CHONDROCYTY: CHARAKTERISTIKA, HISTOLOGIE, FUNKCE, KULTURA - BIOLOGIE - 2025

Tyto chondrocyty jsou hlavní buňky chrupavky. Jsou odpovědné za sekreci extracelulární matrice chrupavky tvořené glykosaminoglykany a proteoglykany, kolagenovými vlákny a elastickými vlákny.

Chrupavka je speciální typ houževnaté, elastické, bělavé pojivové tkáně, která tvoří kostru nebo je přidávána do určitých kostí některých obratlovců.

Sekce chrupavkové tkáně, číslo 2 označuje umístění chondrocytů (Zdroj: Guido Fregapani přes Wikimedia Commons)

Chrupavka také přispívá k tvaru různých orgánů, jako je nos, uši, hrtan a další. Podle typu vláken obsažených v sekretované extracelulární matrici je chrupavka rozdělena do tří typů: (1) hyalinní chrupavka, (2) elastická chrupavka a (3) fibrokortilita.

Tři typy chrupavky mají dva společné stavební bloky: buňky, které jsou chondroblasty a chondrocyty; a matrici tvořenou vlákny a základní látkou podobnou gelu, který zanechává malé prostory zvané „mezery“, kde jsou umístěny buňky.

Chrupavková matrice nepřijímá krevní cévy, lymfatické cévy nebo nervy a je vyživována difúzí z okolní pojivové tkáně nebo, v případě synoviálních kloubů, ze synoviální tekutiny.

vlastnosti

Chondrocyty jsou přítomny ve všech třech typech chrupavky. Jsou to buňky odvozené z mezenchymálních buněk, které v oblastech, kde se tvoří chrupavka, ztratí své prodloužení, zaokrouhlí se a shromáždí se tak, aby vytvořily husté hmoty zvané „chondrifikační“ centra.

V těchto chondrifikačních centrech se progenitorové buňky diferencují na chondroblasty, které začínají syntetizovat chrupavkovou matrici, která je postupně obklopuje.

Podobně jako to, co se děje s osteocyty (kostními buňkami), se chondroblasty, které jsou obsaženy v tzv. "Mezerách" matrice, diferencují na chondrocyty.

Chondrocyty v jejich mezerách se mohou dělit a vytvářet shluky asi čtyř nebo více buněk. Tyto shluky jsou známé jako izogenní skupiny a představují rozdělení původního chondrocytů.

Růst chrupavky a diferenciace chondroblastů

Protože každá buňka každé klastru nebo izogenní skupiny tvoří matici, pohybují se od sebe a vytvářejí své vlastní oddělené laguny. V důsledku toho chrupavka roste zevnitř a nazývá tuto formu intersticiálního růstu chrupavky.

V periferních oblastech vyvíjející se chrupavky se mezenchymální buňky diferencují na fibroblasty. Tyto syntetizují hustou nepravidelnou kolagenní pojivovou tkáň zvanou perichondrium.

Perichondrium má dvě vrstvy: vnější vláknitou vaskularizovanou vrstvu složenou z kolagenu typu I a fibroblastů; a další vnitřní buněčnou vrstvu tvořenou chondrogenními buňkami, které se dělí a diferencují na chondroblasty, které tvoří matrici, která se přidává periferně.

Prostřednictvím této diferenciace buněk perichondia roste chrupavka také periferním apozicí. Tento růstový proces se nazývá appositional růst.

Intersticiální růst je typický pro počáteční fázi vývoje chrupavky, ale vyskytuje se také v kloubní chrupavce, která nemá perichondrium a v epifýzových destičkách nebo růstových destičkách dlouhých kostí.

Na druhé straně, chrupavka roste apozicí.

Histologie

V chrupavce lze nalézt tři typy chondrogenních buněk: chondroblasty a chondrocyty.

Chondrogenní buňky jsou tenké a protáhlé ve tvaru vřetena a pocházejí z diferenciace mezenchymálních buněk.

Jejich jádro je vejčité, má malou cytoplazmu a málo rozvinutý Golgiho komplex, vzácné mitochondrie a drsné endoplazmatické retikulum a hojné ribozomy. Mohou se rozlišit na chondroblasty nebo osteoprogenitorové buňky.

Chondrogenní buňky vnitřní vrstvy perichondrium, jakož i mezenchymální buňky chondrifikačních center, jsou dva zdroje chondroblastů.

Tyto buňky mají vysoce vyvinuté drsné endoplazmatické retikulum, četné ribozomy a mitochondrie, dobře vyvinutý Golgiho komplex a četné sekreční váčky.

Chondrocyty v chrupavkové tkáni

Chondrocyty jsou chondroblasty obklopené extracelulární matricí. Mohou mít vejčitý tvar, když jsou blízko okraje, a zaoblenější tvar s průměrem asi 20 až 30 um, když se nacházejí v hlubších oblastech chrupavky.

Mladé chondrocyty mají velké jádro s prominentním jádrem a hojnými cytoplazmatickými organely, jako je Golgiho komplex, drsné endoplazmatické retikulum, ribozomy a mitochondrie. Mají také bohaté zásoby cytoplazmatického glykogenu.

Staré chondrocyty mají málo organel, ale hojné volné ribozomy. Tyto buňky jsou relativně neaktivní, ale mohou být reaktivovány zvýšenou syntézou proteinu.

