Apunts d'Histologia Humana (2023/24) - PDF

HISTOLOGIA HUMANA, 1r de Medicina UB Campus Clínic, 2023/24 Nicolas Ducceschi Hekkers TEMA 8: TEIXIT CARTILAGINÓS El teixit cartilaginós es tracta d’un tipus de teixit connectiu especialitzat. En la mesura que aquest teixit no té ni vascularització ni innervació, aquest teixit no té capacitat rege...

HISTOLOGIA HUMANA, 1r de Medicina UB Campus Clínic, 2023/24 Nicolas Ducceschi Hekkers TEMA 8: TEIXIT CARTILAGINÓS El teixit cartilaginós es tracta d’un tipus de teixit connectiu especialitzat. En la mesura que aquest teixit no té ni vascularització ni innervació, aquest teixit no té capacitat regeerativa, de tal manera que pateix problemes de desgast amb l’edat. La font de nutrients de les cèl·lules del teixit cartilaginós són nutrients que arriben per difusió des de vasos sanguinis del teixit connectiu col·lindant. El teixit cartilaginós es caracteritza per tenir diverses funcions: ➔ Suport elàstic dels teixits tous: Com ara els vasos sanguinis, els tendons o els músculs. ➔ Amortiguar friccions en les articulacions i facilitar el lliscament en aquestes: La seva superficie plana permet que les articulacions es puguin moure pràcticament sense fricció, ja que el cartíl·lag cobreix les superfícies articulars dels ossos. ➔ Motlle per la formació dels ossos llargs: I és que els ossos es formen a partir de cartílag hialí que s’ossifica. Per altra banda, hem de destacar que en el teixit cartilaginós trobem una MEC semirígida i molt hidratada, amb una composició mixta de substàncies, en la qual tenim uns espais anomenats llacunes. És dins d’aquestes llacunes, precisament, que es troben aïllades les cèl·lules del teixit. ➔ Aquestes cèl·lules es troben íntimament lligades a la MEC, i de fet, són les responsables de la síntesi dels components de la mateixa. El teixit cartilaginós està generalment embolcallat per teixit connnectiu (periosti) o per liquid sinovial, el pericondri. Té una capacitat molt limitada de regeneració ja que no rep vascularització ni innervació, a excepció del fibrocartílag. “Cartilage possesses cells called chondrocytes, which occupy small cavities called lacunae within the extracellular matrix that they secreted. The substance of cartilage is neither vascularized norsupplied with nerves or lymphatic vessels; however, the cells receive their nourishment from blood vessels of surrounding connective tissues by diffusion through the matrix. The extracellular matrix is composed of glycosaminoglycans and proteoglycans, which are intimately associated with the collagen and elastic fibers embedded within the matrix. The flexibility and resistance of cartilage to compression permit it to function as a shock absorber, and its smooth surface permits almost friction-free movement of the joints of the body as it covers the articulating surfaces of the bones. (…) → Hyaline cartilage degenerates when the chondrocytes hypertrophy and die, and the matrix begins to calcify. This process is a normal and integral part of endochondral bone formation; however, it is also a natural process of aging, often resulting in less mobility and pain in the joints. → Cartilage regeneration is usually poor, except in children. Chondrogenic cells from the perichondrium enter the defect and form new cartilage. If the defect is large, the cells form dense connective tissue to repair the scar.” - Textbook of Histology (Gartner), 4th Edition. HISTOLOGIA HUMANA, 1r de Medicina UB Campus Clínic, 2023/24 Nicolas Ducceschi Hekkers A nivell de composició, el teixit cartilaginós està composat essencialment de dues parts: ➔ Component cel·lular: Destaquem la presència de quatre tipus cel·lulars: les cèl·lules condrogèniques, els condroblasts, els condròcits i els condroclastes. Hem de destacar que aquests darrers es veuen implicats en l’eliminació del cartílag, la qual és fonamental durant els processos de formació dels ossos (osteogènesi). Aquestes cèl·lules no es mencionen en una gran quantitat de llibres. ➔ Matriu extracel·lular (MEC): Aquesta està composada, essencialment, per substància fonamental i un component fibrós. Hem de destacar que, de totes maneres, la composició de cadascun dels tipus de cartílag es veurà detallada més endavant en aquests apunts. 