图1.1:半月板横截面,显示径向和周向胶原纤维方向。还显示血管穿过周围三分之一的组织和软骨细胞的位置。
蛋白多糖是弯月面内的另一个重要组成部分,它在压缩载荷作用下为结构增加弹性和强度[1,27]。细胞外基质的大部分非胶原部分是蛋白多糖,称为聚集蛋白聚糖、核心蛋白聚糖和双聚糖,其中聚集蛋白聚糖是主要类型。这些大分子有一个核心蛋白和一个重复的糖链,是电负性的。这些亲水分子能在自由溶液中夹带50倍于其重量的物质。电荷排斥力刚性地扩展了基质中的蛋白多糖,使它们自然地抵抗压缩。Aggrecan是一种蛋白多糖,它与透明质酸聚合形成一个大分子,就像在关节透明质软骨中发现的那样。这些“软骨样”蛋白聚糖是成人半月板中最丰富的形式[5,27,28]。不聚集成透明质酸的蛋白多糖较小,含有硫酸皮肤素,并且是核心蛋白或二聚糖。Decorin有一条硫酸皮肤素链,biglycan有两条。半月板中大约75%的硫酸皮肤素蛋白多糖是核心蛋白[28]。蛋白多糖被编织到胶原基质中,以不均匀的方式分布,允许半月板中的流体流动。因此,这些分子在许多方面有助于半月板的抗压强度。
半月板中少量存在的其他元素有弹性蛋白、醛酸、己糖胺和灰分[29]。这些元素形成极少量的细胞外基质。半月板中的细胞负责维持基质,称为纤维软骨细胞。
1.5细胞和营养
半月板由两种不同的纤维软骨细胞组成,纤维软骨细胞通常以均匀的方式分布在细胞外基质中[30]。第一种类似于成纤维细胞,发现向上表面。第二种类型类似软骨细胞,发现更接近半月板下表面。每种类型都有不同的表型、功能和分布在细胞外基质中。这些纤维软骨细胞产生维持纤维组织结构所需的成分。
成纤维细胞是一种结缔组织细胞,分泌富含I型胶原的细胞外基质。这些细胞能够分化为几种不同类型的更为特殊的细胞[31]。成纤维细胞可以转化成软骨细胞、骨细胞、脂肪细胞和平滑肌细胞[31]。看来成纤维细胞向软骨细胞的转化是可逆的。这些细胞的分化似乎受到细胞外基质通过物理和化学作用的影响。一个例子是软骨细胞作为单层低密度培养。在这些条件下,软骨细胞失去圆形,变平,并停止产生胶原基质[31]。相反,细胞停止产生II型胶原,并开始产生I型胶原,呈现成纤维细胞的外观[31]。这有助于解释为什么半月板内的细胞在某些区域表现为成纤维细胞,而在其他区域则表现为软骨细胞。由于半月板表面含有大量的Ⅰ型胶原,细胞呈成纤维细胞形态,产生Ⅰ型胶原。半月板深部的细胞被更多的蛋白多糖和少量的II型胶原所包围。这些细胞是软骨细胞,具有维持细胞周围基质的功能。
半月板的细胞位于清晰的腔隙中,可以是单个或成对的[26]。表层的空洞比内层的空洞更具压缩性和梭形。这些表层细胞外基质更均匀,看起来更像玻璃样。这个区域是一个高密度的多层成纤维细胞,周围有大量的I型胶原。低密度的细胞被较少的I型胶原所包围,会像软骨细胞一样出现和活动。在较深的区域和较近的下表面,有较低的细胞密度圆形或多边形软骨细胞。这种细胞亚型合成大量硫酸化蛋白多糖,不产生I型胶原。这是提供抗压强度的关节软骨的主要组成部分,半月板也有这种情况。
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最低的细胞密度位于半月板的中心区域[24,30]。细胞密度可能与半月板的营养供应有关。半月板细胞的营养供应依赖于两个主要来源:血液供应和滑液。只有外围设备10 |