组织学与胚胎学（刘宁宇）第6章软骨和骨课件

组织学与胚胎学组织学与胚胎学 教教 师：刘 宁 宇师：刘 宁 宇 单单 位：中国医科大学位：中国医科大学 组织胚胎学教研室组织胚胎学教研室 办公室：基础医学院办公室：基础医学院C C座座115115室室 邮邮 箱：箱： 血细胞血细胞 1.2.3. 4.5.6. 0.11. 12.13.14. 15.16. 17. 18. 单核细胞 淋巴细胞 中性粒细胞 嗜酸性粒细胞 嗜碱性粒细胞 红细胞 血小板 中性粒细胞超微结构中性粒细胞超微结构 嗜酸性粒细胞超微结构嗜酸性粒细胞超微结构 嗜碱性粒细胞超微结构嗜碱性粒细胞超微结构 单核细胞超微结构单核细胞超微结构 淋巴细胞超微结构淋巴细胞超微结构 血小板超微结构血小板超微结构 第第6 6章章 软骨和骨软骨和骨 （Cartilage and BoneCartilage and Bone ） 软骨软骨（cartilagecartilage） 由软骨组织及周围的软骨膜构成 软骨(cartilage) 软骨 软骨组织 软骨细胞 软骨基质 纤维 胶原原纤维 透明软骨 弹性纤维 弹性软骨 胶原纤维 纤维软骨 软骨膜 基质 蛋白多糖蛋白多糖 水水 （一）透明软骨（一）透明软骨 （hyaline cartilagehyaline cartilage） 1 1软骨细胞（软骨细胞（chondrocytechondrocyte） 在在软骨陷窝软骨陷窝（cartilage lacunacartilage lacuna）内）内 - -周边：软骨细胞较幼稚、较小呈扁圆形周边：软骨细胞较幼稚、较小呈扁圆形 ，常单个分布，常单个分布 - -中央：细胞成熟，体积大，数量越多，中央：细胞成熟，体积大，数量越多， 多为多为2 28 8个聚集在一起，它们由一个个聚集在一起，它们由一个 软骨细胞分裂而来，故称软骨细胞分裂而来，故称同源细胞群同源细胞群 (isogenous group)(isogenous group)。 - -成熟软骨细胞核小而圆，成熟软骨细胞核小而圆， 可见可见1-21-2个核仁个核仁 - -胞质弱嗜碱性胞质弱嗜碱性 - -软骨囊软骨囊（cartilage capsule)cartilage capsule) -EM：含丰富的粗 面内质网和高尔基 复合体，线粒体少 ，糖原和脂滴较多 。 -具有分泌软骨基质 的能力。 2软骨基质（cartilage matrix） 纤维：少量细小少量细小胶原原纤维胶原原纤维 （IIII型胶原蛋白）型胶原蛋白） 基质：/蛋白多糖 含透明质酸和较多的硫酸软骨素 /水 lC软骨囊 lCh软骨细胞 lIG同源细胞群 lL软骨陷窝 lM软骨基质 lP软骨膜 喉、气管、支气管 关节面 肋软骨 -大量平行或交叉排列大量平行或交叉排列 的的胶原纤维束胶原纤维束 （I I型胶原蛋白）型胶原蛋白） -软骨细胞成行排列在软骨细胞成行排列在 纤维束之间纤维束之间 （二）纤维软骨（纤维软骨（fibrous cartilagefibrous cartilage） 关节盘椎间盘 -结构与透明软骨相结构与透明软骨相 似似 -含大量交织分布的含大量交织分布的 弹性纤维，胶原纤弹性纤维，胶原纤 维较少维较少 （三）弹性软骨（弹性软骨（elastic cartilageelastic cartilage） 会厌 耳郭 -由薄层致密结缔组织构成 ，分为内、外两层。 -外层：以胶原纤维为主， 主要起保护作用 -内层：细胞较多，含有能 分化为成软骨细胞的骨祖 细胞 -含血管、神经和淋巴管， 其血管供软骨营养 （四）软骨膜 （perichondrium） 软骨的发生和生长软骨的发生和生长 1.外加生长：骨祖细胞（软骨膜内）成软骨细 胞软骨细胞产长纤维和基质 2.间质生长：软骨细胞分裂、增殖新软骨细 胞产长纤维和基质 骨骨 (bone) 骨 骨组织 细胞外基质 （骨基质） 有机成分 无机成分 细胞 骨祖细胞 成骨细胞 骨细胞 破骨细胞 骨膜 骨髓 概述 功能：支持和保护作用；参与机体的钙磷代谢 1 1骨基质（骨基质（bone matrixbone matrix）简称）简称骨质骨质 -有机成分：占干骨重量的有机成分：占干骨重量的35%35% / /胶原纤维：胶原纤维：I I型胶原蛋白型胶原蛋白 / /基质：基质： - -糖胺多糖：硫酸软骨素、硫酸角质素、透明质酸糖胺多糖：硫酸软骨素、硫酸角质素、透明质酸 - -蛋白质：骨粘连蛋白、骨钙蛋白蛋白质：骨粘连蛋白、骨钙蛋白 -无机成分：又称骨盐，占无机成分：又称骨盐，占65%65%，主要成分是，主要成分是 羟基磷灰石结晶羟基磷灰石结晶 CaCa10 10(PO (PO 4 4 ) ) 6 6 (OH)(OH) 4 4 ，呈细针状，呈细针状，10-20nm10-20nm ， 沿胶原纤维长轴排列沿胶原纤维长轴排列 （一）（一）骨组织骨组织（osseous tissueosseous tissue） 骨板骨板（bone lamellabone lamella） 胶原纤维平行排列，形成薄胶原纤维平行排列，形成薄 板状结构，同一骨板内的胶原纤维相互平行，板状结构，同一骨板内的胶原纤维相互平行， 相邻骨板间的纤维相互垂直相邻骨板间的纤维相互垂直- -板层骨。