โครงสร้างของกระดูก

ภาพแสดงภาคตัดขวางของกระดูกแบบยาว แสดงโครงสร้างภายในของกระดูกส่วนหัวของกระดูกต้นขาตัดตามยาว แสดงลักษณะของกระดูกเนื้อแน่น (ด้านล่าง) และกระดูกเนื้อโปร่ง (ด้านบน)

กระดูกไม่ได้เป็นโครงสร้างที่แข็งทึบเพียงอย่างเดียว หากแต่มีช่องว่างที่อยู่ระหว่างโครงสร้างแข็ง ในกระดูกแบบยาว จะพบว่าด้านนอกของกระดูกจะมีเนื้อกระดูกที่แข็งมาก ๆ ซึ่งเรียกส่วนนี้ว่า กระดูกเนื้อแน่น (compact bone) ซึ่งมีช่องว่างของเนื้อกระดูกน้อยมาก และคิดเป็นประมาณ 80% ของเนื้อกระดูกในผู้ใหญ่ ส่วนชั้นในของกระดูกจะมีลักษณะที่โปร่งคล้ายเส้นใยสานกัน เรียกว่า กระดูกเนื้อโปร่ง (spongy/cancellous bone) ซึ่งทำให้กระดูกมีความเบา และเป็นที่อยู่ของหลอดเลือดและไขกระดูก (marrow) นอกสุดของกระดูกจะมีเยื่อหุ้มกระดูก (periosteum) หุ้มอยู่โดยรอบ และมีหลอดเลือดและเส้นประสาทมาเลี้ยงเนื้อกระดูก ยกเว้นที่บริเวณข้อต่อ จะไม่มีเยื่อหุ้มกระดูกอยู่

จุลกายวิภาคศาสตร์

เนื้อเยื่อพื้นฐานของกระดูกคือเนื้อเยื่อเกี่ยวพันชนิดพิเศษ เรียกว่าเนื้อเยื่อกระดูก (osseous tissue) ประกอบขึ้นจากวัสดุคอมโพสิทที่มีความแข็งแรงแต่มีน้ำหนักน้อย ซึ่งส่วนใหญ่จะประกอบด้วยแคลเซียมฟอสเฟต (calcium phosphate) ในรูปของแคลเซียมไฮดรอกซีอะพาไทท์ (calcium hydroxyapatite) ซึ่งเป็นสารประกอบที่มีความแข็งเกร็ง (rigidity) สูง และต่อต้านแรงกดได้มาก นอกจากนี้ยังมีคอลลาเจน (collagen) เป็นโปรตีนเส้นใยที่ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นของกระดูก

เมื่อดูโครงสร้างของกระดูกเนื้อแน่นใต้กล้องจุลทรรศน์ จะพบว่าเนื้อเยื่อกระดูกมีลักษณะที่เป็นวงซ้อน ๆ กัน โดยที่มีศูนย์กลางเป็นช่องขนาดใหญ่ที่เรียกว่า ช่องฮาเวอร์เชียน (Haversian canal) ซึ่งเป็นที่อยู่ของหลอดเลือดที่มาเลี้ยงเนื้อเยื่อกระดูก และวงรอบ ๆ จะเป็นที่อยู่ของเซลล์กระดูกที่โตเต็มที่แล้ว ในเนื้อเยื่อกระดูกจะประกอบด้วยเซลล์กระดูก (bone cells) ที่มีส่วนสำคัญในการสร้างและการก่อรูปของกระดูกอีกด้วย เซลล์กระดูกมีสามชนิด ได้แก่

ภาพวาดแสดงภาคตัดขวางของเนื้อเยื่อกระดูกของกระดูกเนื้อแน่น แสดงการเรียงตัวของช่องฮาเวอร์เชียนและเซลล์กระดูกโดยรอบ

• ออสติโอบลาสต์ (Osteoblast) เป็นเซลล์สร้างเนื้อกระดูกที่เจริญพัฒนามาจากเซลล์ต้นกำเนิดเซลล์กระดูก (osteoprogenitor cells) เซลล์นี้จะอยู่ตามขอบของเนื้อกระดูก และสร้างโปรตีนที่เรียกว่า ออสติออยด์ (osteoid) ซึ่งโปรตีนดังกล่าวนี้จะมีสารอนินทรีย์มาสะสมและกลายเป็นเนื้อกระดูก นอกจากนี้ออสติโอบลาสต์ยังสร้างเอนไซม์อัลคาไลน์ ฟอสฟาเทส (alkaline phosphatase) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสร้างเนื้อกระดูก รวมทั้งสารนอกเซลล์อื่นๆอีกด้วย
• ออสติโอไซต์ (Osteocyte) เป็นเซลล์ที่เจริญต่อมาจากออสติโอบลาสต์ที่ได้สร้างเนื้อกระดูกจนล้อมรอบตัวเซลล์ และเป็นเซลล์กระดูกที่เจริญเต็มที่แล้ว รอบ ๆ เซลล์จะเป็นช่องที่เรียกว่า ลากูนา (lacuna) และแต่ละลากูนาจะติดต่อกันด้วยช่องทางผ่านเล็ก ๆ ที่เรียกว่า คานาลิคูไล (canaliculi) ซึ่งทำให้แต่ละออสติโอไซต์มีการติดต่อสื่อสารกันได้ ออกซิเจนและสารอาหารก็จะถูกส่งจากหลอดเลือดภายในช่องฮาเวอร์เชียนเข้ามายังแต่ละเซลล์ผ่านทางช่องดังกล่าวนี้ แม้ออสติโอไซต์จะเป็นเซลล์กระดูกที่โตเต็มที่ แต่มันยังมีหน้าที่ในการควบคุมระดับแคลเซียมและสารนอกเซลล์อื่นๆด้วย
• ออสติโอคลาสต์ (Osteoclast) เป็นเซลล์ขนาดใหญ่ที่มีหลายนิวเคลียส และเจริญมาจากเซลล์ต้นกำเนิดโมโนไซต์ (monocyte stem cells) เซลล์นี้มีหน้าที่สำคัญในกระบวนการก่อรูปกระดูก (bone remodeling) โดยอาศัยการผลิตเอนไซม์แอซิด ฟอสฟาเทส (acid phosphatase) ในการกร่อนเนื้อกระดูก และทำให้กระดูกมีลักษณะที่เหมาะสม นอกจากนี้ กระบวนการดังกล่าวยังทำให้มีการนำแคลเซียมออกสู่กระแสเลือดอีกด้วย