Хрящ — это соединительная ткань, состоящая из клеток (хондробластов и хондроцитов), которые продуцируют внеклеточный матрикс, включающий в себя протеогликаны и волокна коллагена с большим содержанием воды. Прочность хрящей при растяжении обеспечивается именно коллагеном. Своей устойчивости к давлению хрящ обязан способности протеогликана притягивать и удерживать воду.
Выделяют несколько типов хрящей: суставной или гиалиновый; фиброзный или волокнистый, встречающийся в местах прикрепления к костям связок и сухожилий; эластичный, из него состоят мениски и межпозвоночные диски; и хрящ зоны роста, расположенный в местах формирования костной ткани (окостенения).
С возрастом содержание воды в хряще и количество связей между молекулами коллагена постепенно снижаются. В результате хрящевая ткань становится менее эластичной и хуже сопротивляется растяжению, скручиванию и компрессионным нагрузкам. Другими словами, с возрастом хрящ становится более уязвимым для повреждений.
Суставной хрящ образует синовиальную поверхность суставов. Он соединяется с нижележащей костью посредством встречно-гребенчатой конструкции, напоминающей детскую мозаику. Регенерация этого хряща происходит очень медленно и несопоставима со сроками восстановления других тканей сустава. После повреждения гиалиновый хрящ может замещаться волокнистым хрящом, механические свойствами которого хуже.
В суставном хряще отсутствуют кровеносные сосуды, поэтому его питание зависит исключительно от нагрузки сустава. При этом через пористый верхний слой в хрящевой матрикс поступают растворимые в воде питательные вещества и удаляются продукты обмена.
Эластичный хрящ межпозвоночных дисков допускает лишь минимальное движение между соседними позвонками, обеспечивая амортизацию. В связи с определенной ориентацией волокон, диски подвержены повреждениям при сгибании и скручивании. Эластичный хрящ также представлен в менисках коленного сустава. Здесь его функцией является не только амортизация при ударах, но и увеличение рабочей поверхности сустава, что обеспечивает дополнительную стабильность.
Благодаря эластину, входящему в состав эластичного хряща, последний способен восстанавливать свою первоначальную форму после деформации.
Видео гистология хряща (хрящевой ткани)
Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 27.11.2021
Суставной хрящ
Всегда хочется, чтобы пациент был максимально информирован об эффективности и работе той или иной процедуры, препарата или хирургического вмешательства. Но, к сожалению, очень часто нам не удаётся донести всю необходимую информацию, или же мы используем распространные тезисы, как с препаратами гиалуроновой кислоты: «Гиалуронка работает как смазка между хрящами; гиалуронка подпитывает хрящ».
Для лучшего понимания нашего сустава и самой цели проведения ряда медицинских манипуляций необходимо подробно и простым языком описать основные процессы и компоненты нашего сустава.
Самый главный компонент сустава: суставной хрящ.
Концы костей в суставах покрыты специальной тканью — гиалиновым хрящем, который состоит из различных клеток, жидкости и ее компонентов. Сам хрящ создаётся клетками, которые называются хондроциты. Они вырабатывают все необходимые компоненты хрящевой ткани. К сожалению, эти клетки имеют слабую способность к регенерации повреждений хряща и любые его дефекты заменяют рубцовой тканью. Но на ранних стадиях повреждения они способны восстанавливать хрящ.
Из чего состоит хрящ?
Основные клетки хряща это хондроциты и их молодые созревающие предшественники — хондробласты. Расстояние между клетками большое и заполнено межклеточной жидкостью, в которой содержатся основные компоненты хряща: коллагеновые волокна и гиалуроновая кислота. Эти два компонента связывает особый комплекс белков, который называется Аггрекан, состоящий из хорошо знакомых вам белков хондроитинсульфата и кератансульфата.
Благодаря этой связанной между собой структуре наш хрящ способен выдерживать большие нагрузки в виде давления, а благодаря волокнам коллагена он прекрасно выдерживает растяжение.
Читайте также: Модели платьев из объемных тканей
И пока сеть коллагеновых волокон остаётся целой вместе с комплексами белков, наш хрящ прекрасно работает и может адекватно отвечать на многие нагрузки.
