骨病理生理学的基本事实与推论

发现并提出问题而不是回避问题，是解决问题的关键。在同一骨骼的同一横截面上，骨质疏松是否是相对均匀发生的？骨改建为什么是不均匀存在的？这些问题再也不容回避了，任何理论如果是回避或者无法解释这些问题，这个理论的前途就值得怀疑。

这里仅探讨骨组织细胞形态方面的问题，也就是细胞水平的问题，基本不涉及分子水平的问题。中国有句成语叫歧路亡羊，意思是岔路多就找不到丢失的羊羔。分子水平的问题和细胞水平的问题相比，显然是更深层次的问题。如果我们不能很好地理解细胞水平的问题，就容易迷失方向，在错误的思路上越走越远。在这里不涉及分子水平的问题还有一个原因，分子水平的问题极为复杂，到目前为止还很难和细胞水平的知识条理清晰地联系起来。尽管某些钙调节激素的作用以及特定骨骼相关的细胞因子缺乏引起的结局已经相当明朗，但在细胞水平，传统理论对破骨细胞的功能定位在解释问题时仍然矛盾重重。

可以说破骨细胞的功能定位是骨病理生理学最为核心的问题，目前仍然把破骨细胞的功能定位于骨吸收，这与19世纪用显微镜研究并命名破骨细胞时的观念几乎没有什么两样。问题在于这种经典的理论在解释诸如骨质疏松是否是均匀发生的，骨改建为什么是不均匀存在的等等问题时完全失灵了。传统理论几乎无法与现代的干细胞理论实行有机对接，这种对接需要一种扳机或引路机制。把破骨细胞的功能定位换一个角度分析，几乎所有的问题都柳暗花明，破骨细胞可能完全不是负责骨吸收的细胞，而是一种成骨辅助细胞，或者说破骨细胞提供了启动干细胞向骨细胞定向分化的扳机。旧的不去，新的不来，破骨细胞是吐故纳新的联系环节。

从哲学思维的角度分析，生物学机制是复杂的，但我们必须从简单的地方着手，先建立一个简单的大致正确的模型，然后再使之完善。如果简单的地方尚无把握，讨论复杂的问题无异于盲人摸象。在骨病理生理学领域，我们已经摸索得太久。

骨组织有几种细胞？这是一个既简单又复杂的问题，心脏主要是由心肌细胞构成的，肝主要是由肝细胞构成的，骨骼主要由骨细胞（osteocyte）构成。这是狭义的概念，这种狭义概念的重要性在于明确了谁是骨骼的主人，谁是骨骼功能的主要执行者。比如骨骼的钙盐代谢功能，把破骨细胞作为释放钙盐的主要细胞就有点不可思议，但传统理论就是这样认为的。这一点在以后的形态分析中还会提到。但这种狭义的概念实在太陈旧了，体现不了骨组织是一种动态的充满生机的组织。有人会把破骨细胞和成骨细胞作为骨组织的重要成员，似乎这样就全面一点了。但这也是100年前的概念。

骨组织为什么具有生机和活力，因为有血流，有血管组织。几乎所有的组织都具有血液供应，这是最简单的基本事实。但也恰恰是这个最简单的基本事实却蕴含了深刻的生物学道理。Frost提出了一个很具有启发意义的现代概念，即基本多细胞单位。这个概念最初描述的是一种动态的有次序的细胞形态学现象，并没有明确提出血管内皮细胞是基本多细胞单位的组成部分。但这并不妨碍对这个概念进行引申和讨论。如果把血管排除在骨组织的基本成分之外，几乎所有的骨病理生理学问题都将无法讨论，血液是生命之源。

也可以把基本多细胞单位的概念引申为一种静态的形态概念。骨组织的基本多细胞形态单位在100年前就被描述并命名了，即骨单位。骨单位的中心是哈弗管，其内走行着血管组织。血管及周围有着复杂的细胞成分，包括血管内皮细胞，血管旁细胞以及可以游走到血管外进入骨组织的某些血液细胞等，比如破骨细胞、成骨干细胞来源于血液或血管周围。目前已经证明，破骨细胞来源于血液中的单核细胞。这种以血管为核心的基本多细胞单位也许还是其他生命组织的基本结构。这种基本多细胞单位是现代干细胞理论的基本形态学基础，是多种细胞相互通讯协作的结构基础和形态表现。打个比方，血管周围间隙是骨组织的政治和经济中心，几乎所有的营养物质交换和细胞间协作都发生于此。

