組織學與胚胎學:二、骨

骨由骨組織、骨膜m.f1411.cn/zhuyuan/及骨髓等構成。骨組織是堅硬而有一定韌性的結締組織。

（一)骨組織的結構

骨組織（osseous tissue)由大量鈣化的細胞間質及數(shù)種細胞組成。鈣化的細胞間質稱為骨基質（bone matrix)。細胞有骨原細胞、成骨細胞、骨細胞及破骨細胞四種。骨細胞最多，位于骨基質內(nèi)，其余三種細胞均位于骨組織的邊緣（圖4－5)。

圖4-5 骨組織和各種細胞

1．骨基質 即骨的細胞間質，由有機成分和無機成分構成，含水極少。有機成分由成骨細胞分泌形成，包括大量膠原纖維（占有機成分的95％)及少量無定形基質。無定形基質為凝膠，內(nèi)含中性或弱堿性糖胺多糖，有粘著膠原原纖維的作用�；�質中還含有兩種鈣結合蛋白：骨鈣蛋白（osteocalcin)和骨磷蛋白（phosphophoryms)。前者有兩個與鈣親合力強的部位，后者則有許多鈣結合部位，但只有一部分骨磷蛋白是可溶性的，其余均與膠原纖維相結合。鈣結合蛋白與鈣化及鈣的運輸有關。無機成分又稱骨鹽（bone mineral)，主要為羥磷灰石結晶（hydroxyapatite crystal,（Ca₁₀（PO₄)₆（ OH )₂)，屬不溶性中性鹽，呈細針狀，長10～20nm，沿膠原原纖維長軸規(guī)則排列并與之結合。有機成分與無機成分的緊密結合使骨十分堅硬。

骨基質結構呈板層狀，稱為骨板（bone lamella)，成層排列的骨板猶如多層木質膠合板。同一骨板內(nèi)的纖維相互平行，相鄰骨板的纖維則相互垂直，這種結構形式有效地增強了骨的支持力。

2．骨組織的細胞

（1)骨細胞（osteocyte)：單個分散于骨板內(nèi)或骨板間。骨細胞是有許多細長突起的細胞，胞體較小，呈扁橢圓形，其所在空隙稱骨陷窩（bone lacuna)，突起所在的空隙稱骨小管（bone canaliculi)（圖4－6)。相鄰骨細胞的突起以縫隙連接相連，骨小管則彼此連通。骨陷窩和骨小管內(nèi)含組織液，可營養(yǎng)骨細胞和輸送代謝產(chǎn)物（圖4－7)。骨陷窩周圍的薄層骨基質鈣化程度較低，并可不斷更新，在機體需要時，骨細胞的溶骨作用可溶解此層骨基質，使Ca^2＋釋放入骨陷窩的組織液中，繼而進入血液，對維持血鈣的恒態(tài)水平有一定作用。

圖4-6 小鼠骨細胞和骨基質（脫鈣后)電鏡像×25000

Pr骨細胞突起和骨小管，Co膠原原纖維

（上海醫(yī)科大學電鏡室供圖)

圖4－7 骨細胞超微結構模式圖

（2)骨原細胞（osteogenic cell)：是骨組織中的干細胞，位于骨外膜及骨內(nèi)膜貼近骨處。細胞較小,呈梭形，核橢圓形，細胞質少，弱嗜堿性。當骨組織生長或改建時，骨原細胞能分裂分化為成骨細胞（圖4－5)。

（3)成骨細胞（osteoblast)：分布在骨組織表面，成年前較多，常排成一層，成年后較少。成骨細胞是具有細小突起的細胞，胞體呈矮柱狀或橢圓形，其突起常伸入骨質表層的骨小管內(nèi)，與表層骨細胞的突起形成連接。核圓形，多位于細胞的游離端（圖4－5)。胞質嗜堿性，電鏡下可見大量粗面內(nèi)質網(wǎng)和發(fā)達的高爾基復合體。成骨時，成骨細胞分泌骨基質的有機成分，稱為類骨質（osteoid)，同時以類似頂漿分泌的方式向類骨質中釋放一些小泡，稱基質小泡（matrix vesicle)。基質小泡直徑約0.1μm，有膜包被，膜上有堿性磷酸酶、焦磷酸酶和ATP酶，泡內(nèi)含鈣和小的羥磷灰石結晶。一般認為，基質小泡是使類骨質鈣化的重要結構。近年發(fā)現(xiàn)，骨基質中的鈣結合蛋白均由成骨細胞分泌產(chǎn)生。當成骨細胞被類骨質包埋后，便成為骨細胞。

（4)破骨細胞（osteoclast)：主要在骨組織表面，數(shù)目較少。破骨細胞是一種多核的大細胞，直徑約100μm，含有2－50個核。目前認為它由多個單核細胞融合而成，無分裂能力。光鏡下，破骨細胞貼近骨基質的一側有紋狀緣（圖4－5)，胞質呈泡沫狀，在HE染色的切片中胞質易為伊紅染色。電鏡下可其貼近骨基質一側有許多不規(guī)則的微絨毛，稱為皺褶緣（ruffled border)（圖4－8)，即光鏡下的紋狀緣。在皺褶緣的周緣有一環(huán)形胞質區(qū)，內(nèi)有多量微絲，而無其它細胞器，稱為亮區(qū)（clear zone)。亮區(qū)的細胞膜平整并緊貼于骨基質表面，形成一道環(huán)形胞質圍墻，使所包圍的區(qū)域成為封閉的微環(huán)境區(qū)。破骨細胞功能活躍時，向此區(qū)釋放多種蛋白酶、碳酸酐酶、乳酸及檸檬酸等，在酶及酸的作用下使骨基質溶解。皺褶緣可增大吸收面積，電鏡下可見皺褶緣基部有吞飲泡和吞噬泡，泡內(nèi)含小骨鹽晶體及解體的有機成分，表明破骨細胞有溶解和吸收骨基質的作用。