8.1. EL PERICONDRI El pericondri es tracta d’un teixit connectiu dens que embolcalla el teixit cartil·laginós, a excepció de cartílag en contacte amb ossos, com ara el fibrocartílag, que recobreix cares articulars òssies. Per exemple, tenim fibrocartílag en els discs intervertebrals, els discs articulars i la símfisi del pubis. Està composat, essencialment, per dues capes: ➔ Capa fibrosa: Aquesta és rica en fibres de col·lagen de tipus I i fibres d’elastina. Es tracta d’una zona de transició entre el cartílag i el teixit connectiu. ➔ Capa condrogènica: Aquesta és rica en cèl·lules condrogèniques, les quals maduren a condroblasts gràcies al factor de transcripció Sox9 i, posteriorment, aquests maduren a condròcits. Aquests sintetitzen col·lagen de tipus II. És per aquestes mateixes etapes de diferenciació cel·lular que el pericondri suposa una capa de regeneració del teixit cartilaginós. Hem de destacar que les cèl·lules que conformen el pericondri es troben a pressions baixes d’oxigen i porten a terme un metabolisme extremadament lent, i és per aquest motiu que el pericondri es troba més aviat destinat a la protecció mecànica del teixit cartilaginós que recobreix. També representa una font de material pel creixement del cartílag. Per altra banda, el pericondri es troba atravessat per nervis i vasos sanguinis. Aquests darrers transporten oxigen, catabòlits, anabòlits i nutrients, els quals viatgen fins les cèl·lules del cartílag a través de difusió passiva. ➔ En el fibrocartílag, que no està recobert per pericondri, les cèl·lules són nutrides per líquid sinovial trobat sobre les superfícies articulars. HISTOLOGIA HUMANA, 1r de Medicina UB Campus Clínic, 2023/24 Nicolas Ducceschi Hekkers “The perichondrium is a dense irregular collagenous connective tissue sheath covering that overlies most cartilage. It has an outer fibrous layer and inner cellular layer whose cells secrete cartilage matrix. The perichondrium is vascular, and its vessels supply nutrients to the cells of cartilage. In areas where the cartilage has no perichondrium (e.g., the articular surfaces of the bones forming a joint), the cartilage cells receive their nourishment from the synovial fluid that bathes the joint surfaces.” Figure 7–2: Light micrograph of hyaline cartilage (×270). Observe the large ovoid chondrocytes (C) trapped in their lacunae. Directly above them are the elongated chondroblasts (Cb), and at the very top is the perichondrium (P) and the underlying chondrogenic (Cg) cell layer. - Textbook of Histology (Gartner), 4th Edition. 8.2. TIPUS DE TEIXIT CARTILAGINÓS Trobem tres tipus de teixit cartilaginós: ➔ Cartílag hialí: Aquest es tracta del cartílag més abundant del cos, i forma el motlle sobre el qual es porta a terme la formació endocondral de l’os. Conté fibres de col·lagen de tipus II, i mentre que no hi trobem fibres elàstiques. La seva MEC està també enriquida en àcid hialurònic i proteoglicans, agrecan i GAGs. Aquestes darreres substàncies fan d’aquest un cartílag hidratat. ➔ Cartílag elàstic: Està composat per fibres de col·lagen de tipus II i per fibres d’elastina, les quals li donen una major flexibilitat. ➔ Cartílag fibrós o fibrocartílag: Conté fibres de col·lagen de tipus I, cosa que el fa un teixit opac i resistent davant de forces mecàniques i de tensió. Per altra banda, la seva MEC és pobra en aigua i en proteoglicans. Aquest cartílag es troba recobrint superfícies articulars d’ossos, de tal manera que el podem trobar, per exemple, en els discs intervertebrals. És l’únic tipus de cartílag no rodejat per pericondi. HISTOLOGIA HUMANA, 1r de Medicina UB Campus Clínic, 2023/24 Nicolas Ducceschi Hekkers 8.2.1. EL CARTÍLAG HIALÍ El cartílag hialí és el principal cartílag del cos. Es tracta d’una substància blavosa-gris, semitranslúcida i flexible, dura i resistent a la tracció alhora. Té diverses funcions, d’entre les quals destaquen ser un esmorteïdor de cops, ser un lubricador de les superfícies de les articulacions i representar el motlle del creixement dels ossos llargs. És un cartílag avascular i envoltat de pericondri, excepte quan es troba present a