Строение и возрастные изменения суставного хряща у кошек

В данной статье рассматривается морфология суставного хряща и возрастных изменений его компонентов, что важна для практикующих ветеринарных специалистов и студентов ветеринарного направления. В этой статье аккумулированы базовые знания, раскрывающие эту тему.

Аннотация статьи
оссификация суставного хряща
возрастные изменения суставного хряща
омеление суставного хряща
регенерация суставного хряща
морфология суставного хряща
Ключевые слова

Суставной хрящ осуществляет очень важную функцию для движения: смягчение трения костей, покрывая соприкасающиеся поверхности. Он состоит из плотного внеклеточного матрикса с редким распределением высокоспециализированных клеток, хондроцитов. Плотный внеклеточный матрикс преимущественно состоит из воды, коллагена и протеогликанов.

Строение суставного хряща

Суставной хрящ представляет собой гиалиновый хрящ толщиной от 2 до 4 мм. В норме не имеет кровеносных сосудов, нервов или лимфатических узлов, основными клетками являются хондроциты.

Суставной хрящ можно разделить на зоны: 1) поверхностная зона 2) средняя зона 3) глубокая зона 4) кальцифицированная зона.

  1. Тонкая поверхностная (тангенциальная) зона защищает более глубокие слои от повреждений, от внешних воздействий [3]. Она находится в контакте с синовиальной жидкостью и отвечает за большинство растягивающих свойств хряща, составляет 10–20% его толщины. Коллагеновые волокна этой зоны (преимущественно коллаген II и IX типов) плотно упакованы и выровнены параллельно суставной поверхности [2]. Поверхностный слой содержит относительно большое количество уплощенных хондроцитов.
  2. Средняя (переходная) зона. Примыкает к поверхностной зоне. Функционально является первой линией сопротивления сжимающим силам, обеспечивает анатомическую и функциональную связь между поверхностной и глубокой зонами [1]. Составляет от 40 до 60% от общего объема хряща. Содержит протеогликаны и более толстые коллагеновые фибриллы. В среднем слое коллаген организован косо, а хондроциты имеют сферическую форму и низкую плотность.
  3. Глубокая зона отвечает за обеспечение наибольшего сопротивления сжимающим силам [3]. Коллагеновые фибриллы расположены перпендикулярно суставной поверхности, а фибриллы наибольшего диаметра в радиальном расположении. Этот слой содержит самое высокое содержание протеогликанов и самую низкую концентрацию воды. Хондроциты обычно расположены в столбчатой ориентации, параллельно коллагеновым волокнам и перпендикулярно линии сустава. Глубокая зона составляет 30% объема суставного хряща.
  4. Кальцицифицированная зона отделена от глубокого слоя отметкой прилива [2]. Этот слой играет важную роль в прикреплении хряща к кости, прикрепляя коллагеновые фибриллы глубокой зоны к субхондральной кости. В этой зоне клеточная популяция скудна, а хондроциты гипертрофированы.

В пределах каждой зоны можно выделить 3 области: 1) перицеллюлярную область 2) территориальную область 3) межтерриториальную область.

Разделение на области основано на близости внеклеточного матрикса к хондроцитам, составу, диаметру и организации коллагеновых фибрилл.

Состав суставного хряща

Хондроциты это высокоспециализированные, метаболическе активные клетки. Происходят из мезенхимальных стволовых клеток и составляют около 2% от общего объема суставного хряща. Хондроциты различаются по форме, количеству и размеру в зависимости от анатомических областей суставного хряща. Хондроциты в поверхностной зоне более плоские и мелкие и обычно имеют большую плотность, чем клетки, расположенные глубже в матрице

Хондроциты лежат в лакунах, где часто создают изогенные группы. Некоторые хондроциты сохраняют способность к делению, но не все. Лакуны удерживают хондроцит в его собственном матриксе и таким образом предотвращает любую миграцию в соседние области хряща. Хондроциты редко образуют межклеточные контакты для прямой передачи сигнала и связи между клетками [5]. Они реагируют на различные стимулы, включая факторы роста, механические нагрузки, пьезоэлектрические силы и гидростатические давления. Хондроциты имеют ограниченный потенциал для репликации.

Коллаген составляет 60% от сухого веса хряща. Коллаген II типа составляет от 90% до 95% коллагена во внеклеточном матриксе и образует фибриллы и волокна, переплетенные с агрегатами протеогликанов. Коллаген I, IV, V, VI, IX и XI типов также присутствует, но менее значителен. Малые коллагены помогают сформировать и стабилизировать фибриллярную сеть коллагена II типа.

Все члены семейства коллагенов содержат область, состоящую из 3 полипептидных цепей (α-цепей), свернутых в тройную спираль, она обеспечивает суставному хрящу важные сдвиговые и растягивающие свойства, которые помогают стабилизировать матрикс.

Протеогликаны редставляют собой сильно гликозилированные белковые мономеры. В суставном хряще представляют собой вторую по величине группу макромолекул во внеклеточном матриксе и составляют от 10% до 15% влажной массы [1]. Протеогликаны состоят из белкового ядра с ковалентно присоединенными 1 или более линейными цепями гликозаминогликанов. Эти цепи могут состоять из более чем 100 моносахаридов [5]; они выходят из белкового ядра, оставаясь отделенными друг от друга из-за отталкивания заряда. Суставной хрящ содержит множество протеогликанов, необходимых для нормального функционирования, такие как: аггрекан, декорин, бигликан и фибромодулин.

Гликопротеины играют роль в структурной организации межклеточного вещества хряща [2].