圖4－8 破骨細胞超微結構模式圖

（二)長骨的結構

長骨由骨松質、骨密質、骨膜、關節(jié)軟骨及血管、神經(jīng)等構成。

1．骨松質（spongy bone) 分布于長骨的骨骺和骨干的內(nèi)側份，是大量針狀或片狀骨小梁相互連接而成的多孔隙網(wǎng)架結構，網(wǎng)孔即骨髓腔，其中充滿骨髓。骨小梁厚度一般為0.1－0.4mm，由數(shù)層平行排列的骨板和骨細胞構成（圖4－9)。骨小管穿行表層骨板開口于骨髓腔，骨細胞從中獲得營養(yǎng)并排出代謝產(chǎn)物。

2．骨密質（compact bone) 分布于長骨骨干和骨骺的外側份。骨密質內(nèi)的骨板排列很有規(guī)律，按骨板排列方工可分為環(huán)骨板、骨單位和間骨板。

（1)環(huán)骨板（circumferential lamella)：分布于長骨干的外側面及近骨髓腔的內(nèi)側面，分別稱為外環(huán)骨板及內(nèi)環(huán)骨板。外環(huán)骨板較厚，約有10～40層，較整齊地環(huán)繞骨干排列（圖4－9)。內(nèi)環(huán)骨板較薄，僅由數(shù)層骨板組成，排列不甚規(guī)則。外環(huán)骨板及內(nèi)環(huán)骨板均有橫向穿越的小管，統(tǒng)稱穿通管（perforating canal,又稱Volkmann管)。穿通管與縱行排列的骨單位中央管相通連（圖4－9)，它們都是小血管、神經(jīng)及骨膜成分的通道，并含有組織液。

圖4－9 長骨骨干結構模式圖

（2)骨單位（osteon)：又稱哈弗系統(tǒng)（Haversian system)，是長骨干起支持作用的主要結構單位。骨單位位于內(nèi)、外環(huán)骨板之間在，數(shù)量較多，呈筒狀，直徑30～70μm，長0.6～2.5mm，由10～20層同心圓排列的骨板（哈弗骨板)圍成。各層骨板之間有骨細胞。各層骨細胞的突起經(jīng)骨小管穿越骨板相互連接。骨單位的中軸有一中央管（central canal)，或稱哈弗管(Haversian canal)（圖4－9，4－10)，內(nèi)含骨膜組織、毛細血管（有的是微動靜脈)和神經(jīng)。

各個骨單位表面都有一層厚約2μm的粘合質，是一層含骨鹽多而膠原纖維少或缺如的骨基質，在骨的橫磨片上呈折光較強的輪廓線，稱粘合線（cement line)（圖4－10)。骨單位周邊部的骨小管都在粘合線以內(nèi)返折，不與相鄰單位表面的骨小管通連。骨單位最內(nèi)層的骨小管均開口于中央管，使每一骨單位內(nèi)的骨細胞均能通過相互通連的骨小管獲得營養(yǎng)。骨的內(nèi)、外環(huán)骨板與骨單位交界處也有粘合線，但不如骨單位之間的明顯。

圖4-10 骨單位

下圖為人骨脫鈣后冷凍切片硫堇染色×400

(上海醫(yī)科大學組織胚胎學教研室供圖)

（3)間骨板（interstitial lamella)： 是填充在骨單位之間的一些不規(guī)則的平行骨板，它們是原有的骨單位或內(nèi)外環(huán)骨板未被吸收的殘留部分，其中除骨陷窩及骨小管外，無其它管道（圖4－9)。

3．骨膜 除關節(jié)面以外，骨的內(nèi)、外表面分別覆以骨內(nèi)膜和骨外膜。骨外膜（periosteum)分為兩層：外層較厚，為致密結締組織，纖維粗大而密集，有的纖維橫向穿入外環(huán)骨板，稱穿通纖維（perforating fiber)或Sharpey纖維，起固定骨膜和韌帶的作用；內(nèi)層較薄，結締組織疏松，含骨原細胞和成骨細胞及小血管和神經(jīng)。在骨髓腔面、骨小梁的表面、中央管及穿通管的內(nèi)表面均襯有薄層結締組織，即骨內(nèi)膜（endosteum)。骨內(nèi)膜的纖維細而少，細胞常排列成一層，頗似單層扁平上皮，細胞之間有縫隙連接，它們與骨細胞突起之間也有縫隙連接。這些細胞能分裂分化為成骨細胞。還有人認為這種細胞具有離子屏障功能，其作用是分隔骨細胞周液和骨髓腔內(nèi)的組織液，使骨細胞周液維持一定的鈣、磷濃度，有利于骨鹽結晶的形成。