下面以长管状骨的横断面为例，来分析一下骨组织的形态现象。这里的多数图片都是我本人通过动物实验在显微镜下观察拍摄的。图4－1是狗股骨的横断面，通过印度墨汁血管内灌注，经过脱钙、脱水及透明处理后显示骨皮质内的血管分布。

骨的横断面，印度墨汁血管灌注显示血管树

中央约占2／3的区域是骨髓腔，周边呈树林样分布的是骨皮质区的血管。说明长管状骨的血液供应主要是从骨髓腔起源的。这幅图片的取材部位靠近关节髁部，因此骨髓腔较宽大，骨干区的骨髓腔要相对较狭小。图4－2是骨松质部位的网状血管窦形态。上方及右侧没有血管的区域是关节软骨区。

图4－2 狗股骨骨松质区，印度墨汁灌注显示血管窦网

骨髓腔内的组织及骨松质区的组织具有一定的造血功能，骨松质区的骨骼形态变化不易于观察，不在此讨论。长管状骨的骨皮质区具有典型特殊的形态结构，即骨单位，骨单位的形态变化具有特征性，易于观察，对分析骨病理生理学现象具有特殊重要的意义。图4－3是骨皮质区的横断面的骨磨片，是其中一个很小的区域放大的图片。

4－3 骨磨片，显示骨皮质的2个相邻骨单位横断面

图4－3显示的是2个相邻的骨单位，骨单位的中央是血管通路，即哈弗管，仅占很小的横截面积。周围是4～6层呈同心圆排列的骨细胞，骨细胞具有大量发丝样的长长的管状细胞突起，呈放射样排列。为了讨论问题直观方便，我们将图4－3左面的骨单位剪切下来，以夸大的比例显示为长管状骨骨干部位横断面的示意图，见图4－4。实际骨断面的骨单位要比这多成百上千倍，图4－1的血管密度与骨单位的密度具有很大的相关性。这个示意图忽略了一些变化特征不强的结构，比如环状骨板。有关详细的形态专业人士可以参照组织胚胎学的教科书。变化没有特征性就很难进行讨论。

除了省略一些结构，这样一张模拟图还不够准确。为了讨论方便，让一般非专业人士也能够读得懂，先简要介绍一下骨细胞和破骨细胞的形态。骨细胞具有婀娜多姿的美妙形态，骨细胞位于坚硬的钙化组织中，其细胞主体占有的空间称为骨陷窝。骨细胞具有大量发丝样的长长的管状细胞突起，呈放射样排列，彼此相连。细胞突起占有的骨性管道称为骨小管。骨小管最终与哈弗管相通，对骨细胞的营养与代谢至关重要。骨陷窝、骨小管及哈弗管均由骨组织形成，它们构成的界面称为骨骼的内表面积，骨骼的内表面积是一个十分重要的概念，执行钙盐代谢功能的细胞必须占据和掌控骨骼的内表面积，只有一种细胞能做到这一点，就是骨细胞。骨骼的内、外骨膜面称为骨骼的外表面积。图4－5为骨骼外环骨板区的骨磨片，显示骨陷窝及骨小管。骨单位的骨细胞形态参见图4－3。

图4－4 长管状骨骨干部位横截面的模拟图

破骨细胞在一般的骨骼切片上很难观察到，主要分布在骨质表面、骨内血管通道周围，但不能孤军深入到钙化的骨基质中。破骨细胞体积较大，直径可达100μm，含多个甚至几十个细胞核，它是由多个单核细胞融合而成的。破骨细胞在吸收骨组织后，会在骨表面形成近似细胞形状的不规则陷窝，称为Howship陷窝，见图4－6。在陷窝内对着骨质的一面，细胞会伸出许多绒毛样细胞突起。称为皱褶缘（ruffled border）。皱褶缘区可以分泌多种生物酶和酸性物质，溶解骨质，并能够通过细胞吞饮的方式将处理过的骨质吞进细胞内进行处理。所有问题的关键就在于这种细胞吞饮作用究竟是为了什么，是为了溶解骨钙增加血钙浓度吗？换句话说，是破骨细胞的作用导致了骨质疏松吗？

