Obr. 1. 4.
Typy chrupavek
Typy chrupavek
Chrupavka je pojivová tkáň, která se skládá z chondrocytů, kolagenních a elastických vláken a amorfní mezibuněčné hmoty.
Chondrocyty (- blasty) jsou základní buňky všech typů chrupavek, které syntetizují a produkují vláknitou i amorfní mezibuněčnou hmotu.
Chondrocyty mají dobře vyvinutý proteosyntetický aparát. Pokusy s radioizotopy síry ukázaly, že mechanismus tvorby kolagenních a elastických vláken i amorfní mezibuněčné hmoty je obdobný jako u fibroblastů. (Viz předchozí text.) Látková výměna chrupavek je poměrně intenzivní – zvláště u mladších osob, a svědčí i o relativně dobré propustnosti základní hmoty chrupavek, které jsou bezcévné!
Mezibuněčná hmota chrupavek je z objemového hlediska hlavní součástí chrupavek. Buňky chrupavek nejsou příliš početné a v chrupavce zaujímají poměrně malý prostor.
Mezibuněčná hmota chrupavek je proteoglykanový komplex, který se svými základními vlastnostmi i stavbou příliš neliší od amorfní hmoty vaziva. Kolagenní vlákna chrupavek jsou tenčí než vlákna vaziva a jsou zcela zalita do amorfní hmoty. Jemná a značně ohebná elastická vlákna jsou typická především pro elastickou chrupavku.
Mezibuněčná hmota představuje prostor, ve kterém se nejen realizuje látková výměna chrupavek, ale i prostor, který izoluje chondrocyty od vnitřního prostředí organizmu a podmiňuje základní fyziologické a biomechanické vlastnosti chrupavek. (Specifický podíl chrupavek na tvorbě a růstu kostí bude popsán dále.)
Chrupavky jsou bezcévné a nemají inervaci. Jsou ale obaleny vazivovou vrstvou - perichondriem, která obsahuje cévy a nervy. Z cévního řečiště perichondrií difundují do nitra chrupavek základní stavební komponenty proteoglykanů i vláken (především aminokyseliny). Perichondrii se uskutečňuje látková výměna chrupavek a jejich prostřednictvím také chrupavka přirůstá. Odtud také obvykle začíná hojení.
Růst chrupavek probíhá dvěma mechanismy:
Apoziční růst probíhá tak, že fibroblasty perichondria se dělením množí a na ploše přivrácené do nitra chrupavky se mění (diferencují) v chondroblasty. Chondroblasty začnou produkovat mezibuněčnou hmotu chrupavky a „zabudovávají“ se do novotvořené chrupavky. Od hlubokých vrstev perichondria tak přirůstají nové vrstvy chrupavky.
Intersticiální růst vychází z nitra chrupavky. Je typický pro mladé chrupavky s velkou plasticitou základní hmoty. Podstatou intersticiálního růstu je intenzivní dělení chondroblastů, které obklápí jenom minimum vláken, takže se novotvořené chondroblasty „vejdou“ do amorfní základní hmoty. Nové chondroblasty pak zahajují mohutnou produkci základní beztvaré hmoty.
Biomechanická charakteristika chrupavčité tkáně je obtížná. Z hlediska chemické stavby tvoří chrupavku ze 60 % voda a ze 40 % bílkoviny. Z bílkovin připadá 60 % na kolagen a 40 % na proteoglykany.
Z biomechanického pohledu je chrupavka velmi heterogenní směs, která se těžko definuje. Maximální pevnost v tahu dosahuje u chrupavek hodnot, které odpovídají pouze asi 5 % pevnosti kosti. Pružnost chrupavek je závislá na obsahu vody (hydrataci). Nelze ji proto obecněji stanovit – chrupavka se chová jako porézní materiál, např. jako houba.
Tak jako v houbě, je i v základní hmotě chrupavky vázána voda jen velmi volně. Při zatížení dochází proto v iniciální fázi k poměrně rychlému vytlačení vody ze základní hmoty a ke změně tvaru (např. ke snížení) chrupavky. V následné fázi zatížení se uplatňuje vyšší rigidita vláknité komponenty základní hmoty a tvar chrupavky se již téměř nemění. Toto „bifázické“ chování zatížených chrupavek je velmi významné především pro biomechaniku pohybujícího se kloubu (tření) a pro chování meziobratových destiček.
Hojení poškozených chrupavek je proces podobný apozičnímu růstu. Do defektu v chrupavce vrůstají z perichondrií nebo z přiléhající kosti cévy, a defekt se vyplňuje bohatě vaskularizovaným vazivem. Fibroblasty vaziva se mohou transformovat na chondroblasty, které pak nahrazují poškozenou chrupavku. Z obecného hlediska je v dospělém věku hojení většiny chrupavek minimální. Podmínkou obnovy a náhrady pojivových tkání je totiž přítomnost cév – přítomnost krevního oběhu. Tato podmínka je u chrupavek splněna jen výjimečně.
Podle poměrného zastoupení jednotlivých stavebních komponent chrupavky rozlišujeme: chrupavku hyalinní, elastickou a vazivovou.
Hyalinní kloubní, sklovitá chrupavka je nejrozšířenějším typem chrupavky. Je tvrdá, hladká a křehká (hyalinní – sklovitá). Ve slabších ploténkách je i průsvitná. Hyalinní chrupavka tvoří konce žeber, pokrývá kloubní hlavice, tvoří skelet hrtanu, průdušnice, bronchů a část podkladu nosu. Hyalinní chrupavka je základem skeletu plodu a ještě novorozenec má většinu „skeletu“ tvořeného sklovitou chrupavkou.
Chondrocyty hyalinní chrupavky produkují kromě amorfní základní hmoty i velmi jemná kolagenní vlákna tvořící prostorové sítě, které mají určitou architektonickou úpravu odpovídající zatížení chrupavky.
Mechanismus, kterým chrupavky distribuují kolagenní vlákna do míst zatížení (např. posilování) a jak probíhá prostorová orientace vláken chrupavky, není známo.
Hyalinní chrupavka je vzhledem ke své stavbě ideálním biologickým materiálem pro krytí pohyblivých povrchů – kloubních konců. Anatomii a biomechanice kloubních povrchů bude proto věnována detailní pozornost v další kapitole.
Elastická chrupavka je ve stěně průdušek, v chrupavkách hrtanu a tvoří podklad ušního boltce a části zevního zvukovodu. Čerstvá elastická chrupavka je žlutě zbarvena.
Elastická chrupavka je velmi pružná a ohebná. Její pružnost je především dána strukturou elastinu, v jehož molekule jsou jen ojedinělé příčné vazby. Po deformaci se elastická chrupavka vrací do svého původního tvaru. Pružnost chrupavek velmi výrazně klesá s věkem.
Vazivová chrupavka je především chrupavkou meziobratlových destiček. Je ale přítomná i ve sponě stydké kosti a tvoří některé chrupavčité destičky uvnitř kloubů.
Silná kolagenní vlákna dodávají vazivové chrupavce velkou mechanickou odolnost v tahu, tlaku i ve zkrutu. Tyto vlastnosti se plně uplatňují především ve stavbě meziobratlových destiček. Vzhledem k významu, který mají meziobratlové destičky v kineziologii páteře, bude těmto otázkám věnována samostatná kapitola.
