第一篇 骨科基礎(chǔ)

第一章 骨的構(gòu)造和生理學(xué)

骨是骨骼系統(tǒng)的主要器官，由骨組織、骨髓和骨膜構(gòu)成。骨骼構(gòu)成了人體的支架，并賦予人體基本形態(tài)，起著保護(hù)、支持和運(yùn)動的作用。在運(yùn)動中，骨起著杠桿作用，關(guān)節(jié)是運(yùn)動的樞紐，骨骼肌則是運(yùn)動的動力器官。骨骼作為鈣、磷、鎂等無機(jī)礦物質(zhì)的貯存庫和緩沖庫，在骨代謝調(diào)節(jié)激素的作用下，維持礦物質(zhì)的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。骨髓是主要的造血系統(tǒng)和機(jī)體免疫系統(tǒng)的組成部分，也是成骨性譜系細(xì)胞和破骨性譜系細(xì)胞的來源。在活體，骨能不斷地進(jìn)行新陳代謝，并有修復(fù)和改建的能力。

第一節(jié) 骨組織細(xì)胞的功能

骨組織是一種特殊的結(jié)締組織，是骨的結(jié)構(gòu)主體，由數(shù)種細(xì)胞和大量鈣化的細(xì)胞間質(zhì)組成，鈣化的細(xì)胞間質(zhì)稱為骨基質(zhì)。骨組織的特點是細(xì)胞間質(zhì)有大量骨鹽沉積，即細(xì)胞間質(zhì)礦化，使骨組織成為人體最堅硬的組織之一。

在活躍生長的骨中，有4種類型細(xì)胞：骨祖細(xì)胞、成骨細(xì)胞、骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞。其中骨細(xì)胞最多，位于骨組織內(nèi)部，其余3種均分布在骨質(zhì)邊緣。

一、骨祖細(xì)胞

骨祖細(xì)胞或稱骨原細(xì)胞，是骨組織的干細(xì)胞，位于骨膜內(nèi)。胞體小，呈不規(guī)則梭形，突起很細(xì)小。核橢圓形或細(xì)長形，染色質(zhì)顆粒細(xì)而分散，故核染色淺。胞質(zhì)少，呈嗜酸性或弱嗜堿性，含細(xì)胞器很少，僅有少量核糖體和線粒體。骨祖細(xì)胞著色淺淡，不易鑒別。骨祖細(xì)胞具有多分化潛能，可分化為成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞、成軟骨細(xì)胞或成纖維細(xì)胞，分化取向取決于所處部位和所受刺激性質(zhì)。骨祖細(xì)胞存在于骨外膜及骨內(nèi)膜貼近骨質(zhì)處，當(dāng)骨組織生長或重建時，它能分裂分化成為骨細(xì)胞。骨祖細(xì)胞有兩種類型：決定性骨祖細(xì)胞（determined osteogenic precursor cells，DOPC）和誘導(dǎo)性骨祖細(xì)胞（inducible ostegenic precursor cells，IOPC）。DOPC位于或靠近骨的游離面上，如骨內(nèi)膜和骨外膜內(nèi)層、生長骨骺板的鈣化軟骨小梁上和骨髓基質(zhì)內(nèi)。在骨的生長期和骨內(nèi)部改建或骨折修復(fù)以及其他形式損傷修復(fù)時，DOPC很活躍，細(xì)胞分裂并分化為成骨細(xì)胞，具有蛋白質(zhì)分泌細(xì)胞特征的細(xì)胞逐漸增多。IOPC存在于骨骼系統(tǒng)以外，幾乎普遍存在于結(jié)締組織中。IOPC不能自發(fā)地形成骨組織，但經(jīng)適宜刺激，如骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）或泌尿道移行上皮細(xì)胞誘導(dǎo)物的作用，可形成骨組織。

二、成骨細(xì)胞

成骨細(xì)胞又稱骨母細(xì)胞，是指能促進(jìn)骨形成的細(xì)胞，主要來源于骨祖細(xì)胞。成骨細(xì)胞不但能分泌大量的骨膠原和其他骨基質(zhì)，還能分泌一些重要的細(xì)胞因子和酶類，如基質(zhì)金屬蛋白酶、堿性磷酸酶、骨鈣素、護(hù)骨素等，從而啟動骨的形成過程，同時也通過這些因子將破骨細(xì)胞耦聯(lián)起來，控制破骨細(xì)胞的生成、成熟及活化。常見于生長期的骨組織中，大都聚集在新形成的骨質(zhì)表面。

（一）成骨細(xì)胞的形態(tài)與結(jié)構(gòu)

骨形成期間，成骨細(xì)胞被覆骨組織表面，當(dāng)成骨細(xì)胞生成基質(zhì)時，被認(rèn)為是活躍的。活躍的成骨細(xì)胞胞體呈圓形、錐形、立方形或矮柱狀，通常單層排列。細(xì)胞側(cè)面和底部出現(xiàn)突起，與相鄰的成骨細(xì)胞及鄰近的骨細(xì)胞以突起相連，連接處有縫隙連接。胞質(zhì)強(qiáng)嗜堿性，與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖體有關(guān)。在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，鑲嵌著圓形或細(xì)長形的線粒體，成骨細(xì)胞的線粒體具有清除胞質(zhì)內(nèi)鈣離子的作用，同時也是能量的加工廠。某些線粒體含有一些小的礦化顆粒，沉積并附著在嵴外面，微探針分析表明這些顆粒有較高的鈣、磷和鎂的蹤跡。骨的細(xì)胞常有大量的線粒體顆粒，可能是激素作用于細(xì)胞膜的結(jié)果。例如甲狀旁腺激素能引起進(jìn)入細(xì)胞的鈣增加，并隨之有線粒體顆粒數(shù)目的增加。成骨細(xì)胞核大而圓，位于遠(yuǎn)離骨表面的細(xì)胞一端，核仁清晰。在核仁附近有一淺染區(qū)，高爾基復(fù)合體位于此區(qū)內(nèi)。成骨細(xì)胞胞質(zhì)呈堿性磷酸酶強(qiáng)陽性，可見許多PAS陽性顆粒，一般認(rèn)為它是骨基質(zhì)的蛋白多糖前身。當(dāng)新骨形成停止時，這些顆粒消失，胞質(zhì)堿性磷酸酶反應(yīng)減弱，成骨細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)楸馄綘睿桓灿诠墙M織表面，其超微結(jié)構(gòu)類似成纖維細(xì)胞。

（二）成骨細(xì)胞的功能

在骨形成非常活躍處，如骨折、骨痂及腫瘤或感染引起的新骨中，成骨細(xì)胞可形成復(fù)層堆積在骨組織表面。成骨細(xì)胞有活躍的分泌功能，能合成和分泌骨基質(zhì)中的多種有機(jī)成分，包括Ⅰ型膠原蛋白、蛋白多糖、骨鈣蛋白、骨黏連蛋白、骨橋蛋白、骨唾液酸蛋白等。因此認(rèn)為其在細(xì)胞內(nèi)合成過程與成纖維細(xì)胞或軟骨細(xì)胞相似。成骨細(xì)胞還分泌胰島素樣生長因子Ⅰ、胰島素樣生長因子Ⅱ、成纖維細(xì)胞生長因子、白細(xì)胞介素-1和前列腺素等，它們對骨生長均有重要作用。此外還分泌破骨細(xì)胞刺激因子、前膠原酶和胞質(zhì)素原激活劑，它們有促進(jìn)骨吸收的作用。因此，成骨細(xì)胞的主要功能概括起來有：①產(chǎn)生膠原纖維和無定形基質(zhì)，即形成類骨質(zhì)；②分泌骨鈣蛋白、骨黏連蛋白和骨唾液酸蛋白等非膠原蛋白，促進(jìn)骨組織的礦化；③分泌一些細(xì)胞因子，調(diào)節(jié)骨組織形成和吸收。成骨細(xì)胞不斷產(chǎn)生新的細(xì)胞間質(zhì)，并經(jīng)過鈣化形成骨質(zhì)，成骨細(xì)胞逐漸被包埋在其中。此時，細(xì)胞內(nèi)的合成活動停止，胞質(zhì)減少，胞體變形，即成為骨細(xì)胞。總之，成骨細(xì)胞是參與骨生成、生長、吸收及代謝的關(guān)鍵細(xì)胞。

