骨的結(jié)構(gòu)和功能

1、http://www.kyguke.com,骨的結(jié)構(gòu)與功能,顧繼生,開元骨科醫(yī)院讀書報告,http://www.kyguke.com,預(yù)覽,,歷史,一、骨的形成（發(fā)生）,二、骨的結(jié)構(gòu),形態(tài)結(jié)構(gòu),組織結(jié)構(gòu),四、骨的血液供應(yīng),三、骨的塑形與重建,五、骨的代謝,http://www.kyguke.com,歷史,十六世紀，Galileo提出骨的生物力學(xué)功能，詳細描述了骨的解剖1763年，Hunter首次證實骨塑性的動態(tài)本質(zhì)（形成和吸收），首次

2、提出骨小梁沿最大應(yīng)力方向排列1869年，Wolff用數(shù)學(xué)方法證實了骨結(jié)構(gòu)的形態(tài)適應(yīng)于功能的需要，即著名的Wolff定律1829年，Andral通過早期的顯微鏡下研究注意到血管化在骨化中的作用十九世紀四十年代，Goodsir和Flourens分別獨立描述了骨骺生長板和其中軟骨細胞的結(jié)構(gòu)1911年，Dubreuil提出破骨細胞和成骨細胞有不同作用，但直到二十世紀三十年代發(fā)現(xiàn)許多調(diào)節(jié)骨細胞功能的因子，如PTH等，這一觀點才被接受19

3、41年，Bloom首次提出骨骼對鈣平衡的作用二十世紀六十年代，Owen描述了成骨細胞的家族系譜1966年，F(xiàn)orst描述了ARF順序的作用1975年，Walker使用骨髓移植治療石骨癥，從而揭示出破骨細胞來源于骨髓造血細胞二十世紀八十年代，骨細胞活性的局部調(diào)節(jié)成為研究熱點二十世紀九十年代，骨的研究集中于骨骼生長發(fā)育和塑形的分子基礎(chǔ),http://www.kyguke.com,歷史,Wolff定律：骨和骨組織是在生物進化中形成的

4、，符合最優(yōu)化設(shè)計原則，即趨向于用最小結(jié)構(gòu)材料承受最大外力。,http://www.kyguke.com,一、骨的形成,1、膜內(nèi)成骨,2、軟骨成骨 （1）軟骨內(nèi)成骨  （2）軟骨膜下成骨,http://www.kyguke.com,膜內(nèi)成骨:間充質(zhì)經(jīng)過鈣化后直接形成骨組織。主要見于：顱骨.面骨.部分鎖骨和下頜骨。過程：間充質(zhì)先分化為富有血管的胚胎性結(jié)締組織膜，該處分化許多成骨細胞群，形成骨化中心。成骨細胞開始分泌有

5、機的細胞間質(zhì)，形成類骨質(zhì)，隨后骨鹽沉著其上，形成骨組織。這種骨組織最初為初級松質(zhì)骨，沒有骨板，骨鹽也少，由許多呈針狀或片狀的骨針相互連接，形成許多間隙。成骨過程由骨化中心向四周擴展，表面的間充質(zhì)分化為骨膜，其深部的成骨細胞又在初級松質(zhì)骨表面沉積新骨，骨乃逐漸增厚增大。,1、膜內(nèi)成骨,間充質(zhì),分化,有血管的胚胎性結(jié)締組織膜,分化,成骨細胞群,分化,成骨細胞群,分泌,分泌,類骨質(zhì),沉積,骨鹽,形成,沉積新骨,骨,骨組織（初級骨松質(zhì),h

6、ttp://www.kyguke.com,http://www.kyguke.com,2、軟骨成骨,（1）軟骨內(nèi)成骨  出生后，肢體管狀骨的增長和特殊結(jié)構(gòu)的形成主要依靠繼發(fā)性骨骺的軟骨內(nèi)骨化完成 （縱向生長） （2）軟骨膜下成骨 與軟骨內(nèi)成骨同時，軟骨膜內(nèi)層（骨膜），產(chǎn)生一層與骨膜相平行的骨密質(zhì)（增加厚度）,http://www.kyguke.com,經(jīng)典長骨發(fā)生示意圖,胚胎7周以后，骨就開始出現(xiàn)。,1、軟骨雛形

7、2、骨膜環(huán)出現(xiàn) 3、軟骨骨化中心出現(xiàn)并骨化 4、軟骨間葉組織長入，骨化軟骨逐漸吸收，軟骨雛形兩端新骨沉積 5、軟骨內(nèi)骨化繼續(xù)進行，逐漸增加了骨的長度6、血管間葉組織長入骺軟骨上端 7、骺軟骨骨化中心發(fā)生 8、下端后軟骨骨化中心發(fā)生 9、10、下端骺軟骨先消失，然后上端消失 ，骨的的縱向生長停止，骨髓腔形成，骨干、干骺端和骨骺血管互相交通,,http://www.kyguke.com,長骨發(fā)生,,http://www.ky

