骨是骨骼系统的主要器官，由骨组织和骨膜构成。
成人的骨占体重的⅕，有很大的强度和硬度。骨有年龄性变化，终身随所承受的压力而更新、改建。骨具有创伤愈合、修复再生和移植存活的能力。锻炼能促进骨发育。骨的功能是支持机体的软组织，为肌肉和肌腱提供附着点，共同构成并保持机体基本外形，支持体重。
一、骨组织（osseous tissue)
胎儿指骨示骨组织的细胞A. 骨领；B. 成骨区。1. 骨祖细胞；2. 成骨细胞；3. 骨细胞；4. 破骨细胞；
PS. 骨膜；BM. 骨基质；CM. 软骨基质
骨组织是由细胞和矿化的细胞间质（骨基质）组成的特殊结缔组织。
骨组织的特点是细胞间质有大量骨盐沉积，即细胞间质矿化，使骨组织成为人体最坚硬的组织之一。
（一）骨的细胞
有四种细胞：骨祖细胞、成骨细胞、破骨细胞和骨细胞
1 骨祖细胞（osteoprogenitor cell）或骨原细胞
胞体小，呈不规则梭形，突起很细小。胞体内有一个椭圆形或细长形的核，染色质颗粒细而分散，故核染色很浅。胞质少，嗜酸性或弱嗜碱性。细胞器很少，仅有少量核糖体和线粒体。
骨祖细胞是成纤维细胞集落生成单位（fibroblast-colony-forming units，F-CFU）的未分化原始间充质细胞，具有多分化潜能，可分化为成骨细胞、成软骨细胞或成纤维细胞。
骨祖细胞有两种类型：
决定性骨祖细胞（determinted osteoprogenitor cell，DOPC）：位于或靠近骨的游离面，如骨内膜和骨外膜内层、生长骨骺板的钙化软骨小梁上和骨髓基质内。在骨生长期和骨内部改建或骨折修复以及其他形式损伤修复时，细胞分裂分化为成骨细胞，具有蛋白质分泌细胞特征的细胞器逐渐增多
诱导性骨祖细胞（inducible osteoprogenitor cell，IOPC）：存在于骨骼系统以外，几乎存在结缔组织中。经适宜刺激如骨形态发生蛋白（BMP）或泌尿道移行上皮细胞诱导物的作用形成骨组织
2 成骨细胞（osteoblast）
主要来源于骨祖细胞。
骨形成期间，成骨细胞被覆在骨组织表面，活跃的成骨细胞胞体呈立方形或矮柱状，像单层上皮样排列，并借细短的突起彼此连接。成骨细胞高50~80㎛，核大而圆，位于细胞远离骨表面的一端，核仁清晰。胞质嗜碱性强，高尔基复合体发达，位于细胞核与细胞基部之间的浅染区，线粒体丰富，大多呈细长形。胞质呈碱性磷酸酶强阳性，可见许多PAS阳性颗粒。新骨形成停止时颗粒消失，胞质碱性磷酸酶反应减弱，成骨细胞变为扁平状。
被覆于骨组织表面，其超微结构类似成纤维细胞。在骨形成非常活跃处，如骨折、骨痂及肿瘤或感染引起的新有中，成骨细胞可形成复层，堆积在骨组织表面。
电镜下呈现蛋白质合成和分泌细胞特征：具有大量粗面内质网、丰富的游离核糖体和发达的高尔基复合体。粗面内质网分布一胞质各处；大的高尔基复合体上连有许多小空泡；线粒体较多，内有直径55nm的致密颗粒即碳酸钙颗粒；溶酶体较多；偶见小脂滴。有一些相当大的囊泡，内含一定密度的无定形物质或丛毛状物，即光镜下所见的PAS阳性颗粒；还可见较多的中间丝和一些微管。相邻成骨细胞突起之间以及骨细胞突起之间有缝隙连接。成骨细胞表面有甲状旁腺激素受体、雌激素受体、1，25-（OH）2D3受体、白细胞介素-1（IL-1）、白血病抑制因子（LIF）和整合素（integrin），影响骨组织形成和吸收。成骨细胞上存在降钙素受体。
胎儿骨的成骨细胞：△成骨细胞Co胶原原纤维↑骨质
成骨细胞能合成和分泌骨基质中的多种有机成分，包括Ⅰ型胶原蛋白、蛋白多糖、骨钙蛋白、骨桥蛋白、骨黏连蛋白、骨唾液酸蛋白等，还分泌胰岛素样生长因子Ⅰ、胰岛素样生长因子Ⅱ、成纤维细胞生长因子、白细胞介素-1和前列腺素等，对骨生长有重要作用；还分泌破骨细胞刺激因子、前胶原酶和胞质素原激活剂（claminogen activator），有促进骨吸收的作用。
