骨组织的组成

骨组织由细胞和基质构成。骨的细胞包括骨原细胞、成骨细胞、骨细胞和破骨细胞。骨基质坚硬，含有机物和无机质，二者紧密结合。

1．细胞

（1）骨原细胞（osteoprogenitor cell）：又称为骨祖细胞（osteogenitor cell），是骨组织的干细胞，源于原始间充质细胞，主要分布于骨外膜内层、骨内膜贴近骨质处和骺板软骨基质等处。骨原细胞具有小的突起，胞体小，呈梭形；细胞质少，呈嗜酸或弱嗜碱性；细胞核着色浅，呈圆形或椭圆形。以往认为骨原细胞在生理功能和周围环境影响下，能分化为成骨细胞、破骨细胞、软骨母细胞等，并在一定条件下相互转化。但近年来，越来越多的证据表明，骨原细胞只是分化为成骨细胞，而破骨细胞是来源于血液中的单核细胞，并非由成骨细胞转化而来。

（2）成骨细胞（osteoblast）：成骨细胞常见于成长期的骨组织中，大都聚集在新形成的骨质表面，由骨原细胞分化而来，其平均成活时间大约为2周。成骨细胞形成一单层细胞，通过未矿质化的骨样组织使其与矿质化的骨基质分开。当成骨细胞生成基质时，被认为是活跃的。活跃的成骨细胞通常呈圆形、锥形和立方形，胞质呈嗜碱性。这与粗面内质网的核糖体有关。内质网占据了绝大部分蛋白合成细胞的胞质的位置。成骨细胞伸出细短的突起与相邻的细胞连接。胞核在细胞的一端，有明显的核仁。在核仁附近有一浅色区，高尔基复合体即在此区内，胞质内有散在的线粒体。

通常认为，体内的成骨细胞不再进行细胞分裂，但在某些条件刺激下可逆性转变为骨原细胞。成骨细胞的主要功能是合成并分泌骨的有机质和无定形基质，并参与它们的钙化。成骨细胞分泌的有机质，在尚无钙盐沉积时称为类骨质或骨样组织，钙盐沉积后变成为骨质。在分泌类骨质的过程中，成骨细胞自身逐渐被包埋其中并转变为骨细胞。在成骨细胞分泌类骨质的同时，它还以类似顶浆分泌的方式分泌基质小泡。小泡多分布于成骨细胞或骨细胞附近的类骨质中，直径为0.03～1μm，外包被膜，内含大量的碱性磷酸酶、磷脂和小的钙盐晶体。当基质小泡在类骨质中破裂时，其内容物大量释出，碱性磷酸酶作用于底物使局部的磷酸含量增高。磷脂与钙有很强的亲和力，可使钙盐晶体成为钙化核心并使钙化范围逐渐扩大，从而导致类骨质的迅速钙化（图1-23）。

图1-23　成骨细胞

（3）骨细胞（osteocyte）：骨细胞是骨组织中的主要细胞，包埋在坚硬的细胞间质腔隙中，此腔隙称为骨陷窝。骨细胞体积小，呈扁椭圆形，具有许多细长的突起，其突起穿行的细小孔道称为骨小管。相邻骨陷窝的骨小管相互连通，形成骨小管系统，其内充满组织液，骨细胞的突起伸入骨小管与相邻骨细胞的突起以缝隙连结相连。由于所有骨单位的外层都围有一层骨盐多而胶原纤维少的骨基质，即黏合质，伸向骨单位外层的骨小管都在黏合线以内折返，故相邻骨单位的骨小管并不相接，因此，其骨小管的末端是开放于中央管壁的骨与骨膜交界处的，使骨表面的组织液能与骨小管系统内的组织液进行交换。加上骨小管系统的血管与骨髓内和骨外膜的毛细血管相通，这就保证了骨细胞的营养和骨陷窝内的组织液交换。据观测，骨细胞与毛细血管的距离不超过0.3 mm（图1-24）。

