第一章骨骼.doc

第一章 骨骼第一节 骨的发生胚胎在官内最初几周，经过囊胚期( blastulastage)和原肠胚期(gastrula stage)。逐渐产生雏形，发生头、躯干和形成肢芽(limb bud)的外隆凸。在外胚层和内胚层之间，有一层弥散疏松的细胞组织，称为间充质或间叶( mesenchyme)，间充质逐渐分化为骨、软骨、筋膜和肌肉等各种结缔组织结构。间叶细胞密集的部位将是最早形成肌肉与骨骼结构的部位。每个密集的间叶雏形将直接或间接地转化为骨。在胚胎早期，有些肌肉与骨骼单位的发生相当活跃，这个阶段胚胎发育易受外毒察的影响，例如某些先天性畸形，可能与在这个时期受麻疹病毒的感染等有关。发生和生长是同时进行的，可以通过下列几种方式完成：结缔组织细胞分化或调节形成骨骼生成雏形（有多种作用的间叶和骨先质细胞）；已分化的软骨生成和骨生成成分的有丝分裂（即软骨母细胞和骨母细胞）；增加细胞外结构蛋白的合成（如骨样和软骨样组织）；增加细胞内水的摄取，伴随着细胞内和细胞外之间水的流动；在软骨膜和骨样期，增加细胞外基质形成量；细胞坏死的机制尚未完全明了，但是有充分的证据表明，某些细胞的确发生死亡，而后被其饱类型的细胞所替代，骨骺与干骺端交界处原发性骨松质的形成就是如此。 一、软骨的形成早在第5胚胎周，间叶细胞逐渐增大，变得更为密集，并分化为一层细胞，称为前软骨( precar-tilage)。然后，基质沉积在细胞之间。这种基质含有原纤维( fibril)原纤维是特有的一种类型，具有软骨特有的功能。在透明软骨内，因为基质显现清晰，而结构相似，原纤维不能用普通的染色方法显示出来。在弹性软骨内，可见黄色弹性纤维。在纤维软骨内，可见较粗的白色纤维，并沉积在基质中。通过内、外生长，可使软骨的厚度增加。内生长是通过软骨细胞的增殖，产生新的基质；外生长（周围生长）是通过软骨膜内层细胞转化为软骨细胞。一、骨的形成自第7胚胎周以后，骨就开始形成，且持续进行至青春期骨发育成熟为止。膜内化骨一般是直接由密集的间叶雏形转化而成（如颅骨和面骨等）。多数颅骨是由间叶雏形先转变为软骨雏形，然后再通过下列几种方式形成骨化结构：先有原发性骨环(primary osseous collar)形成，其后血管侵入，形成初级骨化中心(primary ossifica-tion centre)，初级骨化中心将成为骨干和干骺端；以后，骺部血臂组织间接地骨化，形成次级骨化中心(secondary ossification centre)。骺与骨干交界处称为生长板(growth plates)，在初级和次级骨化中心之间生长，具有较快的横向和纵向生长能力。最先形成的软骨雏形逐渐被骨化组织代替，称为软骨内成骨或骨化(endochondral ossi-fication)。软骨内成骨和膜内成骨(intramembra-nous ossification)是骨形成的两种类型，软骨内成骨含有和骨膜平行生长的膜内成骨。同样，膜内成骨也可能经历其后软骨内成骨的演变过程进行生长。（一）膜内成臂原发性膜内成骨认为是最主要的成骨形式，成骨限制在颅骨、面骨、部分锁骨和下颌骨。间叶和结缔组织膜先形成颅骨和面骨的原始雏形，然后，膜内成骨在一个或数个骨化中心开始。这些骨化中心总是邻近血管区，其特征是出现骨母细胞，骨母细胞沉积在骨小梁网中，呈放射状向各处扩散（图I-I-I）。外周间叶组织分化成为纤维鞘（即骨膜），纤维鞘内壁分化骨母细胞，骨母细胞沉积形成平行的密质骨板（即板层骨），这种膜内成骨构成了颅骨的内板和外板。骨小梁主要沿最大的应力线(stress line)排列。某些中轴骨和四肢骨的成分也与膜内成骨有关，骨干和干骺端骨皮质来自内衬软骨雏形的特殊间叶组织（即骨膜）。这个过程很能说明小儿骨髓炎，其原始骨干变为死骨，被掀起的骨膜形成由新骨生成的完整性包壳，这完全是原始的膜内成骨过程。（二）软骨成骨先是软骨雏形结构被软骨破坏，然后被周围骨替代。这一过程涉及两个步骤：软骨内成骨，即从软骨中心开始成骨。软骨膜下和骨膜下成骨，即从软骨膜下或骨膜下自外周开始成骨。1软骨内成骨 在软骨先质( cartilaginousprecursor)中心，细胞逐渐增大，呈放射状排列。钙盐沉积在基质内，这种钙化的软骨被分解，被以软骨膜侵入的血管组织胼破坏。与此同时，侵入的芽状组织块产生骨母细胞，骨母细胞在许多地方，甚至在钙化的软骨内沉积，形成新骨。