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骨 -骨の分類と構造- 骨の形態による分類 ○ ・長管骨(長骨) →長い円筒状 →四肢の骨(上腕骨・大腿骨など) →体の支持、移動や運動に役立つ ○短骨 0 短小で球形または多面体 → 手根骨、足根骨など →数個の骨が集まり、強く弾性のある骨格を構成 ・扁平骨 →薄い板状 →頭蓋冠、肩甲骨、腸骨など →内腔を囲み、 O 種子骨 →小型で卵形 保護する →関節付近の腱の内部(膝蓋骨、豆状骨など) →滑車として動き、力の伝達を円滑にする。 上総 [短骨 TUN 子 扁平骨 種子骨 骨 の 解剖(長管骨) 長管骨の構造イメージ ○骨端 →関節に面している。長管骨両端の太い部分。 関節軟骨 骨端 成長軟骨板 骨端 表面は関節軟骨で覆われ、その内部では薄い皮質骨 海綿骨を覆っている 海綿骨 皮質骨 骨幹 骨髄腔 幹端 成長軟骨板 関節軟骨 が O →成長期には、成長軟骨板(骨端軟骨)によって、骨幹端 と明確に分かれている。 骨幹端 →骨端線(成長軟骨板)の骨幹側に位置し、骨端と骨幹の 移行部にあたる部分 →海綿骨が豊富に含まれている。 骨幹 →長管骨の中央部分で、厚い皮質骨に囲まれた管状の部分。 →海綿骨はほとんど含まれていない。 →中心部にある空洞は骨髄腔(髄腔)とよばれ、造血組織である骨髄で 満ちている。
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う 整形外科学 骨 骨の構造 ○骨は内層の海線骨と、外層の皮質骨(緻密骨)で構成 -骨の立体構造- 骨の構造 骨膜 ハバース管を 取り囲んでいる 組織「骨単位」 緻密質(骨皮質) ・丸コが 単位 骨梁 フォルクマン管 ハバース管 ・骨内膜 骨単位(オステオン) 海綿質 →皮質骨の微小単位 →ハバース管と、その周囲を同心円状に取り囲む層状の板(骨層板) ・ハバース管 →オステオンの中心部分の管状構造 →内部を血管、リンパ管、神経が通る。 フォルクマン管 →ハバース管を横に連絡する管状構造。 →骨表面および骨髄腔にも通じている。 -骨組織の模式図- 骨基質 →骨芽細胞 骨基質 管 → 骨基質蛋白 (コラーゲン線維など) 骨塩など 骨細胞 ・骨組織は骨細胞などの細胞成分と、細胞外基質(骨基質)で 構成
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骨の血管系 長管骨の血管系は栄養動脈、骨端・骨幹端動脈、骨膜動脈に 大別。 →一部で互いに吻合している。 長管骨の血管系- 解剖 役割 栄養 動脈 骨表面の栄養孔を通り、骨幹や骨髄 骨幹端に分布。 骨端・骨幹端動脈 フォルクマン管やハバース管にも分岐。 骨端と骨幹端に密に分布。 骨全体の約70%を 栄養する 骨膜動脈 骨膜に分布。 骨全体の約30%を栄養 皮質骨外層部の一部を 栄養。 骨折の際に骨の癒合に。 海綿骨と皮質骨 0 海綿骨は多数の小孔を含んだスポンジのような立体構造をしており、網目状 の骨の部分は骨梁(骨小柱)。 海綿骨と皮質骨の比較- 海綿骨 皮質骨 主な存在部位 骨の内層 骨の外層 内眼構造 網目状の構造(骨梁 緻密な構造 骨単位 構造 パケット オステオン 多孔質 非多孔質 密度 低い 高い 力学的特徴 衝撃を吸収するのに適する 長軸方向の力を支えるのに適する リモデリング速度 速い 遅い
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整形外科学 骨の構成要素 0 骨 ・骨細細は細胞成分と細胞外基質(骨基質)からなる。 ・骨芽細胞 細胞成分 骨細胞 →破骨細胞 五月 骨 ・有機成分(I型コラーゲンなど) ・細胞外基質 ・無機(Ca,Pなど) 細胞外水分 一骨組織の構造の模式図 破骨細胞 O 骨芽細胞と骨細胞は 連結し、骨基質を 取り囲んだ構造を 骨芽細胞 している。 酸性環境 分 骨基質 骨の細胞 ° 骨芽細胞、骨細胞、破骨細胞の3つが存在。 骨芽細胞や骨細胞はギャップ結合によって結合、物質の交換や情報 伝達などを行う。 役割- 骨芽細胞 骨形成 骨基質蛋白の産生・分泌 骨基質の石灰化の誘導 骨基質に埋入して骨細胞に 形態 · 役割 骨細胞 骨の維持、調節 →骨の石灰化の調節 破骨細胞の誘導 骨への力学的刺激の増加 一形態- ギャップ結合 コラーゲンなどの有機成分が 間を埋めている 骨基質 1層で配列、ギャップ結合により集団として 機能。 物質交換 情報伝達
