1

Tkanki

podporowe:

- chrz stka

- ko

Własno ci mechaniczne tkanek

podporowych zale

od składu

ich substancji mi dzykomórkowej

Komórki produkuj ce składniki

substancji mi dzykomórkowej

w chrz stce (chondroblasty,

chondrocyty) i w ko ci

(osteoblasty, osteocyty)

s wyspecjalizowanymi odmianami

fibroblastów i fibrocytów.

CHRZ STKA

•

komórki:

-

kom. chondrogenne

→

→

→

→

-

chondroblasty

→

→

→

→

-

chondrocyty

•

substancja mi dzykomórkowa:

- włókna kolagenowe

- proteoglikany bogate

w siarczany chondroityny

- białka niekolagenowe

(chondronektyna,

fibronektyna, ankoryna)

Komórki chondrogenne:

Komórki mezenchymatyczne

zaprogramowane w kierunku

ró nicowania chrz stnego –

macierzyste komórki chrz stki,

przekształcaj si w chondroblasty

Chondroblasty: produkuj znaczne

ilo ci składników substancji

miedzykomórkowej podczas

tworzenia chrz stki, a nast pnie

przekształcaj si w chondrocyty

Chondrocyty: komórki dojrzałej

chrz stki, produkuj niewielkie

ilo ci składników substancji

miedzykomórkowej (wymiana)

Cechy wspólne dla wszystkich typów chrz stki:

•

brak naczy krwiono nych

•

substancja podstawowa bogata w siarczany chondroityny

•

chondrocyty zlokalizowane w jamkach: pojedynczo

lub w niewielkich grupach (grupy izogeniczne)

•

jamki z chondrocytami otoczone

zag szczon substancj podstawow

nosz nazw terytoriów chrz stnych

grupa

izogeniczna

chondrocyt

macierz

torebkowa

macierz

macierz

terytorialna mi dzyterytorialna

Ochrz stna - od ywianie i wzrost chrz stki

warstwa zewn.

włóknista

warstwa wewn.

z naczyniami i kom.

chondrogennymi

Wzrost chrz stki:

•

przez apozycj (od ochrz stnej)

•

ródmi szowy (podziały chondrocytów, produkcja nowej substancji

mi dzykomórkowej)

Pomimo tych mo liwo ci, dojrzała chrz stka ma słabe zdolno ci

regeneracyjne u osób młodych i praktycznie adne u osób starszych

2

Chrz stka szklista

•

terytoria chrz stne

•

sie cienkich włókien

kolagenowych (typ 2)

•

w substancji podstawowej

dominuje agrekan tworz cy

agregaty z kw. hialuronowym

Lokalizacja:

•

powierzchnie stawowe

•

drogi oddechowe

•

przegroda nosowa

•

„modele” ko ci długich

w yciu płodowym

Własno ci mechaniczne:

•

sztywna

•

odporna na ciskanie

GAG

SO

4

--

H

2

O

Odporno

chrz stki szklistej na ciskanie wynika z własno ci

cz steczek agrekanu – polianionów wi

cych wod

Pod wpływem ucisku:

•

cz steczki wody s

wypychane spomiedzy

ła cuchów GAG

•

jednoimienne ładunki

grup siarczanowych

w GAG odpychaj si

Chrz stka spr ysta

•

terytoria chrz stne

•

włókna kolagenowe

(typ 2)

•

włókna spr yste

•

substancja podstawowa

Lokalizacja:

•

mał owina uszna

•

tr bki słuchowe

•

niektóre chrz stki krtani

Własno ci mechaniczne:

•

sztywna

•

elastyczna

Chrz stka włóknista

•

terytoria chrz stne

(nieliczne)

•

równoległe p czki włókien

kolagenowych (typ 1)

•

substancja podstawowa

(b. niewiele)

•

brak ochrz stnej

Lokalizacja:

•

niektóre przyczepy

ci gien i wi zadeł

do ko ci

•

spojenie łonowe

•

kr ki mi dzykr gowe

•

staw skroniowo- uchwowy

Własno ci mechaniczne:

•

odporna na rozci ganie

i rozerwanie

ci gno

chrz stka włóknista

KO

•

komórki:

