第二章　骨的正常结构、代谢及其调节

第一节　骨的基本结构

骨是一种特殊的结缔组织，由多种细胞和基质组成，前者有骨细胞、成骨细胞和破骨细胞，后者包括胶原纤维、蛋白多糖和羟磷灰石结晶（图1-2-1-1）。

一、骨细胞

根据形态和功能，骨组织内的细胞可分为三种类型：成骨细胞、骨细胞和破骨细胞（图1-2-1-2）。

（一）成骨细胞

是骨基质的原始生产者，是由骨内膜和骨外膜深层的骨原细胞分化而成，常位于新生骨的表面（图1-2-1-3），具有制造基质中的胶原和糖蛋白成分的功能，还能引起骨质矿化、调节细胞外液和骨间电解质的流动，常在新骨表面形成一层单层细胞。

（二）骨细胞

它是骨组织中的主要细胞，位于骨陷窝内（图1-2-1-4）。成熟的骨细胞体积较小，呈枣核状或为卵圆形；其胞质少，嗜碱性。核呈梭形，染色质多而深染。

骨细胞除参与骨的生成外，也参与骨的吸收（骨细胞吸收）。当骨细胞处于溶骨期时，其细胞器与破骨细胞的细胞器极为相似。当处于生骨期时，则具有成骨细胞的特征。

（三）破骨细胞

来自造血组织中的单核/巨噬细胞，是一种多核巨细胞（图1-2-1-5），含有丰富的酸性磷酸酶和胶原酶，具有吸收骨和钙化软骨的功能。其体积大小相差悬殊。核数亦不相同，有2～20个不等，但在切片标本上仅见其中数个。

破骨细胞贴附在骨的表面，在吸收陷窝（Howship陷窝）内进行破骨性吸收（图1-2-1-6）。其机制可能是通过使局部pH降低，溶解矿物质成分，并通过分泌溶酶体酶消化其有机物成分，两者是同时进行的。此外，还可通过吞噬作用将骨矿物摄入至细胞内，并溶解之。

多种因素可加强破骨细胞的作用。全身因素（如甲状旁腺激素）可促使破骨细胞形成且使其功能增强，同时还可改变细胞膜对钙磷离子的渗透性作用。局部因素包括外伤、机械性压力，在骨折的塑形阶段都可见到破骨细胞（图1-2-1-7）。

二、骨基质

骨基质（bone matrix）由无机物和有机物组成。有机物包括胶原、蛋白多糖、脂质（特别是磷脂类）。无机物通常称为骨盐，主要为羟磷灰石结晶和无定形磷酸钙。

（一）胶原

约占有机成分的90%，是一种结晶纤维蛋白原（图1-2-1-8），包埋在基质中，具有典型的X线衍射像和电镜图像（图1-2-1-9），并有64nm轴性周期，其主要成分为氨基乙酸、脯氨酸、羟脯氨酸和羟赖氨酸，后两者为胶原所特有。

胶原具有很强的弹性和韧性（图1-2-1-10），有良好的抗机械应力功能，其主要作用就是使各种组织和器官具有强度结构稳定性。

（二）蛋白多糖

占有机物的4%～5%，是糖类与蛋白质的络合物，由成纤维细胞、成软骨细胞和成骨细胞产生，由透明质酸、蛋白核心与蛋白链以及多糖侧链构成。骨最主要的多糖是硫酸软骨素A。

（三）脂质

在骨有机物中少于0.1%，具有重要功能的是磷脂类，它能间接地增加某些组织的矿化，并在骨的生长代谢过程中起一定作用。

（四）涎蛋白

涎蛋白对钙离子有很强的亲和力，也能结合磷酸钙结晶，其作用与钙化有关。

（五）骨盐

占骨重量的65%～75%，大多沉积在胶原纤维中。在全部矿物质中，约45%是无定形磷酸钙，其余的大部分是羟磷灰石结晶。

骨质中次要的矿物质是镁、钠、钾和一些微量元素（如锌、锰、钼等）。

三、骨组织结构

胚胎时期首先出现的原始骨系非板状骨（或称编织骨），此后非板状骨被破坏，被基质呈分层状的骨所代替（图1-2-1-11），称为继发性骨或板状骨。骨的基本组织结构包括骨膜、骨质和骨髓（图1-2-1-12）。

四、骨膜

被覆于骨表面的、由致密结缔组织组成的纤维膜称骨外膜，附着于髓腔内面的则称骨内膜。

（一）骨外膜（图1-2-1-13）

1.纤维层

是最外层的一层薄的、致密的、排列不规则的结缔组织，内含较粗大的胶原纤维束，有血管和神经束在其中穿行。有些粗大的胶原纤维束向内穿进外环层骨板，称为贯穿纤维，亦称沙比纤维（sharpey fiber）。

2.新生层（成骨层）

其内层与骨质紧密相连，粗大的胶原纤维很少，代之以较多的弹性纤维，形成薄的弹性纤维网（图1-2-1-14）。在骨的生长期，骨外膜很容易剥离，但成年人的骨膜与骨附着牢固，不易剥离。内层细胞在胚胎或幼年期直接参与骨的形成，至成年后则保持潜在的成骨功能。

（二）骨内膜

除附着于骨髓腔内面外（图1-2-1-15），也附着在中央管（哈弗斯管）内以及骨松质的骨小梁表面。骨内膜的细胞也具有成骨和造血功能，成年后呈不活跃状态，一旦骨有损伤，则恢复成骨功能。

五、骨质

骨质分为骨密质（图1-2-1-16）和骨松质（图1-2-1-17），长骨的骨密质由外到内依次为外环骨板层、骨单位（哈佛系统）和内环骨板层。

（一）外环骨板层

外环骨板由表面数层骨板环绕骨干排列而成，与骨外膜紧密相连，其中有与骨干垂直的孔道横行穿过骨板层，称为穿通管，营养血管由此进入骨内。

（二）内环骨板层

由近髓腔面的数层骨板环绕骨干排列而成，最内层为骨内膜附着面，亦可见垂直穿行的穿通管。

（三）骨单位

又称哈佛氏系统，是骨密质的基本结构单位，为内、外环骨板层之间及骨干骨密质的主体。在继发性板状骨代替原始编织骨的同时由其发育形成。骨单位为厚壁圆筒状结构（图1-2-1-18），与骨干的长轴平行排列，中央有一条细管，称为中央管。骨细胞位于骨陷窝内，骨小管系统把中央管和骨陷窝连接起来，供骨细胞摄取营养物质，排出代谢废物。中央管内有小血管和细的神经纤维，仅有单条的小血管，大多为毛细血管。如同时有两条血管，其一为厚壁，另一条为薄壁，为小动脉或小静脉。中央管与穿通管互相呈垂直走向，并彼此相通，血管亦相交通。

骨松质的骨小梁也由骨板构成，但结构简单，层次较薄，一般不见骨单位。有时仅可见到小而不完整的骨单位，血管较细或缺如，骨板层间也无血管。骨细胞的营养由骨小梁表面的骨髓腔获得。