Anatomie / Funkční anatomie tkání pohybového systému / Pojivové tkáně / Chrupavčitá tkáň - chrupavka

Chrupavčitá tkáň - chrupavka

Chrupavka je pojivová tkáň, která se skládá z  chondrocytů, kola­genních a elastických vláken a amorfní mezibuněčné hmoty.

Buňky  chrupavky

Chondroblasty (chondrocyty) jsou základní buňky všech typů chrupavek, které syntetizují a produkují vláknitou i amorfní mezibuněčnou hmotu. ( O rozlišení chondrocytů  a  chondroblastů, platí totéž co o rozlišení fibrocytů a -blastů. Viz předchozí text.)

[ Stavba  chondrocytů: Chondrocyty (- blasty) jsou tvarově dost pro­měnlivé buňky. V povrchových vrstvách chrupavky mají vřetenovitý tvar, v hlub­ších vrstvách jsou spíše kulovité. V elektronovém mikroskopu je zřejmé, že povrch buněk vybíhá v drobné zoubkovité výběžky, kte­rými jsou buňky zakotveny  v  gelovité  základní  hmotě  chrupavky.

: Chondrocyty (-blasty) mají dobře vyvinutý proteosyntetický aparát. Pokusy s radioizotopy síry ukázaly, že mechanismus tvorby kolagenních a elastických vláken i amorfní mezibuněčné hmoty, je obdobný jako u fibroblastů.

Látková výměna chrupavek je poměrně intenzivní - zvláště u mlad­ších osob, a svědčí i o relativně dobré obousměrné propustnosti základní hmoty chrupavek pro tekutiny.Vlastní hmota chrupavky je ale bezcévná !

Mezibuněčná  hmota

Základní mezibuněčná hmota chrupavek je z objemového hlediska hlavní součástí chrupavek. Chondrocyty nejsou příliš početné a v chrupavce zaujímají poměrně malý prostor.

Stavba mezibuněčné hmoty: Amorfní mezibuněčná hmota je proteogly­kanový komplex, který se svými základními vlastnostmi i stavbou příliš neliší od amorfní hmoty vaziva. Kolagenní vlákna chrupavek jsou tenčí než vlákna vaziva, a jsou zcela zalita do amorfní hmo­ty. Jemná a značně ohebná elastická vlákna jsou typická především pro elastickou chrupavku.

[ Mezibuněčná hmota představuje prostor, ve kte­rém se nejen realizuje látková výměna chrupavek, ale i prostor, který izoluje chondrocyty od vnitřního prostředí organismu a pod­miňuje základní fyziologické a biomechanické vlastnosti chrupa­vek, např. vazbou vody. (Specifický podíl chrupavek na tvorbě a růstu kostí bude popsán dále.)

Chrupavky jsou prakticky bezcévné a nemají inervaci. Jsou ale - s výjímkou kloubních chrupavek, pokryty vazivovým obalem, pe­richondriem, který obsahuje cévy a nervy. Z cévního řečiště pe­richondria difundují do nitra chrupavek základní stavební kompo­nenty proteoglykanů i vláken (především aminokyseliny). Perichon­driem se tak uskutečňuje látková výměna chrupavek a jejich prostřednictvím  také chrupavka přirůstá. Odtud  také  obvykle  začíná  hojení  chrupavek.

Růst  chrupavek probíhá dvěma mechanismy:

·     apozicí (přirůstáním, přikládáním), a

·     intersticiální  proliferací.

Apoziční růst probíhá tak, že fibroblasty perichondria se dělením pomnoží, a na ploše přivrácené do nitra chrupavky se mění (dife­rencují) v chondroblasty.

Chondroblasty začnou produkovat mezibuněčnou hmotu chrupavky a "zabudovávají" se do novotvořené chrupavky. Od hlubokých vrstev perichondria tak přirůstají nové vrstvy chrupavky.

Intersticiální růst vychází z nitra chrupavky. Je typický pro mladé chrupavky s velkou plasticitou základní hmoty. Podstatou intersticiálního růstu je intenzivní dělení chondroblastů, které obklápí jenom minimum vláken, takže se novotvořené chondroblasty "vejdou" do amorfní základní hmoty. Nové chondroblasty pak zaha­jují mohutnou produkci základní hmoty.

