CHONDROZYTEN: EIGENSCHAFTEN, HISTOLOGIE, FUNKTIONEN, KULTUR - BIOLOGIE - 2025

Die Chondrozyten sind die Hauptzellen des Knorpels. Sie sind für die Sekretion der extrazellulären Knorpelmatrix verantwortlich, die aus Glykosaminoglykanen und Proteoglykanen, Kollagenfasern und elastischen Fasern besteht.

Knorpel ist eine spezielle Art von zähem, elastischem, cremefarbenem Bindegewebe, das das Skelett bildet oder bestimmten Knochen einiger Wirbeltiere zugesetzt wird.

Abschnitt des Knorpelgewebes, die Nummer 2 gibt die Position eines Chondrozyten an (Quelle: Guido Fregapani über Wikimedia Commons)

Knorpel trägt auch zur Form verschiedener Organe wie Nase, Ohren, Kehlkopf und anderer bei. Entsprechend der Art der Fasern, die in der sekretierten extrazellulären Matrix enthalten sind, wird Knorpel in drei Arten eingeteilt: (1) hyaliner Knorpel, (2) elastischer Knorpel und (3) Faserknorpel.

Die drei Knorpeltypen haben zwei gemeinsame Bausteine: Zellen, die Chondroblasten und Chondrozyten sind; und die Matrix, die aus Fasern und einer Grundsubstanz besteht, die einem Gel ähnlich ist und kleine Räume hinterlässt, die als "Lücken" bezeichnet werden, in denen sich Zellen befinden.

Die Knorpelmatrix erhält keine Blutgefäße, Lymphgefäße oder Nerven und wird durch Diffusion aus dem umgebenden Bindegewebe oder bei Synovialgelenken aus Synovialflüssigkeit genährt.

Eigenschaften

Chondrozyten sind in allen drei Knorpeltypen vorhanden. Es handelt sich um Zellen, die aus mesenchymalen Zellen stammen, die in den Bereichen, in denen Knorpel gebildet wird, ihre Ausdehnung verlieren, sich abrunden und zu dichten Massen zusammenballen, die als "Chondrifizierungs" -Zentren bezeichnet werden.

In diesen Chondrifikationszentren differenzieren sich die Vorläuferzellen zu Chondroblasten, die beginnen, die sie nach und nach umgebende knorpelige Matrix zu synthetisieren.

Ähnlich wie bei Osteozyten (Knochenzellen) differenzieren sich die Chondroblasten, die in den sogenannten "Lücken" der Matrix enthalten sind, zu Chondrozyten.

Die Chondrozyten in ihren Lücken können sich teilen und Cluster von etwa vier oder mehr Zellen bilden. Diese Cluster sind als isogene Gruppen bekannt und repräsentieren die Teilung des ursprünglichen Chondrozyten.

Knorpelwachstum und Chondroblastendifferenzierung

Da jede Zelle jedes Clusters oder jeder isogenen Gruppe eine Matrix bildet, entfernen sie sich voneinander und bilden ihre eigenen Lagunen. Infolgedessen wächst der Knorpel von innen, wobei diese Form des Knorpelwachstums als interstitielles Wachstum bezeichnet wird.

In den peripheren Regionen des sich entwickelnden Knorpels differenzieren sich mesenchymale Zellen zu Fibroblasten. Diese synthetisieren ein dichtes unregelmäßiges kollagenes Bindegewebe, das Perichondrium genannt wird.

Das Perichondrium besteht aus zwei Schichten: einer äußeren faserigen vaskularisierten Schicht aus Kollagen Typ I und Fibroblasten; und eine weitere innere Zellschicht, die von chondrogenen Zellen gebildet wird, die sich teilen und in Chondroblasten differenzieren, die die Matrix bilden, die peripher hinzugefügt wird.

Durch diese Differenzierung der Zellen des Perichondriums wächst der Knorpel auch durch periphere Apposition. Dieser Wachstumsprozess wird Appositionswachstum genannt.

Das interstitielle Wachstum ist typisch für die Anfangsphase der Knorpelentwicklung, tritt jedoch auch im Gelenkknorpel ohne Perichondrium und in den Epiphysenplatten oder Wachstumsplatten langer Knochen auf.

Im Rest des Körpers hingegen wächst der Knorpel durch Apposition.

Histologie

Drei Arten von chondrogenen Zellen können im Knorpel gefunden werden: Chondroblasten und Chondrozyten.

Chondrogene Zellen sind dünn und länglich in Form einer Spindel und stammen aus der Differenzierung von mesenchymalen Zellen.

Ihr Kern ist eiförmig, sie haben wenig Zytoplasma und einen unterentwickelten Golgi-Komplex, knappe Mitochondrien und ein raues endoplasmatisches Retikulum sowie reichlich vorhandene Ribosomen. Sie können in Chondroblasten oder Osteoprogenitorzellen differenzieren.

Die chondrogenen Zellen der inneren Schicht des Perichondriums sowie die mesenchymalen Zellen der Chondrifikationszentren sind die beiden Quellen für Chondroblasten.

Diese Zellen haben ein hoch entwickeltes raues endoplasmatisches Retikulum, zahlreiche Ribosomen und Mitochondrien, einen gut entwickelten Golgi-Komplex und zahlreiche sekretorische Vesikel.