- komórki osteogenne

→

→

→

→

- osteoblasty

→

→

→

→

- osteocyty

- osteoklasty

•

substancja mi dzykomórkowa:

- fosforany wapnia (ok. 70%)

(kryształki hydroksyapatytów, HA),

obecne wewn trz fibryli kolagenowych,

pomi dzy nimi i w substancji podstawowej

- włókna kolagenowe (typ 1)

- substancja podstawowa:

proteoglikany (dekoryna, biglikan)

białka niekolagenowe

Białka niekolagenowe substancji mi dzykomórkowej ko ci

Nazwa

Funkcja

Osteonektyna

Wi e kolagen z kryształami HA

Osteokalcyna

Wi e Ca, uczestniczy w regulacji

przebudowy ko ci, pobudza mineralizacj

Osteopontyna

Wi e z komórki z substancj podstawow

Sialoproteina II

j.w., pobudza mineralizacj

Fibronektyna

Wi e si z komórkami, kolagenem i innymi

składnikami substancji miedzykomórkowej

Enzymy: kolagenaza,

Uczestnicz w procesach mineralizacji

fosfataza zasadowa

i przebudowy ko ci

Białka morfogenetyczne

Stymuluj powstawanie osteoblastów,

ko ci

indukuj tworzenie nowej ko ci

3

Komórki osteogenne:

•

spłaszczone

•

ubogie w organelle

•

lokalizacja w dojrzałej ko ci:

(nieliczne, spoczynkowe)

w okostnej, w ródkostnej,

w kanałach naczyniowych

Osteoblasty:

•

owalne, zasadochłonne

•

szorstka siateczka, aparat Golgiego

•

egzocytoza konstytutywna

•

aktywno

fosfatazy zasadowej

•

produkuj składniki substancji

mi dzykomórkowej i reguluj ich

mineralizacj

•

lokalizacja: w obszarach nowo

tworzonej lub przebudowywanej

ko ci, nieaktywne osteoblasty

w ródkostnej i kanałach naczyniowych

Osteocyty

•

spłaszczone

•

du e j dro

•

cienkie wypustki poł czone

neksusami

Osteocyty i ich wypustki

zajmuj niezmineralizowane

przestrzenie w substancji

miedzykomórkowej:

jamki i kanaliki kostne.

System poł czonych jamek

i kanalików stanowi drog dla

dyfuzji tlenu, substancji

od ywczych i metabolitów - zawsze

komunikuje si z przestrzeniami

zawieraj cymi naczynia

krwiono ne (z kanałami

naczyniowymi lub ze szpikiem)

niezmineralizowana

subst. podstawowa + woda

obszar

zmineralizowany

Stany czynno ciowe

osteocytów

•

spoczynkowy

słabo rozwini te organelle

•

wytwórczy

ER, Golgi

produkuj niewielkie ilo ci

substancji mi dzykomórkowej

•

resorbcyjny

ER, Golgi, lizosomy

wydzielaj metaloproteinazy

lokalnie trawi ce substancj

mi dzykomórkow , uwalniaj

jony Ca

Osteocyty reaguj na zmiany

obci e mechanicznych ko ci,

zmieniaj c swój stan czynno ciowy

i przekazuj c sygnały innym

osteocytom:

•

reaguja na „poci ganie” integryn

•

reaguj na ruch i zmiany ci nienia

otaczaj cej je warstewki płynu

(czujnik: migawka pierwotna)

•

reaguj na zmiany potencjału

elektrycznego generowane przez

ciskane kryształy HA

•

koordynuj swoj aktywno

czynno ciow , przekazuj c sobie

sygnały chemiczne i jonowe (Ca)

poprzez neksusy

Sygnały s przekazywane równie

osteoblastom i osteoklastom.

