第5章软骨和骨
一、软骨
    软骨组织(ssue)由软骨细胞和软骨基质构成。软骨组织和周同的软骨膜构成软骨。软骨内无血管、淋巴管和神经，由于软骨基质具有可渗透性．从软骨膜血管渗出的营养物质可抵达软骨深部，营养软骨细胞。软骨是胚胎早期的主要支架成分，随着胎儿发育逐渐被骨取代，取代过程一直延续到出生后一段时期。、在成体内，仅散在分布一些软骨，其作用依所处部位而异，．
    （一)软骨组织
    1软骨细胞   是软骨组织中唯一 的细胞类型，包埋在软骨基质中，所在的腔隙称软骨陷窝(carnlage h—n扯)。软骨细胞的大小、形状和分布在软骨内有一定的规律。周边部分的细胞较小，为幼稚的软骨细胞，呈扁圆形．长轴与软骨表面平行．单个分布；越靠近软骨中央．细胞越成熟，体积逐渐增大，变成圆形或椭圆形，且单个分布逐渐变为成群分布 多为2-8个聚集在一起，它们是由一个幼稚软骨细胞分裂而来的，故称同源细胞群(•哗…‘group)。同群的细胞之间仍有少量软骨基质。成熟软骨细胞的核小而圆.可见1-2个校仁，胞质弱嗜碱性，电镜下可见丰富的 粗面内质网和高尔基复合体，线粒体较少 (图5_1、图5_2)。软骨细胞能产生软骨基质
    2软骨基质{(、 即软骨细胞产生的细胞外基质，由纤维和无定形的基质组成。基质的主要成分为蛋白多糖和水，其蛋白多糖与疏松结缔组织中的类似，也构成分子筛结构，但软骨中的蛋白多糖浓度更高，使软骨基质形成较为坚固的凝胶。糖胺多糖在基质中的分布不均匀，紧靠软骨陷窝的部位硫酸软骨素相对较多，故此处呈强嗜碱性，于HE染色切片 中．形似囊状包丽软骨细胞．故此区域称软骨囊(c壮clhg…psu】e)。纤维成分埋于基 质中，使软骨具有韧性或弹性。纤维的种类和含量因软骨类型而异。
（二）软骨膜
除关节软骨外+软骨表面被覆薄层致密结缔组织，即软骨膜(p…hond…)软骨膜分为两层，外层胶原纤维多．与周围结缔组织相连续，主要起保护作用；内层细胞多，其中有梭形的骨祖细胞(见后述)。软骨膜还含有血管、淋巴管和神经其血管可为软骨提供营养。

    （三)软骨的类型
    根据软骨基质中所含纤维的不同 可将软骨分为_===种类型，即透明软骨、弹性软骨和纤维软骨，
    1透明软骨 valln吲删rIqe】 因新鲜时呈半透明而得名，分布较广，包括肋软骨、关节软骨、呼吸道软骨等。透明软骨具有较强的抗压性，有一定的弹性和韧性，但在外力作用下较其他类型软骨更易断裂。纤维成分主要是交织排列的胶原原纤维，由于纤维很细，且折光率与基质接近，故于HE染色切片不能分辨(图5 1)。基质中含大量水分，这是透明软骨呈半透明的重要原因之一。
    2弹性软骨(。Iast州a rtlfage】 分布于耳廓、咽喉及会厌等处，因有较强的弹性而得名，新鲜时呈黄色．结构特电是有大量交织分布的弹性纤维，在软骨中部更为密集(图5—3)。
    3纤维软骨(“brous ca川laqe) 分布于椎问盘、关节盘及耻骨联合等处，呈不透明的乳白色。结构特点是有大量平行或交叉排列的胶原纤维束，因此具有很强的韧性。其软骨细胞较小而少，成行分布于纤维束之间，软骨基质也较少，呈弱嗜碱性(图5—4)．
（四)软骨的生长
    软骨的生长有同时并存的两种方式：①l|附加性生长，又称软骨膜下生长．由软骨膜内的骨祖细胞不断增殖分化为成较量细胞(chondroblast)．后者进一步分化为软骨细胞，添加在原有软骨的表面，再演变为幼稚软骨细胞，后者不断生长并产生细胞外基质，使软骨增厚。②间质性生长．义称软骨内生长，通过已有的软骨细胞的生长和分裂增殖，从而不断地产生更多的软骨细胞和软骨基质，使软骨从内部向周围扩大．

二、骨
骨是由骨组织、骨膜和骨髓等构成的坚硬器官，在机体中主要起支持、运动和保护作用，所含骨髓是血细胞发生的部位。由于骨中含大量钙、磷等矿物质，故骨还是机体的钙、磷贮存库。骨的内部结构符合生物力学原理，并可进行适应性的更新和改建。
    （—）骨组织
    骨组织(osseous tissue)是骨的结构主体．由细胞和钙化的细胞外基质组成，其特点星细胞外基质中有大量骨盐沉积，使骨组织成为机体最坚硬的组织之一。
    1骨基质(bone matrix)简称骨质，即钙化骨组织的细胞外基质，包括有机成分和无机成分，含水极少。有机成分包括大量胶原纤维和少量无定形基质。胶原纤维（主要由I型胶原蛋白构成)占有机成分的90％。基质的主要成分是蛋白多糖及其复合物，具有黏合纤维的作用。骨质中还有骨钙蛋白、骨桥蛋白、骨黏连蛋白和钙结合蛋白等．它们在骨的钙化、钙离子的传递和平衡、细胞与骨质的黏附等方面各有作用。无机成分又称骨盐(bone salt)，占干骨重量的65％，以钙、磷离于为主，也含多种其他元素。骨盐的存在形式主要是羟基磷灰石结晶(hydroxyapatite crystal)，呈细针状，妊10--20nto，沿胶原原纤维长轴排列并与之紧密结台n
    最初形成的细胞外基质无骨盐沉积，称类骨质(㈣蛳id) 类骨质经钙化后转变为骨质。钙化(calcification)是无机盐有序地沉积子类骨质的过程。
    骨质的结构呈板层状，称骨板(bonel枷en)．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加了骨的强度(图5—6)。在长骨骨干、扁骨和短骨的表层，骨板层数多、排列规则．所有骨板紧密结台，构成密质骨(com廿a(c bone)。在长骨的骨骺和骨干内表面、扁骨的板障和短骨的中心等处，数层不甚规则的骨板形成大量针状或片状臂小粱【b…口abecula)，它们交织成为多孔的立体网格样结构，网孔大小不一，肉眼可分辨．故称松质臂(spongy bone)。
    2骨组织的细胞骨组织的细胞类型包括骨祖细胞、成骨细胞、骨细胞和破骨细胞．．其中骨细胞最多，位于骨组织内部．其余三种分布在骨组织表面(圈5_6、图5—7)。
    (1]骨祖细胞(osteop~genitor cell)：是骨组织的于细胞，位于骨膜内。细胞呈梭形．较小，胞质少，核椭圆形或细长形。骨祖细胞着色浅淡，在切片中不易分辨。骨祖细胞可分化为成骨细胞和成软骨细胞，分化方向取决于所趾部位和所受的刺激性质。、如当骨生长、改建或旨折修复时，骨祖细胞活跃，不断分裂分化为成骨细胞．
（2)成骨细胞(㈣cobhst)：分布在骨组织表面．多呈矮柱状，通常单层排列．分泌活跃的细胞可见其底部和侧面出现突起 ，与相邻的成骨细胞及邻近的骨细胞以突起相连。细胞核呈圆形，位于远离骨表面的细胞一端。胞质嗜碱性，电镜下可见大量的粗面内质阿和高尔基复合体。，成骨细胞合成和分泌骨基质的有机成分。此外，成骨细胞还释放基质小泡(mat眦v吲ck)，小泡直径25～200nm，有膜包被．膜上有钙结合蛋白和碱性磷酸酶，泡内有细小的钙盐结晶。钙盐结晶释放进入类骨质后，即以其为基础形成羟基磷灰石结晶，故认为基质小泡是钙化的起始部位。钙结合蛋白和碱性磷酸酶在钙化过程中也起了重要作用。除了产生类骨质，成骨细胞还分泌多种细胞因子，调节骨组织的形成和吸收，促进骨组织的钙化。成骨细胞产生类骨质后．自身被包埋其中，随着分泌能力逐渐减弱．其胞体不断变小，突起逐渐延长，最终转变为骨细胞。
