питание хряща осуществляется за счет
Как помочь хрящу восстановиться при артрозе
Артроз – это повреждения хрящевой ткани, которые приводят к боли во время движения. Что из себя представляет хрящ, какие процессы в нем происходят и что можно сделать, чтобы предупредить дегенеративно-деформационный сценарий?
Строение хряща
Хрящевая ткань одинакова во всем организме, поэтому рассмотрим ее строение, например, в коленном суставе. Хрящ, состоящий из коллагеновых и эластиновых волокон, покрывает конец кости. Он представляет собой разновидность соединительной ткани, в которой отсутствуют нервы и кровеносные сосуды. Питание и восстановление живых клеток происходят через синовиальную жидкость.
Между двумя костями расположены мениски – разновидность хряща, пронизанная волокнами. Мениски тверже и плотнее, чем гиалиновые хрящи, поэтому лучше противостоят давлению и имеют более высокую прочность на разрыв.
Хрящи, покрывающие собой кости, имеют толщину 5-6 мм и состоят из нескольких слоев. В идеале они имеют плотную и гладкую консистенцию, выполняют роль своеобразного амортизатора, поэтому кости скользят при сгибании и разгибании сустава относительно друг друга.
Величина щели в разных суставах составляет от 1,5 до 8 мм
Основные составляющие хряща
Хрящи состоят из волокон двух типов:
Большую часть межклеточного пространства занимает вода. Чем ее больше, тем лучше функционирует синовиальная жидкость, которая поставляет хрящам питательные элементы из мяса, рыбы, овощей и других продуктов питания, показанных при артрозе. Если воды недостаточно, суставная жидкость теряет вязкость, становится менее текучей, и хрящевые ткани недополучают все необходимое для нормальной работы.
Если в организме дефицит воды, хрящи страдают
Какой объем воды в день необходимо выпивать, чтобы суставы были здоровыми? Рекомендации от известного доктора:
Какова роль гликозаминов
В составе синовиальной жидкости есть гликозамины, которые вырабатываются хрящевой тканью. Именно этот компонент рекомендуют принимать для восстановления, поскольку он связывает клетки, делая ткани более устойчивыми к растяжению и более прочными. Если концентрация гликозаминов в суставе снижается, хрящевая ткань теряет сопротивляемость к нагрузкам и становится более чувствительной к повреждениям.
Прием глюкозаминов – один из важных этапов в лечении артроза
Возможно ли самостоятельное восстановление поврежденного хряща
Хондроциты – это клетки в составе хряща, которые вырабатывают необходимые вещества для его восстановления. Они отличаются высокой скоростью метаболизма, регенерируются быстро, но есть одна проблема. В составе хряща хондроцитов всего 2-3 %, поэтому хрящевая ткань самостоятельно полностью не восстанавливается.
Поврежденные хрящи трутся друг о друга, если синовиальной жидкости недостаточно, причиняя человеку боль. Для лечения артроза или остеоартроза приема хондропротекторов недостаточно, поскольку процесс разрушения происходит быстрее, чем восстановление. Опытные ортопеды рекомендуют внутрисуставные инъекции заменителя синовиальной жидкости «Нолтрекс». Препарат разводит трущиеся поверхности и выполняет функцию амортизатора.
Noltrex не восстанавливает хрящ, но прекращает его разрушение и избавляет от боли
Как еще помочь хрящу
Скорость восстановления поврежденной хрящевой ткани зависит от численности и активности хондроцитов. Поэтому их необходимо обеспечить полноценным питанием через синовиальную жидкость, а также ускорить метаболизм. Этому как нельзя лучше способствуют активные движения.
Чем больше вы двигаетесь, тем быстрее восстанавливается хрящевая ткань
Длительное обездвижение приводит к атрофии мышц и уменьшению хрящевой ткани, поскольку она недополучает питательные вещества. Поэтому самое малое, что вы можете сделать при артрозе, – обеспечить поступление в организм достаточного количества жидкости и двигаться – разумеется, без фанатизма, по мере сил и возможностей!
