骨的基本結構

 骨是一種特殊的結締組織,由多種細胞和基質組成,前者有骨細胞、成骨細胞和破骨細胞,後者包括膠原纖維、蛋白多糖和羥磷灰石結晶。

 

骨細胞

 根據形態和功能,骨組織內的細胞可分為三種類型:成骨細胞、骨細胞和破骨細胞。

 1.成骨細胞:

 是骨基質的原始生產者,是由骨內膜和骨外膜深層的骨原細胞分化而成,常位於新生骨的表面,具有製造基質中的膠原和糖蛋白成分的功能,還能引起骨質礦化、調節細胞外液和骨間電解質的流動,常在新骨表面形成一層單層細胞。活躍的骨原細胞呈立方形或柱狀,當骨形成緩慢時則變為扁平狀或梭形。其胞質豐富,呈嗜鹼性;核較大,圓形或卵圓形,有13個核仁;染色質少,較透明。成骨細胞膜表面可見多數短的微絨毛突起與鄰近的細胞連接。電鏡下,胞質基本上由發育良好的粗面內質網佔據;核糖體游離或附著於內質網膜上,形成膜狀管結構;線粒體較多,小而呈圓形。此外,還可以見到溶酶體、空泡與糖原等。

 2.骨細胞:

 它是骨組織中的主要細胞,位於骨陷窩內。成熟的骨細胞體積較小,呈棗核狀或為卵圓形;其胞質少,嗜鹼性。核呈梭形,染色質多而深染。新生成的骨細胞則具有與成骨細胞相似的特徵,即豐富的粗面內質網、大的高爾基體和數量眾多的線粒體。骨細胞表面具有多數纖細而長的突起,與相鄰細胞相互連接,以利於組織液的交換。突起一般位於穿破骨基質後所形成的隧道(稱為骨小管)中,突起周圍也有一條約1μm寬的狹窄的間隙,不含膠原纖維。此間隙內可能有間質液與代謝物的迴圈。骨細胞在基質內均勻分佈,排列規則,其縱軸與所在板狀系統的縱軸一致。

 骨細胞除參與骨的生成外,也參與骨的吸收(骨細胞吸收)。當骨細胞處於溶骨期時,其細胞器與破骨細胞的細胞器極為相似。當處於生骨期時,則具有成骨細胞的特徵。

 3.破骨細胞:

 來自造血組織中的單核/巨噬細胞,是一種多核巨細胞,含有豐富的酸性磷酸酶和膠原酶,具有吸收骨和鈣化軟骨的功能。其體積大小相差懸殊。核數亦不相同,有220個不等,但在切片標本上僅見其中數個。破骨細胞呈圓形或卵圓形,胞質豐富,呈嗜鹼性,有時嗜酸性,與其功能狀態有關。胞質內含顆粒與空泡。核圓形,透明。電鏡下,功能活躍的破骨細胞胞質內含有相當多的粗面內質網和核糖體,線粒體量多,內含電子緻密性顆粒。此外,尚可見到溶酶體及大小木等的空泡,其特徵性結構為細胞膜在貼近被吸收骨一側形成許多密集的皺褶,稱為皺褶緣,以增加破骨細胞的面積,有利於骨質吸收。

 破骨細胞貼附在骨的表面,在吸收陷窩(豪希普陷窩)內進行破骨性吸收。其機制可能是通過使局部pH值降低,溶解礦物質成分,並通過分泌溶酶體酶消化其有機物成分,兩者是同時進行的。此外,還可通過吞噬作用將骨礦物攝入至細胞內,並溶解之。

 多種因素可加強破骨細胞的作用。全身因素(如甲狀旁腺激素)可促使破骨細胞形成且使其功能增強,同時還可改變細胞膜對鈣磷離子的滲透性作用。局部因素包括外傷、機械性壓力,在骨折的塑形階段都可見到破骨細胞。

 

骨基質

 骨基質(bonematrix)由無機物和有機物組成。有機物包括膠原、蛋白多糖、脂質,特別是磷脂類。無機物通常稱為骨鹽,主要為羥磷灰石結晶和無定形磷酸鈣。

 1.膠原:約占有機成分的90%,是一種結晶纖維蛋白原,包埋在基質中,具有典型的X線衍射像和電鏡圖像,並有64nm軸性週期,其主要成分為氨基乙酸、脯氨酸、羥脯氨酸和羥賴氨酸,

