
人體軟骨組織中的膠原蛋白
軟骨與骨是構成身體支架的器官,它們分別以軟骨組織和骨組織為主要結構成分。在人的一生中,這兩種組織尤其是骨組織能不斷更新和改建,從而適應成年前機體的生長發育和成年后機體支持功能的變化需求。人體99%以上的鈣和85%的磷以羥基磷灰石的形式貯于骨組織中,因而骨又是人體的鈣、磷貯存庫。
一、軟 骨
軟骨(cartilage)由軟骨組織及其周圍的軟骨膜構成。軟骨是固態的結締組織,略有彈性,能承受壓力和耐磨擦,有一定的支持和保護作用。胎兒早期的軀干和四肢支架主要為軟骨,至成體,軟骨僅分布于關節面、椎間盤、某些骨連接部位、呼吸道及耳廓等處。軟骨組織由軟骨細胞、基質及纖維構成。根據軟骨組織所含纖維的不同,可將軟骨分為透明軟骨、纖維軟骨和彈性軟骨三種。
(一)透明軟骨
透明軟骨(hyaline cartilage)分布較廣,成體的關節軟骨、肋軟骨及呼吸道的一些軟骨均屬這種軟骨。新鮮時呈半透明狀,較脆,易折斷。透明軟骨間質中的纖維為膠原原纖維,含量較少,基質較豐富。
1.透明軟骨的結構
(1)軟骨細胞(chondrocyte):位于軟骨基質內的小腔――軟骨陷窩(cartilage lacuna)中。陷窩周圍有一層含硫酸軟骨素較多的基質,稱軟骨囊(cartilage capsule),染色時呈強嗜堿性。軟骨細胞在軟骨內的分布有一定規律,靠近軟骨膜的軟骨細胞較幼稚,體積小,呈扁圓形,單個分布;位于軟骨中部的軟骨細胞接近圓形,成群分布,每群有2~8個細胞,它們是由一個細胞分裂增生而成,故稱同源細胞群(isogenous group)。同源細胞群中的細胞分別圍以軟骨囊。軟骨細胞核呈橢圓形,細胞質弱嗜堿性。新鮮軟骨的軟骨細胞充滿于軟骨陷窩內。但在HE染色切片中,細胞收縮成不規則形,故軟骨囊和細胞之間出現較大的空隙(圖4-1)。軟骨細胞的超微結構特點是胞質內有豐富的粗面內質網和發達的高爾基復合體,還有一些糖原和脂滴,線粒體較少(圖4-2)。軟骨細胞主要以糖酵解方式獲得能量。
(2)基質:透明軟骨基質的化學成分主要為嗜堿性軟骨粘蛋白,它以長鏈的透明質酸分子為主干,干鏈上以許多較短的蛋白質鏈連接硫酸軟骨素A、C和硫酸角質素(見圖3-15)。這種羽狀分支的大分子結合著大量的水,大分子又引互結合構成分子篩,并和膠原原纖維結合在一起形成固態結構。軟骨內無血管,但由于軟骨基質內富含水分(約占軟骨
基質的75%),通透性強,故軟骨深層的軟骨細胞仍能獲得必需的營養。
(3)纖維:透明軟骨中無膠原纖維,但有一些由Ⅱ型膠原組成的膠原原纖維,它們呈交織狀分布(圖4-2)。膠原原纖維直徑為10~20nm,無明顯橫紋,其折光率與基質相近,故在光鏡下不易分辨。軟骨囊含硫酸軟骨素較多,含膠原原纖維少或無,故嗜堿性較強。軟骨囊之間則含膠原原纖維較多,故呈弱嗜酸性。
圖4-1 透明軟骨
左圖為人氣管透明軟骨 HE×100
圖4-2 透明軟骨超微結構模式圖
2.軟骨膜 除關節面的關節軟骨外,軟骨的表面均覆有較致密的結締組織,即軟骨膜(perichondrium)。軟骨膜分內、外二層,外層纖維多,細胞少,主要起保護作用,內層
纖維少,細胞較多,其中有些梭形小細胞,稱骨原細胞,可增殖分化為軟骨細胞(圖4-1)。軟骨的營養來自軟骨周圍的血管,并可通過軟骨膜滲透至軟骨內部,供應軟骨細胞。
3.軟骨的生長方式 軟骨有兩種并存的生長方式
(1)間質生長(interstitial growth):或稱軟骨內生長,是通過軟骨內軟骨細胞的長大和分裂,進而不斷地產生基質和纖維,使軟骨從內部生長增大。
(2)外加生長(appositional growth):或稱軟骨膜下生長,是通過軟骨膜內層的骨原細胞向軟骨表面不斷添加新的軟骨細胞,產生基質和纖維,使軟骨從表面向外擴大。
(二)纖維軟骨
纖維軟骨(fibrous cartilage)分布于椎間盤、關節盤及恥骨聯合等處。結構特點是有大量呈平行或交錯排列的膠原纖維束,軟骨細胞較小而少,常成行分布于纖維束之間(圖4-3)。HE染色切片中,膠原纖維染成紅色,纖維束間的基質很少,呈弱嗜堿性,軟骨囊則呈強嗜堿性。
(三)彈性軟骨
彈性軟骨(elastic cartilage)分布于耳廓及會厭等處。結構特點是間質中有大量交織分布的彈性纖維,軟骨中部的纖維更為密集(圖4-4)。彈性軟骨具有較強的彈性。
圖4-3 纖維軟骨
圖4-4 彈性軟骨
二、骨
骨由骨組織、骨膜及骨髓等構成。骨組織是堅硬而有一定韌性的結締組織。
(一)骨組織的結構
骨組織(osous tissue)由大量鈣化的細胞間質及數種細胞組成。鈣化的細胞間質稱為骨基質(bone matrix)。細胞有骨原細胞、成骨細胞、骨細胞及破骨細胞四種。骨細胞最多,位于骨基質內,其余三種細胞均位于骨組織的邊緣(圖4-5)。
來源:中意軒店主