Роль отечественных ученых в развитии гистологии, эмбриологии, цитологи

В отличие от анатомии, гистология изучает строение живой материи на микроскопическом и электронно-микроскопическом уровне. При этом, изучение строения различных структурных элементов проводится в настоящее время с учетом выполняемых ими функций. Такой подход к изучению структур живой материи называется гистофизиологическим, а гистология нередко именуется как гистофизиология. Кроме того, при изучении живой материи на клеточном, тканевом и органном уровнях рассматривается не только форма, размеры и расположение интересующих структур, но методом цито- и гистохимии нередко определяется и состав веществ, образующих эти структуры. Наконец, изучаемые структуры обычно рассматриваются с учетом их развития, как во внутриутробном (эмбриональном) периоде, так и на протяжении постэмбрионального онтогенеза. Именно с этим связана необходимость включения эмбриологии в курс гистологии.

Такое разделение в известной мере условно и продиктовано удобством изучения материала. На самом деле клетка не может существовать вне тканей, также как ткани не существуют вне органов, а органы вне целого организма.

Успехи гистологии с момента зарождения и по настоящее время прежде всего связаны с развитием техники, оптики и методов микроскопирования. Историю гистологии можно разделить на три периода:

1. Домикроскопический период (с IV в. до н. э. по 1665 г.) связан с именами Аристотеля, Галена, Авиценны, Везалия, Фаллопия и характеризуется попытками выделения в организме животных и человека неоднородных тканей (твердых, мягких, жидких и так далее) и использованием методов анатомической препаровки.

2. Микроскопический период (с 1665 г. по 1950 г.). Начало периода связывают с именем английского физика Роберта Гука, который, во-первых, усовершенствовал микроскоп (полагают, что первые микроскопы были изобретены в самом начале XVII в.), во-вторых, использовал его для систематического исследования различных, в том числе биологических объектов и опубликовал результаты этих наблюдений в 1665 г. в книге "Микрография", в-третьих, впервые ввел термин "клетка" ("целлюля"). В дальнейшем осуществлялось непрерывное усовершенствование микроскопов и все более широкое использование их для изучения биологических тканей и органов. Особое внимание уделялось изучению строения клетки. Ян Пуркинье описал наличие в животных клетках "протоплазмы" (цитоплазмы) и ядра, а несколько позже Р. Броун подтвердил наличие ядра и в большинстве животных клеток. Ботаник М. Шлейден заинтересовался происхождением клеток - цитокенезисом. Результаты этих исследований позволили Т. Швану, на основании их сообщений, сформулировать клеточную теорию (1838—1839 гг.) в виде трех постулатов:

• все растительные и животные организмы состоят из клеток;

• все клетки развиваются по общему принципу из цитобластемы;

• каждая клетка обладает самостоятельной жизнедеятельностью, а жизнедеятельность организма является суммой деятельности клеток.

Однако вскоре Р. Вирхов (1858 г.) уточнил, что развитие клеток осуществляется путем деления исходной клетки (любая клетка из клетки). Разработанные Т. Шваном положения, клеточной теории актуальны до настоящего времени, хотя формулируется по-иному.

Современные положения клеточной теории:

• клетка является наименьшей единицей живого;

• клетки животных организмов сходны по своему строению;

• размножение клеток происходит путем деления исходной клетки;

• многоклеточные организмы представляют собой сложные ансамбли клеток и их производных, объединенные в системы тканей и органов, связанные между собой клеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.

Дальнейшее совершенствование микроскопов, особенно создание ахроматических объективов, позволило выявить в клетках более мелкие структуры: клеточный центр Гертвиг, 1875 г.; сетчатый аппарат или пластинчатый комплекс Гольджи, 1898, митохондрии Бенда, 1898 г.

Отечественная гистология и эмбриология формировались в тесной связи с развитием мировой науки, с прогрессом техники микроскопических исследований. Начало русской гистологии надо считать 30-40 годы 19 ека. Сначала гистология преподавалась в виде курса в программе смежных дисциплин- анатомии, физмологии, а в 60-ыем годы 19 века были учреждены кафедры гистологии и эмбриологии в Московском и Петербургском, позднее в Харьковском, Киевском, Казанском университетах. Очень скоро эти кафедры стали центрами мкрупных гистологических исследований и школами подготовки кадров. Первыи руководителями касфедр и основоположниками российской гистологии как самостоятельной науки были А.И. Бабухин, Ф.В. Овсянников, Н. М. Якубович и т.д. Московская школа гистологов была создана Бабухиным. Большое внимание в ней уделялось вопроcам гистогенеза и гистофизиологии различных тканей, особенно мышечной и нервной, вопросам теории микроскопа. Бабухиным проводилось исследование развития и строения сетчатки глаза, развития осевых цилиндров нервных волокон. Огнев изучал вопросы связанные с влиянием различных внешних и внутренних факторов на гистоструктуру и физиологию клеток, тканей и органов. В Петербургском университете курс гистологии читал Ф. В. Овсянников-один из основоположноков гистофизиологичекого направления в морфологии, автор интересных исследований нервной системы иорганов чувств различных животных. Большой вклад в арзвитие нейрогистологии внес Догель, основал кафедру в Томском университете, разработал метод окраски нервной ткани, которая позволила исследовать различные отделы нервной системы. Ему приадлежат работы по строению вегетативной нервной системы и классификации ее нейроно, иннервации органов чувст, так же он основа л журнал “ Архив анатомии, гистологии и эмбриологии” в России.

