Sụn xương: Mô liên kết đặc biệt của cơ thể

Sụn ​là một mô liên kết có tính đàn hồi được tìm thấy trong các khớp giữa xương, khung xương sườn, đĩa đệm,… Đây là loại mô liên kết đặc biệt, không có mạch máu, thần kinh. Các tế bào sụn được nuôi dưỡng nhờ chất nền. Cấu trúc sụn vô cùng độc đáo. Những đặc tính này cho phép sụn hoạt động dẻo dai, linh hoạt, như một cấu trúc hỗ trợ vận động thích hợp. Theo dõi bài viết của Bác sĩ Hồ Đức Việt để tìm hiểu chi tiết về sụn xương nhé!

Thành phần cấu tạo của sụn xương

Mô sụn là mô có ít tế bào (không quá 10% trọng lượng). Chứa: 70-80% nước, 10-15% chất hữu cơ, 4-7% chất khoáng.

Sụn được cấu tạo bởi 3 thành phần là:

• Tế bào sụn.
• Chất căn bản sụn.
• Sợi liên kết.

Tế bào sụn

Có kích thước và hình dạng phụ thuộc vào mức độ biệt hóa. Chúng nằm trong hốc nhỏ được gọi là ổ sụn, phân cách nhau bằng chất nền sụn. Mỗi ổ sụn có thể chứa một hoặc một số tế bào sụn cùng nhóm.

Chất căn bản

Khá phong phú, nhuộm màu bazơ tương đối mịn. Xung quanh ổ sụn có vùng chất căn bản nhuộm màu đậm hơn gọi là cầu sụn.

Thành phần gồm:

• Rất giàu chất hữu cơ: protein, glycosaminoglycan, proteoglycan, lipid.
• Chondroitin sulfat (chiếm 40% trọng lượng khô của mô sụn) quyết định tính rắn, đàn hồi và ưa bazơ của mô sụn.
• Nước (79-80%) và muối khoáng (0,9-4%), chủ yếu là muối natri.

Bản chất ưa nước, có thể khuếch tán muối khoáng, nhiều chất khác. Tuy nhiên các phân tử protein lớn có tính kháng nguyên không thể vào sụn được. Lợi dụng điểm này sụn được ứng dụng trong các công nghệ ghép dễ dàng.

Sợi liên kết

Có  3 loại: sụn chun, sụn trong, sụn xơ. Mỗi loại có lượng elastin và collagen khác nhau. Trong đó:

• Sụn trong: Chứa collagen type II.
• Sụn chun: Có nhiều sợi chun.
• Sụn xơ: Chứa collagen type I.

Màng sụn

Ngoại trừ sụn ở diện khớp (sụn khớp) và sụn xơ, tất cả các loại sụn khác đều có màng sụn bao bọc. Màng sụn phát triển rất mạnh quanh các miếng sụn đang tăng trưởng. Màng sụn là mô liên kết chính thức phân cách mô sụn với các mô xung quanh.

Cấu tạo gồm 2 lớp: lớp ngoài chứa nhiều sợi collagen và lớp trong chứa nhiều tế bào sợi non (hoặc tế bào trung mô); có thể sinh sản được và biệt hóa thành nguyên bào sụn.

Sự hình thành và tăng trưởng sụn xương

Chondrogenesis là quá trình sụn được hình thành từ các tế bào trung mô cô đặc; biểu hiện collagen I, III và V. Quá trình này cũng liên quan đến sự biệt hóa của các tế bào chondroprogenitor tiết ra các phân tử (aggrecan và collagen loại II, IX và XI) tạo thành chất nền ngoại bào. Các nguyên bào sụn nằm trong chất nền được gọi là chondrocytes (tế bào sụn) và là loại tế bào chuyên biệt chính được tìm thấy trong sụn.

Tế bào sụn chịu trách nhiệm sản xuất một lượng lớn chất nền ngoại bào collagenous. Chất nền rất giàu proteoglycan và sợi elastin.

Điều quan trọng cần lưu ý đối với các mục đích lâm sàng là sự phân chia tế bào trong sụn là một quá trình rất chậm. Sự phát triển của sụn từ sụn chưa trưởng thành phát triển thành trạng thái trưởng thành hơn. Hơn nữa, sụn có tốc độ luân chuyển rất chậm và khó sửa chữa do mô sụn là mô vô mạch. Sự tăng trưởng của nó thường không được định lượng bằng sự gia tăng kích thước hoặc khối lượng của bản thân sụn mà thay vào đó là các đặc tính cơ sinh học của nó.