4－5 骨磨片，显示骨细胞陷窝及骨小管

图4－6 HE染色，下方为高温灭活后的死骨区

问题先留下，让我们回顾对比一下骨细胞和破骨细胞的形态特征。简单地打个比方，就是破骨细胞有牙，可以啃骨头，这是指破骨细胞的皱褶缘可以溶解和细胞吞饮骨质。但是啃骨头是需要时间的，比如骨改建的骨吸收期至少需要1周时间。啃骨头也是搞破坏，骨骼会不会千疮百孔呢？如果说破骨细胞有牙，就可以说骨细胞有爪，有根须。骨细胞及其浓密的长长的根须被钙化骨组织包被，使其与骨骼钙盐具有巨大的接触面积。如果骨细胞参与钙盐吸收，必然具有极高的效率，而我们几乎无法在普通显微镜下观察到任何形态学的变化。图4－7是骨细胞与破骨细胞对比的示意图。

图4－7 骨细胞与破骨细胞对比

根据骨骼的内部形态特征，可以将骨骼分为两大区域，即水边和陆地。所谓水边是指血管及血管周围间隙，位于骨单位的中心区，通常只占很小的区域，但在骨单位改建时中心区要扩大。水边是骨骼最为活跃的区域，是骨骼的政治和经济中心区。除了骨细胞，所有的骨骼相关细胞都属于水边细胞。所谓陆地是指血管周围广泛的钙化骨组织区域，这里只生存一种细胞，即骨细胞，参见图4－3。这种分类在分析骨吸收和骨质疏松时具有很重要的意义，也就是说骨质疏松到底是水边事件还是陆地事件。因为水边事件和陆地事件具有不同的形态学表现。

下面我们做第一种假设，假设破骨细胞可以深入到骨单位的陆地区，进行骨吸收。那么会形成图4－8的形态。即骨单位被虫蚀出孔洞。很遗憾，这种特征并没有记载，也根本就不存在。不存在也是一种重要的事实依据。

4－8 破骨细胞深入骨骼陆地区的假设形态

我们再来做第二种假设，骨质疏松仍然是由破骨细胞引起的，但由于破骨细胞仅能在水边活动，破骨细胞的活动势必形成吸收腔，造成中央区的扩大。那么会形成图4－9的表现吗？

很遗憾这也不是事实。就单个的骨单位而言，中央管区扩大的形态是经常存在的。但在成年动物中，这种形态的比例较小，一般低于10%。幼年动物则比较多，似乎说明这种骨改建形态更多地与骨骼的生长修复有关，而不是相反。

骨单位中央区骨吸收造成骨质疏松的形态假设

这里要介绍骨改建的概念。骨改建是指骨骼内部结构的改造和重建，是由有时间和空间顺序的多种细胞共同完成的，完成骨改建的多种细胞被称为基本多细胞单位。大致分为3个阶段，第一阶段是激活阶段，这一阶段的细胞机制尚不清楚，结果是血液中的某种单核细胞被招募穿出血管，进入骨骼的血管周围间隙，被活化成为破骨细胞。然后进入第二阶段，即骨吸收阶段，由破骨细胞在骨单位的中央区进行骨吸收，扩大空间（图4－10）。在这个空间内毛细血管纡曲增生，提供空间支架。骨吸收阶段持续1周以上。然后进入第三阶段，即成骨阶段。破骨细胞骨吸收后连接成骨细胞形成新骨，被称为破骨成骨偶联。整个骨改建过程持续2周以上，有报道称要持续4～6周，结局是几乎在原来的位置形成新的骨单位。这种新骨形成方式又称为原位成骨（appositional bone formation）。骨松质的改建也是由基本多细胞单位完成的，由于形态不便于观察，不在此讨论。

