กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 9 นาที

กระดูกอ่อน

เนื้อเยื่อเกี่ยวพัน/ระบบโครงกระดูก/ลิงก์ย้อนกลับเทมเพลต Webarchive

กระดูกอ่อน เป็น เนื้อเยื่อเกี่ยวพันชนิดหนึ่งที่มีความยืดหยุ่นและเรียบเนียน โปร่งแสงและไม่มีรูพรุน...

กระดูกอ่อน

กระดูกอ่อน
ภาพถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงของกระดูกอ่อนไฮอะลีน ที่ไม่ผ่านการกำจัด แคลเซียม แสดงให้เห็นเซลล์กระดูกอ่อนและออร์แกเนลล์ช่องว่างและเมทริกซ์
ตัวระบุ
เมชD002356
TA98A02.00.005
ทีเอ2381
ศัพท์ทางกายวิภาคศาสตร์

กระดูกอ่อน เป็น เนื้อเยื่อเกี่ยวพันชนิดหนึ่งที่มีความยืดหยุ่นและเรียบเนียน โปร่งแสงและไม่มีรูพรุน โดยปกติจะถูกหุ้มด้วยเยื่อหุ้มที่แข็งแรงและเป็นเส้นใยที่เรียกว่าเพอริคอนเดรียมในสัตว์สี่ขา กระดูกอ่อน จะหุ้มและปกป้องปลายกระดูกยาวที่ข้อต่อเป็นกระดูกอ่อนข้อต่อ [ 1 ] และเป็นส่วนประกอบโครงสร้างของส่วนต่างๆ ของร่างกายหลายส่วน รวมถึงซี่โครง คอ หลอดลมและหมอนรองกระดูกสันหลังในกลุ่มสิ่งมีชีวิตอื่นๆ เช่นปลาฉลามและปลากระเบน กระดูกอ่อนเป็นส่วนประกอบของโครงกระดูกในสัดส่วนที่มากกว่ามาก[ 2 ]กระดูกอ่อนไม่แข็งและยืดหยุ่นเท่ากระดูกแต่แข็งกว่าและยืดหยุ่นน้อยกว่ากล้ามเนื้อหรือเอ็น มาก เมทริกซ์ของกระดูกอ่อนประกอบด้วยไกลโคซามิโนไกล แคน โปรตี โอไกลแคน เส้นใย คอลลาเจนและบางครั้งก็มีอีลาสตินโดยปกติกระดูกอ่อนจะเจริญเติบโตเร็วกว่ากระดูก

เนื่องจากความแข็งแรงของกระดูกอ่อน จึงมักทำหน้าที่ค้ำยันท่อต่างๆ ในร่างกายให้เปิดอยู่ ตัวอย่างเช่น กระดูกอ่อนบริเวณหลอดลม เช่นกระดูกอ่อนครอยด์และ กระดูก อ่อนคารินา

กระดูกอ่อนประกอบด้วยเซลล์พิเศษที่เรียกว่าคอนโดรไซต์ ซึ่งผลิต เมทริกซ์นอกเซลล์ที่เป็นคอลลาเจนจำนวนมากซึ่ง เป็น สารพื้นฐานที่อุดมสมบูรณ์ไปด้วยโปรตีโอไกลแคนและเส้นใยอีลาสติน กระดูกอ่อนแบ่งออกเป็นสามประเภทได้แก่กระดูกอ่อนยืดหยุ่นกระดูกอ่อนไฮอะลีนและกระดูกอ่อนไฟโบรไม ด์ ซึ่งแตกต่างกันในปริมาณคอลลาเจนและโปรตีโอไกลแคน

เนื่องจากกระดูกอ่อนไม่มีหลอดเลือดหรือเส้นประสาทจึงไม่รู้สึกเจ็บปวด อย่างไรก็ตาม กระดูกอ่อนเส้นใยบางชนิด เช่นหมอนรองกระดูกข้อเข่ามีเลือดมาหล่อเลี้ยงบางส่วน สารอาหารถูกส่งไปยังเซลล์กระดูกอ่อนโดยการแพร่การบีบอัดของกระดูกอ่อนข้อต่อหรือการงอของกระดูกอ่อนยืดหยุ่นจะทำให้เกิดการไหลของของเหลว ซึ่งช่วยในการแพร่ของสารอาหารไปยังเซลล์กระดูกอ่อนเมื่อเปรียบเทียบกับเนื้อเยื่อเกี่ยวพันอื่นๆ กระดูกอ่อนมีการหมุนเวียนของเมทริกซ์นอกเซลล์ช้ามาก และมีการบันทึกว่ามีการซ่อมแซมในอัตราที่ช้ามากเมื่อเทียบกับเนื้อเยื่ออื่นๆ

กระดูกอ่อนมี 3 ชนิด ได้แก่ กระดูกอ่อนยืดหยุ่น (A) กระดูกอ่อนใส (B) และกระดูกอ่อนเส้นใย (C) กระดูกอ่อนยืดหยุ่นมีเซลล์อยู่ใกล้กันมากขึ้น ทำให้มีช่องว่างระหว่างเซลล์น้อย กระดูกอ่อนยืดหยุ่นพบได้ในใบหูชั้นนอกและบางส่วนของกล่องเสียง กระดูกอ่อนใสมีเซลล์น้อยกว่ากระดูกอ่อนยืดหยุ่น จึงมีช่องว่างระหว่างเซลล์มากกว่า กระดูกอ่อนใสพบได้ในจมูก หู หลอดลม บางส่วนของกล่องเสียง และท่อทางเดินหายใจขนาดเล็ก กระดูกอ่อนเส้นใยมีเซลล์น้อยที่สุด จึงมีช่องว่างระหว่างเซลล์มากที่สุด กระดูกอ่อนเส้นใยพบได้ในกระดูกสันหลังและหมอนรองกระดูก
ลักษณะทางกายภาพของกระดูกอ่อน

