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一、软骨的发育发生机制

从肌膜到肌腱动物发育发生顺序是从固有结缔组织到骨骼组织的过程，而骨骼的出现是从软骨到硬骨的发育过程，为什么会出现这种发育发生顺序呢？

我们知道动物消化腺器官的发生，消化吸收能力大大增强，肌膜之间形成的组织间隙输布方式已经还不能适应，需要更大空间脉管模式才能输送到组织器官，于是在肌膜间隙方式基础上出现脉管结构；而脉管结构的发生矢量方向是从原肠附近向外辐射状发育，这一发育分化形式导致近原肠端的脉管粗，远原肠端脉管细，这种结构就会导致近原肠端脉管通透性腔，远原肠端通透性弱，于是浓密胶状物质到达远原肠端时就会沉积在远原肠端，也就是软骨发生。

也就是说动物软骨的发生发育是以浓密胶状物质在脉管微循环端沉积产生的，所以软骨的生长方式有内积生长和外加生长两种方式：

1. 内积生长

内积长生又称膨胀式生长，是通过软骨内软骨细胞的长大和分裂增殖，进而继续不断地产生基质和胶原，使软骨从内部生长增大。

2. 外加生长

外加生长又称软骨膜附加生长，是通过软骨膜内层的骨祖细胞向软骨表面不断添加新的软骨细胞，产生基质和纤维，使软骨从表面向外扩大。

在动物发育发生过程中这一发育阶段经历了漫长的演化过程，原索动物的原索就是这一结构，到高等脊椎动物如鲨鱼，软骨还是骨骼主要组成份。

软骨鱼类的成体大部分骨骼也是软骨。在无脊椎动物中，软体动物的头足类的软骨很发达。软骨的周围一般被覆以纤维结缔组织的软骨膜，它在软骨被骨取代时转化为骨膜。

二、硬骨的发育发生机制

知道软骨组织的动物发育发生机制后，我们就会自然出现这样的疑问，既然软骨组织是浓密胶状物质在微循环端沉积发育而成，这种物质通透性非常弱，如何能形成硬骨结构呢？

软骨由软骨组织及其周围的软骨膜构成，软骨组织由软骨细胞、基质及胶原纤维构成。根据软骨组织内所含纤维成分的不同，可将软骨分为透明软骨、弹性软骨和纤维软骨三种，其中以透明软骨的分布较广，结构也较典型。

（一）透明软骨

透明软骨间质内仅含少量胶原原纤维，基质较丰富，新鲜时呈半透明状。主要分布于关节软骨、肋软骨等。

1. 软骨细胞

软骨细胞位于软骨基质内的软骨陷窝中。在陷窝的周围，有一层染色深的基质，称软骨囊。软骨细胞在软骨内的分布有一定的规律性，靠近软骨膜的软骨细胞较幼稚，体积较小，呈扁圆形，单个分布。当软骨生长时，细胞渐向软骨的深部移动，并具有较明显的软骨囊，细胞在囊内进行分裂，逐渐形成有2～8个细胞的细胞群，称为同源细胞群。

由于软骨细胞不断产生新的软骨基质，各个细胞均分别围以软骨囊。软骨细胞核椭圆形，细胞质弱嗜碱性，生活时充满软骨陷窝内。在HE切片中，因胞质的收缩，胞体变为不规则形，使软骨囊和细胞之间出现空隙。软骨细胞的超微结构特点为胞质内含有丰富的粗面内质网和发达的高尔基复合体，还含有一些糖原和脂滴，线粒体较少。软骨细胞主要以糖酵解的方式获得能量。

2. 基质：

透明软骨基质的化学组成主要为大分子的软骨粘蛋白，其主要成分是酸性糖胺多糖。软骨粘蛋白的主干是长链的透明质酸分子，其上结合了许多蛋白质链，蛋白质链上又结合了许多硫酸软骨素和硫酸角质蛋白链，故染色呈碱性。这种羽状分支的大分子结合着大量的水，大分子之间又相互结合构成分子筛，并和胶原原纤维结合在一起形成固态的结构。软骨内无血管，但由于软骨基质内富含水分（约占软骨基质的75%），营养物质易于渗透，故软骨深层的软骨细胞仍能获得必需的营养。

3. 纤维：

透明软骨中无胶原纤维，但有许多细小的无明显横纹的胶原原纤维，纤维排列不整齐。胶原约占软骨有机成分的40%，软骨囊含胶原少而含有较多的硫酸软骨素，故嗜碱性强。含胶原多的部分嗜碱性减弱，或呈现弱嗜酸性。

（二）纤维软骨

纤维软骨分布于椎间盘、关节盘及耻骨联合等处。基质内富含胶原纤维束，呈平行或交错排列。软骨细胞较小而少，成行排列于胶原纤维束之间。HE染色切片中，纤维被染成红色，故不易见到软骨基质，仅在软骨细胞周围可见深染的软骨囊及少量淡染的嗜碱性基质。

