연골 및 뼈 조직

결합 조직에는 인체의 골격을 형성하는 연골과 뼈 조직도 포함됩니다. 이러한 조직을 골격 조직이라고 합니다. 이러한 조직으로 구성된 기관은 지지, 이동, 보호 기능을 수행합니다. 또한 무기질 대사에도 관여합니다.

연골 조직(textus cartilaginus)은 관절 연골, 추간판, 후두, 기관, 기관지, 그리고 외비(外鼻)의 연골을 형성합니다. 연골 조직은 연골 세포(연골모세포와 연골세포)와 치밀하고 탄력 있는 세포간 물질로 구성됩니다.

연골 조직은 약 70~80%의 수분, 10~15%의 유기물, 4~7%의 염류로 구성되어 있습니다. 연골 조직 건조물의 약 50~70%는 콜라겐입니다. 연골 세포에서 생성되는 세포간 물질(기질)은 프로테오글리칸, 히알루론산, 글리코사미노글리칸 분자를 포함한 복합 화합물로 구성되어 있습니다. 연골 조직에는 연골모세포(그리스어 chondros에서 유래 - 연골)와 연골세포, 두 종류의 세포가 있습니다.

연골모세포는 젊고 둥글거나 난형의 세포로, 유사분열이 가능합니다. 연골모세포는 연골의 세포간 물질인 프로테오글리칸, 당단백질, 콜라겐, 엘라스틴을 생성합니다. 연골모세포의 세포막은 많은 미세융모를 형성합니다. 세포질에는 RNA, 잘 발달된 소포체(과립형 및 비과립형), 골지체, 미토콘드리아, 리소좀, 글리코겐 과립이 풍부합니다. 활성 염색질이 풍부한 연골모세포 핵에는 1~2개의 핵소체가 있습니다.

연골세포는 연골 조직의 성숙한 큰 세포입니다. 원형, 타원형 또는 다각형 모양을 띠며, 돌기와 발달된 세포 소기관을 가지고 있습니다. 연골세포는 세포 간 물질로 둘러싸인 공동(소공)에 위치합니다. 소공에 세포가 하나만 있는 경우, 이러한 공동을 1차 공동이라고 합니다. 대부분의 경우, 세포는 2차 공동의 공동을 차지하는 등유전자 집단(2~3개 세포) 형태로 존재합니다. 공동의 벽은 두 층으로 구성되어 있는데, 바깥쪽은 콜라겐 섬유로 형성되고, 안쪽은 연골 세포의 당단백질과 접촉하는 프로테오글리칸 응집체로 구성됩니다.

연골의 구조적, 기능적 단위는 연골이며, 세포 또는 등유전자 세포군, 세포주위 기질 및 공동낭으로 형성됩니다.

연골 조직의 구조적 특징에 따라 유리연골, 섬유연골, 탄성연골의 세 가지 유형의 연골이 있습니다.

유리연골(그리스어로 '유리'를 뜻하는 'hyalos'에서 유래)은 푸른빛을 띱니다. 주성분은 얇은 콜라겐 섬유로 이루어져 있습니다. 연골 세포는 분화 정도와 연골 내 위치에 따라 다양한 모양과 구조를 갖습니다. 연골세포는 등유전자 집단을 형성합니다. 관절 연골, 늑연골, 그리고 대부분의 후두 연골은 유리연골로 구성되어 있습니다.

섬유 연골은 주성분이 두꺼운 콜라겐 섬유로 이루어져 있으며, 강도가 증가했습니다. 콜라겐 섬유 사이에 위치한 세포들은 길쭉하며, 긴 막대 모양의 핵과 호염기구 세포질로 이루어진 좁은 테두리를 가지고 있습니다. 추간판, 관절내 원반, 반월판의 섬유 고리는 섬유 연골로 구성되어 있습니다. 이 연골은 측두하악관절과 흉쇄관절의 관절면을 덮고 있습니다.

탄력 연골은 탄력성과 유연성이 특징입니다. 탄력 연골 기질에는 콜라겐 섬유와 함께 복잡하게 얽힌 수많은 탄력 섬유가 포함되어 있습니다. 둥근 연골세포는 열공(lacunae)에 위치합니다. 후두의 후두개, 접형골, 각상연골, 피열연골의 발성 돌기, 귓바퀴 연골, 그리고 이관의 연골 부분은 탄력 연골로 구성되어 있습니다.

뼈 조직(textus ossei)은 특별한 기계적 성질을 가지고 있습니다. 뼈 조직은 콜라겐 섬유를 함유하고 무기 화합물로 함침된 골 기질에 박혀 있는 뼈 세포로 구성됩니다. 뼈 세포에는 조골세포, 골세포, 파골세포의 세 가지 유형이 있습니다.