成骨细胞的主要功能：
产生胶原纤维和无定形基质即形成类骨质；
分泌骨钙蛋白、骨黏连蛋白和骨唾液酸蛋白等非胶原蛋白，促进骨组织矿化；
细胞表面存在多种骨吸收刺激因子的受体，细胞能分泌一些细胞因子，调节骨组织形成和吸收。
骨形成的细胞系
骨血管内皮细胞和周细胞（pericyte)能直接分化为成骨细胞：
电诱导成骨，电极周围形成类似周细胞构成的网状结构，不久网状结构内有新骨形成；
体外培养脑血管周细胞，周细胞与体外培养的成骨细胞性质相似；
陶瓷充填在羊股骨粗隆缺损的松质骨内，2周后电镜观察，新形成的骨单位内的毛细血管芽与周围一层成骨细胞之间有富含糖原的细胞网，并有毛细血管周细胞分化成的成骨细胞内含有内皮细胞特有的怀布尔-帕拉德体（Weibel-Palade body，WP小体）；
单独培养骨血管内皮细胞，大量表达Ⅰ型前胶原基因；
从小牛胸骨中分离、克隆出的成骨细胞，表达内皮细胞特异性标志物Ⅷ因子相关抗原；
影响成骨细胞活动的某些激素和生物活性物质，如甲状旁腺素、雌激素、胰岛素样生长因子、血小板源生长因子等，可来源于或作用于内皮细胞。
在损伤和炎症情况下，内皮细胞能合成和分泌IL-1、IL-2等，调控成骨细胞活动。
在软骨内成骨过程中，骺板内肥大的软骨细胞也可分化为成骨细胞：成骨细胞进行不对称分裂，一个子细胞成为成骨细胞，另一个子细胞凋亡；肥大的软骨细胞直接分化为成骨细胞。
3 破骨细胞（osteoclast）
多核巨细胞。直径30~100㎛，最大可达150㎛。核一般10~15个，可在2~100个内变动。核卵圆形，染色质颗粒细小，着色浅，有1~2个核仁。常规组织切片上，胞质嗜酸性（红色），但在一定pH下，用碱性染料染色，胞质呈弱嗜碱性，即破骨细胞具嗜双色性（amphophilic）。胞质内有许多小空泡。
细胞数量少，约为成骨细胞的1%，无分裂能力。
破骨细胞常位于骨组织吸收的表面，其浅的凹陷称吸收腔或Howship陷窝（Howship lacana）。
功能活跃的破骨细胞有明显的极性：电镜下分四个区域，紧贴骨组织侧的细胞膜和细胞质分化成皱褶缘和亮区。
皱褶缘区（ruffled border region)：位于吸收腔深处，是破骨细胞表面高度起伏不平的部分，光镜下似纹状缘，电镜下，由内陷很深的质膜内褶组成，呈大量叶状突起或指状突起，粗细不均，远侧端可膨大，常分支吻合，ATP酶和酸性磷酸酶沿皱褶缘细胞膜分布。皱褶缘的胞质面有非常细小的鬃毛状附属物，长15~20nm，间隔20nm，使该处细胞膜比其余部位厚。皱褶缘游离侧细胞膜极化产生独立的顶端区（apical zone）和基侧区（basolateral zone)。顶端区位于游离侧细胞膜中央，基侧区位于其两侧。在突起之间有狭窄的细胞外裂隙，裂隙内有组织液及溶解中的羟基磷灰石、胶原蛋白和蛋白多糖分解形成的颗粒。
亮区（clear zone)或封闭区（sealing zone）：环绕于皱褶缘区周围，微微隆起，平整的细胞膜紧贴骨组织，好像一堵环行围堤，岛园皱褶缘，使皱褶缘区密封似地与细胞外间隙隔绝。此环行特化的细胞膜和细胞质称封闭区。切面上可见两块封闭区位于皱褶缘区两侧。封闭区有丰富的肌动蛋白微丝，但缺乏其他细胞器。电镜下，封闭区电子密度低，故称亮区。破骨细胞若离开骨组织表面，皱褶缘区和亮区均消失。
小泡区（vesicular region）：位于皱褶缘深面，内含许多大小不一、电子密度不等的膜被小泡和大泡。小泡数量多，为致密球形，是初级溶酶体或内吞泡或次级溶酶体，直径0.2~0.5㎛。大泡数量少，直径0.5~3㎛，其中有些大泡对酸性磷酸酶呈阳性反应。小泡区还有许多大小不一的线粒体。