articulacions. El cartílag hialí es troba localitzat al nas i a la laringe, de la mateixa manera que a la inserció de les costelles amb l’esternó i als anells de la tràquea i dels bronquis. També el trobem present en articulacions mòbils com la del genoll. “Hyaline cartilage, a bluish-gray, semitranslucent, pliable substance, is the most abundant cartilage of the body. It is located in the nose and larynx, on the ventral ends of the ribs where they articulate with the sternum, in the tracheal rings and bronchi, and on the articulating surfaces of the movable joints of the body. Also, it is this cartilage that forms the cartilage template of the long bones during embryonic development and constitutes the epiphyseal plates of growing long bones (see Table 7–1).” - Textbook of Histology (Gartner), 4th Edition. En la següent imatge de tall histològic, podem veure com les zones blanques representen les llacunes, a dins de les quals hi trobem els condròcits. Podem veure com el violeta clar representa la MEC, i observem que la tinció de la MEC és uniforme i no es distingeixen fibres de cap mena. Aquesta és una característica típica del teixit cartilaginós hialí en preparacions histològiques. ➔ També podem observar, claramente diferenciat, el pericondri. En groc, trobem la capa condrogènica, menys tenyida però amb uns nuclis especialment tenyits. També trobem la capa fibrosa, més externa, i tenyida amb un color més vermell. ➔ Per altra banda, cal destacar que la deshidratació del procés histològic fa que les cèl·lules perdin la seva unió clara amb la MEC. 8.2.1.1. CÈL·LULES DEL CARTÍLAG HIALÍ El cartílag hialí posseeix un important component cel·lular i de matriu extracel·lular. Comencem destacant les seves cèl·lules (informació extreta del Gartner 4ª Edició), tenint en compte que aquestes es poden trobar, també, en altres tipus de cartílag: ➔ Cèl·lules condrogèniques: Aquestes tenen una forma fusiforme i estreta, i estan derivades de les cèl·lules mesenquemàtiques. Tenen un nucli ovoide amb un o dos nuclèols, i en el TEM es pot observar un petit Aparell de Golgi, pocs mitocondris, una mica de RER i molts ribosomes lliures. Poden diferenciar-se en condroblasts o en cèl·lules osteoprogenitores, com veurem en el proper tema. Es troben, sobretot, en la capa condrogènica del pericondri. ➔ Condroblasts: Es deriven de cèl·lules mesenquemàtiques del centre de condrificació (ara ho veurem) i de les cèl·lules condrogèniques trobades a la capa interior del pericondri. Són unes HISTOLOGIA HUMANA, 1r de Medicina UB Campus Clínic, 2023/24 Nicolas Ducceschi Hekkers cèl·lules basòfiles amb una important activitat de síntesi proteica, pel que compten amb un RER potent i un gran Aparell de Golgi, de la mateixa manera que molts mitocondris i vesicles de secreció. Secreten agrecans i col·lagen de tipus II al seu voltant, de tal manera que van formant la MEC del teixit fins que queden atrapades en llacunes. ➔ Condròcits: Es donen una vegada els condroblasts estan tancats en llacunes. Tenen una activitat metabòlica molt menor, i secreten molts menys components de la MEC. Tanmateix, en la mesura que provenen de condroblasts tancats en llacunes, segueixen contant amb un RER potent, un gran Aparell de Golgi i mitocondris allargats i nombrosos. També tenen grans cúmuls de glicogen, lipid droplets, i segueixen presentant un nucli ovoide amb 1 o 2 nuclèols, com les cèl·lules condrogèniques. - Tot i estar tancats en llacunes els condròcits es segueixen dividint, donant lloc a clusters de dues, quatre o més cèl·lules en una llacuna. Aquestes agrupacions són els grups isogènics. - A mesura que van secretant elements de la matriu (a un menor ritme), els diferents grups isogènics es van separant i es van formant llacunes separades en la MEC. Aquest creixement del cartílag, que veurem també més endavant, és el creixement intersticial. En aquestes dues imatges podem veure, precisament, com els condroblasts són més grans que els condròcits, que tenen una forma més rodona. Tanmateix, tenen una superficie irregular visible sota el TEM. La MEC que envolta les cèl·lules (no visible aquí) es troba en forma de fibres de col·lagen II, com hem mencionat, i a través del