ÜNİTE 6 Kıkırdak Dokusu Amaçlar Bu üniteyi çalıştıktan sonra; Kıkırdak dokusunu ve bu dokuyu oluşturan yapıları, Kıkırdağın kemik gelişimindeki rollerini ve kıkırdak türlerini, Kıkırdağın organizmadaki fonksiyonlarını öğrenmiş olacaksınız. İçindekiler Giriş Kıkırdak Dokunun Yapısı ve Tertiplenişi Kıkırdak Türleri Kıkırdak Histofizyolojisi Özet Değerlendirme Soruları Sözlük ve Kavram Dizini Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar Öneriler Bu üniteyi daha iyi anlayabilmeniz için, İnsan gelişiminde kıkırdak dokunun iskelet sistemindeki yerini ve önemini Embriyoloji kitabınızdan inceleyiniz. Kıkırdak tiplerini, bulundukları yerleri ve fonksiyonlarını histoloji ve anatomi atlasından inceleyiniz. - 112 -
1. GİRİŞ Kıkırdak özel bir bağ dokusu tipidir ve embriyonun mezoderm tabakasından gelişir. Kemik hariç diğer bağ dokularından daha sert bir doku olmasına rağmen belirli bir bükülebilirliği ve esnekliği vardır. Kıkırdak dokunun içerdiği hücre ve lifler jel kıvamındaki temel madde içine gömülü olarak yerleşiktirler. Burada yer alan liflerin türlerine göre farklı kıkırdak tipleri ayırdolunur ve anlaşılacağı üzere organizmanın farklı gereksinimlerinden dolayı bu çeşitlilik gereklidir. Kıkırdak, organizmada damarı ve siniri olmayan dokulara tipik örnek teşkil eder. Konuyu incelerken doku metabolizmasında matriksin öneminden ayrıca söz edilecektir. Embriyolojik gelişmesi ise kısaca şöyle olmaktadır: Tüm bağ dokuları gibi kıkırdak dokusu da mezanşimden gelişir. Bu gelişme sırasında önce mezanşim hücreleri biraraya gelerek mitozla bölünerek çoğalırlar. Oluşan bu hücre topluluğuna kıkırdaklaşma merkezi denir. Kondroblastlar kıkırdak matriksinin sentez ve salgılanmasından sorumludurlar. Bu hücrelerin salgıladığı matriks metakromatik özelliktedir. Kıkırdağın ileri gelişmesi ise interstisiyel ve apozisyonel olarak iki şekilde devam eder. İnterstiyel tipte kıkırdağın içinden diğerindeyse çevre dokunun yine perikondriyumun kondrojenik aktivitesiyle dokunun gelişmesi söz konusudur. Mitozla çoğalan kondrositler interstisiyel büyümeyi, perikondriyumdaki hücreler ise apozisyonel büyümeyi gerçekleştirirler. Her iki türdeki kıkırdaklaşma gelişim çağına kadar devam eder. Ancak perikondriyumun kondrojenik özelliği saklı kalır ve herhangi bir kıkırdak hasarı durumunda rejenerasyonu sağlar. Kıkırdaklaşma oluşurken dokunun ara maddesinin miktarı artar ve hücreler tek veya gruplar halinde birbirlerinden uzaklaşırlar. Olgun kıkırdak hücresine kondrosit denir. Bu hücreler aktif yapıda olmayıp doku yenilenmesi sırasında kondroblastlara dönüşerek aktif hücre yani sentez yapabilme özelliklerini kazanırlar. Hücrelerin etrafı sentez edilen ara madde ile çevrilmiştir, lifler ise daha azdır. Yapıdaki kollajen, halunorik asit, glikozaminoglikanlar ve glikoproteinler tüm kıkırdak tiplerinde bulunan makromoleküllerdir, ayrıca esnek özellikteki bir lif türü olan elastin de kıkırdakta (elastik kıkırdak) yer almaktadır. Kıkırdak dokunun başlıca görevleri şöyle sıralanabilir: 1. Yumuşak dokuları korumak ve desteklemek; 2. Eklem yüzeylerinde bulunmasından dolayı kemik hareketlerini kolaylaştırmak; 3. Embriyonda kemiklerin ve iskelet sisteminin gelişmesine; ayrıca büyüme çağında özel likle uzun kemiklerin büyümesine yardımcı olmak; 4. Solunum sisteminde trakea, bronş gibi hava yollarının yapısına girerek kapanmalarına (kollaps) engel olmak. - 113 -