1．成骨細(xì)胞分泌的酶類

（1）堿性磷酸酶（alkaline phosphates，ALP）：

成熟的成骨細(xì)胞能產(chǎn)生大量的ALP。由成骨細(xì)胞產(chǎn)生的ALP稱為骨特異性堿性磷酸酶（bone alkaline phosphatase，BALP），它以焦磷酸鹽為底物，催化無機(jī)磷酸鹽的水解，從而降低焦磷酸鹽濃度，有利于骨的礦化。在血清中可以檢測到四種不同的ALP同分異構(gòu)體，這些異構(gòu)體都能作為代謝性骨病的診斷標(biāo)志，但各種異構(gòu)體是否與不同類型的骨質(zhì)疏松癥（絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥、老年性骨質(zhì)疏松癥以及半乳糖血癥、乳糜瀉、腎性骨營養(yǎng)不良等引起的繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥）相關(guān)，尚有待于進(jìn)一步研究。

（2）組織型谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶（tTGs）：

谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶是在組織和體液中廣泛存在的一組多功能酶類，具有鈣離子依賴性。雖然其并非由成骨細(xì)胞專一產(chǎn)生，但在骨的礦化中有非常重要的作用。成骨細(xì)胞主要分泌組織型谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶，處于不同階段或不同類型的成骨細(xì)胞，其胞質(zhì)內(nèi)的谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶含量是不一樣的。tTG能促進(jìn)細(xì)胞的黏附、細(xì)胞播散、細(xì)胞外基質(zhì)的修飾，同時也在細(xì)胞凋亡、損傷修復(fù)、骨礦化進(jìn)程中起著重要作用。成骨細(xì)胞分泌的tTGs，以許多細(xì)胞外基質(zhì)為底物，促進(jìn)各種基質(zhì)的交聯(lián)，其最主要的底物為纖連蛋白和骨橋素。tTGs的活化依賴鈣離子，即在細(xì)胞外鈣離子濃度升高的情況下，才能催化纖連蛋白與骨橋素的自身交聯(lián)。由于鈣離子和細(xì)胞外基質(zhì)成分是參與骨礦化最主要的物質(zhì)，在繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥和乳糜瀉患者的血液中，也可檢測到以tTGs為自身抗原的自身抗體，因而tTGs在骨的礦化中肯定發(fā)揮著極其重要的作用。

（3）基質(zhì)金屬蛋白酶（matrixmetalloproteinase，MMP）：

MMP是一類鋅離子依賴性的蛋白水解酶類，主要功能是降解細(xì)胞外基質(zhì)，同時也參與成骨細(xì)胞功能與分化的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。

2．成骨細(xì)胞分泌的細(xì)胞外基質(zhì)

成熟的成骨細(xì)胞分泌大量的細(xì)胞外基質(zhì)，也稱為類骨質(zhì)，包括各種膠原和非膠原蛋白。

（1）骨膠原：

成骨細(xì)胞分泌的細(xì)胞外基質(zhì)中大部分為膠原，其中主要為Ⅰ型膠原，占ECM的90%以上。約10%為少量Ⅲ型、Ⅴ型和Ⅹ型膠原蛋白及多種非膠原蛋白。Ⅰ型膠原蛋白主要構(gòu)成礦物質(zhì)沉積和結(jié)晶的支架，羥磷灰石在支架的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中沉積。Ⅲ型膠原和Ⅴ型膠原能調(diào)控膠原纖維絲的直徑，使膠原纖維絲不致過分粗大，而Ⅹ型膠原纖維主要是作為Ⅰ型膠原的結(jié)構(gòu)模型。

（2）非膠原蛋白：

成骨細(xì)胞分泌的各種非膠原成分如骨橋素、骨涎蛋白、纖連蛋白和骨鈣素等在骨的礦化、骨細(xì)胞的分化中起重要的作用。

3．成骨細(xì)胞的凋亡

凋亡的成骨細(xì)胞經(jīng)歷增殖、分化、成熟、礦化等各個階段后，被礦化骨基質(zhì)包圍或附著于骨基質(zhì)表面，逐步趨向凋亡或變?yōu)楣羌?xì)胞、骨襯細(xì)胞。成骨細(xì)胞的這一凋亡過程是維持骨的生理平衡所必需的。和其他細(xì)胞凋亡途徑一樣，成骨細(xì)胞的凋亡途徑也包括線粒體激活的凋亡途徑和死亡受體激活的凋亡途徑，最終導(dǎo)致成骨細(xì)胞核的碎裂、DNA的有控降解、細(xì)胞皺縮、膜的氣泡樣變等。由于成骨細(xì)胞上存在腫瘤壞死因子受體，且在成骨細(xì)胞的功能發(fā)揮中起著重要作用，因此推測成骨細(xì)胞主要可能通過死亡受體激活的凋亡途徑而凋亡。細(xì)胞因子、細(xì)胞外基質(zhì)和各種激素都能誘導(dǎo)或組織成骨細(xì)胞的凋亡。骨形態(tài)生成蛋白（bonemorphogenetic protein，BMP）被確定為四肢骨指間細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵作用分子。此外，甲狀旁腺激素、糖皮質(zhì)激素、性激素等對成骨細(xì)胞的凋亡均有調(diào)節(jié)作用。

三、骨細(xì)胞

骨細(xì)胞是骨組織中的主要細(xì)胞，埋于骨基質(zhì)內(nèi)，細(xì)胞體位于的腔隙稱骨陷窩，每個骨陷窩內(nèi)僅有一個骨細(xì)胞胞體。骨細(xì)胞的胞體呈扁卵圓形，有許多細(xì)長的突起，這些細(xì)長的突起伸進(jìn)骨陷窩周圍的小管內(nèi)，此小管即骨小管。

1．骨細(xì)胞的形態(tài)

骨細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能與其成熟度有關(guān)。剛轉(zhuǎn)變的骨細(xì)胞位于類骨質(zhì)中，它們的形態(tài)結(jié)構(gòu)與成骨細(xì)胞非常近似。胞體為扁橢圓形，位于比胞體大許多的圓形骨陷窩內(nèi)。突起多而細(xì)，通常各自位于一個骨小管中，有的突起還有少許分支。核呈卵圓形，位于胞體的一端，核內(nèi)有一個核仁，染色質(zhì)貼附核膜分布。HE染色時胞質(zhì)嗜堿性，近核處有一淺染區(qū)。胞質(zhì)呈堿性磷酸酶陽性，還有PAS陽性顆粒，一般認(rèn)為這些顆粒是有機(jī)基質(zhì)的前身物。較成熟的骨細(xì)胞位于礦化的骨質(zhì)淺部，其胞體也呈雙凸扁橢圓形，但體積小于年幼的骨細(xì)胞。核較大，呈橢圓形，居胞體中央，在HE染色時著色較深，仍可見有核仁。胞質(zhì)相對較少，HE染色呈弱嗜堿性，甲苯胺藍(lán)著色甚淺。

電鏡下其粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)較少，高爾基復(fù)合體較小，少量線粒體分散存在，游離核糖體也較少。