    (3)骨细胞(…0。水e)：是一种多突起的细胞．单个分散于骨板之间或骨板内。胞体所在的腔隙称骨陷窝(bone l…e)，突起所在的腔隙称骨小管(bo…一ll—lus)．骨细胞的结构和功能与其成熟度有关。刚转变的骨细胞与成骨细胞相似，仍能产生少量类骨质。随着类骨质逐渐钙化为骨质，细胞逐渐变为成熟的骨细胞，即一般所称的骨细胞。胞体变小．呈扁椭圆形，细胞器减少突起延长，相邻骨细胞的突起以缝隙连接相连．骨小管则彼此相通，骨陷窝和骨小管内含少量组织液。骨组织内的骨陷窝骨小管互相连通，构成了物质输送管道，骨细胞借此进行营养和代谢产物的变换和信息传递(图5—8)。骨细胞具有一定的溶骨和成骨作用，参与调节钙、磷平衡。
    (4)破骨细胞(osteodast)：数量少，散在分布于骨组织表面，是一种巨大的多核细胞．一般认为由单核细胞融合而成f罔5 6、5—7)。细胞直径30-100um，形态不规则．核6～50个不等．胞质嗜酸性强．细胞器丰富．尤以溶酶体和线粒体居多。功能活跃的破骨细胞有明显的极性，电镜下可见紧贴骨组织一侧有许多大小和长短不一的突起，构成光镜下的皱褶缘(m眦d border)。环绕于皱褶缘的胞质略微隆起．像一堵环行围堤包围皱褶缘，故称封闭区(孵止nR—e)，因电镜下呈现低电子密度．故也称亮区(de……)。亮区的细胞膜紧贴骨组织，使皱褶缘和对应的骨组织表面凹陷之间封闭成一个密闭的腔隙，称吸收陷窝(ahorpunn l…na)。此处是一个特殊的微环境，破骨细胞在此释放多种水解酶和有机酸．溶解骨盐．分解有机成分。皱褶缘深面的胞质有许多吞噬泡和吞饮泡．内含细小的骨盐晶体和解体的有机成分．它们在细胞内将进一步降解，表明破骨细胞具有很强的溶骨、吞噬和消化能力(圉5 9)。在骨组织内，破骨细胞和成骨细胞相辅相成．共同参与骨的生长和改建。
    （二)长骨的结构
    骨有多种类型，其中以长骨的结构最为复杂。长骨由骨干和骨骺两部分构成，表面覆有骨膜和关节软骨，内部为骨髓腔，骨髓充填其中。
    1骨干 主要由密质骨构成．内侧有少量松质骨形成的骨小粱。密质骨在骨干的内外表层形成环骨板．在中层形成哈弗斯系统和问骨板(图5 10)。骨十中有与骨干长轴近似垂直走行的穿通管(pe而r…g…1)．内含血管、神经和少量疏松结缔组织结缔组织中有较多骨祖细胞。穿通管在骨外表面的开口即为滋养孔。
    (1)环骨板(讲cuIn丘rentlm larneⅡae)：是环绕骨干内、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。内环骨板簿．仅由数层骨板组成，不如外环骨板规则。
    (2)哈弗斯系统(H删a“吖stem)：叉称骨单位(0st…)，是长骨中起支持作用的主要结构．位于内、外环骨板之间，数量多．长筒状．其方向与骨干长轴致。由多层同心圆排列的哈弗斯骨板(H…～l…m)围绕中央管(…tnl…d)构成。骨板中的胶原纤维绕中央管呈螺旋状走行，相邻骨板的纤维方向互成直角。哈弗斯骨板为4~20层不等，故骨单位粗细不“。-f r央管内有血管、神经纤维和结缔组织，来自干与其相通的穿通管(图5—11)。
    (3)间骨板(Intentlt瑚1珊euae)：位丁骨单位之间或骨单位与环骨板之间，是一些形状不规则的平行骨板，是骨生长和改建过程中哈弗斯骨板或环骨板未被吸收的残留部分。
    在以上三种结构之间以及所有骨单位表面都有一层黏合质，是骨盐较多而胶原纤维很少的骨质．在长骨横断面上呈折光较强的轮廓线，称黏合线(…ent l…)。伸向骨单位表面的骨小管，在黏台线处折返，一般不与相邻骨单位的骨小管连通．而骨单位最内层的骨小管均与中央管相通。因此，同一骨单位内的骨细胞都接受来自
其中央管的营养供应。
    2骨骺 主要由松质骨构成，其表面有薄层密质骨，与骨干的密质骨相连续：关节面有关节软骨，为透明软骨。松质骨内的小腔隙和骨干中央的腔连通．共同构成骨髓腔．
