Комачкова З.К. Лекции по Гистологии
Подождите немного. Документ загружается.
ЛЕКЦИИ ПО КУРСУ
«ГИСТОЛОГИЯ»
доц. Комачкова З.К.
2007-2008 г.
1
1
ВВЕДЕНИЕ. ЗАДАЧИ И ПРОБЛЕМЫ ГИСТОЛОГИИ.
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ГИСТОЛОГИИ КАК НАУКИ.
Гистология – наука о тканях многоклеточных животных – зародилась в
недрах анатомии человека еще до открытия клеток.
Основоположником гистологии считают французского анатома Биша,
который, используя усовершенствованные методы анатомической
препаровки и мацерирования различных органов человека, еще в 1801 году
предложил первую классификацию тканей. В настоящее время гистология
вместе с другими фундаментальными медико-биологическими науками,
изучает закономерности структурной организации живой материи.
Основной задачей курса гистологии является изучение
закономерностей строения, развития, функций и эволюции тканей.
Гистологию разделяют на общую и частную. Предметом общей
гистологии (собственно учения и тканях) являются общие закономерности,
характерные для тканевого уровня организации и особенности конкретных
тканей.
В частной гистологии рассматриваются закономерности строения,
жизнедеятельности и взаимодействия различных тканей в органах на более
высоких уровнях организации. Она является основой для изучения
микроскопического строения морфофункциональных единиц и органов в
целом.
К фундаментальным теоретическим проблемам современной медицины
и биологии относятся: - изучение закономерностей цито- и гистогенеза,
строения и функции клеток и тканей;
- изучение закономерностей дифференцировки и регенерации тканей;
- выяснение роли нервной, эндокринной, иммунной систем организма в
регуляции процессов морфогенеза клеток, тканей и органов и их
функционирования;
- исследование возрастных изменений клеток, тканей, органов;
2
2
- исследование адаптации клеток, тканей и органов к действию
различных биологических, физических, химических и других факторов;
- изучение процессов морфогенеза в системах различных животных
- изучение эволюционной динамики тканей.
Прикладными проблемами являются исследования клеточной и
тканевой совместимости при переливании крови, трансплантации тканей,
изучение действия стрессовых факторов, регенерационных возможностей
тканей в различных условиях, разработка морфологических тестов для
оценки возрастных изменений, разработка количественных методов для
оценки состояния клеток и тканей при различных воздействиях.
Современная гистология основывается на достижениях физики, химии,
математики, генетики, биохимии, молекулярной биологии, генной
инженерии.
Изучение различных биологических и медицинских курсов базируется
на данных гистологического анализа.
РАЗВИТИЕ ГИСТОЛОГИИ
Слово гистология происходит от двух греческих слов – гистос (ткани)
и логос (учение, наука). Хотя понятие о ткани было введено Биша, однако
термин «гистология» предложил Мейер, немецкий исследователь (1819г.).
В истории учения о тканях различают 3 периода:
Ι – домикроскопический (с ΙΙ века до н.э. по середину XVII века)
ΙΙ – микроскопический (с середины XVII века до середины XX в.-300
лет)
ΙΙΙ – современный – с середины XX в. Этот период сочетает
достижения электронной микроскопии, иммуноцитохимии, цитофотометрии
и др.
Попытки анатомического расчленения тканей описываются в трудах
Аристотеля (ΙΙΙ в. до н.э.), Галена, Везалия (IV в. до н.э.), Авиценны (X в.),
Фаллопия (XVI в.).
3
3
Успехи гистологии тесно связаны с развитием техники, оптики,
методов микроскопирования. Так, в 1609-1610 годах Галилей создал
оптический прибор, дающий увеличение в 3 раза.
Усовершенствовал микроскоп физик и биолог Роберт Гук (1665 г.). В
своем труде «Микрографии или некоторые физические описания
мельчайших тел» он описал маленькие ячейки, которые назвал клетками.
Первые микроскописты второй половины XVII в. – Мальпиги (анатом),
Грю (ботаник). Микроскопы, которые использовали в то время, страдали
искажениями объектов (артефактами).
Одним из более успешных микроскопистов был Антоний Ван Левенгук
– оптик любитель. Он описал строение кожи, селезенки, крови, мышц,
семенной жидкости.
В конце XVIII – начале XIX в. трудами многих петербургских и
голландских ученых и мастеров были созданы ахроматические микроскопы,
которые сделали более достоверными микроскопические наблюдения.
В 1801 г. Ксавье Биша без микроскопа классифицировал 21 ткань,
считая что микроскоп может привести к неправильным представлениям. В
дальнейшем микроскопические исследования привели к созданию новой
классификации тканей. В 1857 г. Лейдиг и Альберт Келликер немецкие
ученые, предложили выделять 4 типа тканей, каждый из которых делился на
несколько подтипов.
В дальнейшем изучение всех этих тканей составило предмет
гистологии.