Наши повседневные привычки и здоровье суставов
Авторы
Редакторы
Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: Почему женские суставы мобильнее мужских? Что происходит с суставами, если женщина предпочитает красивую обувь удобной? Какую опасность таит чрезмерное использование гаджетов? Поговорим об этом сегодня.
Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021
Эта работа опубликована в номинации «Своя работа» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.
Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.
Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.
Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
В последние годы в науке большое внимание уделяется болезням суставов: это неудивительно, ведь данная проблема становится все более актуальной — за минувшее столетие одним только остеоартрозом стали болеть в 8 раз больше [1]! К сожалению, этот показатель растет с каждым годом, а пациенты все молодеют. Однако, исследуя людей с уже развившейся болезнью суставов, мы теряем из вида еще здоровых! Ну, или почти здоровых. Интересно, а все ли нормально с суставами у людей двадцатилетнего возраста? А вдруг именно здесь кроются те причины, которые десятилетия спустя заставляют человека обратиться к врачу?
Измерив и изучив подвижность суставов у 100 человек в возрасте 18–23 лет, мы обнаружили интересные закономерности. Во-первых, суставы женщин оказались мобильнее, чем у мужчин. В четырех параметрах были отмечены различия в подвижности — 5–17 градусов. Первый параметр — величина локтевого угла. Возможно, многие не знают, что это за показатель: он включает в себя разгибание в плечевом суставе с одновременным сгибанием в локтевом суставе и заведением кисти и предплечья за спину; кисть находится как можно выше между лопаток; при этом измеряется угол между плечом и предплечьем. Остальные параметры — отведение в тазобедренном суставе, активное и пассивное подошвенное сгибание стопы. Возможных причин изменения подвижности — две: одна лежит в области физики, а другая — эндокринологии.
Первая причина заключается в том, что мягким тканям (мышцам, сухожилиям, коже) присущи особые биомеханические свойства, одним из которых является жесткость. Жесткость — способность тканей и органов оказывать сопротивление изменениям формы при воздействии внешних сил. Более сильные мышцы имеют более высокую жесткость. Сила мышц, в свою очередь, зависит от следующих составляющих: сигналов, поступающих от мотонейронов, типа мышечных волокон, режима мышечного энергообмена. Если рассматривать мышцу изолированно, то сила мышечного сокращения напрямую зависит от количества мышечных волокон [2]. При регулярных физических нагрузках — например, при тренировках — изменяется соотношение количества разных типов мышечных волокон, а также происходит общее увеличение их числа и размеров [3].
Однако вернемся к жесткости. Ткани с повышенной жесткостью ограничивают действие мышц-антагонистов при движении. В таком случае для растягивания этих мышц и преодоления их жесткости необходимо выполнить больше работы и увеличить энергозатраты при движении [4].
Агонисты — скелетные мышцы, с помощью которых осуществляется определенное движение. Антагонисты — это мышцы, выполняющие противодействие агонистам. В разных ситуациях одни и те же мышцы могут выступать и агонистами, и антагонистами— необходима привязка к конкретному движению (рис. 1). Например, в случае сгибания предплечья агонистом будет двуглавая мышца плеча (бицепс), а антагонистом — трехглавая мышца плеча (трицепс). Если жесткость трицепса будет повышена, то бицепсу придется прикладывать больше усилий для выполнения движения в полном объеме.
Рисунок 1. Мышцы-агонисты и мышцы-антагонисты в случае сгибания и разгибания предплечья.
Зарубежными исследователями было установлено, что жесткость сухожилий у мужчин выше, чем у женщин [5]. Таким образом, женщины, имея более низкую жесткость мышц и сухожилий, способны совершать движения с большей амплитудой.
Кроме того, в суставном хряще женщин были обнаружены специфические рецепторы к эстрогенам; при снижении уровня этих гормонов после менопаузы увеличивается хрупкость хряща [6].
Существуют два типа внутриклеточных рецепторов к эстрогенам, представляющие два отдельных гена с разными хромосомными локализациями, которые называются ER-α и ER-β. Оба типа рецепторов были обнаружены в суставных хондроцитах [7].
