破骨细胞与成骨细胞

破骨细胞
(osteoclast，亦称 bone-resorbing cells)是骨组织成分的一种，行使骨吸收（ bone resorption ）的功能。

破骨细胞与成骨细胞（osteoblast ，亦称 bone-forming cells ）在功能上相对应。

二者共同，在骨骼的发育和形成过程中发挥重要作用。

高表达的抗酒石酸酸性磷酸
酶（ tartrate resistant acid phosphatase）
和组织蛋白酶 K（cathepsin K）是破骨细胞主要标志。

破骨细胞由多核巨细胞 (multinuclear giant cell, MNGC)组成，直径 100μm，含有 2～50个亲近齐集的核，主要分布在骨质表面、骨内血管通道周围。

由多个单核细胞交融而成的，胞
浆嗜碱性但随着细胞的老化，渐变为嗜酸性。

作用
破骨细胞拥有特其他吸取功能，某些局部炎症病灶吸取中，巨噬细胞也参加骨吸取过程。

在破骨细胞吸取骨基质的有机物和矿质的过程
中，造成基质表面不规则，形成近似细胞形状的
陷窝，称为 Howship 陷窝。

在陷窝内对着骨质的
一面，细胞伸出好多毛样流行，很象上皮细胞表面的纵纹缘和刷毛缘。

电镜下，贴近骨质的一侧有好多不规则的微绒毛，即细胞流行，称为皱褶缘(ruffled border) 。

在皱褶缘区的周缘有一环形
的胞质区，含多量微丝，但缺乏其他细胞器，称
为亮区 (clear zone) ，此处的细胞膜平展并紧贴
在骨质的表面。

亮区忧如一道以胞质组成的围
墙，将所包围的地域形成一个微环境。

破骨细胞向局部释放乳酸及柠檬酸等，在酸性条件下，骨内无机矿物质自皱褶缘吞饮，于皱褶缘基质内形成一些吞饮泡或吞噬泡。

于破骨细胞内，无机质被降解，以钙离子的形式排入血流中。

无机质的扔掉使骨基质内的胶原纤维裸露，破骨细胞分泌多种溶酶体酶，特别是组织蛋白酶 K和胶原溶解组织蛋白酶。

破骨细胞走开骨表面后，其皱褶缘消失，细胞内发生变化，进入静止期。

成骨细胞
成骨细胞是骨形成的主要功能细胞，负责骨基质的合成、分泌和矿化。

骨不断地进行重视修，骨重建过程包括破骨细胞贴附在旧骨地域，分泌
酸性物质溶解矿物质，分泌蛋白酶消化骨基质，
形成骨吸取陷窝；今后，成骨细胞移行至被吸取
部位，分泌骨基质，骨基质矿化而形成新骨。

破
骨与成骨过程的平衡是保持正常骨量的要点。

成骨细胞（ osteoblast ）[1] 的间质细胞，除成骨细胞外，基质细胞还可分化成软骨细胞，成纤维细胞，脂肪细胞或肌细胞。

本源：
(1)骨髓克隆形成单位 ( 成纤维细胞集落形成单
位， CFU-F)；
(2)骨软骨祖细胞，可分化成骨祖细胞和前软骨
细胞谱系，常位于骨髓腔中，有很强的自己增殖
能力；
(3)前成骨细胞，即骨祖细胞，能定向分化成成
骨细胞，拥有合成和增殖能力[1 ，2] 。

成骨细胞
由多能的间质干细胞在体内的各种调控因素的
调治下发展而来，调控因素主要有 BMP-2， BMP-2
能引诱基质细胞向成骨细胞分化，详尽就是引诱
间质干细胞分化形成骨祖细胞进而形成前成骨
细胞。

成骨细胞在骨形成过程中要经历成骨细胞
增殖，细胞外基质成熟、细胞外基质矿化和成骨
细胞凋亡四个阶段。

好多因素可调治这几个阶段，
进而最后调控骨形成。

成骨细胞增殖期成骨细胞
数量增加，以形成多层细胞，并合成、分泌Ⅰ型
胶原以便最后能够矿化形成骨结节。

对成骨细胞
增殖的调控详尽说来即是对细胞周期的调控，后者包括细胞在有丝分裂原作用下复制DNA和细胞
分裂的调治系统，典型的成骨细胞细胞周期时间
为20～24小时。

控制与细胞周期调治相关的基
因会以致增殖的停止。

相关的基因
与增殖激活相关的基因有 c-myc、c-fos 、 c-
jun ；与细胞周期相关的基因有组蛋白、细胞周期素
基因。

在颅盖骨分骨细胞培养中观察到细胞从颅盖
骨中分别后很快即出现最高水平的c-fosmRNA表达，比c-myc和H4组蛋白基因表达早好多。

c-mycmRNA常在 1天后表达达到巅峰， H4组蛋白基因表达陪同细胞内 DNA合成，与增殖亲近
相关。

c-fos 、c-jun 基因表达在增殖后期明显下调，同时陪同成骨细胞增殖减慢，细胞由增殖期
进入分化期。

c-fos 对成骨细胞增殖的作用在体内
实验中也获取证明，如在人的长骨与胚胎骨生
长旺盛的地域 c-fos 原癌基因高表达。

还有报道，
c-fos 高表达的小鼠中骨形成也会增加，这些均
证明 c-fos 与成骨细胞增殖相关。

而且 c-fos 与
c-jun 编码的蛋白质 c-fos,C-jun 能形成异二聚
体，作为转录因子结合到基因启动子区的AP-1位点，已观察到在增殖的成骨细胞中有很高的AP-1结合活性，而在增殖下调后，这种高活性也明显
改变，这说明原癌基因可能经过c-fos/c-jun复
合物来调治细胞增殖 [2] 。

在成骨细胞增殖期，
同时还能够表达的基因有表皮生长因子(FGF)、胰
岛素样生长因子 (IGF) 、转变生长因子β (TGFβ) 、Ⅰ型胶原、纤维连接 (fibronectin) 等基因。

在细胞
增殖后期，与细胞周期与细胞增殖相关的基因表
达下降，而编码细胞外基质成熟的蛋白的基因开
始表达，在分化早期主若是碱性磷酸酶表达，因
此碱性磷酸酶被认为是细胞外基质成熟的早
期标志，AKPmRNA表达此时可增加10倍以上。

有学者用羟基脲控制成骨细胞增殖，加入羟基脲1
小时后观察到 DNA合成和 H4组蛋白 mRNA下降 90%，与此同时， AKPmRNA增加 4倍，证明增殖下调可提
前引诱 AKPmRNA表达。

成骨细胞分泌 AKP和钙盐结晶体至细胞外基质中， AKP使局部磷酸含量增高，促使基质矿化。

在细胞外基质成熟期，胶原连续合成并相互交联、成熟。

在成骨细胞分化后期，
当培养细胞进入矿化期，细胞内的AKP活性下降，而与细胞外基质中羟磷灰石齐集相关的基因表
达达到巅峰，如骨桥蛋白(osteopontin)、骨钙素、骨唾液酸白。