骨化学考古ppt课件 2. 骨骼解剖学概要

稳定同位素比值Isotoperatio18O,87Sr，15N类似骨骼解剖学概要

骨（Bone）骨主要由骨组织（Osseoustissue）构成，各种骨连接在一起就形成了骨骼（Skeleton）。骨组织是一种坚硬的结缔组织，由数种细胞成分和大量钙化的细胞间质（骨质）组成。骨有新陈代谢活动和生长发育过程，外伤后有修复再生能力，所以骨是一种器官。（一）骨骼的功能保护功能：骨骼能保护内部器官，如颅骨保护脑；肋骨保护胸腔。支持功能：骨骼构成骨架，维持身体姿势。造血功能：骨髓在长骨的骨髓腔和海绵骨的空隙，透过造血作用制造血球。贮存功能：骨骼贮存身体重要的矿物质，例如钙和磷。运动功能：骨骼、骨骼肌、肌腱、韧带和关节一起产生并传递力量使身体运动。大部分的骨骼或多或少可以执行上述的所有功能，但是有些骨骼只负责其中几项。（二）骨骼的分类成人有206块骨。大小不一，差异悬殊。人体骨骼按其在体内的部位可分为可以分为四个部分颅骨躯干骨上肢骨下肢骨肱骨颅骨桡骨尺骨股骨髋骨腓骨胫骨股肱之臣（三）骨的形态股骨尺骨桡骨长骨短骨扁骨不规则骨踝腕骨胸骨肩胛骨椎骨髋骨（四）骨的组织结构骨(Bone)是一种器官，主要由骨质构成，具有一定形态和构造，外被骨膜，内容骨髓，含有丰富的血管、淋巴管及神经，不断进行新陈代谢和生长发育，并有修复、再生和改建的能力。骨质(BoneSubstance)骨膜(Boneperiosteum)骨髓(Bonemarrow)密质骨(CompactBone）松质骨(SpongyBone）外膜内膜红骨髓黄骨髓（1）骨质-骨密质和骨松质骨质分为密质骨（Compactbone）和松质骨（Spongybone）骨密质Compactbone，一种由多层紧密排列的骨板构成，质地致密，耐压性较大，配布于骨的表面。骨松质Spongybone，呈海绵状，也称为海绵骨，由相互交织的骨小梁

trabeculae排列而成，配布于骨的内部，骨小梁的排列与骨所承受的压力和张力的方向一致，因而能承受较大的重量。关节软骨骨骺线松质骨，海绵骨密质骨骨膜骨内膜骨膜骨干髓腔骨髓营养血管营养孔短骨和不规则骨的表面为薄层的密质骨，内部全部为松质骨。扁骨由内外两层密质骨板和一层松质骨构成，松质在此成为板障（Diploe）。长骨解剖图骨小梁骨小梁的排列与身体重力传递及肌肉牵引的方向一致骨小梁的4种状态正常的骨小梁有吸收区域的骨小梁有(显)微裂纹的骨小梁骨质疏松的骨小梁骨质疏松骨质疏松症的基本病理机理是骨代谢过程中骨吸收和骨形成的偶联出现缺陷，导致人体内的钙磷代谢不平衡，使骨密度逐渐减少而引起的临床症状。骨质疏松症是指骨量减少，即单位体积内骨组织含量减少。骨（组织）活检骨质疏松的骨(组织)新生成的骨组织骨膜

骨外膜(periosteum)外层：胶原纤维粗大密集，形成穿通纤维(perfpratingfiber)。内层：富含小血管和细胞（骨祖细胞）

骨内膜：(endosteum)有骨祖细胞

（2）骨膜（营养、新生、感觉）

（3）骨髓骨髓(bonemarrow)骨髓充填于骨髓腔和松质间隙内。胎儿和幼儿的骨髓内含发育阶段不同的红细胞和某些白细胞，呈红色，称红骨髓redbonemarrow，有造血功能。5岁以后，长骨骨干内的红骨髓逐渐被脂肪组织代替，呈黄色，称黄骨髓yellowbonemarrow，失去造血活力。但在慢性失血过多或重度贫血时，黄骨髓可转化为红骨髓，恢复造血功能。长骨两端、短骨和扁骨的松质内，终生都是红骨髓，因此，临床常选骨骼后上嵴等处进行骨髓穿刺，检查骨髓象。（五）骨质的物理和化学性质有机质骨胶原非胶原蛋白蛋白多糖脂类无机质羟磷灰石其他无机物质