Chondrozyten im Knorpelgewebe

Chondrozyten sind Chondroblasten, die von einer extrazellulären Matrix umgeben sind. Sie können eine eiförmige Form haben, wenn sie sich in der Nähe der Peripherie befinden, und eine abgerundete Form mit einem Durchmesser von etwa 20 bis 30 um, wenn sie sich in tieferen Bereichen des Knorpels befinden.

Junge Chondrozyten haben einen großen Kern mit einem markanten Nukleolus und reichlich vorhandenen zytoplasmatischen Organellen wie dem Golgi-Komplex, dem rauen endoplasmatischen Retikulum, Ribosomen und Mitochondrien. Sie haben auch reichlich zytoplasmatische Glykogenspeicher.

Alte Chondrozyten haben wenige Organellen, aber reichlich freie Ribosomen. Diese Zellen sind relativ inaktiv, können jedoch durch Erhöhung der Proteinsynthese reaktiviert werden.

Chondrozyten und Knorpeltypen

Die Anordnung der Chondrozyten variiert je nach Art des Knorpels, in dem sie gefunden werden. Im hyalinen Knorpel, der ein perlweißes und durchscheinendes Aussehen hat, kommen Chondrozyten in vielen isogenen Gruppen vor und sind in großen Lücken mit sehr wenigen Fasern in der Matrix angeordnet.

Hyaliner Gelenkknorpel (Quelle: Eugenio Fernández Pruna über Wikimedia Commons)

Hyaliner Knorpel kommt am häufigsten im menschlichen Skelett vor und enthält Kollagenfasern vom Typ II.

In elastischem Knorpel, der reichlich verzweigte elastische Fasern aufweist, die mit Kollagenfasern vom Typ II verflochten sind, die in der Matrix verteilt sind, sind Chondrozyten reichlich vorhanden und gleichmäßig unter den Fasern verteilt.

Diese Art von Knorpel ist typisch für die Ohrmuschel, die Eustachischen Röhren, einige Kehlkopfknorpel und die Epiglottis.

Im Faserknorpel befinden sich nur wenige Chondrozyten zwischen den dicken, dicht verteilten Kollagenfasern vom Typ I in der Matrix.

Diese Art von Knorpel befindet sich in den Bandscheiben, in der Symphysis pubis, in den Bereichen der Sehneninsertion und im Kniegelenk.

Eigenschaften

Die grundlegende Funktion von Chondrozyten besteht darin, die extrazelluläre Matrix der verschiedenen Knorpeltypen zu synthetisieren. Wie Chondrozyten sind sie zusammen mit der Matrix die konstitutiven Elemente des Knorpels und teilen seine Funktionen mit ihm (als Ganzes).

Zu den Hauptfunktionen des Knorpels gehört das Dämpfen oder Absorbieren von Stößen oder Schlägen und Kompressionen (dank seiner Widerstandsfähigkeit und Flexibilität).

Darüber hinaus bieten sie eine glatte Gelenkfläche, die Gelenkbewegungen mit minimaler Reibung ermöglicht und letztendlich verschiedenen Organen wie Ohrmuschel, Nase, Kehlkopf, Kehldeckel, Bronchien usw. Form verleiht.

Pflanzen

Hyaliner Knorpel, der im menschlichen Körper am häufigsten vorkommt, kann aufgrund von Krankheiten, vor allem aber beim Sport, mehrfach verletzt werden.

Da Knorpel ein hochspezialisiertes Gewebe mit relativ geringer Selbstheilungsfähigkeit ist, können seine Verletzungen irreversible Schäden verursachen.

Viele chirurgische Techniken wurden entwickelt, um Gelenkknorpelverletzungen zu reparieren. Obwohl diese Techniken, von denen einige invasiver sind als andere, Verletzungen verbessern können, wird der reparierte Knorpel als Faserknorpel und nicht als hyaliner Knorpel gebildet. Dies bedeutet, dass es nicht die gleichen funktionellen Eigenschaften wie der ursprüngliche Knorpel aufweist.

Um eine angemessene Reparatur beschädigter Gelenkoberflächen zu erreichen, wurden autologe Kulturtechniken (aus eigenem Knorpel) entwickelt, um ein In-vitro-Wachstum des Knorpels und dessen anschließende Transplantation zu erreichen.

Diese Kulturen wurden entwickelt, indem Chondrozyten aus einer gesunden Knorpelprobe des Patienten isoliert wurden, die dann kultiviert und transplantiert werden.

Diese Methoden haben sich als effizient für das Wachstum und die Entwicklung von hyalinem Gelenkknorpel erwiesen und erreichen nach etwa zwei Jahren die endgültige Wiederherstellung der Gelenkoberfläche.

Andere Techniken umfassen die Kultivierung von Knorpel in vitro auf einer Matrix oder einem Gel aus Fibrin und Alginsäure oder anderen natürlichen oder synthetischen Substanzen, die derzeit untersucht werden.

Ziel dieser Kulturen ist es jedoch, Material für die Transplantation der verletzten Gelenkoberflächen und deren endgültige Genesung bereitzustellen.

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