乳腺肿瘤骨代谢病学

**章 骨的结构及生理作用 骨作为一种器官，由骨组织、骨膜（periosteum）和骨髓构成，具有支持软组织、构成关节参与身体的运动，保护某些重要器官及造血、调节代谢等作用[1]。 一、骨的构成成分 骨组织为特殊类型的结缔组织，由多种细胞（骨原细胞、成骨细胞、破骨细胞、骨细胞）和细胞外基质（骨基质）构成。骨基质（bone matrix）包括有机成分和无机成分两种，骨基质所有成分的百分比会随年龄、活动水平和个人特征的不同而变化。成人骨既坚固又有弹性，有机物约占骨重量的 1/3，无机物约占 2/3；儿童少年期骨硬度小、弹性大，有机物大于 1/3，无机物不足 2/3，因此遇到暴力可能折而不断；老年人骨较脆、弹性小，有机物小于 1/3，无机物大于 2/3，稍遇外力即易折碎。 （一）骨组织的细胞构成 1.骨原细胞是骨组织中的干细胞。骨原细胞呈梭形，胞体小，胞核呈卵圆形，胞质少，呈弱嗜碱性。骨原细胞存在于骨外膜及骨内膜的内层及中央管内，靠近骨基质面。在骨的生长发育时期，或成年后骨的改建或骨组织修复过程中，它可分裂增殖并分化为成骨细胞。 2.成骨细胞是骨形成、骨骼发育与成长的重要细胞 [2]。光镜下成骨细胞（osteoblast）呈立方形或矮柱状，胞质丰富，呈强嗜碱性。胞核大，呈圆形，常偏于一侧，核仁清晰可见。碱性磷酸酶染色呈强阳性。电镜下可见胞质内发达的粗面内质网和高尔基体、线粒体。细胞表面有少量微绒毛，当其转变为骨细胞时，微绒毛变粗、变长。成骨细胞的主要功能是产生胶原纤维、黏多糖（mucopolysaccharide）和糖蛋白等，在细胞外形成骨的有机质，称为类骨质。随着类骨质增多、钙化，成骨细胞转化为骨细胞。此外，成骨细胞还能分泌基质小泡，促进类骨质的钙化。 3.骨细胞来源于成骨细胞，可以分为幼稚、成熟及老化三个阶段。幼稚型骨细胞具有成骨细胞的一些结构形态，仍能产生骨基质。骨细胞突起伸长并通过骨小管形成细胞间交通，细胞位于骨陷窝内。随着骨细胞的成熟，胞质内的线粒体、粗面内质网和高尔基体数量减少，胞体变小。老化的骨细胞则胞体进一步变小，胞核固缩，染色质深染，胞质内细胞器少，骨陷窝较大。老化的骨细胞在降钙素（calcitonin，CT）的作用下，仍可转化为成熟的骨细胞。骨细胞在甲状旁腺激素（parathyroid hormone，PTH）作用下可以使骨溶解，称为骨细胞性骨溶解；而在较高水平降钙素作用下又可成骨，在正常生理状况下，骨细胞性溶骨和成骨处于动态平衡[3-6]。 4.破骨细胞体积较大，直径可达 30～100μm，胞质内有大量短棒状的小线粒体。内质网较多但散在，可见高尔基体、溶酶体，电镜下可见质膜折叠形成的皱褶缘和相邻的清亮区，二者构成破骨细胞的重吸收装置，可以提供一个局部酸环境，使骨质溶解并被吸收。破骨细胞的另一个结构特点是含有多个细胞核，通常有 20个以上，多者可达上百个。破骨细胞的主要功能是吸收骨，一个破骨细胞可以吸收 100个成骨细胞所形成的骨质 [7， 8]。 （二）有机物 有机物主要含胶原蛋白、蛋白多糖、软骨素等。骨骼中的有机物主要起促进骨骼生长、修复骨组织、供给骨营养、连接和支持骨细胞及参与骨骼新陈代谢等作用。 （三）无机物 无机物主要包含钙、磷、钠、镁、铁、氟等。其中，以钙含量昀高，磷次之，体内的钙通常以磷酸钙等形式存在，是骨骼的主要成分，影响骨组织的硬度和密度 [9]。 二、骨的分类 成人骨共有 206块，因为个体发育而存在差异。除 6块听小骨属于感觉器外，根据骨骼的部位可将其划分为中轴骨和附肢骨两部分，中轴骨位于人体的中轴部分，包括颅骨和躯干骨（椎骨、肋骨、胸骨），而附肢骨包括上肢、下肢、肩带（肩胛骨、锁骨）和骨盆带（髋骨）。根据骨骼的形态，可以将其分为四种类型，分别为长骨、短骨、扁骨和不规则骨。