Курс гистологии и эмбриологии в Медико-хирургичексой академии в Петербурге начал читать в 40-ые годы Бэр К. Э.

Ладовский М. Д. исследовал ганглиозные клетки мочевого пузыря, регенерации и дегенеации нервных тканей после тарвмы.

Основоположник Казанской школы К.А. Арнштейн собрал богатейший материал по морфологии концевых нервных волокон и нервных узлов в различных тканях и органах.

Кафедру гистлогии в Киевском университете возглавил в 1868 г. Перемежко П.И. Исследования гистлогов киевской школы были напарвлены на изучение развития зародышевых листков эмбриона, глаза, надпочечников, селезенки и т.д.

Кафедру гистлогии в Харьковском университете возглавил Хржонщевский Н.А. Ему принадлежит оригинальные работы о строении надпочечников, легких, печени, кровоснабжения почки и др.

3. Современный этап развития гистологии начинается с 1950 г. с момента начала использования электронного микроскопа для изучения биологических объектов, хотя электронный микроскоп был изобретен раньше (Е. Руска, М. Кноль, 1931 г.). Однако для современного этапа развития гистологии характерно внедрение не только электронного микроскопа, но и других методов: цито- и гистохимии, гисторадиографии и других вышеперечисленных современных методов. При этом обычно используется комплекс разнообразных методик, позволяющий составить не только качественное представление об изучаемых структурах, но и получить точные количественные характеристики. Особенно широко в настоящее время используются различные морфометрические методики, в том числе автоматизированные системы обработки полученной информации с использованием компьютеров.

СЛАЙД 4

Объектами исследования служат живые(клетки в капле крови, в культуре) и мертвые (фиксированные) клетки и ткани, их изображения, полученные в световых и электронных микроскопах или на телевизионном экране.

Приготовленные определенным способом препараты, используемые для изучения под микроскопом, называются гистологическими препаратами.

СЛАЙД 5

Гистологический препарат может быть в виде:

• тонкого окрашенного среза органа или ткани;

• мазка на стекле;

• отпечатка на стекле с разлома органа;

• тонкого пленочного препарата.

Гистологический препарат любой формы должен отвечать следующим требованиям:

• сохранять прижизненное состояние структур;

• быть достаточно тонким и прозрачным для изучения его под микроскопом в проходящем свете;

• быть контрастным, то есть изучаемые структуры должны под микроскопом четко определяться;

• препараты для световой микроскопии должны долго сохраняться и использоваться для повторного изучения.

СЛАЙД 6

Процесс изготовления гистопрепарата для световой и электронной микроскопии включает следующие основные этапы: 1) взятие материала и его фиксация, 2) уплотнение материала, 3) приготовление срезов, 4) окрашивание или контрастирование цвета. Для световой микроскопии необходим ещё один этап – заключение срезов в бальзам или другие прозрачные среды (5).

Взятие материала (кусочка ткани или органа) для приготовления препарата. При этом учитываются следующие моменты:

забор материала должен проводиться как можно раньше после смерти или забоя животного, а при возможности от живого объекта (биопсия), чтобы лучше сохранились структуры клетки, ткани или органа;

забор кусочков должен производиться острым инструментом, чтобы не травмировать ткани;

толщина кусочка не должна превышать 5 мм, чтобы фиксирующий раствор мог проникнуть в толщу кусочка;

обязательно производится маркировка кусочка (указывается наименование органа, номер животного или фамилия человека, дата забора и так далее).

Фиксация материала необходима для остановки обменных процессов и сохранения структур от распада. Фиксация достигается чаще всего погружением кусочка в фиксирующие жидкости, которые могут быть простыми спирты и формалин и сложными раствор Карнуа, фиксатор Цинкера и другие. Фиксатор вызывает денатурацию белка и тем самым приостанавливает обменные процессы и сохраняет структуры в их прижизненном состоянии. Фиксация может достигаться также замораживанием (охлаждением в струе СО2, жидким азотом и другие). Продолжительность фиксации подбирается опытным путем для каждой ткани или органа.

Заливка кусочков в уплотняющие среды (парафин, целлоидин, смолы) или замораживание для последующего изготовления тонких срезов.