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卵破骨細胞 役割- 骨吸収 →骨基質の分解・吸収 (血清Ca,P調節への関与) 形態一 ●骨基質の分解・吸収 コラゲナーゼなどの 西孝 多核の巨細胞であり、運動能をもつ。 骨の細胞外基質(骨基質 主にⅠ型コラーゲンからなる有機成分と、カルシウム(Ca)やリン(P) などからなる無機成分、および細胞外水分で で構成。 質の成分割合- 水分 約15% 無機 成分 有機成分 約50%/ 約35% ° 有機成分(骨基質蛋白) 成分→Ⅰ型コラーゲン(90%以上) プロテオグリカン ○無機成分(骨塩) 成分→Ca,P DA コラーゲン分子が凝集し、線維構造 を形成。水分保持能に富んだ プロテオグリカンが入りこむこと で、強靭な骨を作る ハイドロキシアパタイト(カルシウム イオンにリン酸イオンと水酸基 が結合したもの)という 結晶構造をとる。
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整形外科学 -骨の成長と骨代謝 骨基質の石灰化 ・骨芽細胞が分泌した有機成分から類骨が形成。 最初につくられる石灰化されて いない状態の骨組織。 Ⅰ型コラーゲン線維や糖蛋白 に む。 。 その後、無機成分であるハイドロキシアパタイトが類骨に沈着し、 骨基質の石灰化が起きる。 ~類骨の形成~ 骨芽細胞 D 有機成分 骨芽細胞からI型コラーゲンを 中心とする有機成分が分泌され、 ・類骨を形成 石灰化されていない骨基質である 類骨が形成。 ~ハイドロキシアパタイトの合成~ 9 基小胞 ハイドロキシ アパタイト 有機成分とともに分泌された基質小胞 内でハイドロキシアパタイトが合成され、 コラーゲン線維の隙間に結合する。 基質小胞・細胞外の膜性小器官で、内部の リン酸(P)濃度とカルシウム(Ca)濃度を 上げることによりハイドロキシアパタイの結晶 が生成。内部が結晶が満たされると 小胞は破裂し、飛び出した結晶により 囲が石灰化される。 ~ ・骨基質の石灰化~ 石灰化 ○ハイドロキシアパタイトの沈着がコラーゲン 線維に沿って進み、周囲のコラーゲンに 広がることで、類骨が石灰化される。 *コラーゲン線維がないと 非常にもろくなり、簡単に骨折する *ハイドロキシアパタイト・ 156 ゴムのように軟らかくなる。
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骨の発生と成長 長管骨の発生模式図 Diaphysis Cartilago epiphysialis #Epiphysis the (S 図 7. 長骨 Os longum の発生模型 (Bloom より変字) 灰色は assification の初期の現化した軟骨(予備 濃い灰色は特化 provisional calcification). 赤 化に伴って浸入する血管を示す。 基骨 C ・長管骨の発生と成長~ ①硝子軟骨の形成 骨の原型となる硝子軟骨が形成。 ②骨膜の発生 骨幹周囲に骨性の膜が発生し、中心部への栄養が途絶える。 ③ 骨髄腔の形成 軟骨細胞が肥大化し、軟骨基質は石灰化する。中心部の軟骨 細胞が死滅し、骨髄腔ができる ④軟骨内骨化の開始 骨髄腔に栄養動脈とともに骨芽細胞が進入し、一次骨化中心が 形成。 ⑤骨端の骨化の開始 骨端に骨端動脈と骨芽細胞が進入し、二次骨化中心(骨端核)が 形成され始める。 ⑥ 成長軟骨板で骨が成長 骨端の骨化が進行し、成長軟骨板では軟骨形成と石灰化が同時進行。 一方、関節軟骨は石灰化されずに残る。 ⑦骨端線閉鎖(骨端閉鎖) 成長軟骨板が骨に置換され、骨端と骨幹が結合 成長終了後の骨はリモデリングにより維持。 骨化中心 ・骨化が始まる肢位、胎生期の骨幹に出現する一次骨化中心と、 出生前後~思春期前後の間に骨端 二次骨化中心 がある。
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整形外科学 骨 ~軟骨内骨化と膜性骨化~ 。 軟骨内骨化 長軸方向(長さ)の成長 骨化の特徴… 間葉組織からいったん軟骨組織を経て、骨組織が つくられる。 長管骨では一次・二次骨化中心および骨端・骨幹端間に ある成長軟骨板で行われる。 骨化の主な例…長管骨(上腕骨、橈骨、尺骨、大腿骨など)の長軸方向 患軟骨無形成症 膜性骨化=横経(太さ)の成長 骨化の特徴… 間薬組織から直接、骨組織がつくられる。 骨膜で行われる。 骨化の主な例・扁平骨(頭蓋の扁平骨、肩甲骨など) 鎖骨 長管骨の短軸方向 疾患・骨形成不全症 膜性骨化 軟骨内骨化
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~ ・成長軟骨板~ 0 ○層状構造をもち、成長期において軟骨内骨化による 成長の場。 骨端側では出生後も新しい硝子軟骨が形成され続ける一方、 骨幹側の軟骨基質は石灰化により侵食。 軟骨内骨化の進行- 0 静止層 軟骨 細胞 増殖 肥大 細胞層 一次骨梁 (一次海綿骨) 骨芽 細胞 ①軟骨基質の産生 小型の軟骨細胞が軟骨基質を産生 血管が認められ、成長軟骨板の栄養 が維持される。 軟骨細胞の分裂・増殖 軟骨細胞が盛んに分裂・増殖、扁平 な細胞が柱状に並ぶ。骨幹端に 向かうにつれ細胞は肥大化、軟骨基質 を産生。 軟骨細胞の肥大化、軟骨基質の石灰化 肥大化が進み、石灰化が始まる。 骨幹端に近い軟骨細胞は極度に肥大 化、アポトーシスにより死滅。死滅して できた空所(骨髄腔)に骨幹端側 から血管が進入。 ④骨芽細胞による骨梁の形成 血管とともに骨芽細胞が侵入し、 類骨の形成、骨基質の石灰化を行う。 一次骨梁(一次海綿骨)が形成。 石灰化した軟骨基質を中心に、骨芽細胞が骨基質を添加してできた骨梁 一次骨梁(一次海綿骨) →不完全な形だが、リモデリングを繰り返すことにより成熟した 二次骨梁(二次海綿骨)に。
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整形外科学 骨 ~骨の造形機構 モデリング~3=細 ・骨形成 FX 部位によって骨吸収と骨形成が連携して行われ、 骨が一定の形を保ちつつ成長。 長 。 肉眼的に骨の形状や大きさが変化する機構 E 骨吸収 モデリング 骨吸収と骨形成による新陳代謝機構 ■骨のリモデリング 表面細 (ライニング畑数) が 成熟した 破骨細胞へと により、 分化する 形成が行われる 休止 骨芽細胞 骨吸収痛に、 細 胞が され、分化する 形成相 破骨細へ 分化する 活性化 「成した により、 盛んに吸収が 行われる ○ リモデリング(骨再構築) ・常に骨吸収と骨形成を繰り返して 組織の代謝を行う。 ○ 新陳代謝機構を骨のリモデリング ( 骨再構築) ○骨吸収と骨形成のバランスが崩れ、 骨吸収が優位になることで引き起こ される疾患として骨粗鬆症がある。 |逆転相 「吸収相 田中郁子 レシピブラス13 (4) 271-293,2014 ~流れ~ ①骨吸収 骨質の劣化などを感知して、破骨細胞が誘導。 骨基質の分解・吸収を行う。 ② 骨形成 ↓2~3週 骨吸収の起こった部位に骨芽細胞が誘導され、骨基質を産生・分泌 しながら埋入。骨芽細胞により類骨が石灰化。 埋入した骨芽細胞は骨細胞に分化。 ③休止期 ↓12~16週 骨細胞に分化しなかった一部の骨芽細胞はライニング細胞として 骨表面に留まり、骨代謝は休止状態に。
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~海綿骨と皮質骨で異なる 骨組織によるリモデリング速度の違い~ 骨のリモデリングに関係する破骨細胞や骨芽細胞は血中に存在。 →血液に触れている骨組織の表面積が大きいほどりモデリング速度は速い。 海綿骨- 骨髄 間隙に造血組織である骨髄が充満 しているため、リモデリングに関与する細胞 の骨組織への接触面積が大きい 骨芽細胞 骨基質 計画) 破骨細胞 ・皮質骨- -ハバース管 0 。 血管 ~骨移植時の骨形成へ ~ リモデリングの速度が速い ・血管が がハバース管やフォルクマン管にしか存在 しないため、リモデリングに関与する細胞 の骨組織への接触面積が小さい →速度が遅い 骨誘導と骨伝導の2つの機序があり、最終的に骨癒合がおこる 骨ができるための足場 骨を作る細胞を集めて骨の再生を促す ・機序 骨誘導 ・未分化間葉系 0 概念 細胞 もともと骨がなかった場所に骨が形成。 ↓骨形成 ↓ 一骨芽細胞 BMP 移殖骨 海綿骨 6 話 移殖骨内に存在する骨形成蛋白(BNP)など の作用により、骨周囲の未分化間葉系細胞 が骨芽細胞 分化誘導される。 骨形成蛋白(BMP) 骨膜、骨髄内、骨周囲の筋 に発現している蛋白。 未分化間葉系細胞から軟骨 細胞や骨芽細胞への分化を 誘導
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