Это открытие позволяет искать причину большей мобильности женских суставов именно в области циклического изменения женских половых гормонов в течение жизни. А если учесть, что как раз после менопаузы частота остеоартроза у женщин стремительно возрастает и в возрасте 50 лет обгоняет мужчин, то взаимосвязь между половыми гормонами и здоровьем суставов у женщин становится совсем очевидной [8–10]. Однако тонкости молекулярных механизмов, с помощью которых эстрогены влияют на здоровье суставов, еще только предстоит окончательно установить [7].
Несмотря на то, что почти по всем показателям женские суставы оказались подвижнее, единственный параметр — активное сгибание в голеностопном суставе — оказался более выраженным у мужчин. И если мы вспомним о том, что женщины предпочитают обувь на высоких каблуках, причины такого различия становятся объяснимыми.
Повреждения голеностопного сустава являются наиболее частой травмой опорно-двигательного аппарата. Травмы этой области встречаются у 60–70% лиц трудоспособного возраста. Посттравматический артроз (разрушение хряща) голеностопного сустава развивается в 60% случаев и носит необратимый характер, вследствие чего наблюдается частая инвалидизация [11–13].
Способность хряща к регенерации ограничена двумя факторами: отсутствием прямого кровоснабжения и особенностями структуры. Хрящевая ткань — одна из немногих тканей организма, в которой полностью отсутствуют сосуды. Питание хряща осуществляется путем диффузии питательных веществ через межклеточный матрикс, в котором, словно в геле, расположены хрящевые клетки — хондроциты. Особенностью хрящевой ткани, по сравнению с другими видами тканей в организме, является то, что в ней мало клеток, которые окружены большим количеством межклеточного пространства. Кроме того, с возрастом хондроциты все более утрачивают способность к делению.
В норме эта система работает устойчиво, однако все меняется, когда происходит повреждение хряща. Способность хондроцитов к делению снижена; плотный межклеточный матрикс формирует физический барьер для миграции в дефект существующих хондроцитов, а отсутствие сосудов делает невозможным миграцию стволовых клеток в хрящ. И хотя хондроциты продуцируют матрикс на протяжении всей жизни, эта продукция не может обеспечить потребности, которые развиваются после повреждений суставного хряща [14].
При хронических микротравмах снижается число хондроцитов и вырабатываемых ими компонентов матрикса. В суставах уменьшается количество синовиальной жидкости, что приводит к нарушению питания хряща, повышению трения. В результате хрящ постепенно разрушается, а резервов на его восстановление не хватает [15].
Местами в межклеточном веществе появляются отложения солей кальция («омеление хряща»), вследствие чего хрящ становится мутным, непрозрачным, приобретает твердость и ломкость. В результате нарастающее нарушение питания центральных участков хряща может привести к врастанию в них кровеносных сосудов, что, однако, лишь усиливает его дальнейшую деградацию [16].
Очевидно, что при ношении обуви на высоких каблуках вероятность травмы возрастает в разы — кто из представительниц прекрасного пола хотя бы раз в жизни не подворачивал ногу или не ломал каблук? Именно такая, казалось бы, безобидная травма может радикально изменить всю дальнейшую жизнь человека.
Кроме того, голеностопный сустав подвергается наибольшей нагрузке на квадратный сантиметр суставной поверхности. Высота каблуков напрямую влияет на степень нагрузки, которую испытывает голеностопный сустав, и при высоте 8 см возрастает почти в два раза [17]! При постоянном ношении подобной обуви возникает выраженная перегрузка голеностопного сустава (схема представлена на рисунке 2), что в итоге, особенно при травматизации данной области, может быть причиной артроза данного сустава у женщин.
Рисунок 2а. Негативные последствия ношения обуви на высоком каблуке. Неравномерная нагрузка.
Рисунок 2б. Равномерное распределение веса тела.
Рисунок 3. Локтевой угол. Параметр интересен тем, что при его выполнении в движение вовлекаются почти все суставы руки. Таким образом, он способен говорить суммарно о том, что же происходит с опорно-двигательным аппаратом верхней конечности.
