組織學/骨組織的結構

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骨組織(osseous tissue)由大量鈣化細胞間質及數種細胞組成。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破骨細胞四種。骨細胞最多,位於骨基質內,其餘三種細胞均位於骨組織的邊緣(圖4-5)。

骨組織和各種細胞


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(佔有機成分的95%)及少量無定形基質。無定形基質為凝膠,內含中性或弱鹼性糖胺多糖,有粘著膠原原纖維的作用。基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,後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,其餘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(PO46( 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則排列並與之結合。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):單個分散於骨板內或骨板間。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。骨陷窩和骨小管內含組織液,可營養骨細胞和輸送代謝產物(圖4-7)。骨陷窩周圍的薄層骨基質鈣化程度較低,並可不斷更新,在機體需要時,骨細胞的溶骨作用可溶解此層骨基質,使Ca2釋放入骨陷窩的組織液中,繼而進入血液,對維持血鈣的恆態水平有一定作用。

小鼠骨細胞和骨基質(脫鈣後)電鏡像


圖4-6 小鼠骨細胞和骨基質(脫鈣後)電鏡像×25000

Pr骨細胞突起和骨小管,Co膠原原纖維

(上海醫科大學電鏡室供圖)

骨細胞超微結構模式圖


圖4-7 骨細胞超微結構模式圖

(2)骨原細胞(osteogenic cell):是骨組織中的幹細胞,位於骨外膜骨內膜貼近骨處。細胞較小,呈梭形,核橢圓形,細胞質少,弱嗜鹼性。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,成年後較少。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,與表層骨細胞的突起形成連接。核圓形,多位於細胞的游離端(圖4-5)。胞質嗜鹼性,電鏡下可見大量粗面內質網和發達的高爾基複合體。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,膜上有鹼性磷酸酶焦磷酸酶ATP酶,泡內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。近年發現,骨基質中的鈣結合蛋白均由成骨細胞分泌產生。當成骨細胞被類骨質包埋後,便成為骨細胞。

(4)破骨細胞(osteoclast):主要在骨組織表面,數目較少。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形胞質區,內有多量微絲,而無其它細胞器,稱為亮區(clear zone)。亮區的細胞膜平整並緊貼於骨基質表面,形成一道環形胞質圍牆,使所包圍的區域成為封閉的微環境區。破骨細胞功能活躍時,向此區釋放多種蛋白酶碳酸酐酶乳酸檸檬酸等,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。

破骨細胞超微結構模式圖


圖4-8 破骨細胞超微結構模式圖

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