骨髓造血开始较早，10周的人胚股骨和肱骨中已有粒细胞生成，但作为造血中心则在胚胎第5个月后，因此第5个月后称为骨髓造血期。从此肝脾造血逐渐减少，骨髓造血逐渐增加，成为红细胞、粒细胞和巨核细胞的主要生成器官，同时也生成淋巴细胞和单核细胞。骨髓是人类终身造血场所，有很大的造血空间和很强的应激能力。但是在胎儿期骨髓容量有限，部分依赖髓外造血。
骨髓造血有赖于胎儿循环的建立。在骨形成过程中，由于软骨的骨化和吸收，在骨干中央产生了骨髓腔，其中充满着来自骨膜的毛细血管和未分化的间质细胞。随后毛细血管扩张成薄壁的静脉窦网，窦间则充满造血细胞及其所赖以生存的网状结缔组织，即所谓基质（stroma）。骨髓腔中的基质为从胚肝迁移来的多能干细胞提供了最适宜的微环境。
骨髓是人体中最大的造血器官，它是一种海绵状、胶状或脂肪性组织，封闭于坚硬的骨髓腔内，可被骨小梁分开。骨髓分为红骨髓和黄骨髓两种，婴幼儿时期骨髓腔中充满红色骨髓，内含大量发育中的红细胞，造血十分活跃。约5岁以后，长骨骨干的骨髓腔内出现黄色骨髓，该转变过程是黄骨髓从远端呈向心性扩展，逐渐替代红骨髓，至成年人仅肱骨的上1/3和股骨的上1/3、颅底骨、胸骨、肋骨、肩胛骨、脊柱及髂骨仍为红骨髓。骨髓腔的重量出生时占体重的1.4%，约65g，成年时则为体重的3.5%～4.6%，约1600～3700g，平均2800g。相应地，血容量出生时占体重的8%，成年仅为体重的7%。
骨髓的结构
骨髓由神经、血管、基质细胞等组成，其间充以各种造血细胞。
骨髓的造血细胞
1. 红细胞系统及红系
造血岛幼稚红细胞位于血窦及脂肪细胞之间，成群存在，这种成群的幼稚红细胞称之为红细胞造血岛，是红细胞生成的功能和解剖单位，其中心为1～2个巨噬细胞；相差显微镜下可以看到巨噬细胞胞质围绕着有核红细胞快速运动并与之密切接触，造血岛外层的细胞较内层更成熟，中心的巨噬细胞伸出长长的突起包绕着幼稚红细胞，有核红细胞逐渐成熟，就离开巨噬细胞主体，贴近血窦，脱核后成为网织红细胞，通过内皮细胞进入血窦，脱下的核被巨噬细胞吞噬。 在慢性缺氧或溶血性贫血时，由于受缺氧或红细胞生成的刺激，在外周血中也可以发现有核红细胞。
2. 粒细胞系统
位于造血索中部，远离血窦，粒系干/祖细胞在骨内膜下的髓索较多。骨髓中幼稚粒细胞与外膜网状细胞突起密切接触，通过lectin样黏附分子“锚”于外膜网状细胞表面，随着细胞成熟这些黏附分子逐渐消失，便于粒细胞向血窦壁运动。骨髓中成熟粒细胞表面的这种糖蛋白的改变，有利于与内皮的接触。当其进入窦腔时，首先是部分胞质进入和穿过内皮细胞，细胞变形后进入窦腔，粒细胞的核由于有分叶，通过窦壁时不需要有明显变形。与网织红细胞一样，进入窦腔的部分往往靠近内皮细胞的连接处。
3. 巨核细胞系统
巨核细胞也分布在骨髓内血窦的外侧，这种不连续的空间结构的分布，取决于相互间特异的黏附和给不同的细胞系提供特异性的生长因子，巨核细胞与血窦间的密切关系可能与局部产生协同生长因子如白细胞介素-11、Kit-ligand、白介素6和LIF有关，所有这些都将影响巨核细胞的发育。
4. 淋巴细胞和巨噬细胞
集中于动脉附近造血索的中央。 计算机三维结构重建分析，确认人骨髓巨核细胞靠近血窦壁，而粒细胞则位于中央动脉壁周围。红细胞主要位于血窦壁周围，形成造血索。基于以上认识，目前认为中央动脉、血窦和造血索共同构成骨髓的单元结构，作为骨髓的功能结构单位，含脂肪细胞基质成分，巨噬细胞和造血干细胞的球样小体称为造血元（hematon）。
骨髓的功能
1、造血
成人中的红细胞、粒细胞、血小板和部分淋巴细胞都由红骨髓生成，每天生产的红细胞数约为1011/kg，粒细胞约为1.6×109/kg，人B淋巴细胞也是由骨髓产生。
2、防御功能
红骨髓中的巨噬细胞可以吞噬细菌、毒物。另外，衰老的红细胞也由巨噬细胞清除，特别在溶血性贫血时，可见大量巨噬细胞，其胞质内含有大量次级溶酶体。血红蛋白所含的铁由巨噬细胞储存，待重新利用。
3、免疫功能
骨髓是B淋巴细胞的产生地，并向胸腺提供造血干细胞，在胸腺发育成T淋巴细胞。骨髓中还有浆细胞，可分泌免疫球蛋白。
4、其他功能
骨髓中含有未分化的间充质细胞、成纤维细胞，以及成骨细胞、破骨细胞等，具有一定创伤修复及成骨作用。
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