โครงสร้าง

การพัฒนา

ในระยะเอ็มบริโอระบบโครงกระดูกจะมาจาก ชั้น เนื้อเยื่อมีโซเดิร์ม กระบวนการสร้างกระดูกอ่อน (หรือที่เรียกว่าการสร้างกระดูกอ่อน) คือกระบวนการที่กระดูกอ่อนถูกสร้างขึ้นจาก เนื้อเยื่อ มีเซนไคม์ ที่ควบแน่น ซึ่งจะแตกต่างไปเป็นคอนโดรบลาสต์และเริ่มหลั่งโมเลกุล ( แอ็กเกรแคนและคอลลาเจนชนิด ที่ 2) ที่สร้างเมทริกซ์นอกเซลล์ ในสัตว์มีกระดูกสันหลังทั้งหมด กระดูกอ่อนเป็นเนื้อเยื่อโครงกระดูกหลักในระยะแรกของการเจริญเติบโต[ 3 ] [ 4 ]ในปลาที่มีกระดูกแข็ง องค์ประกอบกระดูกอ่อนจำนวนมากจะกลายเป็นกระดูกในภายหลังผ่าน การสร้างกระดูกแบบ เอนโดคอนดรัลและเพอริคอนดรัล[ 5 ]

หลังจากการสร้างกระดูกอ่อนเริ่มต้นที่เกิดขึ้นในระหว่างการเจริญเติบโตของตัวอ่อน การเจริญเติบโตของกระดูกอ่อนส่วนใหญ่ประกอบด้วยการเจริญเติบโตของกระดูกอ่อนที่ยังไม่เจริญเต็มที่ไปสู่สภาวะที่เจริญเต็มที่มากขึ้น การแบ่งเซลล์ภายในกระดูกอ่อนเกิดขึ้นช้ามาก ดังนั้นการเจริญเติบโตของกระดูกอ่อนจึงมักไม่ได้ขึ้นอยู่กับการเพิ่มขนาดหรือมวลของกระดูกอ่อนเอง[ 6 ]มีการระบุว่า RNA ที่ไม่เข้ารหัส (เช่น miRNA และ RNA ที่ไม่เข้ารหัสแบบยาว) เป็นตัวปรับแต่งทางพันธุกรรมที่สำคัญที่สุดที่สามารถส่งผลต่อการสร้างกระดูกอ่อนได้ ซึ่งสิ่งนี้ยังอธิบายถึงการมีส่วนร่วมของ RNA ที่ไม่เข้ารหัสในสภาวะทางพยาธิวิทยาต่างๆ ที่ขึ้นอยู่กับกระดูกอ่อน เช่น โรคข้ออักเสบ เป็นต้น[ 7 ]

กระดูกอ่อนข้อต่อ

ภาพตัดขวางจากข้อต่อของหนู แสดงให้เห็นกระดูกอ่อน (สีม่วง)

การทำงานของกระดูกอ่อนข้อต่อขึ้นอยู่กับองค์ประกอบโมเลกุลของเมทริกซ์นอกเซลล์ (ECM) ECM ประกอบด้วยโปรตีโอไกลแคนและคอลลาเจน เป็นหลัก โปรตีโอไกลแคนหลักในกระดูกอ่อนคือแอ็กเกรแคน ซึ่งดังชื่อที่บ่งบอก จะก่อตัวเป็นกลุ่มก้อนขนาดใหญ่ร่วมกับไฮยาลูโรแนนและกับตัวมันเอง[ 8 ]กลุ่มก้อนเหล่านี้มีประจุลบและกักเก็บน้ำไว้ในเนื้อเยื่อ คอลลาเจน ส่วนใหญ่เป็นคอลลาเจนชนิดที่ 2 จะจำกัดโปรตีโอไกลแคน ECM ตอบสนองต่อแรงดึงและแรงอัดที่กระดูกอ่อนได้รับ[ 9 ]ดังนั้นการเจริญเติบโตของกระดูกอ่อนจึงหมายถึงการสะสมของเมทริกซ์ แต่ยังสามารถหมายถึงทั้งการเจริญเติบโตและการปรับโครงสร้างของเมทริกซ์นอกเซลล์ได้อีกด้วย เนื่องจากความเครียดอย่างมากที่ข้อต่อกระดูกสะบ้าและกระดูกต้นขาในระหว่างการยืดเข่าที่ต้านทาน กระดูกอ่อนข้อต่อของกระดูกสะบ้าจึงเป็นหนึ่งในกระดูกอ่อนที่หนาที่สุดในร่างกายมนุษย์ เมทริกซ์นอกเซลล์ (ECM) ของกระดูกอ่อนข้อต่อแบ่งออกเป็นสามส่วน ได้แก่ เมทริกซ์รอบเซลล์เมทริกซ์บริเวณและเมทริกซ์ระหว่างบริเวณ

การทำงาน

คุณสมบัติทางกล

คุณสมบัติทางกลของกระดูกอ่อนข้อต่อในข้อต่อที่รับน้ำหนัก เช่นข้อเข่าและข้อสะโพกได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางในระดับมหภาค จุลภาค และนาโน คุณสมบัติทางกลเหล่านี้รวมถึงการตอบสนองของกระดูกอ่อนต่อแรงเสียดทาน แรงอัด แรงเฉือน และแรงดึง กระดูกอ่อนมีความยืดหยุ่นและแสดงคุณสมบัติหนืดหยุ่น[ 10 ]