根据骨发生方式，可将其分为膜化骨和软骨化骨。有的骨由膜化骨和软骨化骨组成，则称复合骨，如枕骨。发生在某些肌腱内的扁圆形小骨，称籽骨，如髌骨和**跖骨头下的籽骨。 三、骨的主要结构 每块骨都由骨质、骨膜、骨髓等构成，并有神经和血管等分布。 （一）骨质 骨质由骨组织构成，是骨的主要成分，表现为骨密质和骨松质两种形式。 1.骨密质质地致密，抗压、抗扭曲能力强，构成长骨干及其他类型骨和长骨骺的外层[10]。在颅盖骨，骨密质构成外板和内板。 2.骨松质 由许多片状和杆状的骨小梁交织成网，呈海绵状。存在于长骨骺及其他类型骨的内部；颅盖骨的骨松质在内、外板之间，称为板障，有板障静脉经过。 （二）骨髓 骨髓为柔软而富有血液的组织，充填于长骨髓腔及骨松质腔隙内，分为红骨髓和黄骨髓。胎儿及婴幼儿的骨髓均有造血功能，因肉眼呈红色，而名红骨髓。大约 5岁起，长骨骨髓腔内的红骨髓逐渐被脂肪组织所替代，失去造血活力，因呈黄红色，故称黄骨髓。 1.红骨髓有造血功能，内含大量不同发育阶段的红细胞和某些白细胞；充填于胎儿及幼儿的长骨髓腔及骨松质腔隙内，在成人只存在于椎骨、肋骨、胸骨及肱骨和股骨上端的松质内。因此，临床常选髂后上棘等处进行骨髓穿刺，检查骨髓象。 2.黄骨髓 含大量脂肪组织，是脂肪的贮存库。没有直接造血的功能。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。 6岁前后，长骨骨髓腔内的红骨髓逐渐转化为黄骨髓，只存在于成人长骨骨干的骨髓腔内。 （三）骨膜 骨膜是由致密结缔组织构成的膜，包裹除关节面以外的整个骨面。骨膜内的一些细胞能分泌成骨细胞和破骨细胞。骨膜内含有丰富的血管和神经，对骨的营养和再生、感觉都有非常重要的作用。骨膜可分为内外两层：外层致密，有许多胶原纤维束穿入骨质，使之固着于骨面。内层疏松，有成骨细胞和破骨细胞，分别具有产生新骨质和破坏骨质的功能，幼年期功能非常活跃，直接参与骨的生成；成年时转为静止状态，但是，骨一旦发生损伤，如骨折，骨膜又重新恢复功能，参与骨折端的修复愈合。如骨膜剥离太多或损伤过大，则骨折愈合困难。衬在髓腔内面和松质间隙内的膜称骨内膜，是菲薄的结缔组织，也含有成骨细胞和破骨细胞，有造骨和破骨的功能。 （四）骨的血管、淋巴管和神经 骨的血管滋养骨组织、骨髓、骺软骨和骨膜。因骨的种类不同，其血管的分布也不同。 （1）长骨的动脉包括滋养动脉、干骺端动脉、骺动脉和骨膜动脉，供应骨的营养；可分为骨干营养系统、骨骺干骺端系统、骨膜 -骨皮质系统。滋养动脉是长骨的主要动脉，一般有 1～2支，经骨干滋养孔进入骨髓腔，分升支和降支达骨端，分支分布于骨干密质的内层、骨髓和干骺端，在成年人可与干骺端动脉及骺动脉分支吻合。干骺端动脉和骺动脉均发自邻近动脉，从骺软骨附近穿入骨质。 （2）不规则骨、扁骨和短骨的动脉来自骨膜动脉或滋养动脉。大多数动脉有静脉伴行。 （3）骨膜的淋巴管（lymphatic duct）丰富，骨质是否存在淋巴管，仍有争议。 （4）神经伴滋养血管进入骨内，分布至哈弗斯管（Haversian canal）的血管周隙中，以内脏传出纤维（无髓）居多，分布至血管壁；躯体传入纤维（有髓）则多分布于骨膜。骨膜对张力或撕扯的刺激较敏感，故骨脓肿和骨折、肿瘤常引起剧痛。 四、骨的生理作用 1.支撑作用 人体不同的骨骼通过关节、肌肉、韧带等组织连成一个整体，对身体起支撑作用。假如人类没有骨骼，那只能是瘫在地上的一堆软组织，不可能站立，更不能行走。 2.保护作用 人类的骨骼如同一个框架，保护着人体重要的脏器，使其避免外力的“干扰”和损伤。例如，颅骨保护着大脑组织，脊柱和肋骨保护着心脏、肺，骨盆骨骼保护着膀胱、子宫等。