    3骨膜除关节面以外，骨的内、外表面部覆有结缔组织膜，分别称为骨内膜和骨外膜，但通常所说的骨膜指骨外膜，，骨外膜(p…删m)又分为内外两层．外层较厚，为致密结缔组织，纤维粗大密集．交织成网。其中有些纤维束穿入骨质，称穿通纤维(per岛㈣g flber)，起固定骨膜和韧带的作用(图5～10)。内层为薄层疏松结缔组织，富含血管、神经和骨祖细胞。骨内膜(endost…)很薄，由一层扁平的骨祖细胞和少量结缔组织构成．并和穿通管内的结缔组织相连续。骨膜的主要作用是营养骨组织，并为骨的生长和修复提供干细胞。骨膜中的骨祖细胞具有成骨和成软骨的双重潜能．临床上利用骨膜移植治疗骨折、骨和软骨的缺损。
三、骨的发生
骨是在胚胎时期发生的．来源于问充质。骨的发生有两种方式，即膜内成骨和软骨内成骨。虽然发生方式不同．但骨组织发生的过程相似。
f一)骨组织发生的基本过程
1骨组织的形成 首先形成类骨质即骨祖细胞增殖分化为成骨细胞，成骨细胞产生类骨质。成骨细胞被类骨质包埋后转变为骨细胞。然后类骨质钙化为骨质．从而形成了骨组织。
2骨组织的吸收骨组织形成的同时．原有骨组织的某些部位又可被吸收．即骨组织被侵蚀溶解，在此过程中破骨细胞起主要作用。
骨组织的形成和吸收同时存在．处于动态平衡。目前认为，成骨细胞与破骨细胞通过相互调控、共同协作，使骨形成各种特定的形态，保证骨的生长发育与个体的生长发育相适应。
(二)骨发生的方式
1膜内成骨(Jnt㈣emb ranous ossl．flcatlon)是指在原始的结缔组织内直接成骨。额骨、顶骨、枕骨、颞骨、锁骨等扁骨和不规则骨以此种方式发生。在将要成骨的部位，问充质首先分化为原始结缔组织膜，然后，问充质细胞聚集并分化为骨祖细胞，后者进一步分化为成骨细胞。成骨细胞在此生成骨组织。首先形成骨组织的部位称为骨化中心(…6c舶nccnIer)．随着骨化的不断进行，骨小粱形成。成骨细胞在骨小粱表面不断添加新的骨组织．使骨小粱增长加粗(图5—12)。成骨细胞从骨祖细胞不断得到补充：骨小粱的数量逐渐增多，形成松质骨，以后松质骨的表面部分逐步改建为密质骨。成骨区周围的结缔组织相应地转变为骨膜。
    2软骨内成骨(endochond ral oss胁catlon)是指在预先形成的软骨雏形的基础上．将软骨逐步替换为骨。人体的大多数骨．如四肢骨、躯干骨和部分颅底骨等，都以此种方式发生。这种成骨方式比膜内成骨复杂。现以长骨的发生为例，简述如。F(图5一13)。
    (1)软骨雏形形成：在将要成骨的部位．间充质细胞聚集、分化为骨祖细胞，后者再分化为软骨细胞。软骨细胞产生软骨基质．细胞自身被包埋其中，于是形成一块软骨，其外形与将要形成的长骨相似．故称软骨雏形(canIlag…dd)。软骨周围的间充质则分化为软骨膜。
    (2)骨领形成：在软骨雏形中段，软骨膜内的骨祖细胞增殖分化为成骨细胞，后者贴附在软骨组织表面形成薄层原始骨组织。这层骨组织呈领圈状包绕软骨雏形中段．故名骨领(b…on盯)。骨领形成后．其表面的软骨膜改称骨膜。
    f3)初级骨化中心与骨髓腔形成：软骨雏形中央的软骨细胞停止分裂，体积增大．并分泌碱性磷酸酶，其周围的软骨基质钙化．软骨细胞随之凋亡。骨膜中的血管连同结缔组织穿越骨领，进入钙化的软骨区。破骨细胞、成骨细胞和间充质细胞随之进入。破骨细胞分解钙化的软骨，形成许多与软骨雏形长轴一致的隧道。成骨细胞贴附于残存的软骨基质表面成骨，形成以钙化的软骨基质为中轴、表面附以骨组织的条索状结构，称过渡型骨小粱。出现过渡型骨小粱的部位即为初级骨化中心(pnrm玎0ssmcan…enter)。过渡型骨小梁之间的腔隙为初级骨髓腔，间充质细胞在此分化为网状细胞，形成网状组织。造血干细胞进入并增殖分化，形成骨髓。