เนื่องจากกระดูกอ่อนมีของเหลวแทรกที่เคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ ทำให้การทดสอบวัสดุทำได้ยาก หนึ่งในการทดสอบที่ใช้กันทั่วไปเพื่อเอาชนะอุปสรรคนี้คือการทดสอบการบีบอัดแบบจำกัด ซึ่งสามารถใช้ได้ทั้งในโหมด 'คืบ' หรือ 'ผ่อนคลาย' [ 11 ] [ 12 ]ในโหมดคืบ การเคลื่อนที่ของเนื้อเยื่อจะถูกวัดเป็นฟังก์ชันของเวลาภายใต้ภาระคงที่ และในโหมดผ่อนคลาย แรงจะถูกวัดเป็นฟังก์ชันของเวลาภายใต้การเคลื่อนที่คงที่ ในระหว่างโหมดนี้ การเสียรูปของเนื้อเยื่อมีสองส่วนหลัก ในส่วนแรก การเคลื่อนที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วเนื่องจากการไหลของของเหลวออกจากกระดูกอ่อนในตอนเริ่มต้น และในส่วนที่สอง การเคลื่อนที่จะช้าลงจนถึงค่าสมดุลคงที่ในที่สุด ภายใต้เงื่อนไขการโหลดที่ใช้กันทั่วไป การเคลื่อนที่สมดุลอาจใช้เวลาหลายชั่วโมงกว่าจะถึง

ในการทดสอบการบีบอัดแบบจำกัดทั้งในโหมดการคืบและโหมดการผ่อนคลาย แผ่นกระดูกอ่อนจะถูกวางไว้ในภาชนะที่ปิดสนิทและบรรจุของเหลว และปิดทับด้วยแผ่นพรุนที่จำกัดการไหลของของเหลวระหว่างเซลล์ในทิศทางแนวตั้ง การทดสอบนี้สามารถใช้เพื่อวัดค่าโมดูลัสรวมของกระดูกอ่อน ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 0.5 ถึง 0.9 MPa สำหรับกระดูกอ่อนข้อต่อ[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]และค่าโมดูลัสของยัง ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 0.45 ถึง 0.80 MPa [ 11 ] [ 13 ]โมดูลัสรวมคือ "การวัดความแข็งของเนื้อเยื่อที่สมดุลเมื่อการไหลของของเหลวทั้งหมดหยุดลง" [ 11 ]และโมดูลัสของยังเป็นการวัดว่าวัสดุจะยืดตัว (เปลี่ยนความยาว) มากน้อยเพียงใดภายใต้ความเค้นที่กำหนด

การทดสอบการบีบอัดแบบจำกัดยังสามารถใช้ในการวัดการซึมผ่าน ซึ่งนิยามว่าเป็นความต้านทานต่อการไหลของของเหลวผ่านวัสดุ การซึมผ่านที่สูงขึ้นทำให้ของเหลวไหลออกจากเมทริกซ์ของวัสดุได้เร็วขึ้น ในขณะที่การซึมผ่านที่ต่ำลงจะนำไปสู่การไหลของของเหลวอย่างรวดเร็วในช่วงเริ่มต้นและลดลงอย่างช้าๆ จนถึงจุดสมดุล โดยทั่วไป การซึมผ่านของกระดูกอ่อนข้อต่ออยู่ในช่วง 10^-15 ถึง 10^-16 m^4/Ns [ 11 ] [ 12 ]อย่างไรก็ตาม การซึมผ่านมีความไวต่อสภาวะการรับน้ำหนักและตำแหน่งการทดสอบ ตัวอย่างเช่น การซึมผ่านจะแตกต่างกันไปทั่วกระดูกอ่อนข้อต่อและมีแนวโน้มที่จะสูงที่สุดใกล้กับผิวข้อต่อและต่ำที่สุดใกล้กับกระดูก (หรือ "โซนลึก") การซึมผ่านยังลดลงภายใต้การรับน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นของเนื้อเยื่อ

การทดสอบการกดเป็นวิธีการทดสอบเพิ่มเติมอีกประเภทหนึ่งที่ใช้กันทั่วไปในการกำหนดลักษณะของกระดูกอ่อน[ 11 ] [ 14 ]การทดสอบการกดเกี่ยวข้องกับการใช้หัวกด (โดยปกติ <0.8 มม.) เพื่อวัดการเคลื่อนที่ของเนื้อเยื่อภายใต้ภาระคงที่ คล้ายกับการทดสอบการบีบอัดแบบจำกัด อาจใช้เวลาหลายชั่วโมงกว่าจะถึงการเคลื่อนที่สมดุล วิธีการทดสอบนี้สามารถใช้ในการวัดโมดูลัสรวม อัตราส่วนปัวซอง และการซึมผ่านของเนื้อเยื่อ ในตอนแรก มีความเข้าใจผิดว่าเนื่องจากองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นน้ำ กระดูกอ่อนจึงมีอัตราส่วนปัวซองเท่ากับ 0.5 และควรจำลองเป็นวัสดุที่ไม่สามารถบีบอัดได้[ 11 ]อย่างไรก็ตาม การวิจัยในภายหลังได้พิสูจน์แล้วว่าความเชื่อนี้ไม่ถูกต้อง อัตราส่วนปัวซองของกระดูกอ่อนข้อต่อได้รับการวัดว่าอยู่ที่ประมาณ 0.4 หรือต่ำกว่าในมนุษย์[ 11 ] [ 14 ]และอยู่ในช่วง 0.46–0.5 ในโค[ 15 ]

