Порівняння будови та розвитку хрящової тканини безхвостих та ссавців

Об'єктами дослідження були узяті представники нижчих (безхвості амфібії) і вищих (ссавці) наземних хребетних з тією метою, щоб зіставити стан хрящового покриву в синовіальних суглобах різної морфологічної зрілості. Подібні порівняння можуть допомогти глибше зрозуміти механізми структурного формування суглобного хряща і з'ясувати спірними питання, що залишаються до цих пір, про джерела його самозаповнення і трофіки.

Послідовність формування суглобного хряща й участь у цьому процесі хондроцитів вивчали на хрящовій і кістковій стадіях розвитку кістяка кінцівок (грудних і тазових). Досліджено матеріал від озерної і трав'яної жаб, білого пацюка, морської свинки, домашнього бика. Особливості метаболізму і специфічного біосинтезу в хондроцитах вивчали також у досвідах на білих пацюках і морських свинках, яким уводилися інтраперитонеально в індикаторній дозі радіоактивні попередники біосинтезу ДНК (Н-тимидин), колагену (3Н-гліцин), сульфатованих глюкозаміногліканів (35SО4-сульфат), глікогену (14С-глюкоза). Обробку матеріалу, виготовлення гістологічних зрізів і гістоавтографів проводили загальноприйнятими методами. Змонтовані на предметних стеклах зрізи кістково-хрящових ділянок суглобних кінців кісток забарвлювали гематоксілін-еозином, пікрофуксіном, гематоксилін-тіонін-еозином (Мажуга, Вечерская, 1974). На ультратонких зрізах суглобного хряща за допомогою електронного мікроскопа досліджували стан ядра, гранулярного й агранулярного ендоплазматичного ретикулуму, комплексу Гольджи, мітохондрій, зміст продуктів внутрішньоклітинного вуглеводного, білкового, ліпідного біосинтезів у хондроцитах. Ідентифікацію складу вмісту кліток і міжклітинного хрящового матриксу проводили за допомогою відповідних гістохімічних реакцій і по включенню у визначені субстрати радіоактивних маркерів. Кровоносну систему в компонентах суглоба досліджували методом просвітління після ін'єкції судин чорною тушшю (Мажуга, 1966).

У дорослих особин безхвостих земноводних у деяких суглобах кінцівок (наприклад, у колінному) кінці довгих трубчастих, які зчленовуються, кістки (епіфізи) протягом всього життя зберігають хрящовий стан. У той же час в інших кістякових ланках (наприклад, у лопатко-плечевому суглобі) хрящові епіфізи в основній своїй масі заміщаються кісткою. Тільки вузький суглобний край залишається хрящовим, за аналогією його можна порівняти із суглобним хрящем ссавців. У першому випадку можна говорити лише про суглобні поверхні на сполучених хрящових епіфізах. В другому випадку маємо справу зі збереженої з боку суглоба і периферичною частиною хрящового епіфіза, що перейшла в дефінітивне, стан, що прийняв форму і функцію самостійного компонента - суглобного хряща. І хоча хрящовий суглобної край продовжує залишатися частиною вихідного цілого, усе-таки виникає питання: чи змінилися джерела його трофіки? Іншими словами: чи існують розходження в харчуванні цілого хрящового епіфіза і тієї його периферичної частини, що залишається хрящовий після завершення синостозу?

У ссавців, як відомо, внутрішній кістяк у ранньому онтогенезі також проходить хрящову стадію розвитку. У цей період зчленування утворяться, як і в земноводних, шляхом прямого контакту суглобних кінців хрящових закладок кістяка. Диференціювання суглобного хряща відбувається значно пізніше в процесі заміщення провізорних закладок кістяка кістою. При цьому як у закладках коротких кіст, так і в епіфізах довгих кіст процес заміщення кістою не поширюється на саму периферичну частину суглобного кінця; вона зберігається протягом всього життя індивіда у вигляді хрящового покриття - суглобного хряща. Поступово він набуває своєї особливої внутрішню цитоархітектоніку. При досить обмеженій загальній масі (товщина суглобного хряща виміряється в міліметрах) на гістологічному зрізі суглобного хряща чітко виступає зональний поліморфізм хондроцитів, що на різній глибині залягання відрізняються між собою по обсязі, формі, репродуктивними властивостями, щільністю розподілу в матриксе, ознаками ультраструктурної організації, особливостями метаболізму й ін. Загальна картина цитоархітектоніки дозволяє виділити в суглобному хрящі три структурні зони: поверхневу, звернену до синовіальної порожнини суглоба; середню або проміжну зону і глибоку, звернену до кістки зону. Оскільки вихідними для структурної самопідтримки суглобного хряща є клітини його проміжної зони, доцільно почати опис з неї.

