骨

骨是由骨组织、骨膜、骨髓及关节软骨所构成。骨组织构成骨的主要成分，其特点是在间质中有大量的钙盐沉着，使之成为体内最硬的组织。体内99％的钙是以羟基磷灰石的形式贮存于骨内，因而骨成为体内最大的钙库，与磷、钙代谢有着密切关系。骨内含有骨髓，执行造血功能。
                      －、骨组织的结构
    骨组织（osseous tissue）由数种细胞成分和大量钙化的细胞间质组成。
   ■骨基质.

骨的钙化细胞间质又称骨基质（bone matrix），由有机成分和无机成分构成。▲有机成分：包括胶原纤维和无定形基质，约占骨干重的35％，是由骨细胞分泌形成的。有机成分的95％是胶原纤维（骨胶纤维），主要由I型胶原蛋白构成，还有少量V型胶原蛋白。无定形基质的含量只占5％，呈凝胶状，化学成分为糖胺多糖和蛋白质的复合物。糖胺多糖包括硫酸软骨素、硫酸角质素和透明质酸等。而蛋白质成分中有些具有特殊作用，如骨粘连蛋白可将骨的无机成分与骨胶原蛋白结合起来；而骨钙蛋白（osteocalcin）是与钙结合的蛋白质，其作用与骨的钙化及钙的运输有关。有机成分使骨具有韧性。▲无机成分：主要为钙盐，又称骨盐（bone salt），约占骨干重的65％。主要成分是羟基磷灰石结晶[hydroxyapatite crystal,Ca10(PO4)6(OH)2],电镜下，结晶体为细针状，长约10～20nm，它们紧密而有规律地沿着胶原纤维的长轴排列。骨盐一旦与有机成分结合后，骨基质则十分坚硬，以适应其支持功能。
    成熟骨组织的骨基质均以骨板的形式存在，即胶原纤维平行排列成层并借无定形基质粘合在一起，其上有骨盐沉积，形成薄板状结构，称为骨板（bone lamella）。同一层骨板内的胶原纤维平行排列，相邻两层骨板内的纤维方向互相垂直，如同多层木质胶合板一样，这种结构形式，能承受多方压力，增强了骨的支持力。
    由骨板逐层排列而成的骨组织称为板层骨。成人的骨组织几乎都是板层骨。按照骨板的排列形式和空间结构不同而分为骨松质和骨密质。骨松质构成扁骨的板障和长骨骨骺的大部分；骨密质构成扁骨的皮质、长骨骨干的大部分和骨髓的表层。
   ■ 骨组织的细胞成分.

骨组织的细胞成分包括骨原细胞、成骨细胞、骨细胞和破骨细胞。只有骨细胞存在于骨组织内，其他三种细胞均位于骨组织的边缘。
  （1）骨细胞（osteocyte）：骨细胞为扁椭圆形多突起的细胞，核亦扁圆、染色深。胞质弱嗜碱性。电镜下，胞质内有少量溶酶体、线粒体和粗面内质网，高尔基复合体亦不发达。骨细胞夹在相邻两层骨板间或分散排列于骨板内。相邻骨细胞的突起之间有缝隙连接。在骨基质中，骨细胞胞体所占据的椭圆形小腔，称为骨陷窝（bone lacun），其突起所在的空间称骨小管（bone canaliculi）。相邻的骨陷窝借骨小管彼此通连。骨陷窝和骨小管内均含有组织液，骨细胞从中得到营养并向其中排出代谢产物。