คุณสมบัติทางกลของกระดูกอ่อนข้อต่อส่วนใหญ่เป็นแบบแอนไอโซโทรปิก ขึ้นอยู่กับการทดสอบ และอาจขึ้นอยู่กับอายุ[ 11 ]คุณสมบัติเหล่านี้ยังขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ระหว่างคอลลาเจนและโปรตีโอไกลแคน ดังนั้นจึงสามารถเพิ่มขึ้น/ลดลงได้ขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำ คอลลาเจน ไกลโคโปรตีน ฯลฯ ทั้งหมด ตัวอย่างเช่น ปริมาณกลูโคซามิโนไกลแคนที่เพิ่มขึ้นจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความแข็งในการบีบอัด และปริมาณน้ำที่เพิ่มขึ้นจะนำไปสู่โมดูลัสโดยรวมที่ลดลง

บริเวณรอยต่อระหว่างเอ็นและกระดูก

นอกจากบทบาทในการรับน้ำหนักของข้อต่อแล้ว กระดูกอ่อนยังทำหน้าที่สำคัญในฐานะวัสดุไล่ระดับระหว่างเนื้อเยื่อที่อ่อนนุ่มและกระดูก การไล่ระดับทางกลมีความสำคัญต่อการทำงานของร่างกาย และสำหรับโครงสร้างเทียมที่ซับซ้อน รวมถึงการปลูกถ่ายข้อต่อ อินเตอร์เฟซที่มีคุณสมบัติของวัสดุที่ไม่ตรงกันจะนำไปสู่บริเวณที่มีความเข้มข้นของความเครียด สูง ซึ่งเมื่อพิจารณาจากรอบการรับน้ำหนักหลายล้านครั้งที่ข้อต่อของมนุษย์ประสบตลอดช่วงชีวิต ในที่สุดก็จะนำไปสู่ความล้มเหลว ตัวอย่างเช่น โมดูลัสความยืดหยุ่นของกระดูกมนุษย์อยู่ที่ประมาณ 20 GPa ในขณะที่บริเวณที่อ่อนนุ่มของกระดูกอ่อนอาจอยู่ที่ประมาณ 0.5 ถึง 0.9 MPa [ 16 ] [ 17 ]อย่างไรก็ตาม เมื่อมีการไล่ระดับคุณสมบัติของวัสดุอย่างราบรื่น ความเครียดจะกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วอินเตอร์เฟซ ซึ่งจะทำให้แต่ละส่วนสึกหรอน้อยลง

ร่างกายแก้ปัญหานี้ด้วยชั้นที่แข็งกว่าและมีค่าโมดูลัสสูงกว่าใกล้กับกระดูก โดยมีแร่ธาตุสะสมในปริมาณมาก เช่น ไฮดรอกซีอะพาไทต์ เส้นใยคอลลาเจน (ซึ่งให้ความแข็งเชิงกลในกระดูกอ่อน) ในบริเวณนี้จะยึดติดกับกระดูกโดยตรง ลดการเสียรูปที่อาจเกิดขึ้น เมื่อเคลื่อนเข้าใกล้เนื้อเยื่ออ่อนเข้าไปในบริเวณที่เรียกว่าเส้นแบ่งเขต ความหนาแน่นของคอนโดรไซต์จะเพิ่มขึ้น และเส้นใยคอลลาเจนจะถูกจัดเรียงใหม่เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการกระจายแรงกดและลดแรงเสียดทาน ชั้นนอกสุดใกล้กับผิวข้อต่อเรียกว่าโซนผิวเผิน ซึ่งทำหน้าที่เป็นบริเวณหล่อลื่นเป็นหลัก ในบริเวณนี้ กระดูกอ่อนมีลักษณะเป็นเมทริกซ์นอกเซลล์ที่หนาแน่นและอุดมไปด้วยโปรตีโอไกลแคน (ซึ่งขับไล่และดูดซับน้ำเพื่อลดแรงกระแทก) และคอลลาเจนบางๆ ที่เรียงตัวขนานกับผิวข้อต่อซึ่งมีคุณสมบัติต้านทานแรงเฉือนที่ดีเยี่ยม[ 18 ]

โรคข้อเสื่อมและการแก่ตามธรรมชาติมีผลเสียต่อกระดูกอ่อนโดยรวม รวมถึงการทำงานที่เหมาะสมของวัสดุที่มีการไล่ระดับภายใน การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเร็วที่สุดมักอยู่ในบริเวณผิวเผิน ซึ่งเป็นส่วนที่อ่อนนุ่มและหล่อลื่นที่สุดของเนื้อเยื่อ การเสื่อมสภาพของชั้นนี้สามารถสร้างความเครียดเพิ่มเติมให้กับชั้นที่ลึกกว่า ซึ่งไม่ได้ออกแบบมาเพื่อรองรับการเสียรูปเดียวกัน ผลกระทบที่พบบ่อยอีกอย่างหนึ่งของการแก่ชราคือการเชื่อมโยงข้ามของเส้นใยคอลลาเจนที่เพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่กระดูกอ่อนที่แข็งตัวขึ้นโดยรวม ซึ่งอาจนำไปสู่ความล้มเหลวก่อนวัยอันควร เนื่องจากเนื้อเยื่อที่แข็งตัวขึ้นมีความอ่อนไหวต่อความล้มเหลวจากความล้ามากขึ้น การแก่ชราในบริเวณที่มีแคลเซียมสะสมมักนำไปสู่การสะสมของแร่ธาตุจำนวนมากขึ้น ซึ่งมีผลทำให้แข็งตัวในลักษณะที่ไม่พึงประสงค์เช่นเดียวกัน[ 19 ]โรคข้อเสื่อมมีผลกระทบที่รุนแรงกว่าและสามารถทำให้กระดูกอ่อนสึกกร่อนทั้งหมด ทำให้เกิดการสัมผัสโดยตรงระหว่างกระดูก[ 20 ]