成熟的骨細(xì)胞位于骨質(zhì)深部，胞體比原來的成骨細(xì)胞縮小約70%，核質(zhì)比例增大，胞質(zhì)易被甲苯胺藍(lán)染色。電鏡下可見一定量的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體，線粒體較多，此外尚可見溶酶體。線粒體中常有電子致密顆粒，與破骨細(xì)胞的線粒體顆粒相似，現(xiàn)已證實，這些顆粒是細(xì)胞內(nèi)的無機(jī)物，主要是磷酸鈣。成熟骨細(xì)胞最大的變化是形成較長突起，其直徑85～100nm，為骨小管直徑的1/2～1/4。相鄰骨細(xì)胞的突起端對端地相互連接，或以其末端側(cè)對側(cè)地相互貼附，其間有縫隙連接。成熟的骨細(xì)胞位于骨陷窩和骨小管的網(wǎng)狀通道內(nèi)。骨細(xì)胞最大的特征是細(xì)胞突起在骨小管內(nèi)伸展，與相鄰的骨細(xì)胞連接，深部的骨細(xì)胞由此與鄰近骨表面的骨細(xì)胞突起和骨小管相互連接和通連，構(gòu)成龐大的網(wǎng)樣結(jié)構(gòu)。骨陷窩-骨小管-骨陷窩組成細(xì)胞外物質(zhì)運(yùn)輸通道，是骨組織通向外界的唯一途徑，深埋于骨基質(zhì)內(nèi)的骨細(xì)胞正是通過該通道運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物。而骨細(xì)胞-縫隙連接-骨細(xì)胞形成細(xì)胞間信息傳遞系統(tǒng)，是骨細(xì)胞間直接通訊的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。據(jù)測算，成熟骨細(xì)胞的胞體及其突起的總表面積占成熟骨基質(zhì)總表面積的90%以上，這對骨組織液與血液之間經(jīng)細(xì)胞介導(dǎo)的無機(jī)物交換起著重要作用。骨細(xì)胞的平均壽命為25年。

2．骨細(xì)胞的功能

（1）骨細(xì)胞性溶骨和骨細(xì)胞性成骨：

大量研究表明，骨細(xì)胞可能主動參加溶骨過程，并受甲狀旁腺激素、降鈣素和維生素D3的調(diào)節(jié)以及機(jī)械性應(yīng)力的影響。Belanger發(fā)現(xiàn)骨細(xì)胞具有釋放枸櫞酸、乳酸、膠原酶和溶解酶的作用。溶解酶會引起骨細(xì)胞周圍的骨吸收，他把這種現(xiàn)象稱之為骨細(xì)胞性骨溶解。骨細(xì)胞性溶骨表現(xiàn)為骨陷窩擴(kuò)大，陷窩壁粗糙不平。骨細(xì)胞性溶骨也可類似破骨細(xì)胞性骨吸收，使骨溶解持續(xù)地發(fā)生在骨陷窩的某一端，從而使多個骨陷窩融合。當(dāng)骨細(xì)胞性溶骨活動結(jié)束后，成熟骨細(xì)胞又可在較高水平的降鈣素作用下進(jìn)行繼發(fā)性骨形成，使骨陷窩壁增添新的骨基質(zhì)。生理情況下，骨細(xì)胞性溶骨和骨細(xì)胞性成骨是反復(fù)交替的，即平時維持骨基質(zhì)的成骨作用，在機(jī)體需提高血鈣量時，又可通過骨細(xì)胞性溶骨活動從骨基質(zhì)中釋放鈣離子。

（2）參與調(diào)節(jié)鈣、磷平衡：

現(xiàn)已證實，骨細(xì)胞除了通過溶骨作用參與維持血鈣、磷平衡外，骨細(xì)胞還具有轉(zhuǎn)運(yùn)礦物質(zhì)的能力。成骨細(xì)胞膜上有鈣泵存在，骨細(xì)胞可能通過攝入和釋放Ca2+和P3+，并可通過骨細(xì)胞相互間的網(wǎng)狀連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行離子交換，參與調(diào)節(jié)Ca2+和P3+的平衡。

（3）感受力學(xué)信號：

骨細(xì)胞遍布骨基質(zhì)內(nèi)并構(gòu)成龐大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，成為感受和傳遞應(yīng)力信號的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

（4）合成細(xì)胞外基質(zhì)：

成骨細(xì)胞被基質(zhì)包圍后，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣羌?xì)胞，其合成細(xì)胞外基質(zhì)的細(xì)胞器逐漸減少，合成能力也逐漸減弱。但是，骨細(xì)胞還能合成極少部分行使功能和生存所必需的基質(zhì)，骨橋蛋白、骨連接蛋白以及Ⅰ型膠原在骨的黏附過程中起著重要作用。

四、破骨細(xì)胞

1．破骨細(xì)胞的形態(tài)

（1）光鏡特征：

破骨細(xì)胞是多核巨細(xì)胞，細(xì)胞直徑可達(dá)50μm以上，胞核的大小和數(shù)目有很大的差異，15～20個不等，直徑為10～100μm。核的形態(tài)與成骨細(xì)胞、骨細(xì)胞的核類似，呈卵圓形，染色質(zhì)顆粒細(xì)小，著色較淺，有1～2個核仁。在常規(guī)組織切片中，胞質(zhì)通常為嗜酸性；但在一定pH下，用堿性染料染色，胞質(zhì)呈弱嗜堿性，即破骨細(xì)胞具嗜雙色性。胞質(zhì)內(nèi)有許多小空泡。破骨細(xì)胞的數(shù)量較少，約為成骨細(xì)胞的1%，細(xì)胞無分裂能力。破骨細(xì)胞具有特殊的吸收功能，從事骨的吸收活動。破骨細(xì)胞常位于骨組織吸收處的表面，在吸收骨基質(zhì)的有機(jī)物和礦物質(zhì)的過程中，造成基質(zhì)表面不規(guī)則，形成近似細(xì)胞形狀的凹陷稱吸收陷窩（Howship's lacuna）。