（2）骨原细胞（osteogenic cell）：骨原细胞是骨组织中的干细胞。细胞呈梭形，胞体小，核卵圆形，胞质少呈弱嗜碱性。骨原细胞存在于骨外膜及骨内膜的内层及中央管内，靠近骨基质面。在骨的生长发育时期，或成年后骨的改建或骨组织修复过程中，它可分裂增殖并分化为成骨细胞。
　　（3）成骨细胞（osteoblast）：成骨细胞由骨原细胞分化而来，比骨原细胞体大，呈矮往状或立方形，并带有小突起。核大而圆、核仁清楚。胞质嗜碱性，含有丰富的碱性磷酸酶。电镜下，胞质内有大量的粗面内质网、游离核糖体和发达的高尔基复合体，线粒体亦较多。当骨生长和再生时，成骨细胞于骨组织表面排列成规则的一层，并向周围分泌基质和纤维，将自身包理于其中，形成类骨质（osteoid），有骨盐沉积后则变为骨组织，成骨细胞则成熟为骨细胞。
　　成骨细胞以顶质分泌的方式向类骨质内释放有膜包裹的小泡，称为基质小泡（matrix vesicle），其直径约0.１μm。小泡膜上有大量的碱性磷酸酶和ATP酶，泡内含有磷脂和小的钙盐结晶。通常认为，基质小泡是类骨质钙化的重要结构。现在研究认为，成骨细胞能向基质中分泌骨钙蛋白。
　　（4）破骨细胞（osteoclast）：破骨细胞是一种多核的大细胞，直径可达100μm，可有2～50个核，胞质嗜酸性强。其数量远比成骨细胞少。多位于骨组织被吸收部位所形成的陷窝内。电镜下，破骨细胞靠近骨组织一面有许多高而密集的微绒毛，形成皱褶缘（ruffled border），其基部的胞质内含有大量的溶酶体和吞饮小泡，泡内含有小的钙盐结晶及溶解的有机成分。皱褶缘周围有一环形的胞质区，其中只含微丝，其他细胞器很少，称为亮区（clear zone）亮区的细胞膜平整，紧贴于骨组织表面，恰似一道围墙在皱褶缘周围，使其封闭的皱褶缘处形成一个微环境。破骨细胞可向其中释放多种蛋白酶、碳酸酐酶和乳酸等，溶解骨组织。目前认为，破骨细胞是由多个单核细胞融合而成。

二、长骨的结构
　　 长骨由骨松质、骨密质、骨膜、关节软骨、骨髓、血管及神经等构成。
　　 1．骨松质（spongy bone）长骨骨松质主要位于骨骰内和骨干的内侧面。是由大量针状或片状的骨小梁连接而成的多孔的网架，形似海绵状。骨小梁之间有肉眼可见的腔隙，其中充满骨髓。骨小梁也是板层骨，由数层平行排列的骨板和骨细胞构成。骨小梁按承受力的作用方向有规律地排列。
　　 2．骨密质（compact bone）位于骨干和骨骰的外侧。骨密质的骨板排列十分致密而规则，肉眼不见腔隙。在骨干，根据骨板的排列方式不同可分为：环骨板、骨单位和间骨板。
　　（1）环骨板（circumferential lamella）：位于骨干的外周和近骨髓腔的内侧面。与骨干周绿成平行排列的环行骨板，分别称为外环骨板和内环骨板。
　　 ①外环骨板（outercircumferen
tial lamella）较厚，约10～20层，环绕骨干外表面平行排列，最外层与骨外膜相贴。儿童时期，层数较少，伴随生长而逐渐添加。
　　 ②内环骨板（innercircumferen
tial lamella）较薄；仅有数层沿骨髓腔内面平行排列。由于骨干的腔面凹凸不平，常有骨小梁伸出，故内环骨板不甚规则且厚薄不均，其内表面衬有骨内膜。
内、外环骨板内均有垂直或斜穿骨板的管道，称穿通管（perforating canal），又称福尔克曼管（Volklnam cand），与纵向排列的骨单位的中央管相通连。管内有来自骨内、外膜的结缔组织、小血管和神经等。
　　（2）骨单位（osteon）：又称哈弗斯系统（Haversian system），位于内、外环骨板之间，数量很多，是构成长骨干的主要结构单位。骨单位顺着长骨的纵轴平行排列，呈筒状，其中央有一条纵行小管，称中央管（central canal）或哈弗斯管（Haversian canal）。中央管外方有10～20层同心圆排列的骨板，称骨单位骨板（osteon lamella）或哈弗斯骨板（Harersian lamella）。
这些骨板间或骨板内有骨陷窝和骨小管，其中容有骨细胞的胞体和突起。最内层骨板内的骨小管与中央管相通，故每个骨单位内的骨细胞均能通过互相通连的骨小管获得营养和排出代谢产物。每一骨单位的表面都有一层较厚的粘合质，在骨的切片标本上着色深或折光性强，称为骨粘合线（bone cement line）。骨单位最外层的骨小管却在粘合线处返折，不与相邻的骨单位内的骨小管相通连。
　　（3）间骨板（interstitial lamella）：是填充于骨单位之间的一些不规则的平行骨板。它是长骨发生过程中，骨改建时未被吸收的原有骨单位或内、外环骨板的残留部分。