contacte amb la membrana plasmàtica de les cèl·lules, media una sèrie de processos cel·lulars rellevants pels condroblasts i condròcits. “In the region where cartilage is to form, individual mesenchymal cells retract their processes, round up, and congregate in dense masses called chondrification centers. These cells, probably under the influence of a small molecule called kartogenin, differentiate into chondroblasts and commence secreting aggrecans and type II collagen, the typical cartilage matrix, around themselves. As this process continues, the chondroblasts become entrapped in their own matrix in small individual compartments called lacunae. Chondroblasts that are surrounded by this matrix are referred to as chondrocytes (Fig. 7–2). These cells are still capable of cell division, forming a cluster of two to four or more cells in a lacuna. These groups are known as isogenous groups and represent one, two, or more cell divisions from an original chondrocyte (see Fig. 7–1). As the cells of an isogenous group manufacture matrix, they are pushed away from each other, forming separate lacunae and thus enlarging the cartilage from within. This type of growth is called interstitial growth. (…) HISTOLOGIA HUMANA, 1r de Medicina UB Campus Clínic, 2023/24 Nicolas Ducceschi Hekkers → Mesenchymal cells located within the chondrification centers are induced to become secreting chondroblasts by their attachments and the chemistry of the surrounding extracellular matrix. Also, if chondroblasts are removed from their secreted cartilage matrix and are grown in a monolayer in a low- density substrate, they will cease to secrete cartilage matrix containing type II collagen. Instead, they will become fibroblast-like and start secreting type I collagen. → It has been demonstrated in animal experiments that mice with arthritis-like knee joints when treated with kartogenin developed more cartilage and were able to move their joints freely and without pain.” Figure 7–2: Light micrograph of hyaline cartilage (×270). Observe the large ovoid chondrocytes (C) trapped in their lacunae. Directly above them are the elongated chondroblasts (Cb), and at the very top is the perichondrium (P) and the underlying chondrogenic (Cg) cell layer. - Textbook of Histology (Gartner), 4th Edition. 8.2.1.2. MEC DEL CARTÍLAG HIALÍ La MEC del cartílag hialí està formada, essencialment, per un component fibrós i per un component no fibrós, dels quals destaquem les seves substàncies: ➔ Component fibrós: Aquest compta, essencialment, amb fibres de col·lagen de tipus II, les quals representen el 40% del pes sec de la MEC. També conté col·lagen de tipus IX, X i XI. Aquestes fibres són específiques del teixit connectiu, i la seva orientació depèn dels esforços mecànics aplicats sobre el cartílag. ➔ Component no fibrós: Trobem una sèrie de proteïnes no col·lagèniques, com ara l’ancorina CII o la condronectina, un equivalent a la fibronectina. Per altra banda, tenim proteoglicans com l’agrecà i GAGs, com ara el condroitin sulfat I el queratan sulfatcondronectina. Aquests GAGs permeten que el cartílag hialí esdevingui altament hidratat, fins a un punt en el qual l’aigua representa fins a un 80% del pes humit del cartílag. - Els proteoglicans són típicament rics en àcid siàlic. Com que es veuen solvatats per aigua, normalment, quan apliquem esforços de compressió sobre aquests, poden resistir prou bé aquestes forces. En el momento en el qual apliquem una força molt gran, però, les molècules d’aigua s’acaben separant i desunint de les fibres del proteoglicà. En aquest punt, el proteoglicà esdevindrà flexible. “The semitranslucent blue-gray matrix of hyaline cartilage contains up to 40% of its dry weight in collagen. In addition, it contains proteoglycan aggregates (mostly in the form af aggrecans), glycoproteins (mostly chondronectin), and extracellular fluid. Because the refractive index of the collagen fibrils and that of the ground substance are nearly the same, the matrix appears to be an amorphous, homogeneous mass with the light microscope. The matrix of hyaline cartilage contains primarily type II collagen, but types IX, X, and XI and other minor collagens