Structuur, type en locatie van kraakbeen
Kraakbeen is een avasculair, flexibel bindweefsel dat zich door het hele lichaam bevindt dat ondersteuning en demping biedt aan aangrenzende weefsels.
Leerdoel
Maak onderscheid tussen de soorten kraakbeen
Belangrijkste afhaalmaaltijden
Belangrijkste punten
- Kraakbeen is een flexibel bindweefsel dat op verschillende manieren verschilt van bot; het is avasculair en de microarchitectuur is minder georganiseerd dan bot.
- Kraakbeen wordt niet geïnnerveerd en vertrouwt daarom op diffusie om voedingsstoffen te verkrijgen. Hierdoor geneest het heel langzaam.
- De belangrijkste celtypen in kraakbeen zijn chondrocyten, de grondsubstantie is chondroïtinesulfaat en de vezelachtige omhulling wordt perichondrium genoemd.
- Er zijn drie soorten van kraakbeen: hyaline, vezelig en elastisch kraakbeen.
- Hyalien kraakbeen is het meest voorkomende type en lijkt op glas. In het embryo begint het bot als hyalien kraakbeen en wordt het later versteend.
- Vezelig kraakbeen heeft veel collageenvezels en wordt aangetroffen in de tussenwervelschijven en symphysis pubica.
- Elastisch kraakbeen is veerkrachtig, geel , en elastisch en wordt aangetroffen in de interne ondersteuning van het uitwendige oor en in de strotklep.
Sleutelbegrippen
chondroïtinesulfaat: een belangrijk structureel onderdeel van kraakbeen dat zorgt voor veel van zijn weerstand tegen compressie.
bindweefsel: een type weefsel dat wordt aangetroffen bij dieren en waarvan de belangrijkste functie is om andere weefselsystemen (zoals spieren aan huid) of organen te binden. Het bestaat uit de volgende drie elementen: cellen, vezels en een grondsubstantie (of extracellulaire matrix).
hyaline kraakbeen: een soort kraakbeen dat op veel gewrichtsoppervlakken wordt aangetroffen; het bevat geen zenuwen of bloedvaten, en de structuur is relatief eenvoudig.
temporaal mandibulair gewricht: een gewricht van de kaak dat het verbindt met de temporale botten van de schedel.
Chondrocyten : Cellen die het kraakbeen vormen en onderhouden.
Wat is kraakbeen?
Kraakbeen is een flexibel bindweefsel dat op verschillende manieren verschilt van bot. Ten eerste zijn de primaire celtypen chondrocyten in tegenstelling tot osteocyten. Chondrocyten zijn eerste chondroblastcellen die de extracellulaire matrix van collageen (ECM) produceren en vervolgens in de matrix worden gevangen. Ze liggen in ruimten die lacunes worden genoemd, met elk maximaal acht chondrocyten.
Chondrocyten vertrouwen op diffusie om voedingsstoffen te verkrijgen, aangezien kraakbeen, in tegenstelling tot bot, avasculair is, wat betekent dat er geen bloedvaten zijn die bloed naar kraakbeenweefsel kunnen transporteren. Dit gebrek aan bloedtoevoer zorgt ervoor dat kraakbeen heel langzaam geneest in vergelijking met bot.
De basissubstantie van kraakbeen is chondroïtinesulfaat, en de microarchitectuur is aanzienlijk minder georganiseerd dan in bot. De kraakbeenvezelige omhulling wordt het perichondrium genoemd. De deling van cellen in kraakbeen vindt zeer langzaam plaats, en dus is de groei van kraakbeen meestal niet gebaseerd op een toename in grootte of massa van het kraakbeen zelf.
De functie van gewrichtskraakbeen is afhankelijk van de moleculaire samenstelling van zijn ECM , dat voornamelijk bestaat uit proteoglycanen en collagenen. Het hermodelleren van kraakbeen wordt voornamelijk beïnvloed door veranderingen en herschikkingen van de collageenmatrix, die reageert op trek- en drukkrachten die door het kraakbeen worden ervaren.
Kraakbeentypen: afbeeldingen van microscopische opnamen van de verschillende soorten kraakbeen: elastisch, hyaline en vezelig. Elastisch kraakbeen heeft de meeste ECM; hyaline een gemiddelde hoeveelheid; en fibreus kraakbeen heeft de minste hoeveelheid ECM.