後兩者為膠原所特有。

 膠原具有很強的彈性和韌性,有良好的抗機械應力功能,其主要作用就是使各種組織和器官具有強度結構穩定性。

 2.蛋白多糖:占有機物的4%~5%,是糖類與蛋白質的絡合物,由成纖維細胞、成軟骨細胞和成骨細胞產生,由透明質酸、蛋白核心與蛋白鏈以及多糖側鏈構成。骨最主要的多糖是硫酸軟骨素A

 3.脂質(1ipid)在骨有機物中少於01%,具有重要功能的是磷脂類,它能間接地增加某些組織的礦化,並在骨的生長代謝過程中起一定作用。

 4.涎蛋白(sialoprotein)涎蛋白對鈣離子有很強的親和力,也能結合磷酸鈣結晶,其作用與鈣化有關。

 5.骨鹽(bone salt)占骨重量的65%~75%,大多沉積在膠原纖維中。在全部礦物質中,約45%是無定形磷酸鈣,其餘的大部分是羥磷灰石結晶。

 骨質中次要的礦物質是鎂、鈉、鉀和一些微量元素(如鋅、錳、鉬等)

 

骨組織結構

 胚胎時期首先出現的原始骨系非板狀骨(或稱編織骨),此後非板狀骨被破壞,被基質呈分層狀的骨所代替,稱為繼發性骨或板狀骨。骨的基本組織結構包括骨膜、骨質和骨髓。

 


 

 

骨膜

 被覆於骨表面的、由緻密結締組織所組成的纖維膜稱骨外膜,附著於髓腔內面的則稱骨內膜。

 1.骨外膜:

 (1)纖維層:是最外層的一層薄的、緻密的、排列不規則的結締組織,內含較粗大的膠原纖維束,有血管和神經束在其中穿行。有些粗大的膠原纖維束向內穿進外環層骨板,稱為貫穿纖維,亦稱沙比纖維。

 (2)新生層(成骨層)是骨外膜,其內層與骨質緊密相連,粗大的膠原纖維很少,代之以較多的彈性纖維,形成薄的彈性纖維網。在骨的生長期,骨外膜很容易剝離,但成年人的骨膜與骨附著牢固,不易剝離。內層細胞在胚胎或幼年期直接參與骨的形成,至成年後則保持潛在的成骨功能。

 2.骨內膜:除附著於骨髓腔內面外,也附著在中央管(哈弗斯管)內以及包在骨鬆質的骨小梁表面。骨內膜的細胞也具有成骨和造血功能,成年後呈不活躍狀態,一旦骨有損傷,則恢復成骨功能。

 

骨質

 骨質分為骨密質和骨鬆質,長骨的骨密質由外到內依次為外環骨板層、骨單位(哈弗斯系統5和內環骨板層。

 1.外環骨板層:外環骨板由表面數層骨板環繞骨幹排列而成,與骨外膜緊密相連,其中有與骨幹垂直的孔道橫行穿過骨板層,稱為穿通管,營養血管由此進入骨內。

 2.內環骨板層:由近髓腔面的數層骨板環繞骨幹排列而成,最內層為骨內膜附著面,亦可見垂直穿行的穿通管。

 3.骨單位:又稱哈弗斯系統,是骨密質的基本結構單位,為內、外環骨板層之間及骨幹骨密質的主體。在由繼發性板狀骨代替原始編織骨的同時發育形成。骨單位為厚壁圓筒狀結構,與骨幹的長軸平行排列,中央有一條細管,稱為中央管。骨細胞位於骨陷窩內,骨小管系統把中央管和骨陷窩連接起來,供骨細胞攝取營養物質,排出代謝廢物。中央管內有小血管和細的神經纖維,僅有單條的小血管,大多為毛細血管。如同時有兩條血管,其一為厚壁,另一條為薄壁,為小動脈或小靜脈。中央管與穿通管互相呈垂直走向,並彼此相通,血管亦相交通。

 骨鬆質的骨小粱也由骨板構成,但結構簡單,層次較薄,一般不見骨單位。有時僅可見到小而不完整的骨單位,血管較細或缺如,骨板層間也無血管。骨細胞的營養由骨小梁表面的骨髓腔。

 


 

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