有机物与无机物有机物：骨的胶原纤维和粘多蛋白使骨具有韧性，使骨具有弹性。无机物：主要是磷酸钙使骨具有坚固性，使骨质坚硬。脱钙骨煅烧骨脱钙骨（去掉无机质）仍具原骨形状，但柔软有弹性；煅烧骨（去掉有机）虽形状不变，但脆而易碎。物理特性：硬度与弹性有机物/无机物特点儿童1：1弹性大、硬度小，不易骨折，但易变形。成人3：7既有弹性又坚固。其抗压力约为15kg／平方米。老人2：8弹性小而脆性大，易骨折。补钙是一个误区，应该补充有机质。

骨质的化学组成骨质又称作骨基质，是钙化的细胞间质，是人体最大的Ca2+库。有机部分（30%）:由胶原纤维和基质构成。骨胶原纤维占有机质的90%，主要由I型胶原蛋白组成，基质呈凝胶状，主要含脂肪、中性和弱酸性的糖胺多糖，以及多种糖蛋白，最重要的是骨钙蛋白。骨胶原——13C15N无机部分（70%）：又名骨盐，主要为羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)。骨质中次要的矿物质是镁、钠、钾和一些微量元素，包括锌、锰、氟化物和钼等以及稳定同位素13C、18O、87Sr。（1）骨胶原是一种结晶纤维蛋白原，被包埋在含有钙盐的基质中。若用弱酸或络合剂乙烯四醋酸等溶液浸泡后，溶去基质中的无机成分，骨质因失去坚硬性而变为柔韧可屈，同时胶原也被显示出来。胶原纤维胶原纤维主要由胶原蛋白（collagen）聚合而成。胶原的分子结构为三条多肽链。每一条链含有一千多个氨基酸，分子量为95KU。这三条肽链交织呈绳状，故又称三联螺旋结构。甘氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸组成胶原总量的60%。胶原是唯一含羟脯氨酸较多的蛋白质，因此，测定羟脯氨酸的量能确定组织中胶原的含量。胶原的功能是使各种组织和器官具有强度结构完整性。1mm直径的胶原承受10～40kg的力。胶原纤维胶原原纤维胶原蛋白分子多肽链（2）非胶原蛋白非胶原蛋白通常约占类骨质(osteoid)的20%。随着骨的成熟和钙化，比例逐渐下降，约为6%。目前已发现有多种对于骨的生长、再生、发育等有重要作用的蛋白质，骨钙素（osteocalcin）骨粘连素（osteonectin）纤维粘连素等

骨钙素（osteocalcin）2/3的骨钙素与磷灰石结合紧密，难以分离。骨钙素属于γ-羧谷氨酸包含蛋白类(gamma-carboxyglutamic-acid-containingproteins,GLAproteins)，此蛋白类为维生素K依赖性。骨钙素又称骨γ-羧谷氨酸包含蛋白(bonegamma-carboxyglutamic-acid-containingproteins,BGP)。该蛋白在骨矿化峰期之后才出现积聚。使用维生素K拮抗剂，可使此蛋白在骨中的含量减少，但并不影响其脯氨酸的含量，也不影响骨的机械强度。骨粘连素和纤维粘连素骨粘连素分子量大小约32KU，系磷酸糖蛋白，与骨磷灰石有强的亲和力，促使游离钙离子与I型胶原结合。纤维粘连素分子量约为220KU，具有两个由二硫键连接的亚单位，含有能与胶原、肝素和细胞表面结合的位点。但纤维粘连素可竞争性抑制骨粘连素促钙离子结合I型胶原的作用。在生长过程中的骨中，骨粘连素的含量远较纤维粘连素的为多。

(3)蛋白多糖类矿化骨组织所含的蛋白多糖量很少，约占骨有机物的4%～5%，其化学结构及免疫学特性皆与其它组织内的蛋白多糖有明显之不同。其分子量大约为120KU，其分子的25%为蛋白质。蛋白多糖类可能抑制骨羟基磷灰石晶体的沉积，因此，在正在钙化的组织中，蛋白多糖的变化有可能加快组织的矿化。有资料表明，蛋白多糖聚合体抑制骨骺生长板钙化过程中羟基磷灰石生长沉积的效应高于单体，蛋白多糖单体的抑制效应强于糖胺多糖链。Buckwalter的研究表明，正在钙化的软骨内，蛋白多糖的结构和大小均发生了改变。(4)脂质脂质约占骨有机基质的7%～14%，主要分布于细胞外基质泡的膜上和细胞膜上，细胞内结构以及细胞外的沉积也有脂质的存在，主要为游离脂肪酸、磷脂类和胆固醇等。酸性磷酸脂与磷酸钙结合形成复合体，参与骨的钙化过程。可钙化的脂蛋白在骨骺软骨开始钙化时含量最高。羟基磷灰石hydroxyapatite

