch dosiahli definitívne zotavenie kĺbového povrchu.

Medzi ďalšie techniky patrí kultivácia chrupavky in vitro na matrici alebo géli fibrínu a kyseliny algínovej alebo iných prírodných alebo syntetických látok, ktoré sa v súčasnosti študujú.

Cieľom týchto kultúr je však poskytnúť materiál na transplantáciu poškodených kĺbových povrchov a ich definitívne zotavenie.

Referencie

1. Dudek, RW (1950). Histológia vysokého výnosu (2. vydanie). Philadelphia, Pensylvánia: Lippincott Williams & Wilkins.
2. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Textový atlas histológie (2. vydanie). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana Editors.
3. Giannini, S., R., B., Grigolo, B. a Vannini, F. (2001). Autológna transplantácia chondrocytov pri osteochondrálnych léziách členkového kĺbu. Foot and Ankle International, 22 (6), 513–517.
4. Johnson, K. (1991). Histológia a bunková biológia (2. vydanie). Baltimore, Maryland: Národná lekárska séria pre nezávislé štúdium.
5. Kino-Oka, M., Maeda, Y., Yamamoto, T., Sugawara, K., & Taya, M. (2005). Kinetické modelovanie kultúry chondrocytov na výrobu tkanivovej chrupavky. Journal of Bioscience and Bioengineering, 99 (3), 197–207.
6. Park, Y., Lutolf, MP, Hubbell, JA, Hunziker, EB, a Wong, M. (2004). Kultúra hovädzích primárnych chondrocytov v syntetických matriciach na báze metaloproteináz citlivých na poly (etylénglykol) založených hydrogélov ako lešenia na opravu chrupavky. Tissue Engineering, 10 (3–4), 515–522.
7. Perka, C., Spitzer, RS, Lindenhayn, K., Sittinger, M., & Schultz, O. (2000). Kultúra zmiešaná s matricou: Nová metodológia kultivácie chondrocytov a príprava transplantátov chrupavky. Journal of Biomedical Materials Research, 49, 305 - 311.
8. Qu, C., Puttonen, KA, Lindeberg, H., Ruponen, M., Hovatta, O., Koistinaho, J., & Lammi, MJ (2013). Chondrogénna diferenciácia ľudských pluripotentných kmeňových buniek v spoločnej kultúre chondrocytov. International Journal of Biochemistry and Cell Biology, 45, 1802 - 1812.
9. Ross, M. a Pawlina, W. (2006). Histológie. Text a atlas s korelovanou bunkovou a molekulárnou biológiou (5. vydanie). Lippincott Williams & Wilkins.