are also present in small quantities. Type II collagen does not form large bundles, although the bundle thickness increases with distance from the lacunae. Fiber orientation appears to be related to the HISTOLOGIA HUMANA, 1r de Medicina UB Campus Clínic, 2023/24 Nicolas Ducceschi Hekkers stresses placed on the cartilage. For example, in articular cartilage, the fibers near the surface are oriented parallel to the surface, whereas deeper fibers seem to be oriented in curved columns. (…) Cartilage matrix is rich in aggrecans, large proteoglycan molecules composed of protein cores to which glycosaminoglycan molecules (chondroitin 4-sulfate, chondroitin 6-sulfate, and heparan sulfate) are covalently linked (see Fig. 4–3). As many as 100 to 200 aggrecan molecules are linked noncovalently to hyaluronic acid, forming huge aggrecan composites that can be 3 to 4 µm long. The abundant negative charges associated with these exceedingly large proteoglycan molecules attract cations, predominantly Na+ ions, which, in turn, attract water molecules. In this way, the cartilage matrix becomes hydrated to such an extent that up to 80% of the wet weight of cartilage is water, accounting for the ability of cartilage to resist forces of compression. Not only do hydrated proteoglycans fill the interstices among the collagen fiber bundles, but also their glycosaminoglycan side chains form electrostatic bonds with the collagen. Thus, the ground substance and fibers of the matrix form a cross-linked molecular framework that resists tensile forces. Cartilage matrix also contains the adhesive glycoprotein chondronectin. This large molecule, similar to fibronectin, has binding sites for type II collagen, chondroitin-4-sulfate, chondroitin-6-sulfate, hyaluronic acid, and integrins (transmembrane proteins) of chondroblasts and chondrocytes. Chondronectin thus assists these cells in maintaining their contact with the fibrous and amorphous components of the matrix.” Figure 4–3: Schematic diagram of the association of aggrecan molecules with collagen fibers. Inset displays a higher magnification of the aggrecan molecule, indicating the core protein of the proteoglycan molecule to which glycosaminoglycans are attached. The core protein is attached to the hyaluronic acid by link proteins. (Modified from Fawcett DW. Bloom and Fawcett’s a Textbook of Histology. 11th ed. Philadelphia: WB Saunders; 1986.) - Textbook of Histology (Gartner), 4th Edition. 8.2.1.3. FACTORS QUE DETERMINEN LA FORMACIÓ DE CARTÍLAG El cartílag hialí és un tipus de cartílag que està acostumat a treballar sota pressions baixes d’oxigen i en alta hidratació, cosa que afavoreix la diferenciació de les cèl·lules condrogèniques en osteoblasts i, a partir d’aquí, la formació de cartílag. Aquesta formació de cartílag segueix tres factors determinants, els quals ja van ser demostrats durant els anys 80: ➔ Densitat cel·lular: Es va demostrar que unes cèl·lules pluripotencials es diferenciaven cap a diferents teixits depenent de la densitat cel·lular a la que estaven sotmeses en un medi de creixement. Quan en aquesta placa es col·locava 1 milió de cèl·lules, després de 8 dies es formava teixit connectiu i muscular. En el mateix temps, una placa amb 2 milions de cèl·lules acabava donant lloc a os, i una altra amb 5 milions de cèl·lules acabava donant lloc a cartílag. HISTOLOGIA HUMANA, 1r de Medicina UB Campus Clínic, 2023/24 Nicolas Ducceschi Hekkers ➔ Identitat i quantitat de nutrients en el medi: Es pot veure com la formació de cartílag no es dona en condicions de normòxia, és a dir, sota pressions parcials normals d’oxigen. De la mateixa manera, tampoc es dona en presència de nicotinamida (B3) en el medi. ➔ Substrats als quals es poden adherir les cèl·lules: Perquè les cèl·lules donessin lloc a cartílag, era imprescindible que aquestes creixessin en un medi amb àcid hialurònic, agrecan i altres elements típics de la MEC del teixit cartilaginós. A partir d’això, les cèl·lules es diferenciaven en cartílag precisament. 