成骨细胞

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什么是成骨细胞

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成骨细胞(来自希腊语为“组合形式骨”,ὀστέο-)是细胞与单个核的合成骨。然而,在骨形成过程中,成骨细胞以连接细胞群的形式发挥作用。单个细胞不能制造骨骼。A组有组织成骨细胞连同由骨细胞的单元制成,通常被称为骨单位。

成骨细胞是间充质干细胞的特化、终末分化产物。它们合成致密、交联的胶原蛋白和数量少得多的特殊蛋白质,包括骨素和骨桥蛋白,它们构成了骨骼的有机基质。

在有组织的连接细胞群中,成骨细胞产生羟基磷灰石-骨矿物质,以高度调节的方式沉积到有机基质中,形成坚固而致密的矿化组织-矿化基质。矿化骨骼是呼吸空气脊椎动物身体的主要支撑。它是维持生理稳态的重要矿物质,包括酸碱平衡和钙或磷酸盐的维持。

成骨细胞的骨骼结构

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该框架是一个大器官形成和退化的呼吸空气的脊椎动物整个生命。骨骼,通常称为骨骼系统,作为支撑结构和维持整个生物体的钙、磷酸盐和酸碱状态都很重要。骨骼的功能部分,即骨基质,完全是细胞外的。骨基质由蛋白质和矿物质组成。蛋白质形成有机基质。它被合成,然后添加矿物质。绝大多数有机基质是胶原蛋白,提供抗拉强度。.基质通过羟基磷灰石(又名羟基磷灰石)的沉积矿化。这种矿物很硬,并提供抗压强度。因此,胶原蛋白和矿物质一起是一种具有优异拉伸和压缩强度的复合材料,可以在应变下弯曲并恢复其形状而不会损坏。这称为弹性变形。超出骨骼弹性表现能力的力可能会导致故障,通常是骨折

骨重建

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骨骼是一种动态组织,不断被成骨细胞重塑,成骨细胞产生和分泌基质蛋白并将矿物质运输到基质中,破骨细胞分解组织。

成骨细胞

成骨细胞是骨的主要细胞成分。成骨细胞起源于间充质干细胞(MSC)。MSC在其他细胞类型中产生成骨细胞、脂肪细胞和肌细胞。成骨细胞的数量被理解为与包含骨髓脂肪组织(MAT)的骨髓脂肪细胞的数量成反比。成骨细胞大量存在于骨膜、骨骼外表面上的薄结缔组织层和骨内膜中。

通常,呼吸空气的脊椎动物中几乎所有的骨基质都被成骨细胞矿化。在有机基质矿化之前,它被称为类骨质。埋在基质中的成骨细胞称为骨细胞。在骨形成过程中,成骨细胞的表层由立方体细胞组成,称为活性成骨细胞。当骨形成单位不积极合成骨时,表面成骨细胞变平,称为无活性成骨细胞。骨细胞保持存活并通过细胞过程连接到成骨细胞的表层。骨细胞在骨骼维护中具有重要功能。

破骨细胞

破骨细胞是源自骨髓中的造血祖细胞的多核细胞,其也产生外周血中的单核细胞。破骨细胞分解骨组织,并与成骨细胞和骨细胞一起形成骨骼的结构成分。在骨骼的空腔中还有许多其他类型的骨髓细胞。对成骨细胞骨形成必不可少的成分包括间充质干细胞(成骨细胞前体)和为骨形成提供氧气和营养的血管。骨骼是一种高度血管化的组织,血管细胞(也来自间充质干细胞)的活跃形成对于支持骨骼的代谢活动至关重要。骨形成和骨吸收平衡随着年龄增长趋于阴性,尤其是绝经后妇女,通常会导致严重到足以导致骨折的骨质流失,这被称为骨质疏松症

成骨

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骨骼由以下两个过程之一形成:软骨内骨化或膜内骨化。软骨内骨化是从软骨形成骨骼的过程,这是常用的方法。这种骨骼发育形式是更复杂的形式:它遵循由软骨细胞制成的xxx个软骨骨架的形成,然后将其移除并替换为由成骨细胞制成的骨骼。膜内骨化是间质的直接骨化,发生在颅骨和其他膜骨的形成过程中。

在成骨细胞分化过程中,发育中的祖细胞表达调节性转录因子Cbfa1/Runx2。第二个必需的转录因子是Sp7转录因子。骨软骨祖细胞在生长因子的影响下分化,尽管组织培养中分离的间充质干细胞也可能在包括维生素C和碱性磷酸酶底物在内的许可条件下形成成骨细胞,碱性磷酸酶是一种在矿物质中提供高浓度磷酸盐的关键酶沉积地点。

骨形态发生蛋白

软骨内骨骼分化的关键生长因子包括骨形态发生蛋白(BMP),其在很大程度上决定了软骨细胞分化发生的位置以及骨骼之间的空间。用骨代替软骨的系统具有复杂的调节系统。BMP2还调节早期骨骼图案。转化生长因子β(TGF-β)是包括BMP在内的蛋白质超家族的一部分,BMP在TGFβ信号通路中具有共同的信号元件。TGF-β在软骨分化中特别重要,软骨分化通常先于软骨内骨化的骨形成。另一个重要的调节因子家族是成纤维细胞生长因子(FGFs)决定骨骼元素与皮肤相关的位置