3．骨膜　　除关节软骨外，在骨的内、外表面均覆盖一层结缔组织，分别称为骨内膜和骨外膜。
　　（l）骨外膜（periosteum）：覆于骨的外表面，较厚，可分为内、外两层：外层较厚，由致密结缔组织构成，胶原纤维束粗而密集。有些胶原纤维束横向穿入外环骨板中，称为穿通纤维（perforatingfiber），或称沙比纤维（Sharpey fiber），起固定骨膜的作用；内层较薄，由疏松结缔组织构成，富含小血管和神经，并含有骨原细胞、成骨细胞和破骨细胞等。骨原细胞保持着分化潜能，如有骨折发生时，即可被激活。在骨折部位增殖分化为成骨细胞，形成类骨质，进而钙化为骨组织，使骨重新接合。
　　（2）骨内膜（endosteum）：衬于骨髓腔面、骨小梁表面及中央管和穿通管内表面的薄层疏松结缔组织，纤维细而少，内含较多的骨原细胞，常排列成一层，颇似单层扁平上皮。细胞间有缝隙连接，与相邻的骨细胞突起也有缝隙连接。

三、骨的发生

　　骨的发生（osteogenesis）也称骨化或成骨（ossification)骨的发生方式有两种：①膜性骨发生（intramembranous osteogenesis）或称膜内成骨（intramembranous ossification）②软骨性骨发生（cartilagenous osteogenesis）或称软骨内成骨（endochondral ossificantion）虽然骨发生的方式不同，但骨组织形成（即成骨）的过程基本上是相同的，都表现为骨组织的形成和骨组织的溶解吸收两个方面，通过两者相辅相成密不可分的活动，才能完成骨的成型与改建。
　　1．膜内成骨　膜内成骨是直接由胚胎时期的结缔组织膜内产生骨化中心，最后形成骨。体内只有少数骨如项骨、额骨、锁骨以及上、下颌骨等的一部分是以这种方式发生的。其具体过程是：胚胎发生早期，在即将形成骨的部位，间充质细胞增殖密集，形成富于血管的胚胎性结缔组织膜。膜内的某一处间充质细胞增殖分化为骨原细胞，其中的部分骨原细胞分化为成骨细胞，这就是首先形成骨组织的部位，称为骨化中心（ossification center）。在骨化中心内，由成骨细胞形成类骨质，再钙化为骨组织。最初形成的骨组织呈针状或片状，即初级骨小梁，围绕骨化中心向四周呈放射状排列并连接成网。网孔内充满红骨髓，即初级骨松质。骨化过程由中心向周围不断扩展，骨松质不断增厚，骨化中心外周的间充质分化为骨膜。骨膜内的成骨细胞在骨松质表面成骨，形成骨密质，即内板和外板，两板之间的骨松质为板障。新形成的颅骨在外形和内部结构上都要与脑的发育相适应而进行改建，一般颅骨曲侧的颅腔面，骨组织不断被吸收，而在其相对的外侧面，新的骨组织又不断形成，使颅腔不断扩大并逐渐形成颅骨的外形。出生前这种外形已经建立，生后仍不断的生长和改建，直至成年才告完善。

