课件：软骨和骨.ppt

,普通高等教育国家级十一五规划教材 组织学与胚胎学理论课件,组织学 第6章 软骨和骨 宋 天 保 西安交通大学医学院,一、 软骨 (cartilage),透明软骨 弹性软骨 纤维软骨,软骨：软骨组织 + 软骨膜 软骨组织 分类（根据纤维种类）,透明 软骨,弹性软骨,软骨细胞 + 软骨基质 固体结缔组织，不含血管,（一） 透明软骨 (hyaline cartilage),1. 分布及特性 肋软骨 关节面 呼吸道 早期胚胎 透明，具弹性和韧性，耐摩擦,喉、气管、支气管,关节面,肋软骨,2. 结构,透明软骨,（一）透明软骨,（1）软骨基质 (cartilage matrix) 化学成分：蛋白聚糖聚合物(硫酸软骨素多)，软骨黏连蛋白 嗜碱性 软骨陷窝 (cartilage lacuna)， 软骨囊 (cartilage capsule) 含胶原原纤维 固态(含结合水, 通透性强）,透明软骨（高倍）,（一）透明软骨,（2）软骨细胞 (chondrocyte) 位于软骨陷窝内 周边：小,扁,单个(幼稚) 中央：大,圆,成群(成熟) 胞质嗜碱性 胞核染色淡，核仁清楚 可分裂 同源细胞群 (isogenous group),软骨细胞,（一）透明软骨,EM: RER，GC 功能：分泌基质和纤维,软骨细胞电镜像,（一）透明软骨,3. 软骨膜 (perichondrium),致密结缔组织 外层：胶原纤维多（保护） 内层：细胞多（含骨祖细胞） 生长；血管多 营养,软骨膜,（一）透明软骨,（二）弹性软骨 (elastic cartilage),分布：耳郭，会厌等 结构特点：大量弹性纤维交织成网 特性：具有弹性,会厌,弹性软骨（弹性染色）,耳郭,（三）纤维软骨 (fibrocartilage),分布：椎间盘，关节盘，耻骨联合等 结构特点：大量胶原纤维束平行或交织成网，软骨细胞成行排列 特性：具有韧性，抗压力，耐摩擦,关节盘,椎间盘,纤维软骨,外加生长（appositional growth） 软骨膜内层骨祖细胞软骨细胞软骨从表面向外扩大,间质生长（appositional growth） 软骨细胞长大、分裂基质+纤维软骨从内部向周围扩大,发生：间充质细胞骨祖细胞成软骨细胞 软骨细胞基质+纤维软骨组织 周围间充质软骨膜,软骨,软骨的发生和生长,固态结缔组织，坚硬，含血管 细胞外基质钙化（骨基质） 组成：骨基质 + 细胞 骨组织+骨膜+骨髓等=骨 功能：支架，保护，运动，钙库,骨切片 (H-E),二、 骨组织 (osseous tissue),1. 成分,（一）骨基质 (bone matrix),有机质：胶原纤维 (90%) + 基质 无机质(65%)：钙盐（羟磷灰石结晶）,2. 结构 结构形式：骨板 (bone lamella) 嗜酸性 有血管穿行的管道，骨陷窝和骨小管 (bone lacuna & canaliculus),骨切片 (H-E),骨磨片,1. 骨祖细胞 (osteoprogenitor cell) 位置: 表面（骨膜深层） 小，梭形，弱嗜碱性，细胞器少 骨生长改建时成骨细胞,2. 成骨细胞 (osteoblast) 位置: 表面 LM: 大，立方形，嗜碱性，有突起,（二） 骨组织的细胞,EM: RER, GC, 与邻近细胞突起形成缝隙连接 来源：骨祖细胞 功能：合成类骨质，形成基质小泡（骨化）,成骨细胞 电镜像,（二） 骨组织的细胞,3. 骨细胞 (osteocyte),来源：成骨细胞 周围有组织液 相邻骨细胞突起间有缝隙连接 有一定的成骨和溶骨作用, 调节和维持血钙平衡,位置：胞体扁平，在骨陷窝内；突起多，在骨小管内,骨细胞,骨细胞电镜像,（二） 骨组织的细胞,位置：表面的小凹陷内 来源：多个单核细胞融合形成,LM: 胞体大，多核，胞质嗜酸性,4. 破骨细胞 (osteoclast),破骨细胞,（二） 骨组织的细胞,功能：形成溶骨微环境，溶解吸收骨基质,EM: 贴近骨基质面有皱褶缘 (ruffled border)，周围为亮区(含微丝)；溶酶体,破骨细胞（示皱褶缘）,（二） 骨组织的细胞,解剖构成：骨干、骨骺，骨膜，关节软骨，骨髓等 组织结构：骨密质，骨松质,长骨模式图,三、 长骨的结构,1. 分布: 骨干, 骨骺外 侧面,2. 