聊聊「骨骼」(九)破骨細胞

2020-11-07 句朝暉醫生

破骨細胞具有分解和吸收骨組織的能力,它們將破損的或無用的骨拆除運走,為成骨細胞構建新骨做場地清理。正常健康的骨骼內很少見到破骨細胞,因為那裡不需要它們。

破骨細胞是有多個細胞核的大細胞。人體骨骼上的破骨細胞通常有5個核,個頭很大,直徑達150-200微米。現在手機都8核了,可以快速處理多項指令。這種多核組裝的破骨細胞也一樣,因為要在骨骼一個狹小局部區域內完成多項任務,比如離子轉運、蛋白質分泌、囊泡(含有溶解酶)運送等等,一個核根本處理不了。

破骨細胞也是白細胞家族的,和血液中的巨噬細胞類似,具有吞噬作用。

保羅•班德在他的《神的傑作:身體奧秘的發現之旅》中也盛讚「白細胞」,其中包括巨噬細胞。人體是多細胞的聚合體,每個細胞作為生命體和細菌一樣都具有生存和繁衍兩個內設的使命。但白細胞卻以犧牲自己來保護整個人體。巨噬細胞個頭很大,單兵作戰能力超強,是特種兵。當它們遇到細菌、病毒或異物,只要是沒有本國身份證的,見一個消滅一個。它們靠近並將病原體抱住,拉響身體內的炸藥包,將病原體和自己同時炸碎。多麼偉大的壯舉!是我們身體中最英勇無畏的戰士。我們看到皮膚感染的膿包破潰後流出的膿,感到很噁心,其實那都是戰士們犧牲後的屍體。

撤遠了,再回來說破骨細胞。破骨細胞收到指令,來到要拆除的骨組織的表面。它們像個小鍋扣在上面,緊緊地與骨貼合在一起,封閉與周圍的連接,因為它要分泌一種活性酶,使其表面呈酸性,酸能溶解礦物質和膠原蛋白。就像蠶食桑葉一樣,破骨細胞會在骨表面形成一個一個的凹坑,也稱吸收坑。被溶解的鈣會被重吸收進入血液以維持鈣離子的內環境穩態或被運到其他地方來建造新骨。

破骨細胞蠶食形成吸收坑後,成骨細胞就會匯聚於此。成骨細胞先用膠原蛋白搭起架子,將坑填平。然後再通過血液循環系統將礦物質運到此地,像混凝土澆築一樣使整個結構變硬,最後完全骨化(礦化),跟周圍的骨一樣堅硬堅強,工程到此結束,完成一個吸收到重建的循環。

骨骼是唯一不會形成疤痕的組織,修復後跟周圍的組織根本看不出區別,不像皮膚、肌肉、肌腱和韌帶等。

這樣一個部位從破骨細胞的分解吸收到成骨細胞的重建過程,兒童和青少年需要3-6個月,成人要6-12個月,老年人可能要一年半。可見,越年輕修復得越快,越老修復得越慢。

我們都知道,拆除比建造要快得多,大樓一炸就轟然倒塌,要建起至少要幾個月乃至一兩年。對於過于堅硬的皮質骨,破骨細胞使用鑽洞的方式,就像用鑽頭在牆上打孔,速度最快的時候每天能達500微米(1米= 1,000,000微米)。成骨細胞累死累活、加班加點地工作每天也就是重建1微米。這差著500倍呢!所以,為了能保證整個骨骼的功能狀態,拆除比重建要少才行。破骨細胞的壽命從幾小時到幾天,成骨細胞的壽命卻從幾天到數周,畢竟建造的工期長嗎。

皮質骨出現孔隙的比率通常小於5%,這主要取決於積極重塑(拆了又補)與處於靜態(無需修補)的骨皮質的比例。據說義大利的佛羅倫斯(我沒去過)對舊城保護的非常好(重塑極不積極),人們還能走在達文西曾經走過的街道,觸到米開朗琪羅手拂過的建築。我們八九十年代無處不見的拆字就屬於過度積極的重塑,你大爺走過的街道你都沒機會見過,你爺爺家更可能變成大馬路了,你只能站在紅綠燈前腦補一下,還得小心別被車撞著。

皮質骨活躍的重塑導致了皮質孔隙增加和皮質骨量的減少。這就像一面承重牆壞掉的磚太多了,已經漏洞百出,不拆吧,壞的磚起不到支撐作用,拆的太多補不上又怕牆塌了,真是矛盾呀!英文骨質疏鬆是「Osteoporosis」,就是骨骼漏洞百出的意思。即使健康的老年人同樣會出現骨皮質層變薄和孔隙增加。

在人30歲的時候,大約有1%的骨骼正在拆除,4%的骨骼正在構建。按照這個速度,差不多每10年,我們全身的骨骼就被全部翻新一遍。

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