（2）電鏡特征：

功能活躍的破骨細(xì)胞具有明顯的極性，電鏡下分為4個區(qū)域，緊貼骨組織側(cè)的細(xì)胞膜和胞質(zhì)分化成皺褶緣區(qū)和亮區(qū)。①皺褶緣區(qū)：此區(qū)位于吸收腔深處，是破骨細(xì)胞表面高度起伏不平的部分，光鏡下似紋狀緣，電鏡觀察是由內(nèi)陷很深的質(zhì)膜內(nèi)褶組成，呈現(xiàn)大量的葉狀突起或指狀突起，粗細(xì)不均，遠(yuǎn)側(cè)端可膨大，并常分支互相吻合，故名皺褶緣。ATP酶和酸性磷酸酶沿皺褶緣細(xì)胞膜分布。皺褶緣細(xì)胞膜的胞質(zhì)面有非常細(xì)小的鬃毛狀附屬物，長15～20nm，間隔約20nm，致使該處細(xì)胞膜比其余部位細(xì)胞膜厚。突起之間有狹窄的細(xì)胞外裂隙，其內(nèi)含有組織液及溶解中的羥基磷灰石、膠原蛋白和蛋白多糖分解形成的顆粒。②亮區(qū)或封閉區(qū)：環(huán)繞于皺褶緣區(qū)周圍，微微隆起，平整的細(xì)胞膜緊貼骨組織，好像一堵環(huán)行圍堤，包圍皺褶緣區(qū)，使皺褶緣區(qū)密封與細(xì)胞外間隙隔絕，造成一個特殊的微環(huán)境。因此將這種環(huán)行特化的細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)稱為封閉區(qū)。切面上可見兩塊封閉區(qū)位于皺褶緣區(qū)兩側(cè)。封閉區(qū)有豐富的肌動蛋白微絲，但缺乏其他細(xì)胞器。電鏡下觀察封閉區(qū)電子密度低故又稱亮區(qū)。破骨細(xì)胞若離開骨組織表面，皺褶緣區(qū)和亮區(qū)均消失。③小泡區(qū)：此區(qū)位于皺褶緣的深面，內(nèi)含許多大小不一、電子密度不等的膜被小泡和大泡。小泡數(shù)量多，為致密球形，小泡是初級溶酶體或內(nèi)吞泡或次級溶酶體，直徑0.2～0.5μm。大泡數(shù)目少，直徑0.5～3.0μm，其中有些大泡對酸性磷酸酶呈陽性反應(yīng)。小泡區(qū)還有許多大小不一的線粒體。④基底區(qū)：位于亮區(qū)和小泡區(qū)的深面，是破骨細(xì)胞遠(yuǎn)離骨組織側(cè)的部分。細(xì)胞核聚集在該處，胞核之間有一些粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、發(fā)達(dá)的高爾基復(fù)合體和線粒體，還有與核數(shù)目相對應(yīng)的中心粒，很多雙中心粒聚集在一個大的中心粒區(qū)。破骨細(xì)胞膜表面有豐富的降鈣素受體和親玻黏連蛋白或稱細(xì)胞外黏連蛋白受體等，參與調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞的活動。破骨細(xì)胞表型的標(biāo)志是皺褶緣區(qū)和亮區(qū)以及溶酶體內(nèi)的抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate resistant acid phosphatase，TRAP），細(xì)胞膜上的ATP酶和降鈣素受體，以及降鈣素反應(yīng)性腺苷酸環(huán)化酶活性。近年的研究發(fā)現(xiàn)，破骨細(xì)胞含有固有型一氧化氮合酶（constitutive nitric oxide synthase，cNOS）和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS），用NADPH-黃遞酶組化染色，破骨細(xì)胞呈強(qiáng)陽性，這種酶是NOS活性的表現(xiàn)。

2．破骨細(xì)胞的功能

破骨細(xì)胞在吸收骨質(zhì)時具有將基質(zhì)中的鈣離子持續(xù)轉(zhuǎn)移至細(xì)胞外液的特殊功能。骨吸收的最初階段是羥磷灰石的溶解，破骨細(xì)胞移動活躍，細(xì)胞能分泌有機(jī)酸，使骨礦物質(zhì)溶解和羥基磷灰石分解。在骨的礦物質(zhì)被溶解吸收后，接下來就是骨的有機(jī)物質(zhì)的吸收和降解。破骨細(xì)胞可分泌多種蛋白分解酶，主要包括半胱氨酸蛋白酶（cysteine protease，CP）和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）兩類。有機(jī)質(zhì)經(jīng)蛋白水解酶水解后，在骨的表面形成Howships陷窩。在整個有機(jī)質(zhì)和無機(jī)礦物質(zhì)的降解過程中，破骨細(xì)胞與骨的表面是始終緊密結(jié)合的。此外，破骨細(xì)胞能產(chǎn)生一氧化氮（NO），NO對骨吸收具有抑制作用，與此同時破骨細(xì)胞數(shù)量也減少。

第二節(jié) 骨的基質(zhì)

骨的基質(zhì)簡稱骨質(zhì)，即鈣化的骨組織的細(xì)胞外基質(zhì)。骨基質(zhì)含水較少，僅占骨重量的8%～9%。骨基質(zhì)由有機(jī)質(zhì)和無機(jī)質(zhì)兩種成分構(gòu)成。

一、無機(jī)質(zhì)

無機(jī)質(zhì)即骨礦物質(zhì)，又稱骨鹽，占干骨重量的65%～75%，其中95%是固體鈣和磷，無定形的鈣-磷固體在嫩的、新形成的骨組織中較多（40%～50%），在老的、成熟的骨組織中少（25%～30%）。骨礦物質(zhì)大部分以無定形的磷酸鈣和結(jié)晶的羥基磷灰石［Ca10（PO4）6（OH）5］的形式分布于有機(jī)質(zhì)中。無定形磷酸鈣是最初沉積的無機(jī)鹽，以非晶體形式存在，占成人骨無機(jī)質(zhì)總量的20%～30%。無定形磷酸鈣繼而組建成結(jié)晶的羥基磷灰石。電鏡下觀察，羥基磷灰石結(jié)晶呈柱狀或針狀，長20～40nm，寬2～3nm。經(jīng)X線衍射法研究表明，羥基磷灰石結(jié)晶體大小很不相同，體積約為（2.5～5）nm× 40nm×（20～35）nm。結(jié)晶體體積雖小，但密度極大，每克骨鹽含1016個結(jié)晶體，故其表面積甚大，可達(dá)100m2。它們位于膠原纖維表面和膠原原纖維之間，沿纖維長軸以60～70nm的間隔規(guī)律地排列。在液體中的結(jié)晶體被一層水包圍形成一層水化殼，離子只有通過這層物質(zhì)才能達(dá)到結(jié)晶體表面，有利于細(xì)胞外液與結(jié)晶體進(jìn)行離子交換。羥基磷灰石主要由鈣、磷酸根和羥基結(jié)合而成。結(jié)晶體還吸附許多其他礦物質(zhì)，如鎂、鈉、鉀和一些微量元素，包括鋅、銅、錳、氟、鉛、鍶、鐵、鋁、鐳等。因此，骨是鈣、磷和其他離子的儲存庫。這些離子可能位于羥基磷灰石結(jié)晶的表面，或能置換晶體中的主要離子，或者兩者同時存在。

骨骼中的礦物質(zhì)晶體與骨基質(zhì)的膠原纖維之間存在十分密切的物理-化學(xué)和生物化學(xué)-高分子化學(xué)結(jié)構(gòu)功能關(guān)系。正常的羥磷灰石形如長針狀，大小較一致，有嚴(yán)格的空間定向，如果羥磷灰石在骨礦化前沿的定點與排列紊亂，骨的礦化即可發(fā)生異常，同時也使基質(zhì)的生成與代謝異常。

二、有機(jī)質(zhì)

有機(jī)質(zhì)包括膠原纖維和無定形基質(zhì)（蛋白多糖、脂質(zhì)，特別是磷脂類）。

（一）膠原纖維

膠原纖維是一種結(jié)晶纖維蛋白原，被包埋在含有鈣鹽的基質(zhì)中。在有機(jī)質(zhì)中膠原纖維占90%，人體的膠原纖維大約50%存在于骨組織。構(gòu)成骨膠原原纖維的化學(xué)成分主要是Ⅰ型膠原，占骨總重量的30%，還有少量Ⅴ型膠原，占骨總重量的1.5%。在病理情況下，可出現(xiàn)m型膠原。骨的膠原纖維與結(jié)締組織膠原纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)基本相同，分子結(jié)構(gòu)為3條多肽鏈，每條含有1000多個氨基酸，交織呈繩狀，故又稱三聯(lián)螺旋結(jié)構(gòu)。膠原原纖維的直徑為50～70nm，具有64nm周期性橫紋。Ⅰ型膠原由20多種氨基酸組成，其中甘氨酸約占33%，脯氨酸和羥脯氨酸約占25%。骨的膠原原纖維和其他膠原蛋白的最大不同在于它在稀酸液中不膨脹，也不溶解于可溶解其他膠原的溶劑中，如中性鹽和稀酸溶液等。骨的膠原原纖維具有這些特殊的物理性能，是由于骨Ⅰ型膠原蛋白分子之間有較多的分子間交聯(lián)。骨膠原與羥磷灰石結(jié)晶結(jié)合，形成了抗擠壓和抗拉扭很強(qiáng)的骨組織。隨著骨代謝不斷進(jìn)行，膠原蛋白也不斷降解和合成。膠原的功能是使各種組織和器官具有強(qiáng)度完整性，1mm直徑的膠原可承受10～40kg的力。骨質(zhì)含的膠原細(xì)纖維普遍呈平行排列，掃描電鏡下膠原細(xì)纖維分支，形成連接錯綜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

