骨化學(xué)考古ppt課件 2. 骨骼解剖學(xué)概要

穩(wěn)定同位素比值Isotoperatio18O,87Sr，15N類似骨骼解剖學(xué)概要

骨（Bone）骨主要由骨組織（Osseoustissue）構(gòu)成，各種骨連接在一起就形成了骨骼（Skeleton）。骨組織是一種堅硬的結(jié)締組織，由數(shù)種細(xì)胞成分和大量鈣化的細(xì)胞間質(zhì)（骨質(zhì)）組成。骨有新陳代謝活動和生長發(fā)育過程，外傷后有修復(fù)再生能力，所以骨是一種器官。（一）骨骼的功能保護(hù)功能：骨骼能保護(hù)內(nèi)部器官，如顱骨保護(hù)腦；肋骨保護(hù)胸腔。支持功能：骨骼構(gòu)成骨架，維持身體姿勢。造血功能：骨髓在長骨的骨髓腔和海綿骨的空隙，透過造血作用制造血球。貯存功能：骨骼貯存身體重要的礦物質(zhì)，例如鈣和磷。運動功能：骨骼、骨骼肌、肌腱、韌帶和關(guān)節(jié)一起產(chǎn)生并傳遞力量使身體運動。大部分的骨骼或多或少可以執(zhí)行上述的所有功能，但是有些骨骼只負(fù)責(zé)其中幾項。（二）骨骼的分類成人有206塊骨。大小不一，差異懸殊。人體骨骼按其在體內(nèi)的部位可分為可以分為四個部分顱骨軀干骨上肢骨下肢骨肱骨顱骨橈骨尺骨股骨髖骨腓骨脛骨股肱之臣（三）骨的形態(tài)股骨尺骨橈骨長骨短骨扁骨不規(guī)則骨踝腕骨胸骨肩胛骨椎骨髖骨（四）骨的組織結(jié)構(gòu)骨(Bone)是一種器官，主要由骨質(zhì)構(gòu)成，具有一定形態(tài)和構(gòu)造，外被骨膜，內(nèi)容骨髓，含有豐富的血管、淋巴管及神經(jīng)，不斷進(jìn)行新陳代謝和生長發(fā)育，并有修復(fù)、再生和改建的能力。骨質(zhì)(BoneSubstance)骨膜(Boneperiosteum)骨髓(Bonemarrow)密質(zhì)骨(CompactBone）松質(zhì)骨(SpongyBone）外膜內(nèi)膜紅骨髓黃骨髓（1）骨質(zhì)-骨密質(zhì)和骨松質(zhì)骨質(zhì)分為密質(zhì)骨（Compactbone）和松質(zhì)骨（Spongybone）骨密質(zhì)Compactbone，一種由多層緊密排列的骨板構(gòu)成，質(zhì)地致密，耐壓性較大，配布于骨的表面。骨松質(zhì)Spongybone，呈海綿狀，也稱為海綿骨，由相互交織的骨小梁

trabeculae排列而成，配布于骨的內(nèi)部，骨小梁的排列與骨所承受的壓力和張力的方向一致，因而能承受較大的重量。關(guān)節(jié)軟骨骨骺線松質(zhì)骨，海綿骨密質(zhì)骨骨膜骨內(nèi)膜骨膜骨干髓腔骨髓營養(yǎng)血管營養(yǎng)孔短骨和不規(guī)則骨的表面為薄層的密質(zhì)骨，內(nèi)部全部為松質(zhì)骨。扁骨由內(nèi)外兩層密質(zhì)骨板和一層松質(zhì)骨構(gòu)成，松質(zhì)在此成為板障（Diploe）。長骨解剖圖骨小梁骨小梁的排列與身體重力傳遞及肌肉牽引的方向一致骨小梁的4種狀態(tài)正常的骨小梁有吸收區(qū)域的骨小梁有(顯)微裂紋的骨小梁骨質(zhì)疏松的骨小梁骨質(zhì)疏松骨質(zhì)疏松癥的基本病理機(jī)理是骨代謝過程中骨吸收和骨形成的偶聯(lián)出現(xiàn)缺陷，導(dǎo)致人體內(nèi)的鈣磷代謝不平衡，使骨密度逐漸減少而引起的臨床癥狀。骨質(zhì)疏松癥是指骨量減少，即單位體積內(nèi)骨組織含量減少。骨（組織）活檢骨質(zhì)疏松的骨(組織)新生成的骨組織骨膜

骨外膜(periosteum)外層：膠原纖維粗大密集，形成穿通纖維(perfpratingfiber)。內(nèi)層：富含小血管和細(xì)胞（骨祖細(xì)胞）

骨內(nèi)膜：(endosteum)有骨祖細(xì)胞

（2）骨膜（營養(yǎng)、新生、感覺）

（3）骨髓骨髓(bonemarrow)骨髓充填于骨髓腔和松質(zhì)間隙內(nèi)。胎兒和幼兒的骨髓內(nèi)含發(fā)育階段不同的紅細(xì)胞和某些白細(xì)胞，呈紅色，稱紅骨髓redbonemarrow，有造血功能。5歲以后，長骨骨干內(nèi)的紅骨髓逐漸被脂肪組織代替，呈黃色，稱黃骨髓yellowbonemarrow，失去造血活力。但在慢性失血過多或重度貧血時，黃骨髓可轉(zhuǎn)化為紅骨髓，恢復(fù)造血功能。長骨兩端、短骨和扁骨的松質(zhì)內(nèi)，終生都是紅骨髓，因此，臨床常選骨骼后上嵴等處進(jìn)行骨髓穿刺，檢查骨髓象。（五）骨質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)有機(jī)質(zhì)骨膠原非膠原蛋白蛋白多糖脂類無機(jī)質(zhì)羥磷灰石其他無機(jī)物質(zhì)

有機(jī)物與無機(jī)物有機(jī)物：骨的膠原纖維和粘多蛋白使骨具有韌性，使骨具有彈性。無機(jī)物：主要是磷酸鈣使骨具有堅固性，使骨質(zhì)堅硬。脫鈣骨煅燒骨脫鈣骨（去掉無機(jī)質(zhì)）仍具原骨形狀，但柔軟有彈性；煅燒骨（去掉有機(jī)）雖形狀不變，但脆而易碎。物理特性：硬度與彈性有機(jī)物/無機(jī)物特點兒童1：1彈性大、硬度小，不易骨折，但易變形。成人3：7既有彈性又堅固。其抗壓力約為15kg／平方米。老人2：8彈性小而脆性大，易骨折。補(bǔ)鈣是一個誤區(qū)，應(yīng)該補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)。

骨質(zhì)的化學(xué)組成骨質(zhì)又稱作骨基質(zhì)，是鈣化的細(xì)胞間質(zhì)，是人體最大的Ca2+庫。有機(jī)部分（30%）:由膠原纖維和基質(zhì)構(gòu)成。骨膠原纖維占有機(jī)質(zhì)的90%，主要由I型膠原蛋白組成，基質(zhì)呈凝膠狀，主要含脂肪、中性和弱酸性的糖胺多糖，以及多種糖蛋白，最重要的是骨鈣蛋白。骨膠原——13C15N無機(jī)部分（70%）：又名骨鹽，主要為羥基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)。骨質(zhì)中次要的礦物質(zhì)是鎂、鈉、鉀和一些微量元素，包括鋅、錳、氟化物和鉬等以及穩(wěn)定同位素13C、18O、87Sr。（1）骨膠原是一種結(jié)晶纖維蛋白原，被包埋在含有鈣鹽的基質(zhì)中。若用弱酸或絡(luò)合劑乙烯四醋酸等溶液浸泡后，溶去基質(zhì)中的無機(jī)成分，骨質(zhì)因失去堅硬性而變?yōu)槿犴g可屈，同時膠原也被顯示出來。膠原纖維膠原纖維主要由膠原蛋白（collagen）聚合而成。膠原的分子結(jié)構(gòu)為三條多肽鏈。每一條鏈含有一千多個氨基酸，分子量為95KU。這三條肽鏈交織呈繩狀，故又稱三聯(lián)螺旋結(jié)構(gòu)。甘氨酸、脯氨酸和羥脯氨酸組成膠原總量的60%。膠原是唯一含羥脯氨酸較多的蛋白質(zhì)，因此，測定羥脯氨酸的量能確定組織中膠原的含量。膠原的功能是使各種組織和器官具有強(qiáng)度結(jié)構(gòu)完整性。1mm直徑的膠原承受10～40kg的力。膠原纖維膠原原纖維膠原蛋白分子多肽鏈（2）非膠原蛋白非膠原蛋白通常約占類骨質(zhì)(osteoid)的20%。隨著骨的成熟和鈣化，比例逐漸下降，約為6%。目前已發(fā)現(xiàn)有多種對于骨的生長、再生、發(fā)育等有重要作用的蛋白質(zhì)，骨鈣素（osteocalcin）骨粘連素（osteonectin）纖維粘連素等

骨鈣素（osteocalcin）2/3的骨鈣素與磷灰石結(jié)合緊密，難以分離。骨鈣素屬于γ-羧谷氨酸包含蛋白類(gamma-carboxyglutamic-acid-containingproteins,GLAproteins)，此蛋白類為維生素K依賴性。骨鈣素又稱骨γ-羧谷氨酸包含蛋白(bonegamma-carboxyglutamic-acid-containingproteins,BGP)。該蛋白在骨礦化峰期之后才出現(xiàn)積聚。使用維生素K拮抗劑，可使此蛋白在骨中的含量減少，但并不影響其脯氨酸的含量，也不影響骨的機(jī)械強(qiáng)度。骨粘連素和纖維粘連素骨粘連素分子量大小約32KU，系磷酸糖蛋白，與骨磷灰石有強(qiáng)的親和力，促使游離鈣離子與I型膠原結(jié)合。纖維粘連素分子量約為220KU，具有兩個由二硫鍵連接的亞單位，含有能與膠原、肝素和細(xì)胞表面結(jié)合的位點。但纖維粘連素可競爭性抑制骨粘連素促鈣離子結(jié)合I型膠原的作用。在生長過程中的骨中，骨粘連素的含量遠(yuǎn)較纖維粘連素的為多。

(3)蛋白多糖類礦化骨組織所含的蛋白多糖量很少，約占骨有機(jī)物的4%～5%，其化學(xué)結(jié)構(gòu)及免疫學(xué)特性皆與其它組織內(nèi)的蛋白多糖有明顯之不同。其分子量大約為120KU，其分子的25%為蛋白質(zhì)。蛋白多糖類可能抑制骨羥基磷灰石晶體的沉積，因此，在正在鈣化的組織中，蛋白多糖的變化有可能加快組織的礦化。有資料表明，蛋白多糖聚合體抑制骨骺生長板鈣化過程中羥基磷灰石生長沉積的效應(yīng)高于單體，蛋白多糖單體的抑制效應(yīng)強(qiáng)于糖胺多糖鏈。Buckwalter的研究表明，正在鈣化的軟骨內(nèi)，蛋白多糖的結(jié)構(gòu)和大小均發(fā)生了改變。(4)脂質(zhì)脂質(zhì)約占骨有機(jī)基質(zhì)的7%～14%，主要分布于細(xì)胞外基質(zhì)泡的膜上和細(xì)胞膜上，細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)以及細(xì)胞外的沉積也有脂質(zhì)的存在，主要為游離脂肪酸、磷脂類和膽固醇等。酸性磷酸脂與磷酸鈣結(jié)合形成復(fù)合體，參與骨的鈣化過程?？赦}化的脂蛋白在骨骺軟骨開始鈣化時含量最高。羥基磷灰石hydroxyapatite

1.羥基磷灰石，又稱羥磷灰石，是鈣磷灰石Ca5(PO4)3(OH)的自然礦物化。但是經(jīng)常被寫成（Ca10(PO4)6(OH)2）的形式以突出它的晶體結(jié)構(gòu)。2.OH基能被氟、氯離子代替，生成氟磷灰石或氯磷灰石。3.血液中的碳酸根進(jìn)入可形成Ca5(PO4，CO3)3(OH)，是13C的主要來源。鈣磷酸羥基骨密質(zhì)結(jié)構(gòu)骨板(bonelamella)：平行排列的膠原纖維，與羥磷灰石粘合，形成的薄板結(jié)構(gòu)，是骨基質(zhì)的存在形式。1.環(huán)骨板(Circumferentiallamellae):

分布在骨干的內(nèi)外表面。外環(huán)骨板較厚，表面平滑。內(nèi)環(huán)骨板較薄，表面粗糙。骨單位骨細(xì)胞骨單位2.骨單位(Osteon,Haversiansystem,哈弗氏系統(tǒng)):由哈佛骨板和哈佛管組成。哈佛骨板由多層呈同心圓排列的筒狀骨板組成。哈佛氏系統(tǒng)順骨干長軸平行排列，互相之間有交通支。

哈佛骨板

骨小管骨陷窩間骨板粘合線骨單位由中央管

(哈佛氏管)和周圍4-20層同心圓排列的骨板構(gòu)成。中央管內(nèi)有血管和神經(jīng)等。無數(shù)的骨小管將中央管和骨陷窩連接起來。BoneCell骨小管骨陷窩骨板骨單位周圍有一層粘合線(Cementline)包繞，粘合線內(nèi)鈣鹽較多而纖維較少。骨單位越年輕，其中央管相對越大。3.

間骨板(Interstitiallamellae):不規(guī)則，填充于骨單位之間。無中央管。4.

穿通管

(伏克曼氏管,Volkmann'scanal):連接中央管。內(nèi)有血管和神經(jīng)等。哈弗氏系統(tǒng)間骨板內(nèi)蒙古赤峰林西縣井溝子4種骨細(xì)胞骨祖細(xì)胞(osteoprogenitorcell)成骨細(xì)胞(osteoblast)骨細(xì)胞(osteocyte)破骨細(xì)胞(osteoclast)骨祖細(xì)胞即前成骨細(xì)胞，主要存在與骨膜中于骨折愈合新骨再生時，或在骨缺損之修復(fù)時，骨祖細(xì)胞可被激活，并分化成為成骨細(xì)胞骨細(xì)胞是成熟骨組織中的主要細(xì)胞，使骨組織鈣、磷沉積和釋放處于穩(wěn)定狀態(tài)，以維持血鈣平衡，是維持成熟骨新陳代謝的主要細(xì)胞。成骨細(xì)胞是骨形成的主要功能細(xì)胞，負(fù)責(zé)骨基質(zhì)的合成、分泌和礦化。破骨細(xì)胞行使骨吸收的功能。在破骨細(xì)胞吸收骨基質(zhì)的有機(jī)物和礦質(zhì)的過程中，造成基質(zhì)表面不規(guī)則，形成近似細(xì)胞形狀的陷窩，稱為Howship陷窩。骨松質(zhì)針狀或片狀骨小梁構(gòu)成的多孔網(wǎng)架結(jié)構(gòu)骨細(xì)胞骨小梁成骨細(xì)胞破骨細(xì)胞骨吸收機(jī)制多核巨細(xì)胞皺褶緣牙齒牙齒是人體硬組織的另一主要組成部分，它在人體的功能主要是起撕裂、咀嚼食物的作用。與骨骼相比，人體的牙齒更為堅硬，更能抵抗外來因素的侵蝕，存在的時間更長，這些特點決定了牙齒是進(jìn)行生物考古的重要材料之一。人體的骨組織終身都在進(jìn)行新陳代謝，一直處于形成、成熟、破壞、重建的循環(huán)過程中。骨骼中的化學(xué)組成，一般只能代表其死前10年左右的平均水平。牙齒與骨骼不同，牙齒的琺瑯質(zhì)，自初步鈣化直至生長完成，就不再參與新陳代謝作用而發(fā)生改變，屬于人體的死組織，反映了該個體自出生至青少年時期的食物結(jié)構(gòu)。牙齒的分類按照形態(tài)學(xué)和功能來劃分，牙齒可以分為門齒、前臼齒、臼齒、犬齒等。成年人下顆和上顆都具有16顆牙齒，其中4顆為門齒、2顆為犬齒、4顆為前臼齒，6顆為臼齒。牙根周圍的牙周膜、牙槽骨骨膜及牙釀則統(tǒng)稱為牙周組織。門齒Incisor犬齒canine前臼齒Premolar

臼齒Molarteeth

牙齒的構(gòu)造牙冠牙頸牙根牙齒是特殊礦化組織，與骨類似，牙齒有成牙本質(zhì)細(xì)胞、成釉細(xì)胞、成牙骨質(zhì)細(xì)胞。牙釉質(zhì)位于牙冠的最上部，是人體內(nèi)最堅固的物質(zhì)，它大部分由骨鹽—羥磷灰石組成，有機(jī)物質(zhì)的含量小于5%，自形成之后就終身不變，常常被認(rèn)為是人體的死組織。牙本質(zhì)是構(gòu)成牙齒的主體，位于牙釉質(zhì)和牙骨質(zhì)的內(nèi)層，也是牙髓腔及根管的側(cè)壁，顏色淡黃，大約含有30%的有機(jī)物和水，70%的無機(jī)物，硬度低于牙釉質(zhì)。牙骨質(zhì)（Cementum）：是包繞在牙根表面的一薄層骨樣組織。較薄，顏色較黃，大約有45%-50%的無機(jī)物，硬度類似于骨組織，具有不斷新生的特點。一方面，牙本質(zhì)構(gòu)成牙齒的主體，包圍著牙髓，保護(hù)牙髓免受外界刺激，對牙本質(zhì)的任何刺激都