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骨細胞

鎖定
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。
中文名
骨細胞
外文名
osteocyte; osteocytes; bone cell;
來    源
骨母細胞
形    態
多突起的細胞,核亦扁圓、染色深
作    用
產生新基質
位    置
骨組織內

骨細胞概念

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。

骨細胞性質

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。胞質嗜鹼性。電鏡下,胞質內有少量溶酶體線粒體粗麪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,骨細胞胞體所佔據的橢圓形小腔,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。在骨的生長髮育時期,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,胞質內有大量的粗麪內質網遊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,骨細胞佔細胞總數量的90%~95%,大約是成骨細胞數量的20倍。但是,過去對骨細胞的瞭解可謂知之甚少。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。