คุณสมบัติแรงเสียดทาน

ลูบริซินซึ่งเป็นไกลโคโปรตีนที่พบมากในกระดูกอ่อนและน้ำไขข้อมีบทบาทสำคัญในการหล่อลื่นทางชีวภาพและการป้องกันการสึกหรอของกระดูกอ่อน[ 21 ]

ซ่อมแซม

กระดูกอ่อนมีความสามารถในการซ่อมแซมที่จำกัด: เนื่องจากคอนโดรไซต์ถูกจำกัดอยู่ในช่องว่างจึงไม่สามารถเคลื่อนย้ายไปยังบริเวณที่เสียหายได้ ดังนั้นความเสียหายของกระดูกอ่อนจึงรักษาได้ยาก นอกจากนี้ เนื่องจากกระดูกอ่อนไฮอะลีนไม่มีเส้นเลือดมาหล่อเลี้ยง การสร้างเมทริกซ์ใหม่จึงช้า ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ศัลยแพทย์และนักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาวิธีการซ่อมแซมกระดูก อ่อนหลายวิธี ซึ่งช่วยชะลอความจำเป็นในการเปลี่ยนข้อต่อ การฉีกขาดของหมอน รองกระดูกข้อเข่าสามารถตัดแต่งด้วยการผ่าตัดเพื่อลดปัญหาได้ การรักษาให้หายสนิทของกระดูกอ่อนหลังจากการบาดเจ็บหรือขั้นตอนการซ่อมแซมถูกขัดขวางโดยการอักเสบเฉพาะของกระดูกอ่อนที่เกิดจากการมีส่วนร่วมของ แมโครฟาจ M1/M2 เซลล์มาสต์และปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์[ 22 ]

กำลังมีการพัฒนาเทคนิค ทางวิศวกรรมชีวภาพเพื่อสร้างกระดูกอ่อนใหม่ โดยใช้วัสดุ "โครงสร้าง" เซลล์และเซลล์ที่เพาะเลี้ยงเพื่อสร้างกระดูกอ่อนเทียม[ 23 ]มีการวิจัยอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับไฮโดรเจลPVA ที่ผ่านการแช่แข็งและละลาย เป็นวัสดุพื้นฐานสำหรับวัตถุประสงค์ดังกล่าว[ 24 ]เจลเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่ยอดเยี่ยมในแง่ของความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ความต้านทานการสึกหรอ การดูดซับแรงกระแทก ค่า สัมประสิทธิ์ แรงเสียดทานความยืดหยุ่นและการหล่อลื่น ดังนั้นจึงถือว่าเหนือกว่ากระดูกอ่อนที่ทำจากโพลีเอทิลีน การปลูกถ่ายไฮโดรเจล PVA เป็นหมอนรองกระดูกเทียมในกระต่ายเป็นเวลาสองปีแสดงให้เห็นว่าเจลยังคงสภาพสมบูรณ์โดยไม่มีการเสื่อมสภาพ การแตกหัก หรือการสูญเสียคุณสมบัติ[ 24 ]

ความสำคัญทางคลินิก

โครงกระดูกมนุษย์โดยแสดงกระดูกอ่อนข้อต่อด้วยสีน้ำเงิน

โรค

โรคหลายชนิดสามารถส่งผลกระทบต่อกระดูกอ่อนได้ โรคกระดูกอ่อนผิดปกติ (Chondrodystrophies)เป็นกลุ่มโรคที่มีลักษณะเฉพาะคือความผิดปกติของการเจริญเติบโตและการเกิดกระดูกอ่อนผิดปกติตามมา โรคที่พบบ่อยบางชนิดที่ส่งผลกระทบต่อกระดูกอ่อนมีดังต่อไปนี้