Вода является наиболее распространенным компонентом суставного хряща. Приблизительно 30% воды связано с внутрифибриллярным пространством внутри коллагена [1]. Остаток содержится в поровом пространстве матрицы. Неорганические ионы, такие как натрий, кальций, хлорид и калий, растворяются в тканевой воде [1]. Относительная концентрация воды уменьшается примерно с 80% в поверхностной зоне до 65% в глубокой зоне. Поток воды через хрящ и через суставную поверхность помогает транспортировать и распределять питательные вещества к хондроцитам, и обеспечивает смазку.

Большая часть межфибриллярной воды, существует в виде геля, и большая ее часть может перемещаться через внеклеточный матрикс путем приложения градиента давления через ткань или путем сжатия твердой матрицы [3]. Сопротивление трения против этого потока через матрицу очень велико в результате проницаемость ткани очень низка.

Возрастные изменения

Возрастные изменения у кошек наступают на 15 месяце жизни в момент полного формирования организма.

Проявляется в уменьшении количество хондробластов в надхрящнице и число делящихся хрящевых клеток. В хондроцитах умень-шается количество гранулярной ЭПС, комплекса Гольджи и митохондрий, утрачивается способность хондроцитов к синтезу гликозаминогликанов и протеогликанов [2]. Снижение количества протеогликанов приводит к умень­шению гидрофильности хрящевой ткани, ослаблению про­ницаемости хряща и поступлению питательных веществ. Возраст определяет состав ЭЦМ, а также организацию хондроцитов и их реакцию на внешние факторы. с увеличением возраста происходят зональные изменения в распределении хондроцитов, однако общее число хондроцитов остается почти неизменным. ондроциты начинают рассеиваться в поверхностной области, тогда как в более глубоких слоях их количество увеличивается.

Оссификация

Происходит при проникновении в хрящевую ткань кровеносных сосудов и образованию костного веще­ства внутри хряща. Это изменение наблюдаются в пожилом возрасте из-за уменьшения количество хондробластов в надхрящнице и число делящихся хрящевых клеток. В хондроцитах уменьшается количество гранулярной ЭПС, комплекса Гольджи и митохондрий, утрачивается способность хондроцитов к синтезу гликозаминогликанов и протеогликанов. Снижение количества протеогликанов приводит к уменьшению гидрофильности хрящевой ткани, ослаблению проницаемости хряща и поступлению питательных веществ.

Этапы формирования. В месте гематомы повреждённые ткани распадаются, начинает формироваться соединительная ткань. Вокруг очага возникают грануляции, где начинается биосинтез костных и хрящевых образований. Формируются хондроидная ткань и костные трабекулы. Постепенно происходит минерализация, часть молодых костных структур созревает, другая часть – атрофируется. То есть одновременно идёт остеогенез и разрушение, резорбция. Оссификат со временем покрывается плотной капсулой, внутри которой находится губчатая кость.

Регенерация

Полноценная регенерация возможна только в молодом возрасте. У взрослых на месте повреждения чаще формируется рубцовая ткань.

Суставной хрящ регенерирует за счет выработки межклеточного вещества хондроцитами [4]. Возможно также незна­чительное пополнение клеток за счет деления молодых хондроцитов поверхностной пластин­ки. При неглубоком повреждении суставного хряща он может регенерировать за счет размножения только клеток в изогенных группах [4]. И при глубоком повреждении хряща за счет камбиальных клеток субхондральной костной ткани.

Омеление

Когда коллагеновые фибриллы располагаются плотнее обычного усиливается минерализация межклеточного вещества, увеличивается расстояние между хондроцитами и кровеносными капиллярами в надхрящнице [1]. Данный процесс сопровождается возникновением проблем с газообменом и трофическом обеспечении хондроцитов. Вследствие этого хондроциты погибают и перестают вырабатывать межклеточное вещество, которое начинает разрушаться. Вследствие чего хрящ становится мутным, непрозрачным, приобретает твердость и ломкость. Эти процессы могут привести к врастанию в хрящ кровеносных сосудов с последующим костеобразованием.

Текст статьи
  1. Афанасьев Ю. И. Гистология, эмбриология, цитология [Текст]: учебник / Ю. И. Афанасьев, Н. А. Юрина, Б. В. Алешин и др.; под ред. Ю. И. Афанасьева, Н. А. Юриной. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: ГЭОТАР-Медиа.
  2. Васильев Ю. Г. Цитология, гистология, эмбриология [Текст]: учебник / Ю. Г. Васильев, Е.И. Трошин, Д. С. Берестов, Д.И. Красноперов; под редакцией Ю. Г. Васильева, Е. И. Трошина. – Санкт-Петербург: Лань, 2020 – 648 с.
  3. Васильев Ю. Г. Гистология, эмбриология, цитология переработанное и дополненное 6-е издание [Текст]: учебник / Ю. Г. Васильев, Е.И. Трошин, Д. С. – Санкт-Петербург: Лань, 2020. – 576 с
  4. Кузнецов С. Л. Гистолгия, цитология и эмбриология [Текст]: Учебник / С. Л. Кузнецов., Мушкамбаров Н. Н. 3 изд., испр. и доп. – М.: ООО “Издательство“ Медицинское информационное агентство”, 2016. – 640с.
  5. Яременко О.Б. Сустав. Хрящ. Коллаген. / Яременко О.Б. Анохина Г.А. Бурьянов А.А. // Травма. – 2020. - №4. – С.6 – 12.
  6. Яременко О.Б. Анохина Г.А. Бурьянов А.А. Poznayka.org [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://poznayka.org/s64473t1.html, свободный. - Загл. с экрана (дата обращения 10.10. 2020).
Список литературы