軟骨の構造、種類、および位置

軟骨は、体全体に配置された無血管の柔軟な結合組織であり、隣接する組織をサポートおよびクッションします。

軟骨とは何ですか？

軟骨は、いくつかの点で骨とは異なる柔軟な結合組織です。一つには、一次細胞の種類は骨細胞ではなく軟骨細胞です。軟骨細胞は、最初にコラーゲン細胞外マトリックス（ECM）を生成する軟骨芽細胞であり、次にマトリックスに捕らえられます。それらは、それぞれに最大8つの軟骨細胞が位置するlacunaeと呼ばれる空間にあります。

軟骨細胞は、骨とは異なり、軟骨が無血管であるため、栄養素を得るために拡散に依存しています。つまり、軟骨組織に血液を運ぶ血管がありません。この血液供給の欠如により、軟骨は骨に比べて非常にゆっくりと治癒します。

軟骨の基本物質はコンドロイチン硫酸であり、マイクロアーキテクチャは骨よりも実質的に組織化されていません。軟骨線維鞘は軟骨膜と呼ばれます。軟骨内の細胞分裂は非常にゆっくりと起こるため、軟骨の成長は通常、軟骨自体のサイズや質量の増加に基づくものではありません。

関節軟骨の機能はそのECMの分子組成に依存します。 、主にプロテオグリカンとコラーゲンで構成されています。軟骨のリモデリングは、主に、軟骨が受ける引張力と圧縮力に反応するコラーゲンマトリックスの変化と再配列によって影響を受けます。

軟骨の種類

硝子軟骨、線維軟骨、弾性軟骨の3つの主要な種類の軟骨があります。

硝子軟骨

硝子軟骨は最も普及している軟骨の種類であり、成人では、長い骨の関節面、肋骨の先端、気管の輪、および頭蓋骨。このタイプの軟骨は主にコラーゲンであり（コラーゲン繊維はほとんどありません）、その名前はそのガラス状の外観を表しています。

胚では、骨は最初に硝子軟骨として形成され、その後発達が進むにつれて骨化します。硝子軟骨は、骨の関節端を除いて、軟骨膜と呼ばれる線維性膜によって外側が覆われています。また、皮膚の下（耳や鼻など）にも発生します。

硝子軟骨は多くの関節表面に見られます。神経や血管がなく、構造も比較的単純です。

軟骨の薄片を顕微鏡で調べると、丸みを帯びた、または鈍角の細胞で構成されていることがわかります。粒状またはほぼ均質なマトリックス内に2つ以上のグループで横たわっています。これらの細胞は、一般に、互いに接触している部分が真っ直ぐな輪郭を持ち、周囲の残りの部分は丸みを帯びています。

それらは半透明の原形質で構成され、微細なインターレースフィラメントと微細な顆粒が存在する場合があります。これには、通常の核内ネットワークを持つ1つまたは2つの丸い核が埋め込まれています。

線維軟骨

線維軟骨には多くのコラーゲン線維（タイプIおよびタイプII）があり、グレードが高くなる傾向があります。密な腱と靭帯組織に。白い線維軟骨は、白い繊維組織と軟骨組織がさまざまな比率で混合したもので構成されています。

繊維組織には柔軟性と靭性があり、軟骨組織には弾力性があります。これは、通常のタイプIIに加えてタイプIコラーゲンを含む唯一のタイプの軟骨です。

線維軟骨は、恥骨結合、椎間板の線維輪、半月板、および側頭下顎関節に見られます。

弾性軟骨

弾性または黄色の軟骨には、弾性線維ネットワークとコラーゲン線維が含まれています。主要なタンパク質はエラスチンです。

弾性軟骨は組織学的には硝子軟骨に似ていますが、固体マトリックス内に多くの黄色の弾性繊維が含まれています。これらの繊維は、顕微鏡下では暗く見える束を形成します。それらは弾性軟骨に大きな柔軟性を与えるので、繰り返しの曲げに耐えることができます。

軟骨細胞は繊維の間にあります。弾性軟骨は、上咽頭（喉頭の一部）とピンネ（人間を含む多くの哺乳類の外耳フラップ）に見られます。

軟骨の成長

軟骨化はどの軟骨が凝縮した間葉組織から形成されているか。

形成

軟骨形成（軟骨形成とも呼ばれます）は、凝縮した間葉組織から軟骨が形成されるプロセスです。

間葉組織は軟骨芽細胞に分化し、軟骨を形成する分子の分泌を開始します。細胞外マトリックス（ECM）。間葉系幹細胞（MSC）は未分化であり、さまざまな細胞タイプを生じさせる可能性があります。適切な条件下および軟骨形成部位では、それらは軟骨形成細胞と呼ばれます。

軟骨形成中、未分化のMSCは非常に増殖性であり、軟骨形成の中心に軟骨形成細胞の密な凝集体を形成します。次に、これらの軟骨形成細胞は軟骨芽細胞に分化し、軟骨芽細胞は軟骨のECMを合成します。

細胞外マトリックスは、粉砕された物質（プロテオグリカンとグリコサミノグリカン）とコラーゲンなどの関連繊維で構成されています。次に、軟骨芽細胞は、新しく作成されたマトリックスとはもはや接触せず、細胞外液を含む小さな空間である裂孔に自分自身を閉じ込めます。現在、軟骨芽細胞は軟骨細胞であり、通常は不活性ですが、条件によってはマトリックスを分泌および分解する可能性があります。

成長

体の軟骨の大部分は、軟骨芽細胞から合成されます。初期の年（思春期前）と比較して、後の発達段階ではほとんど不活性です。軟骨内の細胞分裂は非常にゆっくりと起こります。

したがって、軟骨の成長は通常、軟骨自体のサイズや質量の増加に基づくものではありません。軟骨のリモデリングは、主にコラーゲンマトリックスの変化と再配列によって影響を受けます。コラーゲンマトリックスは、軟骨が受ける引張力と圧縮力に反応します。したがって、軟骨の成長は主にマトリックスの沈着を指しますが、ECMの成長とリモデリングの両方を含む場合があります。

胎児の発育の初期には、骨格の大部分が軟骨です。この一時的な軟骨は徐々に骨に置き換わり（軟骨内骨化）、思春期に終わるプロセスです。対照的に、関節の軟骨は生涯にわたって永久に骨化しないままです。

修復

軟骨細胞は裂孔に結合し、損傷した領域に移動できないため、損傷すると軟骨の修復能力は制限されます。また、軟骨には血液が供給されないため、新しいマトリックスの沈着は遅くなります。

損傷した硝子軟骨は通常、線維軟骨の瘢痕組織に置き換わります。過去数年にわたって、外科医と科学者は、関節置換術の必要性を延期するのに役立つ一連の軟骨修復手順を詳しく説明してきました。

これらには、手術、幹細胞注射、移植などの骨髄刺激技術が含まれます。損傷した領域への軟骨。

ただし、軟骨とその無血管特性の成長が非常に遅いため、損傷後の軟骨の再生と成長は依然として非常に遅いです。