图4－10 微波高温灭火后骨骼再血管化后形成的骨单位的中央区扩大，HE染色，黑色为血管内灌注的墨汁

有关骨改建需要讨论的问题较多，比如骨改建的激活机制，骨改建的意义等，后面还会提到。骨皮质骨改建的最基本的事实是，骨改建在同一横截面上是不均匀发生的，并且所占的比例不大（图4－11）。在骨质疏松的动物模型上，骨改建只是略微活跃。这一方面中国的柴本甫做了很经典的实验研究［Benfu Cai，Xiulin Zhu，Lianfang Yang．Effect of cast immobilization on bone turnover，a tetracycline double labelling investigation．Chinese Medical Journal，1980，93（5）：316］。换句话说，骨质疏松并没有特征性的病理学表现，到目前为止，骨质疏松并不能通过病理活组织检查来加以确诊。这一点可以通过在美国医学索引IM上对骨质疏松以病理学（pathology）为检索词进行检索得到证实，近百年来相关文献少得可怜。

前面我们说过，图4－4模拟骨皮质的横截面不够准确，就是因为忽略了骨改建的因素。骨皮质的截面上在常态下有少量的骨单位在改建中，参见图4－12。在骨质疏松的情况下，情况大同小异。因此，在发现并命名破骨细胞150余年后的今天，除了破骨细胞有牙，可以啃骨头之外，我们并没有确切的病理学证据来支持破骨细胞引起了骨质疏松。情况恰恰相反，破骨细胞通过偶联机制最终导致了新骨形成，哪里有成骨现象，多先有破骨细胞，比如骨骺成骨，不在此赘述。

图4－11 根据柴本甫的实验以及本人的实验观察，骨改建在同一骨骼截面上总是不均匀分布的，骨改建的骨单位可以被四环素荧光标记上，黄色的骨单位代表被四环素荧光标记过的改建过的骨单位

我们再来分析图4－12，骨改建在同一截面上是不均匀发生的，在骨质疏松时也是如此。随之而来的问题是，骨质疏松也是不均匀的吗？换句话说，是不是只有改建的骨单位才疏松，而没改建的骨单位就正常呢？或者说骨质疏松时大部分骨单位是正常的呢？这显然不合逻辑，其一是骨改建中央管扩大的面积远远不足以解释骨质疏松时巨大的骨量丢失。其二，骨质疏松是以内分泌和应力因素为主导的，很难解释为什么大多数骨单位能够幸免。这就是说，把骨改建形态与骨质疏松机制联系起来几乎毫无道理。

问题几乎回到了原点。骨骼主要是由骨细胞构成的，骨细胞是骨骼的主角。如果骨细胞介导骨质疏松会是什么局面呢？这恰似山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村。骨细胞具有庞大的数量和巨大的骨骼内表面接触面积（图4－3，图4－5），如果骨细胞的每根细胞突起都进行骨吸收，完全可以在短时间内动员巨大的骨量，而很难在普通显微镜下发现特征性病理变化。骨细胞引起的骨质疏松在同一截面上是大致均匀发生的。符合骨质疏松内分泌因素及应力因素机制。骨质疏松时骨改建轻度活跃实际上是一种代偿性修复行为。

图4－12 骨皮质横截面

那么破骨细胞长牙啃骨头是为了什么呢？这要考察一下破骨细胞的出身。破骨细胞来源于血液中的单核巨噬细胞系统，这类细胞都有长牙吃东西的习惯，当外来物质进入体内后，巨噬细胞要把外来物吃进去消化，提炼出特征性抗原，呈递给免疫细胞。因此，巨噬细胞的吞噬作用是人体免疫识别的重要起始环节。破骨细胞的吞噬作用会不会也是一种损伤识别过程，是骨损伤修复的起始环节呢？从破骨细胞骨吸收到成骨细胞新骨形成的偶联过程上看，这种可能性是存在的。既然破骨细胞不介导骨质疏松，那还会有什么作用呢？

