软骨和骨 第5章 Cartilage & Bone
软骨组织(cartilage tissue) 由软骨细胞和软骨基质构成 软骨由软骨组织和表面的软骨膜构成,软骨组织内无血管 软骨是胚胎早期的主要支架,随着胎儿发育大部被骨取代,成体内有少量分布 软 骨 骨 发 生 软骨细胞 软骨基质 软骨生长 软骨分类 软 骨 膜 骨 概 述 图1
幼稚软骨细胞:单个分布于软骨周边,小扁圆形 成熟软骨细胞:大,圆或椭圆形,核小,胞质弱嗜碱性,RER和GC丰富 软骨细胞(chondrocyte) 软骨陷窝:软骨细胞在软骨基质内的腔隙 幼稚软骨细胞:单个分布于软骨周边,小扁圆形 成熟软骨细胞:大,圆或椭圆形,核小,胞质弱嗜碱性,RER和GC丰富 同源细胞群:2~8 个成熟软骨细胞聚集成群,由一个软骨细胞分裂而来,位于软骨中央 功能:产生软骨基质 图2、3 软 骨 骨 发 生 软骨细胞 软骨基质 软骨生长 软骨分类 软 骨 膜 骨 概 述
软骨基质(cartilage matrix) 即软骨细胞分泌的细胞外基质 基质(蛋白多糖“分子筛” + 水):凝胶状,渗透性好;软骨陷窝周围硫酸软骨素较多,呈强嗜碱性,形成软骨囊(cartilage capsule)包围软骨细胞 纤维成分埋于基质中,使软骨具有韧性或弹性;纤维成分的种类因软骨类型而异 图4 软 骨 骨 发 生 软骨细胞 软骨基质 软骨生长 软骨分类 软 骨 膜 骨 概 述
内层:有较多梭形的骨祖细胞,可增殖分化为成软骨细胞 软骨膜(perichondrium) 软骨表面被覆的薄层致密结缔组织 外层:胶原纤维多,起保护作用 内层:有较多梭形的骨祖细胞,可增殖分化为成软骨细胞 有血管为软骨提供营养 图5 软 骨 骨 发 生 软骨细胞 软骨基质 软骨生长 软骨分类 软 骨 膜 骨 概 述
1.透明软骨(hyaline cartilage) 分布:肋、关节、呼吸道 纤维:胶原原纤维(Ⅱ型胶原蛋白),纤维细且折光率与基质相同,于HE染色切片不能分辨 基质:含大量水 功能:抗压性强,有一定的弹性和韧性 图6 软 骨 骨 发 生 软骨细胞 软骨基质 软骨生长 软骨分类 软 骨 膜 骨 概 述
2.纤维软骨(fibrous cartilage) 分布:椎间盘、关节盘及耻骨联合 软骨细胞:较小而少,成行分布于纤维束之间 纤维:胶原纤维束平行或交叉排列 基质:较少,弱嗜碱性 功能:韧性强 图7 软 骨 骨 发 生 骨 软骨细胞 软骨基质 软骨生长 软骨分类 软 骨 膜 概 述
3.弹性软骨(elastic cartilage) 分布:耳廓、咽喉及会厌 纤维:大量交织分布的弹性纤维,在软骨中部更为密集 功能:有较强的弹性 图8 软 骨 骨 发 生 骨 软骨细胞 软骨基质 软骨生长 软骨分类 软 骨 膜 概 述
附加性生长(软骨膜下生长):软骨膜内骨祖细胞→成软骨细胞→软骨细胞→产生纤维和基质→软骨加厚 两种方式并存 附加性生长(软骨膜下生长):软骨膜内骨祖细胞→成软骨细胞→软骨细胞→产生纤维和基质→软骨加厚 间质性生长(软骨内生长):软骨细胞增殖和生长→产生新基质→软骨由内至外扩大 软 骨 骨 发 生 软骨细胞 软骨基质 软骨生长 软骨分类 软 骨 膜 骨 概 述
