Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Cartilage

727 views

Published on

  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Cartilage

  1. 1. กายวิภาคศาสตร 1/7 Cartilage เปน specialized connective tissue ชนิดหนึ่ง ประกอบดวย cells และ fibers ซึ่งฝงตัวอยูใน firm gel-like matrix, ทําหนาที่ support รางกาย. Cartilage ประกอบดวย cells ที่เรียกวา chondrocytes ซึ่งจะอยูภายใน cavity ที่เรียก lacunae อยูภายใน extracellular matrix ที่ cell ได secrete ไว. Cartilage เปน avascular ดังนั้น substace ของ cartilageจะไมถูก supply ดวยเลือด หรือ lymphatic vessel โดยตรง แต cell จะไดรับอาหารจาก blood vessel ที่อยูรอบconnective tissue โดยการซึม (diffusion) ผาน matrix. Cartilage ไมมี nerve supply และไมมี sensoryreceptor. Extracellular matrix ประกอบดวย glycosaminoglycans และ proteoglycans รวมกับมี collagenและ elastic fibers ฝงอยูใน matrix, การโคงงอ และการยืดหยุนของ cartilage ทําให cartilage มีหนาที่คลายกับเปน shock absorber. และทําให smooth surface ของ joint เกือบทั้งหมดของรางกายที่ปกคลุมดวยarticulating surface มีการเคลื่อนไหวโดยไมมีความเสียดทาน (friction-free movement). Cartilage แบงออกเปน 3 ชนิด ขึ้นอยูกับ fibers ที่ปรากฏใน matrix คือ- Hyaline cartilage ประกอบดวย type II collagen ใน matrix, เปน cartilage ที่พบมากที่สุดใน รางกาย และทําหนาที่หลายอยาง.- Elastic cartilage ประกอบดวย type II collagen และ elastic fiber เปนจํานวนมาก กระจายอยูทั่ว matrix, ทําให cartilage นี้ยืดหยุนมากกวา cartilage อื่น ๆ.- Fibrocartilage ประกอบดวย dense coarse type I collagen fiber ใน matrix, ซึ่งสามารถตานทานตอ แรงดึง (tensile force) มาก ๆ ได. Perichondrium เปน connective tissue sheath ที่ปกคลุม cartilage เกือบทั้งหมด,perichondrium ประกอบดวย outer fibrous layer และ inner cellular layer ซึ่ง cells จะ secrete cartilagematrix, perichondrium มีเลือดมาเลี้ยง และเสนเลือดจะใหอาหารกับ cells ของ cartilage. ในบริเวณ cartilageที่ไมมี perichondrium เชน articular surface ของ bone ที่ form เปนขอตอนี้ cartilage cells จะไดรับอาหารจากsynovial fluid ที่อาบ joint surface อยู. Hyaline cartliage เปน common cartilage ที่พบในรางกาย มีสีbluish-gray, โปรงแสง (semitranslucent) และมีความยืดหยุน (pliable), พบที่จมูก กลองเสียง (laryngealcartilage) tracheal ring, bronchi และ ventral ends ของ ribs ที่จะ articulate กับ sternum, นอกจากนี้ hyalinecartilage ยังพบที่ articulating surface ของขอตอของรางกายที่เคลื่อนไหว, hyaline cartilage ยัง form เปนcartilage template ของกระดูกหลายชิ้นในระหวางการเจริญเติบโตของ embryo, และเปนสวนประกอบของepiphyseal plate ของ growing bone. Cartilage ประกอบดวย - cartilage cell - matrix Cartilage
  2. 2. กายวิภาคศาสตร 2/7 - fiberCartilage Cells Cells 3 ชนิดที่พบในกับ cartilage คือ - chondrogenic cells, - chondroblasts - chondrocytes Chondrogenic cells เปน spindle-shaped, cell แคบ ๆ cells derive มาจาก mesenchymal cells, chondrogenic cell จะมีnucleus รูปไขที่มี 1 หรือ 2 nucleoli, มี sparse cytoplasm และจาก EM พบวา chondrogenic cells มี golgiapparatus เล็ก ๆ มี mitochondria และ RER เล็กนอยและมี free ribosome จํานวนมาก, cells เหลานี้สามารถdifferentiate กลับไปยัง chondroblast แลวกลับไปเปน osteoprogenitors cells ได. Chondroblasts Derive มาจาก 2 แหลง คือ mesenchymal cells ภายใน center of Chondrification, และ chondrogeniccells ของ inner cellular layer ของ perichondrium (เชนใน appositional