8、guke.com,軟骨內(nèi)成骨&軟骨膜下成骨,（骺軟骨）,軟骨膜,軟骨,（骨干）,（鈣化）,http://www.kyguke.com,二、骨的結(jié)構(gòu)（形態(tài)結(jié)構(gòu)）,http://www.kyguke.com,Structure,Most bones have a basic structure composed of:an outer cortical or compact zone an inner trabecular o

9、r spongy zone a periosteum an endosteum,http://www.kyguke.com,Structure,http://www.kyguke.com,二、骨的結(jié)構(gòu)（組織結(jié)構(gòu)）,靜止細胞層,增殖細胞層,肥大細胞層,軟骨內(nèi)骨化層,http://www.kyguke.com,成骨細胞/骨母細胞（osteoblast）,骨細胞（osteocyte）,骨先質(zhì)細胞（osteoprogenitor）(主要

10、為間葉細胞 mesenchymal cell),破骨細胞（osteoclast）,軟骨母細胞,,,,,,二、骨的結(jié)構(gòu)（組織結(jié)構(gòu)）,骨的細胞：,http://www.kyguke.com,骨的細胞,成骨細胞（ osteoblast又稱骨母細胞）：常見于生長期的骨組織中，大都聚集在新形成的骨質(zhì)表面，是由骨內(nèi)膜和骨外膜深層的成骨性細胞分化而成。骨細胞（ osteocyte ）：骨組織中的主要細胞。對骨內(nèi)微細骨折具有修復(fù)作用，從而可防止骨內(nèi)

11、微細骨折的發(fā)生，維持骨結(jié)構(gòu)的完整性。它包埋在堅硬的細胞間質(zhì)腔隙中，此腔隙稱作骨陷窩。破骨細胞（osteoclast）：進行骨吸收的骨內(nèi)襯細胞，是巨大的多核細胞，來源于單核巨噬細胞系的造血細胞。,http://www.kyguke.com,Bone Cells,間葉細胞,http://www.kyguke.com,三、骨的塑形與重建,http://www.kyguke.com,Bone Remodeling,①activation: p

12、reosteoclasts are stimulated and differentiate under the influence of cytokines and growth factors into mature active osteoclasts ②resorption: osteoclasts digest mineral matrix (old bone) ③reversal: end of resorption

13、④formation: osteoblasts synthesize new bone matrix ⑤quiescence: osteoblasts become resting bone lining cells on the newly formed bone surface,http://www.kyguke.com,Remodeling,http://www.kyguke.com,四、骨的血液供應(yīng),長骨的血供來自三個方面:

14、骨端、骨骺和干骺端的血管進入骨干的營養(yǎng)動脈（常有1-2條）骨膜的血管,http://www.kyguke.com,四、骨的血液供應(yīng),http://www.kyguke.com,四、骨的血液供應(yīng),http://www.kyguke.com,四、骨的血液供應(yīng),http://www.kyguke.com,骨骺與骺板的血供,骨骺的血供主要來自骺動脈,http://www.kyguke.com,骨骺與骺板的血供,骺板血供來自三組血管：骺血管、

15、干骺端血管和Ranvier軟骨膜血管,http://www.kyguke.com,骨骺與骺板的血供,血管進入骨骺的兩種方式：常見一種是骨骺的側(cè)面有軟組織覆蓋，血管在遠離骺板的部位通過軟組織直接進入骨骺；另一種是整個骨骺在在關(guān)節(jié)內(nèi)為關(guān)節(jié)軟骨所覆蓋，血管通過緊貼骺板邊緣的關(guān)節(jié)軟骨進入骨骺,http://www.kyguke.com,骨的代謝,三種物質(zhì)：鈣、磷、鎂三種激素（親骨性）：甲狀旁腺激素（PTH）、 降鈣素（CT）、1、25

16、-（OH）2D3三種靶器官：骨、腎、腸,其他影響因素：PH水平、鈉、鉀、氯、碳酸鹽 催乳激素、糖皮質(zhì)激素、生長激素、胰島素等,http://www.kyguke.com,骨的代謝,鈣約占體重的1.5%～2%。成人體內(nèi)鈣的總量為1000～1200克。 分布：人體內(nèi)約99%的鈣儲量貯存在骨骼與牙齒中， 1%左右分布在軟組織與細胞外液中。平衡：在正常情

17、況下，骨組織不斷進行鈣的交換，舊骨中的鈣不斷釋放進入血循環(huán)與細胞外液，腸道吸收的鈣與腎臟重新吸收的鈣又不斷形成，維持鈣代謝的平衡。作用：構(gòu)成人體骨礦物質(zhì)的重要部分，血液凝固，肌肉收縮與舒張，特別是對心肌收縮起重要作用，調(diào)節(jié)多種酶的活性，對多種激素分泌與酸堿平衡起到調(diào)節(jié)作用。,http://www.kyguke.com,骨的代謝,鈣：正常成人每日鈣的最低需要量為800毫克兒童生長期，妊娠及哺乳期需要量更大。成人血清鈣濃度為2.2

