第6章软骨和骨

1、 普通高等教育国家级十一五规划教材普通高等教育国家级十一五规划教材 组织学与胚胎学组织学与胚胎学理论课件理论课件组织学组织学软骨和骨软骨和骨 一、一、 软骨软骨 (cartilage)透明软骨透明软骨弹性软骨弹性软骨纤维软骨纤维软骨软骨：软骨组织软骨：软骨组织 + 软骨膜软骨膜软骨组织软骨组织分类（分类（根据纤维种类）根据纤维种类）透明透明软骨软骨弹性软骨弹性软骨软骨细胞软骨细胞 + 软骨基质软骨基质固体结缔组织，不含血管固体结缔组织，不含血管 （一）（一） 透明软骨透明软骨 (hyaline cartilage)1. 分布及特性分布及特性肋软骨肋软骨关节面关节面呼吸道呼吸道早期胚胎早期胚胎透

2、明，具弹性和透明，具弹性和韧性，耐摩擦韧性，耐摩擦喉、气管、支气管喉、气管、支气管关节面关节面 肋软骨肋软骨2. 结构结构透明软骨透明软骨软骨膜软骨膜软骨基质软骨基质软骨细胞软骨细胞（一）（一）透明软骨透明软骨 （1）软骨基质软骨基质 (cartilage matrix)化学成分：蛋白聚糖聚合物化学成分：蛋白聚糖聚合物(硫硫酸软骨素多酸软骨素多)，软骨黏连蛋白，软骨黏连蛋白嗜碱性嗜碱性软骨陷窝软骨陷窝 (cartilage lacuna)， 软骨囊软骨囊 (cartilage capsule)含含胶原原纤维胶原原纤维固态固态(含结合水含结合水, 通透性强）通透性强）透明软骨（高倍）透明软骨（高

3、倍） （一）（一）透明软骨透明软骨（2）软骨细胞）软骨细胞 (chondrocyte)位于软骨陷窝内位于软骨陷窝内周边：小周边：小, ,扁扁, ,单个单个( (幼稚幼稚) )中央：大中央：大, ,圆圆, ,成群成群( (成熟成熟) )胞质嗜碱性胞质嗜碱性胞核染色淡，核仁清楚胞核染色淡，核仁清楚可分裂可分裂 同源细胞群同源细胞群 (isogenous group)软骨细胞软骨细胞（一）（一）透明软骨透明软骨EM: RER，GC功能：分泌基质功能：分泌基质和纤维和纤维软骨细胞电镜像软骨细胞电镜像（一）（一）透明软骨透明软骨 3. 软骨膜软骨膜 (perichondrium)致密结缔组织致密结缔组织

4、外层：胶原纤维多（保护）外层：胶原纤维多（保护）内层：细胞多（含骨祖细内层：细胞多（含骨祖细胞）胞） 生长；血管多生长；血管多 营养营养软骨膜软骨膜（一）（一）透明软骨透明软骨（二）（二）弹性软骨弹性软骨 (elastic cartilage)分布：耳郭，会厌等分布：耳郭，会厌等结构特点：大量结构特点：大量弹性弹性纤维纤维交织成网交织成网特性：具有弹性特性：具有弹性会厌会厌弹性软骨（弹性染色）弹性软骨（弹性染色）耳郭耳郭（三）（三）纤维软骨纤维软骨 (fibrocartilage)分布：椎间盘，关分布：椎间盘，关节盘，耻骨联合等节盘，耻骨联合等结构特点：大量结构特点：大量胶胶原纤维束原纤维束平