这种骨松质形成后，继续向两端发展，替代软骨。软骨内成骨是中轴和四肢骨成分发生的主要过程，整个过程持续不间断地进行。最好的例子是胚胎肢芽发生过程。间叶细胞增殖并密集，形成以后骨的轮廓。这些细胞很快分化为软骨母细胞，软骨母细胞继而转变为软骨细胞，软骨细胞分泌细胞间软骨物质，这种物质被周围组织包绕，产生骨的软骨雏形，发生软骨雏形周围的间叶组织很快围成一层膜，即软骨膜。软骨雏形随着间质生长逐渐增加长度，这与软骨细胞的增殖、成熟、增大等因素有关。同时受到生长激素、甲状腺素、肾上腺皮质激素以及局部生长因子的共同调控。软骨雏形由于骨干内间质的不断生长，和软骨膜的成软骨细胞形成一层软骨，沉积在其表面，因而，也产生横向发展。从雏形中心至雏形两端，由于间质主动性生长，使细胞分开，同时，在雏形中心最早形成的软骨细胞成熟、增大，并分泌碱性磷酸酶进入细胞间组织中，发生软骨细胞钙化。由于营养物质受到钙化基质的阻碍，软骨细胞发生死亡，故雏形中心的钙化基质分解而形成空腔。血管侵入软骨膜内，似乎能改变多功能细胞的变化，这些细胞开始分化为骨母细胞，在软骨雏形周围产生一薄层骨组织。包围雏形的膜称为骨膜( periosteum)。随着雏形中段钙化软骨的分解，骨膜芽和含有来自骨膜成骨细胞和骨母细胞的血管组织增生，侵入破碎的软骨雏形中间。骨母细胞被包囤，在残存钙化软骨上面产生新骨，这种新骨为骨松质。长骨中间成骨进一步扩散，由于成骨细胞的作用，雏形继续生长，产生强有力的密质壁。中心部分的骨松质多半被吸收，遗留一个腔，即髓腔，被髓样组织填充。髓腔不会伸人雏形的软骨端。但是由纵行生长的骨小粱可将每一软骨端分开。2软骨膜下成骨 与软骨内成骨同时，海绵状中心骨发生，软骨膜内层（称骨膜更确切）产生一层与骨膜相平行的骨密质(compact bone)。靠近骺部有一层软骨组织，软骨内成骨延续在整个生长期，产生骨结构纵向生长，骨膜下成骨使骨结构增加了厚度。三、中轴骨骼的形成最早的神经、肌肉和中轴骨成分的形态发生，与脊索( notochord)和节状排列(metamerism)有密切关系。脊索是原始的中枢支架，间叶组织形成的生骨节( sclerotome)逐渐向脊索移动，在脊索旁产生成对的节段团块。每个生骨节的间叶细胞团块，被前方和后方的节段间动脉分开，呈头部和尾部两半，头部一半密度较高，尾部一半密度较低，然后，头部较致密的一半与尾部较松散的一半相连接而形成椎体的前身。致密区与松散区围绕脊索生长形成椎体，头部致密的一半向背侧延伸，环绕神经管形成椎弓，向前钋侧突出形成相对应的肋突，即为肋骨的前身。椎间隙的间叶组织构成椎间盘，盘内的髓核由脊索残留物构成。两部分生骨节的连接，将节段间动脉包裹在椎体中心。经过细胞分化、密集、转移、再密集等过程，在第36胚胎周，逐渐形成中轴骨。在第6周，间叶原基( anlagen)开始出现软骨成骨中心(centerof chondrification)先在脊索两侧各出现一个成骨中心，然后融合在一起，形成一个完整的成骨中心。另外两个成骨中心在椎弓，最终向背侧伸延融合在一起而形成结实的椎弓，并逐渐形成棘突。四个成骨中心先是融合为两个，最后两个成骨中心又融合在一起，并向侧面伸延形成横突，完成一个完整的软骨性脊椎。脊椎的成骨从第10周开始，直到出生后数年才能完全融合。完整的软骨性脊椎形成后，逐渐进入初级骨化(primary ossification)阶段，除寰椎和枢椎外，每一椎骨出现3个初级骨化中心，先从下胸椎与上腰椎开始，然后向头尾两端伸延。随着初级骨化中心增大，在椎体上下缘形成骺板(epiphysead growthplate)和骨骺(epiphyses)。这些结构经过软骨内成骨使椎体向两端持续生长，与长骨纵向生长相似，大约在20岁前后，骺板被骨小梁取代，在干骺端和骺板间留下的线状痕迹称骺线，其出现代表长骨纵向生长的完成。早期骨骺通过生长和改建，最终形成内部为骨松质，外围为骨密质的骨骺，构成关节表面终身保留的软骨层，对关节运动和缓冲方面发挥重要作用。在椎体上下两面，有一突起的软骨环，是脊椎前纵韧带和后纵韧带的纤维附着处，它不参与生长过程。骨化的时间很长，自胚胎期直至25岁。1岁时，椎弓的两半相融合，椎弓与椎体形成关节，即神经中央关节，以便脊髓扩大。36岁，该关节发生融合，至青春期后，脊椎出现5个次级骨化中心(secondary ossification center)，即棘突尖、两个横突、两块环状骨骺。