图1-24　骨细胞和骨小管

骨细胞从其陷窝被释放出来后，可以转变为静止状态的骨原细胞，然后又可成骨细胞；在骨重吸收过程中释放的还可融合成破骨细胞。

（4）破骨细胞（osteoclast）：破骨细胞由多核细胞组成，胞体的直径可达50μm以上，核的大小和数目有很大的差异，15～20个，直径为100μm，但在切片标本上仅见其中数个。破骨细胞主要分布于骨质表面，数量较少，但生长发育中的长骨干骺端外表面则数量较多且功能活跃。破骨细胞具有特殊的吸收功能，从事骨的吸收活动，某些局部炎症病灶吸收中，巨噬细胞也参与骨吸收过程。在破骨细胞吸收骨基质的有机物和矿物质的过程中，造成基质表面的不规则，形成近似细胞形状的陷窝，称为吸收陷窝，又称Howship陷窝。在陷窝内对着骨质的一面，细胞伸出许多毛样突起，很像上皮细胞表面的纹状缘和刷毛缘。借助电镜观察，这种毛样突起乃是破骨细胞表面上由包膜所形成的数百根微绒毛，分散在破骨细胞吸收面上，认为具有协助蚀损骨质的作用。有的学者证实，在无活性的破骨细胞上几乎没有或根本没有这种刷毛缘。刷毛缘受甲状旁腺激素、维生素D、前列腺素等影响，能使微绒毛增加，使破骨细胞表面所有的刷毛缘增多（图1-25～图1-28）。

图1-25　破骨细胞是多核细胞

图1-26　破骨细胞溶解后形成Howship陷窝

引自：Vincent J Vigorita. Orthopaedic Pathology. 1999:18

图1-27　破骨细胞边缘皱褶

图1-28　破骨细胞与成骨细胞

正常生理状态下，成人血液中这两种激素处于平衡状态，故破骨和成骨也处于动态平衡之中

2．基质 骨基质包括有机质（骨胶原纤维和糖蛋白）和无机质（骨盐），骨基质中的水分很少。有机质和无机质的比例随年龄而改变，儿童骨中两者各占一半，成人骨无机质占2/3左右，而老年骨的无机质更多。

（1）骨胶原纤维：约占有机成分的90%，组成较致密的纤维束呈规则的分层排列，每层纤维与基质构成板层结构，称骨板。同一板层的胶原纤维排列方向相同，相邻板层的胶原纤维互相垂直，骨细胞被夹在骨板之间。骨胶纤维主要为I型胶原，占90%，其余10%为少量的Ⅲ、V、X型胶原。骨胶纤维在板层骨中为细纤维，编织骨中为粗纤维，随机排列，互相交织，矿化程度低。

（2）非胶原蛋白：包括骨延蛋白（bone sialoprotein, BSP）、骨连结蛋白（osteonectin, ON）、骨桥蛋白（osteopontion, OPN）、骨钙素（osteocalcin, OC），以及骨源性和外源性生长因子，如骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）、转化生长因子（transtorming growth factore, TGF-13）、胰岛素样生长因子（insulin-like growth factor, IGF）、蛋白酶类、胶原酶（collagenase）和组织蛋白酶（cathepsin）等。

（3）无定形基质：骨的无定形基质是一种无固定形态呈胶体的物质，其中最主要为蛋白多糖，它是一种蛋白和多糖的大分子复合物，在骨内约占5%，具有高度的黏着性。其次，还有少量的寡糖。

（4）脂质：不足0.1%，钙化部位脂质含量较高，可能与钙结合到磷脂上有关。

（5）无机盐：又称骨盐，占骨重量的65%～70%，主要为钙、磷，如磷酸钙、碳酸钙、枸橼酸钙和磷酸氢二钠，它们以结晶的羟磷灰石和无定形的胶体磷酸钙的形式分布于有机质中。其次，还有镁、氟、锶等。

（6）水：这包括细胞外液和结晶的水化壳。Robinmn认为钙化前的类骨组织含有大量水分。它表现出两种形式：①尚未钙化的类骨间隙内有“游离水”，它可运转离子。这水可与胶原纤维内的氢链相连，成为磷灰石内水的一部分。②“结合水”。它处于尚未钙化的类骨间隙内。在骨化开始时，它是“游离”的，以后由于结晶、离子、胶原原纤维和粘多糖之间的间隙被磷酸钙复合体沉积，使容积减小，而这种水就被“结合”起来。

图1-29　骨的分层结构

引自：Vincent J Vigorita. Orthopaedic Pathology, 1999:36