骨組織

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骨組織(osseous tissue)是一種堅硬的結締組織,也是由細胞纖維基質構成的。纖維為骨膠纖維(和膠原纖維一樣),基質含有大量的固體無機鹽。

骨分密質骨與松質骨。密質骨由骨板緊密排列而成,骨板是由骨膠纖維平行排列埋在鈣質化的基質中形成的,厚度均勻一致,在兩骨板之間,有一系列排列整齊的胞窩,胞窩有具多突起的骨細胞,彼此借細管相連。骨板在骨表面排列的為外環骨板,圍繞骨髓腔排列的為內環骨板,在內、外環骨板之間有很多是同心圓排列的為哈氏骨板,其中心管為哈氏管(Haversian canal),該管和骨的長軸平行並有分枝連成網狀,在管內有血管神經通過。

松質骨是由骨板形成有許多較大空隙的網狀結構,網孔內有骨髓,松質骨存在於長骨的股端、短骨不規則骨的內部。骨組織是構成骨骼系統各種骨的主要成分,骨骼為機體的支架,保護柔軟器官,其上附有肌肉,是運動器官的槓桿。

骨與其他結締組織基本相似,也由細胞、纖維和基質三種成分組成。但骨的最大特點是細胞基質具有大量的鈣鹽沉積,成為很堅硬的組織,構成身體的骨骼系統。

1. 細胞成分

(1)成骨細胞:一個成骨細胞在3~4d內可分泌其三倍體積的基質,然後自身埋於其中,即變為骨細胞。

(2)骨細胞:骨細胞是骨組織的主要細胞。

(3)破骨細胞:破骨細胞具有特殊的吸收功能,某些局部炎症病灶吸收中,巨噬細胞也參與骨吸收過程。

2.骨基質

破骨細胞吸收骨產生吸收隧腔,隨即被成骨細胞分泌的基質充填閉合。

成人骨無機成分約佔2/3,有機成分僅佔1/3,膠原佔有機物90%,非膠原佔10%。

(1)膠原:是一種結晶纖維蛋白原,被包埋在含有鈣鹽的基質中。若用弱酸或絡合劑乙烯四醋酸等溶液浸泡後,溶去基質中的無機成分,骨質因失去堅硬性而變為柔韌可屈,同時膠原也被顯示出來。具有典型的X線衍射像和電鏡圖像,並有640A軸性周期。

膠原的分子結構為三條多肽鏈。每一條鏈含有一千多個胺基酸,分子量為95KU。這三條鏈交織呈繩狀,故又稱三聯螺旋結構。其特點有一群胺基酸,如丙氨酸亮氨酸甘氨酸精氨酸谷氨酸脯氨酸羥脯氨酸等,其總氮量為18.45%,而甘氨酸、脯氨酸和羥脯氨酸組成膠原總量的60%。膠原分子合成是在成纖維細胞、成骨細胞和成軟骨細胞內,同時還合成和分泌一些非膠原性基質。膠原在生理狀態下,是不可溶性結晶樣物質。可溶性膠原是未交聯的膠原類型,在生理狀態下是固體,但能用冷氯化鈉液和冷的稀釋酸溶解,這種溶液貯藏在pH7和37℃的條件下,能形成由微原纖維構成的乳白色膠。

膠原的功能是使各種組織和器官具有強度結構完整性。1mm直徑的膠原承受10~40kg的力。

骨質含的膠原為I型膠原。膠原細纖維普遍呈平行排列,但也分支,交互連接成錯綜的網狀結構。膠原細纖維的直徑和其他種類有很大不同,但一般說,隨年齡增長,直徑逐漸增粗,顯得更密集。

(2)非膠原蛋白:非膠原蛋白通常約佔類骨質(osteoid)的20%。隨著骨的成熟和鈣化,比例逐漸下降,約為6%。目前已發現有多種對於骨的生長、再生、發育等有重要作用的蛋白質,如骨粘連素(osteonectin)、纖維粘連素、骨鈣素等。骨粘連素分子量大小約32KU,系磷酸糖蛋白,與軟骨內成骨過程中軟骨鈣化區內新骨基質的形成以及膜內成骨過程中新骨核的形成有關。與骨磷灰石有強的親和力,促使游離鈣離子與I型膠原結合。但纖維粘連素可竟爭性抑制骨粘連素促鈣離子結合I型膠原的作用。纖維粘連素分子量約為220KU,具有兩個由二硫鍵連接的亞單位,含有能與膠原、肝素細胞表面結合的位點。在生長過程中的骨中,骨粘連素的含量遠較纖維粘連素的為多。

2/3的骨鈣素與磷灰石結合緊密,難以分離。骨鈣素屬於γ-羧谷氨酸包含蛋白類( gamma-carboxyglutamic-acid-containing proteins, GLA proteins),此蛋白類為維生素K依賴性。骨鈣素又稱骨γ-羧谷氨酸包含蛋白(bone gamma-carboxyglutamic-acid-containing proteins, BGP)。該蛋白在骨礦化峰期之後才出現積聚。使用維生素K拮抗劑,可使此蛋白在骨中的含量減少,但並不影響其脯氨酸的含量,也不影響骨的機械強度。

(3)蛋白多糖類:礦化骨組織所含的蛋白多糖量很少,約佔骨有機物的4%~5%,其化學結構及免疫學特性皆與其它組織內的蛋白多糖有明顯之不同。其分子量大約為120KU,其分子的25%為蛋白質。蛋白多糖類可能抑制骨羥基磷灰石晶體的沉積,因此,在正在鈣化的組織中,蛋白多糖的變化有可能加快組織的礦化。有資料表明,蛋白多糖聚合體抑制骨骺生長板鈣化過程中羥基磷灰石生長沉積的效應高於單體,蛋白多糖單體的抑制效應強於糖胺多糖鏈。Buckwalter的研究表明,正在鈣化的軟骨內,蛋白多糖的結構和大小均發生了改變。

(4)脂質:脂質約佔骨有機基質的7%~14%,主要分布於細胞外基質泡的膜上和細胞膜上,細胞內結構以及細胞外的沉積也有脂質的存在,主要為游離脂肪酸磷脂類和膽固醇等。酸性磷酸脂與磷酸鈣結合形成複合體,參與骨的鈣化過程。可鈣化的脂蛋白在骨骺軟骨開始鈣化時含量最高。

(5)無機物:骨基質中的無機物通常稱為骨鹽,在電鏡下呈細針狀結晶。這些骨鹽結晶大都沉積在膠原纖維中。結晶銜接成鏈,並沿纖維長軸呈平行排列,其排列方向顯示出很強的抗壓力效能。

無機物占乾重量骨的65%~75%,其中95%是固體鈣和磷。鈣磷固體是一種結晶度很差的羥基磷灰石。人骨僅有0.50%的鈣是可以交換的。骨質中次要的礦物質是鎂、鈉、鉀和一些微量元素,包括鋅、錳、氟化物

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