Sụn khớp

Trong khớp, sụn trong được gọi là sụn khớp. Điều này là do sụn bao phủ bề mặt xương nơi chúng khớp nối hoặc gặp nhau để tạo thành khớp. Ví dụ, ở khớp gối, đầu trên của xương chày, đáy của xương đùi và mặt sau của xương bánh chè được bao phủ bởi sụn khớp.

 Sụn ​​khớp khỏe mạnh cho phép các khớp di chuyển và lướt qua nhau với rất ít ma sát, nhưng có thể bị tổn thương, cũng như hao mòn bình thường.

Xem thêm: Xương bàn tay: Một cấu trúc xương tinh tế

Thành phần

Chức năng của sụn khớp phụ thuộc vào thành phần phân tử của chất nền ngoại bào (ECM); bao gồm chủ yếu là proteoglycan và collagen. Như đã đề cập trước đây, proteoglycan chính trong sụn là aggrecan, tạo thành các tập hợp lớn với hyaluronan và mang điện tích âm để giữ nước trong mô.

Collagen (chủ yếu là loại II), hoạt động để hạn chế các proteoglycan và giúp nó giữ vững cấu trúc. Do đó, ECM có chức năng phản ứng với các lực kéo, cắt và nén mà sụn phải chịu trong quá trình sử dụng cơ học như dáng đi bình thường hoặc các chuyển động chịu trọng lượng.

Ngoài ra, một glycoprotein được gọi là bôi trơn có nhiều trong lớp bề ngoài của sụn. Chất lỏng hoạt dịch đóng một vai trò quan trọng trong việc bôi trơn sinh học và bảo vệ sụn.

Cấu trúc

Các lớp của sụn khớp được xác định bởi các khu. Bắt đầu từ xương dưới sụn, có một vùng nằm sâu đến lớp đáy và ngăn cách sụn khớp thật với sụn sâu hơn. Đây là phần còn lại của sụn bị tiêu hủy từ quá trình phát triển theo chiều dọc trong thời thơ ấu.

Tiếp theo, lớp cơ bản sâu hơn bao gồm collagen loại II nằm vuông góc với khớp. Lớp đáy này cũng chứa nồng độ proteoglycan cao nhất, và các tế bào sụn tròn trong lớp này được sắp xếp thành cột.

Vùng trung gian tiếp giáp với lớp đáy, có tổ chức collagen type II xếp xiên hoặc ngẫu nhiên. Vùng này là lớp dày nhất của các tế bào sụn tròn, với hàm lượng proteoglycan dồi dào.

Cuối cùng là vùng tiếp tuyến. Lớp này có collagen loại II được định hướng song song với khớp. Thay vì các tế bào sụn tròn, lớp bề mặt chứa chondrocytes dẹt, ngoài các sợi collagen cô đặc và các proteoglycan dự phòng. Vùng này cũng là vùng duy nhất xác định được các tế bào tiền thân của sụn khớp.

Độ dày

Độ dày của sụn khớp khác nhau giữa các khớp. Ví dụ, ở cổ tay, sụn có thể dày dưới 1 mm, trong khi ở một số vùng của đầu gối, sụn có thể dày tới 6 mm.

Chức năng

Sụn ​​khớp có hai chức năng chính:

• Giúp các các chuyển động mượt mà. Sụn ​​khớp cực kỳ trơn trượt cho phép xương lướt qua nhau khi khớp uốn cong và duỗi thẳng.
• Hấp thụ sốc. Sụn ​​khớp hoạt động như một bộ phận giảm xóc, đệm cho xương chống lại tác động của nhau trong một hoạt động chịu sức nặng, chẳng hạn như đi bộ hoặc chạy bộ.
• Sụn ​​khớp cũng lưu trữ chất lỏng hoạt dịch, một chất lỏng dính, nhớt có tác dụng bôi trơn và lưu thông các chất dinh dưỡng đến khớp. Khi khớp nghỉ ngơi, chất lỏng hoạt dịch được lưu trữ trong sụn khớp giống như nước được lưu trữ trong miếng bọt biển. Khi khớp uốn cong hoặc chịu sức nặng, chất lỏng hoạt dịch bị ép ra ngoài, giúp khớp được bôi trơn và khỏe mạnh.