（二）無定形基質(zhì)

無定形基質(zhì)僅占有機(jī)質(zhì)的10%左右，是一種沒有固定形態(tài)的膠狀物，主要成分是蛋白多糖和蛋白多糖復(fù)合物，后者由蛋白多糖和糖蛋白組成。

蛋白多糖類占骨有機(jī)物的4%～5%，由一條復(fù)雜的多肽鏈組成，還有幾個硫酸多糖側(cè)鏈與其共價連接。多糖部分為氨基葡聚糖，故PAS反應(yīng)陽性，某些區(qū)域呈弱的異染性。盡管骨有機(jī)質(zhì)中存在氨基葡聚糖，但由于含有豐富的膠原蛋白，骨組織切片染色呈嗜酸性。還有很少脂質(zhì)，占干骨重0.1%，主要為磷脂類、游離脂肪酸和膽固醇等。

無定形基質(zhì)含有許多非膠原蛋白，占有機(jī)物的0.5%，近年來已被分離出來的主要有以下幾種：

1．骨鈣蛋白 骨鈣蛋白或稱骨鈣素骨鈣蛋白是骨基質(zhì)中含量最多的非膠原蛋白，在成人骨中約占非膠原蛋白總量的20%，占骨基質(zhì)蛋白質(zhì)的1%～2%。它一是種依賴維生素K的蛋白質(zhì)，由47～351個氨基酸殘基組成的多肽，其中的2～3個氨基酸殘基中含有γ-羧基谷氨酸殘基（γ-carboxyl glutamic acid，G1A）鏈，相對分子質(zhì)量為5900。一般認(rèn)為骨鈣蛋白對羥基磷灰石有很高親和力，在骨組織礦化過程中，能特異地與骨羥基磷灰石結(jié)晶結(jié)合，主要通過側(cè)鏈GIA與晶體表面的Ca2+結(jié)合，每克分子骨鈣蛋白能結(jié)合2～3mol的Ca2+，從而促進(jìn)骨礦化過程。骨鈣蛋白對成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞前體有趨化作用，并可能在破骨細(xì)胞的成熟及活動中起作用。骨鈣蛋白還可能控制骨Ca2+的進(jìn)出，影響腎小管對Ca2+的重吸收，提示它參與調(diào)節(jié)體內(nèi)鈣的平衡。當(dāng)成骨細(xì)胞受1，25-（OH）2 D3刺激，可產(chǎn)生骨鈣蛋白。此外，腎、肺、脾、胰和胎盤的一些細(xì)胞也能合成骨鈣蛋白。

骨鈣素的表達(dá)受許多激素、生長因子和細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)。上調(diào)骨鈣素表達(dá)的因子主要是1，25-（OH）2 D3，而下調(diào)其表達(dá)的因子有糖皮質(zhì)激素、TGF-B、PGE2、IL-2、TNF-A、IL-10、鉛元素和機(jī)械應(yīng)力等。

2．骨橋蛋白 骨橋蛋白（OPN）又稱骨唾液酸蛋白Ⅰ（bone sialoproteinⅠ，BSPⅠ），分泌性磷蛋白。是一種非膠原蛋白，主要由成骨性譜系細(xì)胞和活化型T淋巴細(xì)胞表達(dá)，存在于骨組織、外周血液和某些腫瘤中。OPN分子大約由300個氨基酸殘基組成，分子量44～375ku，其突出的結(jié)構(gòu)特點是含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）基序。骨橋蛋白具有9個天冬氨酸的區(qū)域，該處是同羥基磷灰石相互作用的部位，故對羥基磷灰石有很高的親和力。骨橋蛋白濃集在骨形成的部位、軟骨成骨的部位和破骨細(xì)胞同骨組織相貼的部位，它是成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞黏附的重要物質(zhì)，是連接細(xì)胞與基質(zhì)的橋梁。骨橋蛋白不僅由成骨細(xì)胞產(chǎn)生，破骨細(xì)胞也表達(dá)骨橋蛋白mRNA，表明破骨細(xì)胞也能合成骨橋蛋白。此外，成牙質(zhì)細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、腎遠(yuǎn)曲小管上皮細(xì)胞以及胎盤、神經(jīng)組織及骨髓瘤的細(xì)胞也分泌骨橋蛋白。

OPN能與骨組織的其他組分結(jié)合，形成骨代謝的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)。破骨細(xì)胞中的 OPN與 CD44/αVβ3受體形成復(fù)合物，可促進(jìn)破骨細(xì)胞的移行。

3．骨唾液酸蛋白 骨唾液酸蛋白又稱骨唾液酸蛋白Ⅱ（bone sialoproteinⅡ，BSPⅡ）是酸性磷蛋白，相對分子質(zhì)量為7000，40%～50%由碳水化合物構(gòu)成，13%～14%為唾液酸，有30%的絲氨酸殘基磷酸化。BSPⅡ在骨中占非膠原蛋白總量的約15%。BSPⅡ的功能是支持細(xì)胞黏附，對羥基磷灰石有很高的親和力，具有介導(dǎo)基質(zhì)礦化作用。它由成骨細(xì)胞分泌。

4．骨酸性糖蛋白-75 骨酸性糖蛋白-75（bone acidic glycoprotein-75，BAG-75）含有30%的強(qiáng)酸殘基，8%的磷酸，是酸性磷蛋白，相對分子質(zhì)量為75000。它存在于骨骺板中，其功能與骨橋蛋白和BSPⅡ一樣，對羥基磷灰石有很強(qiáng)的親和力，甚至比它們還大。

5．骨黏連蛋白 骨黏連蛋白或稱骨連接素它是一種磷酸化糖蛋白，由303個氨基酸殘基組成，相對分子質(zhì)量為32000，其氨基酸末端具有強(qiáng)酸性，有12個低親和力的鈣結(jié)合位點和一個以上高親和力的鈣結(jié)合位點。骨黏連蛋白能同鈣和磷酸鹽結(jié)合，促進(jìn)礦化過程。能使Ⅰ型膠原與羥基磷灰石牢固地結(jié)合，它與鈣結(jié)合后引起本身分子構(gòu)型變化。如果有鈣螯合劑，骨黏連蛋白即喪失其選擇性結(jié)合羥基磷灰石能力。骨黏連蛋白在骨組織中含量很高，由成骨細(xì)胞產(chǎn)生。但一些非骨組織也存在骨黏連蛋白，如軟骨細(xì)胞、皮膚的成纖維細(xì)胞、肌腱的腱細(xì)胞、消化道上皮細(xì)胞及成牙質(zhì)細(xì)胞也可產(chǎn)生。骨連蛋白還與Ⅰ型、Ⅲ型和Ⅴ型膠原以及與血小板反應(yīng)素-1結(jié)合，并增加纖溶酶原活化抑制因子-1的合成。骨連蛋白可促進(jìn)牙周組織MMP-2的表達(dá)，同時還通過OPG調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞的形成。

6．鈣結(jié)合蛋白 鈣結(jié)合蛋白是一種維生素D依賴蛋白，存在于成骨細(xì)胞、骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞胞質(zhì)的核糖體和線粒體上，成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞突起內(nèi)以及細(xì)胞外基質(zhì)小泡內(nèi)也有鈣結(jié)合蛋白，表明鈣結(jié)合蛋白沿突起傳遞，直至細(xì)胞外基質(zhì)小泡。所以，鈣結(jié)合蛋白是一種鈣傳遞蛋白，基質(zhì)小泡內(nèi)的鈣結(jié)合蛋白在礦化過程中起積極作用。此外，鈣結(jié)合蛋白還存在于腸、子宮、腎和肺等，體內(nèi)分布較廣。