Стоит сказать, что мы не ожидали получить такие результаты. Изначальный дизайн исследования предполагал изучение других факторов, способных повлиять на мобильность суставов (часть из них освещается в этой статье). Данные об ограниченной подвижности голеностопных суставов у женщин были для нас занятным сюрпризом, а схожих исследований взаимосвязи между мобильностью суставов и носимой человеком обувью обнаружено не было. И для более точного изучения влияния обуви на состояние голеностопного сустава стоило бы провести отдельное исследование, причем с вовлечением лиц более старшего возраста.
В свете уже имеющихся данных можно сделать вывод, что долговременное ношение обуви на высоких каблуках однозначно не приносит пользу здоровью. Между удобной и красивой обувью лучше выбирать удобную, которая нередко бывает красивой. И вообще, со все возрастающей популярностью спортивной обуви высокие каблуки уже давно не в моде. Кстати, недавно российские исследователи путем математических расчетов определили безопасную высоту каблука: она оказалась в пределах 2–4 см [18], [19].
Давайте рассмотрим и не менее интересные факты о суставах рук. Оказывается, подвижность суставов ведущей руки ограничена по сравнению со своей напарницей. А при изучении такого интересного параметра, как локтевой угол, это различие было максимально выраженным (рис. 3).
Ведущая рука — собирательный термин, обозначающий правую руку у правшей и левую — у левшей.
В чем причина такого интересного различия? У студентов (а именно они были участниками нашего исследования) ведущая рука испытывает значительную перегрузку по сравнению с неведущей. Постоянные статические или низкодинамические нагрузки — например, записывание текста, несение грузов и сумок, использование смартфонов и гаджетов, компьютерной мыши — приводят к значительной перегрузке мышц ведущей руки, в результате чего растет жесткость этих мышц (о ней мы подробно говорили выше) — поэтому и возникает асимметрия в подвижности.
Скептики могут сказать — зачем вы все драматизируете? Может быть, более высокая жесткость берется как раз из-за того, что ведущей рукой мы просто пользуемся значительно больше? И дело не в смартфонах и компьютерах! Действительно, возможно, это просто адаптивные изменения, и ничего угрожающего в них нет. Однако в следующий раз, когда будете листать ленту соцсетей или играть в игры, и вдруг почувствуете ломоту и онемение в кисти, знайте — пора прерваться и сделать гимнастику. А лучше вообще дать рукам отдохнуть — пойти и заняться чем-нибудь другим. Все-таки не просто так в медицине существуют «синдром компьютерной мыши» и «синдром смартфона».
Синдром «компьютерной мыши», а иначе — синдром запястного канала — возникает по следующей причине. Неудобное положение руки в сочетании с длительным изгибом руки в запястье и большим количеством мелких стереотипных движений приводит к стойкому напряжению мышц и нарушению кровообращения, что, в свою очередь, влечет за собой гипоксию и отек срединного нерва, сдавление нерва в канале запястья [20].
УЗИ показало, что уже после 30 минут интенсивного использования сенсорного экрана происходит утолщение запястной связки и срединного нерва за счет отека. Показатели приходили в норму после 30-минутного отдыха. Кроме того, было установлено, что у лиц с большим стажем интенсивного пользования электронными устройствами диаметр запястной связки и срединного нерва существенно выше нормальных показателей и достоверно больше, чем у лиц, пользующихся сенсорными экранами и компьютерной мышью менее получаса в день. Диаметр поперечной запястной связки, срединного нерва, степень компрессии последнего имели сильную положительную связь с выраженностью боли и нарушением функции кисти [21].
Локтевой угол — своеобразный суммарный показатель подвижности всей руки, поэтому данные различия в его случае проявляются наиболее сильно.
Локтевой угол может служить простым, надежным, а главное, бесплатным тестом состояния опорно-двигательного аппарата руки. Вы можете испытать этот тест на себе прямо сейчас! Согните руку в локтевом суставе, заведите кисть и предплечье за спину и постарайтесь поднять кисть как можно выше к лопатке. Достигли максимума? Запомнили расстояние, до которого дошла ваша рука? Теперь верните ее в исходное положение и проделайте все то же самое с другой рукой. Ну что, правши и левши, почувствовали разницу? Кстати, интересно — какими бы были результаты, если этот эксперимент провести на амбидекстрах.
