组织学/骨组织的结构

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骨组织(osseous tissue)由大量钙化细胞间质及数种细胞组成。钙化的细胞间质称为骨基质(bone matrix)。细胞有骨原细胞成骨细胞骨细胞破骨细胞四种。骨细胞最多,位于骨基质内,其余三种细胞均位于骨组织的边缘(图4-5)。

骨组织和各种细胞


图4-5 骨组织和各种细胞

1.骨基质 即骨的细胞间质,由有机成分和无机成分构成,含水极少。有机成分由成骨细胞分泌形成,包括大量胶原纤维(占有机成分的95%)及少量无定形基质。无定形基质为凝胶,内含中性或弱碱性糖胺多糖,有粘着胶原原纤维的作用。基质中还含有两种钙结合蛋白:骨钙蛋白(osteocalcin)和骨磷蛋白(phosphophoryms)。前者有两个与钙亲合力强的部位,后者则有许多钙结合部位,但只有一部分骨磷蛋白是可溶性的,其余均与胶原纤维相结合。钙结合蛋白与钙化及钙的运输有关。无机成分又称骨盐(bone mineral),主要为羟磷灰石结晶(hydroxyapatite crystal,(Ca10(PO46( OH )2),属不溶性中性盐,呈细针状,长10~20nm,沿胶原原纤维长轴规则排列并与之结合。有机成分与无机成分的紧密结合使骨十分坚硬。

骨基质结构呈板层状,称为骨板(bone lamella),成层排列的骨板犹如多层木质胶合板。同一骨板内的纤维相互平行,相邻骨板的纤维则相互垂直,这种结构形式有效地增强了骨的支持力。

2.骨组织的细胞

(1)骨细胞(osteocyte):单个分散于骨板内或骨板间。骨细胞是有许多细长突起的细胞,胞体较小,呈扁椭圆形,其所在空隙称骨陷窝(bone lacuna),突起所在的空隙称骨小管(bone canaliculi)(图4-6)。相邻骨细胞的突起以缝隙连接相连,骨小管则彼此连通。骨陷窝和骨小管内含组织液,可营养骨细胞和输送代谢产物(图4-7)。骨陷窝周围的薄层骨基质钙化程度较低,并可不断更新,在机体需要时,骨细胞的溶骨作用可溶解此层骨基质,使Ca2释放入骨陷窝的组织液中,继而进入血液,对维持血钙的恒态水平有一定作用。

小鼠骨细胞和骨基质(脱钙后)电镜像


图4-6 小鼠骨细胞和骨基质(脱钙后)电镜像×25000

Pr骨细胞突起和骨小管,Co胶原原纤维

(上海医科大学电镜室供图)

骨细胞超微结构模式图


图4-7 骨细胞超微结构模式图

(2)骨原细胞(osteogenic cell):是骨组织中的干细胞,位于骨外膜骨内膜贴近骨处。细胞较小,呈梭形,核椭圆形,细胞质少,弱嗜碱性。当骨组织生长或改建时,骨原细胞能分裂分化为成骨细胞(图4-5)。

(3)成骨细胞(osteoblast):分布在骨组织表面,成年前较多,常排成一层,成年后较少。成骨细胞是具有细小突起的细胞,胞体呈矮柱状或椭圆形,其突起常伸入骨质表层的骨小管内,与表层骨细胞的突起形成连接。核圆形,多位于细胞的游离端(图4-5)。胞质嗜碱性,电镜下可见大量粗面内质网和发达的高尔基复合体。成骨时,成骨细胞分泌骨基质的有机成分,称为类骨质(osteoid),同时以类似顶浆分泌的方式向类骨质中释放一些小泡,称基质小泡(matrix vesicle)。基质小泡直径约0.1μm,有膜包被,膜上有碱性磷酸酶焦磷酸酶ATP酶,泡内含钙和小的羟磷灰石结晶。一般认为,基质小泡是使类骨质钙化的重要结构。近年发现,骨基质中的钙结合蛋白均由成骨细胞分泌产生。当成骨细胞被类骨质包埋后,便成为骨细胞。

(4)破骨细胞(osteoclast):主要在骨组织表面,数目较少。破骨细胞是一种多核的大细胞,直径约100μm,含有2-50个核。目前认为它由多个单核细胞融合而成,无分裂能力。光镜下,破骨细胞贴近骨基质的一侧有纹状缘(图4-5),胞质呈泡沫状,在HE染色的切片中胞质易为伊红染色。电镜下可其贴近骨基质一侧有许多不规则的微绒毛,称为皱褶缘(ruffled border)(图4-8),即光镜下的纹状缘。在皱褶缘的周缘有一环形胞质区,内有多量微丝,而无其它细胞器,称为亮区(clear zone)。亮区的细胞膜平整并紧贴于骨基质表面,形成一道环形胞质围墙,使所包围的区域成为封闭的微环境区。破骨细胞功能活跃时,向此区释放多种蛋白酶碳酸酐酶乳酸柠檬酸等,在酶及酸的作用下使骨基质溶解。皱褶缘可增大吸收面积,电镜下可见皱褶缘基部有吞饮泡和吞噬泡,泡内含小骨盐晶体及解体的有机成分,表明破骨细胞有溶解和吸收骨基质的作用。

破骨细胞超微结构模式图


图4-8 破骨细胞超微结构模式图

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