growth). Chondroblast เปน cell ที่คอนขางอวน (plump) ติดสี basophilic จาก EM, cell เหลานี้มี network ของ RER เปนจํานวนมาก, มี welldevelop golgi complex, มี mitochondria เปนจํานวนมาก และมี secretory vesicle เปนจํานวนมาก. Chondrocytes เปน chondroblast ที่ถูกลอมรอบดวย matrix, chondrocyte ที่อยู periphery จะเปนรูปไข (ovoid)ในขณะที่ cell chondrocyte ที่อยูในชั้นลึกของ cartilage จะกลมมากกวา, เสนผาศูนยกลาง 10-30 µm. จากการทํา slide histo., ในระหวาง process ของการทําจะทําให cell จะมีการหดตัว (shrinkage) และ distortion ของcell; พบวา chondrocyte จะมี nucleus ใหญที่มี prominent nucleolus และ organell ชนิด protein secretingcells, chondrocyte ตัวออน cytoplasm จะติดสีจางโดยมี mitochondria เปนจํานวนมาก, มี RER & welldevelop golgi-apparatus และ glycogen; สวน chondrocyte ตัวแก ซึ่งคอนขางสงบ ไมไหวตัว (relativelyquiescent) ก็จะมี organelles ตาง ๆ ลดลงเปนจํานวนมาก แตมี free ribosome เปนจํานวนมาก, cell เหลานี้สามารถมี active protein synthesis แลวเปลี่ยนกลับเปน chondroblasts ได.Hyalin cartilageMatrix and fibers of hyaline cartilage Hyaline cartilage มี semitranslucent blue-gray matrix ประกอบดวย collagen มากกวา 40 %ของน้ําหนักแหง (dry weight). นอกจากนี้ยังประกอบดวย proteoglycans, glycoproteins และ extracellularfluid. เพราะ refractive index ของ collagen fibrils และ grounds substance เกือบเทากัน ดังนั้น matrix จะปรากฏเปน amorphous, homogenous mass (hyaline แปลวา glassy) เมื่อมองดูดวยกลองจุลทรรศนธรรมดา(light microscope), matrix ของ hyaline cartilage ประกอบดวย type II collagen. แตกมี type IX, X และ ็XI และ collagen ชนิดอื่น ๆ เปนจํานวนนอย. Type II collagen จะไม form เปน bundle ใหญ ถึงแมวาความ Cartilage
  3. 3. กายวิภาคศาสตร 3/7หนาของ bundle เพิ่มขึ้น กับระยะหางจาก lacunae. การเรียงตัวของ fiber ปรากฏวาสัมพันธกับ stress ที่กระทําลงไปบน cartilage, ตัวอยางเชนใน articular cartilage; fiber ใกล surface จะเรียงตัวขนานกับ surface.ในขณะที่ fiber ชั้นลึกกวาจะเรียงตัวเปน curved column. Matrix แบงออกเปน 2 บริเวณ คือ territorial matrix จะอยูรอบแตละ lacuna และinterterritorial matrix คือสวนที่เหลือและอยูระหวาง territorial matrix. Territorial matrix เปน band กวาง 50 µm. มี collagen นอย แตมี chondroitin sulfate มากซึ่งชวยใหติดสี basophilic และติดสีเขมกับสี periodic acid-schiff (PAS). สวน bulk ของ matrix ของinterterritorial matrix มี type II collagen มากกวา และมี proteoglycans นอยกวา territorial matrix. บริเวณเล็ก ๆ ของ matrix หนา 1-3 µm. ที่ลอมรอบ lacuna เรียก pericellular capsule ซึ่งพบเมื่อเร็ว ๆ นี้ เปน fine meshwork ของ collagen fiber ที่ฝงอยูใน basal lamina-like substance. Fiber เหลานี้อาจจะเปน minor collagen สวนนอยอื่น ๆ ที่ปรากฏอยูใน hyaline cartilage นักวิจยบางทานแนะนําวา ัpericellular capsule อาจจะเปนสวนที่ protect chondrocyte จาก mechanical stress. Cartilage matrix มี Aggrecans เปนจํานวนมาก ซึ่งเปน proteoglycans molecule ขนาดใหญประกอบดวย protein cores กับ glycosaminoglycan molecules (chondriotin-4-sulfate, chondroitin-6-sulfateและ heparan sulfate) เชื่อมกันดวย covalent bond. Aggrecans molecule จํานวนมากกวา 100-200 โมเลกุลเชื่อมโดย non-covalent กับ hyaluronic acid แลว form เปน aggrecans composite ขนาดใหญท่มีความยาวถึง ี3-4 µm. การที่มีประจุลบ (negative charge) เปนจํานวนมากรวมกับการมี proteoglycan molecule ขนาดใหญจับกับ cation (สวนมากเปน sodium ion) ก็จะดูดโมเลกุลของน้ําดวยวิธีนี้ cartilage matrix