Таким образом, существует множество факторов, влияющих на здоровье суставов. Некоторые из них являются врожденными и генетически обусловленными, однако существенная часть из них связана с нашим образом жизни. Обувь, которую мы носим, ноутбук и смартфон, с помощью которых мы учимся, работаем, общаемся — даже такие повседневные явления способны влиять на наши суставы. И определять, что с ними будет через десятилетия. Будем помнить об этом — и на каждый фактор риска воздействовать соответствующим методом профилактики, которых сейчас великое множество. Ведь будущее складывается сегодня. И оно в наших руках.
Питание хряща осуществляется за счет
5. Хондрогистогенез. Регенерация и возрастные изменения хряща.
1. Состав хрящевой ткани
Хрящевая ткань состоит из клеток – хондроцитов и хондробластов, а также из плотного межклеточного вещества.
Хрящевая ткань входят в состав органов дыхательной системы, суставов, межпозвоночных дисков и др., состоят из клеток – хондроцитов и хондробластов и большого количества межклеточного гидрофильного вещества, отличающегося упругостью. Собственно хрящевая ткань не имеет кровеносных сосудов, а питательные вещества диффундируют из окружающей ее надхрящницы, в которой есть кровеносные сосуды.
В хрящевой ткани содержится около 70-80 % воды, 10-15 % органических веществ и 4-7 % солей. От 50 до 70 % сухого вещества хрящевой ткани составляет коллаген.
Классификация. В зависимости от строения межклеточного вещества хрящевые различают три вида хрящевой ткани: гиалиновую, эластическую, волокнистую. Они отличаются по структурно-функциональным особенностях межклеточного вещества, степени содержания и соотношения коллагеновых и эластических волокон, наличию надхрящницы.
В надхрящнице, окружающей хрящевую ткань, содержатся неактивные, малодифференцированные формы хондробластов, которые при определенных условиях дифференцируются в хондробласты, синтезирующие межклеточное вещество, а затем и в хондроциты.
Первый тип хондроцитов характеризуется высоким ядерно-цитоплазматическим отношением, развитием вакуолярных элементов пластинчатого комплекса, наличием митохондрий и свободных рибосом в цитоплазме. В этих клетках нередко наблюдаются картины деления, что позволяет рассматривать их как источник репродукции изогенных групп клеток (рис. 33, А, Б, В). Хондроциты I типа преобладают в молодом, развивающемся хряще. Хондроциты II типа отличаются снижением ядерно-цитоплазматического отношения, ослаблением синтеза ДНК, сохранением высокого уровня РНК, интенсивным развитием гранулярной эндоплазматической сети и всех компонентов аппарата Гольджи, которые обеспечивают образование и секрецию гликозаминогликанов и протеогликанов в межклеточное вещество. Хондроциты III типа отличаются самым низким ядерно-цитоплазматическим отношением, сильным развитием и упорядоченным расположением гранулярной эндоплазматической сети. Эти клетки сохраняют способность к образованию и секреции белка, но в них снижается синтез гликозаминогликанов.
2. Гиалиновая хрящевая ткань
Гиалиновая хрящевая ткань различных органов имеет много общего, но в то же время отличается расположением клеток, строением межклеточного вещества. Большая часть встречающейся в организме у человека гиалиновой хрящевой ткани покрыта надхрящницей (perichondrium).
Хрящ – анатомический орган, который состоит из хрящевой ткани и надхрящницы. Надхрящница покрывает хрящевую ткань снаружи (за исключением хрящевой ткани суставных поверхностей) и состоит из волокнистой соединительной ткани.
В надхрящнице выделяют два слоя:
2) внутренний – клеточный (или камбиальный, ростковый), содержащий хондробласты и их предшественники – прехондробласты (рис. 33, А, Б). В процессе эмбрионального и регенерационного гистогенеза они превращаются вначале в хондробласты, а затем в хондроциты.