骨化中心在椎体上下面出现，并与其相平行，形成一板状物。到17岁骨化中心与椎体发生融合，但在腰椎区，要到25岁左右才能形成完全融合。来自软骨膜和韧带的血管可经软骨的小管系统进入生长板，但血供不及长骨的骨骺部丰富。血管不侵入纤维环组织，因而，在发育过程中是无血供的，一直保持到成年期。直到6岁时，仍能看到中央动脉，但以后渐消失。某些情况下中央动脉仍不消失，如脊椎发育不良症（Scheuermann病）。在峡部不连( spondylolysis)或脊椎滑脱症(spondylolisthesis)患者，腰椎椎弓未发生成骨造成峡部缺损，是先天性化骨中心未融合。四、肋骨的发生肋骨起源于肋骨突(costal process)，肋骨突来自椎弓生骨节的尾部。大约在第9周接近将来肋骨角处发生第一化骨中心。软骨性肋骨向近远两端发生进行性化骨，然而远端接近胸骨部的肋骨保留为软骨。在青春期发生两个第二化骨中心，一个在肋骨结节，一个在肋骨头。在颈部，肋骨以结节形式存在，并与横突融合，构成椎动脉弓的前半部分，当肋骨突在颈部发育过长时，形成颈肋，压迫神经血管，称胸腔出口综合征。在腰椎，肋骨突形成横突的一部分。在骶骨，肋骨突参与荚(alae)的形成。五、胸骨的发生胸骨最初起自成对的间叶组织密集处，问叶组织来自环绕胸腔的中胚层外板，与肋骨的形式无关。初级骨化中心在胚胎5个月开始，直到儿童初期才完全形成。原始的一对间叶胸骨带分离很宽，先在靠头侧形成的胸骨带连接，至第9胚胎周完成尾部胸骨带连接。自上而下地逐渐形成融合，形成胸骨柄、体和剑突，并与6对肋软骨相连。如果这一过程不完全，可能发生胸骨、剑突呈分杈状。六、四肢骨骼的形态形成随着原节( somite)形成，神经管闭合，肢形成区或称肢形态形成区经中胚层外侧板的局部分化而产生。细胞增殖，形成原节层增厚。间叶细胞密集团块可能产生肢芽。在6周时，肢芽内间叶细胞形成的原始骨，经软骨化而形成透明软骨模式，在此基础上，形成以后的肢体骨骼。四肢骨骼包括头端和尾端在内支柱和与之相接的游离附件。四肢骨骼宜接来自无节段的原节间叶组织。（一）锁骨 锁骨是骨骼中第一根开始化骨的骨结构，在化骨以前，这块特殊组织既像膜组织，又像软骨组织，所以，很难确定其起源。它出现西个化骨中心。（二）肩胛骨肩胛骨是一块骨板，有两个化骨中心和几个小的骨骺。初级骨化中心于早期形成肩胛体和肩胛冈；另一骨化中心于出生后形成喙突。 （三）长骨和短小管骨在长骨，软骨的雏形分为中段的软骨干和两端的骺软骨，随胚胎发育而增大体积；软骨干中心化骨，称为初级骨化中心，均在胚胎期开始。两端的骨骺化骨大多在出生后发生，也开始于骺软骨中心，称为次级骨化中心。次级骨化中心出现后，骺软骨内便开始了一个向心性的连续不断的软骨细胞繁殖与肥大，逐渐被细胞间组织分开，基质钙化，并逐渐被分解，形成腔道，血管组织侵入，在残部钙化软骨周围有骨形成，因而骨骺不断增大。另一方面，邻近干骺侧的软骨也进行着与前者方向相反的软骨细胞繁殖与肥大、基质钙化等过程，使骨干不断沿纵轴方向增长。因此，骨骺骨化中心与于骺端之间的软骨下，同时存在着两组形式相同、方向相反的软骨增殖与成骨活动。当骨骺发育到一定程度，骨骺软骨增殖和成骨活动停止，软骨未能全部形成化骨。部分成为关节软骨( articular cartilage)这是一层永久不化骨的软骨组织。一部分在骺与骨干之间形成一横行软骨层，称骺板或骺盘( cpiphyscal plate ordisk)骺板内的软骨细胞继续生长，软骨基质不断形成，骺板增厚，形成骨的纵向生长。实际上，骺板没有增厚，因为骺板增厚的同时，又经历成熟、间质钙化，软骨细胞坏死、分解和钙化软骨的溶解( dissolution)逐渐变为骺板侧骨干骨替代的过程，骺板的厚度又下降，因此骨的沉积( appo-sition)形成持续性的骨干纵向生长。当骺板发育到成熟阶段，其软骨的增殖与成骨活性中止，骺板逐渐完伞被骨化，骨1：与f骺端融合，长骨的纵向生长则停止。在小短管状骨，如指、趾、掌、跖骨，最仞自两个盘状骨骺，但是以后仪有一端的骨骺才有骨生长作用，而另端透明软骨被逐渐替代，小起骨生长作用。从骨骺向乍长板的骨f端伸延可分辨出以下4个区。1静止软骨区(zone of resting cartilagc) 此区紧靠骨骺，等大小的软骨细胞，分散在整个软骨的细胞问组织tf-。