打个比方，破骨细胞实际上相当于骨骼的巡逻警察，哪里出了问题就到哪里去，是骨骼修复过程的启动环节，是骨骼修复特异性的决定者。有关修复的特异性问题比较复杂，简单地说是确保骨骼修复后还是骨组织，而不是肝组织或其他组织。这样，百余年来有关破骨细胞的观念就彻底地错了。但并不是说从错误的前提一定会得出错误的结论，因为骨质疏松时，破骨细胞要代偿性活跃，破骨细胞活跃和骨质疏松可能存在某种关联。但这种关联已经不是传统意义的直接关联。同样骨吸收被抑制时，破骨细胞也可能同时被抑制了。

目前的许多理论分析恰恰忽略了这样两个基本事实：骨改建是不均匀发生的，而骨质疏松是相对均匀发生的。因此，用骨改建来解释骨质疏松毫无道理。

那么骨改建的意义是什么？骨改建的结局已经告诉了我们。骨改建的结局是新骨形成，因此，生理性骨改建具有修复作用。这种修复可能体现在两个方面：一是修复微损伤，骨骼在承受冲击性机械应力时，经常会出现微小的内部裂痕，这种微损伤必须得到及时的修复，否则积累起来就会影响骨骼的强度。二是骨单位也是新陈代谢的组织，也有一定的寿命，衰老的骨单位会通过骨改建的原位成骨作用改建成新的骨单位。骨质疏松在某种程度上可以理解为组织的萎缩和衰老，骨质疏松一般会伴随代偿性骨改建活跃。把骨改建说成是骨质疏松的原因在因果关系上实际上是因果倒置。

有关骨改建的另一个基本事实是哺乳动物在幼年期的骨改建要比成年期活跃，提示骨改建对骨骼的发育生长可能起到重要的作用。后面还要提到，骨改建可能是骨骼增粗的主要机制。

有关骨改建的一个重要的理论问题是哪种细胞是骨改建的起始环节？成骨细胞、骨细胞是骨改建的终末环节，基本被排除。符合骨改建起始环节必须具备两个基本条件：一是在骨骼中分布要广，二是要能对应力做出合适的反应，就是说对一般生理应力并不敏感，而仅对损伤性应力产生反应。破骨细胞数量极少，很难感受应力，因此基本被排除。符合这两个条件的只有骨细胞和血管内皮细胞。相对而言，血管内皮细胞位于骨骼的中心区域，是联系骨骼与血液的门户界面，更适合作为骨改建启动的感受器。血管内皮细胞在骨单位的中央区，被坚硬的骨组织所保护，恰恰符合分布广，对一般应力不敏感，而对损伤性应力起反应的形态特点。如果血管内皮细胞可以作为启动骨改建的感受器，那么就可以推论，除了应力因素之外，血流动力学异常同样可以启动骨改建。而这一推论也得到了广泛的如下实验支持。

（一）动静脉瘘对骨骼生长发育的影响

正常情况下动静脉之间通过许多下级分支以及毛细血管网连接起来。而如果比较粗的动静脉之间发生了不正常的血流连通，就称为动静脉瘘。动静脉瘘可由外伤造成，在尿毒症需要人工透析时常需手术造口。手术造口后由于动脉的压力较大，可以造成静脉增粗，方便穿刺透析。动静脉瘘把动脉的血压直接传递给静脉，增加了静脉的压力，严重干扰了静脉的回流，会造成远端的淤血，同时由于部分动脉血未经灌溉组织直接回流心脏，会造成远端组织供血相对不足。总之动静脉瘘会造成远端组织严重的血流动力学改变，那么这种血流动力学改变对组织会造成什么结果呢？骨骼是在形态学上最便于观察和计量的组织。这些工作在20世纪60年代前后已经有比较详细的描述。

以幼狗为实验对象，在一侧股动脉的股深动脉分支以远1cm部位手术造成动静脉瘘，对侧肢体作为对照。观察3个月，结果发现动静脉瘘远端的胫骨明显增粗，重量增加，外骨膜有明显新骨生成。因此动静脉瘘会造成组织的增生性反应，目前认为这种增生性反应和骨骼的骨改建属于同一机制，因此，血流动力学改变本身是骨改建的诱发因素之一（Vanderhoeft PJ，Kelly PJ，Janes JM，et al Growth and structure of bone distal to an arteriovenous fistula：Quantitative analysis of tetracycline－induced transverse growth patterns．J Bone Joint Surg，1963，45B：582）。