В фиброзном слое располагается сеть кровеносных сосудов. Следовательно, надхрящница как составная часть хряща выполняет следующие функции:
1) обеспечивает трофикой бессосудистую хрящевую ткань;
2) защищает хрящевую ткань;
3) обеспечивает регенерацию хрящевой ткани при ее повреждении.
Трофика гиалиновой хрящевой ткани суставных поверхностей обеспечивается синовиальной жидкостью суставов, а также жидкостью из сосудов костной ткани.
Рис. 33. Строение хряща: А – надхрящница: 1 – наружный или волокнистый слой надхрящницы, 2 – средний (промежуточный), 3 – внутренний или клеточный; Б – строение суставного хряща: 1, 2, 3, 4 – гиалинового хряща.
В более глубоких слоях хрящевые клетки приобретают овальную или округлую форму. В связи с тем, что синтетические и секреторные процессы у этих клеток ослабляются, они после деления далеко не расходятся, а лежат компактно, образуя так называемые изогенные группы из 2-4 хондроцитов.
Более дифференцированные хрящевые клетки и изогенные группы, кроме оксифильного слоя, имеют базофильную зону межклеточного вещества. Эти свойства объясняются неравномерным распределением химических компонентов межклеточного вещества – белков и гликозаминогликанов.
В гиалиновом хряще любой локализации принято различать территориальные участки межклеточного вещества, или матрикса. К территориальному участку относится матрикс, непосредственно окружающий хрящевые клетки или их группы. Здесь коллагеновые волокна II типа и фибриллы, извиваясь, окружают изогенные группы хрящевых клеток, предохраняя их от механического давления. В межтерриториальном матриксе коллагеновые волокна ориентированы в направлении вектора действия сил основных нагрузок. Пространство между коллагеновыми структурами заполнено протеогликанами.
В структурной организации межклеточного вещества хряща большую роль играет хондронектин. Этот гликопротеин соединяет клетки между собой и с различными субстратами (коллагеном, гликозаминогликанами). Опорная биомеханическая функция хрящевых тканей при сжатии, растяжении обеспечивается не только строением ее волокнистого каркаса, но и наличием гидрофильных протеогликанов с высоким уровнем гидратации (65-85 %). Высокая гидрофильность межклеточного вещества способствует диффузии питательных веществ, солей. Газы и многие метаболиты также свободно диффундируют через него. Однако крупные белковые молекулы, обладающие антигенными свойствами, не проходят. Этим объясняется успешная трансплантация в клинике (пересадка от одного человека к другому) участков хряща. Метаболизм хондроцитов преимущественно анаэробный, гликолитический.
Однако не все хрящи построены одинаково. Структурной особенностью гиалинового хряща суставной поверхности является отсутствие надхрящницы на поверхности, обращенной в полость сустава. Суставной хрящ состоит из трех нечетко очерченных зон; поверхностной, промежуточной и базальной (см. рис. 33, В, 35).
В поверхностной зоне суставного хряща располагаются мелкие уплощенные малоспециализированные хондроциты, напоминающие по строению фиброциты.
В промежуточной зоне клетки более крупные, округлой формы, метаболически очень активные: с крупными митохондриями, хорошо развитой гранулярной эндоплазматической сетью, аппаратом Гольджи с многочисленными везикулами.
3. Эластическая хрящевая ткань
Эластическая хрящевая ткань встречается в тех органах, где хрящевая основа подвергается изгибам (в ушной раковине, рожковидных и клиновидных хрящах гортани и др.). В свежем, нефиксированном состоянии эластическая хрящевая ткань бывает желтоватого цвета и не такая прозрачная, как гиалиновая.