在某些部位，含有营养血管的腔隙使骨rj软付分隔开来。在这个平断，骺板牢牢地被附着于骨骺。此细胞不活跃，处于相对静止状态，是骺板幼稚软骨组织细胞的源泉，故称细胞生发层( zone of gcrminal ccll)。2幼稚软骨细胞增殖区(zonc of young pro-lifcrating chondrocytes) 为堆积辏桂状的游离形或楔形的细胞。细胞柱的排列与骨的纵轴相平行。每一细胞柱约有数个至数个细胞。细胞生长活跃，数日多，有丰富的软骨基质与胶原纤维，因而在骺板中相对较坚韧。3软骨细胞成熟区(zonc of maturing chon-drocytes) 舍有软骨细胞，仍以柱状排列。软骨细胞逐渐成熟增大，糖原和碱性磷酸酶聚集，细胞间质进一步钙化。由于细胞体积增大，各细胞柱相对镦近，软骨基质明显减少，因而此层韧性也减弱。胞质内含有较多的线粒体和发达的高尔基体。在一般的切片上，胞质中糖原等成分被溶解，呈现许多空泡，软骨基质中开始出现钙盐颗粒沉积，嗜碱性强。4软骨钙化区(zone of calcificd cartilagc)此很薄，仅由一层或儿层细胞构成，商接附着于骨干的骨断。细胞坏死、基质钙化、溶解，形成一些小窝。在每一细胞柱之间的水平部分和邻近细胞柱之间的垂直部分被溶解。有小块垂直部分存留下来，作为骨沉积的部位（bone of deposition）。软骨肚质被侵入的毛细血管穿成很多的隧道，伴随血管进入问充质细胞分化为成骨细胞，或者由一蝗软骨细胞小退化而转变为成骨细胞。在未被侵蚀的钙化基质表面，成排的成骨细胞进行造骨活动，开始形成新的骨质，进一步形成纵行的骨小梁。新形成的骨小梁牢固地和软骨板融合在一起。此区昀坚韧度较肥大细胞层又有所增强，是骨骺与骨十连接的过渡区，软骨逐渐被骨所替代，即所谓骺端( metaphysis)。在成股竹区出现的同时，骨骨的原始骨髓腔也不断地向两端扩展，原来一些小的腔隙逐渐扩大。其中的细胞分裂繁殖，进一步成为骨细胞，继续造骨。也出现被破骨细胞侵蚀的旧骨质。另有一些间充质细胞增殖，分化为骨髓的造血细胞。在肱骨、尺桡骨以及股骨、胫腓骨等长骨，都是从骨干内的初级骨化中心，和骨端的骨骺内的次级骨化中心，使骨逐渐发育成熟。每一腕骨、跗骨、跖骨、掌骨、指（趾）骨，均各有初级骨化中心。肱骨下端还有另外一些骨骺。（四）骨盆骨盆带的软骨板在开始时与脊柱互成直角，以后逐渐旋转，与脊柱平行。髂骨、坐骨和耻骨各有一个骨化中心。这三骨的连接处呈杯状，即髋臼，与股骨头望傥关节。耻骨和坐骨的骨化中心在中线相遇，中间嵌有纤维软骨组织，称为耻骨联合。（五）关节骨与骨之间借纤维结缔组织、软骨或骨相连接，称为关节。由于骨间的连接组织及其运动情况不同，又可分为不动关节( synarthrosis)和可动关节( diarthrosis)两种。1不动关节 此类关节运动范围极小或完全不活动，是由间叶组织分化而形成。根据骨间的连接组织不同，又分为韧带联合( syndesmo-sis)、软骨联合(synchondrosis)和骨性联合(syn-ostosis)兰种。2可动关节 其特点有一关节腔，关节腔由间叶组织的分权而形成，关节囊由致密的结缔组织构成，和骨膜的外层组织相连接。衬附在纤维层内面的一层疏松结缔组织称为滑膜( synovialmembrane)，通过关节腔的韧带和肌腱，被滑膜包裹，然后在其上反折。因此，有的韧带和肌腱虽然通过关节腔，实际在火节腔之外。关节盘是一种纤维软骨板，由间叶组织分化构成。第二节 骨的正常结构骨的正常结构与其他结缔组织基本相似，也由细胞、纤维和基质三种成分组成。但骨的最大特点是细胞间质具有大量的钙盐沉积，在代谢上维持体液中钙内环境稳定，起到钙库的作用。成为很坚硬的组织，构成身体的骨骼系统，保持机体形态，支撑体重。从小的中轴负重骨到四肢长骨，骨的形状和大小很不同。这种钙化的细胞结构的骨组织，正常情况下被包裹在纤维鞘（即骨膜）内，具有丰富的神经和血液供给。骨骼肌通过肌腱胶原纤维和骨膜附着在骨上。骨经过塑形与改建，完成其正常结构，使能承受正常情况下不断产生的力，而且能在持续存在地心吸力的情况下维持人的正常功能姿势。因此，骨不是一种静止的钙化基质的沉积，而是一种动力结构(dynamic structurc)。这种绪构的成分和整个结构的设计，要经过骨细胞持续不断的改建。一般认为，每个骨的轮廓从遗传学上是可以预测的，但是，其内部结构却有很大的不同。