2．软骨内成骨　人体内的大多数骨骼，如四肢骨、躯干骨及颅底骨等，都主要是以这种方式发生的。在即将形成骨的部位，首先由间充质形成透明软骨，形态近似未来骨的外形，称为软骨雏形（cartilagenous model）。在此基础上，经过软骨的生长、退化，同时在软骨内、外有骨组织的发生和改建等复杂过程，最终形成骨。
　　软骨内成骨实际上是软骨周骨化和软骨内骨化两种方式同步进行，前者主要形成骨干的骨密质并使骨不断加粗；后者主要形成干骺端并使骨不断加长，两种方式的协调统一，使骨得以正常生长发育，下面以长骨为例说明具体过程：
　　（1）软骨雏形的建立：在将形成骨的部位，间充质细胞密集并分化出许多骨原细胞。部分骨原细胞分化为软骨细胞，软骨细胞向周围分泌基质并将其包埋其中，成为透明软骨组织，周围的间充质分化为软骨膜。这样便形成了初具长骨外形的软骨雏形。
　　（2）软骨周骨化：软骨周骨化（perichondral ossification）与膜内成骨的过程基本相同。在软骨雏形的中段，软骨膜内层的骨原细胞增殖分化为成骨细胞，贴在软骨组织表面形成类骨质，继而钙化为骨组织，这样在软骨组织表面形成了一薄层骨组织环绕软骨，形如领圈，称为骨领（bone collar）。骨领出现后，软骨膜改称为骨膜。骨膜内层的骨原细胞不断分化为成骨细胞，在骨颈表面及两端添加新的骨组织，使骨额逐渐增厚和加长，成为骨干的原始骨组织，代替软骨起支持作用。以后不断改建成为骨干的骨密质。
　　（3）软骨内骨化：软骨内骨化与软骨周骨化同时进行，在软骨干的内部出现下述一系列变化：
　　　1）初级骨化中心的出现：在骨领形成的同时，被骨领包围的软骨干中央，软骨细胞变大并分泌碱性磷酸酶，使其周围的软骨基质迅速钙化。随后肥大的软骨细胞退化、死亡。软骨陷窝变成较大的腔隙，这预示着骨化中心的出现。骨膜的血管主干连同间充质细胞、骨原细胞、破骨细胞等，穿通骨领进入退化的软骨区。破骨细胞溶解吸收钙化的软骨基质，形成许多隧道样的小腔，称初级骨髓腔。侵入的血管主干向两端分支，分布于初级骨髓腔内，其中的间充质细胞分化为造血组织。随之成骨细胞整齐地排列在残存的软骨基质表面，形成骨组织并将软骨基质包围，构成过渡型的骨小梁。这是在骨干内首先出现的骨化区域，称为初级骨化中心（primary ossificcation center）。

