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软骨内成骨(Endochondral bone formation)骨骼解剖_功能详解

软骨内成骨(Endochondral bone formation)

软骨退化与初级骨化中心形成:在骨领形成的同时,软骨雏形中段内的软骨细胞肥大并分泌碱性磷酸酶,使其周围的软骨基质钙化肥大的软骨细胞自身退化死亡,留下较大的软骨陷窝。此变化示初级骨化中心即将在该区形成。初级骨化中心(primary ossification center)形成之初,血管连同破骨细胞及间充质等经骨外膜穿越骨领,进入退化软骨区,通过破骨细胞分解吸收钙化的软骨基质,形成许多与原始骨干长轴平行的隧道。隧道的壁为残存的钙化软骨基质,隧道的腔即初级骨髓腔。腔内充以来自间充质的骨原细胞和成骨细胞,以及破骨细胞和正在形成中的造血组织等,统称初级骨髓(primary bone marrow)。随后成骨细胞贴附于原始骨髓腔壁上(即残留的钙化软骨基质表面)生成骨组织,形成以钙化软骨基质为中轴表面附以骨组织的过渡型骨小梁。最开始出现过渡型骨小梁的部位即初级骨化中心。

图4-12 软骨内成骨过程

中排为上排中段的横切面,小点示透明软骨,黑色示钙化软骨基质,斜线示骨组织

(2)骨髓腔形成与骨的增长:初级骨化中心的过渡型骨小梁不久便被破骨细胞分解吸收,使许多初级骨髓腔合成一个较大的次级骨髓腔。骨领的内表面也逐渐被破骨细胞分解吸收。骨领的这种边形成边分解吸收的成骨过程,使骨干在增粗的同时保持骨组织的适当厚度,并使骨髓腔得以横向扩大。由于初级骨化中心两端的软骨组织不断生长,紧邻骨髓腔的软骨又不断退化,使初级骨化中心的骨化过程得以从骨干中段持续向两端进行,骨髓腔也随之纵向扩展。胎儿长骨的纵切面上,在骨的两端可观察到软骨内骨化的连续过程,表现为从软骨至骨干中段的骨髓腔之间,可依次分为下列代表成骨活动的四区(彩图4-13)。

图4-13 长骨发生与生长 (1)~(7)示软骨内成骨及长骨生长

(8)示软骨被骨取代过程

区段

特征

主要细胞

保留带

zone of reservation

(reserve cartilage)

胚胎时期,软骨细胞大量出现,细细小小密密。保留带的目的为保留一定厚度的软骨

软骨细胞

增殖带

zone of proliferation

软骨细胞细细地呈长条(column)排列此带不断

有软骨细胞增殖

软骨细胞

成熟带(肥大带)

zone of maturatiom

(hypertrophy)

细胞吸收很多养开始变肥大.细胞基质变明显

软骨细胞

钙化、退化带

zone of calcification &

retrogression

细胞较成熟带更大,matrix vesicle,细胞基质开始有钙沉淀,因为钙化后细胞得不到养,所以开始退化

退化之软骨细胞

骨化带

zone of ossification

软骨慢慢消失,造骨芽进来后OB 会在软骨外形成骨头的组织,含有骨化的细胞即称为骨化带

有很多osteoblast 贴在软骨细胞表面

有时亦会将软骨组织整个包围,产生中间是软骨,外围是骨头的过渡期细胞

骨头组织与退化的软骨组织混合区

吸收带

zone of resorption

此区为造骨芽进入所形成较早的骨头组织,开始被Osteaoclast 破坏吸收,形成大的骨随腔,此区现许多Osteaoclast,如此才能不断形成许多骨随腔,造血组织才有容纳的空间

骨化的细胞

软骨储备区(zone of reserve cartilage):软骨细胞较小,分散存在。软骨基质呈弱嗜碱性。
软骨增生区(zone of proliferating cartilage):软骨细胞较大,通过分裂形成的同源细胞群纵列成行,形成软骨细胞柱。
软骨钙化区(zone of calcifying cartilage):软骨细胞肥大,呈空泡状,核固缩,可见退化死亡软骨细胞留下的大陷窝。钙化的软骨基质呈强嗜碱性。
成骨区(zone of ossification):可见中轴为钙化软骨基质和表面为骨组织的过渡型骨小梁,小梁之间为隧道式初级骨髓腔。腔内有造血组织及血管,腔壁(即骨小梁表面)可见成骨细胞附着,破骨细胞也附骨小梁表面,附着处有凹陷,表明此处的骨基质已被分解吸收。
(3)次级骨化中心出现及骨骺形成:次级骨化中心(secondary ossification center)出现的时间因骨而异,早自出生前,晚至出生后数月或数年不等。出现的部位在骨干两端的软骨中央。次级骨化中心的发生过程与初级骨化中心相似。但骨化是从中央呈辐射状向四周进行的。最后以初级骨松质取代绝大部分软骨组织,使骨干两端转变成为早期骨骺。骺端表面始终保留薄层软骨,即关节软骨。早期骨骺与骨干之间亦保留一定厚度的软骨层,即骺软骨,称骺板(epiphyseal plate)(图4-12,4-13)。骺板软骨细胞继续分裂增殖及退化,破骨细胞及成骨细胞则不断从骨髓腔侧分解吸收钙化的软骨基质,并形成过渡型骨小梁,使骨化不断向两端推进,长骨因而不断增长(图4-14)至17-20岁时,骺板停止生长而被骨小梁取代,在长骨的干、骺之间留下线性痕迹,称为骺线(epiphyseal line)。早期骨骺通过生长及改建,最终形成内部为骨松质、表面为薄层骨密质的骨骺。

图4-14骨干骨密质形成和外形变化及骨骺发育示意图
(4)骨干骨密质形成及改建:构成原始骨干的初级骨松质,通过骨小梁增厚而使小梁之间的网孔变小,逐渐成为初级骨密质。初级骨密质中既无骨单位及间骨板,也不存在外、内环骨板。至1岁左右,由于破骨细胞在原始骨密质外表面顺长轴进行分解吸收,渐形成凹向深面的纵沟。骨外膜的血管及骨原细胞等随之进入沟内,由骨原细胞分化为成骨细胞造骨,先将纵沟封闭成管,再贴附于管壁表面,形成自外向内呈同心圆式排列的哈弗骨板。其中轴始终保留一条血管通道,即中央管。管内尚存的骨原细胞贴附于最内层哈弗骨板内表面,成为骨内膜。此即第一代骨单位(哈弗系统)的形成过程(图4-15)。第一代骨单位的形成是在初级骨密质被分解吸收的基础上进行的,故此代骨单位之间有残存的初级骨密质。以后第一代骨单位逐渐被第二代骨单位取代,残留的第一代骨单位片段便成为第二代骨单位之间的间骨板(图4-16)。后代骨单位取换前代的过程,称为骨单位改建。骨单位的出现与改建使初级骨密质成为次级骨密质。骨干伴随骨单位的相继形成而增粗,骨髓腔也因而明显扩大,成年后骨干不再增长,其内、外表面已出现环骨板。外环骨板的增厚约止于30岁左右,发育完善的骨干从此不再增粗,但其内部的骨单位改建仍持续进行。

图4-15 骨单位形成过程模式图

图4-16 骨密质改建示意图
全文来自
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参见:硬骨发生(osteogenesis)

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