例如：皮质层厚度的变化，骨膜和骨髓腔商径的变化，以及骨小梁的质、最和方向等，都要随着所承受的力和环境之不同而发生。根据骨的动力结构特性Wolff提出的定律是，骨的形成和改造取决于它所承受的力。在肉眼观察上，骨骺和千骺端骨松质的构造和密度、骨皮质厚度、髓腔大小和形态以及骨的外形都能反映出骨的力学作用。同结构的骨质。表面一层十分致密而峰硬，称为骨密质(compact bone)，骨密质见于长骨的骨干和扁平骨的表层，又称骨皮质(cortical bone)。内层和两端是许多不规则的片状或线状骨质结构，称骨小梁( trabeculae)。骨小梁在干骺端丰富，虽与骨干在皮质内层是相连续的，但在骨干相对要少。骨小梁普遍顺最大应力和张力线排列，相互连接呈疏松的海绵状，称为骨松质(spongy或cancellous bone)。骨松质主要构成长骨的干骺端和扁平骨的深层。在成年人，这两种骨都具有板层状结构，故称为板层骨(lamellar bone)，板层骨内的胶原纤维排列规则，如在骨密质内，胶原纤维环绕血管间隙而呈同心圆排列；在骨松质内，胶原纤维与骨小梁的纵轴平行排列。许多胶原纤维穿过板间区(interlamellar zone)。这种排列无疑会增加骨对机械应力的抵抗。在胚胎或幼儿，以及在成人的某些病理状态，町出现编织骨(woven bone)的结构。编织骨是由不规则未机化的胶原类型和陷窝状结构的骨组织构成，其胶原纤维粗短，呈纵横交错的不规则排列。不同于板层骨，板层骨内的胶原和矿物质结合较为紧密，编织骨内的骨细胞较圆而大，细胞数目也较板层骨多，因而，编织骨比板层骨更处于活跃状态。在生长时期长骨的干骺端由编织骨构成，通常经过再吸收，最终被板层骨替代。如果在骨骼发育成熟后，编织骨的持续存在或在成年期出现形成的编织骨，都不是正常现象。例如：骨折后新形成的骨痂内和邻近炎性反应区，肿瘤产生的新生骨中，骨膜最初形成的骨组织中，特别在骨膜遭受异常应力的情况下，均有编织骨的形成。骨松质的腔隙彼此通连，其中充满小血管和造血组织，称为骨髓( bone marrow)。随着儿童时期的发育，某峰部位的骨髓造血组织被脂肪组织取代而呈黄色，即称黄骨髓(yellow bone mar-row)。长骨两端的骨骺主要由骨松质构成，长骨的中段称为骨干( diaphyses)呈管状，由骨密质构成管壁，中间的管腔称为骨髓腔( medullary cavity)。在生长阶段的挺骨，骨骺与骨干之间被一层透明软骨分隔，称骺软骨板( epiphyses plate)骨骺与骨干的过渡区，有时称为千骺端( metaphyses)。在颅部的扁骨表面，仅有薄层骨密质，中间大部分是骨松质。一、骨细胞骨组织内的细胞形态，一般可分为三种类型，即骨细胞(osteocyte)、成骨细胞又称骨母细胞(osteoblast)和破骨细胞(ostcoclast)。用氚嘧啶标记进行研究，可看到最早的细胞活动是成骨性细胞的增生和成熟，这些细胞又称骨先质细胞(osteoprogenitor)，它们主要为间叶细胞(mesen-chymal cell)在生理功能和周围环境影响下，分化成不同形态的骨母细胞、破骨细胞和软骨母细胞。骨母细胞又可转化为骨细胞和破骨细胞。在一定条件下也能彼此转化。在骨的形态结构不断破坏和改建过程中，这三种细胞共同完成吸收旧骨与生成新骨的作用。这种作用持续整个生命过程。在骨的生长期和成骨期可同时出现这三种细胞，但分别存在于不同的部位。（一）骨母细胞（osteoblast）骨母细胞即成骨细胞，起源于生骨节，常见于生长期的骨组织中，大都聚集在新形成的骨质表面，是由骨肉膜和骨外膜深层的成骨性细胞分化而成。所有骨基质的有机成分均有骨母细胞合成和分泌。除合成骨基质外，还有一种引起骨质矿质化和调节细胞外液与骨液(bone fluid)间电解质的流动作用。骨母细胞形成一单层细胞，通过未矿质化的骨样组织使其与矿质化的骨基质分开。当骨母细胞生成基质时，被认为是“活跃”的。活跃的骨母细胞通常是圆形、锥形和立方形，胞质嗜碱性。嗜碱性与粗面内质网的核糖体有关。内质网占据了绝大部分蛋白合成细胞的胞质的位置。显示骨小梁(T)面的骨母细胞(B)和破骨细胞(C)(230)骨母细胞伸出细短的突起，与相邻的细胞连接。胞核在细胞的一端，有明显的核仁。在核仁附近有一浅色区，高尔基复合体即在此区内，胞质内有散在的线粒体。