5、行或交平行或交织成网，软骨细胞织成网，软骨细胞成行排列成行排列特性：具有韧性，特性：具有韧性，抗压力，耐摩擦抗压力，耐摩擦关节盘关节盘椎间盘椎间盘纤维软骨纤维软骨外加生长外加生长（appositional growth） 软骨膜内层骨祖细胞软骨膜内层骨祖细胞软骨细胞软骨细胞软骨从表面软骨从表面向外扩大向外扩大间质生长间质生长（appositional growth） 软骨细胞长大、分裂软骨细胞长大、分裂基质基质+ +纤维纤维软骨从内部软骨从内部向周围扩大向周围扩大发生：间充质细胞发生：间充质细胞骨祖细胞骨祖细胞成软骨细胞成软骨细胞 软骨细胞软骨细胞基质基质+ +纤维纤维软骨组织软骨组织 周围间

6、充质周围间充质软骨膜软骨膜软骨软骨软骨的发生和生长软骨的发生和生长固态结缔组织，坚硬，固态结缔组织，坚硬，含血管含血管细胞外基质钙化细胞外基质钙化（骨基（骨基质）质）组成：组成：骨基质骨基质 + + 细胞细胞骨组织骨组织+ +骨膜骨膜+ +骨髓等骨髓等= =骨骨功能：支架，保护，运功能：支架，保护，运动，钙库动，钙库骨切片骨切片 (H-E)二、二、 骨组织骨组织 (osseous tissue)1. 成分成分（一）（一）骨基质骨基质 (bone matrix)有机质：有机质：胶原纤维胶原纤维 (90%) + 基基质质无机质无机质(65%)：钙盐钙盐（羟磷灰石（羟磷灰石结晶）结晶）2. 结构结构

7、结构形式：结构形式：骨板骨板 (bone lamella)嗜酸性嗜酸性有血管穿行的管道，有血管穿行的管道，骨陷窝骨陷窝和和骨小骨小管管 (bone lacuna & canaliculus)骨切片骨切片 (H-E)骨磨片骨磨片1. 骨祖细胞骨祖细胞 (osteoprogenitor cell)位置位置: 表面（骨膜深层）表面（骨膜深层）小，梭形，弱嗜碱性，细胞器少小，梭形，弱嗜碱性，细胞器少骨生长改建时骨生长改建时成骨细胞成骨细胞2. 成骨细胞成骨细胞 (osteoblast)位置位置: 表面表面LM: 大，立方形，嗜碱性，有大，立方形，嗜碱性，有突起突起（二）（二） 骨组织的骨组织的细胞细胞

8、成骨细胞成骨细胞EM: RER, GC, 与与邻近细胞突起形成邻近细胞突起形成缝隙连接缝隙连接来源：骨祖细胞来源：骨祖细胞功能：功能：合成类骨质合成类骨质，形成基质小泡（骨形成基质小泡（骨化）化）成骨细胞成骨细胞电镜像电镜像（二）（二） 骨组织的细胞骨组织的细胞3. 骨细胞骨细胞 (osteocyte)来源：成骨细胞来源：成骨细胞周围有组织液周围有组织液相邻骨细胞突起间有相邻骨细胞突起间有缝缝隙连接隙连接有一定的成骨和溶骨作有一定的成骨和溶骨作用用, 调节和维持血钙平衡调节和维持血钙平衡位置：胞体扁平，在骨陷窝位置：胞体扁平，在骨陷窝内；突起多，在骨小管内内；突起多，在骨小管内骨细胞骨细胞骨细

9、胞电镜像骨细胞电镜像（二）（二） 骨组织的细胞骨组织的细胞位置：表面的小凹陷内位置：表面的小凹陷内来源：多个单核细胞融来源：多个单核细胞融合形成合形成LM: 胞体大，多核，胞胞体大，多核，胞质嗜酸性质嗜酸性4. 破破骨细胞骨细胞 (osteoclast)破骨细胞破骨细胞（二）（二） 骨组织的细胞骨组织的细胞功能：形成溶骨微环功能：形成溶骨微环境，溶解吸收骨基质境，溶解吸收骨基质EM: 贴近骨基质面有贴近骨基质面有皱褶缘皱褶缘 (ruffled border)，周围为亮区周围为亮区(含微丝含微丝)；溶酶体溶酶体破骨细胞（示皱褶缘）破骨细胞（示皱褶缘）（二）（二） 骨组织的细胞骨组织的细胞解剖构成

