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骨細胞是一個科技名詞。

中華文明是一種獨特的文明[1],其文字也是非常獨特的。在世界上所有的國家中,只有中國由於其民族文化強大的包容性與同化性而始終沒有間斷過的文化傳承,這使漢字成為世界上較少的沒有間斷過的文字形式。約公元前14世紀殷商後期出現的甲骨文[2]被廣泛認為是漢字的第一種形式,一直發展到今日,有三四千年的歷史。

名詞解釋

骨細胞是成熟骨組織中的主要細胞,相當於人的成年期,由骨母細胞轉化而來。

當新骨基質鈣化後,細胞被包埋在其中。此時細胞的合成活動停止,胞漿減少,成為骨細胞。骨細胞能產生新的基質,改變晶體液,使骨組織鈣、磷沉積和釋放處於穩定狀態,以維持血鈣平衡。骨細胞對骨吸收和骨形成都起作用,是維持成熟骨新陳代謝的主要細胞。

性質

骨組織的細胞成分包括骨原細胞、成骨細胞、骨細胞和破骨細胞。只有骨細胞存在於骨組織內,其他三種細胞均位於骨組織的邊緣。

(1)骨細胞(osteocyte):骨細胞為扁橢圓形多突起的細胞,核亦扁圓、染色深。胞質弱嗜鹼性。電鏡下,胞質內有少量溶酶體、線粒體和粗面內質網,高爾基複合體亦不發達。骨細胞夾在相鄰兩層骨板間或分散排列於骨板內。相鄰骨細胞的突起之間有縫隙連接。在骨基質中,骨細胞胞體所占據的橢圓形小腔,稱為骨陷窩(bonelacun),其突起所在的空間稱骨小管(bonecanaliculi)。相鄰的骨陷窩借骨小管彼此通連。骨陷窩和骨小管內均含有組織液,骨細胞從中獲得養分。

(2)骨原細胞(osteogeniccell):骨原細胞是骨組織中的幹細胞。細胞呈梭形,胞體小,核卵圓形,胞質少呈弱嗜鹼性。骨原細胞存在於骨外膜及骨內膜的內層及中央管內,靠近骨基質面。在骨的生長發育時期,或成年後骨的改建或骨組織修復過程中,它可分裂增殖並分化為成骨細胞。

(3)成骨細胞(osteoblast):成骨細胞由骨原細胞分化而來,比骨原細胞體大,呈矮柱狀或立方形,並帶有小突起。核大而圓、核仁清楚。胞質嗜鹼性,含有豐富的鹼性磷酸酶。電鏡下,胞質內有大量的粗面內質網、游離核糖體和發達的高爾基複合體,線粒體亦較多。當骨生長和再生時,成骨細胞於骨組織表面排列成規則的一層,並向周圍分泌基質和纖維,將自身包埋於其中,形成類骨質(osteoid),有骨鹽沉積後則變為骨組織,成骨細胞則成熟為骨細胞。

成骨細胞以頂質分泌的方式向類骨質內釋放有膜包裹的小泡,稱為基質小泡(matrixvesicle),其直徑約0.1μm。小泡膜上有大量的鹼性磷酸酶和ATP酶,泡內含有磷脂和小的鈣鹽結晶。通常認為,基質小泡是類骨質鈣化的重要結構。現科學研究認為,成骨細胞能向基質中分泌骨鈣蛋白。

(4)破骨細胞(osteoclast):破骨細胞是一種多核的大細胞,直徑可達100μm,可有2~50個核,胞質嗜酸性強。其數量遠比成骨細胞少。多位於骨組織被吸收部位所形成的陷窩內。電鏡下,破骨細胞靠近骨組織一面有許多高而密集的微絨毛,形成皺褶緣(ruffledborder),其基部的胞質內含有大量的溶酶體和吞飲小泡,泡內含有小的鈣鹽結晶及溶解的有機成分。皺褶緣周圍有一環形的胞質區,其中只含微絲,其他細胞器很少,稱為亮區(clearzone)。亮區的細胞膜平整,緊貼於骨組織表面,恰似一道圍牆在皺褶緣周圍,使其封閉的皺褶緣處形成一個微環境。破骨細胞可向其中釋放多種蛋白酶、碳酸酐酶和乳酸等,溶解骨組織。現認為,破骨細胞是由多個單核細胞融合而成。