当与成骨性细胞的功能旺盛时，用组织化学方法可在细胞质中显示碱性磷酸酶活性，町出现过高碘酸希夫(PAS)反应，表明有糖原存在。在电镜下，活跃的骨母细胞质基本卜由粗面内质网( rough endoplasmic reticulum)占据，形成一些被核糖体( ribosomes)附荷的膜状管(mcm-branous tubes)，游离核糖体较易观察。膜性内质网迷路( labyrinth)包围胱蛋白(cyster-nal protein)。胱蛋白是由核糖体直接合成的。粗面内质网膜能从血浆膜(plasma mcmbrane)附着点中找出，并能查到核膜(nuclear membranc)。粗面内质网正常情况下包绕高尔基复合体。嵌在粗面内质网之间的物质足线粒体( mito-chondia)虽然有时为管形，但通常情况下是圆形。线粒体形成一双层膜，内膜皱褶并向外突出，形成具有特征的嵴( cristae)。某些线粒体含自一些小的矿质化颗粒，沉积并附着在嵴外面。用微探针( microprobe)分析这些街集的颗粒，表明有较高浓度的钙、磷和镁的踪痕，还存在其他一些有机成分。线粒体在细胞内的能量环(energy cycle)足氧化加磷氧基作用(oxidativephosphorylation)的部位，其后产生ATP。第二个重要的功能现在才认识到：线粒体具有从细胞骨母细胞的基底面电子显微摄影漫爪众多的突起伸人类什质( x12 800)质中清除钙离子的功能。线粒体的钙通过和磷的共同沉淀( coprecipitation)形成线粒体颗粒。这种重要的功能，使细胞质内的钙水平调节在10 6107mol/l的正常范围内。骨的细胞常有大最的线粒体颗粒，可能是激素作jH于细胞膜的结果。例如，甲状旁腺激素(PTH)能引起进入细胞的钙增加，并随之自线粒体颗粒的数u的增加。邻近正矿质化基质的骨母细胞，有线粒体颗粒的增加，而邻近完全矿质化的基质区则较少。被严晕破坏的细胞，显示出线粒体颗粒的聚集而引起细胞的钙化。接受X线照射的靶细胞可以钙化，可能是因细胞膜破裂后线粒体过多所致。在某蝗细胞，钙沉积是沿着嵴表面，而不是在分散的颗粒内。通过电子鼹微镜图像表明，骨母细胞具自产生细胞间质中纤维和黏多糖蛋白的作用，认为在细胞内合成过程与成纤维细胞或软骨细胞相似。新的细胞间质不断产生，并经过钙化而形成骨质，成骨纲胞逐渐被包埋在其中，此时细胞内的合成活动停止，胞质减少，胞体变形，即成为骨细胞。标记研究显示，成骨细胞转变为骨细胞的过程需35天。（二）骨细胞（osteocyte）骨细胞是骨组织中的主要细胞。被认为是在成骨细胞谱系中最为成熟和终极分化细胞。资料表明：骨细胞不但参与骨形成与骨吸收，而且在传导信号和启动骨更新修复过程中起重要作用。对骨内微细骨折具有修复作用，从而可防止疲劳性骨折的发生，维持骨结构的完整性。它包埋在坚硬的细胞间质腔隙中，此腔隙称作骨陷窝。骨细胞的胞体呈扁卵圆形，有许多细长的突起。这些细长的突起伸进骨陷窝周围的小管内，此小管又称作骨小管( bone canaliculus)。突出物能使骨细胞保持在通道的骨内，便于骨与血液之间换离子和营养。骨细胞的胞核大都为卵圆形，着色略深。胞质稍呈嗜碱性，可见线粒体和高尔基体，用特殊染色湿示有糖原颗粒和脂滴。Bclanger发现骨细胞具有释放柠檬酸(cit-rate)、乳酸(lactate)、胶原酶和溶解酶的作用。溶解酶会引起骨细胞周围的骨蚀损( erosion)或吸收( resorption)他把这种现象称之为骨细胞性骨溶解( osteocytic osteolysis)。有些学者认为，骨细胞对骨吸收和肯形成都起作用。在骨细胞液中测出大最柠檬酸和乳酸，证实某些骨细胞确能释放相当多的这类酸性物质，认为与形成大而不规则的骨陷窝有关。由于骨细胞足由骨母细胞转化而来，故新形成的骨细胞有许多活跃的骨母细胞的特征，即含有丰富的粗面内质网、大的高尔基体、许多线粒体以及细胞体积较大和含有许多核染色质的核。核染色质存在于正染色质( euchromatin)结构中。这种新形成的骨细胞容易认出，因为附在骨母细胞表面，通常在三面被已完全矿质化的基质包裹期看到，而另一侧被密集的胶原包围，使新形成的结晶体分散沉积在基质中。骨细胞的线粒体比骨母圈1-2-5骨细胞壁形成不全的电子显微摄影(14 000)细胞大，但数目少，中心体( centrosome)存在，单纤毛( single tilium)伸入骨陷窝腔内。