2.KIKIRDAK DOKUNUN YAPISI VE TERTİPLENİŞİ Kıkırdak dokusu esas olarak hücre, lif ve temel maddeden (hücrelerarası amorf madde) meydana gelmiştir. Lif ve hücrelerarası maddenin oluşturduğu yapıya matriks (intersellüler subtans veya ekstrasellüler matriks) adı verilir. Matriks proteoglikanlar ve glikozaminoglikanlardan (matriks bölümüne bakınız) zengin olup PAS veya Toluidin mavisi gibi özel yöntemlerle belirlenebilir. Yapıdaki proteoglikanlar kıkırdağın sertliğini sağlarlar. Kıkırdak hücrelerine kondrosit, bunların yerleştikleri kavuklara laküna adı verilir. Kıkırdak dokusu etrafını perikondriyum denen sağlam fibröz bir bağ dokusu kılıfı sarmaktadır. Bu kılıf ayrıca kıkırdak metabolizması için gerekli olan bir yapıdır. 3.KIKIRDAK TÜRLERİ Organizmada içerdiği liflere göre 3 tür kıkırdak bulunur; hyalin kıkırdak, elastik kıkırdak, fibröz kıkırdak. 3.1. Hyalin Kıkırdak En fazla bulunan kıkırdak türü olup yetişkinde kostaların ventral uçları, solunum sisteminin burun, trakea, bronş gibi bölgelerinde, dış kulak yolunda, eklem yüzeylerinde yerleşik bir dokudur.taze olarak bakıldığında mavi-beyaz renkte olup yarı saydamdır. Embriyonun iskeleti tamamen hyalin kıkırdaktan oluşmuştur. Gelişmenin ileri aylarında iskelet sistemindeki kıkırdak yerini yavaş yavaş kemik dokuya bırakır. Hyalin kıkırdağın histogenezi, konunun başında da belirtildiği gibi interstisiyel ve apozisyonel şekilde olmaktadır (Resim 6.1). - 114 -
Resim 6.1: Trakeada yer alan hyalin kıkırdak dokusu. Etrafı perikondriyum (P) ile çevrili ara madde ve kondrositler görülüyor. 3.1.1.Kıkırdağın Hücreleri Kıkırdak dokusu hücrelerine kondrosit denir. Bunlar kendilerine ait kovuklarda yerleşiktirler. Bu kovuklara laküna adı verilir. Bu hücrelerin yassı olanlarına kıkırdağın yüzeyel tabakalarında, daha yuvarlak olanlarına ise derin bölgelerde rastlamaktayız. Dokudaki kondrositlerin içinde yerleştikleri lakünayı tamamen doldurdukları gözlenirken, inceleme yapılmak üzere tespit ve diğer histolojik laboratuvar yöntemlerinden geçirilirken hücrelerin özellikle suyunu kaybetmesi sonucu büzüştükleri ve bu yüzden de laküna duvarından ayrılmış olarak gözükmektedirler. Elektron mikroskopta yapılan incelemede hücre yüzeylerinin düzgün olmadığı görülür. 40 µm çapındaki kondrositler genellikle biraraya gelerek izogen gruplar yaparlar. Kondrosit nukleusu yuvarlaktır ve bir veya daha çok nukleolus içerir. İyi gelişmiş bir Golgi cihazları bulunur. Sitoplazmadaki mitokondriyon, lipid damlacıkları ve glikojen hücrelerdeki diğer tipik organel ve enklüzyonlardır. Bunlar dışında kıkırdak matriksi veya kıkırdak dokusu tamiri yapıldığında hücrelerde çok iyi gelişmiş granüllü endoplazmik retikulumun yer aldığı görülür. Bu durumda Golgi de daha çok belirginleşmiştir. Aktif evredeki kondrositler bazofil renkte olup vakuollü bir hale gelmektedirler. 3.1.2. Kıkırdak Matriksi Hyalin kıkırdakta matriks homojen yapıdadır. Bunun nedeni yapıdaki lif ve temel maddenin ışık kırıcılığının birbirine çok yakın olmasıdır. Dolayısıyla lifleri direkt olarak ışık mikroskopide gör- - 115 -