I – зона зрелого хряща; II – зона молодого хряща; III – надхрящница; 1 – базофильный интерриториальный хрящевой матрикс; 2 – базофильный территориальный хрящевой матрикс; 3 – хрящевая лакуна; 4 – изогенная группа хондроцитов; 5 – хрящевой матрикс; 6 – уплощенные одиночные хондроциты; 7 – хондрогенный слой; 8 – волокнистый слой; 9 – хондрогенные клетки; 10 – хондробласты; IV – зона зрелого хряща; V – зона молодого хряща; VI – надхрящница; 11 – эластические волокна; 12 – уплощенные одиночные хондроциты; 13 – хондрогенный слой; 14 – волокнистый слой; 15 – хондрогенные клетки; 16 – хондробласты; 17 – изогенная группа хондроцитов; 18 – пучки коллагеновых волокон; 19 – фиброциты; 20 – основное вещество; 21 – уплощенные одиночные хондроциты; 22 – хрящевой матрикс; 23 – изогенная группа хондроцитов
В слоях, прилежащих к надхрящнице, эластические волокна без перерыва переходят в эластические волокна надхрящницы. Липидов, гликогена и хондроитинсульфатов в эластическом хряще меньше, чем в гиалиновом.
1. Волокнистая хрящевая ткань
Волокнистая хрящевая ткань находится в межпозвоночных дисках, полуподвижных сочленениях, в местах перехода волокнистой соединительной ткани (сухожилия, связки) в гиалиновый хрящ, где ограниченные движения сопровождаются сильными натяжениями. Межклеточное вещество содержит параллельно направленные коллагеновые пучки, постепенно разрыхляющиеся и переходящие в гиалиновый хрящ. В хряще имеются полости, в которые заключены хрящевые клетки. Последние располагаются поодиночке или образуют небольшие изогенные группы. Цитоплазма клеток часто бывает вакуолизированной. По направлению от гиалинового хряща к сухожилию волокнистый хрящ становится все более похожим на сухожилие. На границе хряща и сухожилия между коллагеновыми пучками лежат столбиками сдавленные хрящевые клетки, которые без какой-либо границы переходят в сухожильные клетки, расположенные в плотной соединительной ткани (рис. 34, 35).
2. Хондрогистогенез. Регенерация и возрастные изменения хряща
Предполагают, что стволовые клетки характеризуются округлой формой, высоким значением ядерно-цитоплазматических отношений, диффузным расположением хроматина и небольшим ядрышком. Органеллы цитоплазмы развиты слабо. В полустволовых клетках (прехондробластах) увеличивается количество свободных рибосом, появляются мембраны эндоплазматической сети гранулярного типа, удлиняется форма клеток, уменьшаются ядерно-цитоплазматические отношения. Как и стволовые клетки, прехондробласты проявляют невысокую пролиферативную активность. Морфологически идентифицируются только хондробласты.
В первой стадии в некоторых участках тела зародыша, где образуется хрящ, клетки мезенхимы теряют свои отростки, усиленно размножаются и, плотно прилегая друг к другу, создают определенное напряжение – тургор. Такие участки называют хондрогенными зачатками, или хондрогенными островками (рис. 36). Находящиеся в их составе стволовые клетки дифференцируются в хондробласты (хондробластоциты) – клетки, подобные фибробластам. Эти клетки являются главным строительным материалом хрящевой ткани. В их цитоплазме сначала увеличивается количество свободных рибосом, затем появляются участки гранулярной эндоплазматической сети.
Хрящевые клетки, лежащие в центре молодого развивающегося хряща, сохраняют способность в течение некоторого времени делиться митотически, оставаясь в одной лакуне ( изогенные группы клеток), и вырабатывать коллаген II типа. За счет увеличения количества этих клеток происходит увеличение массы хряща изнутри, что называется интерстициальным ростом, который наблюдается в эмбриогенезе, а также при регенерации хрящевой ткани.
По мере роста и развития хряща его центральные участки все более отдаляются от близлежащих сосудов и начинают испытывать затруднения в питании, осуществляемом диффузно со стороны сосудов надхрящницы. Вследствие этого хондроциты теряют способность размножаться, некоторые из них подвергаются разрушению, а протеогликаны превращаются в более простой оксифильный белок – альбумоид.