Препараты при болях в суставах
Функции хрящевой соединительной ткани и костной ткани многогранны и имеют важное значение для всего организма. Кости и хрящи формируют осевой скелет, обеспечивая опору и защиту внутренним органам. Благодаря суставам, человек может выполнять движения и перемещаться. Различные заболевания опорно-двигательного аппарата способны резко ухудшать качество жизни пациента и приводить к инвалидизации.
Строение и функции хрящевой ткани
В организме взрослого человека хрящевая ткань входит в состав многих анатомических структур. Она бывает нескольких разновидностей:
- Эластическая (формирует ушные раковины и наружный слуховой проход, хрящи гортани и надгортанник);
- Гиалиновая (располагается в зонах роста трубчатых костей, в скелете эмбриона, на суставных поверхностях, в стенках дыхательной системы);
- Волокнистая (локализуется в межпозвоночных дисках, лонном симфизе и местах прикрепления связок и сухожилий к костным структурам). [1, 2].
Большинство хрящей состоит из надхрящницы и собственно хрящевой пластинки. [1]. Последняя содержит в себе клетки и межклеточное вещество, сформированное аморфным матриксом, коллагеновыми и эластиновыми волокнами. Клеточный состав представлен хондроцитами трёх типов: хондрокластами, хондробластами и прехондробластами.
Различают следующие функции хрящевой ткани человека:
- механическая (защитная);
- опорно-двигательная и амортизационная;
- костнообразующая;
- формообразующая;
- обменная (метаболизм воды и минералов). [1].
Каждая функция хрящевой ткани в организме является очень важной, так как от нормальной «работы» хрящей зависит здоровье всего опорно-двигательного аппарата.
Костная ткань бывает двух видов: пластинчатая и грубоволокнистая. Она является основным структурным компонентом костей. Последние, в свою очередь, подразделяются на трубчатые, губчатые и плоские. Каждая кость состоит из нескольких основных частей:
- надкостница;
- кость;
- эндоост;
- костномозговой канал в середине трубчатых костей;
- суставные хрящи на окончаниях трубчатых костей.
Клеточный состав костной ткани представлен остеоцитами, остеокластами и остеобластами. Они располагаются в межклеточном матриксе, на 70% состоящем из неорганических соединений (преимущественно кристаллов фосфатов кальция — гидроксиапатита) и на 30% — из органических веществ (коллагеновых волокон, межклеточного матрикса). Костная ткань выполняет в организме 2 основных функции — скелетная (опорная) и защитная (грудная клетка, череп), а также участвует в процессах кроветворения.
Под влиянием возрастных изменений, системных заболеваний и неблагоприятных факторов, кости способны разрушаться, что может приводить к необратимым последствиям для организма.
Почему важна профилактика заболеваний опорно-двигательной системы
Костная и хрящевая ткани выполняют важную функцию в организме. Вместе с мышцами и связками они формируют опорно-двигательный аппарат, который испытывает огромную нагрузку в течение всей жизни человека. Чтобы предупредить заболевания опорно-двигательного аппарата, врачи рекомендуют проводить ежедневную профилактику и придерживаться принципов здорового образа жизни.
Человек должен давать организму адекватную физическую нагрузку, правильно питаться, отказаться от вредных привычек и исключить факторы, негативно влияющие на состояние костно-хрящевой системы (подъём тяжестей, перепады температур, недостаток витаминов и минералов и т.д.). Основой профилактики является лечебная физическая культура (ЛФК).
Существуют специальные комплексы упражнений, направленные на укрепление костной, хрящевой и мышечной ткани, разработку суставов и увеличение их мобильности, лечение определённых патологий (остеохондроз, артроз, плоскостопие и другие). Любой гимнастический комплекс содержит в себе разминку (7-10 минут) и основную часть. Тренировки проводятся 2-3 раза в неделю во второй половине дня. В одно занятие обычно включается 5-10 упражнений, которые повторяются по кругу. Каждый подход состоит из 20-30 повторений. Отдых между упражнениями составляет не более 2 минут. [2].