基底区（basal region）：位于亮区和小泡区深面，是破骨细胞远离骨组织侧的部分。细胞核聚集在该处，核之间有一些粗面内质网、发达的高尔基复合体和线粒体，还有与核数目相对 应的中心粒，很多双中心粒聚集在一个大的中心粒区。破骨细胞膜表面有丰富的降钙素受体和亲玻黏连蛋白或称细胞外黏连蛋白（vitronectin）受体等，参与调节破骨细胞的活动。破骨细胞表型的标志是皱褶缘区和亮区，以及溶酶体内的抗酒石酸酸性磷酸酶（trtrteresistant acid phosphatase,TRAP)、细胞膜上的ATP酶和降钙素受体和降钙素反应性腺苷酸环化酶活性。破骨细胞含有固有型一氧化氮合酶（constitutive NOS,cNOS)和诱导型一氧化氮合酶（inductive NOS,iNOS)用NADPH（还原型辅酶Ⅱ，学名为还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸nicotinamide adenine dinucleotide phosphate）-黄递酶（diaphorase）组化染色，破骨细胞呈强阳性。
破骨细胞能分泌有机酸、使骨矿物质溶解和羟基磷灰石分解；可分泌多种蛋白分解酶，主要包括半胱氨酸蛋白酶（cycteine proteinase,CP)和基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase,MMP）两类，降解基质中的Ⅰ型胶原蛋白。故破骨细胞有很强的溶骨能力。破骨细胞能产生一氧化氮（nitric oxide，NO），NO对骨吸收有抑制作用。
胎儿破骨细胞 N核 ↑皱褶缘↑（粗）亮区▲成骨细胞Mi线粒体
4 骨细胞（osteocyte）
多突细胞，埋于骨基质内，细胞体所在的腔隙称骨陷窝（bone lacuna）。每个骨陷窝内仅有一个骨细胞胞体。从骨陷窝向四周伸出骨小管（bone canaliculus），骨细胞突起位于其中。
骨细胞形态结构和功能随细胞年龄而不同：
最年轻的骨细胞位于类骨质中，其形态结构与成骨细胞非常相似。胞体扁椭圆形，位于比胞体大许多的圆形骨陷窝内。突起多而细，通常各自位于一个骨小管中，有的突起还有少许分支。核卵圆形，位于胞体一端，核内有一个核仁，染色质贴附核膜分布。HE染色胞质嗜碱性，近核处有一浅染区。胞质呈碱性磷酸酶阳性，还有PAS及时性颗粒。电镜下可见广泛分布的粗面内质网、散在的游离核糖体、中等量的线粒体和较发达的高尔基复合体。还有一些分散存在的大型囊泡。具有产生细胞间质（有机质）的能力。
较成熟的骨细胞位于矿化的骨质浅部。其胞体呈双凸启发式规则椭圆形，体积小于年幼的骨细胞。核较大，椭圆形，居中央，在HE染色时着色较深，仍可见核仁。胞质较少，HE染色呈弱嗜碱性。甲苯胺蓝染色着色很浅。电镜下，粗面内质网较少，高尔基复合体较小，少量线粒体分散存在，游离核糖体较少。
成熟的骨细胞位于骨质深部，胞体比原来的成骨细胞缩小70%，核质比增大，胞质易被甲苯胺蓝染色。电镜下，可见一定量的粗面内质网和高尔基复合体，线粒体较多，可见溶酶体。线粒体中常有电子何致密颗粒，与破骨细胞的线粒体颗粒相似。颗粒主要为磷酸钙。成熟的骨细胞是形成较长突起，直径85~100nm，为骨小管直径的½~¼。相邻骨细胞突起端对端地相接，或以其末端侧对侧相互贴附，其间有缝隙连接。成熟的骨细胞位于骨陷窝和骨小管的网状通道内。骨细胞最大特征是细胞突起在骨小管内伸展，与相邻 的骨细胞连接，深部的骨细胞由此与邻近骨表面的骨细胞突起和骨小管相互连接和通连，构成庞大的网样结构。骨陷窝-骨小管-骨陷窝组成的细胞外物质运输通道，是骨组织通向外界的唯一途径，深埋于骨基质内的骨细胞通过该通道运输营养物质和代谢产物。骨细胞-缝隙连接-骨细胞形成细胞间信息传递系统，是骨细胞间直接通讯的结构基础。骨细胞的平均寿命25年。