7．纖連蛋白 纖連蛋白主要由發(fā)育早期的成骨細(xì)胞表達(dá)，以二聚體形式存在，分子量約400ku，兩個亞基中含有與纖維蛋白、肝素等的結(jié)合位點，亦可與明膠、膠原、DNA、細(xì)胞表面物質(zhì)等結(jié)合。纖連蛋白主要由成骨細(xì)胞合成，主要功能是調(diào)節(jié)細(xì)胞黏附。成骨細(xì)胞的發(fā)育和功能有賴于細(xì)胞外基質(zhì)的作用，基質(zhì)中的黏附受體將細(xì)胞外基質(zhì)與成骨細(xì)胞的細(xì)胞骨架連接起來，二氫睪酮可影響細(xì)胞外基質(zhì)中纖連蛋白及其受體的作用，刺激纖連蛋白及其受體ALP、OPG的表達(dá)。

第三節(jié) 骨的種類

一、解剖分類

成人有206塊骨，可分為顱骨、軀干骨和四肢骨三部分。前兩者也稱為中軸骨。按形態(tài)骨可分為4類。

1．長骨

呈長管狀，分布于四肢。長骨分一體兩端，體又稱骨干，內(nèi)有空腔稱髓腔，容納骨髓。體表面有1～2個主要血管出入的孔，稱滋養(yǎng)孔。兩端膨大稱為骺，具有光滑的關(guān)節(jié)面，活體時被關(guān)節(jié)軟骨覆蓋。骨干與骺相鄰的部分稱為干骺端，幼年時保留一片軟骨，稱為骺軟骨。通過骺軟骨的軟骨細(xì)胞分裂繁殖和骨化，長骨不斷加長。成年后，骺軟骨骨化，骨干與骺融合為一體，原來骺軟骨部位形成骺線。

2．短骨

形似立方體，往往成群地聯(lián)結(jié)在一起，分布于承受壓力較大而運(yùn)動較復(fù)雜的部位，如腕骨。

3．扁骨

呈板狀，主要構(gòu)成顱腔、胸腔和盆腔的壁，以保護(hù)腔內(nèi)器官，如顱蓋骨和肋骨。

4．不規(guī)則骨

形狀不規(guī)則，如椎骨。有些不規(guī)則骨內(nèi)具有含氣的腔，稱含氣骨。

二、組織學(xué)類型

骨組織根據(jù)其發(fā)生的早晚、骨細(xì)胞和細(xì)胞間質(zhì)的特征及其組合形式，可分為未成熟的骨組織和成熟的骨組織。前者為非板層骨，后者為板層骨。胚胎時期最初形成的骨組織和骨折修復(fù)形成的骨痂，都屬于非板層骨，除少數(shù)幾處外，它們或早或遲被以后形成的板層骨所取代。

（一）非板層骨

又稱為初級骨組織。可分兩種，一種是編織骨，另一種是束狀骨。編織骨比較常見，其膠原纖維束呈編織狀排列，因而得名。膠原纖維束的直徑差異很大，但粗大者居多，最粗直徑達(dá)13μm，因此又有粗纖維骨之稱。編織骨中的骨細(xì)胞分布和排列方向均無規(guī)律，體積較大，形狀不規(guī)則，按骨的單位容積計算，其細(xì)胞數(shù)量約為板層骨的4倍。編織骨中的骨細(xì)胞代謝比板層骨的細(xì)胞活躍，但前者的溶骨活動往往是區(qū)域性的。在出現(xiàn)骨細(xì)胞溶骨的一些區(qū)域內(nèi)，相鄰的骨陷窩同時擴(kuò)大，然后合并，形成較大的無血管性吸收腔，使骨組織出現(xiàn)較大的不規(guī)則囊狀間隙，這種吸收過程是清除編織骨以被板層骨取代的正常生理過程。編織骨中的蛋白多糖等非膠原蛋白含量較多，故基質(zhì)染色呈嗜堿性。若骨鹽含量較少，則X線更易透過。編織骨是未成熟骨或原始骨，一般出現(xiàn)在胚胎、新生兒、骨痂和生長期的干骺區(qū)，以后逐漸被板層骨取代，但到青春期才取代完全。在牙床、近顱縫處、骨迷路、腱或韌帶附著處，仍終身保存少量編織骨，這些編織骨往往與板層骨摻雜存在。某些骨骼疾病，如畸形性骨炎（Paget's disease）、氟中毒、原發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)引起的囊狀纖維性骨炎、腎病性骨營養(yǎng)不良和骨腫瘤等，都會出現(xiàn)編織骨，并且最終可能在患者骨中占絕對優(yōu)勢。束狀骨比較少見，也屬粗纖維骨。它與編織骨的最大差異是膠原纖維束平行排列，骨細(xì)胞分布于相互平行的纖維束之間。

（二）板層骨

又稱次級骨組織，它以膠原纖維束高度有規(guī)律地成層排列為特征。膠原纖維束一般較細(xì)，因此又有細(xì)纖維骨之稱。細(xì)纖維束直徑通常為2～4μm，它們排列成層，與骨鹽和有機(jī)質(zhì)結(jié)合緊密，共同構(gòu)成骨板。同一層骨板內(nèi)的纖維大多是相互平行的，相鄰兩層骨板的纖維層則呈交叉方向。骨板的厚薄不一，一般為3～7μm。骨板之間的礦化基質(zhì)中很少存在膠原纖維束，僅有少量散在的膠原纖維。骨細(xì)胞一般比編織骨中的細(xì)胞小，胞體大多位于相鄰骨板之間的礦化基質(zhì)中，但也有少數(shù)散在于骨板的膠原纖維層內(nèi)。骨細(xì)胞的長軸基本與膠原纖維的長軸平行，顯示了有規(guī)律的排列方向。

在板層骨中，相鄰骨陷窩的骨小管彼此通連，構(gòu)成骨陷窩-骨小管-骨陷窩通道網(wǎng)。由于骨淺部骨陷窩的部分骨小管開口于骨的表面，而骨細(xì)胞的胞體和突起又未充滿骨陷窩和骨小管，因此該通道內(nèi)有來自骨表面的組織液。通過骨陷窩-骨小管-骨陷窩通道內(nèi)的組織液循環(huán)，既保證了骨細(xì)胞的營養(yǎng)，又保證了骨組織與體液之間的物質(zhì)交換。若骨板層數(shù)過多，骨細(xì)胞所在位置與血管的距離超過300μm，則不利于組織液循環(huán)，其結(jié)果往往導(dǎo)致深層骨細(xì)胞死亡。一般認(rèn)為，板層骨中任何一個骨細(xì)胞所在的位置與血管的距離均在300μm以內(nèi)。

板層骨中的蛋白多糖復(fù)合物含量比編織骨少，骨基質(zhì)染色呈嗜酸性，與編織骨的染色形成明顯的對照。板層骨中的骨鹽與有機(jī)質(zhì)的關(guān)系十分密切，這也是與編織骨的差別之一。板層骨的組成成分和結(jié)構(gòu)的特點，賦予板層骨抗張力強(qiáng)度高、硬度強(qiáng)的特點；而編織骨的韌性較大，彈性較好。編織骨和板層骨都參與松質(zhì)骨和密質(zhì)骨的構(gòu)成。

第四節(jié) 骨的組織結(jié)構(gòu)