Читайте также: Ткань для потолка авто как называется
При наличии конкретного заболевания гимнастический комплекс подбирается индивидуально врачом ЛФК. Также назначаются медикаментозные средства, направленные на уменьшение симптомов болезни и восстановление хрящевой ткани. Одним из таких препаратов является Терафлекс. Он стимулирует регенерацию хрящевых структур, замедляет процессы разрушения хрящевой ткани. После приёма Терафлекса в течение 3-6 мес снижается интенсивность боли в суставах, улучшается функция сустава[3]. (раздел фармакологическое действие)
2.1. Структура и свойства хрящевой ткани
Хрящевая ткань, подобно любой другой ткани, содержит клетки (хондробласты, хондроциты), которые погружены в большой межкле- точный матрикс. В процессе морфогенеза хондрогенные клетки дифференцируются в хондробласты. Хондробласты начинают синтезировать и секретировать в хрящевой матрикс протеогликаны, которые стимулируют дифференцировку хондроцитов.
Межклеточный матрикс хрящевой ткани обеспечивает её сложную микроархитектонику и состоит из коллагенов, протеогликанов, а также неколлагеновых белков — в основном гликопротеинов. Коллагеновые волокна переплетены в трёхмерную сеть, которая связывает остальные компоненты матрикса.
В цитоплазме хондробластов содержится большое количество гликогена и липидов. Распад этих макромолекул в реакциях окисли- тельного фосфорилирования сопровождается образованием молекул АТФ, необходимых для синтеза белков. Синтезируемые в гранулярной эндоплазматической сети и комплексе Гольджи протеогликаны и гликопротеины упаковываются в везикулы и выделяются в межклеточный матрикс.
Упругость хрящевого матрикса определяется количеством воды. Для протеогликанов характерна высокая степень связывания воды, чем и обусловлены их размеры. Хрящевой матрикс содержит до 75%
воды, которая связана с протеогликанами. Высокая степень гидратации обусловливает большие размеры межклеточного матрикса и позволяет осуществлять питание клеток. Высушенный агрекан после связывания воды может увеличиться в объёме в 50 раз, однако ввиду обусловленных коллагеновой сетью ограничений набухание хряща не превышает 20 % от максимально возможного значения.
При сжатии хряща вода вместе с ионами вытесняется из областей вокруг сульфатированных и карбоксильных групп протеогликана, группы сближаются, и силы отталкивания между их отрицательными зарядами препятствуют дальнейшему сжатию ткани. После снятия нагрузки происходит электростатическое притяжение катионов (Na + , К + , Са 2+ ) с последующим притоком воды в межклеточный матрикс (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Связывание воды протеогликанами в матриксе хряща. Вытеснение воды при его сжатии и восстановление структуры после снятия нагрузки.
Коллагеновые белки хрящевой ткани
Прочность хрящевой ткани определяют коллагеновые белки, которые представлены коллагенами II, VI, IX, XII, XIV типов и погружены в макромолекулярные агрегаты протеогликанов. На долю коллагенов II типа приходится около 80-90% всех коллагеновых белков хряща. Остальные 15-20% коллагеновых белков — так называемые минорные коллагены IX, XII, XIV типов, которые сшивают фибриллы коллагена II типа и ковалентно связывают гликозаминогликаны. Особенностью матрикса гиалинового и эластического хрящей является присутствие коллагена VI типа.
Коллаген IX типа, обнаруженный в гиалиновом хряще, не только обеспечивает взаимодействие коллагена II типа с протеогликанами, но и регулирует диаметр фибрилл коллагена II типа. С коллагеном IX типа по своей структуре сходен коллаген X типа. Этот тип коллагена синтезируется только гипертрофированными хондроцитами ростовой пластинки и накапливается вокруг клеток. Данное уникальное свойство коллагена X типа предполагает участие этого коллагена в процессах костеобразования.
Неколлагеновые белки хрящевой ткани
Протеогликаны. В целом содержание протеогликанов в хрящевом матриксе достигает 3%-10%. Основным протеогликаном хрящевой ткани является агрекан, который собирается в агрегаты с гиалуроновой кислотой. По форме молекула агрекана напоминает бутылочный ёршик и представлена одной полипептидной цепью (коровый белок) с присоединёнными к ней до 100 цепей хондроитинсульфата и около 30 цепей кератансульфата (рис. 2.2).
