一、骨骼及構成
人體共有206塊骨頭,骨與骨的連接成為骨骼。其中最主要的是顱骨、軀干骨和四肢骨??墒侵袊撕腿毡救耍挥?04塊骨頭,這是因為我們的第五趾骨只有2節(jié),而歐美人卻有3節(jié),所以,中國人比歐美人少2塊骨頭。
在兒童期,人的骨頭比成年人多一些,大約為217或218塊,一些沒有成型的骨頭(如骶骨、尾骨等)往往幾塊連在一起,但當長大成人后,一些相連的骨頭便合為一塊了,數(shù)量就從217或218塊變成204塊。
從骨的形態(tài)來分,可分為長骨、短骨、扁骨和不規(guī)則骨等四種。長骨像一根棍棒,短骨像一個立方體,扁骨猶如扁扁的板條。人體最長的骨頭就是股骨,一般占人體高度的27%,人體最硬的骨頭是脛骨,它的平均承受重量可以超過人體平均重量的20多倍。人體最小的骨頭是耳朵中的三塊小骨頭,其中最小的一塊是鐙骨,只有0.25~0.43厘米長。人體的骨頭是很硬的,每平方厘米的骨頭可承受2100千克的壓力,甚至超過了花崗石。
在人的骨頭中,一半是水,另一半是礦物質和有機物。在兒童少年期,骨頭中的有機物比例較大,所以,骨頭韌而嫩,容易變形;而老年人的骨頭中,礦物質比較多,因此,骨頭就比較硬而脆,容易發(fā)生骨折。相比之下,男性的骨頭比較粗而重,而女子的骨頭則比較輕而細;胖人的骨頭表面比較光滑,而瘦人的骨頭表面比較粗糙。在人的骨頭中,最重要的可能就是脊柱了,它由7塊頸椎、12塊胸椎、5塊腰椎和1塊骶椎還有一塊尾骨組成。正常人的脊柱不是筆直的,從側面來看是S型的,有4個彎曲的地方。這些彎曲的地方保證了人體在運動中從腳底下傳到頭上的振動可以大大地減輕,這就大大地減少了行走過程中產(chǎn)生的振動對大腦的沖擊。在所有的脊柱骨中,體積最小、活動量最大的是頸椎骨,因此,頸椎的活動能力也就最大。
在人體的骨骼發(fā)育過程中,最早是軟骨階段,以后隨著年齡的增長,軟骨逐漸被骨組織代替。在人體的不同生長階段中,骨骼的發(fā)育程度有著明顯的區(qū)別。醫(yī)生用骨骼生長發(fā)育的程度來評價一個人的生理年齡,這就是骨齡。通常醫(yī)生就是用它的X線的片子來判斷一個人的骨齡,特別是觀察一個孩子還能不能長高。骨齡小于生活年齡的少年兒童,以后身體估計比較高;相反,骨齡大于生活年齡的少年兒童,以后個子估計不會太高。此外,骨齡小于生活年齡的少年,生長發(fā)育高潮的持續(xù)時間較長,運動能力“自然增長”的潛力比較大。
在骨組織中,約1/3是由有機基質組成的,其中主要成分是膠原蛋白,另2/3是由無機礦物質所組成的,主要成分是鈣和磷。骨骼的形成,首先是先產(chǎn)生由蛋白質組成的有機基質框架,然后,鈣和磷沉淀在這個框架上,從而構成了堅硬的骨骼。骨骼的強度取決于礦物質的沉淀。人體中的鈣大約99%都分布在骨骼和牙齒中,還有1%存在于血液和組織液中,有其特殊的功用。
骨骼的內部結構更是奇妙,它可分為內、外二層。骨骼中的外層由質地致密,非常堅硬的皮質骨(或稱為密質骨)構成;而內層則是由許多厚薄不一、相互交錯排列而成多孔的網(wǎng)狀蜂窩狀、間距不等的松質骨構成。骨組織的數(shù)量稱為骨量,而骨密度是指骨組織結合的緊密程度。
在骨組織中,膠原蛋白就像一束束密布排列的有規(guī)律的纖維,中間具有空隙,如同造房子時的“鋼筋”一樣;另一方面,人體中99%的鈣與磷結合成羥磷灰石小結晶沉積在這些空隙中,如同“混凝土”,附著在“鋼筋”上,這樣使骨骼就成為人體既堅硬而又富有彈性的組織了。
一般來說,骨骼中皮質骨在骨的外面一層,松質骨在里面,但皮質骨與松質骨在人體骨骼的不同部位中分布和比例是不同的,如在長骨的骨干部分,皮質骨的比例最多,約占95%,但骨小梁中皮質骨的比例只占5%;而在脊椎骨和長骨兩端的前部,皮質骨只占10%~35%,這種特殊的結構比例上的差異與各個部位骨的功能不同有著很大的關系。
骨的這種特殊的外層為鞘樣包裹(主要是皮質骨),內層為網(wǎng)狀結構(主要是松質骨)的特點,使骨骼既有理想的力學功能(支撐和運動),又具有最輕的重量。
骨的外層硬而密,形成皮質骨,骨的內層,由薄厚不一、間距不等的骨小梁相互交錯排列,形成多孔、網(wǎng)狀的松質骨。
人體發(fā)生骨質疏松時,首先造成丟失骨量的地方一般總是松質骨,以后再發(fā)展到包括皮質骨在內的部分,漸漸發(fā)生骨量的丟失,以至于發(fā)生全身性的多部位的骨質疏松癥。