ก็จะกลายเปนhydrate; มากกวา 80 % ของน้ําหนักเปยกของ cartilage คือน้ํา ซึ่งจะทนตอแรงกด. ไมเฉพาะแต hydrated proteoglycans ที่ fill อยูในชองของ collagen fiber bundles แต glycosami-noglycan side chain ก็ form เปน electrostatic bonds กับ collagen ดวย. ดังนั้น ground substance &fibers ของ matrix form เปน cross-link molecular framework ที่ทนตอแรงดึง (tensile force). Cartilage matrix ยังประกอบดวย adhesive glycoprotein “chondronectin”, molecule ขนาดใหญนี้เหมือนกับ fibronectin, ที่มี binding site สําหรับ type II collagen. Chondroitin-4 sulfate และ chondroitin-6sulfates, hyaluronic acid และ integrins (trans-membrane proteins) ของ chondroblast และ chondrocytes.Chondronectin ชวย cell เหลานี้ในการ maintain contact กับ fibrous และ amorphous components ของmatrix.Histogenesis and Growth of Hyaline Cartilage บริเวณที่จะ develop cartilage; mesenchymal cell จะหด process ของมัน cell กลมขึ้น มีขนาดเล็กแลว cell รวมกัน form เปน center of chondrogenesis (chondrification center) ตอมา cells เหลานี้จะdifferentiate ไปเปน chondroblast แลว chondroblast จะเริ่ม secrete extracellular matrix ลอมรอบตัวมัน เมื่อprocess นี้ดําเนินตอไป chondroblast ก็จะถูกขังอยูใน matrix ของมันตัวมันเองใน compartment แตละอันเล็ก ๆเรียก lacunae. Cartilage
  4. 4. กายวิภาคศาสตร 4/7 Chondroblast ที่ถูกลอมรอบดวย matrix เรียก chondrocytes cells เหลานี้ยงมีความสามารถในการ ัแบงตัว, form เปน cluster ของ cell 2-4 cell หรือมากกวาใน lacuna. กลุมเหลานี้เรียกวา isogenous groupเปนการแบงตัวของ cell 1, 2 หรือมากกวาจาก original chondrocyte. Cells ของ isogenous group สรางmatrix, cell จะผลักออกจากกันและกัน, form เปน lacunae ที่แยกกัน และ cartilage ก็จะมีขนาดใหญขนจาก ึ้ภายใน, การเจริญเติบโตแบบนี้เรียก interstitial growth. Mesenchymal cells ที่ peripery ของ cartilage ที่ develop จะ differentiate ไป form เปน fibroblasts,cells เหลานี้จะสราง dense irregular collagenous connective tissue, คือ perichondrium ซึ่งจะมีผลกับการเจริญเติบโตและการคงสภาพอยูของ cartilage. Perichondrium มี 2 layers คือ outer fibrous layerประกอบดวย type I collagen, fibroblast และ blood vessel, และ inner cellular layer ประกอบดวยสวนใหญเปน chondrogenic cells เปนสวนมาก. Chondrogenic cells จะมีการแบงตัว และ differentiate ไปเปนchondroblasts ซึ่งจะเริ่มตนปลอย matrix ออกมา. ดวยวิธีการนี้ cartilage มีการเจริญเติบโตโดยการเพิมทาง ่periphery; process นี้เรียก appositional growth. Interstitial growth นี้ปรากฏใน early phase ของการ form hyaline cartilage เทานั้น อยางไรก็ดีarticular cartilage ซึ่งขาด perichondrium จะเจริญโดย interstitial growth เทานั้น วิธีการนี้จะปรากฏในepiphyseal plates ของ long bone, ที่ซึ่ง lacunae เรียงตัวใน longitudinal orientation ขนานกับ long axisของกระดูก; ดังนั้น interstitial growth จะทําใหกระดูกยาวขึ้น. Cartilage สวนที่เหลือของรางกายจะเจริญสวนมากโดย apposition growth ซึ่ง controlled process นี้จะดําเนินตอไประหวางชีวตของ cartialge. ิHistophysiology of Cartilage ความเรียบของ hyaline cartilage และความสามารถทนตอแรงกดและแรงดึง เปนสิ่งที่จําเปนตอหนาที่ของ articular surface ของ joint เพราะวา cartilage เปน avascular, ดังนั้นอาหารและ oxygen จะ diffuseผานน้ําของ hydration ที่มีใน matrix. จึงทําใหความกวางของ cartilage มีขีดจํากัด. การ turnover อยางสม่ําเสมอ ใน proteoglycans ของ cartilage ทําใหมีการเปลี่ยนแปลงไปตามอายุ, hormone และ vitamin