Chondrocyty a typy chrupavky

Uspořádání chondrocytů se liší podle typu chrupavky, kde se nacházejí. V hyalinní chrupavce, která má perleťově bílý a průsvitný vzhled, se chondrocyty nacházejí v mnoha izogenních skupinách a jsou uspořádány ve velkých mezerách s velmi malým množstvím vláken v matrici.

Hyalinová artikulární chrupavka (Zdroj: Eugenio Fernández Pruna přes Wikimedia Commons)

Hyalinní chrupavka je nejhojnější v lidské kostře a obsahuje kolagenová vlákna typu II.

V elastické chrupavce, která má hojná rozvětvená elastická vlákna propletená s kolagenovými vlákny typu II distribuovanými v matrici, jsou chondrocyty hojné a jsou rovnoměrně rozděleny mezi vlákna.

Tento typ chrupavky je typický pro pinnu, eustachovské trubice, chrupavku hrtanu a epiglottis.

Ve fibrocartilage je jen několik chondrocytů seřazených mezi jeho hustými, hustě distribuovanými kolagenovými vlákny typu I v matrici.

Tento typ chrupavky se nachází v meziobratlových ploténách, v symfýze pubis, v oblastech zasunutí šlach a kolenního kloubu.

Funkce

Základní funkcí chondrocytů je syntetizovat extracelulární matrici různých typů chrupavek. Stejně jako chondrocyty jsou spolu s maticí konstitutivními prvky chrupavky a sdílejí s ní své funkce (jako celek).

Mezi hlavní funkce chrupavky patří funkce tlumení nebo tlumení otřesů nebo úderů a kompresí (díky své odolnosti a flexibilitě).

Kromě toho poskytují hladký kloubní povrch, který umožňuje pohyby kloubů s minimálním třením a v konečném důsledku tvarují různé orgány, jako je pinna, nos, hrtan, epiglottis, průdušky atd.

Plodiny

Hyalinní chrupavka, která je v lidském těle nejhojnější, může být způsobena vícečetnými zraněními v důsledku nemocí, ale především ze sportu.

Protože chrupavka je vysoce specializovaná tkáň s relativně malou samoléčebnou schopností, její zranění mohou způsobit nevratné poškození.

Bylo vyvinuto mnoho chirurgických technik za účelem opravy poranění kloubní chrupavky. Ačkoli tyto techniky, některé více invazivní než jiné, mohou zlepšit zranění, opravená chrupavka je formována jako fibrokartila a ne jako hyalinová chrupavka. To znamená, že nemá stejné funkční vlastnosti jako původní chrupavka.

Aby se dosáhlo adekvátní opravy poškozených kloubních povrchů, byly vyvinuty techniky autologní kultivace (z vlastní chrupavky) k dosažení in vitro růstu chrupavky a její následné transplantace.

Tyto kultury byly vyvinuty izolací chondrocytů ze zdravého vzorku chrupavky od pacienta, které jsou poté kultivovány a transplantovány.

Tyto metody se ukázaly jako účinné pro růst a vývoj hyalinní kloubní chrupavky a po přibližně dvou letech dosáhnou definitivního zotavení kloubního povrchu.

Další techniky zahrnují kultivaci chrupavky in vitro na matrici nebo gelu fibrinu a kyseliny alginové nebo jiných přírodních nebo syntetických látek, které jsou v současné době studovány.

Cílem těchto kultur je však poskytnout materiál pro transplantaci poškozených kloubních povrchů a jejich definitivní zotavení.

Reference

1. Dudek, RW (1950). Histologie vysokého výnosu (2. vydání). Philadelphia, Pensylvánie: Lippincott Williams & Wilkins.
2. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Textový atlas histologie (2. vydání). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana Editors.
3. Giannini, S., R, B., Grigolo, B. a Vannini, F. (2001). Autologní transplantace chondrocytů v osteochondrálních lézích kotníku. Foot and Ankle International, 22 (6), 513–517.
4. Johnson, K. (1991). Histologie a buněčná biologie (2. vydání). Baltimore, Maryland: Národní lékařská série pro nezávislé studium.
5. Kino-Oka, M., Maeda, Y., Yamamoto, T., Sugawara, K., & Taya, M. (2005). Kinetické modelování kultury chondrocytů pro výrobu tkáňově upravené chrupavky. Journal of Bioscience and Bioengineering, 99 (3), 197–207.
6. Park, Y., Lutolf, MP, Hubbell, JA, Hunziker, EB, a Wong, M. (2004). Kultura hovězího primárního chondrocytů v syntetických matricích na bázi metaloproteinázy citlivé na poly (ethylenglykol) založené na skeletu pro opravu chrupavky. Tissue Engineering, 10 (3–4), 515–522.
7. Perka, C., Spitzer, RS, Lindenhayn, K., Sittinger, M., & Schultz, O. (2000). Matricová směsná kultura: Nová metodologie pro kultivaci chondrocytů a přípravu transplantací 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). Chondrogenní diferenciace lidských pluripotentních kmenových buněk v společné kultivaci chondrocytů. International Journal of Biochemistry and Cell Biology, 45, 1802–1812.
9. Ross, M. a Pawlina, W. (2006). Histologie. Text a atlas s korelovanou buněčnou a molekulární biologií (5. vydání). Lippincott Williams & Wilkins.