С середины XIX в. начался бурный описательный период в развитии
гистологии. Изучались микроскопическая анатомия и гистология как две
самостоятельные науки. Однако, с течением времени микроскопическая
анатомия превратилась в составную часть гистологии.
В этот период развивалась и усовершенствовалась микроскопическая
техника и методы микроскопического исследованию были
усовершенствованы водные и масляные иммерсионные объективы,
4
4
изобретен микротом, использовались новые фиксаторы, как формалин,
осьмиевая кислота, хромовая кислота.
В 1906 г. Н.М.Гайдуковым был предложен метод микроскопирования
живых объектов в темном поле. Итальянским ученым К.Гольджи, с
использованием нового метода импрегнации солями серебра, был описан
пластинчатый комплекс (аппарат Гольджи) в нервных клетках
спинномозгового узла.
Благодаря этому методу Рамон Кахаль провел фундаментальные
исследования нервной системы, были созданы основы нейрогистологии.
В 1906 г. К.Гольджи и Р.Кахаль были удостоены Нобелевской премии
за эти работы.
В конце XIX века были заложены основы цитологии, которая входила в
предмет гистологии. Однако, световой микроскоп не позволял изучить более
глубокие процессы жизнедеятельности клеток.
Попытку применить для анализа тканевого уровня организации методы
и подходы эволюционной морфологии сделал зоолог-эволюционист
Э.Геккель, сопоставляя ткани по принципу гомологии, используя
биогенетический закон.
В 30е годы XX в. А.Н.Северцов дал эволюционную трактовку
изученным к тому времени данным. А.Н.Северцов считал, что
закономерности изменения органов и их систем в процессе эволюции
свойственны и тканям исследуемых животных. Им приводился ряд примеров
рекапитуляций примитивных черт предков при эмбриональном гистогенезе
некоторых тканей.
Основоположником эволюционной гистологии был А.А.Заварзин.
совокупность общих типовых признаков организации определенной ткани у
разных животных и ее модификаций у представителей отдельных групп
животных, по Заварзину, составляет эволюционную динамику этой ткани.
5
5
Проблема эволюционной динамики тканей как основная проблема
эволюционной гистологии и сравнительный метод для ее разработки были
сформулированы А.А.Заварзиным в 1934 г.
Крупное теоретическое обобщение в области изучения эволюционного
развития тканей сделал Н.Г.Хлопин («теория дивергентного развития»). А.А.
Заварзин сформулировал понятие «эволюционной динамики тканей».
Изучение различных тканей проводили Елисеев В.Г., Румянцев А.В.,
Лиознер Л.Д., Воронцова М.А.
Современный период развития гистологии характеризуется широким и
комплексным использованием многих методов исследования, и прежде всего
электронной микроскопии.
В 1931 г. Кнолл и Руске в Германии впервые сконструировали
электронный микроскоп, который в дальнейшем усовершенствовали.
В США Пребус, Хилье, а в Торонто Бартон создали сканирующий
микроскоп, у которого изображение передавалось на телеэкран.
Были созданы основы ультрамикроскопической цитологии и
гистологии.
ВЗАИМОСВЯЗЬ ГИСТОЛОГИИ С ДРУГИМИ НАУКАМИ.
Концепция ткани сыграла важнейшую роль в развитии эмбриологии.
После установления происхождения разных тканей в процессе эмбриогенеза
стало проще прослеживать их дальнейший рост, приводящий к образованию
органов. Также выяснилось, что различия между опухолями обусловлены их
происхождением из разных тканей. Микроскопическое исследование
патологически измененных тканей выделилось в самостоятельную науку –
патогистологию.
Гистология тесно связана с физиологией. Изучать микростроение
клеток необходимо для того, чтобы определить их функции.
6
6
В настоящее время исследования клеток и тканей ведутся на
субклеточном и молекулярном уровне с применением биохимических
методов, методов молекулярной биологии генной инженерии, иммунологии.
Известно, что в иммунных реакциях участвуют клетки различных
типов, показана их различная функция в организме и место их
дифференцировки, их участие в борьбе с болезнетворными
микроорганизмами.
Изучение гистологии включает теоретическую подготовку (лекции,
изучение материалов по учебникам и научной литературе) и ознакомление с
микроскопическими препаратами и прижизненными наблюдениями живых
объектов.
Изучение гистологии имеет значение для решения вопросов медицины,
ветеринарии, зоологии, физиологии, сельского хозяйства.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гистология под ред. Ю.Н.Афанасьева, Н.А.Юрьиной. М.,
«Медицина», 1989 с.5-35, 2001г. с.7-20, 2002г. с.7-27.
2. Гистология под ред. Э.Г.Улугбекова и Ю.А.Челышева М.,
1997, с.1-8.
3. Гистология под ред. В.Г.Елисеева М., 1972, с.3-27.
7
7
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ГИСТОЛОГИИ.