mek zordur. Polarizasyon ve elektron mikroskobuyla bunlar daha rahat görülebilmektedir. Konunun başında söz edildiği üzere hücrelerarası temel madde glikokozaminoglikanlar ve glikoproteinlerden oluşmuştur. Matriks, PAS (periyodik asit Schiff) yöntemiyle koyu bazofil boyanır. Ayrıca metakromatik özelliğinden dolayı Toluidine mavisiyle de pembe-kırmızı boyanır. Hyalin kıkırdağın lif türü (Tip II) kollajendir. Kollajenler ince olup gevşek yapıda tertiplenmişlerdir. Ara maddeye gömülü kallojenler çok miktarda su içerirler, proteoglikanlar ise jel benzeri bir yapı oluştururlar. Bu iki yapının birlikte oluşturduğu ortam hem dokunun sağlamlığını hem de dokunun beslenmesi için gerekli diffüzyon ortamına olanak sağlar. Proteoglikanlar katyon bağlayıcı özelliktedir bu nedenle matriks içinde su ve elektrolitlerin taşınmasında önemli rol alırlar. Lakünaların etrafı ve aralarındaki bölgeler farklı şekilde adlandırılırlar. Örneğin lakünanın hemen etrafındaki alana territorial alan denir. Burası liften fakir ancak ara maddeden zengin olup Toluidine mavisiyle yoğun bazofili ve metakromazi gösterir, ayrıca PAS pozitif özelliktedir. Bunun nedeni buradaki yoğun proteoglikanlardır. Bir diğer deyişle, sentezi yapılan temel maddenin hücre dışına verildiği ilk böge olması, bölgenin yoğun boyanmasına neden olur. Buna karşılık daha az yoğunlukta bazofilik özellik gösteren lakünalar arasındaki alana ise interreritorial alan adı verilir. Kıkırdak bükülebilir bir doku özelliğindedir. Bu, hem liflerin hem de temel maddenin yapısal özelliğinden kaynaklanmaktadır (Resim 6.2). Resim 6.2: Hyalin kıkırdakta kondrositlerin tek ya da izogen gruplar halindeki düzeni ve laküna etrafındaki bazofilik territorial ( ) alan görülüyor. İnterrerritorial (X) alan ise daha açık renkte boyanmış. - 116 -
? Kıkırdak dokunun hücresel organizasyonu ve matriksinin yapısı nasıl tertiplenmiştir? 3.1.3. Perikondriyum Kıkırdağı dıştan sağlam bir bağ dokusu kılıfı çevrelemektedir. Bu yapı perikondriyum adını alır. Yapı elastik lif ve fibroblastlardan yapılıdır. İki tabakaya ayrılır: dış fibröz kat ve iç kondrojenik kat. Dış fibröz kat çevre bağ doku ve damarlara komşudur; iç kat ise hücresel olup burada kıkırdak hücresi ve dolayısıyla amorf madde yapımı sağlanır. Aynı zamanda bu bölgeden kıkırdağın apozisyonal yani dıştan büyümesi de sağlanmaktadır. Eklem yüzeylerinde bu kılıf görülmez (Resim 6.1). 3.2. Elastik Kıkırdak Yapısında elastik liflerin hakim olduğu bu tür kıkırdak, organizmada dış kulak, epiglottis, lariks gibi bölgelerde yerleşik bir dokudur. Taze halde bakıldığında sarımsı bir renkte olduğundan hyalin kıkırdaktan kolayca ayırt edilebilir. Yapısal olarak hyalin kıkırdağa benzemekle beraber lifleri farklılık göstermektedir. Elastik özelliktedir. İçerdiği elastin, Orcein gibi özel boyalarla gösterilebilir. Hücreleri yuvarlağımsı ve kapsüllüdür.hyalin kıkırdağa oranla elastik kıkırdak hücrelerinin sitoplazmalarında daha az yağ ve glikojen varlığı dikkati çeker. Bu tip kıkırdakta da perikondriyum vardır (Resim 6.3). Resim 6.3: Epiglottisin elastik kıkırdak dokusu.orcein ile boyanmış yoğun elastik liflerin kondrositler etrafındaki yerleşimi görülüyor. - 117 -