人體的206塊骨，分為多種類型，其中以長骨的結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜。長骨由骨干和骨骺兩部分構(gòu)成，表面覆有骨膜和關(guān)節(jié)軟骨。典型的長骨，如股骨和肱骨，其骨干為一厚壁而中空的圓柱體，中央是充滿骨髓的大骨髓腔。長骨由密質(zhì)骨、松質(zhì)骨和骨膜等構(gòu)成。密質(zhì)骨為松質(zhì)骨質(zhì)量的4倍，但松質(zhì)骨代謝卻為密質(zhì)骨的8倍，這是因為松質(zhì)骨具有大量表面積，為細(xì)胞活動提供了條件。松質(zhì)骨一般存在于骨干端、骨骺和如椎骨的立方形骨中，松質(zhì)骨內(nèi)部的板層或桿狀結(jié)構(gòu)形成了沿著機(jī)械壓力方向排列的三維網(wǎng)狀構(gòu)架。松質(zhì)骨承受著壓力和應(yīng)變張力的合作用，但壓力負(fù)荷仍是松質(zhì)骨承受的主要負(fù)載形式。密質(zhì)骨組成長骨的骨干，承受彎曲、扭轉(zhuǎn)和壓力載荷。長骨骨干除骨髓腔面有少量松質(zhì)骨外，其余均為密質(zhì)骨。骨干中部的密質(zhì)骨最厚，越向兩端越薄。

一、密質(zhì)骨

骨干主要由密質(zhì)骨構(gòu)成，內(nèi)側(cè)有少量松質(zhì)骨形成的骨小梁。密質(zhì)骨在骨干的內(nèi)外表層形成環(huán)骨板，在中層形成哈弗斯系統(tǒng)和間骨板。骨干中有與骨干長軸幾乎垂直走行的穿通管，內(nèi)含血管、神經(jīng)和少量疏松結(jié)締組織，結(jié)締組織中有較多骨祖細(xì)胞；穿通管在骨外表面的開口即為滋養(yǎng)孔。

（一）環(huán)骨板

環(huán)骨板是指環(huán)繞骨干外、內(nèi)表面排列的骨板，分別稱為外環(huán)骨板和內(nèi)環(huán)骨板。

1．外環(huán)骨板

外環(huán)骨板厚，居骨干的淺部，由數(shù)層到十多層骨板組成，比較整齊地環(huán)繞骨干平行排列，其表面覆蓋骨外膜。骨外膜中的小血管橫穿外環(huán)骨板深入骨質(zhì)中。貫穿外環(huán)骨板的血管通道稱穿通管或福爾克曼管（Volkmann canal），其長軸幾乎與骨干的長軸垂直。通過穿通管，營養(yǎng)血管進(jìn)入骨內(nèi)，和縱向走行的中央管內(nèi)的血管相通。

2．內(nèi)環(huán)骨板

內(nèi)環(huán)骨板居骨干的骨髓腔面，僅由少數(shù)幾層骨板組成，不如外環(huán)骨板平整。內(nèi)環(huán)骨板表面襯以骨內(nèi)膜，后者與被覆于松質(zhì)骨表面的骨內(nèi)膜相連續(xù)。內(nèi)環(huán)骨板中也有穿通管穿行，管中的小血管與骨髓血管通連。從內(nèi)、外環(huán)骨板最表層骨陷窩發(fā)出的骨小管，一部分伸向深層，與深層骨陷窩的骨小管通連；一部分伸向表面，終止于骨和骨膜交界處，其末端是開放的。

（二）哈弗斯骨板

哈弗斯骨板（Haversian lamella）介于內(nèi)、外環(huán)骨板之間，是骨干密質(zhì)骨的主要部分，它們以哈弗斯管（Haversian canal）為中心呈同心圓排列，并與哈弗斯管共同組成哈弗斯系統(tǒng)。哈弗斯管也稱中央管，內(nèi)有血管、神經(jīng)及少量結(jié)締組織。長骨骨干主要由大量哈弗斯系統(tǒng)組成，所有哈弗斯系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基本相同，故哈弗斯系統(tǒng)又有骨單位之稱。

骨單位為厚壁的圓筒狀結(jié)構(gòu)，其長軸基本上與骨干的長軸平行，中央有一條細(xì)管稱中央管，圍繞中央管有5～20層骨板呈同心圓排列，宛如層層套入的管鞘。改建的骨單位不總是呈單純的圓柱形，可有許多分支互相吻合，具有復(fù)雜的立體構(gòu)型。因此，可以見到由同心圓排列的骨板圍繞斜形的中央管。中央管之間還有斜形或橫形的穿通管互相連接，但穿通管周圍沒有同心圓排列的骨板環(huán)繞，據(jù)此特征可區(qū)別穿通管與中央管。哈弗斯骨板一般為5～20層，故不同骨單位的橫斷面積大小不一。每層骨板的平均厚度為3μm。

骨板中的膠原纖維繞中央管呈螺旋形行走，相鄰骨板中膠原纖維互成直角關(guān)系。有人認(rèn)為，骨板中的膠原纖維的排列是多樣性的，并根據(jù)膠原纖維的螺旋方向，將骨單位分為3種類型：Ⅰ型，所有骨板中的膠原纖維均以螺旋方向為主；Ⅱ型，相鄰骨板的膠原纖維分別呈縱形和環(huán)行；Ⅲ型，所有骨板的膠原纖維以縱形為主，其中摻以極少量散在的環(huán)行纖維。不同類型骨單位的機(jī)械性能有所不同，其壓強(qiáng)和彈性系數(shù)以橫形纖維束為主的骨單位最大，以縱形纖維束為主的骨單位最小。每個骨單位最內(nèi)層骨板表面均覆以骨內(nèi)膜。

中央管長度為3～5mm，中央管的直徑因各骨單位而異，差異很大，平均300μm，內(nèi)壁襯附一層結(jié)締組織，其中的細(xì)胞成分隨著每一骨單位的活動狀態(tài)而各有不同。在新生的骨質(zhì)內(nèi)多為骨祖細(xì)胞，被破壞的骨單位則有破骨細(xì)胞。骨沉積在骨外膜或骨內(nèi)膜溝表面形成的骨單位，或在松質(zhì)骨骨骼內(nèi)形成的骨單位，稱為初級骨單位。中央管被同心圓骨板柱圍繞，僅有幾層骨板。初級骨單位常見于未成熟骨，如幼骨，特別是胚胎骨和嬰兒骨，隨著年齡增長，初級骨單位也相應(yīng)減少。次級骨單位與初級骨單位相似，是初級骨單位經(jīng)改建后形成的。次級骨單位或稱繼發(fā)性哈弗斯系統(tǒng)，有一黏合線，容易辨認(rèn)，并使其與鄰近的礦化組織分開來。

中央管中通行的血管不一致。有的中央管中只有一條毛細(xì)血管，其內(nèi)皮有孔，胞質(zhì)中可見吞飲小泡，包繞內(nèi)皮的基膜內(nèi)有周細(xì)胞。有的中央管中有兩條血管，一條是小動脈，或稱毛細(xì)血管前微動脈，另一條是小靜脈。骨單位的血管彼此通連，并與穿通管中的血管交通。在中央管內(nèi)還可見到細(xì)的神經(jīng)纖維，與血管伴行，大多為無髓神經(jīng)纖維，偶可見有髓神經(jīng)纖維，這些神經(jīng)主要由分布在骨外膜的神經(jīng)纖維構(gòu)成。

（三）間骨板

位于骨單位之間或骨單位與環(huán)骨板之間，大小不等，呈三角形或不規(guī)則形，也由平行排列骨板構(gòu)成，大都缺乏中央管。間骨板與骨單位之間有明顯的黏合線分界。間骨板是骨生長和改建過程中哈弗斯骨板被溶解吸收后的殘留部分。