조골세포는 다각형의 정육면체 모양의 수지상 돌기를 가진 어린 골 세포입니다. 조골세포는 과립 소포체, 리보솜, 잘 발달된 골지체 복합체, 그리고 매우 호염기구적인 세포질을 풍부하게 함유하고 있습니다. 조골세포는 뼈의 표층에 위치합니다. 둥글거나 타원형의 핵은 염색질이 풍부하고, 보통 주변에 위치한 하나의 큰 핵소체를 포함합니다. 조골세포는 얇은 콜라겐 미세섬유로 둘러싸여 있습니다. 조골세포에서 합성된 물질은 조골세포 표면 전체에 걸쳐 다양한 방향으로 분비되어, 조골세포가 위치한 골강 벽을 형성합니다. 조골세포는 세포간 물질(콜라겐은 프로테오글리칸의 구성 성분)의 성분을 합성합니다. 섬유 사이의 공간에는 무정형 물질인 유골 조직, 즉 전구골이 존재하며, 이는 석회화됩니다. 뼈의 유기 기질에는 수산화인회석 결정과 비정질 인산칼슘이 포함되어 있으며, 그 성분은 조직액을 통해 혈액에서 뼈 조직으로 유입됩니다.

골세포는 성숙한 다분지 방추형 골 세포로, 핵소체가 뚜렷하게 보이는 크고 둥근 핵을 가지고 있습니다. 미토콘드리아, 과립 소포체, 골지체 등 소기관의 수는 적습니다. 골세포는 공동(lacunae)에 위치하지만, 세포체는 소위 골액(조직)의 얇은 층으로 둘러싸여 있으며 석회화된 기질(공동 벽)과 직접 접촉하지 않습니다. 액틴과 유사한 미세섬유가 풍부한 매우 긴(최대 50μm) 골세포 돌기(osteocyte process)가 골관을 통과합니다. 또한 돌기는 약 0.1μm 너비의 공간으로 석회화된 기질과 분리되어 있으며, 이 공간에서 조직(뼈)액이 순환합니다. 이 액체 덕분에 골세포는 영양(영양)을 받습니다. 각 골세포와 가장 가까운 모세혈관 사이의 거리는 100~200μm를 넘지 않습니다.

파골세포는 단핵구 유래의 큰 다핵(5~100개의 핵) 세포로, 크기는 최대 190μm에 이릅니다. 이 세포는 뼈와 연골을 파괴하고, 생리적 및 회복적 재생 과정에서 뼈 조직을 흡수합니다. 파골세포 핵은 염색질이 풍부하고 핵소체가 명확하게 보입니다. 세포질에는 수많은 미토콘드리아, 과립소포체와 골지체 구성 요소, 유리 리보솜, 그리고 다양한 기능적 형태의 리소좀이 포함되어 있습니다. 파골세포는 수많은 융모 세포질 돌기를 가지고 있습니다. 이러한 돌기는 특히 파괴되는 뼈에 인접한 표면에 많이 나타납니다. 이는 골진 또는 솔무늬 경계로, 파골세포와 뼈 사이의 접촉 면적을 증가시킵니다. 파골세포 돌기에는 미세융모도 있으며, 미세융모 사이에는 수산화인회석 결정이 있습니다. 이 결정은 파골세포의 포식용해소체에서 발견되며, 이곳에서 파괴됩니다. 파골세포의 활동은 부갑상선호르몬의 수치에 따라 달라지며, 부갑상선호르몬의 합성과 분비가 증가하면 파골세포 기능이 활성화되고 뼈가 파괴됩니다.

뼈 조직에는 망상섬유성(거친 섬유성) 뼈 조직과 층상섬유성 뼈 조직, 두 가지 유형이 있습니다. 거친 섬유성 뼈 조직은 배아기에 존재합니다. 성인의 경우, 힘줄이 뼈에 부착되는 부위, 즉 두개골이 치유된 후 봉합선에 위치합니다. 거친 섬유성 뼈 조직은 두껍고 불규칙한 콜라겐 섬유 다발을 포함하고 있으며, 그 사이에는 무정형 물질이 있습니다.

층상골 조직은 두께 4~15마이크론의 골판으로 형성되며, 골판은 주성분인 골세포와 얇은 콜라겐 섬유로 구성되어 있습니다. 골판 형성에 관여하는 섬유(1형 콜라겐)는 서로 평행하게 배열되어 있으며 특정 방향으로 배열되어 있습니다. 동시에, 인접한 골판의 섬유는 다방향성을 띠고 거의 직각으로 교차하여 골 강도를 높여줍니다.

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