  • โรคข้อเสื่อม : โรคข้อเสื่อมเป็นโรคที่ส่งผลต่อข้อต่อทั้งหมด แต่เนื้อเยื่อที่ได้รับผลกระทบมากที่สุดคือกระดูกอ่อนข้อ กระดูกอ่อนที่หุ้มกระดูก (กระดูกอ่อนข้อ ซึ่งเป็นส่วนย่อยของกระดูกอ่อนไฮอะลีน) จะบางลงเรื่อยๆ จนในที่สุดก็จะสึกกร่อนไปจนหมด ทำให้เกิดภาวะ "กระดูกเสียดสีกัน" ภายในข้อต่อ ส่งผลให้การเคลื่อนไหวลดลงและเกิดอาการปวด โรคข้อเสื่อมส่งผลกระทบต่อข้อต่อที่รับแรงกดสูง ดังนั้นจึงถือว่าเป็นผลมาจาก "การสึกหรอ" มากกว่าเป็นโรคที่แท้จริง การรักษาทำได้โดยการผ่าตัดเปลี่ยนข้อ ซึ่งเป็นการเปลี่ยนข้อต่อด้วยข้อเทียมที่มักทำจากโลหะผสมสแตนเลส ( โคบอลต์โครโมลี) และโพลีเอทิลีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงมากมี การกล่าวอ้างว่าอาหารเสริม คอนดรอยตินซัลเฟตหรือกลูโคซามีนซัลเฟตสามารถลดอาการของโรคข้อเสื่อมได้ แต่มีหลักฐานที่ดีสนับสนุนข้อกล่าวอ้างนี้น้อยมาก[ 25 ]ในโรคข้อเสื่อม การแสดงออกของไซโตไคน์และเคโมไคน์ที่ก่อให้เกิดการอักเสบที่เพิ่มขึ้นทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ผิดปกติในการทำงานของเซลล์กระดูกอ่อนที่แตกต่างกัน ซึ่งนำไปสู่กิจกรรมการสลายตัวของเซลล์กระดูกอ่อนที่มากเกินไป โดยมีปัจจัยต่างๆ เช่น เมทริกซ์เมทัลโลโปรตี เนส และแอ็กเกรกาเนส เป็นตัวกลาง [ 26 ]
  • การฉีกขาดหรือการแยกตัวจากการบาดเจ็บ: กระดูกอ่อนในเข่ามักได้รับความเสียหาย แต่สามารถซ่อมแซมได้บางส่วนผ่านการผ่าตัดเปลี่ยนกระดูกอ่อนเข่าบ่อยครั้งที่นักกีฬาพูดถึง "กระดูกอ่อน" ที่เสียหายในเข่า พวกเขามักหมายถึงหมอนรองกระดูก ( โครงสร้าง กระดูกอ่อนเส้นใย ) ที่เสียหาย ไม่ใช่กระดูกอ่อนข้อต่อ
  • โรคอะคอนโดรพลาเซีย : การเจริญเติบโตของเซลล์กระดูกอ่อนในแผ่นกระดูกอ่อนส่วนปลายของกระดูกยาวลดลงในช่วงวัยทารกและวัยเด็ก ส่งผลให้เกิดภาวะแคระแกร็น
  • โรคกระดูกอ่อนซี่โครงอักเสบ : การอักเสบของกระดูกอ่อนบริเวณซี่โครง ทำให้เกิดอาการเจ็บหน้าอก
  • หมอนรองกระดูกสันหลังเคลื่อน : การกดทับที่ไม่สมมาตรของหมอนรองกระดูกสันหลังทำให้หมอนรองกระดูกแตกและเคลื่อนตัวออกมาเนื้อเยื่ออ่อนภายในมักจะไปกดทับเส้นประสาทที่อยู่ใกล้เคียงและทำให้เกิดอาการปวดหลัง
  • โรคโพลีคอนดริติสกำเริบซ้ำ : การทำลายกระดูกอ่อน ซึ่งอาจเกิด จากระบบภูมิคุ้มกัน ผิดปกติโดยเฉพาะบริเวณจมูกและหู ทำให้เกิดความผิดรูป เสียชีวิตจากการขาดอากาศ หายใจ เนื่องจากกล่องเสียงสูญเสียความแข็งแรงและยุบตัวลง

เนื้องอกที่ประกอบด้วยเนื้อเยื่อกระดูกอ่อน อาจเป็นได้ทั้งเนื้องอกชนิดไม่ร้ายแรงและเนื้องอกชนิดร้ายแรงโดยปกติแล้วจะพบในกระดูก ส่วนในกระดูกอ่อนที่มีอยู่เดิมนั้นพบได้น้อยมาก เนื้องอกชนิดไม่ร้ายแรงเรียกว่าคอนโดรมา (chondroma ) ส่วนเนื้องอกชนิดร้ายแรงเรียกว่า คอนโดรซาร์โคมา (chondrosarcoma ) นอกจากนี้ เนื้องอกที่เกิดขึ้นจากเนื้อเยื่ออื่นๆ ก็อาจสร้างเมทริกซ์ที่คล้ายกระดูกอ่อนได้เช่นกัน ตัวอย่างที่รู้จักกันดีที่สุดคือ อะดีโนมาชนิดหลายรูปแบบ ของต่อมน้ำลาย(pleomorphic adenoma )

เนื้อเยื่อกระดูกอ่อนทำหน้าที่เป็นเหมือนกำแพงกั้น ป้องกันการเข้าของลิมโฟไซต์หรือการแพร่กระจายของอิมมูโนโกลบูลินคุณสมบัตินี้ทำให้สามารถปลูกถ่ายกระดูกอ่อนจากคนหนึ่งไปยังอีกคนหนึ่งได้โดยไม่ต้องกังวลเรื่องการปฏิเสธเนื้อเยื่อ

การถ่ายภาพ

กระดูกอ่อนไม่ดูดซับรังสีเอกซ์ภายใต้สภาวะปกติในร่างกายแต่สามารถฉีดสีย้อมเข้าไปในเยื่อหุ้มข้อซึ่งจะทำให้รังสีเอกซ์ถูกดูดซับโดยสีย้อม ช่องว่างที่เกิดขึ้นบน ฟิล์ม เอกซเรย์ระหว่างกระดูกและหมอนรองกระดูกจะแสดงถึงกระดูกอ่อน สำหรับ การสแกน เอกซเรย์นอกร่างกาย เนื้อเยื่ออ่อนภายนอกมักจะถูกกำจัดออกไป ดังนั้นกระดูกอ่อนและขอบเขตอากาศจึงเพียงพอที่จะแสดงให้เห็นถึงการมีอยู่ของกระดูกอ่อนเนื่องจากการหักเหของรังสีเอกซ์[ 27 ]

