CHONDROCYTEN: KENMERKEN, HISTOLOGIE, FUNCTIES, CULTUUR - BIOLOGIE - 2025

De chondrocyten zijn de belangrijkste cellen van het kraakbeen. Ze zijn verantwoordelijk voor de afscheiding van de extracellulaire matrix van kraakbeen, bestaande uit glycosaminoglycanen en proteoglycanen, collageenvezels en elastische vezels.

Kraakbeen is een speciaal type taai, elastisch, gebroken wit bindweefsel dat het skelet vormt of wordt toegevoegd aan bepaalde botten van sommige gewervelde dieren.

Sectie van kraakbeenweefsel, het cijfer 2 geeft de locatie van een chondrocyt aan (Bron: Guido Fregapani via Wikimedia Commons)

Kraakbeen draagt ​​ook bij aan de vorm van verschillende organen zoals de neus, oren, strottenhoofd en andere. Volgens het type vezels dat is opgenomen in de uitgescheiden extracellulaire matrix, wordt kraakbeen ingedeeld in drie typen: (1) hyalien kraakbeen, (2) elastisch kraakbeen en (3) vezelkraakbeen.

De drie soorten kraakbeen hebben twee gemeenschappelijke bouwstenen: cellen, die chondroblasten en chondrocyten zijn; en de matrix, die bestaat uit vezels en een fundamentele substantie die lijkt op een gel die kleine ruimtes achterlaat die "gaten" worden genoemd waar cellen zich bevinden.

De kraakbeenachtige matrix ontvangt geen bloedvaten, lymfevaten of zenuwen en wordt gevoed door diffusie vanuit het omringende bindweefsel of, in het geval van synoviale gewrichten, uit gewrichtsvloeistof.

kenmerken

Chondrocyten zijn aanwezig in alle drie soorten kraakbeen. Het zijn cellen die zijn afgeleid van mesenchymale cellen, die in de gebieden waar kraakbeen wordt gevormd, hun verlengingen verliezen, afronden en samenkomen om dichte massa's te vormen die "chondrificatiecentra" worden genoemd.

In deze chondrificatiecentra differentiëren de voorlopercellen tot chondroblasten, die de kraakbeenachtige matrix beginnen te synthetiseren die hen beetje bij beetje omringt.

Net als bij osteocyten (botcellen), differentiëren de chondroblasten die in de zogenaamde "gaten" van de matrix zitten, tot chondrocyten.

De chondrocyten in hun lacunes kunnen delen en clusters vormen van ongeveer vier of meer cellen. Deze clusters staan ​​bekend als isogene groepen en vertegenwoordigen de afdelingen van de oorspronkelijke chondrocyt.

Kraakbeengroei en differentiatie van chondroblasten

Omdat elke cel van elke cluster of isogene groep een matrix vormt, bewegen ze zich van elkaar af en vormen ze hun eigen afzonderlijke lagunes. Als gevolg hiervan groeit het kraakbeen van binnenuit, wat deze vorm van kraakbeengroei interstitiële groei noemt.

In de perifere gebieden van het zich ontwikkelende kraakbeen differentiëren mesenchymale cellen tot fibroblasten. Deze synthetiseren een dicht onregelmatig collageen bindweefsel dat het perichondrium wordt genoemd.

Het perichondrium heeft twee lagen: een externe vezelige gevasculariseerde laag die is samengesteld uit type I collageen en fibroblasten; en een andere binnenste cellaag gevormd door chondrogene cellen die zich delen en differentiëren tot chondroblasten, die de matrix vormen die perifeer wordt toegevoegd.

Door deze differentiatie van de cellen van het perichondrium groeit het kraakbeen ook door perifere appositie. Dit groeiproces wordt appositionele groei genoemd.

Interstitiële groei is typerend voor de beginfase van kraakbeenontwikkeling, maar komt ook voor in gewrichtskraakbeen dat geen perichondrium heeft en in de epifysaire platen of groeischijven van lange botten.