มีอิทธิพลตอการเจริญเติบโต, การพัฒนา (development) และหนาทีของ cartilage, ดังแสดงในตาราง ่ Table Effects of Hormones and Vitamins on Hyaline Cartilage Hormones Effects on CartilageThyroxine, testosterone, and somatotropin Stimulate cartilage growth and matrix formation(via somatomedin)Cortisone, hydrocortisone, and estradiol Inhibit cartilage growth and matrix formation VitaminsHypovitaminosis A Reduces width of epiphyseal platesHypervitaminosis A Accelerates ossification of epiphyseal plates Cartilage
  5. 5. กายวิภาคศาสตร 5/7Hypovitaminosis C Inhibits matrix synthesis and deforms architecture of epiphyseal plate; leads to scurvyAbsence of vitamin D resulting in deficiency Proliferation of chondrocytes is normal butin absorption of calcium and phosphorus matrix des not become calcified properly; results in ricketsClinical correlation Hyaline cartilage เสื่อมสลาย เมื่อ chondrocyte hypertrophy และตาย และ matrix เริ่มตนCalcify, process นี้เปน process ปกติ และเปนวิธีการ form bone ชนิด endochondral bone formation ถึงอยางไรก็ดี ก็เปน process ตามธรรมชาติของความแก (aging) ซึ่งมักเปนผลจากการเคลื่อนไหวนอย การ regeneration ของ cartilage จะมีนอย ยกเวนในเด็ก, ดวยวิธีที่ chondrogenic cell จากperichondrium เขาไปยังบริเวณทีเปน defect แลว form เปน cartilage ใหม. ถา defect นี้ขนาดใหญ cell ก็จะ ่form เปน dense connective tissue เพื่อการซอมแซมของ scar.Elastic cartilage พบที่ใบหู (pinna of the ear) external และ internal auditory tubes, epiglottis, และ larynx(สวน cuneiform cartilage). ในภาวะสด elastric cartilage จะปรากฏเปนสีเหลือง, ขุนมากกวา hyalinecartilage เพราะวามี elastic fiber. สวนมากแลว elastic cartilage จะเหมือนกับ hyaline cartilage แลวมักจะอยูรวมกันบอย ๆ,outer fibrous layer ของ elastic cartilage ของ perichondrium จะมี elastic fiber เปนจํานวนมาก, matrix ของelastic cartilage จะมีแขนงของ elastic fiber ตั้งแตละเอียดจนถึงหยาบประสานกับ type II collagen fiberbundles, ทําให elastic cartilage นี้ flexible มากกวา matrix ของ hyaline cartilage, chondrocyte ของ elasticcartilage มีจํานวนมากกวาและมีขนาดใหญกวาของ hyaline cartilage. Matrix ไมขยายมากเทา hyalinecartilage และ elastic fiber bundles ของ territorial matrix จะมีขนาดใหญกวาและหยาบกวาของ interterritorialmatrix.Fibrocartilage พบใน intervertebral disc, (ตรง annulus fibrosus ของ intervertebral disc ที่ซ่ง vertebral ึbody attach กับอีกกอนหนึ่ง), ใน pubic symphysis, ใน articular discs of sternoclavicular joint และ TMJ และที่ที่ tendon attach กับกระดูก, fibrocartilage จะอยูรวมกับ hyaline cartilage และกับ dense connective tissueซึ่งเหมือนกัน. Fibrocartilage แตกตางจาก elastic cartilage และ hyaline cartilage คือ fibrocartilage ไมมีperichondrium, มี matrix เล็กนอย (matrix นี่จะมี chondroitin sulfate และ dermatan sulfate เปนจํานวนมาก)และพบ fiber ของ bundles of type I collagen ที่ตดสี acidophilic. Chondrocytes มักจะเรียงตัวเปนแถวที่ ิขนานกัน สลับกับ bundle ที่หนาและหยาบของ collagen และขนานกับแรงดึงที่มีตอ tissue. Cartilage