10、：骨干、骨骺，骨膜，关节软骨，解剖构成：骨干、骨骺，骨膜，关节软骨，骨髓等骨髓等组织结构：骨密质，骨松质组织结构：骨密质，骨松质长骨模式图长骨模式图三、三、 长长骨的骨的结构结构1. 分布分布: : 骨干骨干, 骨骺外骨骺外 侧面侧面2. 结构结构: : 骨板骨板3 种种 管道管道2种种长骨结构模式图长骨结构模式图（一）（一） 骨密质骨密质 (compact bone )环骨板环骨板 (circumferential lamellae)骨干内、外表面骨干内、外表面环形排列环形排列外环骨板：厚，整齐外环骨板：厚，整齐内环骨板：薄，不整齐内环骨板：薄，不整齐有穿通管有穿通管 (perforatin

11、g canal) 横行穿过横行穿过骨磨片，骨磨片，示：示： 外环骨板外环骨板内环骨板内环骨板（一）（一） 骨密质骨密质骨单位骨单位 (osteon)，又称，又称哈哈弗斯系统弗斯系统 (haversian system) 位于内、外环骨板之位于内、外环骨板之间间短柱状，纵行排列短柱状，纵行排列构成：构成：骨单位骨板骨单位骨板 (4-20层层, 同心圆排列同心圆排列) + 中央中央管管 (central canal)长骨结构模式图示骨单位长骨结构模式图示骨单位（一）（一） 骨密质骨密质中央管与穿通管相通，中央管与穿通管相通，含血管、神经、结缔组含血管、神经、结缔组织、细胞等织、细胞等骨小管互通，最

12、内层者骨小管互通，最内层者与中央管相通与中央管相通表面有黏合线表面有黏合线 (骨盐多，骨盐多，纤维少，骨磨片上折光强纤维少，骨磨片上折光强)骨干的结构单位，承重骨干的结构单位，承重骨单位（上，骨切片；下，骨磨片）骨单位（上，骨切片；下，骨磨片）（一）（一） 骨密质骨密质间骨板间骨板 (interstitial lamellae)位置：骨单位之间，位置：骨单位之间，骨单位与环骨板之间骨单位与环骨板之间形状不规则，无中形状不规则，无中央管央管旧骨单位吸收后残旧骨单位吸收后残留部分留部分间骨板（间骨板（I）（一）（一） 骨密质骨密质1. 分布分布: 骨骺骨骺, 骨干内侧面骨干内侧面2. 结构结构骨小

13、梁骨小梁 (bone trabecula) 互连互连成网成网骨小梁呈针状或片状，含几骨小梁呈针状或片状，含几层平行骨板层平行骨板网隙中含骨髓网隙中含骨髓骨骺骨骺 骨骺骨骺X线片线片（二）（二）骨松质骨松质 (spongy bone )1. 分布和功能分布和功能除关节面的内外表面均覆有除关节面的内外表面均覆有保护、营养、生长、修复保护、营养、生长、修复2. 骨外膜骨外膜 (periosteum)外层外层 致密，含粗大胶原纤维束，致密，含粗大胶原纤维束，有穿通纤维有穿通纤维（穿入外环骨板）固定（穿入外环骨板）固定骨膜骨膜内层内层 疏松，含血管、骨祖细胞疏松，含血管、骨祖细胞骨外膜骨外膜 (P)（三

14、）（三） 骨膜骨膜3. 骨内膜骨内膜 (endosteum)分布于骨髓腔面、骨小分布于骨髓腔面、骨小梁表面、中央管和穿通梁表面、中央管和穿通管内表面管内表面薄层结缔组织薄层结缔组织1 层扁层扁平的骨祖细胞平的骨祖细胞骨内膜（骨内膜（E）（三）（三） 骨膜骨膜四、四、 骨的骨的发生发生 (osteogenesis) 来源来源：间充质间充质两两种方式种方式膜内成骨膜内成骨 (intramembranous ossification)软骨内成骨软骨内成骨 (endochondral ossification)骨组织的发生过程基本一致骨组织的发生过程基本一致骨的改建骨的改建 (remodeling)

