《骨的结构和功能》PPT课件.ppt

,骨的结构与功能,顾继生,开元骨科医院读书报告,预览,历史,一、骨的形成（发生）,二、骨的结构,形态结构,组织结构,四、骨的血液供应,三、骨的塑形与重建,五、骨的代谢,历史,十六世纪，Galileo提出骨的生物力学功能，详细描述了骨的解剖1763年，Hunter首次证实骨塑性的动态本质（形成和吸收），首次提出骨小梁沿最大应力方向排列1869年，Wolff用数学方法证实了骨结构的形态适应于功能的需要，即著名的Wolff定律1829年，Andral通过早期的显微镜下研究注意到血管化在骨化中的作用十九世纪四十年代，Goodsir和Flourens分别独立描述了骨骺生长板和其中软骨细胞的结构1911年，Dubreuil提出破骨细胞和成骨细胞有不同作用，但直到二十世纪三十年代发现许多调节骨细胞功能的因子，如PTH等，这一观点才被接受1941年，Bloom首次提出骨骼对钙平衡的作用二十世纪六十年代，Owen描述了成骨细胞的家族系谱1966年，Forst描述了ARF顺序的作用1975年，Walker使用骨髓移植治疗石骨症，从而揭示出破骨细胞来源于骨髓造血细胞二十世纪八十年代，骨细胞活性的局部调节成为研究热点二十世纪九十年代，骨的研究集中于骨骼生长发育和塑形的分子基础,历史,Wolff定律：骨和骨组织是在生物进化中形成的，符合最优化设计原则，即趋向于用最小结构材料承受最大外力。,一、骨的形成,1、膜内成骨,2、软骨成骨（1）软骨内成骨（2）软骨膜下成骨,膜内成骨:间充质经过钙化后直接形成骨组织。主要见于：颅骨.面骨.部分锁骨和下颌骨。过程：间充质先分化为富有血管的胚胎性结缔组织膜，该处分化许多成骨细胞群，形成骨化中心。成骨细胞开始分泌有机的细胞间质，形成类骨质，随后骨盐沉着其上，形成骨组织。这种骨组织最初为初级松质骨，没有骨板，骨盐也少，由许多呈针状或片状的骨针相互连接，形成许多间隙。成骨过程由骨化中心向四周扩展，表面的间充质分化为骨膜，其深部的成骨细胞又在初级松质骨表面沉积新骨，骨乃逐渐增厚增大。,1、膜内成骨,间充质,分化,有血管的胚胎性结缔组织膜,分化,成骨细胞群,分化,成骨细胞群,分泌,分泌,类骨质,沉积,骨盐,形成,沉积新骨,骨,骨组织（初级骨松质,2、软骨成骨,（1）软骨内成骨出生后，肢体管状骨的增长和特殊结构的形成主要依靠继发性骨骺的软骨内骨化完成（纵向生长）（2）软骨膜下成骨与软骨内成骨同时，软骨膜内层（骨膜），产生一层与骨膜相平行的骨密质（增加厚度）,经典长骨发生示意图,胚胎7周以后，骨就开始出现。,1、软骨雏形2、骨膜环出现3、软骨骨化中心出现并骨化4、软骨间叶组织长入，骨化软骨逐渐吸收，软骨雏形两端新骨沉积5、软骨内骨化继续进行，逐渐增加了骨的长度6、血管间叶组织长入骺软骨上端7、骺软骨骨化中心发生8、下端后软骨骨化中心发生9、10、下端骺软骨先消失，然后上端消失，骨的的纵向生长停止，骨髓腔形成，骨干、干骺端和骨骺血管互相交通,长骨发生,软骨内成骨&软骨膜下成骨,（骺软骨）,软骨膜,软骨,（骨干）,（钙化）,二、骨的结构（形态结构）,Structure,Mostboneshaveabasicstructurecomposedof:anoutercorticalorcompactzoneaninnertrabecularorspongyzoneaperiosteumanendosteum,Structure,二、骨的结构（组织结构）,静止细胞层,增殖细胞层,肥大细胞层,软骨内骨化层,成骨细胞/骨母细胞（osteoblast）,骨细胞（osteocyte）,骨先质细胞（osteoprogenitor）(主要为间叶细胞mesenchymalcell),破骨细胞（osteoclast）,软骨母细胞,二、骨的结构（组织结构）,骨的细胞：,骨的细胞,成骨细胞（osteoblast又称骨母细胞）：常见于生长期的骨组织中，大都聚集在新形成的骨质表面，是由骨内膜和骨外膜深层的成骨性细胞分化而成。骨细胞（osteocyte）：骨组织中的主要细胞。对骨内微细骨折具有修复作用，从而可防止骨内微细骨折的发生，维持骨结构的完整性。它包埋在坚硬的细胞间质腔隙中，此腔隙称作骨陷窝。破骨细胞（osteoclast）：进行骨吸收的骨内衬细胞，是巨大的多核细胞，来源于单核巨噬细胞系的造血细胞。,BoneCells,间叶细胞,三、骨的塑形与重建,BoneRemodeling,activation:preosteoclastsarestimulatedanddifferentiateundertheinfluenceofcytokinesandgrowthfactorsintomatureactiveosteoclastsresorption:osteoclastsdigestmineralmatrix(oldbone)reversal:endofresorptionformation:osteoblastssynthesizenewbonematrixquiescence:osteoblastsbecomerestingboneliningcellsonthenewlyformedbonesurface,Remodeling,四、骨的血液供应,长骨的血供来自三个方面:骨端、骨骺和干骺端的血管进入骨干的营养动脉（常有1-2条）骨膜的血管,四、骨的血液供应,四、骨的血液供应,四、骨的血液供应,骨骺与骺板的血供,骨骺的血供主要来自骺动脉,骨骺与骺板的血供,骺板血供来自三组血管：骺血管、干骺端血管和Ranvier软骨膜血管,骨骺与骺板的血供,血管进入骨骺的两种方式：常见一种是骨骺的侧面有软组织覆盖，血管在远离骺板的部位通过软组织直接进入骨骺；另一种是整个骨骺在在关节内为关节软骨所覆盖，血管通过紧贴骺板边缘的关节软骨进入骨骺,骨的代谢,三种物质：钙、磷、镁三种激素（亲骨性）：甲状旁腺激素（PTH）、降钙素（CT）、1、25-（OH）2D3三种靶器官：骨、肾、肠,其他影响因素：PH水平、钠、钾、氯、碳酸盐催乳激素、糖皮质激素、生长激素、胰岛素等,骨的代谢,钙约占体重的1.5%2%。成人体内钙的总量为10001200克。分布：人体内约99%的钙储量贮存在骨骼与牙齿中，1%左右分布在软组织与细胞外液中。平衡：在正常情况下，骨组织不断进行钙的交换，旧骨中的钙不断释放进入血循环与细胞外液，肠道吸收的钙与肾脏重新吸收的钙又不断形成，维持钙代谢的平衡。作用：构成人体骨矿物质的重要部分，血液凝固，肌肉收缩与舒张，特别是对心肌收缩起重要作用，调节多种酶的活性，对多种激素分泌与酸碱平衡起到调节作用。,骨的代谢,钙：正常成人每日钙的最低需要量为800毫克儿童生长期，妊娠及哺乳期需要量更大。成人血清钙浓度为2.22.7mmol/L。主要来源是食物，通过小肠吸收，一般每日摄入的钙仅10%35%被吸收，未被吸收的钙从粪便中排出体外。吸收的钙主要通过肾脏排泄，部分钙可由肾脏重新吸收。,骨的代谢,磷：体内80%的磷以羟基磷灰石的形式存在于骨与牙中，20%以有机磷的形式存在于软组织与体液中作用：促进骨基质的合成与骨矿物质沉积。是辅酶与核酸的主要成分是构成细胞膜的必要元素，对细胞代谢起关键作用是生命遗传与个体发育所必需参与神经传导，肌肉的收缩正常人的血清磷浓度为0.961.45毫摩/升。饮食中含有大量的磷，一般不会造成磷的摄入不足，故营养性缺磷少见，成人平均磷的需要为10001500毫克，最低需要量约为800毫克。磷主要在小肠吸收与肾脏的重吸收，血磷通过肾脏排泄。,骨的代谢,镁：成人体内的镁含量大约为2028克，其中60%存在于骨中，35%存在于骨骼肌中作用：镁能从羟基磷灰石中置换出钙，使钙与磷酸盐结合成非结晶的磷酸钙，不能转化成矿质，如果骨镁含量降低可使钙从骨的释放减少。能催化，激活多种酶的活性，调节细胞内功能能转化、储存与利用能量，完成体内各种代谢过程。人体的镁主要通过小肠吸收，以及肾脏的重吸收，多余的镁大多从肾脏排除。肾脏对维持血清镁的稳定性起主要作用。人体对镁的需要量为612mg/天，主要来源于食物。正常人体的血清镁浓度为0.751.25mmol/L。,骨的代谢,甲状旁腺激素（PTH）具有促进骨吸收和骨形成的双重作用：在高浓度PTH时，破骨细胞细胞的活性超过成骨细胞活性，骨吸收>骨形成在低浓度PTH时，成骨细胞细胞的活性超过破骨细胞活性，骨形成>骨吸收,骨的代谢,降钙素（CT）对骨的作用：主要是抑制骨吸收，通过降低破骨细胞的活性和减少破骨细胞的数量来实现的。,骨的代谢,1、25-（OH）2D3（1）促进小肠吸收钙、磷（2）促进肾小管对钙、磷的重吸收，减少尿钙与尿磷，升高血钙和血磷，促进骨形成（3）对骨的作用是双向的，对骨吸收和骨形成均有作用,小结,骨的主要功能：力学支撑、肌肉附着、储存钙和磷骨的有机成分：胶原和非胶原蛋白，羟基磷灰石晶体和和这两种蛋白相结合骨质的大部分成分是由成骨细胞合成和分泌的骨质的吸收主要是为了适应生长、修复和矿物质动员的需要。这个过程主要由来源于巨噬细胞的破骨细胞完成骨在一生中通过激活-吸收-形成（ARF）的顺序进行塑形，在此过程中破骨细胞和成骨细胞相互协调吸收旧骨形成新骨在正常成人的骨骼中，塑形是偶联发生的，即骨吸收和形成相等，使骨密度保持恒定膜内化骨是扁平骨形成的过程。在这个过程中，由间充质直接分化而来的成骨细胞形成骨质长骨通过软骨内化骨形成。在此过程中，软骨细胞首先形成软骨然后再按ARF方式塑形骨代谢：三种物质、三种器官、三种激素,小结,临床相关性：骨的最常见过程是损伤骨的塑形过程；在骨吸收和骨形成的平衡中，吸收大于形成时发生骨质疏松，形成大于吸收时发生石骨症软骨发育不良是由于软骨内化骨缺陷造成骨折的修复是涉及较少的骨组织发生的协调过程，后期发生骨的塑形骨折愈合的速度直接与骨的塑形相关，通过治疗可以改变愈合的速度,Themajorfunctionsofboneare:,toprovidestructuralsupportforthebodytoprovideprotectionofvitalorganstoprovideanenvironmentformarrow(bothbloodformingandfatstorage)toactasamineralreservoirforcalciumhomeostasisinthebody,