Efektem jest proces przebudowy ko ci

dostosowuj cy jej struktur do kierunku

działania sił

Osteoklasty – komórki trawi ce ko

•

b. du e

•

wieloj drzaste

•

brze ek koronkowy

•

p cherzyki hydrolazowe,

p cherzyki

endocytotyczne,

lizosomy

Pochodzenie:

szpik krwiotwórczy

(fuzja komórek

prekursorowych

o charakterze

monocytów)

Osteoklasty lokalnie resorbuj ko

poprzez demineralizacj oraz

trawienie zewn trz-

i wewn trzkomórkowe

(1) zamkni cie przestrzeni pomi dzy

brze kiem koronkowym a powierzchni

ko ci przez pier cie integryn

(2) wydzielenie H

+

(pompa protonowa)

→

→

→

→

zakwaszenie

→

→

→

→

lokalna demineralizacja

(3) wydzielenie enzymów hydrolitycznych

(egzocytoza p ch. hydrolazowych)

→

→

→

→

trawienie zewn trzkomórkowe

(4) endocytoza nadtrawionych fragmentów

→

→

→

→

trawienie wewn trzkomórkowe

w lizosomach

4

Osteoblasty kontroluj ró nicowanie

i rekrutacj osteoklastów

•

wydzielaj M-CSF, który indukuje w jednoj drzastych prekursorach

osteoklastów

ekspresj receptora RANK

•

eksponuj ligand dla receptora (RANKL) – jego zwi zanie z receptorem powoduje

ł czenie si prekursorów w wieloj drzaste osteoklasty (stymulacja ró nicowania)

•

produkuj osteoprotegeryn (OPG), która blokuje RANKL (hamowanie ró nicowania)

komórka

macierzysta

szpiku

prekursory

osteoklastów

osteoblast lub

komórka zr bowa

szpiku

osteoblasty

nieaktywny

osteoklast

aktywny

osteoklast

Nadmierna aktywno

osteoklastów powoduje osteoporoz

- zmniejszenie g sto ci składników tkanki kostnej (nieorganicznych

i organicznych). Ko

staje si słabsza i bardziej łamliwa.

Aktywno

osteoklastów hamuj m.in. estrogeny, st d osteoporoza

jest cz stym zjawiskiem u kobiet po menopauzie.

Składniki:

•

zmineralizowana substancja

mi dzykomórkowa z równoległym

układem włókien kolagenowych

•

jamki i kanaliki zawieraj ce osteocyty

i ich wypustki

Typy dojrzałej ko ci:

•

g bczasta

•

zbita

Jednostk strukturaln dojrzałej (blaszkowatej) ko ci

jest blaszka kostna

3-5 m

ko

g bczasta

ko

zbita

W ko ci g bczastej, równolegle uło one blaszki kostne buduj

beleczki kostne. Beleczki tworz sie , w oczkach której znajduje si

szpik kostny z naczyniami

Lokalizacja: ko ci płaskie i nieregularne, nasady ko ci długich

W ko ci zbitej, blaszki kostne

układaj si koncentrycznie

wokół kanałów naczyniowych

(kanałów Haversa) tworz c

osteony (systemy Haversa).

Zwarty układ równoległych

osteonów tworzy ko .

Lokalizacja:

•

trzony ko ci długich

•

powierzchniowa (korowa)

warstwa ko ci płaskich

i nieregularnych

Osteon

•

walec, Ø < 200 m, długo

kilka mm

•

5-15 blaszek kostnych

•

otoczony cienk warstw zmineralizowanej

substancji podstawowej (linia cementowa)

•

zawarto

kanału Haversa:

- naczynie włosowate

- niezmielinizowane włókno nerwowe (czasem)

- komórki osteogenne

- nieaktywne osteoblasty i osteoklasty

•

od rodkowa dyfuzja tlenu i subst. od ywczych

5

Naczynia biegn ce w kanałach Haversa

odchodz od wi kszych naczy biegn cych

w kanałach naczyniowych Volkmanna.

Naczynia wchodz do ko ci zbitej zarówno

od strony okostnej, jak i jamy szpikowej.

Typy blaszek kostnych

w trzonie ko ci długiej:

•

systemowe

•

mi dzysystemowe

•

okr ne

- zewn trzne

- wewn trzne

Okostna:

•

tkanka ł czna zbita

•

zawiera naczynia krwiono ne

wchodz ce do ko ci

•

w warstwie wewn trznej

obecne komórki osteogenne

i nieaktywne osteoklasty

ródkostna:

•

pojedyncza warstwa

spłaszczonych komórek

(komórki wy ciółkowe -

nieaktywne osteoblasty)

wy cielaj ca wewn trzne

powierzchnie ko ci

blaszki

mi dzysystemowe

blaszki

okr ne

zewn.

blaszki

systemowe

blaszki

okr ne

wewn.

ródkostna

kanały

naczyniowe

Kostnienie (osteogeneza)

Kostnienie na podło u mezenchymatycznym (ko ci płaskie)

mezenchyma

włókna osteoid

kolagenowe

osteoblasty

osteocyty

mineralizacja,

pierwotne beleczki

1. Komórki mezenchymy produkuj substancj podstawow ko ci (osteoid)...

2. ... i przekształcaj si w komórki osteogenne i osteoblasty.