2）骨髓腔形成：初级骨化中心形成后，便开始了从骨干中央向两端由骨组织替换软骨组织的过程。最初形成的骨小梁不断被破骨细胞溶解吸收，又有新的骨小梁形成，初级骨髓腔不断扩大而融合为一个大腔，称为骨髓腔。其中充满造血组织，即红骨髓。同时骨领也不断从外面加厚，从腔内面吸收，骨髓腔的横径也逐渐加宽。
　　随着发育，软骨两端的软骨组织继续生长，临近骨髓腔的软骨组织不断退化和新的骨组织生成。骨化过程则不断从中央向两端推移，骨髓腔也随之向两端伸延。因此，在胎儿长骨的纵切面上，自骺端到骨髓腔之间，出现连续变化的过程，依次分为如下四个区：
　　软骨贮备区（zone of reserve cartilage）：在胚胎发生
早期，此区为软骨两端，范围较大。软骨基质内含有许多幼稚的软
骨细胞，脑体较小呈圆形。细胞处于静止状态。
　　软骨增殖区（zone of proliferating cartilege）：在贮备区的骨干侧，软骨细胞连续分裂变大，成为许多扁平的细胞，沿着长轴排列形成软骨细胞柱。
　　软骨钙化区（zone of calcifying cartilage）：软骨细胞停止分裂，体积迅速增大后退化，胞质空泡状，核固缩，继而细胞死亡，留下大的软骨陷窝，周围软骨基质有钙盐沉积，呈强嗜碱性。破骨细胞从陷窝处吸收钙化的软骨基质，形成新的初级骨髓腔。
　　成骨区（zone of ossrfcation）：成骨细胞整齐地排列在残存的软骨基质表面，产生类骨质，继而钙化为骨组织，形成骨小梁。在此区，最初形成的骨小梁中央残留有软骨基质（过渡型）。由于破骨细胞的多次吸收和成骨细胞的不断成骨，最终全部替换为骨组织。
　　（4）次级骨化中心的出现和骺板形成：在出生前后，长骨两端的软骨中央部分，又出现骨化中心，称为次级骨化中心（secondary ossification center）。其出现时间，各骨不同，早自出生前，晚至生后数月或数年。其骨化过程与初级骨化中心相同，所不同的是：①侵入骨化中心的血管来自软骨外而不是骨外膜；②骨化是自中心向四周呈放射状扩展。最初形成的骨松质逐渐改建成由板层骨构成的骨小梁，即长骨骨骺。在两骺端的关节面永远保留一层透明软骨，称关节软骨，没有骨膜覆盖。在骨髓与骨干之间暂时留有一层软骨，称骺（软骨）板（epiphyseal plate）。骺板的软骨细胞一直在分裂、增殖，到青春期末才停

（5）骨的生长和改建：长骨生长的持续时间很长，直到个体发育成熟为止。
　　 1）长骨的加长：主要靠骺板软骨不断向两端生长和骨化来完成。在正常生长发育时期，骺板软骨的增殖速度与软骨内骨化及吸收速度相平衡。因此，骺板一直保持恒定厚度。到青春期末（17～20岁），骺板的增殖减慢，最后全部骨化消失，骨干与骨骺相愈合，长骨也就停止生长。在干、骺愈合处，可见一条致密的线，称骺线（epiphyseal line）。
　 　2）长骨的加粗：主要靠软骨周骨化，使骨不断从外周加厚，同时又从腔内不断溶解吸收，骨髓腔的横径不断扩大，骨则增粗。大约持续到25～30岁，骨才停止增粗。
　 　3）骨的改建：在骨发生过程中，最初形成的骨小梁，细胞成分多、纤维成分少且排列不规则，小梁间的网孔也大于初级骨松质。以后，随着小梁的加厚和网孔变小，成为初级骨密质。此时并无骨单位及内、外环骨板。骨单位产生于1岁左右。此时，骨领的内、外表面有许多纵沟、沟内有小血管、骨原细胞、成骨细胞和破骨细胞等。首先，成骨细胞贴在沟壁上成骨并将沟封闭成管，再贴附于管壁上成骨，从最外层向内一层层地形成同心圆状的骨板，即骨单位骨板，血管及间充质被围在中央，形成中央管，内衬一层近似扁平的骨原细胞，这就是第一代骨单位。以后由破骨细胞溶解吸收第一代骨单位的骨板，形成雄形隧道，在其最宽处，破骨细胞消失，骨原细胞分化为成骨细胞，开始形成第二代骨单位，它又被吸收，出现第三代骨单位。这样重复数代，最后才形成具有适宜的外形和内部结构的骨密质。骨干也伴随着骨的改建逐渐加粗。少年时期的骨干几乎无内、外环骨板或层数极少，成年后骨干不再增长，内、外环骨板才出现。骨的加粗停止于30岁左右，而骨的改建却持续终生，只是随着年龄的增长而速度减慢。