3.3. Fibröz Kıkırdak Bu tür kıkırdak yapısında çok yoğun kollejen liflerin yeralmasıyla tipiktir. Aynı zamanda sıkı bağ dokusu ile hyalin kıkırdak dokusu arasında geçiş tipi olarak da sınıflandırılır. Dokunun amorf maddesi fazla değildir, tam anlamıyla bir perikondriyum da görülmez. Bulunduğu yerler arasında; intervertebral diskler, simfizis pubis örnek verilebilir. Fibröz kıkırdak hücreleri tek ve ikili gruplar halinde bulunurlar. Doku H.E ile asidofilik boyanır. Bunun nedeni yapısındaki çok miktarda ve kalın tertiplenmiş kollajenlerdir (tip I). Yapıdaki kollajenler gerilmeye karşı çok dirençlidir (Resim 6.4). Resim 6.4: Diskus intervertebralisteki fibröz kıkırdak. Yoğun tertiplenmiş kollajen lifler görülüyor. 3.4. Omurlararası Diskler (Diskus intervertebralis) Omurlardaki (vertebra) kemikler arasında (2 omur arasında) sağlam bağlarla tutunmuş diskler vardır (intervertbral disk). Bu bağlar fibröz kıkırdak yapısındadır. Diskler annulus fibrosus ve nukleus pulposus olmak üzere 2 kısımdır.bu yapılar omurların hareketleri sırasında oluşan sürtünmeler ve buna bağlı bozulmaları azaltarak omur kemiklerini korumaya alırlar.? Kıkırdak türleri arasındaki ortak özellikler nelerdir? 3.5. Kıkırdakta Görülen Bozukluklar (Dejeneratif Değişiklikler) Kıkırdakta yaşlanmayla beraber görülen en tipik olay kalsifikasyondur. Bu olay aslında uzun kemiklerin gelişiminde normal olarak ortaya çıkmaktadır. Kalsifikasyonda kıkırdak hücre- - 118 -
lerinin önce yapısı ve fonksiyonları değişime uğradıkları, hacimlerinde artış olduğu ve daha sonra da hücrelerin bozularak öldüğü görülür (enkodral kemikleşmeye bakınız). Ancak özellikle yaşlanma ve diğer bazı patolojik olaylar sonunda kıkırdakta kalsifikasyon meydana gelmektedir. Yaşlılıkta kıkırdağın hücre sayılarında azalma olur ve dokunun berraklığı gider. Matriks bazofilisi de azalır. Kalsifiye kıkırdakta kalsiyum fosfat ve kalsiyum karbonat birikimi artar ve böylece doku normal yumuşaklığını kaybederek sertleşir. Bir diğer bozukluk da matrikste kalın liflerin artışıdır ki bu durum asbestli kıkırdak olarak tanımlanır. 3.6. Kıkırdağın Yenilenmesi (Kıkırdak Rejenerasyonu) Kıkırdak dokunun yenilenmesi sınırlıdır. Herhangi bir nedenle hasarlanan veya bozulan bölgede ilk olarak buradaki kıkırdağın bozulduğu ve buranın eğer alan küçükse perikondriyumun kondroblastlar tarafından (kondrojenik aktivite) yapılan yeni kıkırdak dokuyla kaplandığı görülür. Şayet alan daha büyük ise yine perikondriyumdan kaynaklanan ancak bu kez bağ dokusuyla hasarlı bölge onarılmaktadır. 