Soorten kraakbeen
Er zijn drie hoofdtypen kraakbeen: hyaline kraakbeen, fibrocartilage en elastisch kraakbeen.
Hyalien kraakbeen
Hyalien kraakbeen is het meest voorkomende kraakbeentype en vormt bij volwassenen de gewrichtsoppervlakken van lange botten, de ribben, de ringen van de luchtpijp en delen van de schedel. Dit type kraakbeen bestaat voornamelijk uit collageen (maar met weinig collageenvezels), en de naam verwijst naar het glazige uiterlijk.
In het embryo vormen botten eerst hyaline kraakbeen voordat ze bot worden naarmate de ontwikkeling vordert. Hyalien kraakbeen wordt uitwendig bedekt door een vezelig membraan, het perichondrium genaamd, behalve aan de gewrichtsuiteinden van botten; het komt ook voor onder de huid (bijvoorbeeld oren en neus).
Hyalien kraakbeen komt voor op veel gewrichtsoppervlakken. Het bevat geen zenuwen of bloedvaten en de structuur is relatief eenvoudig.
Als een dun plakje kraakbeen onder de microscoop wordt onderzocht, blijkt dat het bestaat uit cellen met een ronde of stompe hoekige vorm, liggend in groepen van twee of meer in een korrelige of bijna homogene matrix.Deze cellen hebben over het algemeen rechte contouren waar ze met elkaar in contact zijn, terwijl de rest van hun omtrek afgerond is.
Ze bestaan uit doorschijnend protoplasma waarin soms fijne verweven filamenten en minuscule korrels aanwezig zijn. Hierin zijn een of twee ronde kernen ingebed met het gebruikelijke intranucleaire netwerk.
Fibrocartilage
Vezelig kraakbeen heeft veel collageenvezels (Type I en Type II), en neigt af te breken in dicht pees- en ligamentweefsel. Wit vezelkraakbeen bestaat uit een mengsel van wit vezelig weefsel en kraakbeenweefsel in verschillende verhoudingen.
Het dankt zijn flexibiliteit en taaiheid aan het vezelige weefsel en zijn elasticiteit aan het kraakbeenweefsel. Het is het enige type kraakbeen dat collageen type I bevat naast het normale type II.
Vezelkraakbeen wordt aangetroffen in de symphysis pubica, de annulus fibrosus van de tussenwervelschijven, menisci en het temporale mandibulaire gewricht.
Elastisch kraakbeen
Elastisch of geel kraakbeen bevat elastische vezelnetwerken en collageenvezels. Het belangrijkste eiwit is elastine.
Elastisch kraakbeen is histologisch vergelijkbaar met hyaline kraakbeen, maar bevat veel gele elastische vezels die in een vaste matrix liggen. Deze vezels vormen bundels die onder een microscoop donker lijken. Ze geven elastisch kraakbeen een grote flexibiliteit, zodat het bestand is tegen herhaaldelijk buigen.
Chondrocyten liggen tussen de vezels. Elastisch kraakbeen wordt aangetroffen in de epiglottis (deel van het strottenhoofd) en de oorschelpen (de uitwendige oorflappen van veel zoogdieren, inclusief mensen).
Kraakbeengroei
Chondrificatie is het proces van welk kraakbeen wordt gevormd uit gecondenseerd mesenchymweefsel.
Leerdoel
Beschrijf groei en herstel van kraakbeen
Belangrijkste afhaalmaaltijden
Kernpunten
- De deling van cellen in kraakbeen verloopt zeer langzaam.
- De functie van gewrichtskraakbeen is afhankelijk van de moleculaire samenstelling van de extracellulaire matrix (ECM ).
- De hermodellering van kraakbeen wordt voornamelijk beïnvloed door veranderingen en herschikkingen van de collageenmatrix als reactie op krachten die worden ervaren door het kraakbeen.
- Kraakbeengroei verwijst voornamelijk naar matrixafzetting, maar kan omvatten zowel groei als hermodellering van de extracellulaire matrix.
Sleutelbegrippen
- collageenmatrix: het meest voorkomende eiwit in het menselijk lichaam en acco voor 90% van het botmatrix-eiwitgehalte.
