软骨及软骨细胞
软骨(cartilage)由软骨组织及其周围的软骨膜构成。
软骨组织由软骨细胞、纤维和基质构成。
在胚胎发生时期,软骨作为临时性骨骼,成为身体的支架。
随着胎儿发育,软骨逐渐被骨所代替。
在成人体内仍保留一些软骨,具有支持和保护功能。
成人软骨,根据软骨组织内所含纤维的成分不同,可分为三种类型,即透明软骨、弹性软骨和纤维软骨。
(-)透明软骨
A.透明软骨的结构:透明软骨(hyaline cartilage)分布最广,如鼻、喉、气管和支气管的软骨、肋软骨及关节软骨等。
其结构特点是:新鲜时为淡蓝色半透明,基质内的胶原原纤维交织排列,并与基质的折光率一致,HE染色标本上不易分辨。
透明软骨质脆而弹性差、易折。
(1)软骨细胞(chonrocyte):软骨细胞因在软骨组织中的存在部位不同,其形态亦异。
近软骨表面是一些幼稚的细胞,体小呈扁椭圆形,细胞长袖与软骨表面平行,多为单个存在。
越向深层,软骨细胞逐渐长大,变成圆形或椭圆形,在软骨的中央,软骨细胞成群分布,每群为2~8个细胞,它们都是由一个软骨细胞分裂而来,故称同源细胞群(isogenous group)。
电镜下,软骨细胞表面有许多小突起,胞质内有较多的粗面内质网和发达的高尔基复合体,还有一些糖原和脂滴。
软骨细胞具有合成和分泌基质与纤维的功能。
软骨细胞埋藏在软骨间质内,它所存在的部位为一小腔,称为软骨陷窝(cartilage lacuna)。
在HE染色标本上,陷窝周围的软骨基质呈强嗜碱性,染色很深,称软骨囊(cartilage lacuna)。
同源细胞群中的每个软骨细胞分别围以软骨囊。
(2)基质:透明软骨基质为半固态。
其主要化学成分是蛋白多糖,还有一定量的蛋白质(如连接蛋白、软骨粘连蛋白等),故称为软骨粘蛋白。
也是由透明质酸分子为主干,结合着许多较短的蛋白多糖侧链,其轴心蛋白质上结合较多的硫酸软骨素侧链和短小的硫酸角质素侧链。
这种形如瓶刷状的大分子复合物亦立相结合构成分子筛,并结合着大量的水分子(约占软骨基质的75%)。
虽然软骨组织内没有血管,由于基质富含水分,易于物质渗透,使深层的软骨细胞也能获得营养物质。
软骨基质的硫酸软骨素含量很高而使其呈嗜碱性并具有异染性。
基质内的软骨粘连蛋白将软骨细胞和基质连接起来。
(3)纤维:透明软骨中的纤维成分是由Ⅱ型胶原蛋白构成的胶原原纤维,并且没有明显的64nm的周期性横纹,也不形成胶原纤维。
胶原原纤维直径细小(l0~20nm)呈交织状分布。
蛋白多糖分子的侧链以短突与胶原原纤维相接触,构成较大间隙的网架,以承受压力并结合着大量的水分子,使基质呈半透明固态。
B.软骨膜(perichondrium):软骨组织外面包有一层致密结缔组织(关节软骨表面没有),称为软骨膜。
在软骨发育时期,它可明显地分为内、外两层。
外层致密,含胶原纤维多,细胞和血管均少,主要起保护作用;内层疏松,纤维较少,血管和细胞成分多,其中含有一种干细胞称骨原细胞,可分化为成软骨细胞进而形成软骨细胞。
软骨膜内层的血管供给营养,软骨细胞通过基质与血管进行物质交换并运走代谢产物。
C.软骨的生长:软骨的发育和生长有同时并存的两种方式。
(1)附加生长(appositional growth):又称软骨膜下生长。
软骨膜内层的骨原细胞不断增殖分化为成软骨细胞,附加在软骨组织表面,并分泌基质和纤维,将自身埋于其中,以后
成熟为软骨细胞。
借此方式,软骨从外
周逐层增长。
(2)间质生长(interstitial growth):
又称软骨内生长或内积生长。
软骨内部
的细胞仍可不断分裂增殖,产生新的软
骨细胞,由新的软骨细胞又产生新的基
质和纤维,使软骨从内向外生长扩大。
(二)弹性软骨
弹性软骨(elastic cartilage)分布于
耳、廓、会厌等处。
其构造与透明软骨
相似,只是间质内含有大量的弹性纤维,互相交织成网,使其具有很大的弹性。
弹性软骨新鲜时呈黄色。
(三)纤维软骨
纤维软骨(fibrous cartiinge)存在于椎间盘、耻骨联合、关节盘等处。
其特点是基质很少,其中含有大量的胶原纤维束,平行或交叉排列。
软骨细胞单个、成对或成单行排列,分布于纤维束间。
软骨陷窝周围也可见软骨囊。
软骨细胞与全身其他细胞相比,有其独特特点:1.细胞间互相分隔;2.间质多而细胞少;
3.分化后即丧失分裂能力;
4.由糖酵解供给大部分能量。