In de rest van het lichaam groeit kraakbeen daarentegen door appositie.

Histologie

In kraakbeen zijn drie soorten chondrogene cellen te vinden: chondroblasten en chondrocyten.

Chondrogene cellen zijn dun en langwerpig in de vorm van een spil en ontstaan ​​door differentiatie van mesenchymale cellen.

Hun kern is eivormig, ze hebben weinig cytoplasma en een slecht ontwikkeld Golgi-complex, schaarse mitochondriën en ruw endoplasmatisch reticulum, en overvloedige ribosomen. Ze kunnen differentiëren tot chondroblasten of osteovooroudercellen.

De chondrogene cellen van de binnenste laag van het perichondrium, evenals de mesenchymale cellen van de chondrificatiecentra, zijn de twee bronnen van chondroblasten.

Deze cellen hebben een sterk ontwikkeld ruw endoplasmatisch reticulum, talrijke ribosomen en mitochondriën, een goed ontwikkeld Golgi-complex en talrijke secretoire blaasjes.

Chondrocyten in kraakbeenweefsel

Chondrocyten zijn chondroblasten omgeven door extracellulaire matrix. Ze kunnen een eivormige vorm hebben wanneer ze dichtbij de omtrek zijn, en een meer afgeronde vorm met een diameter van ongeveer 20 tot 30 µm wanneer ze worden aangetroffen in diepere delen van het kraakbeen.

Jonge chondrocyten hebben een grote kern met een prominente nucleolus en overvloedige cytoplasmatische organellen zoals Golgi-complex, ruw endoplasmatisch reticulum, ribosomen en mitochondriën. Ze hebben ook overvloedige cytoplasmatische glycogeenvoorraden.

Oude chondrocyten hebben weinig organellen, maar een overvloed aan vrije ribosomen. Deze cellen zijn relatief inactief, maar kunnen worden gereactiveerd door de eiwitsynthese te verhogen.

Chondrocyten en soorten kraakbeen

De rangschikking van chondrocyten varieert afhankelijk van het type kraakbeen waarin ze worden aangetroffen. In hyaline kraakbeen, dat een parelwitte en doorschijnende uitstraling heeft, worden chondrocyten aangetroffen in veel isogene groepen en gerangschikt in grote openingen met zeer weinig vezels in de matrix.

Hyaline gewrichtskraakbeen (Bron: Eugenio Fernández Pruna via Wikimedia Commons)

Hyalien kraakbeen komt het meest voor in het menselijk skelet en bevat type II collageenvezels.

In elastisch kraakbeen, dat overvloedig vertakte elastische vezels heeft die verweven zijn met type II collageenvezels die door de matrix zijn verdeeld, zijn chondrocyten overvloedig aanwezig en zijn ze gelijkmatig verdeeld over de vezels.

Dit type kraakbeen is typerend voor de oorschelp, de buis van Eustachius, wat larynxkraakbeen en de epiglottis.

Bij fibrocartilage zijn er weinig chondrocyten opgesteld tussen de dikke, dicht verdeelde type I collageenvezels in de matrix.

Dit type kraakbeen bevindt zich in de tussenwervelschijven, in de symphysis pubis, in de gebieden waar de pezen zijn ingebracht en in het kniegewricht.

Kenmerken

De fundamentele functie van chondrocyten is om de extracellulaire matrix van de verschillende soorten kraakbeen te synthetiseren. Net als chondrocyten zijn ze samen met de matrix de constitutieve elementen van kraakbeen en delen ze zijn functies ermee (als geheel).

Tot de belangrijkste functies van kraakbeen behoren het dempen of absorberen van schokken of slagen en compressies (dankzij de weerstand en flexibiliteit).

Bovendien bieden ze een glad gewrichtsoppervlak dat gewrichtsbewegingen met minimale wrijving mogelijk maakt en uiteindelijk verschillende organen vormen zoals de oorschelp, neus, strottenhoofd, strotklepje, bronchiën, enz.