结构: 骨板3 种 管道2种,长骨结构模式图,（一） 骨密质 (compact bone ),环骨板 (circumferential lamellae) 骨干内、外表面 环形排列 外环骨板：厚，整齐 内环骨板：薄，不整齐 有穿通管 (perforating canal) 横行穿过,骨磨片，示：,（一） 骨密质,骨单位 (osteon)，又称哈弗斯系统 (haversian system),位于内、外环骨板之间 短柱状，纵行排列 构成：骨单位骨板 (4-20层, 同心圆排列) + 中央管 (central canal),长骨结构模式图示骨单位,（一） 骨密质,中央管与穿通管相通，含血管、神经、结缔组织、细胞等,骨小管互通，最内层者与中央管相通 表面有黏合线 (骨盐多，纤维少，骨磨片上折光强) 骨干的结构单位，承重,骨单位（上，骨切片；下，骨磨片）,（一） 骨密质,间骨板 (interstitial lamellae) 位置：骨单位之间，骨单位与环骨板之间 形状不规则，无中央管 旧骨单位吸收后残留部分,间骨板（I）,（一） 骨密质,1. 分布: 骨骺, 骨干内侧面,2. 结构 骨小梁 (bone trabecula) 互连成网 骨小梁呈针状或片状，含几层平行骨板 网隙中含骨髓,骨骺,骨骺X线片,（二）骨松质 (spongy bone ),1. 分布和功能 除关节面的内外表面均覆有 保护、营养、生长、修复 2. 骨外膜 (periosteum) 外层 致密，含粗大胶原纤维束，有穿通纤维（穿入外环骨板）固定骨膜 内层 疏松，含血管、骨祖细胞,骨外膜 (P),（三） 骨膜,3. 骨内膜 (endosteum) 分布于骨髓腔面、骨小梁表面、中央管和穿通管内表面 薄层结缔组织1 层扁平的骨祖细胞,骨内膜（E）,（三） 骨膜,四、 骨的发生 (osteogenesis),来源：间充质 两种方式 膜内成骨 (intramembranous ossification) 软骨内成骨 (endochondral ossification) 骨组织的发生过程基本一致 骨的改建 (remodeling) 持续终生,钙化,单核细胞破骨细胞骨组织吸收,改建,间充质细胞 骨祖细胞 成骨细胞骨细胞 类骨质骨基质,骨组织形成,（一） 骨组织的发生,见于顶骨、额骨、锁骨等 间充质胚性结缔组织膜骨小梁骨化中心 (ossification center) 初级骨松质改建,膜内成骨示意图,膜内成骨,（二）膜内成骨,（三） 软骨内成骨,1. 概述 见于四肢骨、躯干骨、部分颅底骨等 间充质透明软骨骨化,软骨内成骨示意图,软骨雏形的形成 间充质细胞密集透明软骨软骨雏形 (cartilage model),骨领的形成 软骨雏形中段软骨膜下骨祖细胞初级骨松质骨领 (bone collar) 软骨膜骨膜 骨领生长、改建骨干的骨密质,2. 基本过程,骨领的形成,（三） 软骨内成骨,初级骨化中心的形成 软骨雏形中央软骨细胞肥大、退化，基质钙化 骨外膜血管、骨祖细胞、破骨细胞进入 破骨细胞吸收软骨基质初级骨髓腔 成骨细胞在残留软骨基质表面成骨过渡型骨小梁。 上述区域为初级骨化中心,初级骨化中心(POC),（三） 软骨内成骨,次级骨化中心与骨骺形成 长骨两端中央先后骨化次级骨化中心 骨化向周围扩展初级骨松质骨骺 骨骺改建内为骨松质，表面为薄层骨密质，关节面保留透明（关节）软骨 骨干和骨骺之间一层软骨为骺板 (epiphyseal plate),次级骨化中心 (SOC),（三） 软骨内成骨,骨的加长：骺板生长 从骨骺端到骨髓腔可见： 软骨贮备区 软骨增生区 软骨钙化区 成骨区 骺板骨化骺线（骨停止加长）,17-20岁,骺板的生长,（四） 骨的生长,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,（四） 骨的生长,（五）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 (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。必须有足够数量，具有增殖和分化为特定细胞的能力,生长因子：在模拟体内微环境的培养体系 (生物反应器)加入适当的生长因子，促进细胞增殖/分化，保持其表型和功能 三维支架：为细胞提供黏附表面，促进细胞增殖、分化，还可作为生长因子的可控释放载体。要求：良好的生物相容性，多孔的三维结构，良好的材料-细胞界面，可降解性和可塑性。主要有：聚羟基乙酸、聚乳酸、细胞外基质成分如胶原、纤维蛋白等,组织工程,组织工程的3个要素,组织工程皮肤,实验中的组织工程耳,应用：目前应用组织工程技术已开展了许多人造组织和器官的研制，如皮肤、软骨、骨、肌腱、角膜、神经、血管、气管、肠、膀胱、心脏瓣膜、肝、胰等，其中组织工程皮肤在上世纪末已用于临床。这种人工皮与正常人皮肤极为相似，能分泌人体皮肤结构蛋白如胶原、生长因子，能与病人自身皮肤融合，病人自身的血管和色素也可长入人工皮肤中。组织工程软骨也已应用于临床。,组织工程,展望