人 206块骨参与构成 运动系统;均由骨组 织、骨膜和骨髓构成 功能 支持,保护,造血, 贮钙 骨组织 (osseous tissue) 由细胞和钙化的细胞 外基质构成 软 骨 骨 骨 发 生 图9
骨基质(bone matrix,骨质):钙化的细胞外基质 有机成分:胶原纤维(90%,Ⅰ型胶原蛋白)+ 基质(蛋白多糖、骨钙蛋白、骨桥蛋白、骨粘连蛋白 、钙结合蛋白) 无机成分(骨盐) :羟基磷灰石结晶,细针状,长10~20nm 类骨质:无骨盐沉积的骨基质,钙化后成为骨质 骨基质 骨的细胞 长骨结构 软 骨 骨 骨 发 生
骨板:骨基质结构呈板层状,同一骨板内纤维相平行,相邻骨板纤维相垂直,增加了骨的强度 密质骨(compact bone):大量骨板紧密规则排列;分布于长骨骨干、短骨和扁骨表层 松质骨(spongy bone):数层不规则排列的骨板形成针、片状骨小梁,交错成为多孔的网格样结构;分布于长骨骨骺、短骨中心 软 骨 骨 骨 发 生 图10 骨基质 骨的细胞 长骨结构
1.骨祖细胞(osteoprogenitor cell) 分布:骨膜 为骨组织中的干细胞,可增殖分化为成骨细胞 形态:梭形,较小 2.成骨细胞(osteoblast) 分布:单层排列于骨组织表面 LM:立方或矮柱状,有突起,胞质嗜碱性 图11、12 软 骨 骨 骨 发 生 骨基质 骨的细胞 长骨结构 图13、14
EM:RER和GC丰富,有基质小泡(内含钙化结晶,膜上有钙结合蛋白与碱性磷酸酶) 功能:分泌类骨质;释放基质小泡,促进类骨质钙化 成骨细胞被自身产生的骨质包埋,转变为骨细胞 软 骨 骨 骨 发 生 骨的基质 骨的细胞 长骨结构
分布:分散于骨板内或骨板间;胞体所在腔隙称骨陷窝,突起伸入骨小管,突起间有缝隙连接,骨小管彼此相通 3.骨细胞(osteocyte) 形态:小、扁椭圆形,多突起 分布:分散于骨板内或骨板间;胞体所在腔隙称骨陷窝,突起伸入骨小管,突起间有缝隙连接,骨小管彼此相通 骨陷窝和骨小管内含组织液,营养骨细胞并输送代谢产物 功能:一定的溶骨和成骨作用,参与调节钙、磷平衡 图15~18 软 骨 骨 骨 发 生 骨基质 骨的细胞 长骨结构
LM:体积大,6~50 个核;胞质嗜酸性;贴骨侧有皱褶缘 EM:溶酶体和线粒体发达;皱褶缘侧多突起,皱褶缘深面有许多吞噬泡 4.破骨细胞(osteoclast) 为多个单核细胞融合形成 分布:骨组织边缘 LM:体积大,6~50 个核;胞质嗜酸性;贴骨侧有皱褶缘 EM:溶酶体和线粒体发达;皱褶缘侧多突起,皱褶缘深面有许多吞噬泡 功能:释放多种水解酶和有机酸,溶解骨质;吞噬分解的骨质成分 图19~21 软 骨 骨 骨 发 生 骨基质 骨的细胞 长骨结构
长骨的构成:骨干、骨骺,表面覆盖骨膜和关节软骨;内为骨髓腔,骨髓充填其中 软 骨 骨 骨 发 生 长骨的构成:骨干、骨骺,表面覆盖骨膜和关节软骨;内为骨髓腔,骨髓充填其中 骨干 = 密质骨 + 少量松质骨 密质骨:环骨板、哈弗斯系统、间骨板 穿通管:横向穿行于骨板的管道,与骨干长轴垂直,内含血管、神经和结缔组织 骨基质 骨的细胞 图22 长骨结构