BM. 骨基质；L. 骨陷窝；C. 骨小管；OB. 骨细胞胞体；N. 细胞核；P. 骨细胞突起
骨细胞的功能：
骨细胞性溶骨和骨细胞性成骨，并受甲状旁腺素（PTH）、降钙素（CT）和1，25-（OH）2D3调节及机械性应力影响。骨细胞性溶骨的形态变化是骨陷窝扩大，陷窝壁粗糙不平。电镜下，陷窝壁表层骨质先失去骨盐，继而胶原纤维溶解，最后残存少量无定形的低电子密度有机基质。形态变化主要是参与物质合成的细胞器明显减少，初级溶酶体和次级溶酶体增多。
参与调节钙磷平衡。
感觉力学信号。
（二）细胞间质（骨基质、骨质bone matrix）
骨基质即骨组织的矿化细胞间质。含水少，仅占湿骨重量8~9%。
骨基质由有机质和无机质组成。
1 无机质
骨矿物质（bone mineral），又称骨盐，占干骨重量65%，主要是钙（60%）、磷（27%）和镁（0.8%），其中磷酸钙占84%，碳酸钙10%，柠檬酸钙2%，碳酸氢钠2%，磷酸镁1%。
骨矿物质大部分以无定形的磷酸钙和结晶的羟基磷灰石（hydroxyapatitic crystal)形式分布于有机质中。羟基磷灰石主要由钙、磷酸根（PO3-4）和羟基——-OH）结合而成。电镜下，其结晶呈柱状或针状。结晶体位于胶原纤维表面和胶原原纤维之间，沿纤维长轴排列。结晶体周围周围形成一层水化过错（hydration shell），离子通过水化壳达到结晶体表面，有利于细胞外液与结晶体进行离子交换。
2 有机质
包括胶原纤维和无定形基质。其中胶原纤维占90%。人的胶原纤维约50%存在于骨组织中。
构成骨胶原原纤维的化学成分主要是Ⅰ型胶原，占骨总重量30%，还有少量Ⅴ型胶原。骨的胶原纤维与结缔组织胶原纤维形态结构基本相同。胶原原纤维直径50~70nm，具有64nm周期性横纹。
Ⅰ型胶原由20多种氨基酸组成，其中甘氨酸占33%，脯氨酸和羟脯氨酸约25%。骨的胶原原纤维在稀酸液中不膨胀，也不溶解于可溶解其他胶原的溶剂中如中性盐和稀酸溶液等。
无定形基质仅占有机质10%左右，是一种没有固定形态的胶状物。主要成分是蛋白多糖和蛋白多糖复合物。蛋白多糖复合物由蛋白多糖和糖蛋白组成。蛋白多糖中的多糖部分为氨基葡孙糖，PAS反应阳性，某些区域呈弱的异染性。由于含有丰富的胶原蛋白，在骨组织切片染色呈嗜酸性。还有很少脂质，占骨干0.1%，包括磷脂、游离脂肪酸等。
无定形基质含有许多非胶原蛋白：
骨钙蛋白或骨钙素（osteocalin）：依赖维生素K的蛋白质，由47~51个氨基酸残基组成的多肽，其中2~3个氨基酸残基中含有γ-羧基谷氨酸残基（GIA）链，相对分子质量5900。骨钙蛋白占成人骨中非胶原蛋白问题20%，占骨基质蛋白质1~2%。能特异性与骨羟基磷灰石结晶结合；对成骨细胞和破骨细胞前体有趋化作用；控制骨钙离子进出，参与体内钙的调节。成骨细胞受1，25-（OH）2D3（1，25-二羟维生素D3，胆钙化醇）刺激可产生骨钙蛋白；肾、肺、脾、胰和胎盘的一些细胞也能合成骨钙蛋白。
骨桥蛋白（osteopontin）又称骨唾液酸蛋白Ⅰ（bone sialoprotein,SDP Ⅰ）：含精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸的磷酸蛋白，相对分子质量66000。对羟基磷灰石有很高的亲和力。骨桥蛋白浓集在骨形成的部位、软骨成骨的部位和破骨细胞同骨细胞相贴的部位，是成骨细胞和破骨细胞黏附的重要物质，是连接细胞与基质的桥梁。不仅由成骨细胞产生，破骨细胞表达骨桥蛋白mRNA。成牙质细胞、软骨细胞、肾远曲小管上皮细胞及胎盘、神经组织及骨髓瘤的𨞉民分泌骨桥蛋白。
骨唾液酸蛋白又称骨唾液酸蛋白Ⅱ9bone isaloprotein Ⅱ，BSP Ⅱ）：酸性磷蛋白，相对分子质量7000，40~50%由碳水化合物组成，13~14%为唾液酸，30%的丝氨酸残基磷酸化。在骨中占非胶原蛋白15%左右，支持细胞黏附，对羟基磷灰石有很高的亲和力，具有介导基质矿化作用。由成骨细胞分泌。