Приготовление срезов на специальных приборах (микротоме или ультрамикротоме) с помощью специальных ножей. Срезы для световой микроскопии приклеиваются на предметные стекла, а для электронной микроскопии – монтируются на специальные сеточки.

Окраска срезов или их контрастирование (для электронной микроскопии). Перед окраской срезов удаляется уплотняющая среда (депарафинизация). Окраской достигается контрастность изучаемых структур. Красители подразделяются на основные, кислые и нейтральные. Наиболее широко используются основные красители (обычно гематоксилин) и кислые (эозин). Нередко используют сложные красители.

Просветление срезов (в ксилоле, толуоле), заключение в смолы (бальзам, полистерол), закрытие покровным стеклом.

После этих последовательно проведенных процедур препарат может изучаться под световым микроскопом.

Для целей электронной микроскопии в этапах приготовления препаратов имеются некоторые особенности, но общие принципы те же. Главное отличие заключается в том, что гистологический препарат для световой микроскопии может длительно храниться и многократно использоваться. Срезы для электронной микроскопии используются однократно. При этом вначале интересующие объекты препарата фотографируются, а изучение структур производится уже на электронограммах.

СЛАЙД 7

СЛАЙД 8

методы визуализации:

1.общегистологические (обзорные)

2.специальные (для выявления отдельных структур)-гистохимические, иммуногистохимические, цитогенетические

3.электронная микроскопия – изучение ультраструктур

СЛАЙД 9

1.общигистологические основаны на различном химическом составе клеточных структур – в ядре – ДНК, в ядрышке – РНК, в цитоплазме – белки органелл + различные по составу включения. Они по-разному воспринимают красители.

СЛАЙД 10

Кислые – эозин, фуксин – красят цитоплазму, окрашенные ими структуры – окси фильные (эозинофильные /фуксинофильные). Гематоксилин – основной краситель – базофильные структуры (ядро).

СЛАЙД 11

СЛАЙД 12

А. Световая микроскопия - исследования обычным световым мик-пом.

Б. Спец-ые методы микроскопирования:

- фазовоконтрастный микроскоп (для изуч. структур в живых неокраш-х обьектах)

-темнопольный микроскоп (для изуч. живых обьектов)

-поляризационный мик-п(для иссл. обьектов с упорядочонным распола-

жением молекул, волокнистых структур- скелет. муск-ра, коллагеновые волокна и т.д.)

--люминесцентный мик-п (для определения химических веществ в рассматриваемых структурах)

В. Электронная микроскопия:

-трансмиционная или просвечивающая (изучение обьектов на просвет)

-сканирующий или растровая(изучение поверхности обьектов)

Первая дает лишь плоскостное изображение, вторая - пространственное; главным достоинством последнего (растрового) является большая глубина резкости (в 100-1000 раз больше, чем у световых микроскопов), широкий диапазон непрерывного изменения увеличения (от десятков до десятков тысяч раз) и высокая разрешающая способность.

СЛАЙД 13 -20

2.Дополнительные (специальные, гистохимические, иммуногистохимические, цитогенетические и др.) методы необходимы для:ƒ

Установления типа клеток, их тканевой принадлежности

ƒУстановления степени дифференцировки клеток

ƒУстановления активности деления клеток

ƒУстановления наличия мутаций генов

Определения других биологических свойств клеток (наличие

рецепторов, молекул клеточной адгезии, молекул дифференцировки идр.)

1. Гистохимические и цитохимические методы позволяет определять состав химических веществ и даже их количество в изучаемых структурах. Метод основан на проведении химических реакций с используемым реактивом и химическими веществами, находящимися в субстрате, с образованием продукта реакции (контрастного или флюоресцентного), который затем определяется при световой или люминесцентной микроскопии.

2. Иммуноморфологические методы позволяет с помощью предварительно проведенных иммунных реакций, на основании взаимодействия антиген-антитело, определять субпопуляции лимфоцитов, определять степень чужеродности клеток, проводить гистологическое типирование тканей и органов (определять гистосовместимость) для трансплантации органов.

3. Метод культуры клеток (in vitro, in vivo) выращивание клеток в пробирке или в особых капсулах в организме и последующее изучение живых клеток под микроскопом.

4. Метод гистоавторадиографии позволяет выявить состав химических веществ в структурах и интенсивность обмена по включению радиоактивных изотопов в изучаемые структуры. Метод используется чаще всего в экспериментах на животных.

5. Метод дифференциального центрифугирования позволяет изучать отдельные органеллы или даже фрагменты, выделенные из клетки. Для этого кусочек исследуемого органа растирают, заливают физиологическим раствором, а затем разгоняют в центрифуге при различных оборотах (от 2-х до 150 тыс.) и получают интересующие фракции, которые затем изучают различными методами.

6. Метод интерферометрии позволяет определить сухую массу веществ в живых или фиксированных объектах.

Дата добавления: 2014-01-03