类固醇和蛋白质激素

许多其他调节系统参与软骨向骨骼的转变和骨骼维护。一种特别重要的骨靶向激素调节剂是甲状旁腺激素(PTH)。甲状旁腺激素是一种由甲状旁腺在血清钙活性控制下产生的蛋白质。PTH还具有重要的全身功能,包括无论钙摄入量如何,都可以保持血清钙浓度几乎恒定。增加膳食钙会导致血钙轻微增加。然而,这不是支持成骨细胞骨形成的重要机制,除非在低膳食钙的情况下;此外,异常高的膳食钙会增加与骨量没有直接关系的严重健康后果的风险,包括心脏病发作和中风。间歇性PTH刺激会增加成骨细胞的活性,尽管PTH是双功能的,并在较高浓度下介导骨基质降解。

骨骼也被修改以进行繁殖和应对营养和其他激素压力;它对类固醇有反应,包括雌激素和糖皮质激素,它们在生殖和能量代谢调节中很重要。骨转换涉及合成和降解的主要能量消耗,涉及许多额外的信号,包括垂体激素。其中两种是促肾上腺皮质激素(ACTH)和促卵泡激素。对这些和其他几种糖蛋白的反应的生理作用荷尔蒙,尚未完全了解,尽管ACTH可能是双功能的,如PTH,通过ACTH的周期性尖峰支持骨形成,但在高浓度下会导致骨破坏。在小鼠中,降低ACTH诱导的肾上腺糖皮质激素产生效率的突变会导致骨骼变得致密(骨硬化)。

组织和超微结构

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在通过电子显微镜在高倍放大下研究的保存完好的骨骼中,显示单个成骨细胞通过紧密连接连接,这阻止细胞外液通过,从而形成与一般细胞外液分离的骨隔室。成骨细胞也通过间隙连接连接,间隙连接是连接成骨细胞的小孔,允许一组中的细胞作为一个单元起作用。间隙连接还将更深层的细胞连接到表层(当被骨骼包围时,骨细胞)。通过注入低分子量荧光染料直接证明了这一点进入成骨细胞并显示染料扩散到骨形成单位中的周围和更深的细胞。骨骼由许多这些单元组成,这些单元被不具有细胞连接的不渗透区隔开,称为水泥线。

胶原蛋白和辅助蛋白

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骨骼的几乎所有有机(非矿物质)成分都是致密的I型胶原蛋白,它形成致密的交联绳,赋予骨骼拉伸强度。通过仍不清楚的机制,成骨细胞分泌定向胶原层,平行于骨长轴的层与每隔几微米与骨长轴成直角的层交替。I型胶原蛋白缺陷导致最常见的遗传性骨骼疾病,称为成骨不全症。

少量但重要的小蛋白质,包括骨钙素和骨桥蛋白,会分泌到骨骼的有机基质中。除骨外,骨钙素不以显着浓度表达,因此骨钙素是骨基质合成的特定标志物。这些蛋白质连接骨基质的有机和矿物质成分。蛋白质是xxx基质强度所必需的,因为它们位于矿物质和胶原蛋白之间。

软骨细胞

然而,在通过靶向破坏相应基因而消除骨钙素或骨桥蛋白表达的小鼠(基因敲除小鼠)中,矿物质的积累并未受到显着影响,表明基质的组织与矿物质运输没有显着关系。

骨与软骨

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原始骨骼是软骨,一种固体的无血管(无血管)组织,其中存在单独的软骨基质分泌细胞或软骨细胞。软骨细胞没有细胞间连接,也没有单位协调。软骨由吸水性蛋白质、亲水性蛋白聚糖保持张力的II型胶原蛋白网络组成。这是鲨等软骨鱼类的成年骨骼。它在更高级的动物类别中发展成为最初的骨架。

在呼吸空气的脊椎动物中,软骨被细胞骨取代。过渡组织是矿化软骨。软骨通过大量表达产生磷酸盐的酶而矿化,这会导致局部高浓度的钙和磷酸盐沉淀。这种矿化软骨不致密或坚固。在呼吸空气的脊椎动物中,它被用作形成由成骨细胞制成的细胞骨的支架,然后被破骨细胞去除,破骨细胞专门降解矿化组织。

成骨细胞产生一种先进的骨基质,由密集的、不规则的羟基磷灰石晶体组成,围绕着胶原蛋白绳。这是一种坚固的复合材料,可使骨架主要成型为空心管。将长骨减少到管状可以减轻重量,同时保持强度。

成骨细胞的分离

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  1. Fell等人最初描述了通过显微切割方法进行的xxx种分离技术。使用被分离成骨膜和剩余部分的鸡肢骨。她使用分离成骨膜和剩余部分的鸡肢骨从培养的组织中获得具有成骨特征的细胞。她从培养的组织中获得了具有成骨特征的细胞。
  2. 酶消化是分离骨细胞群和获得成骨细胞的最先进技术之一。派克等人。(1964)描述了现在许多研究人员经常使用的原始方法。
  3. 1974年琼斯等人。发现成骨细胞在不同的实验条件下在体内和体外横向移动,并详细描述了迁移方法。然而,成骨细胞被从血管开口迁移的细胞污染,其中可能包括内皮细胞和成纤维细胞。

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词条目录
  1. 什么是成骨细胞
  2. 成骨细胞的骨骼结构
  3. 骨重建
  4. 成骨细胞
  5. 破骨细胞
  6. 成骨
  7. 骨形态发生蛋白
  8. 类固醇和蛋白质激素
  9. 组织和超微结构
  10. 胶原蛋白和辅助蛋白
  11. 骨与软骨
  12. 成骨细胞的分离

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