Gewassen

Hyalien kraakbeen, dat het meest voorkomt in het menselijk lichaam, kan onderhevig zijn aan meerdere verwondingen door ziekten, maar vooral door sport.

Omdat kraakbeen een zeer gespecialiseerd weefsel is met relatief weinig zelfherstellend vermogen, kunnen verwondingen onherstelbare schade aanrichten.

Er zijn veel chirurgische technieken ontwikkeld om verwondingen aan gewrichtskraakbeen te herstellen. Hoewel deze technieken, sommige invasiever dan andere, verwondingen kunnen verbeteren, wordt het herstelde kraakbeen gevormd als fibrokraakbeen en niet als hyaline kraakbeen. Dit betekent dat het niet dezelfde functionele kenmerken heeft als het oorspronkelijke kraakbeen.

Om een ​​adequaat herstel van beschadigde gewrichtsoppervlakken te verkrijgen, zijn autologe kweektechnieken (van eigen kraakbeen) ontwikkeld om in vitro groei van kraakbeen en de daaropvolgende transplantatie te bereiken.

Deze culturen zijn ontwikkeld door chondrocyten te isoleren uit een gezond kraakbeenmonster van de patiënt, die vervolgens worden gekweekt en getransplanteerd.

Deze methoden zijn efficiënt gebleken voor de groei en ontwikkeling van hyaline gewrichtskraakbeen en bereiken na een periode van ongeveer twee jaar het definitieve herstel van het gewrichtsoppervlak.

Andere technieken omvatten het in vitro kweken van kraakbeen op een matrix of gel van fibrine en alginezuur of andere natuurlijke of synthetische stoffen die momenteel worden bestudeerd.

Het doel van deze culturen is echter om materiaal te verschaffen voor transplantatie van de beschadigde gewrichtsoppervlakken en hun definitief herstel.

Referenties

1. Dudek, RW (1950). Histologie met hoge opbrengst (2e ed.). Philadelphia, Pennsylvania: Lippincott Williams & Wilkins.
2. Gartner, L., en Hiatt, J. (2002). Tekst Atlas of Histology (2e ed.). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
3. Giannini, S., R, B., Grigolo, B., & Vannini, F. (2001). Autologe chondrocytentransplantatie in osteochondrale laesies van het enkelgewricht. Foot and Ankle International, 22 (6), 513-517.
4. Johnson, K. (1991). Histologie en celbiologie (2e ed.). Baltimore, Maryland: The National Medical Series voor zelfstudie.
5. Kino-Oka, M., Maeda, Y., Yamamoto, T., Sugawara, K., & Taya, M. (2005). Een kinetische modellering van een chondrocytcultuur voor de productie van weefselmanipulatie-kraakbeen. Journal of Bioscience and Bioengineering, 99 (3), 197–207.
6. Park, Y., Lutolf, MP, Hubbell, JA, Hunziker, EB, & Wong, M. (2004). Boviene primaire chondrocytencultuur in synthetische matrixmetalloproteïnase-gevoelige poly (ethyleenglycol) -gebaseerde hydrogels als een steiger voor kraakbeenherstel. Tissue Engineering, 10 (3-4), 515-522.
7. Perka, C., Spitzer, RS, Lindenhayn, K., Sittinger, M., & Schultz, O. (2000). Matrix-gemengde cultuur: nieuwe methodologie voor het kweken van chondrocyten en de voorbereiding van kraakbeentransplantaties. Journal of Biomedical Materials Research, 49, 305-311.
8. Qu, C., Puttonen, KA, Lindeberg, H., Ruponen, M., Hovatta, O., Koistinaho, J., & Lammi, MJ (2013). Chondrogene differentiatie van menselijke pluripotente stamcellen in co-cultuur van chondrocyten. International Journal of Biochemistry and Cell Biology, 45, 1802-1812.
9. Ross, M., en Pawlina, W. (2006). Histologie. Een tekst en atlas met gecorreleerde cel- en moleculaire biologie (5e ed.). Lippincott Williams & Wilkins.