  6. 6. กายวิภาคศาสตร 6/7 Chondrocyte ของ fibrocartilage เจริญมาจาก fibroblasts; fibroblast เริ่มตนสรางproteoglycans ซึ่งเปน ground substance ลอมรอบ; fibroblast cells จะถูกขังดวย matrix ของตัวเอง แลวdifferentiate ไปเปน chondrocyte. ตัวอยางของการ organization ของ fibrocartilage คือ intervertebral disks โดยที่จะประสานระหวาง hyaline cartilage ที่คลุม articular surface ของ vertebrae อันถัดไป แตละ disk มี gelationus center,เรียก nucleus pulposus nucleus pulposus ถูกลอมรอบดวย annulus fibrosus คือชั้นของ fibro-cartilage ที่มี type I collagen fiber ทอด vertical ระหวาง hyaline cartilage ของกระดูก vertebrae 2 อัน, fiber ของlamellae ที่ตดกันจะเรียงตัว oblique ซึ่งกันและกัน เพื่อ support ตอ gelatinous nucleus pulposus, annulus ิfibrosus ตานตอแรงดึง สวน nucleus pulposus จะตานตอแรงกด. Table illustrate Cartilage Types, Characteristics, and LocationsType of Caritlage Identifying Characteristics Perichondrium Location Hyaline Type II collagen, Perichondrium Articular ends of long basophilic matrix, present in most bones, nose, larynx, chondrocytes usually places. Exceptions : trachea, bronchi, arranged in groups Articular cartilages ventral ends of ribs and epiphyses Elastic Type II collagen, elastic Perichondrium Pinna of ear, walls of fibers present auditory canal, auditory tube, epiglottis, cuneiform cartilage of larynx Fibrocartilage Type I collagen, Perichondrium absent Intervertebral disks, acidophilic matrix, articular disks, pubic chondrocytes arranged in symphysis, insertion parallel rows between of some tendons bundles of collagen, always associated with dense regular collagenous connective tissue or hyaline cartilage Cartilage
  7. 7. กายวิภาคศาสตร 7/7Reference1. Basic histology 1975; Luis C. Junqueira, Josi Carneiro, Alexander N. Contopoulos, Maruzen Asian Edition.2. Color textbook of Histology 1997; Leslie P. Gartner James L. Hiatt, W.B. Saunders Company, A div of Harcourt Brace & Company, Philadelphia Tokyo.3. Histology. Saunders Text and Review Series, 1996; Ronald A Bergman, Adel K Afifi, Paul M. Heidger Jr. W.B. Saunders Company, A division of Harcourt Brace and Company, Philadelphia Tokyo. …………………………………. Cartilage
  8. 8. กายวิภาคศาสตร 8/7 Objectives and Outline of Contents นักศึกษาปที่ 2รหัสวิชา ทพกย 233 (จุลกายวิภาคศาสตร 1)ภาควิชา กายวิภาคศาสตรชื่อเรื่อง Cartilage (กระดูกออน)ผูสอน อาจารยอรณิชา ผูกทวนทองเวลาสอน บรรยาย 1 ชั่วโมง ภาคปฏิบติ 1 คาบ ัวัตถุประสงค นักศึกษาสามารถ 1. บอกชนิดของ cartilage ได 2. อธิบาย perichondrium ทีพบใน cartilage แตละชนิดได ่ 3. อธิบายลักษณะทางจุลกายวิภาคศาสตรของ hyaline cartilage, elastic cartilage และ fibrocartilage ได 4. อธิบาย histogenesis และ growth ของ hyaline cartilage ได 5. อธิบาย chondrogenic cell, chondroblast และ chondrocyte ได 6. อธิบาย matrix ของ hyaline cartilage ได รวมทั้ง territorial matrix, interterritorial matrix และ pericellular capsule ได 7. อธิบาย histophysiology พรอมทั้ง clinical correlation ของ hyaline cartilage ได 8. อธิบายขอแตกตางระหวาง hyaline cartilage, elastic cartilage และ fibrocartilage ในดานตาง ๆ พรอม ทั้ง perichondrium และแหลงที่พบ 9. อธิบาย growth ของ cartilage ไดOutline of ContentsIntroductionHyaline Cartilage Cartilage cell - Chondrogenic cell - Chondroblasts - Chondrocytes Matrix & fibers Histogenesis and growth of hyaline cartilage - Appositional growth - Interstitial growth Histophysiology of cartilage & clinical correlation Elastic cartilage Fibrocartilageสื่อประกอบการสอน Computer ชวยสอน, Slide, Sheet ประกอบการสอนวิธีประเมินผล สอบ multiple choice Cartilage
  9. 9. กายวิภาคศาสตร 9/7……………………………………………….. Cartilage

×