在以上三種結(jié)構(gòu)之間，以及所有骨單位表面都有一層黏合質(zhì)，呈強(qiáng)嗜堿性，為骨鹽較多而膠原纖維較少的骨質(zhì)，在長骨橫斷面上呈折光較強(qiáng)的輪廓線，稱黏合線。伸向骨單位表面的骨小管，都在黏合線處折返，不與相鄰骨單位的骨小管連通。因此，同一骨單位內(nèi)的骨細(xì)胞都接受來自其中央管的營養(yǎng)供應(yīng)。

二、松質(zhì)骨

長骨兩端的骨骺主要由松質(zhì)骨構(gòu)成，僅表面覆以薄層密質(zhì)骨。松質(zhì)骨的骨小梁粗細(xì)不一，相互連接而成拱橋樣結(jié)構(gòu)，骨小梁的排列配布方向完全符合機(jī)械力學(xué)規(guī)律。骨小梁也由骨板構(gòu)成，但層次較薄，一般不顯骨單位，在較厚的骨小梁中，也能看到小而不完整的骨單位。例如股骨上端、股骨頭和股骨頸處的骨小梁排列方向，與其承受的壓力和張力曲線大體一致；而股骨下端和脛骨上、下端，由于壓力方向與它們的長軸一致，故骨小梁以垂直排列為主。骨所承受的壓力均等傳遞，變成分力，從而減輕骨的負(fù)荷，但骨骺的抗壓抗張強(qiáng)度小于骨干的抗壓抗張強(qiáng)度。松質(zhì)骨骨小梁之間的間隙相互連通，并與骨干的骨髓腔直接相通。

三、骨膜

骨膜是由致密結(jié)締組織組成的纖維膜。包在骨表面的較厚層結(jié)締組織稱骨外膜，被襯于骨髓腔面的薄層結(jié)締組織稱骨內(nèi)膜。除骨的關(guān)節(jié)面、股骨頸、距骨的囊下區(qū)和某些籽骨表面外，骨的表面都有骨外膜。肌腱和韌帶的骨附著處均與骨外膜連續(xù)。

（一）骨外膜

成人長骨的骨外膜一般可分為內(nèi)、外兩層，但兩者并無截然分界。

纖維層是最外的一層薄的、致密的、排列不規(guī)則的結(jié)締組織，其中含有一些成纖維細(xì)胞。結(jié)締組織中含有粗大的膠原纖維束，彼此交織成網(wǎng)狀，有血管和神經(jīng)在纖維束中穿行，沿途有些分支經(jīng)深層穿入穿通管（Volkmann's canal）。有些粗大的膠原纖維束向內(nèi)穿進(jìn)骨質(zhì)的外環(huán)層骨板，亦稱穿通纖維（Sharpey's fiber），起固定骨膜和韌帶的作用。骨外膜內(nèi)層直接與骨相貼，為薄層疏松結(jié)締組織，其纖維成分少，排列疏松，血管及細(xì)胞豐富，細(xì)胞貼骨分布，排列成層，一般認(rèn)為它們是骨祖細(xì)胞。

骨外膜內(nèi)層組織成分隨年齡和功能活動而變化，在胚胎期和出生后的生長期，骨骼迅速生成，內(nèi)層的細(xì)胞數(shù)量較多，骨祖細(xì)胞層較厚，其中許多已轉(zhuǎn)變?yōu)槌晒羌?xì)胞。成年后骨處于改建緩慢的相對靜止階段，骨祖細(xì)胞相對較少，不再排列成層，而是分散附著于骨的表面，變?yōu)樗笮危c結(jié)締組織中的成纖維細(xì)胞很難區(qū)別。當(dāng)骨受損后，這些細(xì)胞又恢復(fù)造骨的能力，變?yōu)榈湫偷某晒羌?xì)胞，參與新的骨質(zhì)形成。由于骨外膜內(nèi)層有成骨能力，故又稱生發(fā)層或成骨層。

（二）骨內(nèi)膜

骨內(nèi)膜是一薄層含細(xì)胞的結(jié)締組織，襯附于骨干和骨骺的骨髓腔面以及所有骨單位中央管的內(nèi)表面，并且相互連續(xù)。骨內(nèi)膜非常薄，不分層，由一層扁平的骨祖細(xì)胞和少量的結(jié)締組織構(gòu)成，并和穿通管內(nèi)的結(jié)締組織相連續(xù)。非改建期骨的骨內(nèi)膜表面覆有一層細(xì)胞稱為骨襯細(xì)胞，細(xì)胞表型不同于成骨細(xì)胞。一般認(rèn)為它是靜止的成骨細(xì)胞，在適當(dāng)刺激下，骨襯細(xì)胞可再激活成為有活力的成骨細(xì)胞。

骨膜的主要功能是營養(yǎng)骨組織，為骨的修復(fù)或生長不斷提供新的成骨細(xì)胞。骨膜具有成骨和成軟骨的雙重潛能，臨床上利用骨膜移植，已成功地治療骨折延遲愈合或不愈合、骨和軟骨缺損、先天性腭裂和股骨頭缺血性壞死等疾病。骨膜內(nèi)有豐富的游離神經(jīng)末梢，能感受痛覺。

四、骨髓

骨松質(zhì)的腔隙彼此通連，其中充滿小血管和造血組織，稱為骨髓。在胎兒和幼兒期，全部骨髓呈紅色，稱紅骨髓。紅骨髓有造血功能，內(nèi)含發(fā)育階段不同的紅骨髓和某些白細(xì)胞。約在5歲以后，長骨骨髓腔內(nèi)的紅骨髓逐漸被脂肪組織代替，呈黃色，稱黃骨髓，失去造血活力，但在慢性失血過多或重度貧血時，黃骨髓可逐漸轉(zhuǎn)化為紅骨髓，恢復(fù)造血功能。在椎骨、髂骨、肋骨、胸骨及肱骨和股骨等長骨的骨骺內(nèi)終生都是紅骨髓，因此臨床常選髂前上棘或髂后上棘等處進(jìn)行骨髓穿刺，檢查骨髓象。

第五節(jié) 骨的血管、淋巴管和神經(jīng)

1．血管長骨的血供來自三個方面；骨端、骨骺和干骺端的血管；進(jìn)入骨干的滋養(yǎng)動脈；骨膜動脈。

滋養(yǎng)動脈是長骨的主要動脈，一般有1～2支，經(jīng)骨干的滋養(yǎng)孔進(jìn)入骨髓腔后，分為升支和降支，每一支都有許多細(xì)小的分支，大部分直接進(jìn)入皮質(zhì)骨，另一些分支進(jìn)入髓內(nèi)血竇。升支和降支的終末血管供給長骨兩端的血液，在成年人可與干骺端動脈及骺動脈的分支吻合。干骺端動脈和骺動脈均發(fā)自鄰近動脈，分別從骺軟骨的近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)穿入骨質(zhì)。上述各動脈均有靜脈伴行，匯入該骨附近的靜脈。不規(guī)則骨、扁骨和短骨的動脈來自骨膜動脈或滋養(yǎng)動脈。

2．淋巴管骨膜的淋巴管很豐富，但骨的淋巴管是否存在尚有爭議。

3．神經(jīng)骨的神經(jīng)伴滋養(yǎng)血管進(jìn)入骨內(nèi)，分布到哈弗管的血管周隙中，以內(nèi)臟傳出纖維較多，分布到血管壁；軀體傳入纖維則分布于骨膜、骨內(nèi)膜、骨小梁及關(guān)節(jié)軟骨深面。骨膜的神經(jīng)最豐富，并對張力或撕扯的刺激較為敏感，故骨膿腫和骨折常引起劇痛。

（宮麗華 黃嘯原）

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