（二）短暂缺血诱发骨膜增生反应

前面的实验说明动静脉瘘造成的血流动力学改变可能诱导骨改建增强，产生骨修复反应。挪威的Svindland等设计了一个巧妙的实验来验证缺血4．5h会对骨骼造成什么影响。实验采用Wistar鼠，把大腿的主要血管神经保护起来，其余组织采用止血带结扎，股动脉采用血管夹夹闭，这样阻断远端所有血液供应，共4．5h，饲养3d后取材进行病理检查。结果发现胫骨短暂缺血后会产生类似骨折愈合的骨痂修复反应，主要表现为外骨膜细胞肥大、增生。这个实验进一步说明直接创伤本身并不是启动修复反应的绝对必要条件。换个角度思考，任何骨折创伤都伴有局部的血管损伤，都伴有局部的血流动力学紊乱，可否推论血管在组织的修复过程中起到了至关重要的作用呢？再明白不过的事情是，没有血管，就没有修复。血管在组织修复中的关键作用在后面还要进一步论述。血流动力学改变诱发骨改建可能具有重要的生理意义，当骨单位衰老、骨细胞凋亡时，由于中央区扩大可能造成局部血管纡曲、血流动力学异常而诱发修复性骨改建［Svindland AD，Nordsletten L，Reikeras O，et al Periosteal response to transient ischemia，histological studies on the rat tibia．Acta Orthop Scand，1995，66（5）：468］。

中国有句俗语：瘦死的骆驼比马大，这句话说的主要是骨骼。这种简单的事实其实也在考验学者的智慧，比如目前还在流行的理论认为，在低应力条件下，骨骼会启动骨吸收机制，因此产生骨质疏松。但在持续的低应力状态下，骨骼会怎样呢？会被完全吸收吗？比如人类能否在失重状态下的太空持续生存？其实这个问题已经有了答案。人类在截瘫状态下可以长期生存，但其骨骼并没有被吸收掉，而是维持了一定的强度。其重要原因之一就是充沛的血液供应是维持骨骼的重要因素之一。低应力理论的另一个困惑是在进化论上找不到自己的位置。进化论认为，生物的所有机制都为生存而存在。以人类为例，在一天24h中，究竟什么时候处于低应力状态呢？除了睡眠还有其他的时候么？这种理论推论下去，就是睡眠导致了骨质疏松。我不愿再沿着这个思路进行繁琐的分析了。没有对抗机制的单向理论就好像是单程车票，在多数情况下也会把自己送上不归的旅程。

中国还有句俗语：伤筋动骨一百天。说的是骨折愈合需要漫长的时间。为什么普通伤口愈合仅需要10～14d，而骨折愈合却那么漫长呢？骨折愈合机制真的需要那么长时间么？以下3个实验是很有启示意义的。

1．McKibbin等人的老鼠截肢实验 骨折愈合需要连接2个骨折端，而截肢后只剩下一个骨折端，那样会发生什么事情呢？通过老鼠的截肢实验他们发现，即使没有骨折的另一端，截肢的残端仍会发生修复性骨痂反应，只不过这种骨痂反应在2周后就会停止生长而发生退化。McKibbin把这种短时的不依赖骨折另一端而存在的修复反应称为初始骨痂反应，这是一个里程碑性的概念，它揭示了骨折愈合和普通伤口愈合一样，需要2周左右的时间。只不过在这2周时间里，骨痂的强度尚不足以恢复到正常，这样在骨折部位就会存在异常活动，进而反复地发生了损伤和修复过程，这就是作者提出的骨折愈合一元论学说。

为什么组织愈合需要2周的时间？这2周的时间太重要了，这是生命过程极为重要的时间周期。女性的月经周期大约为4周，月经中期排卵，将月经周期大致分为2个周期，子宫内膜分别经历了修复和退化2个过程。

话有点说远了，巧合的是，2周也是极为重要的免疫学周期，机体对外来抗原的初次入侵会产生初次免疫应答，即产生抗体来对抗外来者的入侵，这个过程也需要7～14d。现已明确，免疫反应的抗体形成是由多细胞完成的，包括巨噬细胞，T细胞，B细胞等。巨噬细胞在起始环节的识别过程发挥着重要的作用。