ภาพทางจุลกายวิภาคของกระดูกอ่อนไฮอะลีนที่ย้อมด้วยฮีมาทอกซิลินและอีโอซินภายใต้แสงโพลาไรซ์

สัตว์อื่นๆ

ปลากระดูกอ่อน

ปลากระดูกอ่อน ( Chondrichthyes ) หรือฉลาม ปลากระเบนและปลาคิเมร่ามีโครงกระดูกที่ประกอบด้วยกระดูกอ่อนทั้งหมด

กระดูกอ่อนของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง

เนื้อเยื่อกระดูกอ่อนยังพบได้ในสัตว์ขาปล้องบางชนิด เช่นปูม้า สัตว์จำพวกหอยบางชนิด เช่นหอยทาก ทะเล และเซฟาโลพอดและสัตว์จำพวกหนอนปล้องบางชนิด เช่น โพลีคีตซาเบลลิด

สัตว์ขาปล้อง

กระดูกอ่อนที่ได้รับการศึกษามากที่สุดในสัตว์ขาปล้องคือกระดูกอ่อนเหงือกของLimulus polyphemusเป็นกระดูกอ่อนที่มีเซลล์เวสิเคิลจำนวนมากเนื่องจากมีคอนโดรไซต์ขนาดใหญ่ ทรงกลม และมีแวคิวโอล ซึ่งไม่มีความคล้ายคลึงกันในสัตว์ขาปล้องชนิดอื่น กระดูกอ่อนอีกประเภทหนึ่งที่พบในL.  polyphemusคือกระดูกอ่อนเอนโดสเทอร์ไนต์ ซึ่งเป็นกระดูกอ่อนไฟบรอยด์ไฮอาลีนที่มีคอนโดรไซต์ที่มีรูปร่างทั่วไปในส่วนประกอบที่เป็นเส้นใย มีเส้นใยมากกว่ากระดูกอ่อนไฮอาลีนของสัตว์มีกระดูกสันหลังมาก โดยมี มิวโคโพลีแซค คาไรด์ที่ทำปฏิกิริยากับแอนติบอดีคอนดรอยตินซัลเฟต มีเนื้อเยื่อที่คล้ายคลึงกับกระดูกอ่อนเอนโดสเทอร์ไนต์ในสัตว์ขาปล้องชนิดอื่น[ 28 ]เอ็มบริโอของLimulus polyphemusแสดงออกถึง ColA และไฮยาลูโรแนนในกระดูกอ่อนเหงือกและเอนโดสเทอร์ไนต์ ซึ่งบ่งชี้ว่าเนื้อเยื่อเหล่านี้เป็นกระดูกอ่อนที่มีคอลลาเจนเป็นองค์ประกอบหลัก กระดูกอ่อนเอนโดสเตอร์ไนต์ก่อตัวขึ้นใกล้กับเส้นประสาทท้องที่แสดง Hh และแสดง ColA และ SoxE ซึ่งเป็นอะนาล็อกของ Sox9 นอกจากนี้ยังพบในเนื้อเยื่อกระดูกอ่อนเหงือกด้วย[ 29 ]

หอย

ในกลุ่มเซฟาโลพอด โมเดลที่ใช้ในการศึกษาเกี่ยวกับกระดูกอ่อนคือOctopus vulgarisและSepia officinalisกระดูกอ่อนกะโหลกของเซฟาโลพอดเป็นกระดูกอ่อนของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่มีลักษณะคล้ายคลึงกับกระดูกอ่อนไฮยาลีนของสัตว์มีกระดูกสันหลังมากกว่า การเจริญเติบโตเชื่อว่าเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของเซลล์จากบริเวณรอบนอกไปยังศูนย์กลาง เซลล์กระดูกอ่อนมีรูปร่างที่แตกต่างกันไปตามตำแหน่งในเนื้อเยื่อ[ 28 ] เอ็มบริโอของS.  officinalisแสดงออกถึง ColAa, ColAb และไฮยาลูโรแนนในกระดูกอ่อนกะโหลกและบริเวณอื่นๆ ของการสร้างกระดูกอ่อน ซึ่งหมายความว่ากระดูกอ่อนนั้นมีพื้นฐานมาจากคอลลาเจนเส้นใย เอ็มบริโอของ S.  officinalisแสดงออกถึง hh ซึ่งการมีอยู่ของมันทำให้เกิดการแสดงออกของ ColAa และ ColAb และยังสามารถรักษาเซลล์ที่กำลังแบ่งตัวให้คงสภาพเดิมได้ มีการสังเกตว่าสายพันธุ์นี้แสดงการแสดงออกของ SoxD และ SoxE ซึ่งเป็นอะนาล็อกของ Sox5/6 และ Sox9 ในสัตว์มีกระดูกสันหลังในกระดูกอ่อนที่กำลังพัฒนา รูปแบบการเจริญเติบโตของกระดูกอ่อนนั้นเหมือนกับในกระดูกอ่อนของสัตว์มีกระดูกสันหลัง[ 29 ]