板层骨。 密质骨密质骨和和松质骨松质骨都是由骨板构成。都是由骨板构成。 2. 2. 骨组织的细胞骨组织的细胞 （1 1）骨祖细胞骨祖细胞： （ osteoprogenitor cellosteoprogenitor cell） -是骨组织的是骨组织的干细胞干细胞，位，位 于骨膜内于骨膜内 -细胞呈梭形，胞体小细胞呈梭形，胞体小 -分化为成骨细胞和成软分化为成骨细胞和成软 骨细胞骨细胞 （2）成骨细胞 （osteoblast） LM:LM: -分布在骨组织表面分布在骨组织表面, , 呈立方形或矮柱状，常单层排列呈立方形或矮柱状，常单层排列 -核大而圆核大而圆, , 胞质嗜碱性胞质嗜碱性 EMEM：内含大量：内含大量RERRER、Free ribosomeFree ribosome和和GolgiGolgi. 作用作用： 1. 1.合成纤维和基质合成纤维和基质 类骨质类骨质骨质骨质（骨细胞）（骨细胞） 2. 2. 释放释放基质小泡基质小泡（matrix vesicle):matrix vesicle):内含钙化结晶内含钙化结晶 其膜上含 其膜上含钙结合蛋白、碱性磷酸酶钙结合蛋白、碱性磷酸酶 促进类骨质钙化促进类骨质钙化 3. 3.分泌多种细胞因子分泌多种细胞因子 钙化钙化 （3）骨细胞（osteocyte） -多突起的细胞， 呈扁椭圆形或星形 -细胞器较少 -核为圆形 /骨细胞胞体所在的腔隙称骨陷窝（bone lacuna) /突起所在的腔隙称骨小管（bone canaliculusbone canaliculus） -作用：具有溶骨及成骨作用，参与钙、磷平衡的调节具有溶骨及成骨作用，参与钙、磷平衡的调节 （4 4）破骨细胞（）破骨细胞（osteoclastosteoclast） -LM:-LM: 分布于骨组织边缘，分布于骨组织边缘， 多核大细胞多核大细胞, 30-100um, 30-100um, 核核6 65050个个 胞浆嗜酸性，胞浆嗜酸性， -EM: -EM: 皱褶缘皱褶缘（ruffled border)ruffled border) 含丰富溶酶体和吞饮小泡含丰富溶酶体和吞饮小泡 亮区（亮区（clear zone)clear zone) -功能：破骨细胞释放多种功能：破骨细胞释放多种 水解酶和有机酸，溶解骨组织水解酶和有机酸，溶解骨组织 -来源：多个来源：多个单核细胞单核细胞融合而成融合而成 （二）（二）长骨长骨 长骨是器官，由骨干、骨骺 和骨髓腔构成，表面有骨膜 和关节软骨，内部为骨髓腔 ，骨髓充填其中。 1.1. 骨干骨干 主要由主要由 骨密质骨密质 compact compact bonebone 构成构成 （1 1）环骨板环骨板 circumferential lamellacircumferential lamella： -围绕骨干内、外表面排列的骨板围绕骨干内、外表面排列的骨板 -分为内环骨板和外环骨板分为内环骨板和外环骨板 -穿通管穿通管preforating canal: preforating canal: 福尔克曼管（福尔克曼管（Volkmann canal)Volkmann canal) （2 2）哈弗斯系统）哈弗斯系统 Haversian systemHaversian system： 又称又称骨单位骨单位（osteonosteon） -哈弗斯骨板哈弗斯骨板: : 同心圆排同心圆排 列列10102020层的层的 -中央管中央管 -骨黏合线骨黏合线 （3 3）间骨板）间骨板 interstitial lamellainterstitial lamella -哈弗斯系统之间哈弗斯系统之间 -形态不规则、数量不等形态不规则、数量不等 的平行骨板的平行骨板 -为残存的哈弗斯系统为残存的哈弗斯系统 2骨骺 -主要由松质骨（主要由松质骨（spongy bone spongy bone）构成）构成 -骨板骨板大量针状或片状骨小梁大量针状或片状骨小梁多孔多孔 的网架（骨髓腔）的网架（骨髓腔） n n BMBM红骨髓 红骨髓 n n BTBT骨小梁骨小梁 3 3骨膜骨膜 / /骨外膜（骨外膜（periosteumperiosteum）分内外两层）分内外两层 -外层厚，纤维粗大密集，交织成网，其中穿外层厚，纤维粗大密集，交织成网，其中穿 通纤维（通纤维（perforating fiberperforating fiber） -内层薄，富含血管、神经及内层薄，富含血管、神经及骨祖细胞骨祖细胞 / /骨内膜（骨内膜（endosteumendosteum）很薄，由一层扁平的骨）很薄，由一层扁平的骨 祖细胞和少量结缔组织构成祖细胞和少量结缔组织构成 / /功能功能: : 为骨的生长修复提供营养及成骨细胞为骨的生长修复提供营养及成骨细胞 ( (三三) ) 骨的发生和生长骨的发生和生长 1. 1. 骨发生的基本过程：骨发生的基本过程： -骨组织的形成骨组织的形成 骨祖细胞骨祖细胞成骨细胞成骨细胞产生类骨质产生类骨质 钙化钙化 骨细胞骨细胞 骨基质骨基质 骨组织骨组织 - -骨组织的吸收骨组织的吸收 破骨细胞破骨细胞 释放水解酶和无机酸释放水解酶和无机酸 溶解骨组织溶解骨组织 2. 2. 骨发生的基本方式骨发生的基本方式 1)1)膜内成骨膜内成骨 （intramembranous ossificationintramembranous ossification） -由由间充质细胞间充质细胞胚胎性结缔组织膜胚胎性结缔组织膜间充质细胞变成间充质细胞变成 骨祖细胞骨祖细胞，骨祖细胞分化为，骨祖细胞分化为成骨细胞成骨细胞（骨化中心）（骨化中心） 成骨成骨 -额骨、顶骨等扁骨和不规则骨多以此方式发生额骨、顶骨等扁骨和不规则骨多以此方式发生 骨化中心（骨化中心（ossification centerossification center）首先形成骨组织的部位）首先形成骨组织的部位 膜内成骨示意图 （1 1）软骨雏形的形成）软骨雏形的形成 （2 2）骨领形成）骨领形成 （3 3）初级骨髓腔与初级骨化中心形成）初级骨髓腔与初级骨化中心形成 （4 4）次级骨化中心与骨骺形成）次级骨化中心与骨骺形成 间充质形成软骨雏形，进而替换为骨。间充质形成软骨雏形，进而替换为骨。 包括：包括： 2)2)软骨内成骨软骨内成骨 （endochondral ossificationendochondral ossification） 1. 1.骨的加长是通过骺板的不断骨的加长是通过骺板的不断 生长并替换而实现的。骺板生长并替换而实现的。骺板 自自骺端到骨髓腔，骺板依自自骺端到骨髓腔，骺板依 次分四个区：次分四个区： -软骨贮备区软骨贮备区 （zone of reserve cartilage)zone of reserve cartilage) -软骨增殖区软骨增殖区 (zone of proliferating cartilage)(zone of proliferating cartilage) -软骨钙化区软骨钙化区 (zone of calcifying cartilage)(zone of calcifying cartilage) -成骨区成骨区 （zone of ossification)zone of ossification) 骺板的生长 骺线 （三）骨的进一步生长（三）骨的进一步生长 2 骨的增粗 骨干骨密质中骨单位的形成 骨膜成骨细胞环骨板外环骨板加厚 内环骨板吸收 骨增粗 骨髓腔扩大 骨单位的形成 第三代 骨单位 间骨板 第二代 骨单位 第一代 骨单位 影响骨生长发育的因素 遗传因素 环境因素 激素：生长激素，甲状腺激素，甲 状旁腺激素和降钙素，性激素，糖 皮质激素等 维生素：Vit A, C, D 生长/细胞因子: FGF, TGF 等 其他 GH分泌异常引起的巨人症(上)和侏儒(下) 组织工程组织工程 (tissue engineering)(tissue engineering) 概念：组织工程一词于1987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 病理组织结构与功能关系 的基础上，研究、开发生 物代用品，以修复、维持 或改善人体组织和器官的 形态和功能。它是生物医 学和材料、工程科学交叉 融合产生的一种前沿技术 和新兴学科。 组织工程组织工程 组织工程的基本方法 基本方法：取少量自体或异 体组织，在体外分离培养和 扩增种子细胞 (seed cells)； 制备三维支架(scaffold) ；将 种子细胞种植到支架上，将 细胞-支架复合物植入体内， 或在体外培养到形成具有一 定结构和功能的组织或器官 ，用于组织修复。 要素 种子细胞：自体或异体细胞， 组织细胞或干细胞(诱导分化) 等。必须有足够数