15、持续终生持续终生钙化钙化 单核细胞单核细胞破骨细胞破骨细胞骨组织吸收骨组织吸收 改建改建间充质细胞间充质细胞骨祖细胞骨祖细胞成骨细胞成骨细胞骨细胞骨细胞类骨质类骨质骨基质骨基质骨组织形成骨组织形成（一）（一） 骨组织的发生骨组织的发生见于顶骨、额骨、锁骨等见于顶骨、额骨、锁骨等间充质间充质胚性结缔组织膜胚性结缔组织膜骨小梁骨小梁骨化中心骨化中心 (ossification center) 初级骨松质初级骨松质改建改建膜内成骨示意图膜内成骨示意图膜内成骨膜内成骨（二）（二）膜内成骨膜内成骨（三）（三） 软骨内成骨软骨内成骨1. 概述概述见于四肢骨、躯干骨、见于四肢骨、躯干骨、部分颅底骨等部分颅底

16、骨等间充质间充质透明软骨透明软骨骨化骨化软骨内成骨示意图软骨内成骨示意图软骨雏形的形成软骨雏形的形成间充质细胞密集间充质细胞密集透明软骨透明软骨软骨软骨雏形雏形 (cartilage model)骨领的形成骨领的形成软骨雏形中段软骨膜下骨祖细胞软骨雏形中段软骨膜下骨祖细胞初级骨松质初级骨松质骨领骨领 (bone collar)软骨膜软骨膜骨膜骨膜骨领生长、改建骨领生长、改建骨干的骨密质骨干的骨密质2. 基本过程基本过程骨领的形成骨领的形成软骨雏形软骨雏形（三）（三） 软骨内成骨软骨内成骨初级骨化中心的形成初级骨化中心的形成软骨雏形中央软骨雏形中央软骨细胞肥大、软骨细胞肥大、退化，基质钙化退化，

17、基质钙化骨外膜血管、骨祖细胞、破骨骨外膜血管、骨祖细胞、破骨细胞进入细胞进入破骨细胞破骨细胞吸收软骨基质吸收软骨基质初级初级骨髓腔骨髓腔成骨细胞在残留软骨基质表面成骨细胞在残留软骨基质表面成骨成骨过渡型骨小梁。过渡型骨小梁。上述区域为上述区域为初级骨化中心初级骨化中心初级骨化中心初级骨化中心(POC)POC（三）（三） 软骨内成骨软骨内成骨次级骨化中心与骨骺形成次级骨化中心与骨骺形成长骨两端中央长骨两端中央先后骨化先后骨化次级次级骨化中心骨化中心骨化向周围扩展骨化向周围扩展初级骨松质初级骨松质骨骺骨骺骨骺改建骨骺改建内为骨松质，表面为内为骨松质，表面为薄层骨密质，关节面保留透明（关薄层骨密质，

18、关节面保留透明（关节）软骨节）软骨骨干和骨骺之间骨干和骨骺之间一层软骨为一层软骨为骺骺板板 (epiphyseal plate)次级骨化中心次级骨化中心 (SOC)SOC骺板骺板SOC（三）（三） 软骨内成骨软骨内成骨骨的加长：骺板生长骨的加长：骺板生长从骨骺端到骨髓腔可见：从骨骺端到骨髓腔可见：软骨贮备区软骨贮备区软骨增生区软骨增生区软骨钙化区软骨钙化区成骨区成骨区骺板骺板骨化骨化骺线（骨停骺线（骨停止加长）止加长）17-20岁岁骺板的生长骺板的生长骺线骺线（四）（四） 骨的生长骨的生长骨的增粗骨的增粗骨干骨密质中骨单位的形成骨干骨密质中骨单位的形成骨膜成骨细胞骨膜成骨细胞环骨板环骨板外环骨