没有骨骼的保护，外来的冲击、打击很容易使内脏器官受损伤。 3.运动功能 骨骼与肌肉、肌腱、韧带等组织协同作用，共同完成人的运动功能。骨骼提供运动必需的支撑，肌肉、肌腱提供运动的动力，韧带的作用是保持骨骼的稳定性，使运动得以连续地进行下去。所以，骨骼是运动的基础。 4.代谢功能 骨骼与人体的代谢关系十分密切。骨骼中含有大量的钙、磷及其他有机物和无机物，是体内无机盐代谢的参与者和调节者。骨骼参与人体内分泌的调节，影响体内激素的分泌和代谢。骨骼还与体内电解质平衡有关[11-13]。 5.造血功能 骨骼的造血功能主要表现在人的幼年时期，骨髓腔内含有大量的造血细胞，这些细胞参与血液的形成。人到成年后，部分骨松质内仍存在具有造血功能的红骨髓。 （李姝 孔令泉 厉红元） 参考文献 ［1］佟晓杰，徐国成．系统解剖学［M］．北京：高等教育出版社，2012. ［2］刘念柯，万启龙．成骨细胞细胞骨架及其功能的研究进展［J］．中华口腔医学杂志， 2020，55（6）：425-428. ［3］吴飞飞，应航，何健能，等．骨细胞及其功能研究进展［J］．中国骨质疏松杂志， 2010， 16（12）：977-980. ［4］Tazawa K，Hoshi K，Kawamoto S，et al．Osteocytic osteolysis observed in rats to which parathyroid hormone was continuously administered［J］．J Bone Miner Metab，2004，22（6）： 524-529. ［5］Li Y，Xuan M，Zhang XZ，et al．Comparison of parathyroid hormone（1-34）and calcitonin in postmenopausal women with osteoporosis：an 18-month randomized，multicenter controlled trial in China［J］．Chin Med J（Engl），2013，126（3）：457-463. ［6］张先龙．骨细胞及其骨代谢功能［J］．国外医学？创伤与外科医学基本问题分册， 1997， 18（3）：158-161. ［7］顾建红，孔琦，王东，等．破骨细胞功能研究进展［J］．中国兽医学报， 2017，37（9）： 1797-1801. ［8］吴朝锐，张杰，田京．破骨细胞非溶骨功能研究进展［J］．中国修复重建外科杂志，2015， 29（8）：1038-1042. ［9］Hart NH，Nimphius S，Rantalainen T，et al．Mechanical basis of bone strength：influence of bone material，bone structure and muscle action［J］．J Musculoskelet Neuronal Interact，2017， 17（3）：114-139. ［10］Pearson OM，Lieberman DE．The aging of Wolff’s“law”：Ontogeny and responses to mechanical loading in cortical bone［J］．Amer J Phys Anthropol，2004，125（S39）：63-99. ［11］Noble D．Regulation of bone metabolism［J］．Prog Biophys Mol Biol，2016，122（2）： 83-84. ［12］Weaver CM，Peacock M，Martin BR，et al．Quantificatio