3. Osteoblasty produkuj substancj mi dzykomórkow ko ci i otaczaj si ni .

4. Rozpoczyna si mineralizacja, osteoblasty przekształcaj si w osteocyty.

5. Powstaj pierwotne beleczki kostne.

Rozrost i przebudowa pierwotnych

beleczek kostnych wymaga

skoordynowanej działalno ci

osteoblastów i osteoklastów

Jako pierwsza powstaje ko

grubowłóknista (plecionkowata),

która zostaje potem przebudowana

w ko

blaszkowat

Kostnienie na podło u chrz stnym

(ko ci długie)

1. Degeneracja i mineralizacja chrz stki

wewn trz trzonu (wytworzenie

pierwotnego punktu kostnienia),

wytworzenie mankietu kostnego

wokół trzonu

2. Wnikni cie p czka okostnowo-

-naczyniowego z komórkami

osteogennymi

3. Dalsza degeneracja chrz stki,

tworz si beleczki kostne i jama

szpikowa

4. Wytworzenie wtórnych punktów

kostnienia w nasadach

5. Kostnienie nasad, ograniczenie

stref zaj tych przez chrz stk

do powierzchni stawowych

i płytek wzrostowych.

------------------------------------------------

6. Kostnienie płytek wzrostowych,

zako czenie wzrostu ko ci

6

Płytka wzrostowa: 5 stref odzwierciedla kolejne etapy

przekształcania chrz stki w ko

chrz stka

spoczynkowa

chrz stka

proliferuj ca

chrz stka

hypertroficzna

chrz stka

degeneruj ca

mineralizacja,

beleczki

kierunkowe

Mineralizacja substancji mi dzykomórkowej

1. Odszczepianie si od degeneruj cych chondrocytów i osteoblastów

p cherzyków gromadz cych Ca i P (p cherzyki macierzy).

2. Krystalizacja Ca-P wewn trz p cherzyków.

3. Wzrost kryształów – rozerwanie p cherzyków

4. Dalszy wzrost, zlewanie si i przebudowa kryształów

w obr bie substancji mi dzykomórkowej

Przebudowa ko ci umo liwia optymalne dostosowanie jej struktury

do zmieniaj cych si kierunków działaj cych na ko

sił

Przebudowa ko ci jest wynikiem skoordynowanej działalno ci osteoblastów

i osteoklastów – efektem jest zmiana układu beleczek kostnych lub osteonów

Przebudowa ko ci zbitej

Blaszki mi dzysystemowe

s pozostało ci dawnych

osteonów, cz ciowo

zniszczonych podczas

przebudowy ko ci

Budowa stawu

(diarthrosis)

Torebka stawowa:

•

warstwa włóknista (tkanka

ł czna zbita)

•

błona maziowa:

tkanka ł czna wiotka

- makrofagi (synowiocyty A)

- fibroblasty (synowiocyty B)

•

naczynia krwiono ne

okostna

warstwa włóknista

torebki stawowej

błona

maziowa

jama stawu

z płynem

chrz stka

stawowa

jama szpikowa

Najcz stsz przyczyn dolegliwo ci stawowych w starszym wieku

(„reumatyzm”) jest choroba zwyrodnieniowa – na skutek mikrourazów,

długotrwałych przeci e , itp., dochodzi do degeneracji chrz stki

stawowej i nieprawidłowej przebudowy ko ci, co ogranicza ruchy

w stawie i powoduje ból.

Reumatoidalne zapalenie stawów, wyst puj ce zazwyczaj u osób

młodych, jest wynikiem ataku własnego układu immunologicznego

na tkank ł czn i chrz stk struktur stawowych