골격계통과 뼈

골격계통과 뼈에 대해서 알아보겠습니다. 인체에는 206개의 뼈 bone이 있는데 그들은 제각기 흩어져 있는 것이 아니고 서로 연결되어 하나의 계통을 이루고 있으며 이 계통을 골격계통 skeletal system이라 합니다.

골격계통은 신체를 지지하고 근육을 부착시켜 각종 운동을 할 수 있게 합니다.

또한 뼈는 생명 유지에 필요한 기관들을 보호하고 신체에 필요한 칼슘을 저장하며, 혈구 세포를 생산하는 조혈 기능을 갖고 있습니다. 

골격계통과 뼈

뼈세포 bone cells 

뼈조직은 특수화된 결합조직으로 뼈모세포, 뼈파괴세포 및 뼈세포 등의 세포성분과 석회화된 세포간질인 뼈 기질로 되어 있다.

뼈의 구조 structure of bone

뼈는 규칙적으로 배열된 아교섬유 collagen fiber가 기초로 되어 있는 일종의 치밀 결합조직 dense connective tissue입니다.

같은 방향으로 주행하는 아교섬유의 층을 뼈층판 lamella라 하는데 뼈는 많은 뼈층판이 겹쳐진 나무의 나이테와 같은 구조를 가지고 있습니다.

아교섬유 사이를 메꾸는 기질에 석회석이 침착하기 때문에 뼈는 매우 단단한 조직으로 되어있습니다.

뼈는 골막 periosteum으로 덮여 있습니다.

골막은 뼈를 보호하는 것 외에 뼈의 표층에 혈관을 보내어 뼈의 영양, 성장에 관여하고 골절 시에 뼈의 재생에도 관여합니다.

뼈는 표면을 덮는 두껍고 튼튼한 치밀 뼈 compact bone과 내면은 sponge와 같은 얇은 골질판으로 된 해면뼈 spongy bone으로 이루어져 있습니다. 

작은 뼈와 엷은 뼈에서는 치밀질이 엷으며 속 부분은 해면질로 채워져 있으나 대퇴골 femur와 같은 긴 뼈(장골) long bone에서는 두꺼운 치밀 뼈와 속에는 골수강 marrow cavity라는 커다란 공간이 있습니다.

골수강에는 골수 bone marrow가 있으며 조혈작용을 합니다. 조혈작용이 왕성한 골수는 적홍색이므로 적색골수 red bone marrow라고 하며, 연령이 증가할수록 골수는 조혈 기능이 떨어지고 지방조직이 증가하게 되는데, 이때의 골수를 황색골수 yellow bone marrow라고 합니다. 치밀 뼈에서는 뼈층판과 평행해서 주행하는 하퍼스관 Haversian canal, 뼈층판을 가로지르며 하버드관의 사이를 연결하는 볼크만관 Volkmann's canal이 분포하는데 이들은 모두 혈관과 신경 통로입니다.

뼈의 발생 development of bone

뼈의 발생방식에는 직접적인 막성 뼈 발생(막내골화) intramembranous ossification과 간접적인 연골성 뼈 발생(연골 내 골화) intracartilaginous ossification의 2종류의 형식이 있습니다.

막성 뼈 발생의 경우에는 원시적인 결합조직인 간엽 mesenchyme에서 직접 뼈가 만들어집니다.

간엽세포 mesenchymal cell은 뼈모세포 osteoblast가 되어 주위에 유기성기질 organic matrix와 아교섬유 collagen fiber를 만듭니다.

기질에 칼슘염이 침착하면 단단한 뼈 기질이 되고, 뼈 기질에 매몰된 뼈모세포는 뼈세포가 됩니다. 그렇게 해서 만들어진 작은 뼛조각이 모여 커다란 뼈가 만들어집니다.

두개골 skull과 같은 엷은 판 모양의 납작 뼈 flat bone은 이 방법에 의해 만들어집니다.

연골성 뼈 발생의 경우에는 인체의 대부분의 뼈가 이 과정으로 형성됩니다. 처음에 유리연골(초자연골) hyaline carukage로 작은 '형'이 만들어지고 이 연골이 성장함에 따라 뼈로 대치됩니다.

뼈 형성은 연골의 중앙부에 있는 연골세포가 매우 크게 증식되었다가 이윽고 사멸해 버립니다. 이로써 생긴 공간 속에 혈관이 침입하고, 혈관에 따라 들어온 결합조직의 세포가 연골기질 cartilage matrix에 붙어 뼈싹(화골) ossification 세포로 변화하여 뼈를 만들어 냅니다.

한편, 연골을 함유한 연골막 perichondrium에서는 뼈싹세포가 만들어지고 외측에서도 뼈를 만든다. 연골은 길이 방향으로 성장을 지속하며 연골세포의 성장과 붕괴, 뼈의 형성이 반복되면서 뼈가 성장해 나갑니다.

뼈의 분류 classification of bone

뼈에는 연골 cartilage의 경우와 같이 성질이 크게 다른 것은 없으나 각 장소에 따라 기능이 다르기 때문에 형태에는 여러 가지가 있습니다. 그리고 신체를 몇 개의 부분으로 나누어 각 장소에 있는 뼈를 정리할 수도 있습니다.

 

형태에 의한 분류

긴 뼈(장골) long bone : 대퇴골 femur, 경골 tibia, 비골 fibula 등

짧은 뼈(단골) short bone : 손목뼈 carpal bones, 발목뼈 tarsal bones 등

납작 뼈(편평골) flat bone : 두개골 skull, 어깨뼈 scapulla 

불규칙뼈 irregular bone : 척추 vertebra, 접형골 sphenoid bone, 사골 ethmoid bone, 천골 sacrum, 미골 coccyx

공기뼈(함기골) pneumatic bone : 상악골 maxilla, 전두골 frontal bone, 사골 ethmoid bone, 접형골 sphenoid bone

 

부위에 따른 분류

두개골 skull : 뇌두 개 cranial bone, 안면도 개 facial bone

체간골 trunk : 흉골 sternum, 늑골 ribs, 척추 vertebrae

상지골 bones of upper limb : 상지 연결대 shoulder girdle, 자유상지 연결대 free bones

하지골 bones of lower limb : 하지 연결대 hip girdle, 자유하지 연결대 free bones