8.2.1.4. CREIXEMENT DEL CARTÍLAG HIALÍ Anteriorment hem introduït breument el creixement intersticial, una de les maneres en les quals pot créixer el cartílag hialí. Recordem que aquest es dona a partir de la divisió mitòtica dels condròcits en el si de les llagunes del cartílag hialí, alhora que es van secretant elements de la MEC, fent que aquesta creixi entre mig. HISTOLOGIA HUMANA, 1r de Medicina UB Campus Clínic, 2023/24 Nicolas Ducceschi Hekkers ➔ Durant aquest procés les cèl·lules són molt sensibles a les línies de pressió, cosa que determina el creixement intersticial-axial, és a dir, en un eix determinat únicament. És gràcies a aquest tipus de creixement que els ossos poden créixer en longitud en una direcció determinada i donar lloc a les diàfisis, una vegada aquest cartílag que s’ha format d’aquesta manera s’ossifica. ➔ En els extrems que formaran les epífisis, mentrestant, les línies de pressió són diferents, cosa que acaba donant lloc a unes estructures més amples en els extrems dels ossos llargs. Es diu que aquest creixement es tracta d’un creixement intersticial-coronal. Mentrestant, hem de recordar que en el pericondri trobàvem una capa de cèl·lules condrogèniques. Quan aquestes es diferencien en condroblasts i aquests darrers comencen a elaborar MEC i a dividir-se, es dona lloc al procés de creixement aposicional. Tret de tot això, hem de tenir en compte que el creixement intersticial és impossible en el os ja format. Això és en la mesura que la MEC del teixit ossi és massa densa una vegada mineralitzada, i això impedeix la portada a terme de la mitosi. La MEC del teixi conjunctiu, mentrestant, és semirrígida i permet la divisió dels condròcits i l’alliberament de substàncies per aquests. Recuperem part de la bibliografia ja mencionada i l’ampliem per definir aquests nous conceptes: “In the region where cartilage is to form, individual mesenchymal cells retract their processes, round up, and congregate in dense masses called chondrification centers. These cells, probably under the influence of a small molecule called kartogenin, differentiate into chondroblasts and commence secreting aggrecans and type II collagen, the typical cartilage matrix, around themselves. As this process continues, the chondroblasts become entrapped in their own matrix in small individual compartments called lacunae. Chondroblasts that are surrounded by this matrix are referred to as chondrocytes (Fig. 7–2). These cells are still capable of cell division, forming a cluster of two to four or more cells in a lacuna. These groups are known as isogenous groups and represent one, two, or more cell divisions from an original chondrocyte (see Fig. 7–1). As the cells of an isogenous group manufacture matrix, they are pushed away from each other, forming separate lacunae and thus enlarging the cartilage from within. This type of growth is called interstitial growth. Mesenchymal cells at the periphery of the developing cartilage differentiate to form fibroblasts. These cells manufacture a dense irregular collagenous connective tissue, the perichondrium, responsible for the growth and maintenance of the cartilage. The perichondrium has two layers, an outer fibrous layer composed of type I collagen, fibroblasts, and blood vessels and an inner cellular layer composed mostly of chondrogenic cells. The chondrogenic cells undergo division and differentiate into chondroblasts, which begin to elaborate matrix. In this way, cartilage also grows by adding to its periphery a process called appositional growth. Interstitial growth occurs only in the early phase of hyaline cartilage formation. Articular cartilage lacks a perichondrium and increases in size by interstitial growth only. This type of growth also occurs in the epiphyseal plates of long bones, where the lacunae are arranged in a longitudinal orientation parallel to HISTOLOGIA HUMANA, 1r de Medicina UB Campus Clínic, 2023/24 Nicolas Ducceschi Hekkers the long axis of the bone; therefore, interstitial growth serves to lengthen the bone. The cartilage in the remainder of the body grows mostly by apposition, a controlled process that may continue during the life of the cartilage.” - Textbook of Histology (Gartner), 4th Edition. 