4. KIKIRDAK HİSTOFİZYOLOJİSİ Genel olarak kıkırdak dokusu damar ve sinirden yoksundur. Bu nedenle dokunun beslenmesi ve artık maddelerin atılması diffüzyon ile olmaktadır. Bu olay ise perikondriyumda yerleşik damarlardan başlar. Şöyle ki; matrikse giren ve çıkan metabolizma maddeleri perikondriyal kapillerden çıkarak kondrositlere diffüzyonla ulaşır ve böylece metabolizma gerçekleşir. Matriks glikozaminoglikanlarının diffüzyonun olabilmesinde büyük rolleri vardır. Kondrosit sitoplazmasındaki granüllü endoplazma retikulumu ve Golgi kompleksinin iyi gelişmiş organeller olup matriks amorf maddesinin yapımında rol aldığını konunun başında belirtmiştik. Matriksteki bu maddelerin yapımı hipofiz, tiroid, böbrek üstü bezi ve testis hormonlarının kontrolündedir. Bunlardan kortizon, hidrokortizon ve östradiol amorf madde sentezini yavaşyatıcı etkiye sahiptir. Kıkırdak bulunduğu bölgeler itibariyle önemli fonksiyonlara sahiptir. Örneğin eklem yüzeylerinde yer almasıyla kemik hareketlerini kolaylaştırmaktadır. Ayrıca birçok kemikle formasyonu ve boru şeklindeki solunum yollarının açık tutulmasını sağlar. Yetişkinde kıkırdağın yenilenmesi zayıftır. Tamir perikondriyumca yerine getirilmektedir. Vitaminlerin de kıkırdak üzerine önemli etkileri vardır. A,C ve D vitamini eksikliğinde çeşitli kıkırdak bozuklukları ortaya çıkar. - 119 -
Özet Kıkırdak dokusu emriyonal dönemlerden itibaren organizmada önemli rolleri olan bir dokudur. Konunun başında da belirttiğimiz gibi iskelet sistemi insanın gelişiminde önce kıkırdak halindedir daha sonra yerini kemik dokuya bırakır. Yine iskelet sisteminde yeralan eklemler de kıkırdak dokudan oluşmuştur ve hareketin kolaylaştırılmasında büyük rolleri vardır (diz eklemi, el, bilek eklemleri gibi). Organizmadaki uzun kemiklerin gelişimi hyalin kıkırdakla olmaktadır. İnsanda hyalin, elastik ve fibröz kıkırdak olarak 3 tip olan kıkırdakta damar bulunmaz. Damarlar perikondriyum denen bağ dokusu kılıfında yer almıştır. Dokunun metabolizması ise diffüzyonla gerçekleşir. Matriksin yapısı bu olay için elverişli bir ortam sağlamaktadır. Perikondriyum sadece kıkırdağı çevrelemez; aynı zamanda kıkırdak hücrelerinin yapımını da sağlayan bir dokudur. Kıkırdak Doku Özet Tablosu Kıkırdak Tipi Hücre Özelliği Liflerin Özelliği Matriks Özelliği Temel madde çok miktardadır.glikozaminoglikanlardan yapılmıştır Hyalin Aktif haldeki hücreler Tip II kollajenlerdir. ve jel kıvamındadır. (kondroblastlar) yassı Rutin yöntemlerle zor Taze halde hormojen şekilli ve yuvarlak görülürler. Polarizasyon görünür. nukleusludur. mikroskobuyla belirle- Boyalı preparatlarda Sitoplazmada lipid nebilirler. laküna çevresi yoğun olup bulunur, temel madde teritoriyal alan adını alır. ve lif yapımında rol PAS ile pozitif reaksiyon alırlar. verir. Damarsız olan Kondrositler matür dokuda beslenme ve hücrelerdir, oval şekilli oksijenlenme difüzyonla ve lakünada yerleşik olmaktadır. Yaşlanmayla olup vakuollüdürler. birlikte dokuda kalsifikas- Glikojen ve pigment yon görülebilir. granülleri içerirler. İzogen gruplar adı verilen gruplaşmalar yaparlar. Elastik Oval şekilli ve az sayıda Elastik tür liflerdir; Matriks jel kıvamındadır. hücre içerir. Hücrelerde kalınlıkları ve Dokuya taze haldeyken az miktarda lipid ve miktarları bölgeye bakıldığında sarımsı glikojen bulunabilir. göre değişir. Verhoeff' un renkte görülür. elastik boyasıyla siyaha boyanırlar. Fibröz Oval şekilli hücreler Kollajen lifler çok Matriks yapısı diğer ikili veya küçük gruplar yoğundur. kıkırdaklara oranla daha halinde ve liflerin Dalgalı paralel sıvı özelliktedir. arasında düzgün demetler yapacak sıralanmalar yaparak şekilde tertiplenmişyerleşirler. lerdir. - 120 -