骨酸性糖蛋白-75（bone acidic glycoprotein-75,BAG-75)：含30%的强酸残基，8%磷酸，是酸性磷蛋白，相对分子质量75000。存在于骨骺板中，对羟基磷灰石有很强的亲和力。
骨黏连蛋白或骨连接素（osteonectin）：磷酸化糖蛋白，由303个氨基酸残基组成，相对分子质量32000，其氨基酸末端有强酸性，有12个低亲和力的钙结合位点和一个以上高亲和力的钙结合位点。
骨黏连蛋白能使Ⅰ型胶原与羟基磷灰石牢固结合。由成骨细胞产生。一些非骨组织也存在骨黏连蛋白，如软骨细胞、皮肤成纤维细胞、肌腱腱细胞、消化道上皮细胞及艺成牙质细胞也可产生。
钙结合蛋白（calbindin-D9k)：维生素D依赖蛋白。存在于成骨细胞、骨细胞、软骨细胞胞质的座椅和线粒体上。成骨细胞和骨细胞突起内及细胞餐基质小泡内也有钙结合蛋白。属鸟瞰传递蛋白。基质小泡内的钙结合蛋白在矿化中起积极作用。还存在于肠、子宫、肾和肺等。
骨无定形基质中还有其他多种生物活性物质：β1-转移生长因子（β1-TGF）、骨形态发生蛋白（BMP）、胰岛素样生长因子（IGF）、成纤维细胞生长因子（FGF）、血小板源生长因子（PDGF）、骨趋化因子（BLF）、前列腺素（PG）等。
（三）骨组织的类型
未成熟的的骨组织：非板层骨（non-lamellar bone）。胚胎时期最初形成的骨组织和骨折修复形式的骨痂
成熟的骨组织：板层骨（lamellar bone）
1 非板层骨或初级骨组织（primary bone tissue)
（1） 编织骨（woven bone）
较常见。其胶原纤维束呈纺织状排列。胶原纤维粗大者居大，最粗可达13㎛，又称粗纤维骨。骨细胞分布和排列方向无规律，体积较大，形状不规则。
（2）束状骨（bundle bone）
在出现骨细胞溶骨的一些区域内，相邻骨陷窝同时扩大2鳇倒头，形成较大的地血管性吸收腔，将骨组织出现较大的不规则囊状间隙。编织骨中的蛋白多糖等非胶原蛋白含量较多，故基质染色呈嗜碱性。
编织骨存在于胚胎和5岁以内儿童密质骨和松质骨中，以后逐渐被板层骨取代，至青春期才完全取代。在牙床、近颅缝处、骨迷路、腱或韧带附着处，仍终身保存少量编织骨，往往与板层骨混合存在。
某些骨骼疾病如变形性骨火（Paget disease）、氟中毒、原发性甲状旁腺功能亢进引起的囊状纤维性骨炎、肾病性营养不良和骨肿瘤等，都会出现 编织骨，次最终可能在患者骨中占绝对优势。
束状骨也属编织骨，也属粗纤维骨。胶原纤维束平行排列，骨细胞分布在相互平行的纤维束之间。
2 板层骨又称次级骨组织（secondary bone tissue）
胶原纤维束高度有规律成层排列。胶原纤维束一般较细，又称细纤维骨。细纤维束直径2~4㎛，排列成层，与骨盐和有机质结合紧密，共同构成骨板（bone lamella）。同一层骨板内的纤维大多相互平行，相邻两层骨板的纤维层呈交叉方向。骨板厚度一般为3~7㎛。骨板之间的矿化基质中很少存在胶原纤维束，只有少量散在的胶原纤维。骨细胞较小，胞体多位于相邻骨板之间的矿化基质中，少数散在于骨板的胶原纤维层内，骨细胞长轴基本与胶原纤维长轴平行。
在板层骨中，相邻骨陷窝的骨小管彼此通连，铖骨陷窝-骨小管-骨陷窝通道网。骨浅疗骨陷窝的部分骨小管开口于骨表面，骨细胞胞体和突起又未充满骨陷窝和骨小管，通道内有来自骨表面的组织液。
板层骨中的蛋白多糖复合物含量比编织骨的少，骨基质染色呈嗜酸性。
板层骨抗张力强度高，感度强；编织骨韧性大，弹性好。
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