Основы гистологии

5

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Введение

гистология ткань генетический

Изучение основ гистологии являются важным звеном в познании строения тела человека, так как ткани представляют собой один из уровней организации живой материи, основу формирования органов. История развития гистологии в конце XIX в. в России была тесно связана со становлением университетского образования.

Целью работы является определение гистологии, как науки.

Поставленная цель определяет задачи исследования:

1. Изучить объекты и методы исследования гистологии;

2. Обозначить исторические этапы развития гистологии.

1. Определение гистологии как науки

Гистология - (от греч. histos - ткань, logos - учение) - наука о строении, развитии и жизнедеятельности тканей человека и животных.

Из этого определения следует, что главным предметом изучения гистологии является ткани. В организме человека и животных имеется 5 основных тканей:

· Нервная;

· Мышечная;

· Эпителиальная;

· Соединительная;

· Кровь;

каждая, из которых имеет свои особенности.

Ткани представляют собой систему клеток и неклеточных структур, объединившихся и специализировавшихся в процессе филогенеза и онтогенеза для выполнения важнейших функций в организме.

Таким образом, основой развития и строения тканей являются клетки и их производные - неклеточные структуры. [1, с. 5]

Гистология, как учебная дисциплина, включает в себя следующие разделы:

· цитологию;

· эмбриологию;

· общую гистологию; (изучает строение и функции тканей);

· частную гистологию (изучает строение и функции тканей).

Предметом общей гистологии (собственно учение о тканях) являются как общие закономерности, так и отличительные особенности строения конкретных тканей, предметом частной гистологии - закономерности жизнедеятельности и взаимодействия тканей в конкретных органах. [1, с. 5]

Актуальными задачами гистологии является:

· разработка общей теории гистологии, отражающей эволюционную динамику тканей и закономерности эмбрионального и постнатального гистогенеза;

· изучение гистогенеза как комплекса координированных во времени и пространстве процессов пролиферации, дифференциации, детерминации, интеграции, адаптивной изменчивости, программированной гибели клеток и др.;

· выяснение механизмов гомеостаза и тканевой регуляции (нервной, эндокринной, иммунной), а также возрастной динамики тканей;

· изучение закономерностей реактивности и адаптивной изменчивости клеток и тканей при действии неблагоприятных экологических факторов и в экстремальных условиях функционирования и развития, а также при трансплантации;

· разработка проблемы регенерации тканей после повреждающих воздействий и методов тканевой заместительной терапии;

· раскрытие механизмов молекулярно-генетической регуляции клеточной дифференцировки, наследования генетического дефекта развития систем человека, разработка методов генной терапии и трансплантации стволовых эмбриональных клеток;

· выяснение процессов эмбрионального развития человека, критических периодов развития, воспроизводства и причин бесплодия.[2, с. 4]

Но основной задачей гистологии, как и других биологических наук, является выявление сущности жизни, структурной организации процессов жизнедеятельности для целенаправленного воздействия на них, что очень важно для врачебной практики. Исходя из основной задачи, гистология исследует закономерности образования, механизмы регуляции процессов морфогенеза тканей и роль в этих процессах нервной, эндокринной и иммунной систем. Важнейшими задачами, решаемыми гистологией, являются изучение клеточной и тканевой совместимости при переливании крови, трансплантации тканей и органов. Гистология тесно связана с другими медико-биологическими науками - биологией, анатомией, физиологией, биохимией, патологической анатомией и клиническими дисциплинами. Кроме того, современная гистология в большой степени использует достижения физики, химии, математики, кибернетики, что обусловливает ее тесную связь с этими науками. [1, с. 6]

2. Объекты исследования гистологии

Объекты исследования подразделяются на:

· живые (клетки в капле крови, клетки в культуре и другие);

· мертвые или фиксированные, которые могут быть взяты как от живого организма (биопсия), так и от трупов. [2, с. 7]

Для изучения живых микрообъектов применяют методы вживления прозрачных камер с изучаемыми клетками в организм животного, трансплантацию клеток в жидкость передней камеры глаза и наблюдение за их жизнедеятельностью через прозрачную роговицу глаза. Наиболее распространенными методами прижизненного исследования структур являются культуры клеток и тканей - суспензионные (взвесь в жидкой среде) и монослойные (образование сплошного слоя на стекле). Для длительного поддержания клеток в культуре требуется создание оптимальной температуры, соответствующей температуре тела, и специальной питательной среды (плазма крови, эмбриональный экстракт, стимуляторы роста) сохранять основные показатели жизнедеятельности: рост, размножение, движение, дифференцировку.