ในหอยทาก ความสนใจอยู่ที่โอโดนโทฟอร์ซึ่งเป็นโครงสร้างกระดูกอ่อนที่รองรับแรดูลา สปีชีส์ที่ได้รับการศึกษามากที่สุดเกี่ยวกับเนื้อเยื่อเฉพาะนี้คือBusycotypus canaliculatusโอโดนโทฟอร์เป็นกระดูกอ่อนที่มีเซลล์เวสิเคิลจำนวนมาก ประกอบด้วยเซลล์ที่มีช่องว่างซึ่งมีไมโอโกลบินอยู่ภายใน ล้อมรอบด้วยเมทริกซ์นอกเซลล์ที่มีคอลลาเจนในปริมาณน้อย โอโดนโทฟอร์มีเซลล์กล้ามเนื้ออยู่ร่วมกับคอนโดรไซต์ในกรณีของLymnaeaและหอยอื่นๆ ที่กินพืช[ 28 ]

หนอนทะเลซาเบลลิด

หนอนโพลีคีตซาเบลลิดหรือหนอนขนนก มีเนื้อเยื่อกระดูกอ่อนที่มีความเชี่ยวชาญด้านเซลล์และเมทริกซ์เพื่อรองรับหนวดของพวกมัน พวกมันมีบริเวณเมทริกซ์นอกเซลล์ที่แตกต่างกันสองบริเวณ บริเวณเหล่านี้คือบริเวณเส้นใยที่ไม่มีเซลล์ซึ่งมีปริมาณคอลลาเจนสูง เรียกว่าเมทริกซ์คล้ายกระดูกอ่อน และคอลลาเจนที่ไม่มีแกนเซลล์จำนวนมาก เรียกว่าเมทริกซ์คล้ายออสทีออยด์ เมทริกซ์คล้ายกระดูกอ่อนล้อมรอบเมทริกซ์คล้ายออสทีออยด์ ปริมาณของบริเวณเส้นใยที่ไม่มีเซลล์นั้นแปรผันได้ สิ่งมีชีวิตต้นแบบที่ใช้ในการศึกษาเกี่ยวกับกระดูกอ่อนในหนอนโพลีคีตซาเบลลิด ได้แก่Potamilla species และMyxicola infundibulum [ 28 ]

พืชและเชื้อรา

พืชมีท่อลำเลียงโดยเฉพาะเมล็ดและลำต้นของเห็ดบางชนิด บางครั้งเรียกว่า "กระดูกอ่อน" แม้ว่าจะไม่มีกระดูกอ่อนอยู่เลยก็ตาม[ 30 ]

อ่านเพิ่มเติม

  • Keller-Peck C (2008). เนื้อเยื่อวิทยาของสัตว์มีกระดูกสันหลัง, ZOOL 400.มหาวิทยาลัยBoise State .
  • Cartilage.orgสมาคมระหว่างประเทศเพื่อการฟื้นฟูและอนุรักษ์กระดูกอ่อนและข้อต่อ
  • KUMC.edu เก็บถาวรเมื่อ 2011-04-08 ที่Wayback Machine , บทเรียนเกี่ยวกับกระดูกอ่อน, ศูนย์การแพทย์มหาวิทยาลัยแคนซัส
  • Bartleby.com , ข้อความจาก Gray's Anatomy
  • ฉันเคยได้ยิน จาก MadSci.orgว่า 'หูและจมูกไม่เคยหยุดเจริญเติบโต' นี่เป็นเรื่องเท็จหรือไม่?
  • CartilageHealth.comข้อมูลเกี่ยวกับการป้องกัน การซ่อมแซม และการฟื้นฟูอาการบาดเจ็บของกระดูกอ่อนข้อต่อ
  • About.com เก็บถาวรเมื่อ 2011-07-07 ที่Wayback Machine , โรคข้อเสื่อม
  • ประเภทของกระดูกอ่อน
  • กระดูกอ่อนชนิดต่างๆบน TheFreeDictionary
  • ภาพถ่ายจุลทรรศน์ของกระดูกอ่อน
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Cartilage&oldid=1347384527 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ กระดูกอ่อน

กระดูกอ่อน เป็น เนื้อเยื่อเกี่ยวพันชนิดหนึ่งที่มีความยืดหยุ่นและเรียบเนียน โปร่งแสงและไม่มีรูพรุน...

การพัฒนา

ใน ระยะเอ็มบริโอ ระบบ โครงกระดูก จะมาจาก ชั้น เนื้อเยื่อมี โซเดิร์ม กระบวนการสร้างกระดูกอ่อน (หรือที่เรียกว่าการสร้างกระดูกอ่อน) คือกระบวนการที่กระดูกอ่อนถูกสร้างขึ้นจาก เนื้อเยื่อ มีเซนไคม์ ที่ควบแน่น ซึ่งจะแตกต่างไปเป็น คอนโดรบลาสต์ และเริ่มหลั่งโมเลกุล (...

กระดูกอ่อนข้อต่อ

การทำงานของกระดูกอ่อนข้อต่อขึ้นอยู่กับองค์ประกอบโมเลกุลของ เมทริกซ์นอกเซลล์ (ECM) ECM ประกอบด้วย โปรตีโอไกลแคน และ คอลลาเจน เป็นหลัก โปรตีโอไกลแคนหลักในกระดูกอ่อนคือแอ็กเกรแคน ซึ่งดังชื่อที่บ่งบอก จะก่อตัวเป็นกลุ่มก้อนขนาดใหญ่ร่วมกับ ไฮยาลูโรแนน...

คุณสมบัติทางกล

คุณสมบัติทางกลของกระดูกอ่อนข้อต่อในข้อต่อที่รับน้ำหนัก เช่น ข้อเข่า และ ข้อสะโพก ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางในระดับมหภาค จุลภาค และนาโน คุณสมบัติทางกลเหล่านี้รวมถึงการตอบสนองของกระดูกอ่อนต่อแรงเสียดทาน แรงอัด แรงเฉือน และแรงดึง...