如果我們再仔細地來看,骨的組織結構是由細胞和細胞外基質所組成的。而骨的細胞至少包含成骨細胞、骨細胞和破骨細胞三種。
在了解骨質疏松癥時,我們常會遇到以下一些專用名詞,這里就幾個常用的專用名詞作一些介紹:
成骨細胞:是一種骨形成細胞,它能合成和分泌骨膠原,形成骨基質,并釋放鈣離子,使基質礦化,顧名思義它的作用主要是用于“長骨頭的”。成骨細胞來源于骨源細胞,直徑20~50微米,呈立方形、圓形、矮柱形、扁平形,核大呈圓形或橢圓形,含1~3個核仁。細胞質中含有豐富的細胞器,如粗面內漿網(wǎng)、高爾基復合物、核糖體、線粒體、溶酶體與糖原顆粒等,并含有豐富的堿性磷酸酶,這些成分與成骨細胞對骨的合作功能和骨形成功能密切有關。
骨細胞:骨細胞實際上是成骨細胞被包埋在骨基質中形成的,它們位于骨凹陷窩內,體積較小,呈長橢圓形。它會伸出若干突起,與鄰近骨細胞伸出的突起相連接溝通形成小管系統(tǒng)。通過小管系統(tǒng)的網(wǎng)絡,骨細胞互相傳遞信息,并與骨髓內和骨外膜毛細血管相通,以保障骨細胞的營養(yǎng)和物質的交流。幼稚的骨細胞仍具有分泌骨基質的能力,沉積在凹陷壁致骨陷窩體積變小,以及由于骨細胞性骨吸收作用,致骨陷窩變大。
破骨細胞:它是骨吸收細胞,可以分泌酸離子和蛋白溶解酶,降解骨基質和溶解吸收鈣離子,并將鈣離子轉移到血液中去,顧名思義它起到破壞骨的作用。骨髓前單核細胞發(fā)育成前破骨細胞,核融合形成破骨細胞,直徑為30~100微米,含數(shù)個至幾十個核(甚至多達100個核),每個核含1~2個核仁。胞漿富含酸性磷酸酶,含有空泡和豐富的線粒體、高爾基體、溶酶體,這與破骨細胞的骨吸收功能有關。
骨基質:骨基質是由成骨細胞分泌的膠原經(jīng)礦化后形成,三分之一為有機基質、三分之二為無機基質。有機基質中的90%為膠原。無機鹽通常稱為骨鹽,占骨干重的65%左右,主要成分為羥基磷灰石結晶,還含有無定型鈣、磷,其中85%是磷酸鈣、10%是碳酸鈣,還有少量為氯化鈣、氧化鈣和碳酸鎂等。
皮質骨:皮質骨又稱為密質骨,其結構致密,占人體骨量的80%,為四肢長骨的主要成分,椎體的皮質骨較薄。皮質骨的外表面為骨外膜,骨內膜為包圍骨髓腔和包被骨小梁、中央管內表面的薄層結締組織。
松質骨:松質骨呈較疏松的網(wǎng)狀小梁結構,又稱海綿骨,占人體骨量的20%,主要分布于骨干骺端、脊椎骨和不規(guī)則型骨。松質骨的表面積很大,為皮質骨的6倍以上,因而松質骨的代謝遠較皮質骨為高(大約高8倍)。
軟骨:軟骨由中胚葉細胞分化而來。成骨細胞合成和分泌有機基質,被基質包圍而形成軟骨細胞。通過軟骨內生長和軟骨膜下生長,由軟骨形成中心生長發(fā)育,軟骨細胞不斷地分裂繁殖,分泌軟骨基質,擴大軟骨的體積。軟骨基質的主要成分為水、膠原與糖蛋白。關節(jié)軟骨為高度水合的組織,水的重量占軟骨基質的75%。軟骨的膠原屬于Ⅱ型膠原,含有較多的羥脯氨酸與羥賴氨酸,三股肽鏈均為α鏈。糖蛋白含三種氨基糖,即4-硫酸軟骨素、6-硫酸軟骨素與硫酸角質。糖蛋白的靜電荷滲透能力是軟骨具有彈性的基礎。
了解了骨骼及骨骼中各細胞的成分與構造,我們就不難理解強健的骨骼是保證人類健康生活所必需的。由此可以看出骨的主要功能為:
1.堅硬的骨組織是人體的“頂梁柱”,特別是脊柱支撐著人體,維持著挺拔的體形。
2.骨與關節(jié)是運動系統(tǒng)主要組成部分,當骨骼肌收縮時,通過與之相連的肌腱(韌帶)發(fā)生牽拉,此時,骨起到了杠桿作用,而與關節(jié)聯(lián)結共同起到運動的樞紐作用。這些協(xié)同作用保障了人體活動能力呈多方位而顯得靈活有力。
3.骨骼又是人體中最大的鈣儲存?zhèn)}庫,是調節(jié)人體鈣、磷代謝的重要器官。當機體攝入鈣增加時,一部分鈣隨著糞便和尿液排出體外,另一部分鈣就儲存在骨組織中;當機體攝入鈣的量不足時,糞便和尿液中排出的鈣就相應減少,同時一部分骨鈣被動員出來釋放補充入血,以維持正常的血鈣水平。
如果人體長期處于缺鈣狀態(tài)時,骨庫中的鈣長期處于入不敷出的狀況,人體為了保持血鈣水平的穩(wěn)定而不得不使鈣從骨中釋放出來進入血液,久而久之,就會導致骨質疏松,造成骨骼的枯竭、衰老。
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