Růst hyalinních chrupavek je řízen a ovlivňován řadou látek.Hormon předního laloku hypofýzy - somatotropin urychluje pomocí tkáňového somatomedinu aktivitu buněčného dělení,a rychle se množící chondroblasty produkují velké množství mezibuněčné hmoty. Podobný stimulační účinek mají i hormony štítné žlázy, testosteron a vitamíny C a D. Brzdící účinky na dělení buněk chrupavky a tím i na  produkci  mezibuněčné  hmoty, mají  estrogény  a  kortizon.

Biomechanická charakteristika chrupavčité tkáně je obtížná. Z hlediska chemické stavby tvoří chrupavku ze 60 % voda, a ze 40% bílkoviny. Z bílkovin připadá 60 % na kolagen, a 40 % na pro­teoglykany.

Z biomechanického pohledu je chrupavka proto velmi heterogenní směs, která se těžko definuje. Maximální pevnost v tahu dosahuje u chrupavek hodnot, které odpovídají pouze asi 5 % pevnosti kosti.Pružnost chrupavek je závislá na obsahu vody (hydrataci). Nelze ji proto obecněji stanovit - chrupavka se chová jako poréz­ní materál, např. jako houba.

Tak jako v houbě, je i v základní hmotě chrupavky vázána voda jen velmi volně. Při zatížení dochází proto v iniciální fázi k poměr­ně rychlému vytlačení vody ze základní hmoty, a k změně tvaru chrupavky, např. k jejímu oploštění. 

V následné fázi zatížení se uplatňuje vyšší rigidita vláknité komponenty základní hmoty, a tvar chrupavky se již téměř nemění. Toto "bifázické" chování zatížených chrupavek je velmi významné především pro biomechaniku pohybujícího se kloubu (tření), a pro chování meziobratových destiček. V dalším textu se k této vlastnosti chrupavek ještě vrátíme.

Hojení  a  regenerace  chrupavek poškozených úrazem nebo degene­rativním procesem je pochod podobný apozičnímu růstu, a je tedy velmi závislý na perichondriu. Do defektu v chrupavce vrůstají z perichondrií nebo z přiléhající kosti cévy, a defekt se vyplňu­je bohatě vaskularizovaným vazivem. Fibroblasty vaziva se mohou transformovat na chondroblasty, které pak nahrazují poškozenou chrupavku. Z klinického hlediska je hojení většiny chrupavek dospělého člověka problematické. Hojení je vždy pomalé a velmi zá­vislé na věku pacienta. Podmínkou obnovy a náhrady pojivových tkání je totiž přítomnost cév (perichondria) - přítomnost krevní­ho oběhu. Tato podmínka je u chrupavek zčásti splněna jen v děts­tví - jinak jen výjimečně. Z hlediska hojení chrupavek je určitým paradoxem, že se lépe hojí defekty zasahující až do kostěného podkladu chrupavek, např. do kloubních konců kostí. Kost je to­tiž u těchto typů zranění zdrojem cév, které zahajují reparativní pochody poškozené chrupavky. Spontánní regenerace větších defektů kloubních chrupavek, které na kontaktních plochách nemají pe­richondria, je u dospělých osob prakticky nulová. (Dále viz kap. Obecná anatomie kloubu.)

Nepřítomnost cév má však pro chrupavku i jeden pozitivní důsledek.

Chrupavky vykazují velmi nízkou antigenicitu. Tj. nepřítomnost bílkovin krevního oběhu a relativní izolovanost chondrocytů, do­volují využívat chrupavek nejen jako homo-, ale i jako heterotransplantátu.

 

Podle poměrného zastoupení jednotlivých stavebních komponent chrupavky rozlišujeme:

·        kloubní (hyalinní) chrupavku;

·        elastickou chrupavku, a

·        vazivovou chrupavku.

Kloubní   chrupavka

Kloubní, hyalinní  chrupavka je nejrozšířenějším typem chrupavky v těle. Je tvrdá, hladká a křehká (hyalinní = sklovitá), a ve slabších ploténkách je i průsvitná. Kloubní - hyalinní chrupavka tvoří konce žeber, pokrývá kloubní hlavice, tvoří skelet hrtanu, průdušnice, bronchů a vytváří část podkladu nosu. (Obr. 3. 5 .)

Hyalinní chrupavka je i základem skeletu plodu, a ještě novoroze­nec má většinu "kostry" tvořenou sklovitou chrupavkou.