环骨板(circumferential lamella) 指环绕骨干内、外表面排列的骨板,分别称为内环骨板和外环骨板 外环骨板:厚,由数层或十多层骨板组成,较整齐地环绕骨干排列 内环骨板:薄,仅由数层骨板组成,不如外环骨板平整 图23 软 骨 骨 骨 发 生 骨基质 骨的细胞 长骨结构
哈弗斯系统(Haversian system) 又称骨单位(osteon):指内、外环骨板之间的大量长柱状结构,由哈弗斯骨板和中央管构成 哈弗斯骨板: 4~20层,以中央管为中心呈同心圆排列 中央管:内有小血管、神经及少量结缔组织;与穿通管相通 图24、25 软 骨 骨 骨 发 生 骨基质 骨的细胞 长骨结构
间骨板:骨单位间或骨单位与环骨板间的骨板,形状不规则,是骨生长和改建过程中未被吸收的残留骨板 粘合线:三种结构之间以及骨单位表面的一层粘合质,含较多骨盐。骨小管在此中止,不与相邻骨单位的骨小管连通 图26 软 骨 骨 骨 发 生 骨基质 骨的细胞 长骨结构
骨骺:主要由松质骨构成,表面有薄层密质骨 关节面有关节软骨:透明软骨 骨松质内的小腔隙和骨干中央的腔相连通,共同构成骨髓腔 软 骨 骨 骨 发 生 骨基质 骨的细胞 长骨结构
骨膜 骨内膜 骨外膜 外层 内层 致密结缔组织 穿通纤维 疏松结缔组织 骨祖细胞 少量结缔组织 软 骨 骨 骨 发 生 图27 功能:营养骨组织;为骨生长和创伤修复提供骨祖细胞 图27 软 骨 骨 骨 发 生 骨基质 骨的细胞 长骨结构
骨组织的形成:骨祖细胞增殖分化→成骨细胞→分泌类骨质→成骨细胞被类骨质包埋→骨细胞→类骨质钙化为骨质→骨组织形成 骨来源于胚胎时期的间充质 骨组织发生的基本过程 骨组织的形成:骨祖细胞增殖分化→成骨细胞→分泌类骨质→成骨细胞被类骨质包埋→骨细胞→类骨质钙化为骨质→骨组织形成 骨组织的吸收:破骨细胞起作用 骨组织的形成和吸收同时存在,处于动态平衡 发生过程 膜内成骨 软骨内成骨 骨的进一步生长 发生方式 骨的加长 骨的增粗 软 骨 骨 骨 发 生
膜内成骨(intramembranous ossification)指在原始的结缔组织膜内直接成骨,见于头面部的扁骨等 过程:内部间充质细胞→骨祖细胞→成骨细胞→骨化中心(ossification center)→骨小梁→松质骨 中心外侧→密质骨 成骨区周围的结缔组织转变为骨膜 图28 软 骨 骨 骨 发 生 发生过程 膜内成骨 软骨内成骨 骨的进一步生长 发生方式 骨的加长 骨的增粗
软骨内成骨(endochondral ossification)是指在预先形成的软骨雏形的基础上,软骨逐步被替换为骨。见于四肢骨、躯干骨等 过程: ①软骨雏形形成:间充质细胞→骨祖细胞→软骨细胞→软骨 ②骨领形成:于软骨雏形中段表面形成的薄层骨组织(骨祖细胞→骨细胞) 图29 软 骨 骨 骨 发 生 发生过程 膜内成骨 软骨内成骨 骨的进一步生长 发生方式 骨的加长 骨的增粗