18、～2.7mmol/L。主要來源是食物，通過小腸吸收，一般每日攝入的鈣僅10%～35%被吸收，未被吸收的鈣從糞便中排出體外。吸收的鈣主要通過腎臟排泄，部分鈣可由腎臟重新吸收。,http://www.kyguke.com,骨的代謝,磷：體內(nèi)80%的磷以羥基磷灰石的形式存在于骨與牙中，20%以有機磷的形式存在于軟組織與體液中作用：促進骨基質(zhì)的合成與骨礦物質(zhì)沉積。是輔酶與核酸的主要成分是構(gòu)成細胞膜的必要元素，對細胞代謝起關(guān)鍵作用是

19、生命遺傳與個體發(fā)育所必需參與神經(jīng)傳導(dǎo)，肌肉的收縮    正常人的血清磷濃度為0.96～1.45毫摩/升。飲食中含有大量的磷，一般不會造成磷的攝入不足，故營養(yǎng)性缺磷少見，成人平均磷的需要為1000～1500毫克，最低需要量約為800毫克。磷主要在小腸吸收與腎臟的重吸收，血磷通過腎臟排泄。,http://www.kyguke.com,骨的代謝,鎂：成人體內(nèi)的鎂含量大約為20～28克，其中60%存在于骨中，35%

20、存在于骨骼肌中作用：鎂能從羥基磷灰石中置換出鈣，使鈣與磷酸鹽結(jié)合成非結(jié)晶的磷酸鈣，不能轉(zhuǎn)化成礦質(zhì)，如果骨鎂含量降低可使鈣從骨的釋放減少。 能催化，激活多種酶的活性，調(diào)節(jié)細胞內(nèi)功能能轉(zhuǎn)化、儲存與利用能量，完成體內(nèi)各種代謝過程。人體的鎂主要通過小腸吸收，以及腎臟的重吸收，多余的鎂大多從腎臟排除。腎臟對維持血清鎂的穩(wěn)定性起主要作用。人體對鎂的需要量為6～12mg/天，主要來源于食物。正常人體的血清鎂濃度為0.75～1.25mmol

21、/L。,http://www.kyguke.com,骨的代謝,甲狀旁腺激素（PTH）具有促進骨吸收和骨形成的雙重作用：在高濃度PTH時，破骨細胞細胞的活性超過成骨細胞活性，骨吸收>骨形成在低濃度PTH時，成骨細胞細胞的活性超過破骨細胞活性，骨形成>骨吸收,http://www.kyguke.com,骨的代謝,降鈣素（CT）對骨的作用：主要是抑制骨吸收，通過降低破骨細胞的活性和減少破骨細胞的數(shù)量來實現(xiàn)的。,http:/

22、/www.kyguke.com,骨的代謝,1、25-（OH）2D3（1）促進小腸吸收鈣、磷（2）促進腎小管對鈣、磷的重吸收，減少尿鈣與尿磷，升高血鈣和血磷，促進骨形成（3）對骨的作用是雙向的，對骨吸收和骨形成均有作用,http://www.kyguke.com,小結(jié),骨的主要功能：力學(xué)支撐、肌肉附著、儲存鈣和磷骨的有機成分：膠原和非膠原蛋白，羥基磷灰石晶體和和這兩種蛋白相結(jié)合骨質(zhì)的大部分成分是由成骨細胞合成和分泌的骨質(zhì)的吸收

23、主要是為了適應(yīng)生長、修復(fù)和礦物質(zhì)動員的需要。這個過程主要由來源于巨噬細胞的破骨細胞完成骨在一生中通過激活-吸收-形成（ARF）的順序進行塑形，在此過程中破骨細胞和成骨細胞相互協(xié)調(diào)吸收舊骨形成新骨在正常成人的骨骼中，塑形是偶聯(lián)發(fā)生的，即骨吸收和形成相等，使骨密度保持恒定膜內(nèi)化骨是扁平骨形成的過程。在這個過程中，由間充質(zhì)直接分化而來的成骨細胞形成骨質(zhì)長骨通過軟骨內(nèi)化骨形成。在此過程中，軟骨細胞首先形成軟骨然后再按ARF方式塑形骨代

24、謝：三種物質(zhì)、三種器官、三種激素,http://www.kyguke.com,小結(jié),臨床相關(guān)性：骨的最常見過程是損傷骨的塑形過程；在骨吸收和骨形成的平衡中，吸收大于形成時發(fā)生骨質(zhì)疏松，形成大于吸收時發(fā)生石骨癥軟骨發(fā)育不良是由于軟骨內(nèi)化骨缺陷造成骨折的修復(fù)是涉及較少的骨組織發(fā)生的協(xié)調(diào)過程，后期發(fā)生骨的塑形骨折愈合的速度直接與骨的塑形相關(guān)，通過治療可以改變愈合的速度,http://www.kyguke.com,The major f

25、unctions of bone are:,to provide structural support for the body to provide protection of vital organs to provide an environment for marrow (both blood forming and fat storage) to act as a mineral reservoir for calciu