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115年:物治基礎(1)

骨骼的重塑（ bone remodeling ）終其一生不斷進行，由骨再吸收（ bone resorption ）與骨的形成（bone formation ）兩者相互配合而進行，這兩項作用分別由何種細胞來完成？

A骨母細胞（ osteoblasts ）與骨細胞（ osteocytes ）
B骨母細胞（ osteoblasts ）與軟骨細胞（ chondrocytes ）
C蝕骨細胞（ osteoclasts ）與骨細胞（ osteocytes ）
D蝕骨細胞（ osteoclasts ）與骨母細胞（ osteoblasts ）

詳細解析

本題觀念：

本題的核心觀念為骨重塑（Bone Remodeling）。這是一個終其一生不斷進行的動態過程，負責修復微創傷、適應機械力學需求以及維持鈣磷平衡。骨重塑由兩個主要階段組成：由**蝕骨細胞（Osteoclasts）負責的「骨再吸收（Bone Resorption）」以及由骨母細胞（Osteoblasts）**負責的「骨形成（Bone Formation）」。這兩個過程必須緊密配合（Coupling），以維持骨骼總量的恆定。

選項分析

  • A. 骨母細胞（ osteoblasts ）與骨細胞（ osteocytes ）
    • 錯誤。骨母細胞負責骨形成，但骨細胞是成熟後的骨母細胞，被包埋在骨基質中，主要功能是感應機械壓力（mechanosensing）並調控重塑過程，而非直接負責主要的骨形成或骨再吸收作用。此外，題目問的是「再吸收」與「形成」的細胞，此選項順序與功能皆不完全對應。
  • B. 骨母細胞（ osteoblasts ）與軟骨細胞（ chondrocytes ）
    • 錯誤。骨母細胞負責骨形成，但軟骨細胞存在於軟骨組織中，負責產生軟骨基質，與骨重塑過程中的骨再吸收無直接關聯。
  • C. 蝕骨細胞（ osteoclasts ）與骨細胞（ osteocytes ）
    • 錯誤。蝕骨細胞確實負責骨再吸收，但骨細胞並非負責「骨形成」的主要細胞（這是骨母細胞的工作）。
  • D. 蝕骨細胞（ osteoclasts ）與骨母細胞（ osteoblasts ）
    • 正確。題目依序詢問「骨再吸收」與「骨形成」的負責細胞：
      1. 骨再吸收（Bone Resorption）：由**蝕骨細胞（Osteoclasts）**執行。它們會附著在骨表面，分泌酸和酵素（如 Collagenase, Cathepsin K）分解骨基質並釋放鈣質。
      2. 骨形成（Bone Formation）：由**骨母細胞（Osteoblasts）**執行。它們會遷移至被吸收的凹窩處，合成並分泌類骨質（Osteoid，主要是第一型膠原蛋白），隨後使其礦物質化形成新骨。
    • 此選項的細胞種類與題目詢問的生理功能順序完全吻合。

答案解析

骨重塑的週期依序為：活化 (Activation) → 再吸收 (Resorption) → 反轉 (Reversal) → 形成 (Formation)。 題目明確詢問「由骨再吸收與骨的形成兩者相互配合...這兩項作用分別由何種細胞來完成」，因此需依序回答負責這兩個作用的細胞。

  1. 蝕骨細胞 (Osteoclasts)：源自造血幹細胞（單核球/巨噬細胞系），負責骨再吸收。
  2. 骨母細胞 (Osteoblasts)：源自間質幹細胞，負責骨形成。

故正確答案為 D。

核心知識點

考生應掌握以下骨骼細胞生理學重點：

  1. 蝕骨細胞 (Osteoclasts)：
    • 來源：造血幹細胞 (Hematopoietic stem cells)，與單核球/巨噬細胞同源。
    • 型態：多核巨細胞 (Multinucleated giant cells)。
    • 功能：分泌氫離子（酸性環境溶解礦物質）與蛋白酶（如 Cathepsin K 分解膠原蛋白），執行骨再吸收。
    • 調控：受 RANKL (促進分化與活化) 與 OPG (抑制 RANKL) 調控。
  2. 骨母細胞 (Osteoblasts)：
    • 來源：間質幹細胞 (Mesenchymal stem cells)。
    • 功能：合成類骨質 (Osteoid)、調控礦物質化 (Mineralization)，執行骨形成。
    • 命運：可分化為骨細胞 (Osteocytes)、骨襯細胞 (Bone lining cells) 或凋亡。
  3. 骨細胞 (Osteocytes)：
    • 來源：被骨基質包埋的骨母細胞。
    • 功能：骨骼中數量最多的細胞，透過 Canaliculi (骨小管) 互相溝通，擔任機械受器 (Mechanoreceptor)，偵測壓力並釋放訊號（如 Sclerostin, RANKL）來指揮蝕骨細胞與骨母細胞的活動。
  4. 臨床相關：
    • 骨質疏鬆症 (Osteoporosis)：骨再吸收速度 > 骨形成速度，導致骨密度下降。
    • 副甲狀腺素 (PTH)：間接刺激蝕骨細胞（透過增加骨母細胞分泌 RANKL），促進血鈣上升。

參考資料

  1. Bone remodeling - Wikipedia/Britannica: 確認骨重塑由蝕骨細胞負責再吸收、骨母細胞負責形成的基本定義。
  2. International Osteoporosis Foundation: 關於骨細胞種類與功能的詳細描述。
  3. MDPI - A Brief Review of Bone Cell Function: 確認細胞來源（造血系 vs 間質系）與交互作用機制。
  4. NCBI Bookshelf/StatPearls: 醫學生理學關於 Bone Remodeling Cycle 的標準教學內容。
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