- mesenchym: ongedifferentieerde cellen van het vroege embryo kunnen zich ontwikkelen tot de verschillende weefseltypen, waaronder bot en kraakbeen.
- chondrocyt: A cel die het weefsel van kraakbeen vormt.
- chondrificatie: het proces waarbij kraakbeen wordt gevormd uit gecondenseerd mesenchymweefsel.
Vorming
Chondrificatie (ook bekend als chondrogenese) is het proces waarbij kraakbeen wordt gevormd uit gecondenseerd mesenchymweefsel.
Een chondrocyt: een chondrocyt, gekleurd voor calcium, toont zijn kern (N) en mitochondriën (M).
Mesenchymweefsel differentieert in chondroblasten en begint de moleculen uit te scheiden die de extracellulaire matrix (ECM). Mesenchymale stamcellen (MSC’s) zijn ongedifferentieerd, wat betekent dat ze verschillende celtypen kunnen veroorzaken. Onder de juiste omstandigheden en op plaatsen van kraakbeenvorming worden ze chondrogene cellen genoemd.
Tijdens kraakbeenvorming zijn ongedifferentieerde MSC’s zeer proliferatief en vormen ze dichte aggregaten van chondrogene cellen in het centrum van chondrificatie. Deze condrogene cellen differentiëren vervolgens tot chondroblasten, die vervolgens de kraakbeen-ECM zullen synthetiseren.
Kraakbeen: hyaline kraakbeen met chondrocyten en organellen, lacunes en matrix.
De extracellulaire matrix bestaat uit gemalen substantie (proteoglycanen en glycosaminoglycanen) en bijbehorende vezels, zoals collageen. De chondroblasten vangen zichzelf dan op in lacunes, kleine ruimtes die niet langer in contact staan met de nieuw gecreëerde matrix en extracellulaire vloeistof bevatten. De chondroblast is nu een chondrocyt, die gewoonlijk inactief is, maar de matrix nog steeds kan afscheiden en afbreken, afhankelijk van de omstandigheden.
Groei
Het grootste deel van het kraakbeen van het lichaam wordt gesynthetiseerd uit chondroblasten die zijn grotendeels inactief in latere ontwikkelingsstadia in vergelijking met eerdere jaren (pre-puberteit). De celdeling in kraakbeen vindt zeer langzaam plaats.
Daarom is de groei van kraakbeen meestal niet gebaseerd op een toename in grootte of massa van het kraakbeen zelf. Het hermodelleren van kraakbeen wordt voornamelijk beïnvloed door veranderingen en herschikkingen van de collageenmatrix, die reageert op trek- en drukkrachten die door het kraakbeen worden ervaren.Kraakbeengroei verwijst dus voornamelijk naar matrixafzetting, maar kan zowel groei als hermodellering van de ECM omvatten.
Vroeg in de ontwikkeling van de foetus is het grootste deel van het skelet kraakbeenachtig. Dit tijdelijke kraakbeen wordt geleidelijk vervangen door bot (endochondrale ossificatie), een proces dat eindigt in de puberteit. Daarentegen blijft het kraakbeen in de gewrichten tijdens het leven permanent onverstoorbaar.
Reparatie
Eenmaal beschadigd kraakbeen heeft beperkte herstelmogelijkheden omdat chondrocyten in lacunes zijn gebonden en niet kunnen migreren naar beschadigde gebieden. Omdat kraakbeen geen bloedtoevoer heeft, verloopt de afzetting van nieuwe matrix bovendien traag.
Beschadigd hyalien kraakbeen wordt meestal vervangen door littekenweefsel van fibrokraakbeen. De afgelopen jaren hebben chirurgen en wetenschappers een reeks kraakbeenherstelprocedures uitgewerkt die helpen om de noodzaak van gewrichtsvervanging uit te stellen.
Deze omvatten mergstimulatietechnieken, waaronder operaties, stamcelinjecties en transplantatie van kraakbeen in beschadigde gebieden.
Vanwege de extreem langzame groei van kraakbeen en zijn avasculaire eigenschappen, is de regeneratie en groei van kraakbeen na verwonding echter nog steeds erg traag.
