内分泌学-代谢性骨病-1、2节.doc

第四章 代谢性骨病 第一节 骨生物学和骨生理学 骨骼是一种特殊的结缔组织。骨骼及其附属构件与骨骼肌一道组成机体的运动系统，主要完成以下功能：①在神经系统的调节下，完成各种运动动作。骨骼系统和骨骼肌一道维持运动的整体协调性；②骨髓是主要的造血系统和机体免疫系统的组成部分，也是成骨性谱系细胞（osteoblastic lineage cells）和破骨性谱系细胞（osteoclastic lineage cells）的来源；③维持机体的矿物质代谢平衡。骨骼作为钙、磷、镁等无机矿物质的贮存库和缓冲库，在骨代谢调节激素的作用下，维持矿物质的内环境稳定（mineral homeostasis）。blastula stage）和原肠胚期（gastrula stage），逐渐产生雏形，出现头、躯干和肢芽（limb bud）的外隆凸。各骨骼发育的调节机制和发育方式不尽相同，例如下颌髁突（londylar process）软骨（为一种次级软骨）与一般初级软骨的肢芽发育是不同的。在外胚层和内胚层之间，有一层弥散疏松的间充质（mesenchyme）组织，间充质逐渐分化为骨、软骨、筋膜和肌肉，其中间充质细胞密集处是形成肌肉与骨骼的原始胚胎组织。间充质雏形将逐步分化为各种骨组织。 骨生成（osteogenesis）和骨生长（bone growth）同时进行，结缔组织细胞分化形成骨骼。软骨生成（chondrogenesis）和骨生成的干细胞分裂为成软骨细胞和成骨细胞（osteoblast, OB）。在软骨膜和类骨质期，细胞外基质增加，逐渐发育为软骨和骨。 【骨的胚胎发育】 骨骼组织中的细胞来源于三种不同的胚原细胞谱系（embryonic cell lineages）[1，2]：①神经嵴细胞（形成颅-面部骨骼）；②生骨节细胞（sclerotome cells，形成中轴骨）；③中胚层细胞（形成骨的附件）。这三种胚胎来源的细胞均参与了骨组织的生成过程。 骨骼生成（skeletogenesis）可分为四期：①胚胎细胞向骨骼生成部位移行期；②上皮细胞-间充质细胞相互作用期；③致密体（condensations）形成期；④成软骨细胞（chondroblasts）和成骨细胞（osteoblasts）分化与增殖期。由软骨板起源发育成骨骼的过程称为软骨内成骨（endochondral ossification），其过程十分复杂，包括多个成骨步骤。软骨内成骨不但生成骨骼，而且还是出生后个体骨构塑（bone modeling）和骨折修复的重要方式之一。膜内成骨（intramembranous osteogenesis）与上述方式不同，其成骨过程无软骨胚基（cartilaginous blastema）的参与，直接由骨化中心（ossification center）的间充质细胞致密化并转型为OB而形成骨组织。 骨骼生成和骨骼发育的过程实际上是骨的细胞和细胞外基质之间相互作用，并互相诱导、分化的过程。 一、间充质干细胞和OB的分化 骨组织中的两种主要细胞系（即破骨性谱系细胞和成骨性谱系细胞）的来源不同，破骨性谱系细胞来源于生血性干细胞，而成骨性谱系细胞来源于间（充）质干细胞（mesenchymal stem cells，MSC）。分化、增殖并发育成为机体各种组织的干细胞主要包括结缔组织干细胞、基质干细胞（stromal stem cells）和MSC。MSC经过非对称性分裂、增殖，生成各种类型的间充质前身细胞，最后形成OB、成脂肪细胞（adipoblasts）、成软骨细胞（chondroblasts）、成肌细胞（myoblasts）和成纤维细胞（fibroblasts）。 二、软骨的生成 骨生长和软骨生成是上皮细胞/间充质细胞相互作用、致密性与分化序贯反应的结果。骨和软骨的生成类型主要包括[3]：①膜内成骨（intramembranous ossification）；②软骨内成骨（endochondral ossification）；③膜内成骨加软骨内成骨；④异位骨和软骨生成（heterotopic bone and cartilage formation）；⑤次级软骨生成（secondary cartilage formation）。 早在胚胎第5周，间（充）质细胞逐渐增大而密集，并分化为一层前软骨（precartilage）细胞。然后，基质沉积在细胞之间。这种基质含有原纤维（fibril），原纤维构成软骨特有的功能特征。通过软骨内和软骨外生长，可使软骨的厚度增加。软骨内生长通过软骨细胞的增殖，产生新的基质；软骨外生长（周围生长）通过软骨膜的内层细胞转化为软骨细胞。骨的发生和生成机制尚未阐明，但目前可以肯定的一点是，成骨的原始干细胞在许多定向分化因子的作用下，使干细胞向骨和