骨細胞的組織形態學特點

骨細胞(Osteocyte)是人體骨骼中最主要的細胞成分。在成年人骨骼中,骨細胞占細胞總數量的90%~95%,大約是成骨細胞數量的20倍。但是,過去對骨細胞的了解可謂知之甚少。直到最近30年,越來越多的學者才開始將精力集中在骨細胞的研究上。

與成骨細胞(Osteoblast)和破骨細胞(Osteoclast)位於骨表面不同,骨細胞生長在骨骼內部的骨基質中。骨細胞的細胞體呈梭形或類圓形,位於基質構成的骨陷窩(osteocyticlacuna)內。與神經細胞類似,每個骨細胞具有大量向外延伸的突觸(dendrities),而這些突觸均位於由骨基質構成的骨小管(thecanaliculi)結構中。通過這些突觸,骨細胞能夠與骨表面的細胞、周圍其它的骨細胞進行「交流」。正是由於這種骨陷窩-小管系統的存在,使骨細胞的某些特定作用具有了解剖學基礎。人骨細胞胞體長軸的直徑大約為20μm、短軸的直徑大約10μm;突觸的直徑被認為大約是骨小管直徑的的一半,而骨小管的直徑在50nm~100nm之間。

普遍認為,骨細胞起源於成骨細胞。在骨形成的終末階段,成骨細胞將可能有3種不同的歸宿:分化成為骨細胞、轉移至骨表面成為暫不活動的成骨細胞、進入程序死亡過程(凋亡)。在骨形成過程中,部分成骨細胞被遺留在礦化的骨基質中,這就形成了早期的骨細胞,也稱為「骨樣骨細胞(osteoidosteocyte)」。在被「埋入」骨基質的過程中,早期的骨細胞能夠發出大量突觸伸展至骨表面和血管附近,與成骨細胞、破骨細胞、內皮細胞產生廣泛的聯繫。Holmbeck及其同事的研究顯示,骨細胞的形成是一個主動的長入過程,需要清除骨基質中的膠原纖維和其它基質分子。他們發現,在基質金屬蛋白酶(MT1-MMP)缺陷的老鼠中,其骨細胞的突觸數量和長度顯著少於正常老鼠,但骨細胞的活性和密度沒有受到明顯影響。現對突觸生長的調節因素尚不太清楚,可能與骨細胞生長的位置、年齡、物種都有關聯。

與成熟的骨細胞相比,新形成的骨細胞仍然保留有部分成骨細胞的特點,可以表達骨橋蛋白(osteopontin)和整合素β3(integrinβ3)。這些早期的骨細胞體積較大,具有大量的核糖體、發達的內質網和高爾基體,從而能夠合成大量的蛋白質和粘多糖。在骨細胞分化成熟的過程中,某些特異性標記物,如鹼性磷酸酶(alkalinephosphatase)、骨唾液酸蛋白(bonesialoprotein)、骨鈣素(osteocalcin),其表達逐漸減少,而另外一些標記物,如骨橋蛋白(osteopontin)、整合素β3(integrinβ3),仍然可以繼續表達。同時,諸如牙本質基質蛋白1(dentinmatrixproteinDMP1)、細胞外基質磷酸糖蛋白(matrixextracellularphosphor-glycoprotein,MEPE)等新的標記物則逐漸出現。這些蛋白標記物與骨細胞所處的分化時期、功能階段密切相關,並能夠用以與成骨細胞區分。

參考文獻