胶原的合成与Cu²⁺的关系：三和要肽链组成的原胶原分子，在最初阶段，其张力强度是较弱的。随着时间的推移，在三条肽链之间或邻近分子之间形成共价键，张力强度才得以增加。虽然胶原纤维中的分子内和分子间的共价键的性质还在研究之中，但某些键反应已被确定。如二条肽链之间赖氨酸的交叉连接。赖氨酸先转变为醛，二条肽链上的醛基藉醛醇缩合反应而连接起来。

图37-3 伤口愈合与蛋白质的关系

　　在赖氨酰氧化酶催化赖氨酸变成δ-半醛-α-胺已二酸的反应中需要铜离子为辅助因子。铜的耗竭或不足将影响醛醇缩合及交联连接。

　　胶原的合成与Fe²⁺和抗环血酸的关系：胶原合成中还有一个特点，即脯氨酸或赖氨酸不是先羟基化为羟脯氨酸或脯氨酸或羟赖氨酸之后再合成胶原，而是脯氨酸或赖氨酸参与合成原胶原以后，再由脯氨酰羟化酶使肽链上的脯氨酸羟基化。羟基化过程中，羟基中的氧原子来自空气中的分子氧，以及脯氨酰羟化酶需要-α酮戊二酸作为基质和二价铁为辅助因子，还需要抗坏血酸作为电子供体。故铁和抗坏血酸是伤口愈合所必需。一般未感染的切口，术后7天左右，其胶原形成，已使病人从事一般的活动而不至裂开。此时可拆线出院，但伤口胶原的形成和交联可持续数月或经年，这时期仍需不断补充抗坏血酸，若缺乏出现坏血症，切口在外力作用下，尚有裂开的可能。

　　伤口愈合与锌的关系：由于锌是体内许多种酶的成分或辅酶的成分，特别锌是DNA聚合酶、RNA聚合酶的辅酶成分，对细胞的分裂生长以及蛋白质的合成都有密切的关系。与伤口愈合密切相关的蛋白多糖和胶原纤维，在化学成分上都属于蛋白质。故锌也影响它们的合成。不仅如此，锌对伤口年上皮的形成，影响更为显著。这从锌影响细胞分裂、生长及蛋白质合成以及体内20%的锌存在于皮肤中，尤其集中在上皮组织可得到解释。经许多学者研究肯定，机体处于低锌状态时，补锌是有促进作用的。而应激时（如手术）随尿氮、尿磷、尿硫等排出增加，尿锌排出也是增加的。术后恢复期，机体无疑处于低锌状态。临床上有的以硫酸锌或醋酸锌补充外，食物中，动物皮肤含量都很高，当以猪皮或猪蹄作为获得甘氨酸、脯氨酸的来源时，同时也获得了较多量的锌。

　　综上所述，可见伤口愈合与含硫氨基酸、甘氨酸、脯氨酸（羟脯氨酸）、赖氨酸（羟赖氨酸）、维生素A、抗坏血酸以及铁、铜、锌的密切关系。而蛋白质丰富、热量充裕的完全而平衡的营养对术后机体恢复和保证伤口愈合的重要性是无需赘述的。

　　37.5.2 骨折修复与营养

　　先从骨的结构和组成，再结合骨折修复及影响因素来讨论应注意的营养问题。

　　（1）骨的结构和组成

　　①骨的大体结构：用肉眼或一般的放大镜观察，可把骨分为两种类型——松质骨和密质骨。松质骨由分枝的骨小梁的主体网格构成，形成一个间隙互相连通的错综复杂的系统，内面充满骨髓。密质骨呈实心的连续体，在显微镜下才能看到其中的间隙。

　　②骨的微细结构：如用显微镜观察长骨骨干薄磨片，可观察到密质骨主要由钙化了的骨基质所组成，称为骨板。在骨基质中均匀地遍布着腔隙，称为骨陷窝。每一个骨陷窝中有一个骨细胞。从每个骨陷窝向四周辐射状伸出骨小管，与邻近骨陷窝的骨小管相吻合，形成广泛的纤细通道。并与最近的血管周围间隙相通以获取营养、交换离子、维持骨的正常代谢。上述密质骨的骨板常围绕骨内的纵行血管通道呈同心圆排列，形成圆柱形结构单位，称为哈弗系统。松质骨也由骨板组成，但骨小梁较细，一般没有血管进入，故没有哈弗系统。骨细胞的营养从骨内膜表面，经微细的骨小管弥散而来。