Для изучения мертвых, или фиксированных, клеток и тканей они должны быть, как правило, подвергнуты специальной обработке, чтобы получить гистологический препарат для исследования в световом или электронном микроскопе.

Гистологический препарат может быть в виде:

· тонкого окрашенного среза органа или ткани;

· мазка на стекле (например, мазок крови, костного мозга);

· отпечатка на стекле с разлома органа (например, слизистой оболочки ротовой полости, влагалища и др.);

· тонкого пленочного препарата ( например, брюшины, плевры, мозговой оболочки).[1, с. 7-8]

3. Приготовление гистологических препаратов

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.

Эти требования достигаются при приготовлении препарата.

Выделяют следующие этапы приготовления гистологического препарата.

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.

Из тканей жидкой консистенции (кровь, костный мозг и другие) изготавливаются препараты в виде мазка на предметном стекле, которые также фиксируются, окрашиваются, а затем изучаются.

Из ломких паренхиматозных органов (печень, почка и другие) изготавливаются препараты в виде отпечатка органа: после разлома или разрыва органа, к месту разлома органа прикладывается предметное стекло, на которое приклеиваются некоторые свободные клетки. Затем препарат фиксируется, окрашивается и изучается.

Наконец, из некоторых органов (брыжейка, мягкая мозговая оболочка) или из рыхлой волокнистой соединительной ткани изготавливаются пленочные препараты путем растягивания или раздавливания между двумя стеклами, также с последующей фиксацией, окраской и заливкой в смолы. [2, с. 10]

4. Методы исследования

Основным методом исследования биологических объектов, используемым в гистологии является микроскопирование, т. е. изучение гистологических препаратов под микроскопом. Микроскопия может быть самостоятельным методом изучения, но в последнее время она обычно сочетается с другими методами (гистохимии, гисторадиографии и другие). Следует помнить, что для микроскопии используются разные конструкции микроскопов, позволяющие изучить разные параметры изучаемых объектов. Различают следующие виды микроскопии:

· световая микроскопия (разрешающая способность 0,2 мкм) наиболее распространенный вид микроскопии;

· ультрафиолетовая микроскопия (разрешающая способность 0,1 мкм);

· люминесцентная (флюоресцентная) микроскопия для определения химических веществ в рассматриваемых структурах;

· фазово-контрастная микроскопия для изучения структур в неокрашенных гистологических препаратах;

· поляризационная микроскопия для изучения, главным образом, волокнистых структур;

· микроскопия в темном поле для изучения живых объектов;

· микроскопия в падающем свете для изучения толстых объектов;

· электронная микроскопия (разрешающая способность до 0,1-0,7 нм), две ее разновидности просвечивающая (трансмиссионная) электронная микроскопия и сканирующая или растровая микроскопии дает отображение поверхности ультраструктур.

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.

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.

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.

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

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.

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

Единицы измерения, используемые в гистологии

Для измерения структур в световой микроскопии используются в основном микрометры: 1 мкм составляет 0,001 мм; в электронной микроскопии используются нанометры: 1 нм составляет 0,001 мкм. [2, с. 11-13]

5. Исторические этапы развития науки

В истории развития гистологии условно выделяют три периода:

· 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;

· 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 цитогенезисом. 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 формулируются 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 г.;

- митохондрии Бенда, 1898 г.

· 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;

· 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. [2, с. 15-17]

Выводы

1. Основными объектами является живые или мертвые ткани. Методами исследования является микроскоп, гистохимические и цитохимические методы, гистоавторадиография, дифференциальное центрифугирование, интерферометрия, иммуноморфологические методы и культивирование клеток.

2. В истории развития гистологии существует три этапа: домикроскопический период, микроскопический и современный.

Список литературы

1. Радостина А. И., Юрина Н. И. Гистология: Учебник. - М.: Медицина, 1995. - 256с.

2. Хэм А., Кормак Д. Гистология, тт. 1-5. - М., 1982-1983.

3. Размещено на Allbest.ru