Tổn thương sụn

Mặc dù có tính linh hoạt và dẻo dai nhưng sụn vẫn có thể bị hư hại. Các vấn đề có thể phát sinh do:

• Chấn thương.
• Hao mòn theo thời gian mà cuối cùng có thể dẫn đến viêm xương khớp.
• Các bệnh, chẳng hạn như viêm khớp dạng thấp hoặc viêm cột sống dính khớp.

Khi sụn bị tổn thương, xương có thể cọ xát và mài vào nhau tại khớp, gây ra ma sát.

Sụn ​​không chứa dây thần kinh nên bản thân sụn bị tổn thương không gây đau. Tuy nhiên, ma sát giữa xương khớp và những bất thường khác (chẳng hạn như gai xương) có thể gây khó chịu và đau cũng như viêm.

Vì không chứa mạch máu nên sụn không tự lành được. Khi sụn trở nên mỏng hoặc bị hư hỏng, một lượng sụn mới có thể được tạo ra hạn chế. Nhưng các tế bào sụn mới sẽ phát triển không đều, gập ghềnh.

Sụn ​​có tự phục hồi được không?

Mặc dù sụn rất có lợi cho cơ thể, nhưng nó có một nhược điểm: không thể tự chữa lành như hầu hết các mô khác. Các tế bào sụn không tự tái tạo hoặc tự sửa chữa, có nghĩa là sụn bị tổn thương hoặc bị thương sẽ không thể lành lại nếu không có sự can thiệp của y tế.

Qua nhiều năm, các bác sĩ đã tìm ra một số phương pháp có thể kích thích sự phát triển của sụn mới. Các kỹ thuật này thường được sử dụng cho sụn khớp. Bao gồm:

Abrasion arthroplasty

Thủ thuật này bao gồm việc sử dụng một dụng cụ tốc độ cao đặc biệt để tạo ra các lỗ nhỏ bên dưới sụn bị hư hỏng nhằm kích thích quá trình sửa chữa và tăng trưởng sụn.

Cấy tế bào sụn tự thân

Kỹ thuật này thường được dùng trong sửa mũi bọc sụn. Đầu tiên, bác sĩ lấy một miếng sụn khỏe mạnh từ người và gửi mẫu sụn đến phòng thí nghiệm. Trong phòng thí nghiệm, các tế bào được “nuôi cấy” và kích thích để phát triển.

Sau đó, nơi sụn bị hư hỏng được loại bỏ và thay thế bằng sụn mới phát triển. Bởi vì phương pháp này đòi hỏi nhiều thủ tục phẫu thuật, các bác sĩ thường chỉ thực hiện trên những người trẻ và bị thương tích từ 2 cm trở lên.

Tạo vết nứt vi mô

Kỹ thuật phẫu thuật này bao gồm việc loại bỏ sụn bị hư hỏng, sau đó tạo các lỗ nhỏ ngay bên dưới sụn trong một vùng xương được gọi là xương dưới sụn. Điều này tạo ra một nguồn cung cấp máu mới sẽ kích thích quá trình chữa bệnh một cách lý tưởng.

Khoan

Cách tiếp cận khoan tương tự như vết nứt vi mô. Nó bao gồm việc tạo các lỗ nhỏ ở vùng dưới sụn như một cách để kích thích quá trình chữa lành và tăng trưởng sụn mới; bằng cách tăng cường cung cấp máu.

Cấy ghép xương tủy

Phương pháp này bao gồm việc lấy một miếng sụn khỏe mạnh từ vùng không chịu trọng lượng của cơ thể và đắp lên vùng bị tổn thương. Loại này thường chỉ được sử dụng trên một vùng tổn thương nhỏ.

Cấy ghép allograft (đồng loại) trong xương

Phương pháp này dùng mô ghép lấy từ người hiến chứ không phải chính người đó. Allografts (đồng loại) thường có thể điều trị các vùng tổn thương lớn hơn so với autograft (tự thân) .

Mặc dù bác sĩ có thể thực hiện thủ thuật này để thúc đẩy quá trình lành thương. Nhưng sụn có thể phát triển với tốc độ chậm. Các bác sĩ có thể sẽ khuyến nghị vật lý trị liệu và các kỹ thuật khác trong thời gian chờ đợi để tăng cường khả năng vận động.

Sụn xương là một cấu trúc đóng vai trò quan trọng trong hoạt động dẻo dai, linh hoạt và chịu lực của cơ thể. Tuy nhiên sụn là mô vô mạch, do đó quá trình lành thương diễn ra tương đối chậm. Hiện có nhiều phương pháp giúp thúc đẩy và khắc phục quá trình lành thương sụn nhanh hơn.