19、板加厚外环骨板加厚 内环骨板吸收内环骨板吸收骨增粗骨增粗骨髓腔扩大骨髓腔扩大骨单位的形成骨单位的形成第三代第三代骨单位骨单位间骨板间骨板第二代第二代骨单位骨单位第一代第一代骨单位骨单位（四）（四） 骨的生长骨的生长（五）（五）影响骨生长发育的因素影响骨生长发育的因素遗传因素遗传因素环境因素环境因素激素：生长激素，甲状腺激素，激素：生长激素，甲状腺激素，甲状旁腺激素和降钙素，性激素，甲状旁腺激素和降钙素，性激素，糖皮质激素等糖皮质激素等 维生素：维生素：Vit A, C, D生长生长/细胞因子细胞因子: FGF, TGF 等等其他其他GH分泌异常引起的巨人症分泌异常引起的巨人症(上上)和侏儒和侏

20、儒(下下) 组织工程组织工程 (tissue engineering)概念：组织工程一词于概念：组织工程一词于1987年提出。其含义是：应用年提出。其含义是：应用生命科学和工程学原理和方法，在认识哺乳动物正常和生命科学和工程学原理和方法，在认识哺乳动物正常和病理组织结构与功能关系病理组织结构与功能关系的基础上，研究、开发生的基础上，研究、开发生物代用品，以修复、维持物代用品，以修复、维持或改善人体组织和器官的或改善人体组织和器官的形态和功能。它是生物医形态和功能。它是生物医学和材料、工程科学交叉学和材料、工程科学交叉融合产生的一种前沿技术融合产生的一种前沿技术和新兴学科。和新兴学科。组织工程组

21、织工程组织工程的基本方法组织工程的基本方法基本方法：取少量自体或异基本方法：取少量自体或异体组织，在体外分离培养和体组织，在体外分离培养和扩增种子细胞扩增种子细胞 (seed cells)；制备三维支架制备三维支架(scaffold) ；将；将种子细胞种植到支架上，将种子细胞种植到支架上，将细胞细胞-支架复合物植入体内，支架复合物植入体内，或在体外培养到形成具有一或在体外培养到形成具有一定结构和功能的组织或器官，定结构和功能的组织或器官，用于组织修复。用于组织修复。要素要素种子细胞：自体或异体细胞，种子细胞：自体或异体细胞，组织细胞或干细胞组织细胞或干细胞(诱导分化诱导分化)等。必须有足够数量

22、等。必须有足够数量，具有，具有增增殖和分化为特定细胞的能力殖和分化为特定细胞的能力生长因子：在模拟体内微环境的培养体系生长因子：在模拟体内微环境的培养体系 (生物反应器生物反应器)加加入适当的生长因子，促进细胞增殖入适当的生长因子，促进细胞增殖/分化，保持其表型和功能分化，保持其表型和功能 三维支架：为细胞提供黏附表面，促进细胞增殖、分化，三维支架：为细胞提供黏附表面，促进细胞增殖、分化，还可作为生长因子的可控释放载体。要求：良好的生物相容还可作为生长因子的可控释放载体。要求：良好的生物相容性，多孔的三维结构，良好的材料性，多孔的三维结构，良好的材料-细胞界面，可降解性和可细胞界面，可降解性和可塑性。主要有：聚羟基乙酸、聚乳酸、细胞外基质成分如胶塑性。主要有：聚羟基乙酸、聚乳酸、细胞外基质成分如胶原、纤维蛋白等原、纤维蛋白等 组织工程组织工程组织工程的组织工程的3个要素个要素组织工程皮肤组织工程皮肤实验中的组织工程耳实验中的组织工程耳应用：目前应用组织工