免疫反应是由多细胞协同完成的，这是生物医学史上最重要的发现之一。尽管免疫反应的参与细胞还有不明确的环节，但其起始环节和最终环节已经基本明确，成为举世公认的多细胞功能链条。那么人体中还有其他的多细胞功能链条么？也许Frost提出的骨改建的基本多细胞单位是目前知名度最高的第二条多细胞功能链条。这种多细胞功能链条是生命复杂性和完美性的重要基础。结合目前干细胞理论的进展，多细胞功能链可能是干细胞功能得以实现的基本途径。因此，骨折愈合周期与初次免疫应答周期一致也许不仅仅是一种巧合。

骨折愈合过程与免疫学过程有着太多的巧合：他们都是由多细胞系完成的，有着基本吻合时间周期，更为重要的是它们的起始过程都是由巨噬细胞开始的。现已证明破骨细胞与巨噬细胞具有相同的起源，都来源于血液的单核细胞，都具有吞噬功能。免疫学的发展已经使人们认识到，免疫学生理学的范围远远超过了免疫病理学，二者相比，免疫病理学只不过是浮在水面上的冰山。没有学者会否认组织修复与愈合过程同时也是一个免疫学过程。那么，可否大胆假设骨折愈合过程就是一个与初次免疫应答反应极为类似的免疫学过程呢？

这个假设是这样的：当组织损伤时，开始发生的是非特异性炎症反应，任何组织损伤这个过程都极为类似。局部出血，血小板因子释放等一系列复杂的生物化学过程招募了各类细胞，这个过程的核心是血管组织。血液中的单核细胞穿过血管到骨组织中，就成为破骨细胞。破骨细胞通过吞噬损伤的骨组织起到一种损伤识别的作用，通过类似巨噬细胞的抗原递呈作用，把信息传递给多能干细胞，多能干细胞转化成特异性修复细胞，即成骨细胞。这个过程同样需要7～14d。这种对自身信息产生的修复反应可能是人体组织修复的普遍规律。而启动特异性修复过程的钥匙或扳机可能就在破骨细胞身上。已有证据证明，破骨细胞活化后可以表达并分泌成骨因子，骨形成蛋白［Garimella R，Tague SE，Zhang J，et al Anderson HC．Expression and synthesis of bone morphogenetic proteins by osteoclasts：apossible path to anabolic bone remodeling．J Histochem Cytochem，2008，56（6）：569］。

小知识：抗原递呈细胞，当异物，比如细菌入侵人体时，人体要产生特异性抗体来攻击异物，这种特异性抗体具有高度的专一性，一般对其他细菌是不具有攻击作用的。这就需要一个识别的过程，这个过程是通过巨噬细胞的吞噬作用来完成的。巨噬细胞吞噬细菌当然可以直接消灭一部分细菌，但这并不是它的主要功能，而是通过对细菌的处理和消化，提炼出来一种该细菌的特异性抗原信息，再把这种特异性信息提交给其他细胞，其他细胞得到这种信息后就会产生专门针对该种细菌的抗体来对细菌发动大规模攻击。吞噬细胞提交特异性信息的过程就是著名的抗原递呈过程，参与抗原递呈的细胞称为抗原递呈细胞。有实验已经证实，在骨折愈合过程中有抗原递呈细胞的参与（Hulth A）。现代的观念已经足以发问，破骨细胞的吞噬作用仅仅是为了骨吸收吗？也许恰恰相反，破骨细胞是启动成骨修复的起始环节，类似抗原递呈作用，同样起到特异性识别的作用，这样骨折部位修复的才是骨细胞，而不是肝细胞或者上皮细胞。破骨细胞的骨吸收也许是骨修复必需的起始环节之一。

