肌腱主要是由膠原蛋白 (collagen) 組成。膠原蛋白是結締組織中 含量最豐富的蛋白質，也是細胞間質中主要的組成份子。其特殊的三 股螺旋結構使其不僅提供一個組織構成的骨架，也提供細胞一個良好 的生長環境。由於膠原蛋白的免疫反應很低，目前已有許多以膠原蛋 白為基礎的生物醫學材料，廣泛的運用在各種組織的修復治療之中，
如心臟瓣膜、燙傷敷料等。
（ㄧ）膠原蛋白
膠原蛋白是一種普遍存在動物組織中的蛋白質。在脊椎動物體 內，膠原蛋白可佔體總蛋白的30％。為結締組織中基質的主要成分，
所以在軟骨、硬骨、肌腱、血管與皮膚的基質中，都可發現高量的膠 原蛋白。膠原蛋白分子的長度約為300nm，直徑約為 1.5nm，其結構 中的基本單元是三條聚鍊 (polypeptide chain) 所組成。這些被稱為 α 鏈的聚鏈，會相互纏繞而形成三股螺旋的特殊結構。α 鏈的胺基酸序 列為一種獨有的順序： (Gly-X-Y) n；其中Gly 代表甘氨酸 (glycine)，
而在大部分的情況下，X 為脯胺酸 (praline)，Y 代表蹡基脯胺酸 (hydroxyproline) (吳昌至，2002)。
膠原蛋白至少可分為12 類型，肌腱組織中含量最多的為第一類 型和第三類型的膠原蛋白。在乾的 ( dry) 肌腱組織中，約有 97﹪的 成分是膠原蛋白，其中最多數第一型的膠原蛋白佔總組織的60﹪。
第一類型膠原蛋白分子間彼此所形成的橫向連結非常緊密，所以聚集 而成的膠原蛋白纖維非常強韌；其次是第三型膠原蛋白位於肌腱內膜 和腱外衣，約佔總量1.5％，與第一類型膠原蛋白共同存在於組織中，
而提供組織一定的彈力。第五型膠原蛋白位於第一類型膠原蛋白纖維 的中間，佔不到 0.2% 。第六型的膠原蛋白是成摺疊狀分散在第一型 膠原蛋白纖維中。
（二）蛋白多醣 (proteoglycan)
除了膠原蛋白外，肌腱也包含少量的蛋白多醣，不同位置的含量 會有所差異，須依機械性負荷條件而定。如牛的屈指深肌肌腱壓縮性 較強，含量為3.5％的乾肌腱重；牛的遠端的屈肌肌腱(distal flexor tendon)張力較強含量約為 0.2-0.5％的乾肌腱重 (Koob and Vogel, 1989；Vogel and Koob, 1987)。有很多的蛋白多醣包含 aggrecan 及 decorin，aggrecan 會留住纖維軟骨 (fibrocartilage) 內的水分及抵抗壓 縮力。Decorin 是小型且富含白胺酸 ( leucine ) 的蛋白多醣，位於膠 原蛋白纖維的表面，可促進受力時纖維的滑動。
有多種的蛋白多醣存在於肌腱的細胞內基質，包含tenascin-C 及 纖維黏蛋白 (fibronectin)。其中，Tenascin-C 與膠原纖維作用提供細 胞內基質穩定的效果。纖維黏蛋白位於膠原蛋白表面，它的合成可以 促進傷口的修復。此外肌腱也包含彈力蛋白 (elastin)，約佔乾肌腱重 的2％，彈性纖維 (elastic fiber) 包含彈力蛋白及 microfibrillar 提供膠 原蛋白纖維受力後波紋結構恢復的作用 (Butler, Grood, Noyes, ＆ Zernicke, 1978)。
（三）腱母細胞 (tenoblasts) 與腱細胞 (tenocytes)
肌腱的細胞中，腱母細胞和腱細胞占約 90-95％，腱母細胞是未 成熟的肌腱細胞，成梭狀，有很多的細胞器，具有高的新陳代謝能力。
當這些細胞成熟時，即轉變為瘦長型的腱細胞。腱細胞的核質比 (nucleus-to-cytoplasm) 較腱母細胞低，新陳代謝的能力較低。腱細胞 的能量來源是由檸檬酸環 (citric acid cycle)、無氧醣解 (anaerobic glycolysis)、磷酸五碳糖途徑 (pentose phosphateshunt) 所獲得。會合 成膠原蛋白及所有細胞外基質的組成物。隨著年齡的增加，代謝的途 徑會由有氧轉變到較多的無氧 (Sharma and Maffulli, 2005)。其他 5-10
％為位於附著點的軟骨細胞 ( chondrocytes)、位於腱鞘及肌腱表面的 滑液 (synovial) 細胞、及血管細胞與位於肌腱內膜及腱外衣的平滑肌 細胞。在病理的情狀下，會有許多其他種類的細胞出現在肌腱組織 中，如發炎細胞、巨噬細胞及肌纖維細胞 (myofibroblasts)。
新生肌腱組織會有很高的細胞與基質比 (cell to matrix ratio)。這 些細胞具有不同的形狀和大小，有些是細長型的、有些是圓形的、也 有些是多邊形的。在年輕的個體中，細胞與基質的比例會漸漸降低，
腱母細胞的形狀會越來越接近，形成梭狀 (spindle shaped)。成人的細 胞與基質的比例會進一步降低，此時細胞稱為腱細胞，呈細長型狀。
(Jozsa and Kannus, 1997) 腱母細胞的長度由 20-70μm，寬度由 8-20μm。腱母細胞會轉變成腱細胞，長度變成 80-300μm。核質比 (nucleus-to-cytoplasm ratio) 增加，細胞變得較長較細。
肌腱纖維母細胞排列在膠原蛋白纖維束。纖維母細胞會合成細胞
內基質蛋白 (如：膠原蛋白、纖維黏蛋白及蛋白多醣)，產生組織膠 原基礎。肌腱的纖維母細胞溝通經由間隙通道 (gap junction) 和 connexin32 及 connexin43。Ralphs 等 (2002) 研究發現對肌腱纖維母 細胞給予機械性張力，會增加間隙的組成 (N-cadherin 及 vinculin)。