软骨雏形中央软骨基质钙化,软骨细胞死亡;血管和多种细胞进入 →破骨细胞分解软骨,成骨细胞形成过渡型骨小梁 ③初级骨化中心与骨髓腔形成: 软骨雏形中央软骨基质钙化,软骨细胞死亡;血管和多种细胞进入 →破骨细胞分解软骨,成骨细胞形成过渡型骨小梁 →网状细胞形成网状组织,造血干细胞进入形成骨髓 →过渡型骨小梁被吸收,骨髓腔扩大,骨化过程向两端扩展,骨加长 软 骨 骨 骨 发 生 发生过程 膜内成骨 软骨内成骨 骨的进一步生长 发生方式 骨的加长 骨的增粗
出生后,发生于骨干两端的软骨中;发生方式与初级骨化中心相似,形成骨骺 ④次级骨化中心与骨骺形成: 出生后,发生于骨干两端的软骨中;发生方式与初级骨化中心相似,形成骨骺 骨干与骨骺之间保留的软骨,为骺板 软 骨 骨 骨 发 生 发生过程 膜内成骨 软骨内成骨 骨的进一步生长 发生方式 骨的加长 骨的增粗
④成骨区-形成过渡型骨小梁,然后被破骨细胞吸收,骨髓腔向两端扩大 通过骺板不断生长并替换成骨组织 骺板分为四个区: ①软骨储备区 ②软骨增生区-纵行的软骨细胞柱 ③软骨钙化区 ④成骨区-形成过渡型骨小梁,然后被破骨细胞吸收,骨髓腔向两端扩大 ※ 17~20岁,软骨细胞停止增殖,骺板成为骺线 图30~32 软 骨 骨 骨 发 生 发生过程 膜内成骨 软骨内成骨 骨的进一步生长 发生方式 骨的加长 骨的增粗
骨外膜中骨祖细胞分化为成骨细胞,在骨干表面添加骨组织,使骨干变粗 骨干内表面的破骨细胞吸收骨小梁,使骨髓腔横向扩大 ※ 约30岁,长骨不再增粗 软 骨 骨 骨 发 生 发生过程 膜内成骨 软骨内成骨 骨的进一步生长 发生方式 骨的加长 骨的增粗
本章重点 骨组织的构成(骨基质,骨祖细胞,成骨细胞,骨细胞,破骨细胞) 骨单位的结构和功能意义 骨外膜的结构和作用 长骨的一般组织学结构 骨发生的一般过程 软骨的一般结构和分类特点
图1 透明软骨光镜图
图2 透明软骨光镜图 P 软骨膜 Cb成软骨细胞 M 软骨基质 Cc软骨陷窝内的软骨细胞 N 软骨细胞核 L 软骨细胞内的脂滴
图3 软骨细胞超微结构模式图
图4 透明软骨光镜图
图5 软骨膜(透明软骨)光镜图 (蓝:外层 绿:内层)
图6 透明软骨光镜图
图7 纤维软骨光镜图
图8 弹性软骨光镜图 (弹性染色)
图9 长骨结构模式图
图10 骨组织的各种细胞和骨板
图11 骨组织的各种细胞和骨板
图12 骨切片示骨膜内层骨祖细胞
图13 骨切片示成骨细胞
图14 成骨细胞电镜图 (1核 2 GC 3线粒体 4 RER)
图15 骨切片示骨细胞和骨陷窝(绿)及成骨细胞(蓝) 图15 骨切片示骨细胞和骨陷窝(绿)及成骨细胞(蓝)
图16 骨磨片示骨陷窝(绿)和骨小管(蓝)
图17 骨细胞超微结构模式图
图18 骨细胞电镜图
图19 破骨细胞光镜图 (蓝:破骨细胞 绿:皱褶缘)
图20 破骨细胞局部超微结构模式图
图21 破骨细胞电镜图 (N核 ↑皱褶缘 )
图22 长骨的结构
图23 长骨骨干结构模式图
图24 长骨骨干结构模式图
图25 长骨横切面,示骨单位(硫堇染色)
图26 骨磨片示间骨板
图27 长骨骨干结构模式图
图28 膜内成骨过程模式图
图29 长骨发生示意图
图30 骺板软骨成骨过程模式图
图31 骺板软骨示软骨储备区(左)与增生区(右)
图32 骺板软骨示软骨钙化区(左)与成骨区(右) 图32 骺板软骨示软骨钙化区(左)与成骨区(右)