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(bào)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(jì)，Galileo提出骨的生物力學(xué)功能，詳細(xì)描述了骨的解剖1763年，Hunter首次證實(shí)骨塑性的動(dòng)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(shí)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(jì)四十年代，Goodsir和Flourens分別獨(dú)立描述了骨骺生長(zhǎng)板和其中軟骨細(xì)胞的結(jié)構(gòu)1911年，Dubreuil提出破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞有不同作用，但直到二十世紀(jì)三十年代發(fā)現(xiàn)許多調(diào)節(jié)骨細(xì)胞功能的因子，如PTH等，這一觀點(diǎn)才被接受19

3、41年，Bloom首次提出骨骼對(duì)鈣平衡的作用二十世紀(jì)六十年代，Owen描述了成骨細(xì)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(xì)胞來源于骨髓造血細(xì)胞二十世紀(jì)八十年代，骨細(xì)胞活性的局部調(diào)節(jié)成為研究熱點(diǎn)二十世紀(jì)九十年代，骨的研究集中于骨骼生長(zhǎng)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(jìn)化中形成的

4、，符合最優(yōu)化設(shè)計(jì)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(xì)胞群，形成骨化中心。成骨細(xì)胞開始分泌有

5、機(jī)的細(xì)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(jí)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(kuò)展，表面的間充質(zhì)分化為骨膜，其深部的成骨細(xì)胞又在初級(jí)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(xì)胞群,分化,成骨細(xì)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(jí)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(zhǎng)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(zhǎng)） （2）軟骨膜下成骨 與軟骨內(nèi)成骨同時(shí)，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(zhǎng)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(zhǎng)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(jìn)行，逐漸增加了骨的長(zhǎng)度6、血管間葉組織長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(xì)胞層,增殖細(xì)胞層,肥大細(xì)胞層,軟骨內(nèi)骨化層,http://www.kyguke.com,成骨細(xì)胞/骨母細(xì)胞（osteoblast）,骨細(xì)胞（osteocyte）,骨先質(zhì)細(xì)胞（osteoprogenitor）(主要

10、為間葉細(xì)胞 mesenchymal cell),破骨細(xì)胞（osteoclast）,軟骨母細(xì)胞,,,,,,二、骨的結(jié)構(gòu)（組織結(jié)構(gòu)）,骨的細(xì)胞：,http://www.kyguke.com,骨的細(xì)胞,成骨細(xì)胞（ osteoblast又稱骨母細(xì)胞）：常見于生長(zhǎng)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(xì)胞分化而成。骨細(xì)胞（ osteocyte ）：骨組織中的主要細(xì)胞。對(duì)骨內(nèi)微細(xì)骨折具有修復(fù)作用，從而可防止骨內(nèi)

11、微細(xì)骨折的發(fā)生，維持骨結(jié)構(gòu)的完整性。它包埋在堅(jiān)硬的細(xì)胞間質(zhì)腔隙中，此腔隙稱作骨陷窩。破骨細(xì)胞（osteoclast）：進(jìn)行骨吸收的骨內(nèi)襯細(xì)胞，是巨大的多核細(xì)胞，來源于單核巨噬細(xì)胞系的造血細(xì)胞。,http://www.kyguke.com,Bone Cells,間葉細(xì)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(zhǎng)骨的血供來自三個(gè)方面:

14、骨端、骨骺和干骺端的血管進(jìn)入骨干的營(yíng)養(yǎng)動(dòng)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(dòng)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(jìn)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(yuǎn)離骺板的部位通過軟組織直接進(jìn)入骨骺；另一種是整個(gè)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(jìn)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(zhǎng)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(chǔ)量貯存在骨骼與牙齒中， 1%左右分布在軟組織與細(xì)胞外液中。平衡：在正常情

17、況下，骨組織不斷進(jìn)行鈣的交換，舊骨中的鈣不斷釋放進(jìn)入血循環(huán)與細(xì)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(duì)心肌收縮起重要作用，調(diào)節(jié)多種酶的活性，對(duì)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(zhǎng)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(jī)磷的形式存在于軟組織與體液中作用：促進(jìn)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(xì)胞膜的必要元素，對(duì)細(xì)胞代謝起關(guān)鍵作用是

19、生命遺傳與個(gè)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(huì)造成磷的攝入不足，故營(yíng)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(xì)胞內(nèi)功能能轉(zhuǎn)化、儲(chǔ)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(duì)維持血清鎂的穩(wěn)定性起主要作用。人體對(duì)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(jìn)骨吸收和骨形成的雙重作用：在高濃度PTH時(shí)，破骨細(xì)胞細(xì)胞的活性超過成骨細(xì)胞活性，骨吸收>骨形成在低濃度PTH時(shí)，成骨細(xì)胞細(xì)胞的活性超過破骨細(xì)胞活性，骨形成>骨吸收,http://www.kyguke.com,骨的代謝,降鈣素（CT）對(duì)骨的作用：主要是抑制骨吸收，通過降低破骨細(xì)胞的活性和減少破骨細(xì)胞的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)的。,http:/

22、/www.kyguke.com,骨的代謝,1、25-（OH）2D3（1）促進(jìn)小腸吸收鈣、磷（2）促進(jìn)腎小管對(duì)鈣、磷的重吸收，減少尿鈣與尿磷，升高血鈣和血磷，促進(jìn)骨形成（3）對(duì)骨的作用是雙向的，對(duì)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(chǔ)存鈣和磷骨的有機(jī)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(xì)胞合成和分泌的骨質(zhì)的吸收

23、主要是為了適應(yīng)生長(zhǎng)、修復(fù)和礦物質(zhì)動(dòng)員的需要。這個(gè)過程主要由來源于巨噬細(xì)胞的破骨細(xì)胞完成骨在一生中通過激活-吸收-形成（ARF）的順序進(jìn)行塑形，在此過程中破骨細(xì)胞和成骨細(xì)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(gè)過程中，由間充質(zhì)直接分化而來的成骨細(xì)胞形成骨質(zhì)長(zhǎng)骨通過軟骨內(nèi)化骨形成。在此過程中，軟骨細(xì)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(shí)發(fā)生骨質(zhì)疏松，形成大于吸收時(shí)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