    初级骨化中心形成后．骨化将继续向软骨雏形两端扩展．过渡型骨小粱也将被破骨细胞吸收，使许多初级骨髓腔融合成一个较大的骨髓腔。在此过程中，雏形两端的软骨不断增生，邻接骨髓腔处不断骨化．从而使骨不断加长。
    (4)次级骨化中心与骨骺形成：次级骨化中心(s…ndary 0ssl6c棚|1(cnter)出现在骨干两端的软骨中央．此处将形成骨骺。出现时间因骨而异，太多在出生后数月或数年。成骨过程与初级骨化中心相似，但骨化是从中央呈放射状向四周进行的c最终由骨组织取代软骨，形成骨骺。骺端表面始终保留薄层软骨，即关节软骨。关节软骨终身保留，不参与骨的形成。骨骺与骨干之间也保留一定厚度的软骨层，称骺板(印‘phy5。al plate)或生长板(g∞w[hplate)，是长骨继续增长的结构基础。
    (三】长骨的进步生长
    在目的发生过程中和发生后 骨仍不断生长．具体表现在加长和增粗两个方面。
    1加长 通过骺板的不断生长并替换成骨组织而实现。这种替换过程与初级骨化中心的形成过程类似，但变化的顺序性和区域性更明显。从骨骺端到骨干的骨髓腔．骺板依次分为四个区(图5 13)。
(1)软骨储备区(……lh群…e)：软骨细胞较小．呈圆形或椭圆形，分散存在。软骨基质呈弱嗜碱性。
(2)软骨增生区(pm】l忙nn“g。a巾l。ge…e)：软骨细胞增殖活跃，细胞为扁平形，同源细胞群成单行排列．形成一串串并列纵行的软骨细胞柱。
(3)软骨钙化区(calc讯ed cartll唱…ne)：软骨细胞变大．变圆，并逐渐凋亡，，软骨基质钙化．呈强嗜碱性。
(4)成骨区(assl6cab……)j钙化的软骨基质表面有骨组织形成．构成条索状的过渡型骨小粱。这是因为增生区和钙化区的软骨细胞呈纵行排列．细胞凋亡后留下相互平行的纵向管状隧道。因此，形成的过渡型骨小粱呈条索状．在长骨的纵切面上．似钟乳石样悬挂存钙化区的底部。在钙化的软骨基质和过渡型骨小粱表面．都可见破骨细胞．这两种结构最终都会被破骨细胞破坏而消失，骨髓腔从而向长骨前端扩展。
以上各区的变化是连续进行的．而且软骨的增生、退化及成骨在速率上保持平衡。这就保证了在骨干长度增加的同时，骺板能保持一定的厚度。到17～20岁，骺板增生减缓并最终停止．导致骺软骨完全被骨组织取代．在长骨的干、骺之间留下线性痕迹，称骺线(ep•physed l一)。此后，骨不再能纵向牛长。
2增粗 骨外膜中的骨祖细胞分化为成骨细胞．在骨干表而添加骨组织，使骨干变粗。而在骨干的内表面．破骨细胞吸收骨小粱．使骨髓腔横向扩大。骨干外表面的新骨形成速度略快于骨干内部的吸收速度，这样骨干的密质骨适当增厚。到30岁左右，长骨不再增粗。
在生长过程中，骨还进行一系列的改建活动．外形和内部结构不断变化，骨的改建是终身不断进行的 从而使骨与整个机体的发育和生理功能相适应．也使得骨组织具有十分明显的年龄性变化
四、关节
关节分可动关节和不可动关节两类．前者结构较复杂．由关节软骨、关节囊及滑液构成。
    1关节软骨为薄层透明软骨．其表层的细胞较小．单个分布．深层的细胞较大．排列成行．和表面垂直：软骨基质中的胶原原纤维呈拱形走向．有加同作用靠近骨组织的软骨基质出现钙化。
    2关节囊分内外两层．外层为致密结缔组织．在与肌腱和韧带的相连处增厚：内层较疏松，称滑膜(州…•al…，1卜…)滑膜表面有2～4层扁平或立方形的上皮样结缔组织细胞．即滑膜细胞(…vid cell)，细胞间有少量纤维和基质。电镜下，滑膜细胞可分为两种，一种似巨噬细胞，禽较多溶酶体．有吞噬能力：另一种似成纤维细胞．含粗面内质网较多．可分泌透明质酸和黏蛋白。
    3滑液 为关节囊内的液体．含大量水和少量透明质酸、黏蛋白、淋巴细胞等
    （文建国）