（三）弹性软骨

弹性软骨分布于耳廓及会厌等处。结构类似透明软骨，仅在间质中含有大量交织成网的弹性纤维，纤维在软骨中部较密集，周边部较稀少。这种软骨具有良好的弹性。

（四）软骨膜

除关节面的软骨表面以外，软骨的周围均覆有一层较致密的结缔组织，即软骨膜。其外层纤维较致密，主要为保护作用；内层较疏松，富含细胞、神经及一些小血管。在紧贴软骨处的软骨膜内还有一种能形成骨或软骨的幼稚细胞（干细胞），呈梭形，可增殖分化为软骨细胞。软骨膜能保护及营养软骨，同时对软骨的生长有重要作用。

从软骨的成分看，软骨演变出硬骨主要是由于软骨基质导致的，因为由于软骨基质内富含水分（约占软骨基质的75%），营养物质易于渗透，脉管中的钙质流动到基质位置时，就沉积在水分位置，当脉管循环将水分带走时，沉积的钙质就变为硬骨骼，这就是骨骼发育发生机制。

从这一机制我们再看人体胚胎发育过程中骨骼的形成过程就明白了其中的机理，人体在胎儿和年幼期，软骨组织分布较广，后来逐渐被骨组织代替。成年人软骨存在于骨的关节面、肋软骨、气管、耳廓、椎间盘等处。

第二章：骨髓造血的发育发生机制

图4-2-1 骨髓造血示意图

（图片来演：血液净化学(第4版) 出版社名称: 北京科学技术出版社 出版时间: 2016年9月 作者: 王质刚 ISBN编号: 9787530485545）

我们知道了硬骨骼的形成机制后，随之又出现另一问题，既然骨骼是循环系统末端浓密胶状物质和钙质沉积发育而成，为什么硬骨骼内部成为疏松结构，并能产生造血功能呢？

从动物发育发生学机制分析血液发生机制，血液的发生也是一个长期演化的过程。

从无脊椎动物循环系统的进化主线看：原生动物中的细胞质流动起到循环的作用；海绵动物、腔肠动物和扁形动物通过消化循环腔起着循环的作用；线形动物的原体腔也有输送养料的功能；真体腔的出现产生了血管，环节动物开始有了真正的循环系统；除环节动物中的大部分为闭管系统外，其他的高等无脊椎动物的循环系统均为开管式，也就是说环节动物之前的各门类没有专门的循环系统。

从环节动物开始有了专门的循环结构，也就有了血液的发生，动物血液有好几种颜色：蚯蚓的血是玫瑰红的，虾的血液是青色的，河蚌的血液是蓝色，鲎的血是蓝色的，有种蜗牛的血是透明的，人的血液中含有大量的血红蛋白，而血红蛋白的主要成分是铁，因此血液呈现出红色，动物血液的多样性说明血液的发生发育是具有发育发生机制上的时间轴性，不同进化阶段上的有血物种，血液产生的部位是不一样的。

血细胞在造血器官或组织中产生，发育成熟或接近成熟时才释放到血液中。脊椎动物中，圆口纲七鳃鳗和鱼纲软骨鱼的造血器官主要是脾脏；硬骨鱼造血的中心有的转移到肾，但脾仍起一定的作用，骨髓最早出现在无尾两栖纲动物（如青蛙）的管状骨中，成为主要造血器官，它的脾的造血功能退居次要地位，只在幼体肾仍有适应功能；爬行动物的造血器官是骨髓和脾脏，其中蜥蜴以骨髓造血为主，鳖的脾脏和骨髓都具有产生红细胞的功能；哺乳纲和鸟纲动物在个体发生过程中，造血器官有卵黄囊、肝、脾、胸腺和骨髓（鸟类还有腔上囊），个体出生后，红骨髓成为主要的造血器官，胚胎期血细胞起源于胚胎中胚层的间充质细胞。胚胎期的造血过程大致可分三个阶段：即卵黄囊造血期、肝造血期和骨髓造血期。

从以上的动物造血器官演化呈现这样的演化路线：脾脏-肾脏-肝脏-骨髓，为什么会出现这样的发育演化路线呢？

从两胚层动演变为三胚层动物，中胶层演变为原始中胚层是间充质中胚层出现，也就是脾原基的出现；中胚层组织器官开始发育的器官是肾脏，肾脏的出现使得原肠从半消化管结构发育成完整消化管结构，消化功能增强使得原肠消化腺细胞向消化器官演化，出现肝盲囊内脏团-肝脏器官的演化过程，在这一过程中脉管结构从肌膜间形成的组织间隙体液输布方式衍生出脉管结构，血液产生位置也就是呈现从脾脏-肾脏-肝脏演化矢量轨迹，当出现软骨组织时意味着这一演化矢量已经基本结束，也就是体腔静脉发育分化的过程。

脾脏-肾脏-肝脏演化矢量结束是意味着中胚层发育分化支到达了外胚层部位，就会诱导外胚层细胞向里迁移，这一外胚层迁移首先从原肠前段的肺分化支处开始，经前段中胚层向内胚层迁移，引发内胚层肺分化支自前向后内旋运动，与脏壁中胚层结合逐渐发育完成呼吸器官和循环器官耦合的演化，继续向后发育衍生，形成原始的有氧血端脉管结构，因为这一发育过程是从外胚层向内迁移发育，正好与原始的发育轨迹呈现相反矢量，两个相反发育矢量轨迹在软骨位置相遇，于是动静脉就延伸到软骨间隙中，将软骨中间的水分通过脉管输送出去，呈现外硬内松的结构状态，外硬部分与原始的软骨结合在一起，就是外骨膜结构。