1.羟基磷灰石，又称羟磷灰石，是钙磷灰石Ca5(PO4)3(OH)的自然矿物化。但是经常被写成（Ca10(PO4)6(OH)2）的形式以突出它的晶体结构。2.OH基能被氟、氯离子代替，生成氟磷灰石或氯磷灰石。3.血液中的碳酸根进入可形成Ca5(PO4，CO3)3(OH)，是13C的主要来源。钙磷酸羟基骨密质结构骨板(bonelamella)：平行排列的胶原纤维，与羟磷灰石粘合，形成的薄板结构，是骨基质的存在形式。1.环骨板(Circumferentiallamellae):

分布在骨干的内外表面。外环骨板较厚，表面平滑。内环骨板较薄，表面粗糙。骨单位骨细胞骨单位2.骨单位(Osteon,Haversiansystem,哈弗氏系统):由哈佛骨板和哈佛管组成。哈佛骨板由多层呈同心圆排列的筒状骨板组成。哈佛氏系统顺骨干长轴平行排列，互相之间有交通支。

哈佛骨板

骨小管骨陷窝间骨板粘合线骨单位由中央管

(哈佛氏管)和周围4-20层同心圆排列的骨板构成。中央管内有血管和神经等。无数的骨小管将中央管和骨陷窝连接起来。BoneCell骨小管骨陷窝骨板骨单位周围有一层粘合线(Cementline)包绕，粘合线内钙盐较多而纤维较少。骨单位越年轻，其中央管相对越大。3.

间骨板(Interstitiallamellae):不规则，填充于骨单位之间。无中央管。4.

穿通管

(伏克曼氏管,Volkmann'scanal):连接中央管。内有血管和神经等。哈弗氏系统间骨板内蒙古赤峰林西县井沟子4种骨细胞骨祖细胞(osteoprogenitorcell)成骨细胞(osteoblast)骨细胞(osteocyte)破骨细胞(osteoclast)骨祖细胞即前成骨细胞，主要存在与骨膜中于骨折愈合新骨再生时，或在骨缺损之修复时，骨祖细胞可被激活，并分化成为成骨细胞骨细胞是成熟骨组织中的主要细胞，使骨组织钙、磷沉积和释放处于稳定状态，以维持血钙平衡，是维持成熟骨新陈代谢的主要细胞。成骨细胞是骨形成的主要功能细胞，负责骨基质的合成、分泌和矿化。破骨细胞行使骨吸收的功能。在破骨细胞吸收骨基质的有机物和矿质的过程中，造成基质表面不规则，形成近似细胞形状的陷窝，称为Howship陷窝。骨松质针状或片状骨小梁构成的多孔网架结构骨细胞骨小梁成骨细胞破骨细胞骨吸收机制多核巨细胞皱褶缘牙齿牙齿是人体硬组织的另一主要组成部分，它在人体的功能主要是起撕裂、咀嚼食物的作用。与骨骼相比，人体的牙齿更为坚硬，更能抵抗外来因素的侵蚀，存在的时间更长，这些特点决定了牙齿是进行生物考古的重要材料之一。人体的骨组织终身都在进行新陈代谢，一直处于形成、成熟、破坏、重建的循环过程中。骨骼中的化学组成，一般只能代表其死前10年左右的平均水平。牙齿与骨骼不同，牙齿的珐琅质，自初步钙化直至生长完成，就不再参与新陈代谢作用而发生改变，属于人体的死组织，反映了该个体自出生至青少年时期的食物结构。牙齿的分类按照形态学和功能来划分，牙齿可以分为门齿、前臼齿、臼齿、犬齿等。成年人下颗和上颗都具有16颗牙齿，其中4颗为门齿、2颗为犬齿、4颗为前臼齿，6颗为臼齿。牙根周围的牙周膜、牙槽骨骨膜及牙酿则统称为牙周组织。门齿Incisor犬齿canine前臼齿Premolar

臼齿Molarteeth

牙齿的构造牙冠牙颈牙根牙齿是特殊矿化组织，与骨类似，牙齿有成牙本质细胞、成釉细胞、成牙骨质细胞。牙釉质位于牙冠的最上部，是人体内最坚固的物质，它大部分由骨盐—羟磷灰石组成，有机物质的含量小于5%，自形成之后就终身不变，常常被认为是人体的死组织。牙本质是构成牙齿的主体，位于牙釉质和牙骨质的内层，也是牙髓腔及根管的侧壁，颜色淡黄，大约含有30%的有机物和水，70%的无机物，硬度低于牙釉质。牙骨质（Cementum）：是包绕在牙根表面的一薄层骨样组织。较薄，颜色较黄，大约有45%-50%的无机物，硬度类似于骨组织，具有不断新生的特点。一方面，牙本质构成牙齿的主体，包围着牙髓，保护牙髓免受外界刺激，对牙本质的任何刺激都