Değerlendirme Soruları 1. Kıkırdak dokusu yapısına uymayan hangisidir? A) Hücrelere kondrosit denir. B) Ara madde bol damarlıdır. C) Kondroblast lif ve ara madde sentezi yapar. D) Perikondriyum, bağ dokusu olup kıkırdağı çevreler. E) Hiçbiri. 2. Hyalin kıkırdak dokusu en çok nerede bulunur? A) Diskus invertertebraliste B) Kemik iliğinde C) Eklem yüzeylerinde D) Perikondriyumda E) Hiçbirinde 3. Kondrositte bulunmayan hangisidir? A) Lizozom B) Granülle ER C) Glikojen D) Lipid E) Hiçbiri 4. Aşağıdakilerden hangisi matriksin özelliği değildir? A) Metakromatik boyanır. B) Lif içermez. C) Lakünalar burada yerleşiktir. D) Proteoglikanlardan oluşmuştur. E) Yarı saydam bir maddedir. 5. Perikondriyum nedir? A) Kıkırdak dokusuna verilen addır. B) Hücre içermeyen bağ dokusudur. C) Kıkırdakta, beslenme ve hücre yapımına katılan bağ dokudur. D) Kıkırdak ara maddesidir. E) Kondrositleri çevreleyen ara maddedir. - 121 -
6. Aşağıdakilerden hangisi kıkırdağa uymaz? A) Kıkırdakta yaşlanmayla birlikte sertleşme görülür. B) Yetişkinde kıkırdak yenilenmesi çok fazladır. C) Kıkırdak doku damarsızdır. D) Beslenme diffüzyonla olur. E) Territorial alan laküna etrafındaki yoğun bazofil kısımdır. 7. Kıkırdakla ilgili bilgilerden yanlışı bulunuz. A) Fibröz ve hyalin kıkırdak, lif yapıları bakımından benzer dokulardır. B) Elastik kıkırdak hücreleri, hyalin kıkırdak hücrelerine oranla daha çok yağ ve glikojen içerirler. C) Fibröz kıkırdak, metakromazi gösterir. D) Hyalin kıkırdak, kemik oluşumuna katılır. E) Matriksteki lifler, özel boya ya da mikroskop yöntemiyle görünür. Sözlük ve Kavram Dizini Amorf ara madde : Proteglikanlar ve glikoproteinden oluşan lif ve hücre içermeyen ara madde Diffüzyon Embriyo H.E. İntervertebral disk İzogen grup Metakromazi Mezoderm PAS pozitiflik : Yayılma, moleküllerin bir ortamdan bir ortama geçmesi : Gelişmekte olan yavru : Hematoksilen - eozin boyası : Omurlar arasındaki diskler : Aynı tür hücrelerin iki veya daha fazlasının bir arada bulunması : Bir boya ile boyanan doku veya hücrenin bu boya renginden farklı pembe renkte reaksiyon vermesi (Toluidin mavisi ile mavi değil pembe-kırmızı boyanma hali) : Embriyonal hayattaki 3 tabakadan birisi olup (ektoderm, endo derm, mezoderm) bazı organ ve dokuların gelişmesini sağlar. : (Mukopolisakkarit boyası) Bu boya ile boyanabilme hali - 122 -
Rejenerasyon : Zedelenme veya yaralanma halinde dokunun tamiri, yenilenmesi Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar Erkoçak,A.: Genel Histoloji, Ankara Üniversitesi Yayınları, Ankara,1980 Fawcett,D.W.:A Text Book of Histology, 11th Ed.,W.B.Sounders Co.Philadelphia,1986. Leeson, T.S.Leeson C.R.,Paparo A.A.:Text and Atlas of Histology, W.B.Saunders Co., Philadelphia,1986. Paker,Ş.: Histoloji, Uludağ Üniversitesi Güçlendirme Vakfı Yayınları, Bursa,1990. Tekelioğlu, M.: Genel Tıp Histolojisi, Beta Basın Yayın Dağıtım, İstanbul,1989. - 123 -