Современные методы исследования тканей и клеток используют
достижения физики, химии, биохимии, молекулярной биологии, генной
инженерии. Это стало возможным в связи с созданием новых приборов и
технологий – различных типов микроскопов, компьютерной техники,
рентгеноструктурного анализа, авторадиографии, электрофореза и
хроматографии, разделение и культивирование клеток, получение гибридов и
гибридом и др. Однако, несмотря на такие разнообразные методы,
гистология в своей основе является морфологической наукой, объектами
исследования которой служат живые и фиксированные клетки и ткани.
Основными методами изучения строения животных и растительных
клеток и тканей является световая микроскопия. Современные световые
микроскопы обеспечивают разрешение (возможность наблюдать две точки
раздельно) порядка 0,2 мкм и дают максимальное увеличение в 2000-2500
раз. Для контрастности микрообъектов их окрашивают после фиксации.
Фиксация сводится к закреплению прижизненного строения исследуемого
объекта.
К фиксирующим средствам относят формалин (5-20%), этиловый
спирт, осьмиевую кислоту.
Окрашивание производят различными методами в зависимости от
задач исследования.
К световой микроскопии относят фазово-контрастную,
флуоресцентную, ультрафиолетовую, интерференционную и микроскопию в
темном поле.
Фазово-контрастная микроскопия используется для исследования
прозрачных бесцветных живых объектов (клеток и тканей). Этот метод
обеспечивает контрастность изучаемых неокрашенных структур за счет
специальной кольцевой диафрагмы, помещаемой в конденсоре, и фазовой
8
8
пластинки, находящейся в объективе. В результате становятся видны в
черно-белом изображении все структуры, различающиеся по показателю
преломления.
Флюоресцентная (люминесцентная) микроскопия. При флюоресценции
атомы и молекулы ряда веществ, поглощая коротковолновые лучи, переходят
в возбужденное состояние. Обратный переход в нормальное состояние
происходит с испусканием света, но с большей длиной волны.
Препарат просматривают в ультрафиолетовых или фиолетовых и синих
лучах.
Различают собственную, или первичную, и наведенную, или
вторичную, флюоресценцию. Первичной флюоресценцией обладают
серотонин, катехоламины (адреналин, норадреналин), содержащиеся в
нервных, тучных и других клетках, после фиксации тканей в парах
формальдегида при 60-80ºС.
Вторичная флюоресценция вызывается специальными красителями –
флюорохромами (акриноранжевый, родамин, флюорецин и др.). Например,
при обработке препаратов акриновым оранжевым ДНК в клетке имеет ярко-
зеленое, а РНК – ярко-красное свечение.
Ультрафиолетовая микроскопия основана на применении коротких
ультрафиолетовых лучей с длиной волны около 0,2 мкм. Разрешаемое
расстояние при этом составляет 0,1 мкм. Изображение регистрируется на
фотопластинке или на люминесцентном экране.
Микроскопия в темном поле. Используется специальный конденсор,
который освещает препарат строго косым светом; лучи от осветителя
направляются сбоку. Наблюдаемый объект выглядит как освещенный на
темном поле. Используется этот метод для наблюдения живых объектов, для
изучения кристаллов в моче.
Интерференционная микроскопия. Для количественного определения
массы ткани используется интерференционный микроскоп, а для изучения
9
9
рельефа поверхности клеток – дифференциальный интерференционный
микроскоп (с оптикой Номарского).
В интерференционном микроскопе пучок света от осветителя
разделяется на два потока: один проходит через объект, другой минуя объект.
В призмах объектива оба пучка соединяются и интерферируют между собой.
При этом участки микрообъекта разной толщины и плотности различаются
по степени контрастности. После количественной оценки изменений
определяют концентрацию и массу сухого вещества. Преимуществом
фазово-контрастной, интерференционной и темнопольной микроскопии
является возможность наблюдать клетки в процессе движения и деления
(митоз, мейоз).
Поляризационная микроскопия является модификацией светового
микроскопа, в котором установлены два поляризационных фильтра: один
(поляризатор) между пучком света и объектом, а второй (анализатор) между
линзой объектива и глазом. Оба фильтра могут вращаться, изменять
направление пучка света.
При этом проявляется свойство некоторых органических структур по
разному преломлять поляризованный свет вдоль различных оптических осей
в связи с особой ориентацией своих молекул (анизотропия). Например,
коллагеновые волокна и миофибриллы при изменении оси вращения
фильтров проявляются как светящиеся.
Электронная микроскопия. В электронном микроскопе используется
поток электронов в вакууме с более короткими, чем в световом микроскопе
длинами волн. При напряжении в 50000В длина волны электромагнитных
колебаний равна 0,0056 нм.
Теоретически рассчитано, что разрешаемое расстояние в этих условиях
может быть 0,002 нм, т.е. в 100000 раз меньше, чем в световом микроскопе.
Однако практически оно составляет 0,1-0,7 нм. В настоящее время в
гистологических исследованиях используют трансмиссионные
(просвечивающие) электронные микроскопы (ТЭМ) и сканирующие
10
10