8.2.2. EL CARTÍLAG ELÀSTIC El cartílag elàstic és un altre tipus de cartílag que es troba rodejat de pericondri. En aquest tipus de cartílag les cèl·lules secreten components de les fibres elàstiques, entre ells la fibulina, la fibrilina o encara l’elastina. Aquestes fibres elàstiques són el principal element diferencial entre el cartílag hialí i l’elàstic, i són responsables de l’elasticitat del cartílag elàstic. ➔ La presència d’aquestes fibres elàstiques condiciona el tamany i la forma dels grups isògens, recordem-ho, els grups de condròcits que es veuen tancats en llacunes en el cartílag. Podem trobar cartílag elàstic en el pabelló auditiu, el conducte auditiu extern, la Trompa d’Eustaqui o encara l’epiglotis i la laringe. 8.2.2.1. COMPOSICIÓ DEL CARTÍLAG ELÀSTIC Com hem mencionat anteriorment, el cartílag elàstic també es troba rodejat de pericondri. Per altra banda, consta d’uns condròcits més grans que el cartílag hialí, els quals formen grups isogènics més petits de 2 o 4 cèl·lules. Pel que fa a la seva MEC, el cartílag elàstic és ric en proteoglicans, fibres de col·lagen de tipus II properes al pericondri (rares en la resta de la MEC) i, com a element diferencial de la resta de colàgens, consta de fibres elàstiques, les quals formen una xarxa densa al voltant dels condròcits (imatge a la dreta). Per tot això, el cartílag elàstic proporciona suport elàstic als teixits tous. Una altra característica a remarcar del cartílag elàstic és que és avascular. A més, a diferència del cartílag hialí, no es pot calcificar (ossificar), excepte en condicions molt rares lligades a l’aterosclerosi. “Elastic cartilage is located in the pinna of the ear, the external and internal auditory tubes, the epiglottis, and the larynx (cuneiform cartilage). Because of the presence of elastic fibers, elastic cartilage is somewhat yellow and is more opaque than hyaline cartilage in the fresh state (see Table 7–1). In most respects, elastic cartilage is identical to hyaline cartilage and is often associated with it. The outer fibrous layer of the perichondrium is rich in elastic fibers. The matrix of elastic cartilage possesses abundant fine-to-coarse branching elastic fibers interspersed with type II collagen fiber bundles, giving it much more flexibility than the matrix of hyaline cartilage (Fig. 7–3). Chondrocytes of elastic cartilage are more abundant and larger than those of hyaline cartilage. The matrix is not as ample as in hyaline cartilage, and the elastic fiber bundles of the territorial matrix are larger and coarser than those of the interterritorial matrix.” HISTOLOGIA HUMANA, 1r de Medicina UB Campus Clínic, 2023/24 Nicolas Ducceschi Hekkers Figure 7–3: Light micrograph of elastic cartilage (×132). Observe the perichondrium (P) and the chondrocytes (C) in their lacunae (shrunken from the walls because of processing), some of which contain more than one cell, evidence of interstitial growth. Elastic fibers (arrows) are scattered throughout. - Textbook of Histology (Gartner), 4th Edition. 8.2.3. EL CARTÍLAG FIBRÓS (FIBROCARTÍLAG) El fibrocartílag es caracteritza per ser l’únic tipus de cartílag que no posseeix pericondri. Per altra banda, la seva MEC conté fibres de col·lagen de tipus I, i és un teixit generalment avascular. La seva funció principal és suportar forces de tensió intenses. Es troba distribuït arreu del cos, en els discs intervertebrals, la sínfisi del pubis, els meniscs del genoll, en la inserció d’alguns lligaments i tendons, en les costelles, entre d’altres. Pel que fa la seva composició, podem assimilar que és una combinació de teixit conjunctiu dens i cartílag hialí. I és que presenta fibres de col·lagen de tipus I, entre les quals podem trobar condròcits i condroblasts (amb coloració lil·làcia en aquest tall histològic tenyit amb H&E) amb un metabolisme molt lent i una vida molt llarga. ➔ La MEC d’aquest cartílag és, també, rica en condroitin sulfat i dermatan sulfat. Hem de destacar, també, que la túnica adventícia de les artèries està composada parcialment per fibrocartílag. Aquesta característica dona lloc a la flexibilitat dels vasos sanguinis, en la mesura que el fibrocartílag limita la flexibilitat atorgada per la túnica mitja, més interna en aquestes estructures. Hem de destacar que el centre dels discs intervertebrals