2．Rooney的鼠跟腱异位成骨实验 Rooney的鼠跟腱异位成骨实验是支持上述假设的另一个很好实验佐证。所谓异位成骨就是在通常没有骨组织的位置生长出骨组织，异位成骨是一种特殊的组织修复现象。Rooney的文章发表于1993年，实验采用了两项十分重要的现代先进实验手段。一是半透膜技术，半透膜可以隔离细胞成分，却可以使生物大分子等营养物质通过，因此可以在体内相对隔离状态培养组织，而避免了周围细胞的干扰。实验采用的是由半透膜制成的装置，叫Millipore diffusion chamber。Millipore是一家英国公司，这个装置可以称为Millipore弥散室。另一项技术是同源系动物，即遗传背景基本相同，个体间差异最小，相互间组织移植不会产生排斥反应。

老鼠跟腱损伤后在自然状态下经过一段时间会在局部产生异位成骨现象，局部会有骨岛形成，骨岛形成通常需要3～4周。那么异位骨化细胞是来源于跟腱本身吗？把损伤的1周以内的跟腱组织放入Millipore弥散室，置于同源系老鼠的腹膜内培养，无论多久都不能培养出骨组织。但把损伤2周的跟腱组织放入Millipore弥散室内培养，却可以培养出骨组织。Millipore弥散室内没有血液供应，而跟腱组织在原位可以获得持续的血液供应，这是这个实验的最大差异。这个实验说明，老鼠跟腱的异位骨化单靠组织的局部的细胞是不够的，需要有持续1周以上的血液供应才行。这个实验几乎能够说明异位骨化的干细胞不是来源于局部组织，也不是来源于局部组织的血管旁细胞，因为在组织移植时，血管旁细胞也一同移植了过去。这说明产生异位骨化的干细胞需要持续1～2周的血液供应才能转化为终端的骨细胞。尽管异位骨化是在损伤3周以后形成的，但这种结局是在损伤后1～2周已经决定的，因为把损伤2周的组织隔离培养可以获得异位骨化，而不再需要血液供应。该实验时间分组以周为单位，没有7～14d的中间过程。

Rooney的实验给出两点十分重要的启示。一是再次巧合了2周这个十分重要的生命周期，几乎提示了修复的识别过程需要1周以上的时间。另一个重要启示是组织修复需要持续的血液供应，血液可能是组织修复细胞的来源。这个结论对理解骨病理生理学十分重要，我把骨组织形态学特征形象地分为水边和陆地，水边即血管周围腔隙，陆地系指骨细胞所居住的广大地区。尽管水边仅占骨组织很小的面积，不足5%，但那里却是生命的舞台，那里是骨组织的政治和经济中心，所有的重要事件都与血管有关，可以说血液是生命之源（Rooney P，Walker D，McClure J．Cartilage and bone formation in repairing Achilles tendons within diffusion chambers：evidence for tendon－cartilage and cartilage－bone conversion in vivo．J Pathol，1993，169：375）。

3．猪尺骨切除实验 猪尺骨切除实验是骨病理生理学的一个重要的著名实验。猪的前肢由尺骨和桡骨共同负担身体的重量，切除猪前肢的尺骨，桡骨的应力会增加2～2．5倍，经过3周，就可以观察到桡骨的外周形成明显的放射样骨痂，这个时间与初始骨痂反应的时间（2周）相吻合。到了3个月，桡骨就会增粗到尺骨和桡骨加起来那样粗，其内部应力也降低到从前的水平。骨骼的这种对应力的反应速度和程度真是让人惊叹！［Buckwelter JA，et al．Bone Biology．JBJS，1995，77A（8）：1276］。

在信息爆炸的年代，许多过去的信息不断地被淹没、遗忘，甚至某些学术杂志把5年以上的参考文献全部删除，这不能不说是一种浮躁的表现。但若能在这种浮躁的气氛中沉静下来，我们就会发现，历史真是一幅无比壮美的画卷，它几乎包罗万象，不但包括我们今天的智慧，甚至还暗示着未来事物发展的轨迹。如果我们向前看茫然失措，也许正是因为我们忽略或遗忘了历史的星空所发出的信息。只有过时的观念，没有过时的历史。历史的星空永恒地灿烂闪耀。无论多么遥远，只要是一颗星星，它都昭示着某种存在。其中一些星星不但过去在闪烁，今天和未来他们都会永恒地闪烁。其实真理并不是今天和明天才有的，它们在过去、现在和未来都一直存在着，这就是历史永不过时的原因，也是历史的沉静之美之所在。