[ Stavba hyalinní chrupavky: Chondrocyty hyalinních chrupavek jsou buňky okrouhlého až vřetenovitého tvaru s krátkými, ostnitými vý­běžky. Buňky se po dělení nevzdalují a zůstávají ve skupinách, kterým vzhledem ke stejnému původu buněk říkáme izogenetické sku­piny. Kolem izogenetických skupin jsou jemná pouzdra tvořená ko­lagenními vlákny chrupavky a základní hmotou.

: Chondrocyty hyalinní chrupavky produkují kromě amorfní základní hmoty i velmi jemná kolagenní vlákna. Vlákna se na celkovém objemu mezibuněčné hmoty podílejí asi 50%. Tvoří je kolagen II. typu, formující prostorové sítě, které mají u někte­rých chrupavek určitou architektonickou úpravu, odpovídající za­tížení chrupavky. V případě kloubních chrupavek jsou typickým "architektonickým prvkem" chrupavek arkády (oblouky) vzájemně se křížících vláken. Vlákna v hrtanových chrupavkách se naopak kříží pod různými úhly.

Mechanismus, kterým chrupavky distribuují kolagenní vlákna do míst zatížení, a jak probíhá prostorová orientace vláken chrupav­ky, není známo.

Hyalinní chrupavka je vzhledem ke své stavbě ideálním biologickým materiálem pro krytí pohyblivých povrchů - kloubních ploch. Ana­tomii a biomechanice kloubních povrchů bude proto věnována detailní pozornost v další kapitole.

Elastická  chrupavka

Elastická chrupavka je ve stěně průdušek, tvoří některé chrupavky hrtanu, je podkladem ušního boltce a části zevního zvukovodu. Čerstvá elastická chrupavka je žlutě zbarvena.   

[ Stavba elastické chrupavky: Chondrocyty (-blasty) elastické chrupavky jsou buňky podobné chondrocytům hyalinní chrupavky. Jsou ale v celé vrstvě (tloušťce) chrupavky rovnoměrněji rozptý­leny  a  v  hloubce  chrupavek  netvoří  izogenetické  skupiny.

Elastická vlákna chrupavky nemají pravidelné uspořádání (archi­tekturu) a tvoří husté, plsťovité sítě často doplněné i kolagen­ními vlákny. Elastická chrupavka může být kombinována s hyalinní chrupavkou.

: Elastická chrupavka je velmi pružná a ohebná. Její pružnost je především dána strukturou elastinu, v jehož mo­lekule jsou jen ojedinělé příčné vazby. Po deformaci se elastická chrupavka vrací do svého původního tvaru. Pružnost chrupavek ov­šem ve vyšším věku velmi výrazně klesá.

Vazivová   chrupavka

Vazivová chrupavka je především chrupavkou meziobratlových desti­ček. Je ale přítomná i ve sponě stydkých kostí, tvoří některé chrupavčité destičky (disky a menisky) uvnitř kloubů, povléká kloubní povrchy čelistního kloubu a plochy spojení klíční a hrud­ní kosti.

[ Stavba vazivové chrupavky: Chondrocytů je ve vazivové chrupavce málo - převažuje vláknitá složka. Kulaté a ovoidní buňky leží v malých skupinách mezi svazky kolagenních vláken. Amorfní mezi­buněčné hmoty je velmi málo a nestačí zakrýt vazivová vlákna - ta proto ve vzorcích chrupavky dominují.

: Kolagenní vlákna s velkým průměrem (kolagen I. a II. typu) dodávají vazivové chrupavce velkou mechanickou odolnost v tahu, tlaku i ve zkrutu. Tyto vlastnosti se plně uplatňují především ve stavbě meziobratlových destiček. Vzhledem k významu, který mají tyto chrupavky v kineziologii páteře, bude těmto otáz­kám věnována samostatná část páté kapitoly.

Z funkčního hlediska lze vazivové chrupavky rozdělit do dvou sku­pin:

·        meziobratlové  destičky a  spona  stydkých kostí, mají svoji stavbou a fyziologickým uplatněním blíže k  vlastnostem  hyalinních  chrupavek,

·        jiné typy vazivových chrupavek: disky, menisky, okraje  kloubních jamek atd., se stavbou i funkcí  podobají  tuhému  vazivu.

Tam, kde disky nebo menisky vazivové  chrupavky  přiléhají  ke kloub­ním  pouzdrům, mají z cévních sítí  pouzder i  různě  rozsáhlé  krevní  zásobení.


Vazivo Nahoru Kostní tkáň