Читайте также: Какие растения люди используют для изготовления тканей
Рис. 2.2. Протеогликановый агрегат хрящевого матрикса. Протеогликановый агрегат состоит из одной молекулы гиалуроновой кислоты и около 100 молекул агрекана.
Неколлагеновые белки хрящевой ткани
Кальций-связывающий белок, являющийся C-про- пептидом коллагена II типа. Белок содержит 3 остатка 7-карбоксиглутаминовой кислоты. Синтезируется гипертрофическими хондробластами и обеспечивает минерализацию хрящевого матрикса
В отличие от костной ткани в хряще присутствует высокомолекулярный Gla-белок, который содержит 84 аминокислотных остатка (в кости — 79 аминокислотных остатков) и 5 остатков 7-карбоксиглутаминовой кислоты. Является ингибитором минерализации хрящевой ткани. При нарушении его синтеза под влиянием варфарина образуются очаги минерализации с последующим обызвествлением хрящевого матрикса
Гликопротеин с мол. массой 36 кДа, богатый лейцином. Короткие олигосахаридные цепи, состоящие из сиаловых кислот и гексозаминов, присоединяются к остаткам серина. Хондроадерин связывает коллагены II типа и протеогликаны с хондроцитами и контролирует структурную организацию внеклеточного матрикса хрящевой ткани
Гликопротеин с мол. массой 92 кДа, содержащий олигосахаридную цепь, связаную с белком N-гликозид- ной связью. Белок синтезируется хондроцитами, участвует в расщеплении протеогликановых агрегатов и необходим для поддержания постоянства структуры хрящевой ткани
Адгезивный гликопротеин с мол. массой 148 кДа, состоящий из трёх полипептидных цепей, связанных дисульфидными связями. Существуют несколько изоформ этого белка — матрилин -1,-2,-3,-4. В здоровой зрелой хрящевой ткани матрилин не обнаруживается. Он синтезируется в процессе морфогенеза хрящевой ткани и гипертрофическими хондроцитами. Его активность проявляется при ревматическом артрите. При развитии патологического процесса связывает фибриллярные волокна коллагена II типа с протеогликановыми агрегатами и таким образом способствует восстановлению структуры хрящевой ткани
В структуре корового белка агрекана выделяют N-концевой домен, который обеспечивает связывание агрекана с гиалуроновой кислотой и низкомолекулярными связывающими белками, и С-концевой домен, связывающий агрекан с другими молекулами межклеточного матрикса. Синтез компонентов протеогликановых агрегатов осуществляется хондроцитами, и окончательный процесс их формирования завершается в межклеточном матриксе.
Наряду с большими протеогликанами в хрящевом матриксе приутствуют малые протеогликаны: декорин, бигликан и фибромодулин. Они составляют всего 1-2% от общей массы сухого вещества хряща, однако их роль очень велика. Декорин, связываясь в определённых участках с волокнами коллагена II типа, участвует в процессах фибриллогенеза, а бигликан участвует в формировании белковой матрицы хряща в процессе эмбриогенеза. С ростом эмбриона количество бигликана в хрящевой ткани уменьшается и после рождения этот протеогликан исчезает совсем. Регулирует диаметр коллагена II типа фибромодулин.
Помимо коллагенов и протеогликанов, во внеклеточном матриксе хряща содержатся неорганические соединения и небольшое количество неколлагеновых белков, характерных не только для хряща, но и для других тканей. Они необходимы для связывания протеогликанов с коллагеновыми волокнами, клеток, а также отдельных компонентов хрящевого матрикса в единую сеть. Это адгезивные белки — фибронектин, ламинин и интегрины. Большинство специфических неколлагеновых белков в хрящевом матриксе присутствует только в период морфогенеза, обызвествления хрящевого матрикса или появляются при патологических состояниях (табл. 2.1). Чаще всего это кальцийсвязывающие белки, содержащие остатки 7-карбоксиглутаминовой кислоты, а также гликопротеины, богатые лейцином.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом