破骨细胞具有分解和吸收骨组织的能力,它们将破损的或无用的骨拆除运走,为成骨细胞构建新骨做场地清理。正常健康的骨骼内很少见到破骨细胞,因为那里不需要它们。
破骨细胞是有多个细胞核的大细胞。人体骨骼上的破骨细胞通常有5个核,个头很大,直径达150-200微米。现在手机都8核了,可以快速处理多项指令。这种多核组装的破骨细胞也一样,因为要在骨骼一个狭小局部区域内完成多项任务,比如离子转运、蛋白质分泌、囊泡(含有溶解酶)运送等等,一个核根本处理不了。
破骨细胞也是白细胞家族的,和血液中的巨噬细胞类似,具有吞噬作用。
保罗•班德在他的《神的杰作骨细胞在哪里:身体奥秘的发现之旅》中也盛赞“白细胞”,其中包括巨噬细胞。人体是多细胞的聚合体,每个细胞作为生命体和细菌一样都具有生存和繁衍两个内设的使命。但白细胞却以牺牲自己来保护整个人体。巨噬细胞个头很大,单兵作战能力超强,是特种兵。当它们遇到细菌、病毒或异物,只要是没有本国身份证的,见一个消灭一个。它们靠近并将病原体抱住,拉响身体内的炸药包,将病原体和自己同时炸碎。多么伟大的壮举骨细胞在哪里!是我们身体中最英勇无畏的战士。我们看到皮肤感染的脓包破溃后流出的脓,感到很恶心,其实那都是战士们牺牲后的尸体。
撤远了,再回来说破骨细胞。破骨细胞收到指令,来到要拆除的骨组织的表面。它们像个小锅扣在上面,紧紧地与骨贴合在一起,封闭与周围的连接,因为它要分泌一种活性酶,使其表面呈酸性,酸能溶解矿物质和胶原蛋白。就像蚕食桑叶一样,破骨细胞会在骨表面形成一个一个的凹坑,也称吸收坑。被溶解的钙会被重吸收进入血液以维持钙离子的内环境稳态或被运到其他地方来建造新骨。
破骨细胞蚕食形成吸收坑后,成骨细胞就会汇聚于此。成骨细胞先用胶原蛋白搭起架子,将坑填平。然后再通过血液循环系统将矿物质运到此地,像混凝土浇筑一样使整个结构变硬,最后完全骨化(矿化),跟周围的骨一样坚硬坚强,工程到此结束,完成一个吸收到重建的循环。
骨骼是唯一不会形成疤痕的组织,修复后跟周围的组织根本看不出区别,不像皮肤、肌肉、肌腱和韧带等。
这样一个部位从破骨细胞的分解吸收到成骨细胞的重建过程,儿童和青少年需要3-6个月,成人要6-12个月,老年人可能要一年半。可见,越年轻修复得越快,越老修复得越慢。
我们都知道,拆除比建造要快得多,大楼一炸就轰然倒塌,要建起至少要几个月乃至一两年。对于过于坚硬的皮质骨,破骨细胞使用钻洞的方式,就像用钻头在墙上打孔,速度最快的时候每天能达500微米(1米= 1,000,000微米)。成骨细胞累死累活、加班加点地工作每天也就是重建1微米。这差着500倍呢骨细胞在哪里!所以,为了能保证整个骨骼的功能状态,拆除比重建要少才行。破骨细胞的寿命从几小时到几天,成骨细胞的寿命却从几天到数周,毕竟建造的工期长吗。
皮质骨出现孔隙的比率通常小于5%,这主要取决于积极重塑(拆了又补)与处于静态(无需修补)的骨皮质的比例。据说意大利的佛罗伦萨(我没去过)对旧城保护的非常好(重塑极不积极),人们还能走在达芬奇曾经走过的街道,触到米开朗琪罗手拂过的建筑。我们八九十年代无处不见的拆字就属于过度积极的重塑,你大爷走过的街道你都没机会见过,你爷爷家更可能变成大马路了,你只能站在红绿灯前脑补一下,还得小心别被车撞着。
皮质骨活跃的重塑导致了皮质孔隙增加和皮质骨量的减少。这就像一面承重墙坏掉的砖太多了,已经漏洞百出,不拆吧,坏的砖起不到支撑作用,拆的太多补不上又怕墙塌了,真是矛盾呀!英文骨质疏松是“Osteoporosis”,就是骨骼漏洞百出的意思。即使健康的老年人同样会出现骨皮质层变薄和孔隙增加。
在人30岁的时候,大约有1%的骨骼正在拆除,4%的骨骼正在构建。按照这个速度,差不多每10年,我们全身的骨骼就被全部翻新一遍。
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