通常含有小的中性脂肪小滴包涵体(inclusions)、游离空泡(isolated vacuoles)和一些电子密集的微体。从这些现象看，骨细胞可能起一种维持作用，即产生新的基质成分，代替可能被交换的成分。也很可能还有其他作用，例如，经原浆膜( plasma membrane)变换电解质和改变pH调节细胞周围环境，改变晶体液使钙磷沉积与释放处于稳定状态，以维持血钙浓度或调节血钙平衡。骨细胞和骨母细胞一样，在甲状腺激素(PTH)和降钙素(calcitonin)的作用下，能改变电解质浓度，表明这些细胞有这类激素的受体( re-ceptors)。骨细胞可存活数年或数十年，由保留完整的微管腔隙系统提供营养。经包膜表层和骨皮质重建不可避免地引起骨小管通路沉积中断，骨细胞破裂，陷窝变空，逐渐被矿物质填充。（三）破骨细胞（osteoclast）破骨细胞的主要功能是吸收矿化的骨、牙本质和钙化的软骨。矿化组织的吸收是正常骨骼成熟所必需的，目前认为，破骨细胞是能够吸收骨的唯一细胞。破骨细胞对骨的吸收功能已广泛被人们接受。破骨细胞由多核巨细胞组成，胞体的直径可达50lim以上，核的大小和数目有很大的差异，1520个不等，直径为10lOOt.cm，但在切片标本上仅见其中数个。胞质呈嗜碱性，有的为嗜酸性过高碘酸希夫(PAS)染色阳性，有酸性磷酸酶。破骨细胞具有特殊的吸收功能，从事骨的吸收活动，某些局部炎症病灶吸收中，巨噬细胞也参与臂吸收过程。破骨细胞体大，核多，容易辨认。但单核的破骨细胞难以辨认。可通过含有较多的线粒体的特点来区别。在破骨细胞吸收骨基质的有机物和矿物质的过程中，造成基质表面不规则，形成近似细胞形状的陷窝，称为吸收陷窝( How-ships lacunea)。在陷窝内对着骨质的一面，细胞伸出许多毛样突起，很像上皮细胞表面的纵纹缘和刷毛缘。借助电镜观察，这种毛样突起乃是破骨细胞表面上由胞膜所形成的数百根微绒毛( microvilli)分散在破骨细胞吸收面卜，认为具有协助蚀损骨质的作用。有的学者证实，在无活性的破骨细胞上几乎没有或根本没有这种刷毛缘。刷毛缘受甲状旁腺激素(PTH)、维生素D、前列腺素( prostaglandin)等影响，能使微绒毛增加，使破骨细胞表面所有的刷毛缘增多。破骨细胞的分界区称为清晰区，是无细胞器官的许多微纤维和非结晶物所形成。刷毛缘的微绒毛之间的膜陷入胞质内则形成小泡( vacuole)小泡通过狭颈与吸收区相通（图1-2-9），靠近吸收区前面的基质显示出磨损，因为胶原纤维从基质伸入微绒毛之间的腔隙，表明磨损的基质(frayecmatrix)部分脱旷化(demineralization)。某些硪灰石(apatite)结晶和胶原纤维碎片也能在活跃的刷毛缘间隙和小泡内发现。破骨细胞中常见到一些溶酶体，町能具有溶解黏多糖蛋白和胶质纤维的作用。溶酶体含有酸性水解蛋白酶，破骨细胞的活性与此酶活动有关。矿物质由酸性产物溶解，暴露的胶原纤维等物质被酶消化破骨细胞每天可吸收的层厚为50ym或更多。这种活性消耗大最能量，要靠额外的许多胞质线粒体补给。破骨细胞清晰区(C)和刷毛缘电子显微刷毛缘内陷形成小泡(V)脱钙的胶原纤维伸入微绒毛之间，在内陷的膜皱馏内可见少量矿物质(13 000)从破骨细胞的形态表明，它是由多个细胞融合而成的。这种细胞的胞核大都与成骨细胞核程似，故一般认为是多个成骨细胞的融合。破骨细胞上的黏附受体在骨的吸收功能中起重要作用。破骨细胞至少有三种细胞外基质整合素受体。整合素对破骨细胞黏附于骨表面和其在骨表面的移动起晕要的作用。二、骨基质骨基质(bone matrix)是由有杌物和无机钐以及少量水分子组成。脱脂骨的干重景含磷酸51.04%，碳酸钙11. 3%，氯化钙2%磷酸镁1. 16%，碳酸钠和氯化钠1.2%，有机物（骨胶原）33.3%。成人新鲜骨含水50%，脂肪1 5.75%，其他有机物12.4%无机物21. 85%。胶原占有机物90%，非胶原占10%。骨基质中，细胞成分为成骨细胞、骨细胞以及破骨细胞等。细胞蛋白占10%在非胶原蛋白中含1.6%，占非胶原蛋白的16%。随着年龄增长，矿物质比例逐渐有所增长，水和有机质逐渐减少。（一）有机物有机物中包括胶原和非胶原性有机物蛋白多糖、脂质，特别是磷脂类。胶原：胶原是骨与软骨中主要的蛋白，对决定骨与软骨的体积、形状和强度方面具有重要的作用。