Проміжна зона. По обсязі, займаному в загальній товщині зрілого суглобного хряща, на частку середньої (проміжної) зони приходиться приблизно одна третина (чіткої видимої границі між зонами немає). Хондроцити тут розміщені невеликими ізогенними групами, розміри яких по кількості клітин, що утримуються, помітно зменшуються до поверхневої зони. Ізогенні гнізда являють собою щільно упаковані стовпчики хондроцитів, орієнтовані строго вертикально до суглобної поверхні. Уже саме явище ізогенії свідчить про здатності кліток до саморепродукції, що зберігається в проміжній зоні протягом усього життя. Тому в різні вікові періоди серед кліток ізогенних груп зустрічаються, хоча і з неоднаковою частотою, фігури мітотичного поділу, а на гістоавтографах з 3Н-тимидином - включення цього маркера в ядро хондроцитів, що перебувають у репродуктивному циклі. Трансмісійною електронною мікроскопією в хондроцитах проміжної зони виявляється система добре розвитих цитоплазматичних органоїдів: гранулярний ендоплазматичний ретикулум, апарат Гольджи, мітохондрії, а також різної величини і форми вакуолі, наповнені електроннопрозорими субстанціями і ліпідами. Стан ядра і цитоплазми в клітках проміжної зони, так само як і асиміляція ними радіоактивних попередників нуклеїнового, протеїнового і полісахаридного обмінів виразно відбивають активний стан метаболізму і біосинтезу, спрямованих на задоволення потреб саморепродукції кліток і поповнення компонентів матриксу. Переважними структурами матриксу тут є колагенові волокна, доповнені макромолекулярними агрегатами протеогліканів, глікопротеїдів і хондроітинсульфатів. Описуваний стан є характерним, але не для всієї популяції хондроцитів одноманітним. Навіть у межах окремих ізогенних груп у зрілому хрящі тільки одиниці здатні асимілювати 3Н-тимидин і, приблизно, на 600- 820 хондроцитів можна зустріти одну фігуру мітозу. Для більшості кліток характерне включення екзогенних 35SО4-сульфату, 3Н-глицина,хоча мітки включень цих ізотопів розподіляються серед окремих хондроцитів з неоднаковою інтенсивністю в те саме час на різних територіях проміжної зони. Таке явище обумовлене тим, що процеси біосинтезу розподілені між клітками асинхронно, і в різних субпопуляціях хондроцитів суглобного хряща структурний стан, характер і інтенсивність специфічного біосинтезу послідовно змінюються відповідно їх диференціюванню (дозріванню) і спрямованості однієї убік глибокої зони, інших - поверхневої зони. Тобто гетероморфність і функціональна неоднорідність хондроцитів проміжної зони сполучені з їхньою роллю камбію для всієї структури суглобного хряща. Саме клітки проміжної зони забезпечують структурна самопідтримка суглобного хряща і заповнення його природного збитку. Можливості фізіологічної регенерації всієї тихорєцької системи суглобного покриву закладені в механізмах її внутрішнього (інтерстиціального) росту (Мажуга, 1994).

Подібні статті

Участь мікроорганізмів в кругообігу азоту
Молекула азоту є однією із найінертніших. Д.Резерфорд, який вперше (1772) виділив азот з повітря, назвав його нежиттєвим тому, що він не підтримує ні дихання, ні горіння. Проте тепер усім відомо, що азот є необхідною складовою частиною нук ...

Комахи-запилювачі
Рослинні угруповання багаті квітковими рослинами, займають панівне становище в рослинному світі. Це значною мірою обумовлено особливостями їх будови та розмноження, а саме значною диференціацією клітин та видозмінами органів, редукцією гам ...