Регенерация. Физиологическая регенерация хрящевой ткани осуществляется за счет малоспециализированных клеток надхрящницы и хряща путем размножения и дифференцировки прехондробластов и хондробластов. Однако этот процесс идет очень медленно. Посттравматическая регенерация хрящевой ткани внесуставной локализации осуществляется за счет надхрящницы. Репарация может происходить за счет клеток окружающей соединительной ткани, не потерявших способности к метаплазии.
В суставном хряще в зависимости от глубины травмы регенерация происходит как за счет размножения только клеток в изогенных группах (при неглубоком повреждении), так и за счет второго источника регенерации – камбиальных клеток субхондральной костной ткани (при глубоком повреждении хряща).
В любом случае непосредственно в области травмы хрящевой ткани отмечаются дистрофические (некротические) процессы, а далее располагаются пролиферирующие хондроциты.
В течение первых 1-2 мес с момента травмы сначала образуется грануляционная ткань, состоящая из молодых фибробластов, постепенно замещающихся хрящеподобной (хондроидной) тканью, активно синтезирующей протеогликаны и коллаген II типа. Через 3-6 мес регенерат обретает сходство с гиалиново-фиброзным молодым хрящом.
Возрастные изменения . По мере старения организма в хрящевой ткани уменьшаются концентрация протеогликанов и связанная с ними гидрофильность. Ослабляются процессы размножения хондробластов и молодых хондроцитов. В цитоплазме этих клеток уменьшается объем аппарата Гольджи, гранулярной эндоплазматической сети, митохондрий и снижается активность ферментов.
В резорбции дистрофически измененных клеток и межклеточного вещества участвуют хондрокласты, морфологически идентичные остеокластам. Часть лакун после гибели хондроцитов заполняется аморфным веществом и коллагеновыми фибриллами. Местами в межклеточном веществе обнаруживаются отложения солей кальция («омеление хряща»), вследствие чего хрящ становится мутным, непрозрачным, приобретает твердость и ломкость. В результате появляющееся нарушение трофики центральных участков хряща может привести к врастанию в них кровеносных сосудов с последующим костеобразованием.
Факторы регуляции метаболизма хрящевых тканей.
Регуляция метаболизма хрящевой ткани происходит под действием механической нагрузки, нервных и гормональных факторов. Периодическое давление на хрящевую ткань и ослабление нагрузки являются постоянно действующими факторами диффузии растворенных в воде питательных веществ, продуктов метаболизма и гормонально-гуморальных регуляторов из капилляров надхрящницы, имеющей рецепторы и эффекторы, или синовиальной жидкости суставов. Кроме того, хондроциты имеют циторецепторы к ряду гормонов, циркулирующих в крови – соматотропному гормону (СТГ), тироксину, инсулину, глюкокортикоидам, эстрогенам и др.
Гормоны гипофиза – соматотропин и пролактин – с тимулируют рост хрящевых тканей, но не влияют на их созревание.
Гормоны щитовидной железы – тироксин и трийодтиронин – ускоряют цитодифференцировку хондроцитов, но ингибируют ростовые процессы в хрящах.
Гормоны щитовидной и околощитовидной желез – кальцитонин и паратгормон – оказывают сходное действие на метаболизм хрящей, способствуют стимуляции ростовых процессов, но в меньшей степени их созреванию.
Гормон эндокринных островков поджелудочной железы – инсулин – усиливает цитодифференцировку клеток скелетогенной мезенхимы, а на этапах постнатального онтогенеза оказывает ростовое и митогенное действие.
Гормоны коры надпочечников – глюкокортикоиды и женский половой гормон эстроген – ингибируют в хондроцитах биосинтез коллагена и гликозаминогликанов, а в раннем постнатальном периоде их высокие концентрации способствуют старению хрящевой ткани и деструктивным изменениям в ней. Мужской половой гормон – тестостерон – стимулирует биосинтез несульфатированных гликозаминогликанов, что приводит к снижению процессов созревания хрящевой ткани.
В целом необходимо отметить, что гормоны регулируют специфические метаболические процессы в хондроцитах, но реактивность хондроцитов к их действию зависит как от состояния эндокринного статуса организма (норма, дефицит или избыток гормонов), так и структурно-функционального состояния самих хондроцитов.