胶原是一种结晶纤维蛋白原，被包埋在含有钙盐的基质中。若用弱酸或络合剂乙烯四醋酸等溶液浸泡后，溶去基质中的无机成分，骨质因失去坚硬性而变为柔韧可屈，同时胶原纤维也被显示出来。具有典型的X线衍射像和电镜图像，并有640A轴性周期(axial periodicity)。I型胶原是骨基质中的主要成分，其分子结构为三条多肽链。每一链含有一千多个氨基酸，分子量为95 000ku，这三条肽链交织呈绳状，故又称三联螺旋结杓。其特点有一群氨基酸，如丙氨酸、亮氨酸、甘氨酸、精氨酸、谷氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸。其总氮量为18. 45%而氨酸、脯氨酸和羟脯氮酸组成胶原总量的60%。胶原分子合成是在纤维母细胞(fibroblast)、骨母细胞和软骨母细胞(chondro-blast)内，同时还合成和分泌一些非胶原性基质，包括蛋白多糖和糖蛋白，二者对钙有较高的亲和力。此外，还有骨形态生成蛋白(BMP)和骨钙索等。此前认为，骨形态生成蛋白具有诱导成骨的作用。并已从猪、牛和人的骨基质中提取出骨形态生成蛋白，它叮使间质细胞转化为软骨细胞或成骨细胞，从而促进骨的愈合。胶原在生理状态下，是不可溶性结晶样物质，可溶性胶原是未交联的胶原类型，在生理状态下是固体，但能用冷氯化钠液和冷的稀释酸溶解，这种溶液贮藏在pH 7和37的温度下，能形成由微原纤维( microfibrils)构成的乳光色。胶(opalescent gel)胶原的功能是在软骨成骨矿化过程中，能直接促进骨与软骨交界处的矿化和基质退化。使各种组织和器官具有强度结构完整性Imm直径的胶原呵承受1040kg的力。骨质含的胶原细纤维普遍呈平行状态。扫描电镜下所见，骨基质中的胶原细纤维分支，呈连接错综的网状结构。胶原细纤维的直径，和其他种类有很大不同，但一般说，随年龄增长，直径逐渐增粗，显得更密集。纤维的排列和结构，和其他组织中所见到的相类似，从X线衍射像的资料看，和其他来源的胶原没有明显的不同，在电镜下也没有显著差异。蛋白多糖类( protein polysaccharides)：它是一类由氨基酸聚糖和核心蛋白所组成的化合物，这些糖蛋白复合物依其分布不同有很大的差异，如软骨中主要为蛋白聚糖，骨组织中主要为糖蛋白占骨有机物的4%5%足由一条复杂的多肽链组成，还有几个硫酸多糖(sulfated polysac-charides)侧链与其共价链连接。骨主要的多糖是硫酸软骨素A( chondroitin sulfate A)。它的作用尚未明了，但有资料表明，通过强烈而复杂的Caz离子，抑制骨的矿质化过程。在某些疾病（如黏多糖类病）多糖类在尿中排泄增多，导致骨与软骨多糖类丢失，发生特殊的骨骼畸形。作胶原蛋白约占有机物的0. 5%，蛋白多糖类是其核心代表。脂质(lipids)：占骨有机物不到0.1%，主要为游离脂肪酸、磷脂类和胆固醇等。在电镜下发现，磷脂类正好在矿质化发生之前消失。但是，脂质在佝偻病动物的骨骼生长板中缺乏，说明脂质在骨生长代谢过程中起一定作用。（二）无机物骨基质巾的无机物通常称为骨盐，在电镜下观察，骨盐里细针状结晶，长200400A，宽2030A，这些骨盐结晶大都沉积在胶质纤维中。结晶衔接成链，并沿纤维长轴呈平行排列，其排列方向湿示出很强的抗压力效能，因而使骨骼保持了坚硬的机械性能。无机物占干重量骨的65%75%其中95%是固体钙和磷。无定形的钙一磷固体，在嫩的、新形成的骨组织中多(402650%)，在老的、很成熟的骨组织中少(25%3026)。钙一磷固体足一种结晶度很差的羟基磷灰石( hydroxyapatite)，分子式为Calo(P()4)65H20。理论上的钙、磷克分子比率是1：67，但和骨内值很不相等。显示细针状元机物结晶(10 000)合成羟基磷灰行和骨晶体的X线衍射类型是相似的，两者的大小也是相似的。羟基磷灰石晶体的大小很不相同，体积为(2550)AX400A(200350)A。晶体长轴（C轴）方向和胶原纤维的方向相平行。人骨仅有0. 5%的钙是可以交换的，发生很快交换的部位，可通过特殊放射性核( radionu-clides)辨别出，表明衬人中央管和吸收腔。骨吸收部位没有参与这种交换反应。在液体中的晶体被一层水包围，即形成一水化壳(hydration shell)。从理论上