està emplenat per un centre gelatinós, el nucli pulpós, el qual es troba envoltat d’un anell fibrós conformat per capes de fibrocartílag. Aquest anell dona resistència contra forces tensils, mentre que el nucli pulpós resisteix forces de compressió. “Fibrocartilage is present in intervertebral disks, in the pubic symphysis, in articular disks, and attached to bone. It is associated with hyaline cartilage and with dense connective tissue, which it resembles. Unlike the other two types of cartilage, fibrocartilage does not possess a perichondrium. It displays a scant amount of matrix (rich in chondroitin sulfate and dermatan sulfate) and exhibits bundles of type I collagen, which stain acidophilic (Fig. 7–4). Chondrocytes are often aligned in alternating parallel rows with the thick, coarse bundles of collagen, which parallel the tensile forces attendant on this tissue (see Table 7–1). Chondrocytes of fibrocartilage usually arise from fibroblasts that begin to manufacture proteoglycans. As the ground substance surrounds the fibroblast, the cell becomes incarcerated in its own matrix and differentiates into a chondrocyte. Intervertebral disks represent an example of the organization of fibrocartilage. They are interposed between the hyaline cartilage coverings of the articular surface of successive vertebrae. Each disk contains a gelatinous center, called the nucleus pulposus, which is composed of cells, derived from the notochord, HISTOLOGIA HUMANA, 1r de Medicina UB Campus Clínic, 2023/24 Nicolas Ducceschi Hekkers lying within a hyaluronic acid–rich matrix. These cells disappear by the 20th year of life. Much of the nucleus pulposus is surrounded by the annulus fibrosus, layers of fibrocartilage whose type I collagen fibers run vertically between the hyaline cartilages of the two vertebrae. The fibers of adjacent lamellae are oriented obliquely to each other, providing support to the gelatinous nucleus pulposus. The annulus fibrosus provides resistance against tensile forces, whereas the nucleus pulposus resists forces of compression. → A ruptured disk refers to a tear or break in the laminae of the annulus fibrosus through which the gel-like nucleus pulposus extrudes. This condition occurs more often on the posterior portions of the intervertebral disks, particularly in the lumbar portion of the back, where the disk may dislocate, or slip. A “slipped disk” leads to severe, intense pain in the lower back and extremities because the displaced disk compresses the lower spinal nerves. Figure 7–4: Light micrograph of fibrocartilage (×132). Note alignment of the chondrocytes (C) in rows interspersed with thick bundles of collagen fibers (arrows). - Textbook of Histology (Gartner), 4th Edition. 8.3. HISTOGÈNESI I REPARACIÓ El teixit cartilaginós és un teixit que, com hem comentat anteriorment, té una capacitat limitada de regeneració. Aquesta es dona bé, sobretot, en nens, però és més reduïda en adults. En el moment en el qual es dona una necrosi en una zona afectada del cartílag, cèl·lules condrogèniques del pericondri envaeixen la zona, i hi formen teixit connectiu dens o fibrocartílag. En infants, es forma nou cartílag excepte en el cas que la ferida és molt severa. ➔ Fer petites puncions en l’os podrien permetre obtenir cèl·lules mesenquemàtiques de la mèdula òssia, les quals si es veuen sotmeses a cartogenina, es poden diferenciar i formar nous osteoblasts. “Hyaline cartilage degenerates when the chondrocytes hypertrophy and die, and the matrix begins to calcify. This process is a normal and integral part of endochondral bone formation; however, it is also a natural process of aging, often resulting in less mobility and pain in the joints. Cartilage regeneration is usually poor, except in children. Chondrogenic cells from the perichondrium enter the defect and form new cartilage. If the defect is large, the cells form dense connective tissue to repair the scar. (…) It has been demonstrated in animal experiments that mice with arthritis-like knee joints when treated with kartogenin developed more cartilage and were able to move their joints freely and without pain.” - Textbook of Histology (Gartner), 4th Edition.