　　从以上所述，可知骨主要由细胞和骨基质两部分组成。

　　①骨的细胞：包括骨细胞、成骨细胞、破骨细胞及其他细胞等。是由间充质细胞根据骨化的不同情况，所分化出不同形态和不同功能的细胞。成骨细胞是合成骨基质中的胶原和蛋白多糖的细胞。在合成作用旺盛时呈方形，细胞内可见合成蛋白质以供分泌的超微结构——发达的粗面内质网和高尔基体。胶原和蛋白多糖由粗面内质网合成后，由细胞表面排出到细胞外，无机物借胶原而沉积。当成骨细胞一旦被新合成的基质完全包围，它就在骨陷窝中成为骨细胞。破骨细胞仅出现在骨质吸收和骨分解时骨的表面，能分泌胶原蛋白酶、蛋白水解酶等使胶原纤维分解，骨基质解聚。骨折后骨折部位也出现破骨细胞，以清除被损骨质的残屑和钙盐。其他细胞有网状细胞、骨内膜细胞（实质上是静止的成骨细胞）以及成纤维细胞（当它增值时，将合成胶原）。

　　②骨基质：又可分为有机物和无机物两部位。其中有机物大部分为胶原，称为骨胶原，骨胶原的结构和普通结缔组织的胶原基本一样，也是以等距离横纹的纤维形式出现，由转化来的成骨细胞的粗面内质网所分泌而进入细胞间隙的。在成熟的板层状骨内，胶原纤维的排列非常规整。在哈费系统的每一块骨板内，胶原纤维平行排列，有机物中除胶原外则为无定形基质，包括硫酸软骨素A、硫酸软骨素C、硫酸软骨素B、硫酸角质素以及透明质酸，也由成骨细胞所分泌。至于无机物则占骨基质干重的50～65%，主要成分是磷酸钙（占84%），其他碳酸钙占10%，柠檬酸钙占2%，磷酸镁占1%，磷酸氢二钠占2%。无机物中有60%以结晶的羟磷灰石[Ca₁₀（PO₄）₆（OH）₂]的形式存在。其余40%为无定形的磷酸氢钙，Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、Cl^-、HCO₃^-、F^-以及柠檬酸根可吸附在羟磷灰石微细结晶的晶格之间。电镜下见羟磷灰石晶体呈长条状结晶，位于胶原原纤维侧畔，并经常被一层无定形基质所包裹。羟磷灰石的表面离子是同水结合的，形成一个水化层，利于晶体和体液进行离子交换。

　　以上是正常情况，骨折时新骨的形成及修复的过程如下：

　　（2）骨折修复

　　①骨痂形成的组织学变化：骨折后血肿充满组织间的裂隙。断端附近的骨细胞因受伤和缺血而坏死。邻近断端的骨外膜于骨折后24h即出现组织学变化。深层的细胞增加，胞核增大。一周后在增厚的骨外膜中，出现于骨干平行并紧密相连的片状骨样组织。

　　②此时，由于血肿尚未机化，新生的细胞血管尚未深入，故骨外膜处的成骨细胞的分泌和活动只能沿着血肿外圈向骨折处推进。随着血肿的机化，骨折处骨内膜也出现组织学变化，逐渐骨折两端由骨外膜生成的外骨痂和由骨内膜生成的内骨痂分别会合。最终血肿完全机化，内外骨痂会合成桥梁骨痂。当完全融合并完全骨化时则达到临床愈合。以后经过塑形期，骨痂密度加大，骨折间隙完全消失，则达到骨性愈合。

　　（3）骨折修复的生化变化与营养的关系

　　①成骨细胞分泌无定形基质蛋白多糖以及胶原，其生化变化与切口愈合中成纤维细胞的生化过程相同。

　　②在胶原上沉积无机物使成为骨样组织。由于钙在无机物中占的比例最大，故这一过程称为骨的钙化。要使体液中离中状态的无机盐转为固体沉积下来，首先在钙化的局部要有足量的钙和磷酸根离子，这就涉及到膳食中的摄入量是否丰富以及维生素D是否充裕，或接受紫外光线或日光是否充足。然后由于碱性磷酸酶的作用（在腺三磷的协同下），使胶原钙化。钙化最先在交错排列的胶原原纤维末端之间的空隙处开始，先沉积的钙盐结晶很小，随着不断地沉积慢慢加大，填充在基质内。

　　碱性磷酸酶能水解多种磷酸酯，使无机磷离子浓度升高，并使钙化抑制剂焦磷酸盐水解，解除对钙化的抑制，故在钙化中的作用很重要。而碱性磷酸酶是含锌的酶，锌的充裕与否影响其活性。家兔骨折实验中，供锌组骨痂中锌含量明显高于对照组，并且骨折愈合加快，抗拉伸性能优于对照组。组织学检查观察到细胞增强活跃，软骨及新骨丰富，X线显示丰富的外骨痂。并观察到无论供锌组或对照组，凡骨折的家兔，其桡骨的非骨折部位以及尺骨中的钙和锌的含量均明显下降。在8周的观察期内，骨锌含量皆低于正常值。说明骨折后机体动员体内非骨折部位的骨钙、骨锌以保证骨折部位的愈合。这一实验结果充分说明，骨折后补充锌的重要性。锌的作用不仅仅在于是碱性磷磷酸酶的成分。还关系到胶原的合成。

　　由于骨折修复的第一步是胶原和蛋白多糖的合成，凡影响胶原和蛋白多糖合成的因素对骨折修复也有影响，如铜能促进骨折的愈合已为实验所证实。